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JP2013003368A - Polarization conversion element, polarization conversion unit and projection device - Google Patents

Polarization conversion element, polarization conversion unit and projection device Download PDF

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JP2013003368A
JP2013003368A JP2011134861A JP2011134861A JP2013003368A JP 2013003368 A JP2013003368 A JP 2013003368A JP 2011134861 A JP2011134861 A JP 2011134861A JP 2011134861 A JP2011134861 A JP 2011134861A JP 2013003368 A JP2013003368 A JP 2013003368A
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JP
Japan
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light
wave plate
polarization conversion
plate
phase difference
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2011134861A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuho Kobayashi
衆方 小林
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JP2013003368A publication Critical patent/JP2013003368A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】接着剤として耐熱・耐光性能に優れた紫外線硬化製樹脂接着剤を用い、広範囲の波長帯に対して確実に1/2波長板として機能する波長板を備えた偏光変換素子を実現する。
【解決手段】複数の透光性基板と、透光性基板間に交互に設けた偏光分離膜及び反射膜と、を有する光学素子と、その光出射面に配置し、出射光の偏光面をθ回転させる積層波長板と、を備えた偏光変換素子において、透光性基板を接着する接着層の厚みを5μm以上10μm以下とし、波長板は、設計波長λの光に対して、位相差Γ1の第1の波長板30と、位相差Γ2の第2の波長板40と、を光学軸が交差するように積層し、Γ1=360(deg)、Γ2=180(deg)、波長板30の方位角θ1=−16(deg)、波長板40の方位角θ2=45(deg)、それぞれの板厚Z1=27(deg)、Z2=18(deg)を満足するようにした。
【選択図】図16
The present invention realizes a polarization conversion element having a wavelength plate that reliably functions as a half-wave plate for a wide wavelength band by using an ultraviolet curable resin adhesive having excellent heat resistance and light resistance as an adhesive. .
An optical element having a plurality of light-transmitting substrates and a polarization separation film and a reflection film alternately provided between the light-transmitting substrates, and disposed on the light output surface thereof, the polarization surface of the emitted light being In the polarization conversion element including the laminated wave plate rotated by θ, the thickness of the adhesive layer for adhering the translucent substrate is 5 μm or more and 10 μm or less, and the wave plate has a phase difference Γ1 with respect to the light of the design wavelength λ. The first wave plate 30 and the second wave plate 40 having the phase difference Γ2 are stacked so that the optical axes intersect with each other, and Γ1 = 360 (deg), Γ2 = 180 (deg), The azimuth angle θ1 = −16 (deg), the azimuth angle θ2 of the wave plate 40 = 45 (deg), and the plate thicknesses Z1 = 27 (deg) and Z2 = 18 (deg) were satisfied.
[Selection] Figure 16

Description

本発明は、光源からのランダム偏光光束を一種類の偏光光束に変換するための偏光変換素子、偏光変換ユニット及び投射装置に関する。   The present invention relates to a polarization conversion element, a polarization conversion unit, and a projection device for converting a randomly polarized light beam from a light source into one type of polarized light beam.

液晶プロジェクター等の投影型映像装置(投射装置)は、光源装置から出射された光を画像情報に応じて変調し、この変調された光学像をスクリーン上に拡大投射する装置である。
この投射装置では、光の利用効率を向上させるために、光源装置から出射されたランダムな偏光(互いに偏光面が直交するP偏光とS偏光や、偏光面の方向が様々な直線偏光が混在した光、円偏光、楕円偏光、等の偏光)を有する光(以下、ランダム光と称す)を複数の中間光束に分割し、この分割された中間光束を1種類の直線偏光光に変換し、統一して出射するために偏光変換素子が用いられている。
なお、かかる偏光変換素子は、特許文献1に開示されているような構造を有するものが一般的であった。
A projection type video device (projection device) such as a liquid crystal projector is a device that modulates light emitted from a light source device according to image information and enlarges and projects the modulated optical image on a screen.
In this projection device, random polarized light emitted from the light source device (P-polarized light and S-polarized light whose polarization planes are orthogonal to each other, and linearly polarized light having various polarization plane directions are mixed to improve the light utilization efficiency. Light (polarized light such as light, circularly polarized light, elliptically polarized light, etc.) (hereinafter referred to as random light) is divided into a plurality of intermediate light beams, and the divided intermediate light beams are converted into one type of linearly polarized light to be unified. Thus, a polarization conversion element is used to emit light.
In general, such a polarization conversion element has a structure as disclosed in Patent Document 1.

かかる偏光変換素子は、一般に、両主面にPBS膜(互いに直交関係のP偏光とS偏光のうち、何れか一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる機能を有する光学機能膜、所謂、偏光分離膜)と反射ミラー膜とを夫々形成された無色透明なガラス等の透光性基板を幾重にも交互に積層してなる積層体を作成し、入射面(積層面)に対して所定の角度、例えば45(deg)(あるいは135(deg))の角度に切断して得た偏光ビームスプリッター(PBS:Polarizing Beam Splitter)アレイ(プリズムアレイ)の出射側表面に、有機系材料、例えばポリカーボネートフィルム製の1/2波長板を有機系の接着剤により接着した構成を備えており、光源から出射されたランダム光は、光路上に配置された遮光板により選択的にPBS膜に入射してS偏光光束とP偏光光束とに分離され、例えばP偏光光束は、前記PBS膜を透過し、S偏光光束は、前記PBS膜を反射する。
前記PBS膜を透過したP偏光光束は、1/2波長板に入射すると、位相が180(deg)ずれることにより、S偏光の光に変換されて1/2波長板から入射し、前記PBS膜を反射したS偏光光束は、反射ミラー膜でさらに反射して、前記PBSアレイの1/2波長板が配置されていない領域の出射面から出射する。
結果として、前記偏光変換素子から出射する光はS偏光の光に統一されることとなる。
ただし、上記とは逆に、前記PBS膜においてS偏光光束を透過してP偏光光束を反射するようにし、前記PBS膜を透過したS偏光光束を1/2波長板によりP偏光光束に変換し、前記PBS膜で反射したP偏光光束を反射ミラー膜で反射して前記PBSアレイの1/2波長板が配置されていない領域の出射面から出射させるようにすることで、偏光変換素子から出射する光をP偏光に統一することも出来る。
Such a polarization conversion element generally has PBS functions on both main surfaces (an optical functional film having a function of transmitting either linearly polarized light of P-polarized light and S-polarized light orthogonal to each other and reflecting the other linearly polarized light). A so-called polarization separation film) and a reflecting mirror film are formed on the incident surface (lamination surface) by creating a multilayered structure in which transparent substrates such as colorless and transparent glass are alternately laminated. An organic material is formed on the surface of the output side of a polarizing beam splitter (PBS) array (prism array) obtained by cutting at a predetermined angle, for example, 45 (deg) (or 135 (deg)). For example, a half-wave plate made of polycarbonate film is bonded with an organic adhesive, and random light emitted from the light source is selectively PB by a light-shielding plate disposed on the optical path. Separated into a S polarized beam and a P polarized incident on film, for example, P-polarized light beam is transmitted through the PBS film, S polarized beam reflects the PBS film.
When the P-polarized light beam transmitted through the PBS film is incident on the half-wave plate, the phase is shifted by 180 (deg), so that it is converted into S-polarized light and incident from the half-wave plate. The S-polarized light beam that has been reflected is further reflected by the reflecting mirror film, and is emitted from the exit surface of the area where the half-wave plate of the PBS array is not disposed.
As a result, light emitted from the polarization conversion element is unified into S-polarized light.
However, contrary to the above, the S-polarized light beam is transmitted through the PBS film to reflect the P-polarized light beam, and the S-polarized light beam transmitted through the PBS film is converted into a P-polarized light beam by a half-wave plate. The P-polarized light beam reflected by the PBS film is reflected by a reflecting mirror film and is emitted from the exit surface of the area where the half-wave plate of the PBS array is not disposed, thereby exiting from the polarization conversion element. It is also possible to unify the light to be p-polarized light.

図30は、一般的な偏光変換素子の構成を説明する図である。
偏光分離膜91及び反射(ミラー)膜92が形成された透光性基板98と、これらの膜が形成されていない透光性基板98と、を接着層93により交互に貼り合わせ、この貼り合わせた積層体を所定の角度、例えば45(deg)(あるいは135(deg))で切り出し、その切断面を研磨して、光入射面951及び光出射面952を形成した素子本体95に、接合層96を介して位相差板97を接合している。
ところで、上記のような構成を有する偏光変換素子を採用した液晶プロジェクター等に用いられる光源としての白色の光源ランプは、近年、高出力化、短アーク長化が進行しており、上述のPBSアレイ、及び1/2波長板に対する熱負荷が増大している。
そこで、図30に示したような偏光変換素子を製作する際に、透光性基板98を積層して接着するために従来用いられる接着剤(接着層93)だと、高輝度ランプ光に対応出来ず、劣化して光の透過率が低下してしまうという問題があった。
その原因としては、従来用いられる接着剤が短波長光の吸収率が高い成分で構成されていること、粘度が高いために塗布量が多くなって接着層93が厚くなり、その結果として光の吸収量が多くなること、分解温度が低い成分で構成されていること、などが考えられる。
FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration of a general polarization conversion element.
The light-transmitting substrate 98 on which the polarization separation film 91 and the reflection (mirror) film 92 are formed and the light-transmitting substrate 98 on which these films are not formed are alternately bonded by the adhesive layer 93, and this bonding is performed. The laminated body is cut out at a predetermined angle, for example, 45 (deg) (or 135 (deg)), the cut surface is polished, and the bonding layer is formed on the element body 95 on which the light incident surface 951 and the light emitting surface 952 are formed. A phase difference plate 97 is joined via 96.
By the way, white light source lamps as light sources used in liquid crystal projectors and the like that employ a polarization conversion element having the above-described configuration have recently been increasing in output and shortening arc length. And the heat load on the half-wave plate is increasing.
Therefore, when the polarization conversion element as shown in FIG. 30 is manufactured, the adhesive (adhesive layer 93) conventionally used for laminating and bonding the translucent substrate 98 is compatible with high-intensity lamp light. There is a problem that the light transmittance decreases due to deterioration.
The reason is that the conventionally used adhesive is composed of a component having a high short wavelength light absorptivity, and because the viscosity is high, the coating amount increases and the adhesive layer 93 becomes thick. It is conceivable that the amount of absorption increases and that the composition is composed of components having a low decomposition temperature.

また、図30に示す従来の偏光変換素子においては、上記のように接着層93が厚くなるが、このように接着層93が厚い状態で積層体が切り出されると、接着層93の端部に歪みが生じてしまう。この歪みが生じた状態で、切断面が研磨されると、図31に示すように接着層93近傍における透光性基板98の角部981が削られてしまう。これにより、素子本体95に位相差板97を接合するための接合層96に隙間が生じて、位相差板97が剥がれやすくなり、また気泡961が形成されて、光の透過率が低下するなどの問題もある。
また、接着層93近傍における透光性基板98の角部981が削られることで、光が有効に透過する領域が小さくなるという問題もある。
Further, in the conventional polarization conversion element shown in FIG. 30, the adhesive layer 93 is thick as described above. When the laminate is cut out in such a state that the adhesive layer 93 is thick, the adhesive layer 93 is formed at the end of the adhesive layer 93. Distortion will occur. When the cut surface is polished in a state where this distortion occurs, the corner portion 981 of the translucent substrate 98 in the vicinity of the adhesive layer 93 is shaved as shown in FIG. As a result, a gap is generated in the bonding layer 96 for bonding the phase difference plate 97 to the element body 95, the phase difference plate 97 is easily peeled off, and bubbles 961 are formed, resulting in a decrease in light transmittance. There is also a problem.
In addition, there is a problem in that a region where light is effectively transmitted is reduced by cutting off the corner portion 981 of the translucent substrate 98 in the vicinity of the adhesive layer 93.

特開2000−298212公報JP 2000-298212 A 特許第2519198号Patent No. 2519198 特開2010−128329公報JP 2010-128329 A 国際公開2007/046241号明細書International Publication No. 2007/046241

これらの問題に対して、特許文献2、3には、第1の波長板と第2の波長板からなる波長板の例においてこれらの第1、第2の波長板を積層せずに空間的に離間して配置する構成が開示されており、このような構成を偏光変換素子に適用して、偏光変換素子を構成する透光性基板同士を、接着剤を用いずに離間して配置することで、接着剤の劣化や、研磨時に透光性基板の角部が削られることに伴う偏光変換素子の光学特性の劣化の影響を回避することも可能であるが、透光性基板同士の光学軸の交差角度の制御や、各々の波長板の表裏面に反射防止膜を形成し設けなければならない、等の製造上の煩雑性やコスト高、光学素子の大型化等の問題が発生するために好ましくない。
さらに、以上説明したような偏光変換素子に用いられる1/2波長板(位相差板)としては、光の三原色であるR、G、Bの3波長帯を用いる液晶プロジェクターに適用可能なように、所定の波長で位相差が180(deg)となり、広帯域に亘って偏光変換効率が1となって確実にP偏光をS偏光に変換し、あるいはS偏光をP偏光に変換可能な仕様を有する1/2波長板が求められており、特許文献4等にも、このような仕様を有する1/2波長板が提案されている。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、接着剤として、耐熱・耐光性能に優れた紫外線硬化製樹脂接着剤を用い、更に、入射する光に対して、広帯域に亘って確実に1/2波長板として機能する波長板を備えた偏光変換素子の構造を実現することを目的とする。
In order to solve these problems, Patent Documents 2 and 3 disclose a spatial plate without laminating these first and second wave plates in an example of a wave plate composed of a first wave plate and a second wave plate. A configuration is disclosed in which the light-transmitting substrates constituting the polarization conversion element are spaced apart from each other without using an adhesive. Thus, it is possible to avoid the influence of deterioration of the adhesive and the deterioration of the optical properties of the polarization conversion element due to the corners of the light-transmitting substrate being shaved during polishing. Problems such as control of the crossing angle of the optical axes and the necessity of forming and providing an antireflection film on the front and back surfaces of each wave plate, high manufacturing complexity, high costs, and an increase in the size of the optical element occur. Therefore, it is not preferable.
Furthermore, as a half-wave plate (retardation plate) used for the polarization conversion element as described above, it can be applied to a liquid crystal projector using three wavelength bands of R, G, and B which are the three primary colors of light. The phase difference is 180 (deg) at a predetermined wavelength, the polarization conversion efficiency is 1 over a wide band, and P-polarized light can be reliably converted into S-polarized light, or S-polarized light can be converted into P-polarized light. A half-wave plate is required, and a half-wave plate having such a specification is also proposed in Patent Document 4 and the like.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. As an adhesive, an ultraviolet-curing resin adhesive having excellent heat resistance and light resistance is used, and further, a broadband with respect to incident light. An object of the present invention is to realize a structure of a polarization conversion element provided with a wave plate that reliably functions as a half-wave plate.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例の偏光変換素子は、互いに略平行な光入射面及び光出射面を有し、前記光入射面あるいは前記光出射面に対して所定の傾斜角度を有する接合面によって接着層を介して接合された複数の透光性基板と、複数の前記透光性基板の間の境界部に交互に設けられ、前記光入射面に入射した光を偏光方向が互いに直交する異なる2種類の直線偏光に分離して一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射する偏光分離部と、反射された前記他方の直線偏光光束を反射し、光路の向きを変える反射部と、を有する光学素子と、前記光出射面に配置され、前記2種類の直線偏光のうち何れか一方の直線偏光の偏光面を回転させて他方の直線偏光の偏光面と平行な直線偏光に変換して出射する位相差板と、を備え、前記接着層は、紫外線硬化型の接着剤であり、厚みが5μm以上10μm以下であり、前記位相差板は、前記光出射面であって、前記偏光分離部の上部の領域又は前記反射部の上部の領域に配置され、波長λの光に対して位相差Γ1の第1の波長板と、前記波長λの光に対して位相差Γ2の第2の波長板と、を各々の光学軸が交差するように配置してなり、入射する直線偏光の偏光面を回転角θ=90(deg)回転させた直線偏光に変換して出射する位相差板であって、下式(1)及び(2)を満足し、
Γ1=360(deg)・・・(1)
Γ2=180(deg)・・・(2)
前記第1の波長板の光学軸方位角θ1と前記第2の波長板の光学軸方位角θ2が以下の条件1乃至4のうちの何れかの条件を満足する偏光変換素子を特徴とする。
条件1:θ1=−16(deg)、θ2=45(deg)
条件2:θ1=16(deg)、θ2=135(deg)
条件3:θ1=74(deg)、θ2=135(deg)
条件4:θ1=106(deg)、θ2=45(deg)
Application Example 1 A polarization conversion element of this application example has a light incident surface and a light output surface that are substantially parallel to each other, and is formed by a joint surface having a predetermined inclination angle with respect to the light incident surface or the light output surface. A plurality of light-transmitting substrates bonded via an adhesive layer and a plurality of light-transmitting substrates are alternately provided at boundaries between the light-transmitting substrates, and the polarization directions of light incident on the light incident surface are different from each other. A polarization separation unit that separates two types of linearly polarized light and transmits one linearly polarized light and reflects the other linearly polarized light; and a reflecting unit that reflects the reflected linearly polarized light beam of the other and changes the direction of the optical path; , And an optical element that is arranged on the light exit surface, and rotates the polarization plane of one of the two types of linearly polarized light to convert it into linearly polarized light parallel to the polarization plane of the other linearly polarized light And a phase difference plate that emits, and the adhesive layer includes: It is an external-curing type adhesive and has a thickness of 5 μm or more and 10 μm or less, and the retardation plate is disposed on the light output surface in the region above the polarization separation unit or the region above the reflection unit. The first wave plate having the phase difference Γ1 with respect to the light having the wavelength λ and the second wave plate having the phase difference Γ2 with respect to the light having the wavelength λ are arranged so that their optical axes intersect with each other. A phase difference plate that converts the polarization plane of incident linearly polarized light into linearly polarized light rotated by a rotation angle θ = 90 (deg) and outputs the linearly polarized light, and satisfies the following expressions (1) and (2): ,
Γ1 = 360 (deg) (1)
Γ2 = 180 (deg) (2)
The polarization conversion element is characterized in that the optical axis azimuth angle θ1 of the first wave plate and the optical axis azimuth angle θ2 of the second wave plate satisfy any one of the following conditions 1 to 4.
Condition 1: θ1 = −16 (deg), θ2 = 45 (deg)
Condition 2: θ1 = 16 (deg), θ2 = 135 (deg)
Condition 3: θ1 = 74 (deg), θ2 = 135 (deg)
Condition 4: θ1 = 106 (deg), θ2 = 45 (deg)

本適用例によれば、光学素子を作成する際の接着剤として耐熱・耐光性能に優れた紫外線硬化製樹脂接着剤を用いることで高耐熱・高耐光性であり、更に、光学軸方位角を上記のように設定することで、広帯域の光に対して確実に1/2波長板として機能する位相差板を備えた偏光変換素子の構造を実現することが出来る。
また、接着層の厚みが10μm以下であり、十分に薄いため、光入射面などを研磨する際に透光性基板の角部が削られてしまうことがない。従って、光の透過領域が狭くなるという問題もない。
According to this application example, by using an ultraviolet curable resin adhesive excellent in heat resistance and light resistance performance as an adhesive when creating an optical element, it has high heat resistance and light resistance, and further, the optical axis azimuth is By setting as described above, it is possible to realize a structure of a polarization conversion element including a retardation plate that functions as a half-wave plate with certainty for broadband light.
Further, since the thickness of the adhesive layer is 10 μm or less and is sufficiently thin, the corner portion of the translucent substrate is not scraped when the light incident surface or the like is polished. Therefore, there is no problem that the light transmission region becomes narrow.

[適用例2]本適用例の偏光変換素子は、適用例1に記載の偏光変換素子において、前記第1、第2の波長板の材質が無機光学結晶であり、前記第1の波長板の主面における法線と前記無機光学結晶の結晶光学軸とのなす角度を前記第1の波長板の切断角度Z1とし、前記第2の波長板の主面における法線と前記無機光学結晶の結晶光学軸とのなす角度を前記第2の波長板の切断角度Z2としたとき、前記切断角度Z1と前記切断角度Z2とが異なることを特徴とする。   Application Example 2 The polarization conversion element of this application example is the polarization conversion element described in Application Example 1, wherein the first and second wave plates are made of inorganic optical crystals, and The angle formed between the normal line on the main surface and the crystal optical axis of the inorganic optical crystal is the cutting angle Z1 of the first wave plate, and the normal line on the main surface of the second wave plate and the crystal of the inorganic optical crystal When the angle formed with the optical axis is the cutting angle Z2 of the second wave plate, the cutting angle Z1 and the cutting angle Z2 are different.

本適用例によれば、各波長板の切断角度を互いに異ならせることにより、それぞれの光学軸方位角に基づく設計位相差を満たしつつ、ハンドリング上都合の良い、ほぼ同等の厚みとすることが出来る。   According to this application example, by making the cutting angles of the wave plates different from each other, it is possible to obtain a substantially equivalent thickness that is convenient for handling while satisfying the design phase difference based on the respective optical axis azimuth angles. .

[適用例3]本適用例の偏光変換素子は、適用例1又は2に記載の偏光変換素子において、前記切断角度Z1と前記切断角度Z2が、Z1=27(deg)、Z2=18(deg)を満足することを特徴とする。   Application Example 3 The polarization conversion element of this application example is the polarization conversion element according to Application Example 1 or 2, wherein the cutting angle Z1 and the cutting angle Z2 are Z1 = 27 (deg) and Z2 = 18 (deg). ) Is satisfied.

本適用例によれば、各波長板を、ハンドリング上最も都合の良い0.3mm前後の厚みとすることが出来る。   According to this application example, each wave plate can have a thickness of about 0.3 mm that is most convenient for handling.

[適用例4]本適用例の偏光変換素子は、適用例1乃至3の何れかに記載の偏光変換素子において、前記位相差板は、前記光学素子の端縁部に、前記偏光分離膜と前記反射膜とが交互に並べられた方向に沿って接合された基部と、該基部に連続して形成され、且つ前記偏光分離膜又は前記反射膜の前記光出射面側に配置された複数の位相差部本体と、を備えていることを特徴とする。   Application Example 4 The polarization conversion element according to this application example is the polarization conversion element according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the retardation film is formed on the edge of the optical element with the polarization separation film. A plurality of base portions joined along the direction in which the reflective films are alternately arranged; and a plurality of base portions that are continuously formed on the base portions and disposed on the light exit surface side of the polarization separation film or the reflective film. And a phase difference portion main body.

本適用例によれば、位相差板を構成する位相差部本体が、光学素子に直に接合されないので、両者の接合に接着剤を用いる必要が無く、接着剤の劣化による光学特性の劣化を防止出来る。   According to this application example, since the retardation portion main body constituting the retardation plate is not directly joined to the optical element, it is not necessary to use an adhesive for joining the two, and optical characteristics are deteriorated due to deterioration of the adhesive. It can be prevented.

[適用例5]本適用例の偏光変換素子は、適用例1乃至4の何れかに記載の偏光変換素子において、前記接着層は、変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とすることを特徴とする。   Application Example 5 The polarization conversion element according to this application example is the polarization conversion element according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein the adhesive layer contains a modified acrylate or a modified methacrylate as a main component. .

本適用例によれば、透明基板の接着に耐熱・耐光性能に優れた紫外線硬化製樹脂接着剤を用いることで、偏光変換素子を高耐熱性・高耐光性として長寿命とすることが出来る。   According to this application example, by using an ultraviolet curable resin adhesive excellent in heat resistance and light resistance performance for adhesion of the transparent substrate, the polarization conversion element can have high heat resistance and high light resistance and can have a long life.

[適用例6]本適用例の偏光変換素子は、適用例1乃至5の何れかに記載の偏光変換素子において、前記位相差板と前記光出射面とは、接合層により接合され、前記接合層は、シロキサン結合(Si−O)を含む原子構造を有するSi骨格と、該Si骨格に結合する脱離基と、を含み、前記Si骨格のうち、前記脱離基が脱離したSi骨格の未結合手が活性手となって、前記位相差板と前記光出射面と接合していることを特徴とする。   Application Example 6 The polarization conversion element of this application example is the polarization conversion element according to any one of application examples 1 to 5, wherein the retardation plate and the light exit surface are bonded by a bonding layer. The layer includes an Si skeleton having an atomic structure including a siloxane bond (Si—O) and a leaving group bonded to the Si skeleton, and the Si skeleton from which the leaving group is eliminated among the Si skeletons. The unbonded hand is an active hand and is bonded to the phase difference plate and the light emitting surface.

本適用例によれば、無機的な方法で透光性基板と位相差板とを接合するため、接着剤が熱劣化することなく、偏光変換素子を高耐熱性・高耐光性として長寿命とすることが出来る。   According to this application example, the translucent substrate and the phase difference plate are bonded by an inorganic method, so that the adhesive does not thermally deteriorate, and the polarization conversion element has a long life with high heat resistance and high light resistance. I can do it.

[適用例7]本適用例の偏光変換素子は、適用例1乃至5の何れかに記載の偏光変換素子において、前記透光性基板と前記位相差板とは、接合層により接合され、前記接合層は、前記透光性基板に設けられた微結晶連続薄膜と、前記位相差板に設けられた微結晶連続薄膜とを接触させて、前記透光性基板の微結晶連続薄膜と前記位相差板の微結晶連続薄膜との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成される、又は、前記透光性基板及び前記位相差板のうちの何れか一方に設けられた微結晶連続薄膜と、何れか他方に設けられた微結晶構造とを接触させて、前記微結晶連続薄膜と前記微結晶構造との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成されることを特徴とする。   [Application Example 7] The polarization conversion element of this application example is the polarization conversion element according to any one of Application Examples 1 to 5, wherein the translucent substrate and the phase difference plate are bonded by a bonding layer, The bonding layer contacts the microcrystalline continuous thin film provided on the translucent substrate and the microcrystalline continuous thin film provided on the retardation plate, and contacts the microcrystalline continuous thin film on the translucent substrate. The phase difference plate is formed by an atomic diffusion bonding method that causes atomic diffusion at the contact interface and crystal grain boundary with the microcrystalline continuous thin film, or provided on either the light-transmitting substrate or the phase difference plate. Atomic diffusion that causes atomic diffusion at a contact interface and a grain boundary between the microcrystalline continuous thin film and the microcrystalline structure by bringing the microcrystalline continuous thin film into contact with the microcrystalline structure provided on either side It is formed by a bonding method.

本適用例によれば、無機的な方法で透光性基板と位相差板とを接合するため、接着剤が熱劣化することなく、偏光変換素子を高耐熱性・高耐光性として長寿命とすることが出来る。   According to this application example, the translucent substrate and the phase difference plate are bonded by an inorganic method, so that the adhesive does not thermally deteriorate, and the polarization conversion element has a long life with high heat resistance and high light resistance. I can do it.

[適用例8]本適用例の偏光変換ユニットは、適用例1乃至7の何れかに記載の偏光変換素子と、当該偏光変換素子を固定する固定枠と、を備えることを特徴とする。   Application Example 8 A polarization conversion unit according to this application example includes the polarization conversion element according to any one of Application Examples 1 to 7, and a fixed frame that fixes the polarization conversion element.

本適用例によれば、本発明の偏光変換素子を備えることで、長寿命で光学特性に優れた偏光変換ユニットとすることが出来る。   According to this application example, by providing the polarization conversion element of the present invention, a polarization conversion unit having a long lifetime and excellent optical characteristics can be obtained.

[適用例9]本適用例の偏光変換ユニットは、光を出射する光源装置と、該光源装置からの光を、1種類の偏光光に変換する適用例8の偏光変換ユニットと、当該偏光変換ユニットからの偏光光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置にて形成された前記光学像を拡大投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。   Application Example 9 A polarization conversion unit of this application example includes a light source device that emits light, a polarization conversion unit of Application Example 8 that converts light from the light source device into one type of polarized light, and the polarization conversion unit. A light modulation device that modulates polarized light from the unit according to image information, and a projection optical device that enlarges and projects the optical image formed by the light modulation device.

本適用例によれば、本発明の偏光変換素子を用いることで、長寿命で光学特性に優れた投光装置とすることが出来る。   According to this application example, by using the polarization conversion element of the present invention, a light projecting device having a long life and excellent optical characteristics can be obtained.

本発明の第1の実施の形態に係る偏光変換素子の一例を示す図。The figure which shows an example of the polarization conversion element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. プラズマ重合膜の組成を説明する概略図。Schematic explaining the composition of a plasma polymerization film. 他の実施形態に係る偏光変換素子を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the polarization conversion element which concerns on other embodiment. 図3の偏光変換素子の一部分を拡大して示した断面図。Sectional drawing which expanded and showed a part of polarization conversion element of FIG. 本実施形態にかかる偏光変換素子の製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the polarization conversion element concerning this embodiment. 本実施形態にかかる偏光変換素子の製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the polarization conversion element concerning this embodiment. 硬化試験における引張強度の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of the tensile strength in a hardening test. 硬化試験におけるせん断強度の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of the shear strength in a hardening test. 本実施形態にかかる偏光変換素子の製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the polarization conversion element concerning this embodiment. 本実施形態にかかる偏光変換素子の製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the polarization conversion element concerning this embodiment. 本実施形態にかかる偏光変換素子の製造工程を説明する図。The figure explaining the manufacturing process of the polarization conversion element concerning this embodiment. 本実施形態にかかる実施例及び従来例の耐熱性試験を示す図。The figure which shows the heat resistance test of the Example concerning this embodiment, and a prior art example. 本実施形態にかかる実施例の平坦度試験の結果を示す図。The figure which shows the result of the flatness test of the Example concerning this embodiment. 本実施形態に係る実施例の平坦度試験の結果を示す図。The figure which shows the result of the flatness test of the Example which concerns on this embodiment. 比較例の平坦度試験の結果を示す図。The figure which shows the result of the flatness test of a comparative example. 積層1/2波長板の構成を示す図。The figure which shows the structure of a lamination | stacking 1/2 wavelength plate. 本発明の他の実施の形態に係る位相差板の一例としての積層1/2波長板の構成を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of the lamination | stacking 1/2 wavelength plate as an example of the phase difference plate which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る位相差板の一例としての積層1/2波長板の構成を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of the lamination | stacking 1/2 wavelength plate as an example of the phase difference plate which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る位相差板の一例としての積層1/2波長板の構成を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of the lamination | stacking 1/2 wavelength plate as an example of the phase difference plate which concerns on other embodiment of this invention. 図16に示す積層1/2波長板における偏光状態の軌跡を示すポアンカレ球を示す図。The figure which shows the Poincare sphere which shows the locus | trajectory of the polarization state in the lamination | stacking 1/2 wavelength plate shown in FIG. 図17に示す積層1/2波長板における偏光状態の軌跡を示すポアンカレ球を示す図。The figure which shows the Poincare sphere which shows the locus | trajectory of the polarization state in the lamination | stacking 1/2 wavelength plate shown in FIG. 図18に示す積層1/2波長板における偏光状態の軌跡を示すポアンカレ球を示す図。The figure which shows the Poincare sphere which shows the locus | trajectory of the polarization state in the lamination | stacking 1/2 wavelength plate shown in FIG. 図19に示す構成の積層1/2波長板における直線偏光のポアンカレ球上での軌道の推移を説明するための図。The figure for demonstrating transition of the track | orbit on the Poincare sphere of a linearly polarized light in the lamination | stacking 1/2 wavelength plate of the structure shown in FIG. 400nmから700nmに対する積層1/2波長板の変換効率を示す図。The figure which shows the conversion efficiency of the laminated half wavelength plate with respect to 400 nm to 700 nm. 400nmから700nmに対する積層1/2波長板の変換効率を示す図。The figure which shows the conversion efficiency of the laminated half wavelength plate with respect to 400 nm to 700 nm. 400nmから700nmに対する積層1/2波長板の変換効率を示す図。The figure which shows the conversion efficiency of the laminated half wavelength plate with respect to 400 nm to 700 nm. 本発明の実施の形態に係る偏光変換素子を組み込んだ偏光変換ユニットの外観を示す図。The figure which shows the external appearance of the polarization conversion unit incorporating the polarization conversion element which concerns on embodiment of this invention. 図27の偏光変換ユニットの分解斜視図。FIG. 28 is an exploded perspective view of the polarization conversion unit of FIG. 27. 本発明の実施の形態に係る偏光変換素子を適用した投光装置の一例としての液晶プロジェクターを示す図。The figure which shows the liquid crystal projector as an example of the light projection apparatus to which the polarization conversion element which concerns on embodiment of this invention is applied. 一般的な偏光変換素子の構成を説明する図。The figure explaining the structure of a general polarization conversion element. 一般的な偏光変換素子の構成を説明する図。The figure explaining the structure of a general polarization conversion element.

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る偏光変換素子の一例を示す図である。
図1に示すように、本発明に係る偏光変換素子1は、上述のPBSアレイである素子本体(光学素子)10と、素子本体10に選択的に接合された、水晶等の無機光学結晶からなる位相差板(積層1/2波長板)20と、を備える。
水晶等の無機光学結晶は、熱伝導性に優れるため、背景技術で述べた有機系材料で作製した位相板に比べ、耐熱性に優れ、高熱による光学特性の劣化の懸念がない。
また、位相差板の材質としては、水晶の他に、リチウムタンタレート、サファイアなども適用可能である。
なお、後述する図27に示すように、偏光変換素子1においては、2つの素子本体10を連結して組み込むが、図1では、一部のみを表示している。
図1に示すように、素子本体10は、複数の透光性基板11と、複数の透光性基板11の間に交互に設けられた偏光分離膜(偏光分離部)12及び反射膜(反射部)13と、複数の透光性基板11の間にそれぞれ設けられて、透光性基板11を接着する接着層14と、を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a polarization conversion element according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a polarization conversion element 1 according to the present invention includes an element main body (optical element) 10 that is the above-described PBS array, and an inorganic optical crystal such as quartz that is selectively bonded to the element main body 10. A phase difference plate (laminated half-wave plate) 20.
Since inorganic optical crystals such as quartz are excellent in thermal conductivity, they are superior in heat resistance and have no fear of deterioration of optical properties due to high heat, compared to a phase plate made of an organic material described in the background art.
In addition to quartz, lithium tantalate, sapphire, etc. can be applied as the material of the retardation film.
As shown in FIG. 27 described later, in the polarization conversion element 1, two element bodies 10 are connected and incorporated, but only a part is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the element body 10 includes a plurality of light transmissive substrates 11, polarization separation films (polarization separation portions) 12 and reflection films (reflection) that are alternately provided between the plurality of light transmissive substrates 11. Part) 13 and an adhesive layer 14 provided between the plurality of translucent substrates 11 and bonding the translucent substrate 11.

また、素子本体10は、互いに略平行な光入射面16と、光出射面17と、を有する。
また、素子本体10は、光入射面16あるいは光出射面17に対して所定の傾斜角度を有する接合面11aにより複数の透光性基板11を偏光分離膜(偏光分離部)12と反射膜(反射部)13とを交互に挟んで接着層14により接合されている。
偏光分離膜12は、外部からの入力光(S偏光光及びP偏光光)のうち、P偏光光を選択的に透過させ、S偏光光を反射させる。
反射膜13は、偏光分離膜12により反射されたS偏光光を、光出射面17に向けて反射させる。
ここで、接着層14は、その厚みが5μm以上10μm以下である。
接着層14は、変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする紫外線硬化型の接着剤により形成されるため、上記のような厚みとすることが出来る。
従来の紫外線硬化型の接着剤では、変性アクレート又は変性メタクリレートを主成分としていなかったために、粘度が高く、接着層の厚みが10μm以上20μm以下となってしまっていた。
The element body 10 includes a light incident surface 16 and a light emitting surface 17 that are substantially parallel to each other.
Further, the element body 10 has a plurality of light-transmitting substrates 11 formed of a polarization separation film (polarization separation unit) 12 and a reflection film (reflection film) by a joint surface 11 a having a predetermined inclination angle with respect to the light incident surface 16 or the light emitting surface 17. Bonded by the adhesive layer 14 with the reflective portions 13 alternately interposed therebetween.
The polarization separation film 12 selectively transmits P-polarized light and reflects S-polarized light among input light (S-polarized light and P-polarized light) from the outside.
The reflection film 13 reflects the S-polarized light reflected by the polarization separation film 12 toward the light exit surface 17.
Here, the adhesive layer 14 has a thickness of 5 μm or more and 10 μm or less.
Since the adhesive layer 14 is formed of an ultraviolet curable adhesive mainly composed of modified acrylate or modified methacrylate, the thickness can be set as described above.
Conventional ultraviolet curable adhesives do not have modified acrylate or modified methacrylate as a main component, and thus have a high viscosity and have an adhesive layer thickness of 10 μm to 20 μm.

このように、接着層の厚みが10μmを超える場合、後に図5乃至図11を用いて説明する偏光変換素子の製造工程において、接着層の端部に歪みが生じてしまう。そのため、光入射面16及び光出射面17を研磨する(図11)際に、歪み近傍の透光性基板11の角部が削られてしまう。その結果、透光性基板11の光出射面17に、位相差板20を接合する際に、透光性基板11と、位相差板20との間に隙間が生じ、気泡が発生してしまう。
これにより、透光性基板11と位相差板20とが十分に接合されず、位相差板20が、剥がれやすくなる。
また、透光性基板11と、位相差板20との間に発生した気泡により光の透過率が落ちる。
As described above, when the thickness of the adhesive layer exceeds 10 μm, distortion occurs in the end portion of the adhesive layer in the manufacturing process of the polarization conversion element described later with reference to FIGS. 5 to 11. Therefore, when the light incident surface 16 and the light emitting surface 17 are polished (FIG. 11), the corners of the translucent substrate 11 near the strain are scraped. As a result, when the phase difference plate 20 is bonded to the light emitting surface 17 of the light transmissive substrate 11, a gap is generated between the light transmissive substrate 11 and the phase difference plate 20, and bubbles are generated. .
Thereby, the translucent board | substrate 11 and the phase difference plate 20 are not fully joined, but the phase difference plate 20 becomes easy to peel.
Further, the light transmittance is reduced by the bubbles generated between the translucent substrate 11 and the phase difference plate 20.

一方、接着層の厚みが、5μm未満の場合は、接着層にごみなどが混入した場合、ごみなどによって、接着層の接着強度が低下する。
しかし、接着層の厚みが5μm以上10μm以下であれば、透光性基板11の角部が削れにくい為に気泡が発生せず、位相差板20が透光性基板11から剥がれやすくなったり、光の透過率が落ちたりする不具合を解消することが出来る。
なお、本実施形態に用いられる接着剤としては、例えば、UT20、HR54(商品名、株式会社アーデル製)などが挙げられる。
On the other hand, when the thickness of the adhesive layer is less than 5 μm, when dust or the like is mixed into the adhesive layer, the adhesive strength of the adhesive layer is reduced by the dust or the like.
However, if the thickness of the adhesive layer is 5 μm or more and 10 μm or less, the corners of the translucent substrate 11 are difficult to be scraped, so that bubbles are not generated, and the retardation plate 20 is easily peeled off from the translucent substrate 11, It is possible to solve the problem that the light transmittance is lowered.
Examples of the adhesive used in the present embodiment include UT20, HR54 (trade name, manufactured by Adel Co., Ltd.), and the like.

また、図1において、位相差板20は、接合層21により、透光性基板11の光出射面17おける偏光分離膜12の上部の領域に接合されている。
この位相差板20は、上記のように水晶により作製された1/2波長板であり、偏光分離膜12を透過したP偏光光をS偏光光に変換する。
ただし、偏光変換素子1において、P偏光光に統一して出射する場合には、位相差板20を反射膜13の上部に設けるようにする。
なお、接合層21は、分子接合するプラズマ重合膜であり、その主材料は、ポリオルガノシロキサンである。プラズマ重合膜は、プラズマ重合法により形成されてシロキサン結合を含み、結晶化度が45%以下であるSi骨格と、このSi骨格に結合する有機基からなる脱離機とを含む。そして、エネルギーを付与して表面付近に存在する脱離基がSi骨格から脱離することにより、接着性を発現する。
In FIG. 1, the phase difference plate 20 is bonded to the upper region of the polarization separation film 12 on the light emitting surface 17 of the translucent substrate 11 by the bonding layer 21.
The retardation plate 20 is a half-wave plate made of quartz as described above, and converts the P-polarized light transmitted through the polarization separation film 12 into S-polarized light.
However, in the polarization conversion element 1, the phase difference plate 20 is provided on the upper part of the reflection film 13 in the case where the P conversion light is emitted in a unified manner.
The bonding layer 21 is a plasma polymerized film for molecular bonding, and its main material is polyorganosiloxane. The plasma polymerized film includes a Si skeleton formed by a plasma polymerization method and including a siloxane bond and a crystallinity of 45% or less, and a desorber made of an organic group bonded to the Si skeleton. Then, by applying energy, the leaving group existing in the vicinity of the surface is released from the Si skeleton, thereby exhibiting adhesiveness.

図2は、プラズマ重合膜の組成を説明する概略図であり、(A)は、エネルギーを付与する前の組成を示し、(B)は、エネルギーを付与した後の組成を示している。
上記したが、図2(A)に示すように、プラズマ重合膜は、Si骨格21Bを含むシロキサン結合(Si−O)21Aと、Si骨格21Bと結合している脱離基21Cと、を含む。
図2(A)に示すようなプラズマ重合膜よりなる接合層21にエネルギーが付与されると、図2(B)に示す通り、図2(A)に示されていた脱離基21Cが、Si骨格21Bから脱離する。これにより、接合層21の表面及び内部に、活性手21Dが生じ、活性化される。
その結果、接合層21の表面に接着性が発現する。このような接着性が発現すると、接合層21は強固に接合可能となる。なお、接合層21のSi骨格21Bの結晶化度は45%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。これにより、Si骨格21Bは充分にランダムな原子構造を含むものとなり、これにより、Si骨格21Bの特性が顕在化する。
ここで、「活性化させる」とは、接合層21の表面及び内部の脱離基21Cが脱離して、Si骨格21Bにおいて終端化されていない結合手(以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」ともいう。)が生じた状態や、この未結合手が水酸基(OH基)によって終端化された状態、または、これらの状態が混在した状態のことをいう。
従って、活性手21Dとは、未結合手(ダングリングボンド)、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことをいい、このような活性手21Dによれば、接合層21の強固な接合が可能となる。
2A and 2B are schematic diagrams for explaining the composition of the plasma polymerized film. FIG. 2A shows the composition before applying energy, and FIG. 2B shows the composition after applying energy.
As described above, as shown in FIG. 2A, the plasma polymerized film includes a siloxane bond (Si—O) 21A including the Si skeleton 21B and a leaving group 21C bonded to the Si skeleton 21B. .
When energy is applied to the bonding layer 21 made of a plasma polymerized film as shown in FIG. 2A, as shown in FIG. 2B, the leaving group 21C shown in FIG. Desorbed from the Si skeleton 21B. Thereby, active hands 21D are generated on the surface and inside of the bonding layer 21 and are activated.
As a result, adhesiveness is developed on the surface of the bonding layer 21. When such adhesiveness is expressed, the bonding layer 21 can be strongly bonded. The crystallinity of the Si skeleton 21B of the bonding layer 21 is preferably 45% or less, and more preferably 40% or less. Thereby, the Si skeleton 21B includes a sufficiently random atomic structure, and the characteristics of the Si skeleton 21B become apparent.
Here, “activate” means that the bonding groups 21C on the surface and inside of the bonding layer 21 are desorbed and bonds that are not terminated in the Si skeleton 21B (hereinafter referred to as “unbonded hands” or “dangling hands”). It is also referred to as a “ring bond”), a state in which this dangling bond is terminated by a hydroxyl group (OH group), or a state in which these states are mixed.
Therefore, the active hand 21D means an unbonded hand (dangling bond), or a bond in which the unbonded hand is terminated by a hydroxyl group. According to such an active hand 21D, the bonding layer 21 can be firmly bonded. Is possible.

前述の通り、このプラズマ重合膜は、エネルギーが付与されると、その表面及び内部に活性手が生じるため、プラズマ重合膜に強力な接着性が発現する。
また、接着剤を用いない無機的な接合方法であるので、接着剤の劣化によって光学特性が影響を受けることがない。
また、接着層14の厚みが5μm以上10μ以下であることで、透光性基板11の角部が削れにくいことで、プラズマ重合法により隙間無く接合層21を形成して、透光性基板11と位相差板20とを強力に接合出来る。
なお、位相差板20と光出射面17との接合方法は、このプラズマ重合法に限ることはなく、上記した変性メタクリレート又は変性アクリレートを主成分とする接着剤によって接合してもよい。
As described above, when energy is applied to the plasma polymerized film, active hands are generated on the surface and inside thereof, so that strong adhesiveness is exhibited in the plasma polymerized film.
Moreover, since it is an inorganic joining method that does not use an adhesive, the optical characteristics are not affected by the deterioration of the adhesive.
Further, since the thickness of the adhesive layer 14 is not less than 5 μm and not more than 10 μm, the corners of the translucent substrate 11 are hard to be scraped, so that the bonding layer 21 is formed without a gap by the plasma polymerization method. And the phase difference plate 20 can be strongly bonded.
In addition, the joining method of the phase difference plate 20 and the light emission surface 17 is not restricted to this plasma polymerization method, You may join by the adhesive agent which has the above-mentioned modified methacrylate or modified acrylate as a main component.

また、接合層21は、プラズマ重合法のみならず、原子拡散接合法により形成してもよい。
原子拡散接合法とは、まず、真空容器内におけるスパッタリングやイオンプレーティング等の真空成膜により、素子本体10を構成する透光性基板11及び位相差板20に、それぞれ微結晶連続薄膜を成膜する。そして、微結晶連続薄膜同士を、成膜中又は成膜後に重ね合わせて、接合界面及び結晶粒界において原子拡散を生じさせることにより、透光性基板11及び位相差板20の間で強固に接合する方法である。
なお、微結晶連続薄膜同士を重ね合わせるだけでなく、透光性基板11及び位相差板20のいずれか一方に微結晶連続薄膜を形成し、他方に微結晶構造を形成し、そしてこれらの微結晶連続薄膜と微結晶構造とを重ね合わせることにより、原子拡散接合を実施することも出来る。
この場合も、接着剤を用いない無機的な接合方法であるので、接着剤の劣化によって光学特性が影響を受けることがない。
Further, the bonding layer 21 may be formed not only by a plasma polymerization method but also by an atomic diffusion bonding method.
In the atomic diffusion bonding method, first, a microcrystalline continuous thin film is formed on each of the light-transmitting substrate 11 and the phase difference plate 20 constituting the element body 10 by vacuum film formation such as sputtering or ion plating in a vacuum vessel. Film. Then, the microcrystalline continuous thin films are overlapped during film formation or after film formation to cause atomic diffusion at the bonding interface and the crystal grain boundary, so that the light-transmitting substrate 11 and the phase difference plate 20 are strongly bonded. It is a method of joining.
In addition to superimposing the microcrystalline continuous thin films, a microcrystalline continuous thin film is formed on one of the translucent substrate 11 and the phase difference plate 20, and a microcrystalline structure is formed on the other. Atomic diffusion bonding can also be performed by superimposing a continuous crystal thin film and a microcrystalline structure.
Also in this case, since it is an inorganic joining method that does not use an adhesive, the optical characteristics are not affected by the deterioration of the adhesive.

図3は、他の実施形態に係る偏光変換素子を示す分解斜視図である。
図4は、図3の偏光変換素子の一部分を拡大して示した断面図である。
なお、図1と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略している。
図3、図4に示す偏光変換素子は、PBSアレイとしての素子本体10と、素子本体10に接合され、1/2波長板として機能し、入射した直線偏光の偏光面を90(deg)回転させて出射する水晶製の位相差板20と、を備える。
素子本体10は、略直方体形状であり、2つの素子本体10A、10Bが向かい合う長手方向の端部同士を互いに接合し、接合面10Cに対して対称関係となっている。
この素子本体10は、互いに略平行な光入射面10Dと光出射面10Eとを有する。
また、素子本体10は、複数の透光性基板11との間に、長手方向に沿って交互に並んで配置された偏光分離膜12と反射膜13とを有する。
また、複数の透光性基板11は、それぞれ光入射面10D或いは、光出射面10Eに対して所定の傾斜角度を有した接合面11aによって接合されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a polarization conversion element according to another embodiment.
4 is an enlarged cross-sectional view of a part of the polarization conversion element of FIG.
In addition, about the structure similar to FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
The polarization conversion element shown in FIGS. 3 and 4 is bonded to the element body 10 as a PBS array and functions as a half-wave plate, and rotates the polarization plane of incident linearly polarized light by 90 (deg). A quartz phase difference plate 20 that emits the light.
The element main body 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the end portions in the longitudinal direction where the two element main bodies 10A and 10B face each other are bonded to each other, and are in a symmetrical relationship with respect to the bonding surface 10C.
The element body 10 has a light incident surface 10D and a light emitting surface 10E that are substantially parallel to each other.
In addition, the element body 10 includes the polarization separation films 12 and the reflection films 13 that are alternately arranged along the longitudinal direction between the plurality of translucent substrates 11.
The plurality of translucent substrates 11 are bonded to each other by a bonding surface 11a having a predetermined inclination angle with respect to the light incident surface 10D or the light emitting surface 10E.

偏光分離膜12と反射膜13とは、複数の透光性基板11との間の境界部11Bに交互に設けられている。
偏光分離膜12は、光入射面10Dに入射した光を、偏光方向が互いに直交する異なる2種類の直線偏光に分離して一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射させる。
本実施形態では、偏光分離膜12は、光入射面10Dに入射したランダム偏光光のうちP偏光光を選択的に透過させ、S偏光光を反射させる。
反射膜13は、偏光分離膜12により反射された他方の直線偏光を反射し、光路の向きを変える。即ち、反射膜13は、偏光分離膜12にて反射されたS偏光光を光出射面10Eに向けて反射させる。
素子本体10は、図4に示すように、複数の透光性基板11を互いに接合する接着層14を有する。
The polarization separation film 12 and the reflection film 13 are alternately provided at the boundary portion 11 </ b> B between the plurality of translucent substrates 11.
The polarization separation film 12 separates the light incident on the light incident surface 10D into two different types of linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other, transmits one linearly polarized light, and reflects the other linearly polarized light.
In the present embodiment, the polarization separation film 12 selectively transmits P-polarized light among the randomly polarized light incident on the light incident surface 10D and reflects S-polarized light.
The reflective film 13 reflects the other linearly polarized light reflected by the polarization separation film 12 and changes the direction of the optical path. That is, the reflective film 13 reflects the S-polarized light reflected by the polarization separation film 12 toward the light exit surface 10E.
As shown in FIG. 4, the element body 10 includes an adhesive layer 14 that joins a plurality of translucent substrates 11 to each other.

ここで、接着層14は、紫外線硬化型等の光学系接着剤を用いることが出来る。紫外線硬化型の接着剤を用いた場合、粘度が高く、接着層14の厚みは、およそ10μm以上20μm以下程度となる。
更に、変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする紫外線硬化型の接着剤を用いると、接着層14の厚みを5μm以上10μmと薄くできる。変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする紫外線硬化型の接着剤としては、例えば、UT20、HR154(商品名、株式会社アーデル製)などが挙げられる。
接着層14は、所定の厚さW1を有する。
Here, the adhesive layer 14 can use an optical adhesive such as an ultraviolet curing type. When an ultraviolet curable adhesive is used, the viscosity is high, and the thickness of the adhesive layer 14 is about 10 μm to 20 μm.
Further, when an ultraviolet curable adhesive mainly composed of modified acrylate or modified methacrylate is used, the thickness of the adhesive layer 14 can be reduced to 5 μm or more and 10 μm. Examples of the ultraviolet curable adhesive mainly composed of modified acrylate or modified methacrylate include UT20 and HR154 (trade name, manufactured by Adel Co., Ltd.).
The adhesive layer 14 has a predetermined thickness W1.

位相差板20(20A、20B)は、2つの素子本体10A、10Bの光出射面10Eに夫々配置されている。
位相差板20は、偏光分離膜12を透過したP偏光光に180(deg)の位相差を生じさせて当該P偏光光の偏光面を90(deg)回転させるので、反射膜13により反射されたS偏光光の偏光面と平行な直線偏光、即ち、S偏光光に変換して出射する。
また、図3に示すように、位相差板20は、櫛状(すだれ状)である。
この位相差板20(20A、20B)は素子本体10に接合されて光が透過しない基部20C(20C1、20C2)と、この基部20Cから延在され、光が透過する位相差部20D(20D1、20D2)と、を有する。
即ち、基部20Cは、素子本体10の光学領域である有効エリア(E)の外に配置されている。基部20Cの長手方向、即ち、偏光分離膜12と反射膜13とが交互に並べられた方向に沿って、接合されている。
The phase difference plates 20 (20A, 20B) are respectively disposed on the light emitting surfaces 10E of the two element bodies 10A, 10B.
The phase difference plate 20 generates a phase difference of 180 (deg) in the P-polarized light transmitted through the polarization separation film 12 and rotates the polarization plane of the P-polarized light by 90 (deg), so that it is reflected by the reflection film 13. It is converted into linearly polarized light parallel to the polarization plane of the S-polarized light, that is, converted into S-polarized light and emitted.
Moreover, as shown in FIG. 3, the phase difference plate 20 has a comb shape (border shape).
The phase difference plate 20 (20A, 20B) is bonded to the element body 10 and does not transmit light, and a base portion 20C (20C1, 20C2), and a phase difference portion 20D (20D1, 20D1, 20D1) that extends from the base portion 20C and transmits light. 20D2).
That is, the base portion 20 </ b> C is disposed outside the effective area (E) that is the optical region of the element body 10. The base 20C is joined along the longitudinal direction, that is, along the direction in which the polarization separation film 12 and the reflection film 13 are alternately arranged.

そして、一方の位相差板20Aの基部20C1は、素子本体10における長手方向に平行な端縁部のうち一方の端縁部10Fに接合され、他方の位相差板20Bの基部20C2は、一方の位相差板20Aにおける位相差部20D1の先端部20E1に接近している。
即ち、一方の位相差板20Aの基部20C1は、他方の位相差板20Bにおける位相差部20D2の先端部20E2に接近しており、他方の位相差板20Bの基部20C2は、一方の位相差板20Aにおける位相差部20D1の先端部20E1に接近している。
なお、基部20Cは、その主平面が、長尺の矩形状であり、その幅は、例えば3mmから4mm程度である。
Then, the base portion 20C1 of one retardation plate 20A is joined to one edge portion 10F among the edge portions parallel to the longitudinal direction of the element body 10, and the base portion 20C2 of the other retardation plate 20B The phase difference plate 20A is close to the tip portion 20E1 of the phase difference portion 20D1.
That is, the base portion 20C1 of one phase difference plate 20A is close to the tip portion 20E2 of the phase difference portion 20D2 in the other phase difference plate 20B, and the base portion 20C2 of the other phase difference plate 20B is one phase difference plate. 20A is approaching the tip portion 20E1 of the phase difference portion 20D1.
Note that the base 20C has a long rectangular main plane and a width of, for example, about 3 mm to 4 mm.

基部20Cは、素子本体10に、図示しない接合膜により接合されている。
この接合膜は、接着層14と同様に、紫外線硬化型等の光学系接着剤やプラズマ重合膜により設けられている。接合膜は、光路上に配置されない、光学領域である有効エリアEの外側に配置されることが望ましいため、基部20Cと素子本体10の長手方向に並行な端縁部10F、10Gとの間にのみ形成されていることが望ましい。
位相差板20(位相差部20D)は、いわば短冊状であり、その厚さは基部20Cと同じである。位相差部20Dは、基部20Cから延在され、素子本体10の光出射面10Eにおける偏光分離膜12の上部の領域に配置されている。隣り合う複数の位相差部20Dは、互いに所定幅の隙間W2をもって配置されており、隙間W2には、反射膜13で反射されたS偏光光がそのまま通過する。
位相差部20Dは、図4に示すように、それぞれ素子本体10の光出射面10Eに対向する光入射面20Fを有する。
The base 20C is bonded to the element body 10 by a bonding film (not shown).
Similar to the adhesive layer 14, this bonding film is provided by an optical adhesive such as an ultraviolet curing type or a plasma polymerization film. Since the bonding film is desirably disposed outside the effective area E, which is an optical region, not disposed on the optical path, the bonding film is disposed between the base portion 20C and the edge portions 10F and 10G parallel to the longitudinal direction of the element body 10. It is desirable that only be formed.
The phase difference plate 20 (phase difference portion 20D) has a so-called strip shape, and the thickness thereof is the same as that of the base portion 20C. The phase difference portion 20 </ b> D extends from the base portion 20 </ b> C and is disposed in an upper region of the polarization separation film 12 on the light exit surface 10 </ b> E of the element body 10. A plurality of adjacent phase difference portions 20D are arranged with a gap W2 having a predetermined width, and the S-polarized light reflected by the reflective film 13 passes through the gap W2.
As shown in FIG. 4, the phase difference portion 20 </ b> D has a light incident surface 20 </ b> F that faces the light emitting surface 10 </ b> E of the element body 10.

この位相差部20Dの光入射面20Fと、素子本体10の光出射面10Eとの間には、僅かな隙間W3が設けられている。そのため、位相差部20Dの光入射面20Fと光学素子310の光出射面10Eとには、それぞれ図示しない反射防止膜が形成されていることが望ましい。
図3、図4の構成によれば、位相差板20の位相差部20Dが、素子本体10に接着剤により接着されないので、接着剤の劣化による光学特性の劣化を回避することが出来る。
また、複数の位相差部20Dが、基部20Cと一体となっているため、位相差板20の素子本体10への組み付けも容易である。
A slight gap W3 is provided between the light incident surface 20F of the phase difference portion 20D and the light emitting surface 10E of the element body 10. Therefore, it is desirable that antireflection films (not shown) are formed on the light incident surface 20F of the phase difference portion 20D and the light emitting surface 10E of the optical element 310, respectively.
3 and 4, the phase difference portion 20D of the phase difference plate 20 is not bonded to the element body 10 with an adhesive, so that deterioration of optical characteristics due to deterioration of the adhesive can be avoided.
Further, since the plurality of phase difference portions 20D are integrated with the base portion 20C, the phase difference plate 20 can be easily assembled to the element body 10.

次に、素子本体10の製造工程をより詳しく説明する。
製造工程は、大きく分けて膜形成工程と、接着工程と、切断工程と、研磨工程と、から成っている。
図5乃至図11は、本実施形態にかかる偏光変換素子、特に素子本体の製造工程を説明する図である。
[膜形成工程]
最初の膜形成工程では、図5に示すように、まず複数の透光性基板(ガラス等の無色透明基板)11Aが準備される。これらの透光性基板11Aは、互いに略平行な第1面11A1及び第2面11A2を有している。
複数の透光性基板11Aのうち、いくつかの透光性基板11Aの第1面11A1には、偏光分離膜12が形成され、第2面11A2には、反射膜13が形成される。
その他の透光性基板11Aの第1面11A1及び第2面11A2には、これらの膜の何れかが形成されるか、あるいは何れの膜も形成されていない。
Next, the manufacturing process of the element body 10 will be described in more detail.
The manufacturing process is roughly divided into a film forming process, an adhesion process, a cutting process, and a polishing process.
5 to 11 are views for explaining a manufacturing process of the polarization conversion element according to the present embodiment, particularly the element body.
[Film formation process]
In the first film formation step, as shown in FIG. 5, first, a plurality of translucent substrates (colorless and transparent substrates such as glass) 11A are prepared. These translucent substrates 11A have a first surface 11A1 and a second surface 11A2 that are substantially parallel to each other.
Among the plurality of translucent substrates 11A, the polarization separation film 12 is formed on the first surface 11A1 of some translucent substrates 11A, and the reflection film 13 is formed on the second surface 11A2.
Any of these films is formed on the first surface 11A1 and the second surface 11A2 of the other translucent substrate 11A, or any film is not formed.

[接着工程]
図6に示す接着工程では、偏光分離膜12及び反射膜13が形成された透光性基板11Aと、これらの膜が形成されていない透光性基板11Aと、が接着剤14Aによって交互に貼り合わされる。このとき、偏光分離膜12と反射膜13とが透光性基板11Aを挟んで交互に積層されるようにする。
ここで、接着剤14Aとして変成アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とする接着剤を使用し、その塗布量は、硬化後の厚みが5〜10μmとなるように調整する。
[Adhesion process]
In the bonding step shown in FIG. 6, the translucent substrate 11A on which the polarization separation film 12 and the reflective film 13 are formed and the translucent substrate 11A on which these films are not formed are alternately attached by the adhesive 14A. Combined. At this time, the polarization separation films 12 and the reflection films 13 are alternately stacked with the light-transmitting substrate 11A interposed therebetween.
Here, an adhesive mainly composed of a modified acrylate or a modified methacrylate is used as the adhesive 14A, and the coating amount is adjusted so that the thickness after curing is 5 to 10 μm.

次に、図7に示すように、透光性基板11Aの第1面11A1にほぼ垂直な方向から紫外線が照射される。なお、紫外線は、偏光分離膜12及び反射膜13を通過するため、図7中全ての接着剤14Aは同時に硬化される。
これにより、偏光分離膜12と透光性基板11Aの間と、反射膜13及び第2の透光性基板の間に、それぞれ接着層14が形成される。そして、複数の透光性基板11Aが接合された積層体400が形成される。
なお、透光性基板11Aの第1面11A1にほぼ平行な方向から紫外線を照射してもよい。
Next, as shown in FIG. 7, ultraviolet rays are irradiated from a direction substantially perpendicular to the first surface 11A1 of the translucent substrate 11A. Since the ultraviolet rays pass through the polarization separation film 12 and the reflection film 13, all the adhesives 14A in FIG. 7 are cured simultaneously.
Thereby, the adhesive layers 14 are formed between the polarization separation film 12 and the translucent substrate 11A and between the reflective film 13 and the second translucent substrate, respectively. And the laminated body 400 with which the some translucent board | substrate 11A was joined is formed.
In addition, you may irradiate an ultraviolet-ray from the direction substantially parallel to 1st surface 11A1 of 11 A of translucent board | substrates.

ここで、接着剤14Aの硬化条件と、各硬化条件によって得られる接着層14の接着強度との関係について説明する。
下記の表1に示したように、紫外線(UV)照射量を変化させて硬化試験1から硬化試験7までを実施した。その結果、引張強度については、表1、図8(A)、(B)に示すようになり、せん断強度については、表1、図9(A)、(B)に示すようになった。
すなわち、図8(A)、(B)に示すように、紫外線照射量が15,000mJ/cm以上45,000mJ/cm以下、特に20,000mJ/cm以上35,000mJ/cm以下の場合、接着層14の引張強度が高くなるため好ましい。また、図9(A)、(B)に示すように、紫外線照射量が15,000mJ/cm以上60,000mJ/cm以下、特に25,000mJ/cm以上50,000mJ/cm以下の場合は、接着層14のせん断強度が高くなるために好ましい。なお、表1中、各硬化試験は、2回ずつ実施している。
Here, the relationship between the curing conditions of the adhesive 14A and the adhesive strength of the adhesive layer 14 obtained by each curing condition will be described.
As shown in Table 1 below, curing test 1 to curing test 7 were carried out by changing the amount of ultraviolet (UV) irradiation. As a result, the tensile strength was as shown in Table 1 and FIGS. 8 (A) and (B), and the shear strength was as shown in Table 1 and FIGS. 9 (A) and (B).
That is, FIG. 8 (A), (B) as shown in, the amount of ultraviolet irradiation is 15,000 / cm 2 or more 45,000mJ / cm 2 or less, particularly 20,000mJ / cm 2 or more 35,000mJ / cm 2 or less In this case, the tensile strength of the adhesive layer 14 is increased, which is preferable. Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, the ultraviolet irradiation amount is 15,000 mJ / cm 2 or more and 60,000 mJ / cm 2 or less, particularly 25,000 mJ / cm 2 or more and 50,000 mJ / cm 2 or less. Is preferable because the shear strength of the adhesive layer 14 is increased. In Table 1, each curing test is performed twice.

引張強度試験、せん断強度試験は、以下の試験方法で実施した。すなわち、10mm×10mmの大きさの白色ガラス板2枚を接着剤14Aで接着して作成した試験品を、引張試験機で、接着面に対し垂直あるいは平行方向に引張加重をかけ、2枚の白色ガラス板が分離した時の加重を測定した。














[表1]

Figure 2013003368
The tensile strength test and the shear strength test were carried out by the following test methods. That is, a test product prepared by adhering two white glass plates having a size of 10 mm × 10 mm with an adhesive 14A is subjected to a tensile load in a direction perpendicular or parallel to the bonding surface with a tensile tester. The load when the white glass plate was separated was measured.














[Table 1]
Figure 2013003368

次に、図10に示すように、切断工程として、第1面11A1と所定の角度θ(約45度)をなす切断面でほぼ平行に積層体400が切断されて、積層ブロック410が切り出される。
図11に示す、続く研磨工程では、切り出された積層ブロック410の切断面410Aを研磨装置500で研磨することにより、偏光変換素子1の素子本体10が得られる。
Next, as shown in FIG. 10, as a cutting process, the stacked body 400 is cut substantially parallel to the cut surface that forms a predetermined angle θ (about 45 degrees) with the first surface 11 </ b> A <b> 1, and the stacked block 410 is cut out. .
In the subsequent polishing step shown in FIG. 11, the element body 10 of the polarization conversion element 1 is obtained by polishing the cut surface 410 </ b> A of the cut-out laminated block 410 with the polishing apparatus 500.

[耐熱性試験]
実施例1及び比較例1により、本発明に用いる接着剤(接着層)の耐熱性について評価した。
図12は、実施例1及び従来例1の耐熱性試験を示す図である。
実施例1では、接着剤(UT20 株式会社アーデル製)により、2枚のガラス板を貼り合わせ、所定量の紫外線を照射した。これにより、実施例1の試験片600を作製した。
一方、比較例1では、従来の接着剤(PHOTOボンド300 サンライズMSI株式会社製)により2枚のガラス板を貼り合わせ、所定量の紫外線を照射した。これにより、比較例1の試験片601を作製した。
これら試験片600、601を固定枠610内に固定した後、試験片600、601をプロジェクターの偏光変換素子を設置すべき場所に組み込み、試験片600、601に光源ランプの光が照射された時、試験片の温度が120℃となるようにプロジェクターの冷却機構を調整した。図12では、3800時間この環境下に放置した場合の試験結果が示されている。
[Heat resistance test]
According to Example 1 and Comparative Example 1, the heat resistance of the adhesive (adhesive layer) used in the present invention was evaluated.
FIG. 12 is a diagram showing a heat resistance test of Example 1 and Conventional Example 1. FIG.
In Example 1, two glass plates were bonded together with an adhesive (UT20, manufactured by Adel Co., Ltd.) and irradiated with a predetermined amount of ultraviolet rays. Thereby, the test piece 600 of Example 1 was produced.
On the other hand, in Comparative Example 1, two glass plates were bonded together with a conventional adhesive (PHOTO Bond 300 Sunrise MSI Co., Ltd.) and irradiated with a predetermined amount of ultraviolet rays. Thereby, the test piece 601 of the comparative example 1 was produced.
When these test pieces 600 and 601 are fixed in the fixed frame 610, the test pieces 600 and 601 are assembled in a place where the polarization conversion element of the projector is to be installed, and the light from the light source lamp is irradiated on the test pieces 600 and 601. The projector cooling mechanism was adjusted so that the temperature of the test piece was 120 ° C. FIG. 12 shows the test results when left in this environment for 3800 hours.

図12に示すように、試験片601の接着層では、一部に黄変620が見られた一方で、試験片600の接着層では、黄変が見られなかった。
さらに、試験片600、601をこの環境下に放置し続けた結果、4800時間後に、試験601の接着層では激しい黄変が見られた。一方で、試験片600の接着層では、光学特性に影響のない程度の若干の黄変が見られるに留まった。
従って、本発明の接着剤により形成された接着層は耐熱性に優れていることが分かる。
As shown in FIG. 12, yellowing 620 was partially observed in the adhesive layer of the test piece 601, while yellowing was not observed in the adhesive layer of the test piece 600.
Furthermore, as a result of continuing the test pieces 600 and 601 in this environment, severe yellowing was observed in the adhesive layer of the test 601 after 4800 hours. On the other hand, in the adhesive layer of the test piece 600, a slight yellowing was observed so as not to affect the optical characteristics.
Therefore, it can be seen that the adhesive layer formed by the adhesive of the present invention is excellent in heat resistance.

[平坦度試験]
(実施例2から実施例11まで、及び比較例2)
実施例2から実施例11まで、及び比較例2により、本発明の偏光変換素子における光入射面及び光出射面の平坦度を評価した。
図13は、本発明に係る実施例2から実施例6までの平坦度試験の結果を示す図であり、図14は、本発明に係る実施例7から実施例11までの平坦度試験の結果を示す図であり、図16は、比較例2の平坦度試験の結果を示す図である。
(実施例2から実施例6まで)
実施例2では、実施例1と同様の接着剤を用いて、後述する図26に示すような素子本体10を作製した。そして、図26に示される左右の2つの素子本体10のうち、左側の素子本体10を用いた。そして、下記の測定方法により、その素子本体10の光入射面16の略中央における断面図を得た。ここで、断面図では、図26の左右方向の断面図である。
得られた断面図において、比較的上側に大きく膨らんだ凸部を選び、その凸部の左右近傍の凹部の頂点を線で結んだ。この線から、凸部の頂点までの距離を縦軸のスケールで換算して、「高低差」を算出した。
[Flatness test]
(Example 2 to Example 11 and Comparative Example 2)
From Example 2 to Example 11 and Comparative Example 2, the flatness of the light incident surface and the light exit surface of the polarization conversion element of the present invention was evaluated.
FIG. 13 is a diagram showing the results of flatness tests from Example 2 to Example 6 according to the present invention, and FIG. 14 is the results of flatness tests from Examples 7 to 11 according to the present invention. FIG. 16 is a diagram showing the results of the flatness test of Comparative Example 2.
(Example 2 to Example 6)
In Example 2, an element body 10 as shown in FIG. 26 described later was produced using the same adhesive as in Example 1. And the left element main body 10 was used among two right and left element main bodies 10 shown by FIG. And the sectional view in the approximate center of the light incident surface 16 of the element body 10 was obtained by the following measuring method. Here, the cross-sectional view is a cross-sectional view in the left-right direction of FIG.
In the obtained cross-sectional view, a convex portion that swelled relatively upward was selected, and the vertices of the concave portions near the left and right of the convex portion were connected by lines. The distance from this line to the top of the convex portion was converted on the scale of the vertical axis to calculate the “height difference”.

実施例3から実施例6でも、実施例2と同様に素子本体10を作製して、その光入射面16について測定し、断面図を得た。そして、断面図より、実施例2と同様に、「高低差」を2点算出した。図13には、それらの結果が示されている。
(実施例7から実施例11まで、及び比較例2)
実施例7から実施例11まででは、それぞれ実施例2から実施例6までで作製した素子本体10の光出射面17について、実施例2と同様に断面図を得た。得られた断面図により、実施例2と同様にして、「高低差」を2点算出した。
比較例2では、接着剤として、比較例1と同様の接着剤を用いた以外は、実施例2と同様にして素子本体を作製し、その光出射面を測定した断面図を得た。得られた断面図より実施例2と同様にして、「高低差」を2点算出した。
In Example 3 to Example 6, the element body 10 was produced in the same manner as in Example 2, and the light incident surface 16 was measured to obtain a cross-sectional view. From the cross-sectional view, two “height differences” were calculated in the same manner as in Example 2. FIG. 13 shows the results.
(Examples 7 to 11 and Comparative Example 2)
In Example 7 to Example 11, sectional views were obtained in the same manner as in Example 2 for the light emitting surface 17 of the element body 10 produced in Examples 2 to 6, respectively. From the obtained cross-sectional view, two “level differences” were calculated in the same manner as in Example 2.
In Comparative Example 2, an element body was prepared in the same manner as in Example 2 except that the same adhesive as in Comparative Example 1 was used as the adhesive, and a cross-sectional view of the light emission surface was obtained. Two points of “height difference” were calculated from the obtained cross-sectional view in the same manner as in Example 2.

実施例7から、実施例11まで及び比較例2の結果を、図14、図15に示す。
断面図の測定方法としては、レーザー干渉計G102S(フジノン株式会社(現富士フイルム株式会社製))により、素子本体の光入射面又は光出射面を照射して、素子本体からの反射光と元々の平行光とを干渉させることによって、干渉縞を得る。なお、レーザー干渉計で設定した光の波長は、685nmである。
得られた干渉縞を干渉縞解析ソフトウェア(フジノン株式会社(現富士フイルム株式会社製))で解析することにより、光入射面又は光出射面の断面図を得る。
図13、図14で示すように、本発明の接着剤を用いた実施例2から実施例11まででは、光入射面及び光出射面における高低差が小さいため、平坦度が優れていることがわかった。
一方、図15に示すように、従来の接着剤を用いた比較例では、光入射面における高低差が大きいため、平坦度が悪いことが分かった。
The results of Example 7 to Example 11 and Comparative Example 2 are shown in FIGS.
As a method for measuring the cross-sectional view, a laser interferometer G102S (Fujinon Co., Ltd. (currently manufactured by Fuji Film Co., Ltd.)) is used to irradiate the light incident surface or light output surface of the device body, and the reflected light from the device body is originally Interference fringes are obtained by interfering with the parallel light. The wavelength of light set by the laser interferometer is 685 nm.
By analyzing the obtained interference fringes with interference fringe analysis software (Fujinon Co., Ltd. (currently Fuji Film Co., Ltd.)), a cross-sectional view of the light incident surface or the light emitting surface is obtained.
As shown in FIGS. 13 and 14, in Examples 2 to 11 using the adhesive of the present invention, the flatness is excellent because the difference in height between the light incident surface and the light emitting surface is small. all right.
On the other hand, as shown in FIG. 15, in the comparative example using the conventional adhesive agent, it was found that the flatness was poor because the height difference on the light incident surface was large.

[波長板の構造]
以下に、本発明の実施の形態に係る位相差板の構成を説明する。
図16は、本発明の実施の形態に係る位相差板の一例としての積層1/2波長板の構成を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は分解斜視図、(c)は、側面図である。
図16(a)に示すように、本発明に係る積層1/2波長板20は、水晶等の無機光学結晶を用いた第1の波長板30と、第2の波長板40と、を夫々の光学軸31、41が交差するように貼り合わせた構成を備え、全体として、光源側から入射する直線偏光光Aの位相を180(deg)ずらし、偏光面を90(deg)回転させた直線偏光光Bに変換して出射する1/2波長板として機能するように構成する。
また、図16(b)に示すように、第1の波長板30の光学軸方位角をθ1、第2の波長板40の光学軸方位角をθ2とする。
なお、光学軸方位角とは、結晶光学軸と、積層波長板に入射する直線偏光光の偏光面とのなす角度である。
また、図16(c)に示すように、第1の波長板30の切断角度(水晶板の主面における法線方向と結晶光学軸(Z軸)との交差角度をいう)Z1は、27(deg)(27(deg)Zともいう)とし、第2の波長板40の切断角度Z2は、18(deg)(18(deg)Zともいう)としている。
この切断角度の値は、組立工程におけるハンドリングの容易さを考慮したものである。同じ位相差を有する波長板においては、切断角度を90度から小さくする程、複屈折率差(異常光屈折率neと常光屈折率noとの差)は小さくなり、一方、波長板の厚みは逆に厚くなっていく。
特に板厚の薄いシングルモードの波長板においては、加工工程時や組立工程時のハンドリングの観点では、波長板の割れや破損を防ぐために、切断角度を90(Deg)Zよりも小さくして、波長板の厚みを大きくした方が有利であるが、切断角度が大きいと、今度は、入射する発散光の影響を受けやすくなる。
そこで、本実施形態では、各波長板30、40が、それぞれの光学軸方位角に基づく設計位相差を満たしつつ、ハンドリング上最も都合の良い0.3mm前後の厚みとなるように、切断角度を互いに異ならせることにより、第1の波長板30の板厚t1と第2の波長板40の板厚t2とをほぼ同等(0.3mm前後)の厚みとなるように設計を行っている。
[Wave plate structure]
Below, the structure of the phase difference plate which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
16A and 16B are diagrams showing a configuration of a laminated half-wave plate as an example of a retardation plate according to an embodiment of the present invention, where FIG. 16A is a perspective view, FIG. 16B is an exploded perspective view, and FIG. ) Is a side view.
As shown in FIG. 16 (a), the laminated half-wave plate 20 according to the present invention includes a first wave plate 30 and a second wave plate 40 each using an inorganic optical crystal such as quartz. The optical axes 31 and 41 are bonded so that they intersect, and as a whole, the phase of the linearly polarized light A incident from the light source side is shifted by 180 (deg) and the polarization plane is rotated by 90 (deg). It is configured to function as a half-wave plate that converts to polarized light B and emits it.
As shown in FIG. 16B, the optical axis azimuth angle of the first wave plate 30 is θ1, and the optical axis azimuth angle of the second wave plate 40 is θ2.
The optical axis azimuth is an angle formed between the crystal optical axis and the polarization plane of linearly polarized light incident on the laminated wave plate.
Further, as shown in FIG. 16C, the cutting angle of the first wave plate 30 (referring to the intersecting angle between the normal direction on the main surface of the crystal plate and the crystal optical axis (Z axis)) Z1 is 27 (Deg) (also referred to as 27 (deg) Z), and the cutting angle Z2 of the second wave plate 40 is defined as 18 (deg) (also referred to as 18 (deg) Z).
The value of this cutting angle takes into account the ease of handling in the assembly process. In wave plates having the same phase difference, the birefringence difference (difference between the extraordinary refractive index ne and the ordinary refractive index no) decreases as the cutting angle is reduced from 90 degrees, while the thickness of the wave plate is On the contrary, it gets thicker.
In particular, in a single-mode wave plate with a thin plate thickness, in order to prevent cracking and breakage of the wave plate from the viewpoint of handling during the processing process or the assembly process, the cutting angle is made smaller than 90 (Deg) Z, It is advantageous to increase the thickness of the wave plate. However, if the cutting angle is large, this time, the wave plate is easily affected by the incident diverging light.
Therefore, in this embodiment, the angle of cut is set so that each of the wave plates 30 and 40 satisfies the design phase difference based on the respective optical axis azimuth and has a thickness of about 0.3 mm that is most convenient for handling. By making them different from each other, the design is performed so that the plate thickness t1 of the first wave plate 30 and the plate thickness t2 of the second wave plate 40 are substantially equal (about 0.3 mm).

本発明においては、積層1/2波長板20を液晶プロジェクターに組み込む偏光変換素子に用いる場合、所定の設計波長λ、例えば520nmの光(緑)に対する第1の波長板30の位相差をΓ1、第2の波長板40の位相差をΓ2とし、また、第2の波長板40は、互いに波長帯の異なる複数の波長帯λ1、λ2(λ1<λ2)の光について、波長λ1の光に対する位相差をΓ21、波長λ2の光に対する位相差をΓ22としたときに、
Γ1=360(deg)・・・(1)
Γ2=180(deg)・・・(2)
ΔΓ2=(Γ22−Γ21)/2・・・(3)
cos2θ1=1−(1−cosΔΓ2)/{2{1−cos(mΔΓ2)}}・・・(4)
ただし、m=2
を満足するように、第1及び第2の波長板30、40の厚みを設定する。
In the present invention, when the laminated half-wave plate 20 is used as a polarization conversion element incorporated in a liquid crystal projector, the phase difference of the first wave plate 30 with respect to light (green) having a predetermined design wavelength λ, for example, 520 nm, is Γ1, The phase difference of the second wave plate 40 is set to Γ2, and the second wave plate 40 has a wavelength relative to the light of the wavelength λ1 with respect to light having a plurality of wavelength bands λ1 and λ2 (λ1 <λ2) having different wavelength bands. When the phase difference is Γ21 and the phase difference for light of wavelength λ2 is Γ22,
Γ1 = 360 (deg) (1)
Γ2 = 180 (deg) (2)
ΔΓ2 = (Γ22−Γ21) / 2 (3)
cos2θ1 = 1− (1-cosΔΓ2) / {2 {1-cos (mΔΓ2)}} (4)
However, m = 2
The thicknesses of the first and second wave plates 30 and 40 are set so as to satisfy the above.

なお、波長λの光に対する位相差Γと波長板の板厚tとの関係は、Γ=2π/λ×(ne−no)×t(neは異常光の屈折率、neは常光の屈折率)である。
第1の波長板30の板厚t1、第2の波長板40の板厚t2を0.3mm前後としたいとする上記した製造上の都合を考慮すると、Z1=27(deg)とした時に、t1=0.2753mm、となり、また、Z2=18(deg)とした時に、t2=0.2965mmとなるため、上記板厚の条件を満足することになる。
なお、波長板の切断角度が変化することで、上記式における(ne−no)の値が変化するものとする。
ところで、積層1/2波長板20は、液晶プロジェクターに必要な各波長帯(R(赤:400nm帯)、G(緑:500nm帯)、B(青:675nm))において、偏光変換効率が1となり、位相差が180(deg)となること求められる。
The relationship between the phase difference Γ with respect to light of wavelength λ and the plate thickness t of the wave plate is Γ = 2π / λ × (ne−no) × t (ne is the refractive index of extraordinary light, and ne is the refractive index of ordinary light. ).
Considering the above-mentioned manufacturing convenience that the plate thickness t1 of the first wave plate 30 and the plate thickness t2 of the second wave plate 40 are about 0.3 mm, when Z1 = 27 (deg), When t1 = 0.2753 mm and Z2 = 18 (deg), t2 = 0.2965 mm, which satisfies the above plate thickness condition.
It is assumed that the value of (ne-no) in the above equation changes as the wavelength plate cutting angle changes.
By the way, the laminated half-wave plate 20 has a polarization conversion efficiency of 1 in each wavelength band (R (red: 400 nm band), G (green: 500 nm band), B (blue: 675 nm)) necessary for the liquid crystal projector. Therefore, the phase difference is required to be 180 (deg).

第1及び第2の波長板30、40を用いて全体として1/2波長板20を構成する場合に所望する広範囲の波長帯で位相差を180(deg)とするために、積層1/2波長板20を構成する第1及び第2の波長板30、40について、所定の波長(例えば、520nm)での夫々の位相差Γ1、Γ2、夫々の光学軸方位角θ1、θ2、切断角度Z1、Z2といったパラメータを種々変化させて最適な位相差、変換効率等を求める手法をとった。
その結果、第1の波長板30の位相差Γ1、光学軸方位角θ1及び切断角度Z1と、第2の波長板40の位相差Γ2、光学軸方位角θ2及び切断角度Z2が、
Γ1=360(deg)、θ1=−16(deg)、Z1=27(deg)・・・(5)
Γ2=180(deg)、θ2=45(deg)、Z2=18(deg)・・・(6)
を満足するときに、上記RGB3波長帯の光に対して位相差が180(deg)となり、偏光変換効率がほぼ1となることが見出された。
なお、θ1=−16(deg)の場合、切断角Z1=27(deg)である第1の波長板30の板厚は0.2753mmとなり、θ2=45(deg)の場合、切断角Z2=18(deg)である第2の波長板40の板厚は0.2965mmとなる。
ここで、設計波長λの取りうる値の範囲は、510≦λ≦530(nm)となる。
なお、図16において、第1の波長板30と第2の波長板40の光学軸方位角、切断角度を入れ替えても良い。言い換えれば、光の入射方向に対して、第1の波長板30と、第2の波長板40の積層順を入れ替えてもよい。
具体的には、第1の波長板30の設計位相差Γ1をΓ1=180(deg)とし、第2の波長板40の設計位相差Γ2をΓ2=360(deg)とし、第1の波長板30の光学軸方位角θ1及び切断角度Z1と、第2の波長板40の光学軸方位角θ2及び切断角度Z2を
θ1=45(deg)、Z1=18(deg)・・・(5)’
θ2=−16(deg)、Z2=27(deg)・・・(6)’
とすることが出来る。
この場合、第1の波長板30の板厚t1が0.2965mm、第2の波長板40の板厚t2が、0.2753mmとなる。
In order to set the phase difference to 180 (deg) in a wide wavelength band desired when the half-wave plate 20 is configured as a whole using the first and second wave plates 30 and 40, the stacking layer 1/2 Regarding the first and second wave plates 30 and 40 constituting the wave plate 20, respective phase differences Γ1 and Γ2 at respective predetermined wavelengths (for example, 520 nm), respective optical axis azimuth angles θ1 and θ2, and a cutting angle Z1. , Z2 and other parameters are varied to obtain the optimum phase difference, conversion efficiency and the like.
As a result, the phase difference Γ1, the optical axis azimuth angle θ1 and the cutting angle Z1 of the first wave plate 30 and the phase difference Γ2, the optical axis azimuth angle θ2 and the cutting angle Z2 of the second wave plate 40 are:
Γ1 = 360 (deg), θ1 = −16 (deg), Z1 = 27 (deg) (5)
Γ2 = 180 (deg), θ2 = 45 (deg), Z2 = 18 (deg) (6)
When satisfying the above, it has been found that the phase difference is 180 (deg) with respect to the light in the three RGB wavelength bands, and the polarization conversion efficiency is almost 1.
When θ1 = −16 (deg), the thickness of the first wave plate 30 with the cutting angle Z1 = 27 (deg) is 0.2753 mm, and when θ2 = 45 (deg), the cutting angle Z2 = The thickness of the second wave plate 40 that is 18 (deg) is 0.2965 mm.
Here, the range of values that the design wavelength λ can take is 510 ≦ λ ≦ 530 (nm).
In FIG. 16, the optical axis azimuth and cutting angle of the first wave plate 30 and the second wave plate 40 may be interchanged. In other words, the stacking order of the first wave plate 30 and the second wave plate 40 may be switched with respect to the light incident direction.
Specifically, the design phase difference Γ1 of the first wave plate 30 is Γ1 = 180 (deg), the design phase difference Γ2 of the second wave plate 40 is Γ2 = 360 (deg), and the first wave plate The optical axis azimuth angle θ1 and cutting angle Z1 of 30 and the optical axis azimuth angle θ2 and cutting angle Z2 of the second wave plate 40 are θ1 = 45 (deg), Z1 = 18 (deg) (5) ′.
θ2 = −16 (deg), Z2 = 27 (deg) (6) ′
It can be.
In this case, the plate thickness t1 of the first wave plate 30 is 0.2965 mm, and the plate thickness t2 of the second wave plate 40 is 0.2753 mm.

図17は、本発明の他の実施の形態に係る位相差板の一例としての積層1/2波長板の構成を示す分解斜視図である。
図17では、図16における第1の波長板30の光学軸方位角θ1、第2の波長板40の光学軸方位角θ2を互いに鈍角としている。
なお、各波長板の切断角度は90(deg)Zではなく、図16(c)に示したものと同様の関係にある。
図17に示す場合、第1の波長板30の位相差Γ1、光学軸方位角θ1及び切断角度Z1と、2の波長板の位相差Γ2、光学軸方位角θ2及び切断角度Z2が、
Γ1=360(deg)、θ1=16(deg)、Z1=27(deg)・・・(7)
Γ2=180(deg)、θ2=135(deg)、Z2=18(deg)・・・(8)
を満足することにより、上記3波長帯の光に対して位相差が180(deg)となり、偏光変換効率がほぼ1となる。
また、この場合も、第1の波長板30と第2の波長板40の位相差、光学軸方位角、切断角度を下記式(7)’、(8)’のように入れ替えても、偏光変換効率をほぼ1とすることが出来る。
Γ1=180(deg)、θ1=135(deg)、Z1=18(deg)・・・(7)’
Γ2=360(deg)、θ1=16(deg)、Z2=27(deg)・・・(8)’
図18は、本発明のさらに他の実施の形態に係る位相差板の一例としての積層1/2波長板(以下、積層1/2波長板)の構成を示す分解斜視図である。
これは、図16の構成における各波長板の光学軸方位角をそれぞれ90°回転させたものである。
この場合、第1の波長板30の位相差Γ1、光学軸方位角θ1及び切断角度Z1、第2の波長板の位相差Γ2、光学軸方位角θ2及び切断角度Z2が、
Γ1=360(deg)、θ1=74(deg)、Z1=27(deg)・・・(9)
Γ2=180(deg)、θ2=135(deg)、Z2=18(deg)・・・(10)
を満足することにより、上記3波長帯の光に対して位相差が180(deg)となり、偏光変換効率がほぼ1となる。
また、図18の場合も、第1の波長板30と第2の波長板40の位相差、光学軸方位角、切断角度を下記式(9)’、(10)’のように入れ替えても、偏光変換効率をほぼ1とすることが出来る。
Γ1=180(deg)、θ1=135(deg)、Z1=18(deg)・・・(9)’
Γ2=360(deg)、θ1=16(deg)、Z2=27(deg)・・・(10)’
図19は、本発明の他の実施の形態に係る位相差板の一例としての積層1/2波長板(以下、積層1/2波長板)の構成を示す分解斜視図である。
図19では、図18における第1の波長板30の光学軸方位角θ1、第2の波長板40の光学軸方位角θ2を互いに鈍角としている。
この場合、第1の波長板30の位相差Γ1、光学軸方位角θ1及び切断角度Z1と第2の波長板の位相差Γ2、光学軸方位角θ2の切断角度Z2が、
Γ1=360(deg)、θ1=106(deg)、Z1=27(deg)・・・(11)
Γ2=180(deg)、θ2=45(deg)、Z2=18(deg)・・・(12)
を満足することにより、上記3波長帯の光に対して位相差が180(deg)となり、偏光変換効率がほぼ1となる。
また、図19の場合も、第1の波長板30と第2の波長板40の光学軸方位角、切断角度を下記式(11)’、(12)’のように入れ替えても、偏光変換効率をほぼ1とすることが出来る。
Γ1=180(deg)、θ1=45(deg)、Z1=18(deg)・・・(11)’
Γ2=360(deg)、θ1=106(deg)、Z2=27(deg)・・・(12)’
FIG. 17 is an exploded perspective view showing a configuration of a laminated half-wave plate as an example of a phase difference plate according to another embodiment of the present invention.
In FIG. 17, the optical axis azimuth angle θ1 of the first wave plate 30 and the optical axis azimuth angle θ2 of the second wave plate 40 in FIG.
Note that the cutting angle of each wave plate is not 90 (deg) Z, but has the same relationship as that shown in FIG.
In the case shown in FIG. 17, the phase difference Γ1, optical axis azimuth angle θ1 and cutting angle Z1 of the first wave plate 30 and phase difference Γ2, optical axis azimuth angle θ2 and cutting angle Z2 of the two wave plates are
Γ1 = 360 (deg), θ1 = 16 (deg), Z1 = 27 (deg) (7)
Γ2 = 180 (deg), θ2 = 135 (deg), Z2 = 18 (deg) (8)
By satisfying the above, the phase difference becomes 180 (deg) with respect to the light in the three wavelength bands, and the polarization conversion efficiency becomes almost 1.
Also in this case, even if the phase difference, the optical axis azimuth angle, and the cutting angle of the first wave plate 30 and the second wave plate 40 are switched as in the following formulas (7) ′ and (8) ′, the polarization The conversion efficiency can be almost 1.
Γ1 = 180 (deg), θ1 = 135 (deg), Z1 = 18 (deg) (7) ′
Γ2 = 360 (deg), θ1 = 16 (deg), Z2 = 27 (deg) (8) ′
FIG. 18 is an exploded perspective view showing a configuration of a laminated half-wave plate (hereinafter, laminated half-wave plate) as an example of a retardation plate according to still another embodiment of the present invention.
This is obtained by rotating the optical axis azimuth angle of each wave plate in the configuration of FIG. 16 by 90 °.
In this case, the phase difference Γ1, optical axis azimuth angle θ1 and cutting angle Z1 of the first wave plate 30, phase difference Γ2, optical axis azimuth angle θ2 and cutting angle Z2 of the second wave plate are:
Γ1 = 360 (deg), θ1 = 74 (deg), Z1 = 27 (deg) (9)
Γ2 = 180 (deg), θ2 = 135 (deg), Z2 = 18 (deg) (10)
By satisfying the above, the phase difference becomes 180 (deg) with respect to the light in the three wavelength bands, and the polarization conversion efficiency becomes almost 1.
Also in the case of FIG. 18, the phase difference, the optical axis azimuth angle, and the cutting angle between the first wave plate 30 and the second wave plate 40 may be interchanged as in the following formulas (9) ′ and (10) ′. The polarization conversion efficiency can be almost 1.
Γ1 = 180 (deg), θ1 = 135 (deg), Z1 = 18 (deg) (9) ′
Γ2 = 360 (deg), θ1 = 16 (deg), Z2 = 27 (deg) (10) ′
FIG. 19 is an exploded perspective view showing a configuration of a laminated half-wave plate (hereinafter referred to as a laminated half-wave plate) as an example of a phase difference plate according to another embodiment of the present invention.
In FIG. 19, the optical axis azimuth θ1 of the first wave plate 30 and the optical axis azimuth θ2 of the second wave plate 40 in FIG.
In this case, the phase difference Γ1, the optical axis azimuth angle θ1 and the cutting angle Z1 of the first wave plate 30 and the phase difference Γ2 of the second wave plate, the cutting angle Z2 of the optical axis azimuth angle θ2,
Γ1 = 360 (deg), θ1 = 106 (deg), Z1 = 27 (deg) (11)
Γ2 = 180 (deg), θ2 = 45 (deg), Z2 = 18 (deg) (12)
By satisfying the above, the phase difference becomes 180 (deg) with respect to the light in the three wavelength bands, and the polarization conversion efficiency becomes almost 1.
Also in the case of FIG. 19, even if the optical axis azimuth angle and the cutting angle of the first wave plate 30 and the second wave plate 40 are switched as in the following formulas (11) ′ and (12) ′, the polarization conversion is performed. The efficiency can be almost 1.
Γ1 = 180 (deg), θ1 = 45 (deg), Z1 = 18 (deg) (11) ′
Γ2 = 360 (deg), θ1 = 106 (deg), Z2 = 27 (deg) (12) ′

次に、上記の光学軸方位角θ1、θ2を以下にして見出したかを説明する。
はじめに、本発明に係る積層1/2波長板の実施例を見つけ出した計算手法を簡単に説明する。直線偏光が2枚の波長板を透過した後の偏光状態は、ミューラ行列、又はジョンズ行列を用いて表すことができる。
E=R2・R1・I ・・・(13)
ここで、Iは入射光の偏光状態、Eは出射光の偏光状態を表すベクトルである。R1は積層1/2波長板20における第1の波長板30のミューラ行列、R2は第2の波長板40のミューラ行列で、夫々次式で表される。

Figure 2013003368
・・・(14)
Figure 2013003368
・・・(15)
第1及び第2の波長板30、4夫々の位相差Γ1、Γ2、光学軸方位角度θ1、θ2を設定して、式(14)、(15)よりミューラ行列R1、R2を求める。 Next, explanation will be given on whether the above-mentioned optical axis azimuth angles θ1 and θ2 were found as follows.
First, a calculation method for finding an example of the laminated half-wave plate according to the present invention will be briefly described. The polarization state after the linearly polarized light passes through the two wave plates can be expressed using a Mueller matrix or a Johns matrix.
E = R2 / R1 / I (13)
Here, I is a vector representing the polarization state of incident light, and E is a vector representing the polarization state of outgoing light. R1 is the Mueller matrix of the first wave plate 30 in the laminated half-wave plate 20, and R2 is the Mueller matrix of the second wave plate 40, which are represented by the following equations.

Figure 2013003368
(14)
Figure 2013003368
... (15)
The phase differences Γ1, Γ2 and optical axis azimuth angles θ1, θ2 of the first and second wave plates 30, 4 are set, and the Mueller matrices R1, R2 are obtained from the equations (14), (15).

そして、入射光の偏光状態Iを設定すると、式(13)より出射光の偏光状態Eを算出することができる。
行列としてミューラ行列を用いた場合について説明すると、出射光の偏光状態Eは次式で表される。

Figure 2013003368
・・・(16)
Eの行列要素S01、S11、S21、S31はストークスパラメータと呼ばれ、偏光状態を表している。このストークスパラメータを用いて、波長板の位相差Γは次式のように表される。
Figure 2013003368
・・・(17)
Γ=(2m−1)×π 但し、mは正の整数
このように、式(17)を用いて位相差を算出することができる。
さらに、出射光の偏光状態を表す行列Eと、偏光子の行列Pとの積を計算し、得られた光量を評価値とすれば、偏光状態を正確に判定する。これを変換効率と定義する。
具体的には、偏光子の行列Pの透過軸を90(deg)に設定し、行列Pと出射光偏光状態を表す行列Eとの積から得られる行列Tのストークスパラメータより、90(deg)方向の偏光面成分の光量を算出することができる。出射光偏光状態を表す行列Eと、偏光子の行列Pとの、積は次式のようになる。 When the polarization state I of the incident light is set, the polarization state E of the emitted light can be calculated from the equation (13).
The case where a Mueller matrix is used as the matrix will be described. The polarization state E of the emitted light is expressed by the following equation.
Figure 2013003368
... (16)
The matrix elements S 01 , S 11 , S 21 and S 31 of E are called Stokes parameters and represent the polarization state. Using this Stokes parameter, the phase difference Γ of the wave plate is expressed as follows.
Figure 2013003368
... (17)
Γ = (2m−1) × π where m is a positive integer. Thus, the phase difference can be calculated using Expression (17).
Further, if the product of the matrix E representing the polarization state of the outgoing light and the matrix P of the polarizer is calculated and the obtained light quantity is used as the evaluation value, the polarization state is accurately determined. This is defined as conversion efficiency.
Specifically, the transmission axis of the matrix P of the polarizer is set to 90 (deg), and from the Stokes parameter of the matrix T obtained from the product of the matrix P and the matrix E representing the outgoing light polarization state, 90 (deg) The amount of the polarization plane component in the direction can be calculated. The product of the matrix E representing the outgoing light polarization state and the polarizer matrix P is given by the following equation.

T=P・E ・・・(18)
ここで、行列Tは変換効率を表し、その要素のストークスパラメータで表すと次式(19)のように表される。

Figure 2013003368
・・・(19)
ここで、ベクトルTのストークスパラメータのS02が光量を表している。入射光量を1に設定すればS02が変換効率となる。
位相差、変換効率とも積層1/2波長板を透過した後の偏光状態を表す行列Eから求めることができる。 T = P · E (18)
Here, the matrix T represents the conversion efficiency, and is represented by the following equation (19) in terms of the Stokes parameters of the elements.
Figure 2013003368
... (19)
Here, S 02 of the Stokes parameters of the vector T represents the amount of light. If the amount of incident light is set to 1, S 02 becomes the conversion efficiency.
Both the phase difference and the conversion efficiency can be obtained from the matrix E representing the polarization state after passing through the laminated half-wave plate.

上記の変換効率を評価基準とし、積層1/2波長板の諸パラメータである第1及び第2の波長板30、40について、所定の波長(例えば波長520nm)での夫々の位相差Γ1、Γ2、夫々の光学軸方位角θ1、θ2、切断角度Z1、Z2を種々変化させ、計算機を用いてシミュレーションした。
シミュレーションを繰り返し行い、所望の広範囲の波長帯において、変換効率が良い場合の上記パラメータを選び出した。切断角度については、上記した製造上の条件を満たすように、それぞれの波長板の板厚t1、t2が、0.3mm程度となるように選定した。
Using the above conversion efficiency as an evaluation criterion, the phase differences Γ1 and Γ2 at predetermined wavelengths (for example, a wavelength of 520 nm) for the first and second waveplates 30 and 40, which are various parameters of the laminated half-wave plate, are used. Each of the optical axis azimuth angles θ1 and θ2 and the cutting angles Z1 and Z2 were variously changed and simulated using a computer.
The simulation was repeated to select the above parameters when the conversion efficiency was good in a desired wide wavelength band. The cutting angles were selected so that the thicknesses t1 and t2 of the respective wave plates were about 0.3 mm so as to satisfy the above-described manufacturing conditions.

その結果を以下に説明する。
図16に示す積層1/2波長板20の第1及び第2の波長板30、40において、第1の波長板30の切断角度が27(deg)Z、第2の波長板40の切断角度が18(deg)Zで、設計波長λを520nmとしたとき、第1の波長板30の位相差Γ1、光学軸方位角θ1が夫々360(deg)、−16(deg)、第2の波長板の位相差Γ2、光学軸方位角θ2が夫々180(deg)、35(deg)≦θ2≦55(deg)に設定した場合に、積層1/2波長板20の変換効率をシミュレーションにより求めた結果良好な波長−変換効率(偏光変換効率)が得られた(後述)。
なお、光学軸方位角θ1、θ2の範囲は、要求仕様に応じて或いは許容誤差として、設定角度から±5(deg)の範囲で有効である。
The results will be described below.
In the first and second wave plates 30 and 40 of the laminated half-wave plate 20 shown in FIG. 16, the cutting angle of the first wave plate 30 is 27 (deg) Z, and the cutting angle of the second wave plate 40 Is 18 (deg) Z and the design wavelength λ is 520 nm, the phase difference Γ1 and the optical axis azimuth angle θ1 of the first wave plate 30 are 360 (deg), −16 (deg), and the second wavelength, respectively. When the plate phase difference Γ2 and the optical axis azimuth angle θ2 were set to 180 (deg) and 35 (deg) ≦ θ2 ≦ 55 (deg), respectively, the conversion efficiency of the laminated half-wave plate 20 was obtained by simulation. As a result, good wavelength-conversion efficiency (polarization conversion efficiency) was obtained (described later).
The range of the optical axis azimuth angles θ1 and θ2 is effective within a range of ± 5 (deg) from the set angle in accordance with required specifications or as an allowable error.

ここで、図16に示した積層1/2波長板20を構成する第1の波長板30と第2の波長板40の光学的な作用について図20を用いて説明する。
図20(a)は、積層1/2波長板20に入射した直線偏光Aのポアンカレ球上での軌道の推移を説明するための図である。また、図20(b)は、図20(a)に示したポアンカレ球において積層1/2波長板20に入射した光線の偏光状態の軌跡をS2軸方向から見た図(S1S3平面に投影した図)である。
さらに、図20(c)は、本発明に係る積層1/2波長板20の第1の波長板30の機能について説明するために、前記偏光状態の軌跡をS1軸方向から見た図(S2S3平面に投影した図)である。
図20(b)、(c)において、直線偏光Aの光線がポアンカレ球の赤道上の所定の位置P0に入射すると、第1の波長板30によって光軸R1(2θ1)を中心にして360(deg)回転しP1に到達し(P0=P1)、さらに第2の波長板40によって光軸R2(2θ2)を中心にして180(deg)回転しP2(赤道)に到達することによって、積層1/2波長板1を出射する光線が直線偏光A(入射光)に対してθ=90(deg)だけ回転した直線偏光Bとなって積層1/2波長板20を出射することが分かる。
Here, the optical action of the first wave plate 30 and the second wave plate 40 constituting the laminated half-wave plate 20 shown in FIG. 16 will be described with reference to FIG.
FIG. 20A is a diagram for explaining the transition of the trajectory of the linearly polarized light A incident on the laminated half-wave plate 20 on the Poincare sphere. FIG. 20B is a diagram showing the locus of the polarization state of light incident on the laminated half-wave plate 20 in the Poincare sphere shown in FIG. 20A viewed from the S2 axis direction (projected on the S1S3 plane). Figure).
Further, FIG. 20C is a view of the locus of the polarization state seen from the S1 axis direction in order to explain the function of the first wave plate 30 of the laminated half-wave plate 20 according to the present invention (S2S3). The figure projected on the plane).
20B and 20C, when the light beam of linearly polarized light A is incident on a predetermined position P0 on the equator of the Poincare sphere, the first wavelength plate 30 causes 360 (about the optical axis R1 (2θ1) to be centered. deg) rotate to reach P1 (P0 = P1), and further rotate 180 (deg) around the optical axis R2 (2θ2) by the second wave plate 40 to reach P2 (equator). It can be seen that the light beam emitted from the / 2 wavelength plate 1 becomes the linearly polarized light B rotated by θ = 90 (deg) with respect to the linearly polarized light A (incident light) and is emitted from the laminated half wavelength plate 20.

ここで、第2の波長板40の位相差Γ2が入射光の波長の変化によりΔΓ2の位相変化を生じた場合、この位相変化ΔΓ2を第1の波長板30の波長による位相変化ΔΓ1で相殺すれば、積層1/2波長板20の波長依存性を抑圧し広帯域で1/2波長板として機能できる。
更に、第2の波長板40の波長による位相変化ΔΓ2は、基板材料の波長分散で決まる一定の数値を有しており、第1の波長板30の波長による位相変化ΔΓ1は、第1の波長板30の面内方位角θ1を調整することでその大きさを可変することが可能である。
そこで、第1の波長板30と第2の波長板40との関係式を以下に導出する。
入射光の波長が基準波長(設計波長)λから波長λ1〜λ2の間(λ1<λ2)で変化すると、波長板の有する波長依存性により第1の波長板30及び第2の波長板40の位相差が夫々Γ1及びΓ2より変化する。
また、第2波長板の位相差において、
Γ21:波長λ1のときの位相差
Γ22:波長λ2のときの位相差
と定義すると、第2の波長板40の波長による位相変化ΔΓ2は、以下の式を満足する。
ΔΓ2=(Γ22−Γ21)/2・・・(20)
Here, when the phase difference Γ2 of the second wave plate 40 causes a phase change of ΔΓ2 due to the change of the wavelength of the incident light, the phase change ΔΓ2 is offset by the phase change ΔΓ1 due to the wavelength of the first wave plate 30. For example, the wavelength dependence of the laminated half-wave plate 20 can be suppressed, and it can function as a half-wave plate in a wide band.
Further, the phase change ΔΓ2 due to the wavelength of the second wave plate 40 has a constant value determined by the wavelength dispersion of the substrate material, and the phase change ΔΓ1 due to the wavelength of the first wave plate 30 is equal to the first wavelength. The size of the plate 30 can be varied by adjusting the in-plane azimuth angle θ1.
Therefore, a relational expression between the first wave plate 30 and the second wave plate 40 is derived below.
When the wavelength of the incident light changes between the reference wavelength (design wavelength) λ and the wavelengths λ1 to λ2 (λ1 <λ2), the first wavelength plate 30 and the second wavelength plate 40 have a wavelength dependency due to the wavelength dependency of the wavelength plate. The phase difference changes from Γ1 and Γ2, respectively.
In addition, in the phase difference of the second wave plate,
When defined as Γ21: phase difference at wavelength λ1 Γ22: phase difference at wavelength λ2, the phase change ΔΓ2 due to the wavelength of the second wave plate 40 satisfies the following expression.
ΔΓ2 = (Γ22−Γ21) / 2 (20)

図20(b)において、第2の波長板40に生じた位相変化ΔΓ2により、ポアンカレ球上の座標P0(P1)がP1”に変化したものとし、このP0→P1”の距離を近似的に直線x2で表すと、ΔΓ2とx2は下式の関係を満足する。
(x2)=2k−2kcosΔΓ2・・・(21)
但し、kは、ポアンカレ球の半径を示す。
次に同様に、図20(c)において、第1の波長板30に生じた位相変化ΔΓ1により、ポアンカレ球上の座標P0(P1)がP1’に変化したものとし、このP0→P1’の距離を近似的に直線x1で表すと、ΔΓ1とx1は下式(22)の関係を満足する。
(x1)=2r−2rcosΔΓ1・・・(22)
但し、rは、R1を回転軸としてΓ11回転させる時の半径である。
又、rは、第1の波長板30の面内方位角θ1を用いて下式(23)により表すことができる。
=2k−2kcos2θ1・・・(23)
In FIG. 20B, it is assumed that the coordinate P0 (P1) on the Poincare sphere has changed to P1 ″ due to the phase change ΔΓ2 generated in the second wave plate 40, and the distance of P0 → P1 ″ is approximately When represented by a straight line x2, ΔΓ2 and x2 satisfy the relationship of the following expression.
(X2) 2 = 2k 2 -2k 2 cos ΔΓ2 (21)
However, k shows the radius of a Poincare sphere.
Similarly, in FIG. 20C, it is assumed that the coordinate P0 (P1) on the Poincare sphere is changed to P1 ′ by the phase change ΔΓ1 generated in the first wave plate 30, and this P0 → P1 ′ When the distance is approximately represented by a straight line x1, ΔΓ1 and x1 satisfy the relationship of the following expression (22).
(X1) 2 = 2r 2 -2r 2 cos ΔΓ1 (22)
However, r is a radius when rotating Γ11 with R1 as the rotation axis.
Also, r can be expressed by the following equation (23) using the in-plane azimuth angle θ1 of the first wave plate 30.
r 2 = 2k 2 -2k 2 cos 2θ1 (23)

更に、式(23)を式(22)に代入すると、式(24)が得られる。
(x1)=4k(1−cos2θ1)(1−cosΔΓ1)・・・(24)
そこで、第1の波長板30と第2の波長板40の位相変化がお互いに相殺しあうためには、
x1≒x2
である必要があり、式(21)と式(24)より
(x1)=(x2)
2k−2kcosΔΓ2=4k(1−cos2θ1)(1−cosΔΓ1)の関係が成立する。
そこで、kを正規化してまとめると式(25)が得られる。
cos2θ1=1−(1−cosΔΓ2)/{2(1−cosΔΓ1)}・・・(25)
次に、第1の波長板30と第2の波長板40とが同じ分散の基板材料で構成されており、
Γ11/Γ22=m
とすると、式(26)が得られる。
ΔΓ1=mΔΓ2・・・(26)
そこで、式(26)を式(25)に代入すると式(27)が得られる。
cos2θ1=1−(1−cosΔΓ2)/{2(1−cosmΔΓ2)}・・・(27)
式(27)は、第2の波長板40により生ずる位相変化ΔΓ2により第1の波長板30の面内方位角θ1が決定されることを示している。
Further, when Expression (23) is substituted into Expression (22), Expression (24) is obtained.
(X1) 2 = 4k 2 (1-cos 2θ1) (1-cos ΔΓ1) (24)
Therefore, in order for the phase changes of the first wave plate 30 and the second wave plate 40 to cancel each other,
x1 ≒ x2
And (x1) 2 = (x2) 2 from Equation (21) and Equation (24)
The relationship 2k 2 −2k 2 cos ΔΓ 2 = 4k 2 (1−cos 2θ1) (1−cos ΔΓ1) is established.
Therefore, when k is normalized and put together, Expression (25) is obtained.
cos2θ1 = 1− (1-cosΔΓ2) / {2 (1-cosΔΓ1)} (25)
Next, the first wave plate 30 and the second wave plate 40 are made of the same dispersion substrate material,
Γ11 / Γ22 = m
Then, equation (26) is obtained.
ΔΓ1 = mΔΓ2 (26)
Therefore, when equation (26) is substituted into equation (25), equation (27) is obtained.
cos2θ1 = 1− (1-cosΔΓ2) / {2 (1-cosmΔΓ2)} (27)
Expression (27) indicates that the in-plane azimuth angle θ1 of the first wave plate 30 is determined by the phase change ΔΓ2 caused by the second wave plate 40.

次に、上述した計算式を用いて積層1/2波長板20を構成する第1の波長板30と第2の波長板40の具体的なパラメータを算出する。
具体例として、波長350nm〜850nmの帯域における広範囲の波長帯において1/2波長板として機能する積層1/2波長板についてパラメータを算出する。
例えば、第1の波長板20の位相差Γ1=360(deg)、第2の波長板3の位相差Γ2=180(deg)とすると、
m=Γ1/Γ2=2
となる。
次に、θ2については、第2の波長板40に入射する直線偏光の偏光方向を90(deg)回転した直線偏光として出射させるためにθ2の値を45(deg)とするが、前述のシミュレーションにより得られた解に対して最適化を図るため、可変範囲を±10(deg)と設定し、
θ2=45(deg)±10(deg)(35(deg)≦θ2≦55(deg))・・・(28)
とした。
Next, specific parameters of the first wave plate 30 and the second wave plate 40 constituting the laminated half-wave plate 20 are calculated using the above-described calculation formula.
As a specific example, parameters are calculated for a laminated half-wave plate that functions as a half-wave plate in a wide wavelength band in the wavelength range of 350 nm to 850 nm.
For example, when the phase difference Γ1 = 360 (deg) of the first wave plate 20 and the phase difference Γ2 = 180 (deg) of the second wave plate 3,
m = Γ1 / Γ2 = 2
It becomes.
Next, for θ2, the value of θ2 is set to 45 (deg) in order to emit the linearly polarized light incident on the second wave plate 40 as linearly polarized light rotated by 90 (deg). In order to optimize the solution obtained by the above, the variable range is set to ± 10 (deg),
θ2 = 45 (deg) ± 10 (deg) (35 (deg) ≦ θ2 ≦ 55 (deg)) (28)
It was.

図21は、図17に示す構成の積層1/2波長板における直線偏光のポアンカレ球上での軌道の推移を説明するための図である。
赤道上の所定の位置P0から偏光方向が赤道に対して平行な方向となる直線偏光Aとして光線が入射すると、第1の波長板30によって光軸R1を中心にして360(deg)分だけ回転してP1(赤道上)へ移され、さらに第2の波長板40によって光軸R2を中心にして180(deg)分だけ回転しP2(赤道上)に到達し、直線偏光Aに対してθ=90(deg)だけ回転した直線偏光Bとなって1/2波長板20を出射し、図18の場合と同様の1/2積層波長板となっていることが分かる。
また、上記式(20)〜(27)も、図16(図20)の場合と同様に成立する。
FIG. 21 is a diagram for explaining the transition of the trajectory on the Poincare sphere of linearly polarized light in the laminated half-wave plate having the configuration shown in FIG.
When light enters as linearly polarized light A having a polarization direction parallel to the equator from a predetermined position P0 on the equator, it is rotated by 360 (deg) about the optical axis R1 by the first wave plate 30. Then, it is shifted to P1 (on the equator), and further rotated by 180 (deg) around the optical axis R2 by the second wave plate 40 to reach P2 (on the equator). It turns out that it becomes the linearly polarized light B rotated by = 90 (deg), and is emitted from the half-wave plate 20 to be a half-layer wave plate similar to the case of FIG.
Moreover, said Formula (20)-(27) is materialized similarly to the case of FIG. 16 (FIG. 20).

図22は、図18に示す構成の積層1/2波長板における直線偏光のポアンカレ球上での軌道の推移を説明するための図である。
赤道上の所定の位置P0から偏光方向が赤道に対して平行な方向となる直線偏光Aとして光線が入射すると、第1の波長板30によって光軸R1を中心にして360(deg)分だけ回転してP1(赤道上)へ移され、さらに第2の波長板40によって光軸R2を中心にして180(deg)分だけ回転しP2(赤道上)に到達し、直線偏光Aに対してθ=90(deg)だけ回転した直線偏光Bとなって1/2波長板20を出射し、図18の場合と同様の1/2積層波長板となっていることが分かる。
また、上記式(20)〜(27)も、図16の場合と同様に成立する。
FIG. 22 is a diagram for explaining the transition of the trajectory on the Poincare sphere of linearly polarized light in the laminated half-wave plate having the configuration shown in FIG.
When light enters as linearly polarized light A having a polarization direction parallel to the equator from a predetermined position P0 on the equator, it is rotated by 360 (deg) about the optical axis R1 by the first wave plate 30. Then, it is shifted to P1 (on the equator), and further rotated by 180 (deg) around the optical axis R2 by the second wave plate 40 to reach P2 (on the equator). It turns out that it becomes the linearly polarized light B rotated by = 90 (deg), and is emitted from the half-wave plate 20 to be a half-layer wave plate similar to the case of FIG.
Moreover, said Formula (20)-(27) is materialized similarly to the case of FIG.

図23は、図19に示す構成の積層1/2波長板における直線偏光のポアンカレ球上での軌道の推移を説明するための図である。
赤道上の所定の位置P0から偏光方向が赤道に対して平行な方向となる直線偏光Aとして光線が入射すると、第1の波長板30によって光軸R1を中心にして360(deg)分だけ回転してP1(赤道上)へ移され、さらに第2の波長板40によって光軸R2を中心にして180(deg)分だけ回転しP2(赤道上)に到達し、直線偏光Aに対してθ=90(deg)だけ回転した直線偏光Bとなって1/2波長板20を出射し、図18の場合と同様の1/2積層波長板となっていることが分かる。
また、上記式(20)〜(27)も、図16の場合と同様に成立する。
FIG. 23 is a diagram for explaining the transition of the trajectory on the Poincare sphere of linearly polarized light in the laminated half-wave plate having the configuration shown in FIG.
When light enters as linearly polarized light A having a polarization direction parallel to the equator from a predetermined position P0 on the equator, it is rotated by 360 (deg) about the optical axis R1 by the first wave plate 30. Then, it is shifted to P1 (on the equator), and further rotated by 180 (deg) around the optical axis R2 by the second wave plate 40 to reach P2 (on the equator). It turns out that it becomes the linearly polarized light B rotated by = 90 (deg), and is emitted from the half-wave plate 20 to be a half-layer wave plate similar to the case of FIG.
Moreover, said Formula (20)-(27) is materialized similarly to the case of FIG.

図24は波長400nmから700nmに対する本発明の積層1/2波長板20の変換効率を示す図であり、各波長板の設計波長λを510nmとして、入射角を−10(deg)から+10(deg)まで変化させた場合の、波長毎の偏光変換効率の変化を示すグラフ図である。
本発明の積層1/2波長板20は、入射角依存性を有し、入射角が+10(deg)では、高波長となるにつれて偏光変換効率が劣化している。また、入射角−5(deg)、入射角が−5(deg)、−10(deg)の場合は、低波長での偏光変換効率が悪く、高波長になるにつれて、偏光変換効率が向上している。
しかしながら、全体としては、設計波長510nmでは各入射角において偏光変換効率が0.5以上となり、特に入射角が−10deg〜5degでは、400nmから700nmの範囲全体の設計波長において、高い偏光変換効率を示している。
また、入射角0degでは、450nmから650nmの範囲にかけてほぼ1と、非常に良好な偏光変換効率となった。
液晶プロジェクターで用いる青、緑、赤の波長は夫々400nm帯、500nm帯、675nm帯であるので、上記パラメータの積層1/2波長板20は、液晶プロジェクター等に良好に適用可能である。
FIG. 24 is a diagram showing the conversion efficiency of the laminated half-wave plate 20 of the present invention for wavelengths from 400 nm to 700 nm. The design wavelength λ of each wave plate is 510 nm, and the incident angle is from −10 (deg) to +10 (deg). It is a graph which shows the change of the polarization conversion efficiency for every wavelength at the time of changing to.
The laminated half-wave plate 20 of the present invention has an incident angle dependency. When the incident angle is +10 (deg), the polarization conversion efficiency deteriorates as the wavelength increases. Moreover, when the incident angle is -5 (deg) and the incident angles are -5 (deg) and -10 (deg), the polarization conversion efficiency at low wavelengths is poor, and the polarization conversion efficiency improves as the wavelength increases. ing.
However, as a whole, the polarization conversion efficiency is 0.5 or more at each incident angle at the design wavelength of 510 nm. In particular, when the incident angle is from −10 deg to 5 deg, high polarization conversion efficiency is obtained at the entire design wavelength range from 400 nm to 700 nm. Show.
Further, at an incident angle of 0 deg, the polarization conversion efficiency was very good, almost 1 in the range of 450 nm to 650 nm.
Since the wavelengths of blue, green, and red used in the liquid crystal projector are 400 nm band, 500 nm band, and 675 nm band, respectively, the laminated half-wave plate 20 having the above parameters can be satisfactorily applied to a liquid crystal projector or the like.

図25は波長400nmから700nmに対する本発明の積層1/2波長板20の変換効率を示す図であり、各波長板の設計波長λを520nmとして、入射角を−10(deg)から+10(deg)まで変化させた場合の、波長毎の偏光変換効率の変化を示すグラフ図である。
本発明の積層1/2波長板20は、入射角依存性を有し、入射角が+10(deg)では、高波長となるにつれて偏光変換効率が劣化している。また、入射角−5(deg)、入射角が−5(deg)、−10(deg)の場合は、低波長での偏光変換効率が悪く、高波長になるにつれて、偏光変換効率が向上している。
しかしながら、全体としては、設計波長510nmでは各入射角において偏光変換効率が0.5以上となり、特に入射角が−10deg〜5degでは、400nmから700nmの範囲全体の設計波長において、高い偏光変換効率を示している。
また、入射角0degでは、450nmから650nmの範囲にかけてほぼ1と、非常に良好な偏光変換効率となった。
液晶プロジェクターで用いる青、緑、赤の波長は夫々400nm帯、500nm帯、675nm帯であるので、上記パラメータの積層1/2波長板20は、液晶プロジェクター等に良好に適用可能である。
FIG. 25 is a diagram showing the conversion efficiency of the laminated half-wave plate 20 of the present invention for wavelengths from 400 nm to 700 nm. The design wavelength λ of each wave plate is 520 nm, and the incident angle is from −10 (deg) to +10 (deg). It is a graph which shows the change of the polarization conversion efficiency for every wavelength at the time of changing to.
The laminated half-wave plate 20 of the present invention has an incident angle dependency. When the incident angle is +10 (deg), the polarization conversion efficiency deteriorates as the wavelength increases. Moreover, when the incident angle is -5 (deg) and the incident angles are -5 (deg) and -10 (deg), the polarization conversion efficiency at low wavelengths is poor, and the polarization conversion efficiency improves as the wavelength increases. ing.
However, as a whole, the polarization conversion efficiency is 0.5 or more at each incident angle at the design wavelength of 510 nm. In particular, when the incident angle is from −10 deg to 5 deg, high polarization conversion efficiency is obtained at the entire design wavelength range from 400 nm to 700 nm. Show.
Further, at an incident angle of 0 deg, the polarization conversion efficiency was very good, almost 1 in the range of 450 nm to 650 nm.
Since the wavelengths of blue, green, and red used in the liquid crystal projector are 400 nm band, 500 nm band, and 675 nm band, respectively, the laminated half-wave plate 20 having the above parameters can be satisfactorily applied to a liquid crystal projector or the like.

図26は波長400nmから700nmに対する本発明の積層1/2波長板20の変換効率を示す図であり、各波長板の設計波長λを530nmとして、入射角を−10(deg)から+10(deg)まで変化させた場合の、波長毎の偏光変換効率の変化を示すグラフ図である。
本発明の積層1/2波長板20は、入射角依存性を有し、入射角が+10(deg)では、高波長となるにつれて偏光変換効率が劣化している。また、入射角−5(deg)、入射角が−5(deg)、−10(deg)の場合は、低波長での偏光変換効率が悪く、高波長になるにつれて、偏光変換効率が向上している。
しかしながら、全体としては、設計波長530nmでは各入射角において偏光変換効率が0.5以上となり、特に入射角が−10deg〜5degでは、400nmから700nmの範囲全体の設計波長において、高い偏光変換効率を示している。
また、入射角0degでは、450nmから650nmの範囲にかけてほぼ1と、非常に良好な偏光変換効率となった。
液晶プロジェクターで用いる青、緑、赤の波長は夫々400nm帯、500nm帯、675nm帯であるので、上記パラメータの積層1/2波長板20は、液晶プロジェクター等に良好に適用可能である。
なお、積層1/2波長板が対応すべき波長帯は、RGBのみならず、他の波長の色を加えた、4波長、5波長にも対応可能としてもよい。
FIG. 26 is a diagram showing the conversion efficiency of the laminated half-wave plate 20 of the present invention for wavelengths from 400 nm to 700 nm. The design wavelength λ of each wave plate is 530 nm, and the incident angle is from −10 (deg) to +10 (deg). It is a graph which shows the change of the polarization conversion efficiency for every wavelength at the time of changing to.
The laminated half-wave plate 20 of the present invention has an incident angle dependency. When the incident angle is +10 (deg), the polarization conversion efficiency deteriorates as the wavelength increases. Moreover, when the incident angle is -5 (deg) and the incident angles are -5 (deg) and -10 (deg), the polarization conversion efficiency at low wavelengths is poor, and the polarization conversion efficiency improves as the wavelength increases. ing.
However, as a whole, at a design wavelength of 530 nm, the polarization conversion efficiency is 0.5 or more at each incident angle, and particularly at an incident angle of −10 deg to 5 deg, a high polarization conversion efficiency is obtained at the entire design wavelength range of 400 nm to 700 nm. Show.
Further, at an incident angle of 0 deg, the polarization conversion efficiency was very good, almost 1 in the range of 450 nm to 650 nm.
Since the wavelengths of blue, green, and red used in the liquid crystal projector are 400 nm band, 500 nm band, and 675 nm band, respectively, the laminated half-wave plate 20 having the above parameters can be satisfactorily applied to a liquid crystal projector or the like.
It should be noted that the wavelength band that the laminated half-wave plate should support may be applicable not only to RGB but also to four wavelengths and five wavelengths added with colors of other wavelengths.

図27は、本発明の実施の形態に係る偏光変換素子を組み込んだ偏光変換ユニットの外観を示す図である。
図28は、図27の偏光変換ユニットの分解斜視図である。
図27、図28に示す偏光変換ユニット120は、ユニット枠200と、本発明の偏光変換素子1と、遮光板210と、レンズアレイ220と、クリップ230と、を備えている。ユニット枠200の一方の開口面(図28では下面)側からは、後述する2つの偏光変換素子本体を有する偏光変換素子1が挿入され、もう一方の開口面(図28では上面)側からは、遮光板210とレンズアレイ220とがこの順に挿入される。これらの光学素子210、220は、ユニット枠200に収納された状態で、4つのクリップ230で上下2方向から挟持される。クリップ230は弾性体で形成されているので容易に着脱することができ、偏光変換ユニット120の各部品もユニット枠に容易に着脱することができる。
かかるユニット枠200によって、偏光変換素子1を、光源からの光束が偏光変換素子1(特に後述のPBS膜)に入射する角度が常に一定になってPS変換が正確に行える姿勢で、液晶プロジェクターに組み込むことが出来る。
FIG. 27 is a diagram illustrating an appearance of a polarization conversion unit incorporating the polarization conversion element according to the embodiment of the present invention.
FIG. 28 is an exploded perspective view of the polarization conversion unit of FIG.
The polarization conversion unit 120 shown in FIGS. 27 and 28 includes a unit frame 200, the polarization conversion element 1 of the present invention, a light shielding plate 210, a lens array 220, and a clip 230. A polarization conversion element 1 having two polarization conversion element bodies to be described later is inserted from one opening surface (lower surface in FIG. 28) side of the unit frame 200, and from the other opening surface (upper surface in FIG. 28) side. The light shielding plate 210 and the lens array 220 are inserted in this order. These optical elements 210 and 220 are sandwiched from four directions by four clips 230 in a state of being accommodated in the unit frame 200. Since the clip 230 is formed of an elastic body, it can be easily attached and detached, and each component of the polarization conversion unit 120 can be easily attached to and detached from the unit frame.
The unit frame 200 allows the polarization conversion element 1 to be placed on the liquid crystal projector in such a posture that the angle at which the light beam from the light source is incident on the polarization conversion element 1 (especially a PBS film described later) is always constant and PS conversion can be performed accurately. Can be incorporated.

図29は、本発明の実施の形態に係る偏光変換素子を適用した投光装置の一例としての液晶プロジェクターを示す図である。
図29に示す投写型表示装置(液晶プロジェクター)100は、光源110と、第1のレンズアレイ111と、本発明に係る偏光変換素子を組み込んだ偏光変換ユニット120と、重畳レンズ121と、で構成される照明光学系を備えている。また、ダイクロイックミラー131、132と、反射ミラー133とを含む色光分離光学系130を備えている。さらに、入射側レンズ140と、リレーレンズ141と、反射ミラー142、143とを含む導光光学系を備えている。また、3枚のフィールドレンズ144、145、146と、3枚の液晶ライトバルブ150R、150G、150Bと、クロスダイクロイックプリズム160と、投写レンズ170と、を備えている。
反射ミラー146は、重畳レンズ121から射出された光を色光分離光学系130の方向に反射する機能を有している。色光分離光学系130は、2枚のダイクロイックミラー131、132により、重畳レンズ121から射出される光を、赤、緑、青の3色の色光に分離する機能を有している。第1のダイクロイックミラー131は、重畳レンズ121から射出される光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第1のダイクロイックミラー131を透過した赤色光は、反射ミラー133で反射され、フィールドレンズ144を通って赤光用の液晶ライトバルブ150Rに達する。このフィールドレンズ144は、重畳レンズ121から射出された各部分光束をその中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。他の液晶ライトバルブの前に設けられたフィールドレンズ145、146も同様である。
FIG. 29 is a diagram showing a liquid crystal projector as an example of a light projecting device to which the polarization conversion element according to the embodiment of the present invention is applied.
A projection display device (liquid crystal projector) 100 shown in FIG. 29 includes a light source 110, a first lens array 111, a polarization conversion unit 120 incorporating the polarization conversion element according to the present invention, and a superimposing lens 121. The illumination optical system is provided. Further, a color light separation optical system 130 including dichroic mirrors 131 and 132 and a reflection mirror 133 is provided. Furthermore, a light guiding optical system including an incident side lens 140, a relay lens 141, and reflection mirrors 142 and 143 is provided. In addition, three field lenses 144, 145, and 146, three liquid crystal light valves 150R, 150G, and 150B, a cross dichroic prism 160, and a projection lens 170 are provided.
The reflection mirror 146 has a function of reflecting the light emitted from the superimposing lens 121 in the direction of the color light separation optical system 130. The color light separation optical system 130 has a function of separating light emitted from the superimposing lens 121 into three color lights of red, green, and blue by two dichroic mirrors 131 and 132. The first dichroic mirror 131 transmits the red light component of the light emitted from the superimposing lens 121 and reflects the blue light component and the green light component. The red light transmitted through the first dichroic mirror 131 is reflected by the reflection mirror 133, passes through the field lens 144, and reaches the liquid crystal light valve 150R for red light. The field lens 144 converts each partial light beam emitted from the superimposing lens 121 into a light beam parallel to the central axis (principal light beam). The same applies to the field lenses 145 and 146 provided in front of the other liquid crystal light valves.

第1のダイクロイックミラー131で反射された青色光と緑色光のうちで、緑色光は第2のダイクロイックミラー132によって反射され、フィールドレンズ145を通って緑光用の液晶ライトバルブ150Gに達する。一方、青色光は、第2のダイクロイックミラー132を透過し、導光光学系、すなわち、入射側レンズ140、反射ミラー142、リレーレンズ141、反射ミラー143を通り、さらに、フィールドレンズ146を通って青色光用の液晶ライトバルブ150Bに達する。
なお、青色光に導光光学系が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ140に入射した光束をそのまま、フィールドレンズ146に伝えるためである。
Of the blue light and green light reflected by the first dichroic mirror 131, the green light is reflected by the second dichroic mirror 132, passes through the field lens 145, and reaches the liquid crystal light valve 150G for green light. On the other hand, the blue light passes through the second dichroic mirror 132, passes through the light guide optical system, that is, the incident side lens 140, the reflection mirror 142, the relay lens 141, and the reflection mirror 143, and further passes through the field lens 146. The liquid crystal light valve 150B for blue light is reached.
The light guide optical system is used for blue light because the optical path length of the blue light is longer than the optical path lengths of the other color lights, thus preventing a reduction in light utilization efficiency due to light diffusion or the like. It is to do. That is, this is to transmit the light beam incident on the incident side lens 140 to the field lens 146 as it is.

3つの液晶ライトバルブ150R、150G、150Bは、入射した光を、与えられた画像情報(画像信号)に従って変調する光変調手段としての機能を有している。これにより、3つの液晶ライトバルブ150R、150G、150Bに入射した各色光は、与えられた画像情報に従って変調されて各色光の画像を形成する。
3つの液晶ライトバルブ150R、150G、150Bから射出された3色の変調光は、クロスダイクロイックプリズム160に入射する。
クロスダイクロイックプリズム160は、3色の変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成部としての機能を有している。クロスダイクロイックプリズム160には、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘電体多層膜と、が4つの直角プリズムの界面に略X字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための合成光が形成される。クロスダイクロイックプリズム160で生成された合成光は、投写レンズ170の方向に射出される。投写レンズ170は、この合成光を投写スクリーン上に投写する機能を有し、投写スクリーン上にカラー画像を表示する。
The three liquid crystal light valves 150R, 150G, and 150B have a function as light modulation means for modulating incident light according to given image information (image signal). As a result, the color lights incident on the three liquid crystal light valves 150R, 150G, and 150B are modulated in accordance with given image information to form images of the respective color lights.
The three colors of modulated light emitted from the three liquid crystal light valves 150R, 150G, and 150B are incident on the cross dichroic prism 160.
The cross dichroic prism 160 has a function as a color light combining unit that combines three colors of modulated light to form a color image. In the cross dichroic prism 160, a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a substantially X shape at the interface of four right-angle prisms. These dielectric multilayer films combine three colors of modulated light to form combined light for projecting a color image. The combined light generated by the cross dichroic prism 160 is emitted in the direction of the projection lens 170. The projection lens 170 has a function of projecting the combined light on the projection screen, and displays a color image on the projection screen.

また、後述するような、耐熱・耐光性能に優れた本発明の偏光変換素子を備えた偏光変換ユニットを組み込むことで、高輝度・高発熱の光源を使って鮮明な映像を長時間投影可能な液晶プロジェクターとすることが出来る。
また、本発明にように、本発明の偏光変換素子は、広範囲の波長帯で、確実に1/2波長板として機能する位相差板(積層1/2波長板)を備えているので、高輝度で鮮明な映像を投射可能な液晶プロジェクターを実現できる。
In addition, by incorporating a polarization conversion unit equipped with the polarization conversion element of the present invention having excellent heat resistance and light resistance as described later, a clear image can be projected for a long time using a light source with high brightness and high heat generation. It can be a liquid crystal projector.
Further, as in the present invention, the polarization conversion element of the present invention includes a retardation plate (laminated half-wave plate) that reliably functions as a half-wave plate in a wide wavelength band. A liquid crystal projector capable of projecting bright and clear images can be realized.

1 偏光変換素子、10 PBSアレイ(素子本体)、10A 素子本体、10C 接合面、10D 光入射面、10E 光出射面、10F 端縁部、11 透光性基板、11A 透光性板材、12 偏光分離膜、13 反射膜、14 接着層、14A 接着剤、16 光入射面、17 光出射面、20 波長板、20A 位相差板、20B 位相差板、20C 基部、20C1 基部、20C2 基部、20D 位相差部、20D1 位相差部、20D2 位相差部、20E 先端部、20E1 先端部、20E2 先端部、20F 光入射面、21 接合層、30 波長板、31 光学軸、31A 接合面、31A1 境界部、40 波長板、91 偏光分離膜、92 反射膜、93 接着層、95 素子本体、96 接合層、97 位相差板、98 透光性基板、110 光源、111 レンズアレイ、120 偏光変換ユニット、121 重畳レンズ、130 色光分離光学系、131 ダイクロイックミラー、132 ダイクロイックミラー、133 反射ミラー、140 入射側レンズ、141 リレーレンズ、142 反射ミラー、143 反射ミラー、144 フィールドレンズ、145 フィールドレンズ、146 フィールドレンズ、146 反射ミラー、150B 液晶ライトバルブ、150G 液晶ライトバルブ、150R 液晶ライトバルブ、160 クロスダイクロイックプリズム、170 投写レンズ、200 ユニット枠、210 光学素子、210 遮光板、220 レンズアレイ、230 クリップ、310 光学素子、400 積層体、410 積層ブロック、410A 切断面、500 研磨装置、600 試験片、601 試験、601 試験片、610 固定枠、620 黄変、951 光入射面、952 光出射面、961 気泡、981 角部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarization conversion element, 10 PBS array (element main body), 10A element main body, 10C joint surface, 10D light incident surface, 10E light emission surface, 10F edge part, 11 translucent board | substrate, 11A translucent board | plate material, 12 polarized light Separation film, 13 Reflection film, 14 Adhesive layer, 14A Adhesive, 16 Light incident surface, 17 Light exit surface, 20 Wavelength plate, 20A Phase difference plate, 20B Phase difference plate, 20C base, 20C1 base, 20C2 base, 20D position Phase difference portion, 20D1 phase difference portion, 20D2 phase difference portion, 20E tip portion, 20E1 tip portion, 20E2 tip portion, 20F light incident surface, 21 bonding layer, 30 wavelength plate, 31 optical axis, 31A bonding surface, 31A1 boundary portion, 40 Wavelength plate, 91 Polarization separating film, 92 Reflecting film, 93 Adhesive layer, 95 Element body, 96 Bonding layer, 97 Phase difference plate, 98 Translucent substrate, 1 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source, 111 Lens array, 120 Polarization conversion unit, 121 Superimposing lens, 130 color light separation optical system, 131 Dichroic mirror, 132 Dichroic mirror, 133 Reflecting mirror, 140 Incident side lens, 141 Relay lens, 142 Reflecting mirror, 143 Reflecting mirror 144 field lens, 145 field lens, 146 field lens, 146 reflection mirror, 150B liquid crystal light valve, 150G liquid crystal light valve, 150R liquid crystal light valve, 160 cross dichroic prism, 170 projection lens, 200 unit frame, 210 optical element, 210 Shading plate, 220 lens array, 230 clip, 310 optical element, 400 laminate, 410 laminate block, 410A cut surface, 500 polishing Device 600 specimens, 601 test, 601 test pieces, 610 fixed frame, 620 yellowing, 951 light incident surface, 952 light emitting surface, 961 bubbles, 981 corners

Claims (9)

互いに略平行な光入射面及び光出射面を有し、
前記光入射面あるいは前記光出射面に対して所定の傾斜角度を有する接合面によって接着層を介して接合された複数の透光性基板と、
複数の前記透光性基板の間の境界部に交互に設けられ、前記光入射面に入射した光を偏光方向が互いに直交する異なる2種類の直線偏光に分離して一方の直線偏光を透過させ、他方の直線偏光を反射する偏光分離部と、反射された前記他方の直線偏光光束を反射し、光路の向きを変える反射部と、を有する光学素子と、
前記光出射面に配置され、前記2種類の直線偏光のうち何れか一方の直線偏光の偏光面を回転させて他方の直線偏光の偏光面と平行な直線偏光に変換して出射する位相差板と、を備え、
前記接着層は、紫外線硬化型の接着剤であり、厚みが5μm以上10μm以下であり、
前記位相差板は、前記光出射面であって、前記偏光分離部の上部の領域又は前記反射部の上部の領域に配置され、
波長λの光に対して位相差Γ1の第1の波長板と、前記波長λの光に対して位相差Γ2の第2の波長板と、を各々の光学軸が交差するように配置してなり、
入射する直線偏光の偏光面を回転角θ=90(deg)回転させた直線偏光に変換して出射する位相差板であって、
下式(1)及び(2)を満足し、
Γ1=360(deg)・・・(1)
Γ2=180(deg)・・・(2)
前記第1の波長板の光学軸方位角θ1と前記第2の波長板の光学軸方位角θ2が以下の条件1乃至4のうちの何れかの条件を満足することを特徴とする偏光変換素子。
条件1:θ1=−16(deg)、θ2=45(deg)
条件2:θ1=16(deg)、θ2=135(deg)
条件3:θ1=74(deg)、θ2=135(deg)
条件4:θ1=106(deg)、θ2=45(deg)
Having a light entrance surface and a light exit surface substantially parallel to each other;
A plurality of translucent substrates bonded via an adhesive layer by a bonding surface having a predetermined inclination angle with respect to the light incident surface or the light emitting surface;
Provided alternately at the boundary between the plurality of translucent substrates, the light incident on the light incident surface is separated into two different types of linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other, and one linearly polarized light is transmitted. An optical element having a polarization separation unit that reflects the other linearly polarized light, and a reflection unit that reflects the reflected light beam of the other linearly polarized light and changes the direction of the optical path;
A phase difference plate that is arranged on the light exit surface, rotates one of the two types of linearly polarized light, converts it into a linearly polarized light parallel to the other linearly polarized light, and emits it. And comprising
The adhesive layer is an ultraviolet curable adhesive having a thickness of 5 μm or more and 10 μm or less,
The phase difference plate is the light exit surface, and is disposed in an upper region of the polarization separation unit or an upper region of the reflection unit,
A first wave plate having a phase difference Γ1 with respect to light having a wavelength λ and a second wave plate having a phase difference Γ2 with respect to light having the wavelength λ are arranged so that their optical axes intersect each other. Become
A phase difference plate that converts a polarization plane of incident linearly polarized light into linearly polarized light that is rotated by a rotation angle θ = 90 (deg), and outputs the linearly polarized light.
The following formulas (1) and (2) are satisfied,
Γ1 = 360 (deg) (1)
Γ2 = 180 (deg) (2)
An optical axis azimuth θ1 of the first wave plate and an optical axis azimuth θ2 of the second wave plate satisfy any one of the following conditions 1 to 4. .
Condition 1: θ1 = −16 (deg), θ2 = 45 (deg)
Condition 2: θ1 = 16 (deg), θ2 = 135 (deg)
Condition 3: θ1 = 74 (deg), θ2 = 135 (deg)
Condition 4: θ1 = 106 (deg), θ2 = 45 (deg)
前記第1、第2の波長板の材質が無機光学結晶であり、
前記第1の波長板の主面における法線と前記無機光学結晶の結晶光学軸とのなす角度を前記第1の波長板の切断角度Z1とし、
前記第2の波長板の主面における法線と前記無機光学結晶の結晶光学軸とのなす角度を前記第2の波長板の切断角度Z2としたとき、
前記切断角度Z1と前記切断角度Z2とが異なることを特徴とする請求項1に記載の偏光変換素子。
The material of the first and second wave plates is an inorganic optical crystal,
The angle formed between the normal line on the main surface of the first wave plate and the crystal optical axis of the inorganic optical crystal is the cutting angle Z1 of the first wave plate,
When the angle formed between the normal line on the main surface of the second wave plate and the crystal optical axis of the inorganic optical crystal is the cutting angle Z2 of the second wave plate,
The polarization conversion element according to claim 1, wherein the cutting angle Z1 is different from the cutting angle Z2.
前記切断角度Z1と前記切断角度Z2が、
Z1=27(deg)、Z2=18(deg)
を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の偏光変換素子。
The cutting angle Z1 and the cutting angle Z2 are
Z1 = 27 (deg), Z2 = 18 (deg)
The polarization conversion element according to claim 1, wherein:
前記位相差板は、
前記光学素子の端縁部に、前記偏光分離部と前記反射部とが交互に並べられた方向に沿って接合された基部と、
該基部に連続して形成され、且つ前記偏光分離部又は前記反射部の前記光出射面側に配置された複数の位相差部本体と、を備えていることを特徴とする請求項1乃至3何れか一項に記載の偏光変換素子。
The retardation plate is
A base part joined to an edge of the optical element along a direction in which the polarization separation part and the reflection part are alternately arranged;
A plurality of retardation portions main bodies formed continuously from the base portion and disposed on the light exit surface side of the polarization separation portion or the reflection portion. The polarization conversion element according to any one of the above.
請求項1乃至4の何れか一項に記載の偏光変換素子において、
前記接着層は、変性アクリレート又は変性メタクリレートを主成分とすることを特徴とする偏光変換素子。
In the polarization conversion element according to any one of claims 1 to 4,
The polarization conversion element, wherein the adhesive layer contains a modified acrylate or a modified methacrylate as a main component.
請求項1乃至5の何れか一項に記載の偏光変換素子において、
前記位相差板と前記光出射面とは、接合層により接合され、
前記接合層は、シロキサン結合(Si−O)を含む原子構造を有するSi骨格と、該Si骨格に結合する脱離基と、を含み、
前記Si骨格のうち、前記脱離基が脱離したSi骨格の未結合手が活性手となって、前記位相差板と前記光出射面と接合していることを特徴とする偏光変換素子。
In the polarization conversion element according to any one of claims 1 to 5,
The retardation plate and the light exit surface are joined by a joining layer,
The bonding layer includes a Si skeleton having an atomic structure including a siloxane bond (Si—O), and a leaving group bonded to the Si skeleton,
Of the Si skeleton, a dangling bond of the Si skeleton from which the leaving group is eliminated becomes an active hand and is bonded to the retardation plate and the light exit surface.
請求項1乃至5の何れか一項に記載の偏光変換素子において、
前記透光性基板と前記位相差板とは、接合層により接合され、
前記接合層は、前記透光性基板に設けられた微結晶連続薄膜と、前記位相差板に設けられた微結晶連続薄膜とを接触させて、前記透光性基板の微結晶連続薄膜と前記位相差板の微結晶連続薄膜との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成される、又は、前記透光性基板及び前記位相差板のうちの何れか一方に設けられた微結晶連続薄膜と、何れか他方に設けられた微結晶構造とを接触させて、前記微結晶連続薄膜と前記微結晶構造との接触界面及び結晶粒界に原子拡散を生じさせる原子拡散接合法により形成されることを特徴とする偏光変換素子。
In the polarization conversion element according to any one of claims 1 to 5,
The translucent substrate and the retardation plate are bonded by a bonding layer,
The bonding layer is formed by bringing the microcrystalline continuous thin film provided on the light transmitting substrate into contact with the microcrystalline continuous thin film provided on the retardation plate, Formed by an atomic diffusion bonding method that causes atomic diffusion at the contact interface and crystal grain boundary of the retardation plate with the microcrystalline continuous thin film, or on either one of the translucent substrate and the retardation plate An atom that causes atomic diffusion at a contact interface and a crystal grain boundary between the microcrystalline continuous thin film and the microcrystalline structure by bringing the microcrystalline continuous thin film provided into contact with the microcrystalline structure provided on either side A polarization conversion element formed by a diffusion bonding method.
請求項1乃至7の何れか一項に記載の偏光変換素子と、
当該偏光変換素子を固定する固定枠と、
を備えることを特徴とする偏光変換ユニット。
The polarization conversion element according to any one of claims 1 to 7,
A fixed frame for fixing the polarization conversion element;
A polarization conversion unit comprising:
光を出射する光源装置と、
請求項8に記載の偏光変換ユニットと、
当該偏光変換ユニットからの偏光光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
当該光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、
を備えることを特徴とする投射装置。
A light source device that emits light;
The polarization conversion unit according to claim 8,
A light modulation device that modulates polarized light from the polarization conversion unit according to image information;
A projection optical device that projects light modulated by the light modulation device;
A projection apparatus comprising:
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