JP2002174723A - 偏光変換光学系および偏光変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光面が不揃いの光を偏光面の揃った光に変
換する偏光変換光学系の小型化を図る。 【解決手段】 第１の入射角においてはｐ偏光を透過さ
せてｓ偏光を反射し、第２の入射角においてはｓ偏光を
透過させる誘電体多層膜と、誘電体多層膜に第１の入射
角で入射してこれを透過した光を、誘電体多層膜に第２
の入射角で入射するように反射する回折格子と、誘電体
多層膜と回折素子の間に位置する１／４波長板とで偏光
変換光学系を構成し、これらを一体化して偏光変換素子
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光面が不揃いの
光を偏光面の揃った光に変換する偏光変換光学系、およ
び偏光変換光学系を単一の素子とした偏光変換素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】偏光面が一定の直線偏光を利用する光学
装置では、光の利用効率を高めるために、偏光面が不揃
いの光を偏光面の揃った光に変換することが行われてい
る。例えば、液晶表示器により照明光を変調する映像表
示装置では、光源であるランプが発する無偏光（偏光面
が無秩序な光）を偏光面の揃った光に変換し、変換後の
光を照明光として液晶表示器に導くことで、明るい映像
を提供するようにしている。

【０００３】偏光面が不揃いの光を偏光面の揃った光に
変換する偏光変換光学系の代表的な構成を図１０に示
す。この偏光変換光学系５０は、偏光ビーム分離（ＰＢ
Ｓ）プリズム５１、１／２波長板５２、およびミラー５
３より成る。ＰＢＳプリズム５１は、偏光分離膜５１ａ
を２つの三角プリズムで挟んで作製されている。偏光分
離膜５１ａはｐ偏光を透過させてｓ偏光を反射するよう
に設定された誘電体多層膜であり、偏光面が互いに直交
する２つの偏光成分であるｐ偏光とｓ偏光を分離する。

【０００４】１／２波長板５２は分離されたｐ偏光の直
線偏光とｓ偏光の直線偏光のいずれかの光路上に配置さ
れ、入射する直線偏光の偏光面を９０゜回転させて他方
の直線偏光の偏光面に一致させる。図１０は、偏光分離
膜５１ａに対してｐ偏光であった偏光成分をｓ偏光の偏
光成分とする場合を示している。

【０００５】偏光分離膜を設けたＰＢＳプリズムに代え
て、複屈折結晶を貼り合わせたＰＢＳプリズムを用いる
ことにより偏光分離を行い、分離した一方の直線偏光の
偏光面を１／２波長板で回転させるようにした偏光変換
光学系もある。

【０００６】近年では、複屈折回折格子によって偏光分
離を行い、１／２波長板で偏光面を揃えるようにした偏
光変換光学系が提案されている（例えば、特開平１０−
１９７８２７号公報、特開２０００−１３７１９４号公
報）。複屈折回折格子は、偏光面が互いに直交する２つ
の偏光成分に対する回折格子の回折効率の差を利用し
て、偏光分離を行うものである。

【０００７】複屈折回折格子の構成を図１１に示す。複
屈折回折格子６１は、複屈折性を有する液晶等の複屈折
材料６２を、回折格子６３ａが形成された板状の部材６
３と平板状の部材６４で挟んで作製されている。常光ｏ
に対する複屈折材料６２と部材６３の屈折率は等しく設
定されており、異常光ｅに対する複屈折材料６２と部材
６３の屈折率は相違する。したがって、異常光ｅは回折
格子６３ａによって回折されて偏向し、常光ｏは回折さ
れることなく直進する。これにより両偏光が分離され
る。

【０００８】上記のいずれの偏光変換光学系も、変換対
象とする光がどのような偏光状態であっても、そのほと
んど全てを偏光面の揃った直線偏光とすることができ
る。したがって、これらの偏光変換光学系を備える光学
装置は、光源からの光をきわめて効率よく利用すること
が可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、いずれの偏
光変換光学系にも小型化が難しいという問題がある。図
１０に示した偏光変換光学系５０では、正四角柱状のＰ
ＢＳプリズム５１によって偏光分離を行うため、変換前
の光ビームに沿う方向の大きさがビーム径以上となる。
また、分離直後の２つの直線偏光が互いに垂直な方向に
進むため、一方の光路を折り曲げるためのミラー５３が
必要になって、光ビームに垂直な方向の大きさがビーム
径の２倍以上になる。

【００１０】複屈折結晶を貼り合わせたＰＢＳプリズム
を用いる偏光変換光学系や、図１１の複屈折回折格子を
用いる偏光変換光学系では、変換前の光ビームに沿う方
向の大きさが偏光変換光学系５０よりもさらに大きくな
る。偏光分離を行うための素子そのものは薄型であるも
のの、素子を透過した２つの偏光成分の光ビームの進行
方向に大きな角度差がなく、両者が完全に分離するまで
に長い光路が必要となるからである。変換前の光ビーム
に垂直な方向の大きさも、やはりビーム径の２倍以上に
なる。

【００１１】複屈折を利用するこれらの偏光変換光学系
は、マイクロレンズアレイと組み合わせれば、ある程度
小型化することができる。一例として、図１１の複屈折
回折格子６１にマイクロレンズアレイ６５を組み合わせ
た偏光変換光学系６０の構成を図１２に示す。複屈折回
折格子６１の出射側の面にマイクロレンズアレイ６５が
貼り合わされており、複屈折回折格子６１を透過した光
はマイクロレンズ６５ａによって個別に収束ビームとさ
れる。進行方向に差のある２つの偏光成分は異なる位置
に収束し、収束ビームとなっているため早期に分離す
る。１／２波長板６６はマイクロレンズ６５ａと同数に
分割されて、一方の偏光成分のビームの収束位置近傍に
配置される。

【００１２】偏光変換光学系６０では、変換前の光ビー
ムに対して垂直な方向の大きさがビーム径の２倍未満と
なり、変換前の光ビームに沿う方向の大きさも小さくな
る。しかし、それでも１／２波長板６６をマイクロレン
ズアレイ６５からビーム径程度離れた位置に配置する必
要があり、光学系全体の小型化には限界がある。しか
も、マイクロレンズアレイ６５と１／２波長板６６の相
対位置を精度よく設定する必要があるから、組立工程も
複雑になる。

【００１３】複屈折結晶を貼り合わせたＰＢＳプリズム
を用いる偏光変換光学系では、さらに、複屈折結晶が高
価であり、また、複屈折結晶の貼り合わせ工程も複雑で
あるため、量産性に欠けるという問題もある。

【００１４】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、小型で作製も容易な偏光変換光学系および
偏光変換素子を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、偏光面が不揃いの光を偏光面の揃った
光に変換する偏光変換光学系を、偏光面が互いに直交す
る第１の偏光成分と第２の偏光成分に対して異なる入射
角依存性を有し、第１の入射角においては第１の偏光成
分を透過させて第２の偏光成分を反射し、第２の入射角
においては第２の偏光成分を透過させる誘電体多層膜
と、誘電体多層膜に第１の入射角で入射して誘電体多層
膜を透過した光を、誘電体多層膜に第２の入射角で入射
するように反射する反射素子と、誘電体多層膜と反射素
子の間に位置する１／４波長板とで構成する。

【００１６】この偏光変換光学系は、偏光変換の対象と
する光を誘電体多層膜側から入射させて誘電体多層膜側
に出射させる。誘電体多層膜に第１の入射角で入射する
光のうち、第２の偏光成分は誘電体多層膜によって反射
され、第１の偏光成分はこれを透過して１／４波長板に
入射する。第１の偏光成分は、１／４波長板への入射時
には直線偏光となっているが、１／４波長板を透過する
ことにより円偏光となる。この円偏光は反射素子に達し
て反射される。反射された円偏光は再び１／４波長板を
透過することにより、偏光面が９０゜回転した直線偏
光、すなわち第２の偏光成分となって、誘電体多層膜に
再入射する。

【００１７】反射素子は誘電体多層膜への入射角が第２
の入射角となるように光を反射するから、誘電体多層膜
に再入射した第２の偏光成分はこれを透過する。したが
って、最初に誘電体多層膜を透過した第１の偏光成分
は、最初に誘電体多層膜で反射された成分と同じ第２の
偏光成分として誘電体多層膜から出射することになり、
偏光面が不揃いであった光は偏光面の揃った光に変換さ
れる。

【００１８】誘電体多層膜や反射素子が１／４波長板か
ら離間しているか否かは、上記の作用には影響しない。
つまり、誘電体多層膜と反射素子が１／４波長板に接す
る構成とすることが可能であり、これにより、小型の偏
光変換光学系とすることができる。

【００１９】ここで、反射素子を反射型の回折素子とす
るとよい。反射型の回折素子は、正反射をするミラー等
の通常の反射素子とは異なり、反射角が入射角と異なる
設定とすることが可能である。したがって、第１の入射
角で入射して誘電体多層膜を透過した光を第２の入射角
で誘電体多層膜に再入射させるために、回折素子を誘電
体多層膜に対して傾斜させる必要はなく、平行に配置す
ることができる。回折素子を誘電体多層膜に対して平行
に配置すると、偏光変換の対象とする光のビーム径がい
くら大きくても厚さは増大せず、確実に小型の光学系と
することができる。

【００２０】誘電体多層膜の第１の入射角における第１
の偏光成分の透過率を９９％以上とし、第１の入射角に
おける第２の偏光成分の反射率を９９％以上とし、第２
の入射角における第２の偏光成分の透過率を９５％以上
とするとよい。このようにすると、偏光状態がどのよう
な光であっても、損失をごく僅かに抑え、かつ、偏光面
の異なる偏光成分の混入がほとんどない光とすることが
できる。

【００２１】また、第１の入射角と第２の入射角の差を
３０゜以下とするとよい。偏光変換光学系から出射する
第２の偏光成分には、第１の入射角と第２の入射角の差
だけ進行方向の異なるものが存在することになる。この
角度差を３０゜以下にすることで、偏光変換後の光を利
用する他の光学素子や光学系での取扱いが容易になる。

【００２２】前記目的を達成するために、本発明では、
反射素子を反射型の回折素子とした構成の偏光変換光学
系を、その誘電体多層膜と１／４波長板と回折素子を一
体化して、偏光変換素子とする。回折素子は誘電体多層
膜に平行にすることができるから、薄い板状の素子とな
る。また、単一の素子とすることで誘電体多層膜と回折
素子が相互に固定され、後に両者の相対角度を調節する
必要がなくなる。

【００２３】ここで、誘電体多層膜と１／４波長板の間
または１／４波長板と回折素子の間に基板を備えるとよ
い。基板は偏光変換の機能には関与しないが、これによ
って他の構成要素の固定や偏光変換素子の形状維持を容
易にすることができる。

【００２４】回折素子としては回折格子を用いるのが簡
便である。この場合、表面に回折格子の形成された板状
の部材を回折素子とすることができるし、１／４波長板
の表面に回折格子を形成して、１／４波長板の表面部分
が回折素子を兼ねる構成とすることもできる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の偏光変換光学系を
単一の素子すなわち偏光変換素子とした実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態の偏
光変換素子１の構成を図１に模式的に示す。偏光変換素
子１は誘電体多層膜１１、回折格子１２、１／４波長板
１３、および基板１４を備えている。

【００２６】誘電体多層膜１１は、基板１４の表面に設
けられており、屈折率の異なる複数の誘電体を多重に積
層することにより作製されている。誘電体多層膜１１
は、光に対する透過率と反射率が入射角によって変化す
る入射角依存性を有し、かつ、ｐ偏光に対する入射角依
存性とｓ偏光に対する入射角依存性が相違するように設
定されている。

【００２７】回折格子１２は板状の部材１２ａの表面に
形成されている。回折格子１２は部材１２ａ側から入射
する光を部材１２ａ側に反射しつつ、反射光に回折を生
じさせるように設定されており、回折格子１２を有する
部材１２ａは反射型の回折素子となる。

【００２８】１／４波長板１３は基板１４に貼り付けら
れており、部材１２ａは１／４波長板１３に貼り付けら
れている。部材１２ａ、１／４波長板１３および基板１
４はいずれも平板状であり、互いに平行である。なお、
ここでは貼り合わせによって構成要素を一体化している
が、周辺部を誘電体多層膜１１側からと部材１２ａ側か
ら挟みつけることによって構成要素を一体化することも
できる。

【００２９】偏光変換素子１は、偏光変換の対象とする
光を誘電体多層膜１１側から入射させて、偏光変換した
光を誘電体多層膜１１側に出射させる。具体的には、変
換対象光を誘電体多層膜１１によって、透過するｐ偏光
と反射されるｓ偏光とに分離し、透過したｐ偏光を１／
４波長板１３によって円偏光とし、この円偏光を回折格
子１２によって反射し、反射した円偏光を１／４波長板
１３によって偏光面が９０゜回転したｓ偏光とする。そ
して、このｓ偏光を誘電体多層膜１１に再入射させて透
過させ、最初に反射したｓ偏光と共に出射させる。

【００３０】誘電体多層膜１１による偏光分離と、変換
後の偏光成分の出射の原理を図２を参照して説明する。
図２は、誘電体多層膜１１への入射角とｐ偏光およびｓ
偏光に対する誘電体多層膜１１の反射率の関係の典型例
を示したものである。透過率と反射率は、透過率＋反射
率＝１の関係にある。誘電体多層膜１１は、入射角が小
さいときにはｐ偏光とｓ偏光の双方に対する透過率が高
く、入射角が大きいときにはｐ偏光とｓ偏光の双方に対
する反射率が高く、入射角が中程度のときにはｐ偏光に
対する透過率が高くｓ偏光に対する反射率が高くなるよ
うに設定されている。

【００３１】偏光変換の対象とする光は誘電体多層膜１
１に所定の第１の入射角Ａで入射させる。この入射角Ａ
は、ｐ偏光に対する透過率が高く、ｓ偏光に対する反射
率が高い範囲内とする。また、１／４波長板１３から誘
電体多層膜１１へは所定の第２の入射角Ｂで入射させ
る。この入射角Ｂは、ｓ偏光に対する透過率が高い範囲
内とする。これにより、誘電体多層膜１１によるｐ偏光
とｓ偏光の分離と、ｐ偏光から変換されたｓ偏光の誘電
体多層膜１１の透過の両立が可能になる。

【００３２】回折格子１２は、入射角Ａで誘電体多層膜
１１に入射してこれを透過した光を、正反射するのでは
なく、入射角Ｂで誘電体多層膜１１に再入射するよう
に、回折条件を設定されている。このような回折条件
は、入射角Ａ、Ｂに加えて、基板１４、１／４波長板１
３および部材１２ａの屈折率および厚さを考慮して、容
易に定めることができる。

【００３３】誘電体多層膜１１の具体的構成の一例を図
３に示す。この例は、屈折率１．４７のガラス製の基板
１２上に、ＳｉＯ₂から成る屈折率１．４６の誘電体層
１１ａと、ＴｉＯ₂およびＬａ₂Ｏ₃から成る屈折率２．
１の誘電体層１１ｂを交互に、計３２層設けたものであ
る。誘電体層１１ａ、１１ｂの厚さは、屈折率をｎで表
すと、偏光変換の対象とする光の波長の１／４ｎであ
る。

【００３４】図３の構成の誘電体多層膜１１における入
射角とｐ偏光およびｓ偏光に対する反射率の関係を図４
に示す。この場合、変換対象光の誘電体多層膜１１への
入射角Ａを５６．５゜、変換後の光の誘電体多層膜１１
への再入射の入射角Ｂを２７．５゜または、３８．０゜
とする。なお、入射角５６．５゜においては、ｐ偏光の
透過率は９９．５％以上であり、ｓ偏光の反射率も９
９．５％である。また、入射角２７．５゜におけるｓ偏
光の透過率は９５．３％であり、入射角３８．０゜にお
けるｓ偏光の透過率は９７．６％である。

【００３５】偏光変換効率（変換前の光の強度に対する
変換後の光に含まれるｓ偏光の強度の比）を高めるため
には、入射角Ａにおけるｐ偏光の透過率を９９％以上、
入射角Ａにおけるｓ偏光の反射率を９９％以上、入射角
Ｂにおけるｓ偏光の透過率を９５％以上とすることが望
ましい。この設定で無偏光の光を対象として偏光変換す
ると、偏光変換効率は９６．５％以上となる。

【００３６】誘電体多層膜１１の特性を図４に示したも
のとし、入射角ＡおよびＢをそれぞれ５６．５゜および
２７．５゜とすると、無偏光の光を対象とするときの偏
光変換効率は９７．１％以上となる。また、入射角Ａお
よびＢをそれぞれ５６．５゜および３８．０゜とする
と、無偏光の光を対象とするときの偏光変換効率は９
８．３％以上となる。実際には、回折格子１２による回
折効率も影響するから、偏光変換効率はこれらの計算値
よりもやや低くなるが、偏光変換素子１は効率よく偏光
変換を行うことができる。

【００３７】誘電体多層膜１１への再入射の入射角Ｂに
おいてｐ偏光の透過率が高いことは、変換後の光の純度
に影響する可能性があるが、入射角Ａにおけるｓ偏光の
反射率が高ければほとんど問題とならない。例えば、入
射角Ａにおけるｓ偏光の反射率が９９％であれば、変換
によって生じるｐ偏光は１％にすぎない。入射角Ｂを、
ｐ偏光の透過率が４．７％の２７．５゜だけでなく、ｐ
偏光の透過率が約３３％の３８．０゜とし得るのはこの
理由による。

【００３８】偏光変換素子１から出射するｓ偏光には変
換前からｓ偏光であったものと、変換によりｓ偏光とな
ったものが含まれるが、前者と後者の光路には入射角Ａ
と入射角Ｂの差に等しい角度差が生じる。この角度差が
大きいと変換後の光の他の光学系や光学素子での取扱い
が難しくなるから、入射角Ａと入射角Ｂの差はできるだ
け小さくするのが望ましい。上記の設定では、入射角Ａ
と入射角Ｂの差は２９゜または１８．５゜であり、後の
取扱いも容易である。このように、入射角Ａ、Ｂの差は
３０゜以下とするのがよい。

【００３９】偏光変換素子１の変形例である第２〜第５
の実施形態の偏光変換素子２〜５の構成を図５〜図８に
模式的に示す。図５に示した第２の実施形態の偏光変換
素子２は、１／４波長板１３と基板１４の位置を逆にし
たものであり、図６に示した第３の実施形態の偏光変換
素子３は、基板１４を省略したものである。いずれの偏
光変換素子２、３においても、誘電体多層膜１１は１／
４波長板１３の表面に設けられている。

【００４０】図７に示した第４の実施形態の偏光変換素
子４は、回折格子１２を１／４波長板１３の表面に直接
形成して、部材１２ａを省略したものである。図８に示
した第５の実施形態の偏光変換素子５は、誘電体多層膜
１１を１／４波長板１３の表面に設けるとともに、回折
格子１２を１／４波長板１３の表面に形成して、基板１
４と部材１２ａを省略したものである。

【００４１】上記の偏光変換素子１〜５では、誘電体多
層膜１１を透過した光を回折格子１２によって反射する
ようにしているが、ホログラムを利用した反射型の回折
素子や、回折素子ではない単なるミラーを用いることも
可能である。誘電体多層膜１１を透過した光をミラーに
よって反射するようにした第６の実施形態の偏光変換素
子６の構成を図９に模式的に示す。

【００４２】この偏光変換素子６は、偏光変換素子１の
回折格子１２が形成された部材１２ａに代えて、平面状
のミラー１５を備えている。ただし、ミラー１５は正反
射をするため、誘電体多層膜１１と平行に配置すると、
前述の入射角Ａと入射角Ｂを相違させることができな
い。そこで、１／４波長板１３とミラー１５の間の周辺
部に厚さの異なる２つのスペーサ１６ａ、１６ｂを介装
して、ミラー１５を誘電体多層膜１１に対して傾斜させ
ている。傾斜の角度はスペーサ１６ａ、１６ｂの厚さで
調節することができるし、スペーサ１６ａ、１６ｂの間
隔で微調整することもできる。

【００４３】きわめて簡素なミラーを使用する偏光変換
素子６は、回折格子を使用する偏光変換素子１〜５より
も低コストで実現することが可能である。ただし、厚さ
が一定ではなく、偏光変換の対象とする光のビーム径が
大きくなるほど厚さが増すことになるから、小型化の観
点からは、回折素子を使用する方が有利であるといえ
る。

【００４４】なお、上記の各実施形態では偏光変換素子
とした例を示したが、本発明の偏光変換光学系は必ずし
も単一の素子とする必要はなく、各構成要素を独立の部
材としてもかまわない。構成要素を独立の部材とする
と、反射素子である回折格子やミラーの誘電体多層膜に
対する角度の調節が必要になるが、あらかじめ構成要素
を一体化して単一の素子としておけば、そのような調節
は不要であり、容易に利用することができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明の偏光変換光学系は、変換対象の
光ビームに沿う方向の大きさと光ビームに垂直な方向の
大きさの双方をビーム径程度にすることが可能であり、
小型の光学系となる。しかも、構成要素が少ないため、
作製も容易である。さらに、高価な光学要素を必要とし
ないから、低コストで実現できる。

【００４６】反射素子として回折素子を用いると、反射
素子を誘電体多層膜に対して平行に配置することが可能
になり、両者の位置関係の設定がきわめて容易になる。

【００４７】第１の入射角での第１の偏光成分の透過率
と第２の偏光成分の反射率が共に９９％以上で、第２の
入射角での第２の偏光成分の透過率が９５％以上となる
ように誘電体多層膜を設定すると、偏光状態がどのよう
な光であっても、損失をごく僅かに抑えつつ、偏光面の
異なる偏光成分の混入がほとんどない光とすることがで
きる。第１の入射角と第２の入射角の差を３０゜以下に
すると、偏光変換後の光の他の光学素子や光学系での取
扱いが容易になる。

【００４８】また、本発明の偏光変換素子は、薄型の素
子となり、変換対象の光のビーム径がいくら大きくても
厚さを増す必要がない。しかも、誘電体多層膜と回折素
子が固定されており、両者の角度を調節をする必要がな
いから、きわめて利用し易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態の偏光変換素子の構成と偏光
変換の原理を模式的に示す断面図。

【図２】 各実施形態の偏光変換素子の誘電体多層膜へ
の入射角とｐ偏光およびｓ偏光に対する誘電体多層膜の
反射率の典型的な関係を示す図。

【図３】 各実施形態の偏光変換素子の誘電体多層膜の
具体的構成例を模式的に示す断面図。

【図４】 図３の構成の誘電体多層膜への入射角とｐ偏
光およびｓ偏光に対する誘電体多層膜の反射率の関係を
示す図。

【図５】 第２の実施形態の偏光変換素子の構成と偏光
変換の原理を模式的に示す断面図。

【図６】 第３の実施形態の偏光変換素子の構成と偏光
変換の原理を模式的に示す断面図。

【図７】 第４の実施形態の偏光変換素子の構成と偏光
変換の原理を模式的に示す断面図。

【図８】 第５の実施形態の偏光変換素子の構成と偏光
変換の原理を模式的に示す断面図。

【図９】 第６の実施形態の偏光変換素子の構成と偏光
変換の原理を模式的に示す断面図。

【図１０】 従来の偏光変換光学系の構成と偏光変換の
原理を模式的に示す断面図。

【図１１】 従来の偏光分離素子の構成と偏光分離の原
理を模式的に示す断面図。

【図１２】 図１１の偏光分離素子を備える従来の偏光
変換光学系の構成と偏光変換の原理を模式的に示す断面
図。

【符号の説明】

１、２、３、４、５、６ 偏光変換素子 １１ 誘電体多層膜 １１ａ、１１ｂ 誘電体層 １２ 回折格子 １２ａ 板状部材 １３ １／４波長板 １４ 基板 １５ ミラー １６ａ、１６ｂ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 孝二郎 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 波多野 卓史 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 AA07 AA13 AA55 AA64 AA68 BA05 BA43 BA45 BA47 BB03 BC09 BC22

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光面が不揃いの光を偏光面の揃った光
   に変換する偏光変換光学系であって、 偏光面が互いに直交する第１の偏光成分と第２の偏光成
   分に対して異なる入射角依存性を有し、第１の入射角に
   おいては第１の偏光成分を透過させて第２の偏光成分を
   反射し、第２の入射角においては第２の偏光成分を透過
   させる誘電体多層膜と、 誘電体多層膜に第１の入射角で入射して誘電体多層膜を
   透過した光を、誘電体多層膜に第２の入射角で入射する
   ように反射する反射素子と、 誘電体多層膜と反射素子の間に位置する１／４波長板と
   を備えることを特徴とする偏光変換光学系。
2. 【請求項２】 反射素子が反射型の回折素子であること
   特徴とする請求項１に記載の偏光変換光学系。
3. 【請求項３】 誘電体多層膜の第１の入射角における第
   １の偏光成分の透過率が９９％以上であり、第１の入射
   角における第２の偏光成分の反射率が９９％以上であ
   り、第２の入射角における第２の偏光成分の透過率が９
   ５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の偏光
   変換光学系。
4. 【請求項４】 第１の入射角と第２の入射角の差が３０
   ゜以下であることを特徴とする請求項１に記載の偏光変
   換光学系。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の偏光変換光学系を含
   み、誘電体多層膜と１／４波長板と回折素子が一体とな
   っていることを特徴とする偏光変換素子。
6. 【請求項６】 誘電体多層膜と１／４波長板の間または
   １／４波長板と回折素子の間に基板を備えることを特徴
   とする請求項５に記載の偏光変換素子。
7. 【請求項７】 １／４波長板の表面に回折格子が形成さ
   れており、１／４波長板の表面部分が回折素子を兼ねる
   ことを特徴とする請求項５に記載の偏光変換素子。