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JP2000321429A - Polarized light separating element and projection type display device - Google Patents

Polarized light separating element and projection type display device

Info

Publication number
JP2000321429A
JP2000321429A JP11133918A JP13391899A JP2000321429A JP 2000321429 A JP2000321429 A JP 2000321429A JP 11133918 A JP11133918 A JP 11133918A JP 13391899 A JP13391899 A JP 13391899A JP 2000321429 A JP2000321429 A JP 2000321429A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polarization
light
polarized light
diffraction grating
linearly polarized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11133918A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Ishihara
淳 石原
Kotaro Hayashi
宏太郎 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP11133918A priority Critical patent/JP2000321429A/en
Priority to US09/564,220 priority patent/US6278552B1/en
Publication of JP2000321429A publication Critical patent/JP2000321429A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polarized light separating element which may be reduced in the production cost by easily aligning liquid crystal molecules on a diffraction grating and a projection type display device. SOLUTION: This polarized light separating element 101 has a diffraction grating 102 which has saw tooth shape on one side surface of a translucent substrate periodically in a y-axis direction and is formed by molding and an optical isomer layer which is disposed adjacently to the diffraction grating 102 and is aligned in the longitudinal direction of the liquid crystal molecules along a z-axis direction so as to have refractive indices varying in the orthogonal y- and z-axis directions. The element diffracts only the one linearly polarized light 104b of two beams of the linearly polarized light having the planes of polarizer in the y- and z-axis directions, allows the transmission of the other linearly polarized light 104a and emits the incident light 104 so as to vary in the progression direction by a prescribed angle θ by the polarization directions. In such a case, the grinding streak traces of the molding metal mold extending in a z-axis direction are transferred to the surfaces of the saw tooth shapes described above.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光の偏光を利用す
る液晶パネル等の空間光変調素子を照明する際に用いら
れる偏光分離素子及び偏光分離素子を有する投射型表示
装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a polarization separation element used for illuminating a spatial light modulation element such as a liquid crystal panel utilizing the polarization of light, and a projection display device having the polarization separation element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、原画像を投射レンズを用いて拡大
投影する投射型表示装置として、CRTを用いるもの
や、光源と空間光変調素子とを用いるものが知られてい
る。空間光変調素子としては、ツイストネマチック液晶
を用いた透過型の液晶パネルが知られており、投射型表
示装置の小型化が容易であること、画素数の豊富なパネ
ルを用いれば高精細な画像を投影できること、直視用途
で液晶パネルの量産技術が確立されていること、等の理
由で広く実用化されている。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a projection type display apparatus for enlarging and projecting an original image using a projection lens, an apparatus using a CRT and an apparatus using a light source and a spatial light modulator are known. As a spatial light modulator, a transmission type liquid crystal panel using twisted nematic liquid crystal is known, and it is easy to miniaturize a projection display device, and a high definition image can be obtained by using a panel having a large number of pixels. Have been widely put into practical use because of the fact that liquid crystal panels can be projected for direct viewing and mass production technology for liquid crystal panels has been established.

【0003】ツイストネマチック液晶のような空間光変
調素子は光の偏光を利用するので、入射側と出射側とに
偏光子を備えている。空間変調素子を照明する光の内、
入射側の偏光子を通過した直線偏光の光は偏光状態を空
間的に変化され、出射側の偏光子を通過する光量が制御
されて光学像が形成される。
[0003] Since a spatial light modulator such as a twisted nematic liquid crystal utilizes the polarization of light, a polarizer is provided on the incident side and the output side. Of the light that illuminates the spatial modulation element,
The linearly polarized light passing through the incident-side polarizer is spatially changed in polarization state, and the amount of light passing through the exit-side polarizer is controlled to form an optical image.

【0004】空間光変調素子を用いた投射型表示装置は
一般に自然光を放射するランプを用いて空間光変調素子
を照明する。空間光変調素子が光の偏光を利用するもの
である場合、入射側の偏光子はランプの放射する自然光
の約半分の光しか通過せず、これ以外の光は反射あるい
は吸収されて損失となる。
A projection display device using a spatial light modulator generally illuminates the spatial light modulator using a lamp that emits natural light. When the spatial light modulator uses the polarization of light, the polarizer on the incident side passes only about half of the natural light emitted by the lamp, and the other light is reflected or absorbed and lost. .

【0005】これに対し、偏光変換と呼ばれる技術が各
種提案されている。これは、光源の自然光を空間変調素
子が本来利用する偏光成分の光(以下「1次偏光」とい
う)と、これと直交する偏光成分の光(以下「2次偏
光」という)とに予め分離する。そして、そのままでは
利用することができない2次偏光の偏波面を90゜回転
させて、1次偏光と2次偏光の偏波面をそろえた後に空
間光変調素子に供給し、これらを利用しようとするもの
である。
On the other hand, various techniques called polarization conversion have been proposed. This is because the natural light of the light source is separated in advance into light having a polarization component originally used by the spatial modulation element (hereinafter referred to as “primary polarization”) and light having a polarization component orthogonal thereto (hereinafter referred to as “secondary polarization”). I do. Then, the polarization plane of the secondary polarized light, which cannot be used as it is, is rotated by 90 °, the polarization planes of the primary polarized light and the secondary polarized light are aligned, and then supplied to the spatial light modulator, and these are used. Things.

【0006】従って、偏光変換を用いた投射型表示装置
には、自然光を互いに偏光方向の直交する2つの偏光成
分の光に分離する偏光分離素子と、分離した一方の偏光
成分の偏波面を90゜回転させる偏波面回転素子が必要
である。偏光分離素子としては、ブリュースター角と干
渉を利用した偏光分離多層膜が広く知られており、平板
型、プリズム型がある。
Therefore, a projection type display device using polarization conversion includes a polarization splitting element for splitting natural light into two polarized light components whose polarization directions are orthogonal to each other, and a polarization plane of one of the separated polarized light components.偏 A polarization plane rotation element for rotation is required. As the polarization separation element, a polarization separation multilayer film utilizing Brewster angle and interference is widely known, and includes a flat plate type and a prism type.

【0007】一方、偏波面回転素子としては、λ/2板
と呼ばれる位相フィルムが一般に知られている。これ
は、光学的に透明な有機フィルムを一軸方向に延伸させ
て光学異方性を与えたもので、その厚みと光学異方性を
制御して透過する光に波長λの1/2に相当する位相差
を与えるものである。光学軸に対して45゜の方向に偏
波面を有する直線偏光の光をλ/2板に入射させた場
合、出射光は偏波面が90゜回転した直線偏光となる。
On the other hand, a phase film called a λ / 2 plate is generally known as a polarization plane rotating element. This is an optically transparent organic film stretched uniaxially to give it an optical anisotropy. The thickness and optical anisotropy are controlled and the transmitted light is equivalent to half the wavelength λ. This gives a phase difference. When linearly polarized light having a plane of polarization in the direction of 45 ° with respect to the optical axis is incident on a λ / 2 plate, the output light becomes linearly polarized light with the plane of polarization rotated by 90 °.

【0008】このような偏光分離素子及び偏波面回転素
子を有する投射型表示装置は特開平10−197827
号公報に開示されている。この投射型表示装置の構成を
図7に示す。光源901より放射される自然光は、放物
面鏡902により平行光となり、偏光分離素子903に
入射する。偏光分離素子101を出射する1次偏光及び
2次偏光は第1、第2レンズアレイ904、905を経
て、液晶パネル907を照明する。
A projection display having such a polarization splitting element and a polarization plane rotating element is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-197827.
No. 6,009,045. FIG. 7 shows the configuration of the projection display device. Natural light emitted from the light source 901 is converted into parallel light by the parabolic mirror 902 and is incident on the polarization splitter 903. The primary polarized light and the secondary polarized light emitted from the polarization splitting element 101 illuminate the liquid crystal panel 907 via the first and second lens arrays 904 and 905.

【0009】第1レンズアレイ904は照明光束を分割
し、分割後の光束は第2レンズアレイ905により適当
な大きさに拡大される。凸レンズ908は、分割された
各光束を液晶パネル907上に重畳させる。液晶パネル
907近傍の凸レンズ909は照明光の各画角における
主光線を光軸と平行にする。
The first lens array 904 splits the illumination light beam, and the split light beam is enlarged to an appropriate size by the second lens array 905. The convex lens 908 superimposes each split light beam on the liquid crystal panel 907. The convex lens 909 near the liquid crystal panel 907 makes the principal ray of the illumination light at each angle of view parallel to the optical axis.

【0010】偏光分離素子101は図8に示すように、
鋸歯形状を有する回折格子102及び光学異方体から成
る複屈折光学材料層103から構成されている。複屈折
性を有する光学異方体として針状の液晶分子を一軸方向
に並べて配向している。
[0010] As shown in FIG.
It comprises a diffraction grating 102 having a sawtooth shape and a birefringent optical material layer 103 made of an optically anisotropic body. Needle-like liquid crystal molecules are aligned and uniaxially aligned as an optically anisotropic body having birefringence.

【0011】配向の方法として、ポリイミド等の有機配
向膜を基板に形成した後、ラビング布により一方向にこ
すって細かな溝を形成する処理(以下、「ラビング」と
いう)、基板上にSiO2を斜め蒸着して細かな溝を形
成する処理、或は、基板上にイオンミリングにより細か
な溝を形成する処理(以下、「グレーティング」とい
う)等の方法が知られている。これらの処理により、該
溝に液晶分子の長手方向が沿うような配向力が生じ、液
晶分子が配向されるようになっている。
As a method for orientation, after forming the organic alignment film such as polyimide substrate, by rubbing cloth rubbing in one direction to form a fine groove processing (hereinafter, referred to as "rubbing"), SiO 2 on the substrate A method of forming a fine groove by obliquely vapor-depositing the film or a method of forming a fine groove on a substrate by ion milling (hereinafter, referred to as a “grating”) is known. By these treatments, an alignment force is generated in the groove so that the longitudinal direction of the liquid crystal molecules is along, and the liquid crystal molecules are aligned.

【0012】光学異方体の1次偏光に対する屈折率を回
折格子102の屈折率と略等しくし、光学異方体の2次
偏光に対する屈折率を回折格子102の屈折率と異なる
ようにすると、1次偏光は偏光分離素子101を直進し
て2次偏光は回折する。これにより、入射光104を進
行方向が回折角θだけ異なる1次偏光104aと2次偏
光104bとに分離して出射する。その結果、第1レン
ズアレイ904が第2レンズアレイ905の開口上に収
斂させる光束のスポットが1次偏光104aと2次偏光
104bとで回折角θの方向に所定距離だけずれる。
When the refractive index of the optically anisotropic material for the primary polarized light is made substantially equal to the refractive index of the diffraction grating 102, and the refractive index of the optically anisotropic material for the secondary polarized light is made different from the refractive index of the diffraction grating 102, The primary polarized light goes straight through the polarization splitting element 101 and the secondary polarized light is diffracted. As a result, the incident light 104 is separated into the primary polarized light 104a and the secondary polarized light 104b whose traveling directions are different by the diffraction angle θ and emitted. As a result, the spot of the light beam converged on the opening of the second lens array 905 by the first lens array 904 is shifted by a predetermined distance in the direction of the diffraction angle θ between the primary polarized light 104a and the secondary polarized light 104b.

【0013】第2レンズアレイ905の近傍において、
位相差板906は2次偏光の収斂されたスポットにのみ
選択的に作用してこの偏波面を90゜回転させる。これ
により、凸レンズ908から出射する1次偏光と2次偏
光の偏波面が同一方向にそろえられる。これを液晶パネ
ル907の入射側偏光板(不図示)の偏光方向に対応さ
せれば、光利用効率の高い光学系を実現できる。
In the vicinity of the second lens array 905,
The phase plate 906 selectively acts only on the converged spot of the secondary polarized light to rotate this plane of polarization by 90 °. As a result, the planes of polarization of the primary polarized light and the secondary polarized light emitted from the convex lens 908 are aligned in the same direction. If this is made to correspond to the polarization direction of the incident side polarizing plate (not shown) of the liquid crystal panel 907, an optical system with high light use efficiency can be realized.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶分
子を一軸方向に並べて配向する際に、ラビングによる方
法は、基板となる回折格子102が鋸歯形状であるため
にその底部分までラビング布が入り込まない。このた
め、液晶分子を充分配向できない問題がある。また、S
iO2の蒸着やグレーティングによる方法は、工数がか
かるとともに、蒸着装置やイオンミリング装置等の高価
な装置を必要とする為、製造コストが高くなる問題があ
った。
However, when the liquid crystal molecules are aligned in a uniaxial direction and aligned, the rubbing method does not allow the rubbing cloth to enter the bottom portion because the diffraction grating 102 serving as the substrate has a sawtooth shape. . Therefore, there is a problem that the liquid crystal molecules cannot be sufficiently aligned. Also, S
The method using iO 2 vapor deposition or grating requires a lot of man-hours and requires expensive equipment such as a vapor deposition apparatus and an ion milling apparatus.

【0015】本発明は上記問題を鑑みてなされたもので
あり、回折格子上に簡単に液晶分子を配向して製造コス
トを削減できる偏光分離素子及び投射型表示装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a polarizing beam splitter and a projection display device which can easily align liquid crystal molecules on a diffraction grating to reduce the manufacturing cost. .

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載された発明の偏光分離素子は、透光性
の基板の片側表面に鋸歯形状を第1方向に周期的に有す
るとともに成形加工により形成される回折格子と、前記
回折格子に隣接して配されるとともに第1方向と第1方
向に直交する第2方向とで異なる屈折率を有するように
液晶分子の長手方向が第2方向に沿って配向される光学
異方体層とを備え、第1、第2方向に偏波面を有する2
つの直線偏光の一方の直線偏光のみを回折し、他方の直
線偏光を透過して、入射光を偏光方向によって所定角度
だけ進行方向が異なるように射出する偏光分離素子にお
いて、前記鋸歯形状の表面に、第2方向に延びる成形金
型の研削条痕を転写したことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a polarized light separating element having a sawtooth shape on one surface of a light-transmitting substrate periodically in a first direction. And the longitudinal direction of the liquid crystal molecules is arranged so as to have a different refractive index between the first direction and a second direction orthogonal to the first direction. An optically anisotropic layer oriented along the second direction, and having a plane of polarization in the first and second directions.
A polarization splitting element that diffracts only one of the two linearly polarized lights, transmits the other linearly polarized light, and emits the incident light so that the traveling direction differs by a predetermined angle depending on the polarization direction. And the transfer of grinding streaks of a molding die extending in the second direction.

【0017】この構成によると、回折格子に入射する入
射光は互いに直交する偏波面を有する2つの直線偏光に
分離され、一方の直線偏光が光学異方体層を直進し、他
方の直線偏光が光学異方体層で回折する。この光学異方
体層を構成する液晶分子は、成形金型の研削条痕が転写
されることにより第2方向に延びて形成される回折格子
上の細かい溝に長手方向が沿って配向されている。
According to this configuration, the incident light incident on the diffraction grating is separated into two linearly polarized lights having polarization planes orthogonal to each other, one of the linearly polarized lights travels straight through the optically anisotropic layer, and the other is linearly polarized light. Diffracted by the optically anisotropic layer. The liquid crystal molecules constituting the optically anisotropic layer are oriented along the longitudinal direction in fine grooves on the diffraction grating formed by extending the grinding streaks of the molding die and extending in the second direction. I have.

【0018】また請求項2に記載された発明は、請求項
1に記載された偏光分離素子において、回転するバイト
により前記鋸歯形状に対応する部分を前記成形金型上に
加工する際に前記研削条痕を形成したことを特徴として
いる。この構成によると、回転するバイトの接線方向に
成形金型が相対移動して鋸歯形状の対応部分が形成され
る。その時、バイト表面の凹凸により該部分の表面に研
削条痕が形成される。
According to a second aspect of the present invention, in the polarization splitting element according to the first aspect, the grinding is performed when a portion corresponding to the saw-tooth shape is processed on the molding die by a rotating cutting tool. It is characterized by forming streaks. According to this configuration, the molding die relatively moves in the tangential direction of the rotating cutting tool to form a corresponding portion having a sawtooth shape. At this time, grinding streaks are formed on the surface of the cutting tool due to the unevenness of the cutting tool surface.

【0019】また請求項3に記載された発明は、請求項
1または請求項2に記載された偏光分離素子において、
前記鋸歯形状の周期ピッチを5乃至15μmにしたこと
を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a polarized light separating element according to the first or second aspect.
The periodic pitch of the sawtooth shape is set to 5 to 15 μm.

【0020】また請求項4に記載された発明は、請求項
1または請求項2に記載された偏光分離素子において、
前記回折格子の屈折率と、前記光学異方体層の一方の直
線偏光に対する屈折率との差を0.1乃至0.3にした
ことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the polarization splitting element according to the first or second aspect,
A difference between a refractive index of the diffraction grating and a refractive index of the optically anisotropic layer for one linearly polarized light is set to 0.1 to 0.3.

【0021】また請求項5に記載された発明の投射型表
示装置は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の偏
光分離素子と、光源と、前記光源の光を集光して略一方
向にそろえる集光手段と、複数の第1レンズを配列した
第1レンズアレイと、第1レンズと対を成して配列され
る複数の第2レンズを有し、前記偏光分離素子から射出
された2つの直線偏光が各第2レンズの異なる位置に収
斂されるように配される第2レンズアレイと、第2レン
ズアレイを通過する一方の直線偏光の偏波面を回転させ
て、他方の直線偏光の偏波面と一致させる偏波面回転手
段と、第2レンズアレイを通過した光を変調して光学像
を形成する空間光変調素子と、該光学像を投影する投影
光学系と、を備えたことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a projection type display device, comprising: the polarization separation element according to any one of the first to fourth aspects; a light source; A light-collecting unit that aligns light in one direction, a first lens array in which a plurality of first lenses are arranged, and a plurality of second lenses arranged in pairs with the first lenses; A second lens array arranged so that the two linearly polarized lights converged at different positions of each second lens, and rotating the plane of polarization of one of the linearly polarized lights passing through the second lens array to the other, A polarization plane rotating unit that matches the plane of polarization of the linearly polarized light; a spatial light modulator that modulates light passing through the second lens array to form an optical image; and a projection optical system that projects the optical image. It is characterized by that.

【0022】この構成によると、光源から射出された光
は、放物面鏡等の集光手段により一方向にそろえられ、
偏光分離素子に入射する。偏光分離素子に入射した入射
光は第1方向の偏波面を有する直線偏光と第2方向の偏
波面を有する直線偏光の一方が直進して他方が回折し、
2つの直線偏光は異なる方向に進行する。分離された2
つの直線偏光は第1レンズアレイにより第2レンズアレ
イの各レンズ上の異なる位置に収斂し、いずれかの直線
偏光が偏波面回転手段により偏波面を約90゜回転され
て2つの直線偏光の偏波面がそろえられる。第2レンズ
アレイを通過した光束は空間光変調素子により変調され
て所望の光学像が形成され、投影光学系により投射され
る。この偏光分離素子の光学異方体層を構成する液晶分
子は、成形金型の研削条痕が転写されることにより第2
方向に延びて形成される回折格子上の細かい溝に長手方
向が沿って配向されている。
According to this configuration, the light emitted from the light source is aligned in one direction by the focusing means such as a parabolic mirror,
The light enters the polarization separation element. The incident light incident on the polarization separation element is such that one of linearly polarized light having a plane of polarization in the first direction and linearly polarized light having a plane of polarization in the second direction goes straight and the other is diffracted,
The two linearly polarized lights travel in different directions. 2 isolated
The two linearly polarized lights are converged at different positions on each lens of the second lens array by the first lens array, and any one of the linearly polarized lights is rotated by about 90 ° in the plane of polarization by the polarization plane rotating means, so that the two linearly polarized lights are polarized. Wavefronts are aligned. The light beam that has passed through the second lens array is modulated by the spatial light modulator to form a desired optical image, and is projected by the projection optical system. The liquid crystal molecules constituting the optically anisotropic layer of the polarization separation element are subjected to the second transfer by transferring the grinding streaks of the molding die.
The longitudinal direction is oriented along fine grooves on the diffraction grating formed to extend in the direction.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の投射型表示
装置を図1を参照して説明する。投射型表示装置は、光
源121、放物面鏡122(集光手段)、UV−IRカ
ットフィルタ123、偏光変換光学系120、ダイクロ
イックミラー137、138、反射ミラー126、反射
型液晶パネル130R,130G,130B(空間光変
調素子)、PBSプリズム127、128、129、ク
ロスダイクロイックプリズム133及び投影光学系13
4から構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A projection type display according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The projection display device includes a light source 121, a parabolic mirror 122 (light collecting means), a UV-IR cut filter 123, a polarization conversion optical system 120, dichroic mirrors 137 and 138, a reflection mirror 126, and reflection type liquid crystal panels 130R and 130G. , 130B (spatial light modulator), PBS prisms 127, 128, 129, cross dichroic prism 133 and projection optical system 13
4.

【0024】光源121から射出された光は、放物面鏡
122により平行光にそろえられて、UV−IRカット
フィルタ123により紫外線及び赤外線が除去された
後、偏光変換光学系120により所定方向の直線偏光に
変換される。
The light emitted from the light source 121 is adjusted to parallel light by the parabolic mirror 122, and after ultraviolet and infrared rays are removed by the UV-IR cut filter 123, the polarized light is converted to a predetermined direction by the polarization conversion optical system 120. Converted to linearly polarized light.

【0025】偏光変換光学系120を通った直線偏光
は、ダイクロイックミラー137により青色光のみが反
射され、赤色光及び緑色光が透過される。青色光は反射
ミラー126を反射して前記所定方向の直線偏光のみ反
射するPBSプリズム129の反射面129aで反射さ
れ、反射型液晶パネル130Bを照射する。反射型液晶
パネル130Bは所定部分のみの青色光を反射し、その
際に偏波面を90゜回転させる。
In the linearly polarized light that has passed through the polarization conversion optical system 120, only blue light is reflected by the dichroic mirror 137, and red light and green light are transmitted. The blue light is reflected by the reflection mirror 126 and reflected by the reflection surface 129a of the PBS prism 129 that reflects only the linearly polarized light in the predetermined direction, and irradiates the reflection type liquid crystal panel 130B. The reflective liquid crystal panel 130B reflects only a predetermined portion of the blue light and rotates the plane of polarization by 90 °.

【0026】反射型液晶パネル130Bから射出された
青色光は偏波面が前記所定方向に対して直交しているの
でPBSプリズム129の反射面129aを透過する。
そして、クロスダイクロプリズム133の青色光のみを
反射する第1反射面133aを反射して投影光学系13
4により投射される。
The blue light emitted from the reflection type liquid crystal panel 130B passes through the reflection surface 129a of the PBS prism 129 because the polarization plane is orthogonal to the predetermined direction.
The projection optical system 13 reflects the first reflecting surface 133a of the cross dichroic prism 133, which reflects only blue light.
4 projected.

【0027】ダイクロイックミラー137を透過した赤
色光及び緑色光は、ダイクロイックミラー138により
緑色光のみが反射され、赤色光が透過される。緑色光は
前記所定方向の直線偏光のみ反射するPBSプリズム1
28の反射面128aで反射され、反射型液晶パネル1
30Gを照射する。反射型液晶パネル130Gは所定部
分のみの緑色光を反射し、その際に偏波面を90゜回転
させる。
In the red light and the green light transmitted through the dichroic mirror 137, only the green light is reflected by the dichroic mirror 138, and the red light is transmitted. The PBS prism 1 reflects green light only in the linearly polarized light in the predetermined direction.
The reflection type liquid crystal panel 1
Irradiate 30G. The reflective liquid crystal panel 130G reflects green light only in a predetermined portion, and rotates the plane of polarization by 90 ° at that time.

【0028】反射型液晶パネル130Gから射出された
緑色光は偏波面が前記所定方向に対して直交しているの
でPBSプリズム128の反射面128aを透過する。
そして、クロスダイクロプリズム133の第1反射面1
33a及び、赤色光のみを反射する第2反射面133b
を透過して投影光学系134により投射される。
The green light emitted from the reflection type liquid crystal panel 130G passes through the reflection surface 128a of the PBS prism 128 because the polarization plane is orthogonal to the predetermined direction.
Then, the first reflecting surface 1 of the cross dichroic prism 133
33a and a second reflecting surface 133b that reflects only red light
And is projected by the projection optical system 134.

【0029】ダイクロイックミラー138を透過した赤
色光は、前記所定方向の直線偏光のみ反射するPBSプ
リズム127の反射面127aで反射され、反射型液晶
パネル130Rを照射する。反射型液晶パネル130R
は所定部分のみの赤色光を反射し、その際に偏波面を9
0゜回転させる。
The red light transmitted through the dichroic mirror 138 is reflected by the reflection surface 127a of the PBS prism 127 that reflects only the linearly polarized light in the predetermined direction, and irradiates the reflection type liquid crystal panel 130R. Reflective liquid crystal panel 130R
Reflects the red light of only a predetermined portion, and at this time, the polarization plane is 9
Rotate 0 °.

【0030】反射型液晶パネル130Rから射出された
赤色光は偏波面が前記所定方向に対して直交しているの
でPBSプリズム127の反射面127aを透過する。
そして、クロスダイクロプリズム133の第2反射面1
33bを反射して投影光学系により投射される。これに
より、赤色光、緑色光、青色光が合成されて図示しない
スクリーン上に投影されるようになっている。
The red light emitted from the reflection type liquid crystal panel 130R passes through the reflection surface 127a of the PBS prism 127 because the polarization plane is orthogonal to the predetermined direction.
Then, the second reflecting surface 1 of the cross dichroic prism 133
33b is reflected and projected by the projection optical system. As a result, the red light, the green light, and the blue light are combined and projected on a screen (not shown).

【0031】偏光変換光学系120は図2に示すよう
に、偏光分離素子101、第1レンズアレイ124、第
2レンズアレイ125を有している。第2レンズアレイ
125の片面には部分的に位相差板139(偏波面回転
手段)が貼付されている。説明を容易にするために、放
物面鏡122の回転対称軸に沿った光軸方向をx軸、紙
面に直交する方向をz軸、x軸及びz軸に直交する方向
をy軸とする。
As shown in FIG. 2, the polarization conversion optical system 120 has a polarization separation element 101, a first lens array 124, and a second lens array 125. On one surface of the second lens array 125, a retardation plate 139 (polarization plane rotating means) is partially adhered. For ease of explanation, the optical axis direction along the rotational symmetry axis of the parabolic mirror 122 is the x axis, the direction perpendicular to the paper is the z axis, and the directions perpendicular to the x and z axes are the y axis. .

【0032】偏光分離素子101は、複屈折光学材料層
103(光学異方体層)を回折格子102と対向平板1
05により挟持している。偏光分離素子101にx軸方
向から入射する自然偏光の入射光104について、反射
型液晶パネルが本来利用する偏光成分の光(1次偏光1
04a)をy軸方向に振動する偏光成分の光とする。同
様に、2次偏光104bをz軸方向に振動する偏光成分
の光とする。
The polarization splitting element 101 is composed of a birefringent optical material layer 103 (optically anisotropic layer), a diffraction grating 102 and an opposing flat plate 1.
05. For the naturally polarized incident light 104 incident on the polarization splitting element 101 from the x-axis direction, the light of the polarization component originally used by the reflective liquid crystal panel (the primary polarized light 1)
04a) is a polarized light component that vibrates in the y-axis direction. Similarly, let the secondary polarized light 104b be light of a polarized light component that vibrates in the z-axis direction.

【0033】複屈折光学材料層103はネマチック液晶
等の光学異方体から成り、針状を成す光学異方体の液晶
分子は長手方向がz軸方向に向けて並べられて正の一軸
性を有するように配向されている。複屈折光学材料層1
03の周囲は紫外線硬化型樹脂あるいは熱硬化型樹脂か
ら成るシール材によりシールされている。
The birefringent optical material layer 103 is made of an optically anisotropic material such as a nematic liquid crystal, and the liquid crystal molecules of the optically anisotropic material having a needle shape are arranged with their longitudinal directions directed in the z-axis direction to have a positive uniaxial property. Orientated to have Birefringent optical material layer 1
03 is sealed with a sealing material made of an ultraviolet-curing resin or a thermosetting resin.

【0034】鋸歯形状をy軸方向(第1方向)に周期的
に有する回折格子102は、ガラスや樹脂を射出成形し
て形成されている。成形金型は、図5に示すような方法
で加工されている。ダイヤモンドバイト12は、J方向
に回転するシャンク11に取り付けられて、成形金型1
0に対向して配置されている。シャンク11はK1、K
2方向及びL方向に移動可能になっている。また、成形
金型10を保持するワーク台(不図示)は紙面に垂直な
方向(この方向をM方向とする。)に直進移動するよう
になっている。
The diffraction grating 102 having a sawtooth shape in the y-axis direction (first direction) is formed by injection molding glass or resin. The molding die is processed by a method as shown in FIG. The diamond cutting tool 12 is attached to the shank 11 that rotates in the J direction, and
0. Shank 11 is K1, K
It is movable in two directions and in the L direction. A work table (not shown) that holds the molding die 10 moves straight in a direction perpendicular to the paper surface (this direction is referred to as an M direction).

【0035】ワーク台がM方向に退避した状態でダイヤ
モンドバイト12はK1方向に移動し、成形金型10の
所定の深さdの位置で移動が停止される。次にワーク台
がM方向に移動して回転するダイヤモンドバイト12に
突入し、成形金型10の幅方向(紙面に垂直な方向)に
V溝10aが形成される。成形金型10がダイヤモンド
バイト12から抜け出ると、ダイヤモンドバイト12が
K2方向に退避し、L方向に所定の周期ピッチDだけ送
りが行われる。
With the work table retracted in the M direction, the diamond cutting tool 12 moves in the K1 direction, and stops moving at a predetermined depth d of the molding die 10. Next, the work table moves into the M direction and enters the rotating diamond cutting tool 12 to form a V-groove 10 a in the width direction of the molding die 10 (direction perpendicular to the paper surface). When the molding die 10 comes out of the diamond tool 12, the diamond tool 12 is retracted in the direction K2, and the diamond tool 12 is fed in the L direction by a predetermined periodic pitch D.

【0036】ダイヤモンドバイト12は再度K1方向に
移動し、所定の深さdの位置で移動が停止され、成形金
型10が上記と反対方向に移動してV溝10aが形成さ
れる。この動作が繰り返し行われて所定数のV溝10a
が得られ、周期ピッチDの鋸歯形状が形成されるように
なっている。
The diamond cutting tool 12 moves in the direction K1 again, stops moving at the position of the predetermined depth d, and the molding die 10 moves in the opposite direction to form the V groove 10a. This operation is repeatedly performed so that a predetermined number of V-grooves 10a are formed.
Is obtained, and a sawtooth shape having a periodic pitch D is formed.

【0037】V溝10aの傾斜面10bにはダイヤモン
ドバイト12の外周面12aの微小な凹凸によりM方向
に延びる研削条痕が形成される。従って、射出成形の際
に回折格子102の傾斜面102a(図2参照)上に該
研削条痕が転写されて、微細な溝がz軸方向(第2方
向)に延びて形成されている。これにより、該溝に液晶
分子の長手方向が沿うような配向力が生じ、液晶分子が
配向されるようになっている。
Grinding striations extending in the M direction are formed on the inclined surface 10b of the V-shaped groove 10a due to minute irregularities on the outer peripheral surface 12a of the diamond cutting tool 12. Therefore, during the injection molding, the grinding streak is transferred onto the inclined surface 102a (see FIG. 2) of the diffraction grating 102, and a fine groove is formed extending in the z-axis direction (second direction). As a result, an alignment force is generated in the groove such that the longitudinal direction of the liquid crystal molecules is aligned, and the liquid crystal molecules are aligned.

【0038】次に、第1レンズアレイ124は図3に示
すように構成されている。図中に図2と同じ直交座標系
を示している。第1レンズアレイ124は放物面鏡12
2(図2参照)から出射する正円の光束断面Aに内接し
て18個の第1レンズ131が配列されている。第1レ
ンズ131の各光軸中心は131aであり、全てのレン
ズについて適切に偏心させている。
Next, the first lens array 124 is configured as shown in FIG. The figure shows the same rectangular coordinate system as in FIG. The first lens array 124 is a parabolic mirror 12
Eighteen first lenses 131 are arranged inscribed in a cross section A of a light beam emitted from a circle 2 (see FIG. 2). The center of each optical axis of the first lens 131 is 131a, and all the lenses are appropriately decentered.

【0039】第2レンズアレイ125は図4に示すよう
に構成されている。図中に図2と同じ直交座標系を示し
ている。第2レンズアレイ125は第1レンズ131に
対応した同数の第2レンズ135が配列されている。第
2レンズ135の各々は対応する第1レンズ131の開
口と反射型液晶パネル130R、130G、130Bの
表示領域を互いに供役とし、各レンズを通過する光束を
重畳形態で反射型液晶パネル130R、130G、13
0Bに導くようになっている。
The second lens array 125 is configured as shown in FIG. The figure shows the same rectangular coordinate system as in FIG. The second lens array 125 includes the same number of second lenses 135 corresponding to the first lenses 131. Each of the second lenses 135 uses the opening of the corresponding first lens 131 and the display area of the reflective liquid crystal panels 130R, 130G, and 130B as a part of each other, and superimposes the light flux passing through each lens in the reflective liquid crystal panel 130R, 130G, 13
0B.

【0040】各第2レンズ135の約半分の領域に貼付
された位相差板139は、入射する光の偏波面を約90
゜回転させる。通過する光を代表する波長λについて、
λ/2の位相差板であればよい。その光学軸は適切な方
向が選択される。本実施形態では、y軸方向からz軸方
向に45゜回転した方向136と位相差板139の光学
軸方向を一致させている。
The phase difference plate 139 affixed to about a half area of each second lens 135 changes the plane of polarization of the incident light by about 90%.
゜ Rotate. For a wavelength λ representative of the light passing through,
Any retardation plate of λ / 2 may be used. An appropriate direction is selected for the optical axis. In this embodiment, the direction 136 rotated by 45 ° in the z-axis direction from the y-axis direction and the optical axis direction of the phase difference plate 139 are matched.

【0041】各第2レンズ135について、位相差板1
39の無い領域は1次偏光104aの為の開口領域であ
り、その重心は135aである。位相差板139の有る
領域は2次偏光104bの為の開口領域であり、その重
心は135bである。
For each second lens 135, the phase difference plate 1
An area without 39 is an aperture area for the primary polarized light 104a, and its center of gravity is 135a. An area where the phase difference plate 139 exists is an opening area for the secondary polarized light 104b, and its center of gravity is 135b.

【0042】光学異方体の1次偏光104aに対する屈
折率N1を回折格子102の屈折率N0と略等しくし、
光学異方体の2次偏光104bに対する屈折率N2を回
折格子102の屈折率N0と異なるようにすると、光源
121から射出される自然偏光の入射光104は、1次
偏光104aが偏光分離素子101を直進して2次偏光
104bが1次偏光104aに対してy軸方向に所定の
回折角θだけずれて進行する。そして、1次偏光104
a’及び2次偏光104b’(図2参照)のように第1
レンズアレイ124により第2レンズアレイ125に収
斂される。
The refractive index N1 of the optically anisotropic substance with respect to the primary polarized light 104a is made substantially equal to the refractive index N0 of the diffraction grating 102,
When the refractive index N2 of the optically anisotropic material with respect to the secondary polarized light 104b is made different from the refractive index N0 of the diffraction grating 102, the naturally polarized incident light 104 emitted from the light source 121 is converted into the primary polarized light 104a by the polarization splitting element 101. , And the secondary polarized light 104b advances with a predetermined diffraction angle θ shifted in the y-axis direction with respect to the primary polarized light 104a. And the primary polarized light 104
a ′ and secondary polarization 104b ′ (see FIG. 2).
The light is converged on the second lens array 125 by the lens array 124.

【0043】第1レンズアレイ124により収斂された
光は、第2レンズアレイ125の開口部上に離散的な照
明スポットを形成する。そして、2次偏光104b’の
通過領域にのみ選択的に挿入された位相差板139によ
り偏波面が90゜回転して、1次偏光と2次偏光の偏波
面が一致する。
The light converged by the first lens array 124 forms a discrete illumination spot on the opening of the second lens array 125. Then, the polarization plane is rotated by 90 ° by the phase difference plate 139 selectively inserted only in the transmission region of the secondary polarization 104b ′, so that the polarization planes of the primary polarization and the secondary polarization coincide.

【0044】第1レンズ131の光軸中心131aは第
2レンズ135の上記重心135a近傍に1次偏光10
4a’が収斂するように定めるとよい。そして、第1レ
ンズアレイ124により収斂された2次偏光104b’
は、第2レンズ135の開口上でy軸方向に所定距離だ
けずれた位置を通過する。回折角θを適切に選択すれ
ば、収斂した2次偏光104b’の通過位置を上記重心
135bの近傍とすることができる。
The center 131 a of the optical axis of the first lens 131 is located near the center of gravity 135 a of the second lens 135.
4a 'may be determined to converge. Then, the secondary polarized light 104b ′ converged by the first lens array 124
Passes through a position shifted by a predetermined distance in the y-axis direction on the opening of the second lens 135. If the diffraction angle θ is appropriately selected, the passing position of the converged secondary polarized light 104b ′ can be set near the center of gravity 135b.

【0045】第2レンズアレイ125を通過した1次偏
光104a’及び2次偏光104b’は、偏光変換光学
系120から射出され、前述したようにダイクロイック
ミラー137(図1参照)に入射する。
The primary polarized light 104a 'and the secondary polarized light 104b' that have passed through the second lens array 125 are emitted from the polarization conversion optical system 120 and enter the dichroic mirror 137 (see FIG. 1) as described above.

【0046】このような構成の投射型表示装置におい
て、成形金型10の加工時に形成される研削条痕を回折
格子102に転写することによって、微細な溝が傾斜面
102a上に形成される。この微細な溝により光学異方
体を構成する液晶分子を簡単に配向することができる。
従って、ラビング処理やグレーティング処理を必要とせ
ず、偏光分離素子101の製造工数を削減してコストダ
ウンを図ることができる。
In the projection display device having such a configuration, a fine groove is formed on the inclined surface 102a by transferring the grinding streak formed during the processing of the molding die 10 to the diffraction grating 102. The liquid crystal molecules constituting the optically anisotropic body can be easily aligned by the fine grooves.
Therefore, the rubbing process and the grating process are not required, and the man-hours for manufacturing the polarization separation element 101 can be reduced to reduce the cost.

【0047】本実施形態において、回折格子102は成
形金型10の加工時の誤差や抜き勾配のため、図6に示
すように垂直面102bが角度αだけ傾斜して形成され
る。傾斜した垂直面102bに入射する光(斜線部)は
投射型表示装置に利用されない不要光となる。このた
め、回折格子102の鋸歯形状の周期ピッチDを小さく
すると垂直面102bに入射する光量が増加して回折効
率が低下する。
In the present embodiment, the diffraction grating 102 is formed such that the vertical surface 102b is inclined by the angle α as shown in FIG. 6 due to an error or draft when the molding die 10 is processed. Light (hatched portion) incident on the inclined vertical surface 102b is unnecessary light that is not used in the projection display device. Therefore, when the periodic pitch D of the sawtooth shape of the diffraction grating 102 is reduced, the amount of light incident on the vertical surface 102b increases, and the diffraction efficiency decreases.

【0048】また、回折角θは、 sinθ=λ/D (λは設計波長) で与えられるため、周期ピッチDを大きくすると、1次
偏光104aと2次偏光104bとの分離角(回折角
θ)が小さくなる。
Since the diffraction angle θ is given by sin θ = λ / D (λ is a design wavelength), when the periodic pitch D is increased, the separation angle (the diffraction angle θ) between the primary polarized light 104a and the secondary polarized light 104b is increased. ) Becomes smaller.

【0049】このため、入射光を精度良く分離して位相
差板139に入射させるするためには第1レンズアレイ
124と第2レンズアレイ125との距離を離す必要が
あり、偏光変換光学系120を大型にする。従って、回
折格子102の鋸歯形状の周期ピッチDを5乃至15μ
mの範囲にすると、偏光変換光学系120を小型に構成
するとともに回折効率を高くすることができるので望ま
しい。
Therefore, in order to separate the incident light with high accuracy and to make it incident on the phase difference plate 139, it is necessary to increase the distance between the first lens array 124 and the second lens array 125. To be large. Accordingly, the periodic pitch D of the sawtooth shape of the diffraction grating 102 is set to 5 to 15 μm.
The range of m is desirable because the polarization conversion optical system 120 can be made compact and the diffraction efficiency can be increased.

【0050】また、鋸歯形状の高さH(図5参照)は、 H=λ/|N2−N0| (λは設計波長) で与えられる。2次偏光104bに対する光学異方体の
屈折率N2と回折格子102の屈折率N0との差ΔN
(=|N2−N0|)が小さいと、鋸歯形状の高さHが
大きくなるため、垂直面102bに入射する不要光が増
加して回折効率が低下する。
The height H of the sawtooth shape (see FIG. 5) is given by H = λ / | N2−N0 | (λ is a design wavelength). The difference ΔN between the refractive index N2 of the optically anisotropic body and the refractive index N0 of the diffraction grating 102 with respect to the secondary polarized light 104b.
When (= | N2-N0 |) is small, the height H of the sawtooth shape increases, so that unnecessary light incident on the vertical surface 102b increases and the diffraction efficiency decreases.

【0051】該屈折率の差ΔNが大きい場合は、光学異
方体を成す液晶は分散が大きなものになるため、波長に
よる屈折率N2の変化が大きくなる。このため、設計波
長λ付近から離れた波長において回折効率が低下する。
従って、屈折率の差ΔNを0.1乃至0.3の範囲にす
るのが望ましい。これは、回折格子の屈折率N0と2次
偏光104bに対する光学異方体の屈折率N2とを略等
しくして1次偏光104aを回折させた際においても同
様に、屈折率の差|N1−N0|を0.1乃至0.3の
範囲にするとよい。
When the refractive index difference ΔN is large, the dispersion of the liquid crystal forming the optically anisotropic body becomes large, so that the change in the refractive index N2 depending on the wavelength becomes large. For this reason, the diffraction efficiency decreases at wavelengths far from the vicinity of the design wavelength λ.
Therefore, it is desirable that the refractive index difference ΔN be in the range of 0.1 to 0.3. This is also the case when the primary polarized light 104a is diffracted by making the refractive index N0 of the diffraction grating substantially equal to the refractive index N2 of the optically anisotropic substance with respect to the secondary polarized light 104b, and the difference | N1- N0 | is preferably in the range of 0.1 to 0.3.

【0052】本実施形態は、3板の反射型液晶パネルを
用いた投影表示装置について説明したが、単板の場合
や、透過型液晶パネルを用いた場合についても同様の効
果を得ることができる。
In this embodiment, the projection display apparatus using three reflective liquid crystal panels has been described. However, the same effect can be obtained in the case of a single panel or the case of using a transmissive liquid crystal panel. .

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明によると、成形金型の加工時に形
成される研削条痕が回折格子に転写されることによって
形成される微細な溝により、光学異方体を構成する液晶
分子を簡単に配向することができる。従って、配向のた
めにラビング処理やグレーティング処理を必要とせず、
偏光分離素子の製造工数を削減してコストダウンを図る
ことができる。
According to the present invention, the liquid crystal molecules constituting the optically anisotropic body can be easily formed by the fine grooves formed by transferring the grinding streak formed during the processing of the molding die to the diffraction grating. Orientation. Therefore, no rubbing or grating treatment is required for orientation,
The number of manufacturing steps for the polarization separation element can be reduced, and the cost can be reduced.

【0054】更に、請求項3、請求項4の発明による
と、全波長域で回折効率を向上させることができるとと
もに、偏光分離素子を搭載する投影表示装置を小型化す
ることができる。
Further, according to the third and fourth aspects of the present invention, the diffraction efficiency can be improved in all wavelength ranges, and the size of the projection display device equipped with the polarization separation element can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態の投射型表示装置を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a projection display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態の投射型表示装置の偏
光変換光学系を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a polarization conversion optical system of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態の投射型表示装置の第
1レンズアレイを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a first lens array of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施形態の投射型表示装置の第
2レンズアレイを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a second lens array of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態の投射型表示装置の回
折格子の成形金型の加工方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of processing a mold for forming a diffraction grating of the projection display apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施形態の投射型表示装置の回
折格子示す要部詳細図である。
FIG. 6 is a detailed view of a principal part showing a diffraction grating of the projection display device according to the embodiment of the present invention.

【図7】 従来の投射型表示装置を示す構成図であ
る。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional projection display device.

【図8】 従来の投射型表示装置の偏光分離素子を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a polarization separation element of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 成形金型 12 ダイヤモンドバイト 101 偏光分離素子 102 回折格子 103 複屈折光学材料層(光学異方体層) 104 入射光 104a 1次偏光 104b 2次偏光 105 対向平板 120 偏光変換光学系 121 光源 122 放物面鏡(集光手段) 123 UV−IRカットフィルタ 124 第1レンズアレイ 125 第2レンズアレイ 126 反射ミラー 127、128、129 PBSプリズム 130R、130G、130B 反射型液晶パネル(空
間光変調素子) 131 第1レンズ 133 クロスダイクロプリズム 134 投影光学系 135 第2レンズ 137、138 ダイクロイックミラー 139 位相差板(偏波面回転手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Molding die 12 Diamond cutting tool 101 Polarization separation element 102 Diffraction grating 103 Birefringent optical material layer (optically anisotropic layer) 104 Incident light 104a Primary polarized light 104b Secondary polarized light 105 Opposite plate 120 Polarization conversion optical system 121 Light source 122 Emission Object mirror (condensing means) 123 UV-IR cut filter 124 First lens array 125 Second lens array 126 Reflection mirror 127, 128, 129 PBS prism 130R, 130G, 130B Reflective liquid crystal panel (spatial light modulation element) 131 First lens 133 Cross dichroic prism 134 Projection optical system 135 Second lens 137, 138 Dichroic mirror 139 Phase plate (Polarization plane rotating means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/00 G03B 21/00 D 33/12 33/12 G09F 9/00 316 G09F 9/00 316Z Fターム(参考) 2H049 AA32 AA40 AA63 BA05 BA42 BB62 BC22 2H088 EA13 EA14 EA16 EA48 GA02 HA13 HA18 HA21 HA23 HA24 HA25 HA28 MA06 MA20 2H091 FA05X FA05Z FA07X FA07Z FA14X FA14Z FA21X FA21Z FA26X FA26Z FA29X FA29Z FA41X FA41Z FC14 LA11 LA12 LA16 MA07 2H099 AA12 BA09 CA02 CA08 CA11 5G435 AA00 AA17 AA18 BB12 BB16 BB17 DD05 GG03 GG04 GG08 GG11 GG16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 21/00 G03B 21/00 D 33/12 33/12 G09F 9/00 316 G09F 9/00 316Z F term (Ref.) CA08 CA11 5G435 AA00 AA17 AA18 BB12 BB16 BB17 DD05 GG03 GG04 GG08 GG11 GG16

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性の基板の片側表面に鋸歯形状を第
1方向に周期的に有するとともに成形加工により形成さ
れる回折格子と、前記回折格子に隣接して配されるとと
もに第1方向と第1方向に直交する第2方向とで異なる
屈折率を有するように液晶分子の長手方向が第2方向に
沿って配向される光学異方体層とを備え、第1、第2方
向に偏波面を有する2つの直線偏光の一方の直線偏光の
みを回折し、他方の直線偏光を透過して、入射光を偏光
方向によって所定角度だけ進行方向が異なるように射出
する偏光分離素子において、前記鋸歯形状の表面に、第
2方向に延びる成形金型の研削条痕を転写したことを特
徴とする偏光分離素子。
1. A diffraction grating formed on a surface of one side of a translucent substrate having a sawtooth shape in a first direction and formed by molding, and arranged adjacent to the diffraction grating in a first direction. And an optically anisotropic layer in which the longitudinal direction of the liquid crystal molecules is oriented along the second direction so as to have different refractive indices in a second direction orthogonal to the first direction, and in the first and second directions. A polarization separation element that diffracts only one linear polarization of two linear polarizations having polarization planes, transmits the other linear polarization, and emits incident light so that the traveling direction differs by a predetermined angle depending on the polarization direction. A polarized light separating element, wherein a grinding mark of a molding die extending in a second direction is transferred to a saw-toothed surface.
【請求項2】 回転するバイトにより前記鋸歯形状に対
応する部分を前記成形金型上に加工する際に前記研削条
痕を形成したことを特徴とする請求項1に記載の偏光分
離素子。
2. The polarization splitting element according to claim 1, wherein the grinding streak is formed when a portion corresponding to the saw-tooth shape is processed on the molding die by a rotating cutting tool.
【請求項3】 前記鋸歯形状の周期ピッチを5乃至15
μmにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の偏光分離素子。
3. A sawtooth-shaped periodic pitch of 5 to 15
3. The polarization separation element according to claim 1, wherein the polarization separation element has a thickness of μm.
【請求項4】 前記回折格子の屈折率と、前記光学異方
体層の一方の直線偏光に対する屈折率との差を0.1乃
至0.3にしたことを特徴とする請求項1または請求項
2に記載の偏光分離素子。
4. The apparatus according to claim 1, wherein a difference between a refractive index of the diffraction grating and a refractive index of one of the optically anisotropic layers with respect to linearly polarized light is 0.1 to 0.3. Item 3. A polarization splitting element according to item 2.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の偏光分離素子と、 光源と、 前記光源の光を集光して略一方向にそろえる集光手段
と、 複数の第1レンズを配列した第1レンズアレイと、 第1レンズと対を成して配列される複数の第2レンズを
有し、前記偏光分離素子から射出された2つの直線偏光
が各第2レンズの異なる位置に収斂されるように配され
る第2レンズアレイと、 第2レンズアレイを通過する一方の直線偏光の偏波面を
回転させて、他方の直線偏光の偏波面と一致させる偏波
面回転手段と、 第2レンズアレイを通過した光を変調して光学像を形成
する空間光変調素子と、 該光学像を投影する投影光学系と、 を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
5. A polarization separation element according to claim 1, a light source, a light condensing means for condensing light from the light source and aligning the light in substantially one direction, and a plurality of first lenses. And a plurality of second lenses arranged in pairs with the first lens, and two linearly polarized lights emitted from the polarization splitting element are positioned at different positions of each second lens. A second lens array arranged so as to converge, and a polarization plane rotating means for rotating the plane of polarization of one linearly polarized light passing through the second lens array to match the plane of polarization of the other linearly polarized light, A projection display device comprising: a spatial light modulation element that forms an optical image by modulating light that has passed through a second lens array; and a projection optical system that projects the optical image.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009535621A (en) * 2006-04-28 2009-10-01 コーニング インコーポレイテッド Monolithic Offner spectrometer
JP2018072623A (en) * 2016-10-31 2018-05-10 キヤノン株式会社 Diffraction optical element and optical system and imaging apparatus having the same

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