WO2005066710A1

WO2005066710A1 - 偏光インテグレータ

Info

Publication number: WO2005066710A1
Application number: PCT/JP2005/000426
Authority: WO
Inventors: Toshihiko Ushiro; Soichiro Okubo; Takashi Matsuura
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2005-07-21
Also published as: CA2550520A1; TW200528777A; EP1703319A4; JP2005195919A; CN1910513A; KR20060132636A; EP1703319A1; US20070182931A1

Abstract

　偏光インテグレータは、光源１からの光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５１と、第１のマイクロレンズ５２と、１／２波長板５３と、第２のマイクロレンズ５４とを含み、第１マイクロレンズはＰＢＳによって分離されたＰ偏光とＳ偏光を互いに異なる位置に集光するように配置されており、１／２波長板はＰ偏光が集光される位置に配置されていてＰ偏光をＳ偏光に変換するように作用し、第２マイクロレンズは１／２波長板を通過して偏光変換された後のＳ偏光と１／２波長板を通過しなかったＳ偏光とを統合するように作用し、ＰＢＳ、第１マイクロレンズ、１／２波長板、および第２マイクロレンズの少なくとも一つがＤＬＣ膜を利用して形成されている。

Description

明細書

偏光ィンテグレータ

技術分野

本発明は、無偏光光を P偏光と S偏光に分離しかつ一方の偏光を他方の偏光に変換して統合する偏光インテグレータの改善に関する。このような偏光インテグレータは、例えば液晶プロジェクタにおいて好ましく用いられ得るものである。背景技術

図 7は、従来の液晶プロジェクタの一例を模式的なブロック図で図解している。この液晶プロジェクタは光源 1を含んでおり、その光源 1は光の利用効率を高めるためにドーム状またはパラボラ状の反射ミラー 2内に配置されている。光源 1から放射された光は、コリメータレンズ 3によって平行光にされて、第 1の全反射ミラー M lによって第 1のダイクロイックミラー DM 1に向けられる。第 1ダイクロイツクミラー DM 1は、青色光 Bのみを透過して他の色の光を反する。第 1ダイクロイツクミラー DM 1を透過した青色光 Bは、第 2の全反射ミラ一 M 2と第 1の集光レンズ C L 1を介して、第 1の液晶パネル L C 1上に集光される。

第 1ダイクロイツクミラー D M 1によって反射された光は、第 2のダイクロイックミラー DM 2.に向けられる。第 2ダイクロイツクミラー DM 2は、緑色光 G のみを反射して残りの赤色光 Rを透過させる。第 2ダイクロイツクミラー DM 2 によつて反射された緑色光 Gは、第 2の集光レンズ C L 2によって第 2の液晶パネル L C 2上に集光される。第 2ダイクロイツクミラーを透過した赤色 Rは、第 3の全反射ミラー M 3、第 4の全反射ミラー M 4、および第 3の集光レンズ C L 3を介して、第 3の液晶パネル L C 3上に集光される。

第 1液晶パネル L C 1、第 2液晶パネル L C 2、および第 3液晶パネル L C 3 に向けて集光された青色光 B、緑色光 G、および赤色光 Rは、それぞれに対応する液晶パネルを透過した後にプリズム 4によって統合される。そして、プリズム 4によって統合された 3原色光は、投射レンズ 5によってスクリーン（図示せず）上に投影される。 .

周知のように、液晶パネルはマトリックス状に配置された多数の画素を含んでおり、画素ごとに電気信号を与えることによって光の透過と遮断を制御することができる。そして、光の透過と遮断を可能にするために、液晶層は 2枚の偏光板に挟まれている。すなわち、液晶パネルが受け入れる光は、所定の直線方向に平行に偏光された光だけである。し力し、液晶プロジェクタにおいて通常用いられる光源から放射される光は無偏光光（またはランダム偏光光）である。したがつて、光源から放射された光が液晶パネルを透過して投影光として利用され得る光の利用効率は、その光源光の 1/2以下である。そこで、液晶プロジェクタにおいて、無偏光の光源光に起因する低い光の利用効率を改善するために、近年では偏光ィンテグレータが利用されている。

図 8は、偏光インテグレータの基本的原理を図解する模式的断面図である（西田信夫編、「大画面ディスプレイ」、共立出版、 2002年刊行参照）。この偏光ィンテグレータにおいて、ドーム状反射ミラー 2に覆われた光源 1から放射された光は、コリメータレンズ（図示せず）によって平行光にされて、偏光分離プリズム 1 1に照射される。このプリズム 1 1は、 PB S (偏光ビームスプリツタ）膜 12を含んでいる。すなわち、 PBS膜 12は、光源光のうちで P偏光を透過して S偏光を反射するように作用する。そのような PBS膜は、誘電多層膜で形成することができる。

PB S膜 12を透過した P偏光は、 1 2波長板 13によって偏光方向が回転させられ、 S偏光に変換される。他方、 PB S膜 12によって反射された S偏光は、全反射ミラー 14によって反射されて、 1/2波長板 13を通過した S偏光と平行にされる。そして、全反射ミラー 14で反射された S偏光と 1Z2波長板 13を通過した後の S偏光とがレンズ（図示せず）で統合され、その統合された S偏光が液晶パネル上に照射される。

なお、図 8の例では PBS膜 12を透過した P偏光に対して 1/2波長板 13 が適用されているが、逆に PBS膜 12で反射された S偏光に対して 1 2波長板 13を適用してもよいことが理解されよう。その場合には、光源光束が P偏光束と S偏光束に分離されて、その S偏光束が P偏光束に変換された後に、それら 2つの P偏光束が統合されて液晶パネル上に照射されることになる発明の開示

図 8に示されているような偏光インテグレータは、偏光分離プリズム 1 1を含んでいる。そのようなプリズムは、液晶プロジェクタの小型化にとって好ましくない。また、プリズムをガラスで作製する場合には、その重量が比較的重くなるし、その加工が容易ではない。他方、プリズムを樹脂で作製することも行われているが、プロジェクタの高輝度化に伴って、樹脂の耐熱性が問題になるであろう。さらに、 P B S膜 1 2は誘電多層膜による数十層もの偏光分離コーティングが必要なことから、高コストになるという問題がある。

このような従来の偏光インテグレータにおける課題に鑑みて、本発明は、軽量化と小型ィヒが可能でかつ耐熱性に優れた偏光ィンテグレータを簡便にかつ低コストで提供することを目的としている。

本発明による偏光ィンテグレータは、光源からの光を P偏光と s偏光とに分離するための偏光ビームスプリッタと、第 1のマイクロレンズと、 1 Z 2波長板と、第 2のマイクロレンズとを含み、第 1マイクロレンズは偏光ビームスプリツタによって分離された P偏光と S偏光を互いに異なる位置に集光するように配置されており、 1 / 2波長板は P偏光または S偏光が集光される位置に配置されていて P偏光または S偏光を S偏光または P偏光に変換するように作用し、第 2マイク口レンズは 1 2波長板を通過して偏光変換された後の S偏光または P偏光と 1 Z 2波長板を通過しなかった S偏光または P偏光とを統合するように作用し、偏光ビームスプリッタ、第 1マイクロレンズ、 1 Z 2波長板、および第 2マイク口レンズの少なくとも一つが D L C (diamond-like carbon: ダイアモンド状カーボン）膜を利用して形成されていることを特徴としている。

なお、偏光ビームスプリッタと 1 / 2波長板の少なくとも一方は D L C膜中に形成された屈折率変調型回折格子で形成され得る。また、第 1マイクロレンズと第 2マイクロレンズの少なくとも一方は D L C膜中に形成された屈折型レンズと屈折率変調型の回折型レンズとのいずれかであり得る。さらに、偏光ビームスプリツタ、第 1マイクロレンズ、 1 / 2波長板、および第 2マイクロレンズの組の複数が、光源からの光束の断面内で周期的に配列され得る。そして、そのような偏光ィンテグレータは、液晶プロジェクタにおレ、て好ましく用いられ得る。図面の簡単な説明

図 1は、本発明による偏光インテグレータの一例を模式的に図解する断面図でめる。

図 2は、図 1の偏光インテグレータに含まれる屈折型マイクロレンズアレイを D L C膜を利用して作製する方法を模式的に図解する断面図である。

図 3は、図 2の屈折型マイク口レンズの作製方法に利用し得る刻印型の形成方法を模式的に図解する断面図である。

図 4は、図 1の偏光ィンテグレータに含まれる D L C膜の回折型マイクロレンズを模式的に図解する断面図である。

図 5は、図 4の回折型マイク口レンズの作製方法を模式的に図解する断面図でめる。

図 6は、図 1の偏光インテグレータに含まれる D L C膜の偏光ビームスプリツタを模式的に図解する断面図である。

図 7は、従来の液晶プロジェクタを図解する模式的断面図である。

図 8は、従来の偏光インテグレータの基本原理を模式的に図解する断面図である。発明を実施するための最良の形態

まず、本願発明をなすに際して、本発明者らは、透光性 D L C (diamond-like carbon:ダイアモンド状カーボン）膜にエネルギビームを照射することによってその屈折率を高めることができることを確認している。そのような D L C膜は、シリコン基板、ガラス基板、その他の種々の基体上にプラズマ C VD (化学気相堆積）によって形成することができる。そのようなプラズマ C VDによって得られる透光性 D L C膜は、通常は 1 . 5 5程度の屈折率を有している。

D L C膜の屈折率を高めるためのエネルギビームとしては、イオンビーム、電子ビーム、シンクロトロン放射 ( S R) 光、紫外（UV) 光などを用いることができる。これらのエネルギビーム照射の中でも Heイオン照射によって、 DLC 膜の最大の屈折率変化量を Δ n = 0. 65程度まで高め得ることを現状において確認できている。また、 SR光照射によっても、 DLC膜の最大の屈折率変化量を Δη = 0. 50程度まで現状において高めることができる。さらに、 UV光照射によっても、 DLC膜の最大の屈折率変化量を Δη = 0. 20程度まで現状において高めることができる。これらの、 DLC膜のエネルギビーム照射による屈折率変化量は、従来のガラスのイオン交換による屈折率変化量（最大でも Δη = 0. 17) または石英系ガラスの UV光照射による屈折率変化量（Δη==0. 0 1以下程度）に比べて顕著に大きいことが分かる。

図 1は、本発明による実施形態の一例としての偏光インテグレータを模式的な断面図で図解している。この偏光インテグレータにおいて、光源 1はドーム状またはパラボラ状の反射ミラー 2内に配置されている。光源 1から放射された光はコリメータレンズ（図せず）によって平行光にされ、偏光ビームスプリッタ 51 に照射される。すなわち、偏光ビームスプリッタ 51は、光源光を Ρ偏光と S偏光に分離する。第 1のマイクロレンズ 52は、 Ρ偏光束を 1/2波長板 53上に集光するとともに、 S偏光束を 1Z 2波長板 53の配置されていない領域に集光する。

1/2波長板 53は、 Ρ偏光を S偏光に変換する。 1 2波長板 53を透過した後の S偏光束と 1/2波長板 53が配置されていない領域を通過した S偏光束とは、第 2のマイクロレンズ 54とレンズ 55の作用によって統合されて、集光レンズ CLによって液晶パネル LC上に照射される。もちろん、その液晶パネル LCに含まれる偏光板は、 S偏光を受け入れるように設定されている。

なお、図 1の例では Ρ偏光に対して 1 2波長板 53が適用されているが、逆に S偏光に対して 1/2波長板 53を適用してもよいことが理解されよう。すなわち、その場合には、光源光束が偏光ビームスプリッタ 51によって Ρ偏光束と S偏光束に分離されて、その S偏光束が 1/2波長板 53で Ρ偏光束に変換された後に、それら 2つの Ρ偏光束が統合されて液晶パネル L C上に照射されることになる。もちろん、その液晶パネル LCに含まれる偏光板は、 Ρ偏光を受け入れるように設定される。以上のように、無偏光の光源光を偏光インテグレータによって s偏光または p 偏光のいずれか一方に統合することによって、液晶プロジェクタにおける光源光の利用効率を改善することができる。

一

ここで、本発明においては、偏光インテグレータに含まれる偏光ビームスプリッタ、第 1マイクロレンズ、 1 / 2波長板、およぴ第 2マイクロレンズの少なくとも一つが D L C膜を利用して形成される。もちろん、 D L C膜は薄いものであり、軽くかつ優れた耐熱性を有している。したがって、偏光ビームスプリッタ、第 1マイクロレンズ、 1 / 2波長板、およぴ第 2マイクロレンズの少なくとも一つが D L C膜を利用して作製可能になれば、偏光インテグレータの小型化、軽量ィ匕、および低コスト化が可能になり、ひいては液晶プロジェクタの小型化、軽量ィ匕、および低コスト化が可能になる。

図 2において、本発明による屈折型マイク口レンズアレイの作製方法の一例力模式的な断面図で図解されている。このような屈折型マイクロレンズアレイは、図 1中の第 1マイクロレンズアレイ 5 2または第 2マイクロレンズアレイ 5 4として用いることができる。

図 2 Aにおいて、 D L C膜 2 1上にマスク層 2 2が形成されている。マスク層 2 2としては、エネルギビーム 2 3の透過を制限し得る機能を有する種々の材料を用いることができるが、金が好ましく用いられ得る。このマスク層 2 2はァレィ状に配列された微小な凹部 2 2 aを有している。それらの凹部 2 2 aの各々は、概略球面の一部または概略円柱面の一部からなる底面を有している。それらの凹部 2 2 aのアレイを含むマスク層 2 2を介して、エネルギビーム 2 3が D L C膜 2 1に照射される。

図 2 Bにおいて、エネルギビーム 2 3の照射後にマスク層 2 2を除去することによって、 D L C膜 2 1中に形成されたマイクロレンズアレイ 2 1 aが得られる。すなわち、エネルギビーム 2 3の照射によって、マスク層 2 2の凹部 2 2 a のアレイに対応して、 D L C膜 2 1内において高屈折率領域 2 1 aのアレイが形成されている。このとき、マスク層 2 2の凹部 2 2 aは球面状または円柱面状の底面を有しているので、凹部 2 1 aの中央から周縁に向かうにしたがってマスク層の厚さが増大している。すなわち、エネルギビーム 2 3は、凹部 2 2 aの周縁部に比べて中央部において透過しやすいことになる。したがって、高屈折率領域

2 1 aの深さは、その中央部において深くて周縁部において浅い球面状凸レンズまたは円柱面状凸レンズの形状を有している。その結果、それらの高屈折率領域 2 1 aの各々が、そのまま一つのマイクロレンズとして作用し得る。

なお、図 2に示されているようなエネルギビーム 2 3によってマイクロレンズ了レイを作製する場合、概略球面状または概略円柱面状の凹部 2 2 aの深さを調節することによって、マイクロレンズ 2 1 aの厚さを調節することができ、すなわちその焦点距離を調節することができる。また、凹部 2 2 aの深さを変化させなくても、照射するエネルギビーム 2 3の透過能を変化させることによつてもマイク口レンズ 2 1 aの焦点距離を調節することができる。たとえば、エネルギビーム 2 3と-して H eイオンビームを用いる場合、そのイオンの加速エネルギを高めて透過能を高めることによって、マイクロレンズ 2 1 aの焦点距離を短くすることができる。また、 D L C膜に対するエネルギビーム 2 3のドース量が高いほど屈折率変化 Δ nが大きくなるので、そのドース量を調節することによつてもマイク口レンズ 2 1 aの焦点距離を調節することも可能である。

図 2 Aに示されているような概略球面状または概略円柱面状の底面を有する凹部 2 2 aを含むマスク層 2 2は、種々の方法によって作製することができる。たとえば、 D L C膜 2 1上に均一な厚さのマスク層 2 2を形成し、その上にアレイ状に配列された微小な穴または平行に配列された線状の開口を有するレジスト層を形成する。そして、そのレジスト層の微小な穴または線状の開口から等方的ェツチングを行うことによって、その微小な穴の下のマスク層 2 2内に概略半球状または概略半円柱状の凹部 2 2 aを形成することができる。

図 2 Aに示されているような概略球面状または概略円柱面状の底面を有する凹部 2 2 aを含むマスク層 2 2は、図 3の模式的な断面図に図解されているような方法で作製され得る刻印型を用いて簡便に作製することもできる。

図 3 Aにおいて、例えばシリカの基板 3 1上にレジストパターン 3 2が形成される。このレジストパターン 3 2は、基板 3 1上でアレイ状に配列された複数の微小な円形領域上または平行に配列された複数の細レ、帯状領域上に形成されている。図 3 Bにおいて、レジストパターン 3 2が加熱溶融させられ、各微小円形領域上または細い帯状領域上で溶融したレジスト 3 2 aは、その表面張力によって概略球面状または概略円柱面状の凸レンズ形状になる。

図 3 Cにおいて、概略凸レンズ状のレジスト 3 2 bとともにシリカ基板 3 1 a を R I Eすれば、レジスト 3 2 bの径または幅が R I Eで縮小しながらシリカ基板 3 1 aがエッチングされる。

その結果、図 3 Dに示されているように、概略球面状または概略円柱面状の凸部 3 1 bが配列されたシリカの刻印型 3 1 cが最終的に得られる。なお、凸部 3 1 bの高さは、図 3 Cにおけるレジスト 3 2 bのエッチング速度とシリカ基板 3 1 aのエッチング速度との比率を調節することによって調節することができる。こうして得られた刻印型 3 1 cは、図 2 Aに示されているような凹部 2 2 aを含むマスク層 2 2の作製に好ましく用いられ得る。すなわち、例えばマスク層 2 2が金材料で形成されている場合、金は展延性に富んでいるので、その金マスク層 2 2に刻印型 3 1 cで刻印することによって、簡便に凹部 2 2 aを形成することができる。また、刻印型 3 1 cは一度作製すれば繰り返し使用可能であるので、エッチングによってマスク層 2 2中の凹部 2 2 aを形成する場合に比べて遥かに簡便かつ低コストで凹部 2 2 aを形成することを可能にする。

なお、本発明におけるように D L C膜を用いた屈折型マイク口レンズァレイは、従来のガラス基板を用いる場合にくらべて、エネルギビーム照射によって高屈折率のレンズを形成することができるので、ガラス基板に比べて遥かに薄い D L C膜中に屈折型マイクロレンズアレイを形成することができる。し力し、 D L C膜を用いた屈折型マイク口レンズであっても、次に述べる回折型マイクロレンズに比べれば厚い D L C膜を要し、 1 0 mから 2 0 μ πι程度以上の厚さを要する（回折効果を利用したマイク口レンズの例としては、「マイク口レンズ（ァレィ）の超精密加工と量産化技術」、技術情報協会出版、 2 0 0 3年、第 7 1— 8 1頁参照）。

図 4 Aの模式的な平面図と図 4 Bの模式的な断面図において、本発明の他の実施形態による回折型マイクロレンズが図解されている。特に、屈折率変調型の回折型マイク口レンズは屈折型マイク口レンズに比べて顕著に薄く作製することが可能であり、 1〜2 At m程度の厚さの D L C薄膜中に回折型マイクロレンズを作製することができる。すなわち、この屈折率変調型の回折型マイクロレンズ 4 0 も、 D L C膜 4 1を用いて作製されており、同心円状の複数の帯状リング領域 R m nを含んでいる。ここで、符号 Rm nは、第 m番目のリングゾーン中の第 n番目の帯状リング領域を表すとともに、同心円の中心からその帯状リング領域の外周までの半径をも表すものとする。それらの帯状リング領域 Rm nは、同心円の中心から遠いものほど、減少させられた幅を有している。

互いに隣接する帯状リング領域 Rm nは、互いに異なる屈折率を有している。図 4の回折型マイクロレンズは、それが 2レベルの屈折率変調を含む回折型レンズである場合には、 n = 2番目までの帯状リング領域を含むリングゾーンを m = 3番目まで含んでいることになる。そして、同じリングゾーン中では、外側に比ベて内側の帯状リング領域の方が高い屈折率を有している。

このことから類推されるであろうように、 4レベルの屈折率変調を含む回折型レンズでは、一つのリングゾーンが n = 4番目までの帯状リング領域を含み、この場合にも同じリングゾーン中では同心円の中心に近い帯状リング領域ほど高い屈折率を有している。すなわち、一つのリングゾーン中で内周側から外周側に向かって 4段階の屈折率変化が形成されている。そして、そのような 4段階の屈折率変化の周期がリングゾーンごとに m回繰り返されることになる。

なお、帯状リング領域 Rm nの外周半径は、スカラー近似を含む回折理論から次式（1 ) にしたがって設定することができる。この式（1 ) において、 Lはレンズの回折レベルを表し、えは光の波長を表し、そして f はレンズの焦点距離を表している。また、最大の屈折率変化量 Δ ηは、最大の位相変調振幅 Δ φ = 2 π (L - 1 ) / Lを生じさせ得るものでなければならない。

図 5の模式的な断面図において、図 4に示されているような 2レベルの回折型マイクロレンズの作製方法の一例が図解されている。

図 5 Aにおいて、 DLC膜 41上に、例えば N iの導電層 42が周知の EB (電子ビーム）蒸着法によって形成される。この N i導電層 42上には図 4中の n = 1に対応する帯状リング領域 Rmn (m=l〜3) を覆うようにレジストパターン 43が形成される。そのレジストパターン 43の開口部に、電気めつきによって金マスク 44が形成される。

図 5 Bにおいて、レジストパターン 43が除去されて、金マスク 44が残される。そして、その金マスク 44の開口部を通して、エネルギビーム 45が DLC 膜 41に照射される。その結果、エネルギビーム 45に照射された帯状リング領域（41 a) Rmlの屈折率が高められ、エネルギビーム 45がマスクされた帯状リング領域（41 b) Rm 2は当初の DLC膜の屈折率を維持している。すなわち、図 4に示されているような 2レベルの回折型マイクロレンズが得られる。なお、図 5の例では DLC膜ごとにその上にマスク層が形成されるが、別個に作製された独立のマスクを用いて D L C膜にエネルギビーム照射してもよいことは言うまでもない。また、順次パターンが調整されたマスクを用いて DLC膜にエネルギビーム照射を繰り返すことによって、多レベルの回折型マイクロレンズが形成され得ることが理解されよう。

さらに、図 3Dに示されているような刻印型の変わりに、多段階に厚さが変化さられた同心円状の帯状リング領域を含む刻印型を用いて DLC膜上の金マスク層に刻印し、その刻印された金マスク層を介してエネルギビーム照射することによって、一回のエネルギビーム照射で多レベルの回折型マイク άレンズを作製することも可能である。

さらにまた、回折型マイク口レンズに関する上述の実施形態では屈折型レンズの球面状凸レンズに対応する回折型マイク口レンズが説明されたが、本発明は屈折型レンズの柱面状凸レンズに対応する回折型マイク口レンズにも同様に適用し得ることが理解されよう。その場合には、屈折率変調された同心円状の複数の帯状リング領域の代わりに、屈折率変調された互いに平行な複数の帯状領域を形成すればよい。この場合、例えば図 4 Βの断面図において、屈折率変調された互いに平行な複数の帯状領域は、その図の紙面に対して垂直に伸ぴていることになる。また、その場合において、図 5 B中の金マスク 44もその図の紙面に対して垂直に伸ぴていればよい。

さらに、本発明においては、図 1中の偏光ビームスプリッタ 51力 DLC膜を利用して作製され得る。すなわち、この偏光ビームスプリッタ 51は、 DLC 膜に形成された屈折率変調型回折格子を含んでいる。なお、回折格子によって偏光分離し得ることは、例えば Applied Optics, Vol.41, 2002, pp.3558-3566 において説明されている。

図 6は、屈折率変調型回折格子を含む DLC膜からなる偏光ビームスプリッタ 51 Aを模式的な断面図で表している。すなわち、この0し〇膜51 は、相対的に低屈折率の領域 51 aと相対的に高屈折率の領域 51 bとを含んでいる。低屈折率領域 51 aはエネルギビーム照射されなかった領域であり、例えば 1. 5 5の屈折率を有している。他方、高屈折率領域 51 bは例えば 620 (mA/m i n /mm²)のシンクロトロン条件で S R (シンクロトロン放射）光照射されて、その屈折率が例えば 1. 90に高められている。また、高屈折率領域 5 l b と低屈折率領域 51 aとの界面は、 DLC膜の表面に対して例えば 40度だけ傾斜させられている。

このような偏光ビームスプリッタ 51 Aは、以下のように作製することができる。例えば、 DLC膜上に、幅 0. 5 /xmの金ストライプが周期 1 mで繰り返し配列されたライン 'アンド ·スペースのパターンを有する金マスクが形成される。その後、 DLC膜の表面に対して 40度の镇斜角でかつ金ストライプの長さ方向に直交するの方向に SR光照射すればよい。

図 6に示されているような DLC膜の偏光ビームスプリッタ 51に S偏光と P 偏光を含む光が入射すれば、 S偏光は 0次回折光として透過し（TE波に相当）、 P偏光は 1次回折光として回折される（TM波に相当）。すなわち、 P偏光と S偏光が、互いに分離されることになる。

さらに、本発明においては、図 1中の 1/2波長板 53も、 DLC膜を利用して作製され得る。すなわち、図 6に示されている屈折率変調型回折格子に類似の回折格子を含む D L C膜によって、 1/2波長板の作用を生じさせることができる。そのような 1 / 2波長板 5 3は、以下のように作製することができる。例えば、 D L C膜上に、幅 0 . 5 μ mの金ストライプが周期 1 μ mで繰り返し配列されたライン'アンド ·スペースのパターンを有する金マスクが形成される。その後、 D L C膜の表面に対して垂直な方向に S R光照射すればよい。こうして得られる屈折率変調型回折格子を含む D L C膜の 1ノ2波長板 5 3に対して、例えば P偏光を通過させれば、その直線偏光面が 9 0度回転されて S偏光に変換される。もちろん、そのような 1 / 2波長板によって、 S偏光を P偏光に変換することも可能である。

なお、図 7においては透過型の液晶プロジェクタが示されているが、本発明による偏光インテグレータは反射型の液晶プロジェクタ（前述文献「大画面ディスプレイ」参照）にもそのまま適用し得ることは言うまでもない。

以上のように、本発明によれば、偏光インテグレータに含まれる偏光ビームスプリッタ、第 1マイクロレンズ、 1 / 2波長板、およぴ第 2マイクロレンズの少なくとも一つが D L C膜を利用して形成され、軽量化されかつ小型化された偏光インテグレータを簡便にかつ低コストで提供することが可能となる。産業上の利用可能性

本発明による偏光ビームスプリッタは、軽量化かつ小型化が可能で、簡便かつ低コストで提供され得る。また、そのような偏光ビームスプリッタは、液晶プロジヱクタの軽量ィ匕と小型化と低コスト化を可能にする。

Claims

請求の範囲

1 .光源からの光を P偏光と s偏光とに分離するための偏光ビームスプリッタと、第 1のマイクロレンズと、 1 / 2波長板と、第 2のマイクロレンズとを含み、

前記第 1マイクロレンズは前記偏光ビームスプリッタによつて分離された P偏光と S偏光を互いに異なる位置に集光するように配置されており、

前記 1 / 2波長板は前記 P偏光または前記 S偏光が集光される位置に配置されていて P偏光または S偏光を S偏光または P偏光に変換するように作用し、前記第 2マイクロレンズは前記 1ノ 2波長板を通過して偏光変換された後の S 偏光または P偏光と前記 1 2波長板を通過しなかった S偏光または P偏光とを統合するように作用し、

前記偏光ビームスプリッタ、前記第 1マイクロレンズ、前記 1 2波長板、おょぴ前記第 2マイクロレンズの少なくとも一つが D L C膜を利用して形成されていることを特徴とする偏光インテグレータ。

2.前記偏光ビームスプリッタと前記 1 2波長板の少なくとも一方は D L C膜中に形成された屈折率変調型回折格子で形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の偏光ィンテグレータ。

3 .前記第 1マイクロレンズと前記第 2マイクロレンズの少なくとも一方は、 D L C膜中に形成された屈折型レンズと屈折率変調型の回折型レンズとのレ、ずれかであることを特徴とする請求項 1または 2に記載の偏光インテグレータ。

4 .前記偏光ビームスプリッタ、前記第 1マイクロレンズ、前記 1ノ2波長板、および前記第 2マイク口レンズの組の複数が、前記光源からの光束の断面内で周期的に配列されていることを特徴とする請求項 1から 3のいずれかに記載の偏光インテグレータ。

5 .請求項 1から 4のいずれかに記載された偏光ィンテグレータを含むことを特徴とする液晶プロジェクタ。