JP2005309090A

JP2005309090A - 偏光ビームスプリッタ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005309090A
Application number: JP2004125821A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ito; 昌紀伊藤
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】プリズムに内部ひずみが発生しないようにした偏光ビームスプリッタ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】偏光ビームスプリッタ１０は、五角柱形状をした一対のプリズム１１，１２と、プリズム１１，１２の互いに対面する斜面１１ａ，１２ａのうち一方の斜面１１ａに設けられた偏光層１５とからなる。プリズム１１，１２の基となる直角プリズムの鋭角部１１ｂ，１１ｃ，１２ｂ，１２ｃを面取りし、肉薄部を無くす。斜面１１ａ，１２ａをそれぞれ研磨する。この研磨では、プリズム１１，１２には肉薄部がないから、プリズム１１，１２の内部にひずみが生じるおそれがない。この後、一方の斜面１１ａに偏光層１５を蒸着により設ける。そして、斜面１１ａ，１２ａ同士を接着剤にて接着することにより、偏光ビームスプリッタ１０が完成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射した成分色光の一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を反射する偏光ビームスプリッタ及びその製造方法に関するものである。

入射した成分色光の一方の偏光成分（Ｐ波）を透過し、他方の偏光成分（Ｓ波）を反射する偏光ビームスプリッタとしては、一対の直角プリズムの各斜面を接着剤によって接合して立方体状とするとともに、一方又は両方の直角プリズムの斜面（接着面）に偏光層（誘電体多層膜）を積層したものが知られている（例えば特許文献１）。

特開平３−２８４７０５号公報

上記直角プリズムの斜面は、高い平滑性が要求されるため、製造時に研磨が施される。ところが、斜面の端付近は、直角プリズムの鋭角部のために厚みが薄くなっており、前記研磨工程により直角プリズムの内部にひずみが生じやすい。直角プリズムに内部ひずみが生じると、偏光ビームスプリッタから射出される偏光に乱れが生じる。そして、このような偏光ビームスプリッタを用いたプロジェクタでは、色むらが発生するという問題点がある。

本発明は、プリズムに内部ひずみが発生しないようにした偏光ビームスプリッタ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の偏光ビームスプリッタは、直角プリズムの鋭角部を面取りしてから斜面を研磨して形成された五角柱形状のプリズムの一対と、この一対のプリズムのうち少なくとも一方のプリズムの斜面に設けられ、入射した成分色光の一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を反射する偏光層とからなり、この偏光層を挟んで一対のプリズムの各斜面が互いに接合されたことを特徴とする。

また、本発明の偏光ビームスプリッタの製造方法は、直角プリズムの鋭角部を面取りしてから斜面を研磨して五角柱形状のプリズムを作成するプリズム作成工程と、入射した成分色光の一方の偏光成分を透過して他方の偏光成分を反射する偏光層をプリズムの斜面に設ける偏光層付与工程と、少なくとも一方に偏光層を設けたプリズムを用い、偏光層を挟んで一対のプリズムの斜面を接合する接合工程とからなることを特徴とする。

本発明によれば、直角プリズムの鋭角部を面取りしてから斜面を研磨するので、プリズムに内部ひずみが発生することを防止でき、色むらのない偏光ビームスプリッタを提供できる。

本発明の偏光ビームスプリッタの第１実施形態を示す図１において、偏光ビームスプリッタ１０は、五角柱形状をした一対のプリズム１１，１２と、このプリズム１１，１２の互いに対面する斜面１１ａ，１２ａのうち一方の斜面１１ａに設けられた偏光層１５とからなる。この偏光層１５は、周知のように、二酸化ジルコン等の高屈折率材料と二酸化硅素等の低屈折率材料とを交互に積層した誘電体多層膜である。

偏光ビームスプリッタ１０を製造するには、まずプリズム作成工程にて、プリズム１１，１２の基となる二点鎖線で示す直角プリズムの鋭角部１１ｂ，１１ｃ，１２ｂ，１２ｃを面取りし、肉薄部を無くす。この面取りに際しては、本実施形態では、面取り面１１ｄ，１１ｅがプリズム１１の互いに直角をなす面１１ｆ，１１ｇに対してそれぞれ直角をなすようにする。また同様に、面取り面１２ｄ，１２ｅは、プリズム１２の互いに直角をなす面１２ｆ，１２ｇに対してそれぞれ直角をなすようにする。

また、図２に示すように、偏光ビームスプリッタ１０の有効エリアαは、斜面１１ａ，１２ａの幅であるから、面取りによって削り取られる鋭角部１１ｂ，１１ｃ，１２ｂ，１２ｃを考慮して、直角プリズムを大きめに作成しておく。

このように五角柱形状にされたプリズム１１，１２の斜面１１ａ，１２ａをそれぞれ高い平滑度で研磨する。この時、プリズム１１，１２には肉薄部がないから、プリズム１１，１２の内部にひずみが生じるおそれがない。この後、偏光層付与工程において、一方の斜面１１ａに偏光層１５を蒸着により設ける。そして、接合工程において、斜面１１ａ，１２ａ同士を接着剤にて接着することにより、偏光ビームスプリッタ１０が完成する。

偏光ビームスプリッタ１０を側方から示す図２において、面１１ｇに対して垂直に入射した無偏光の単一波長の光線Ｌが斜面１１ａ，１２ａに対して４５°の角度で入射すると、偏光層１５で規定された入射面に対して平行となる偏光面（Ｐ偏光）を持つ直線偏光の光線Ｌ_Pは全て透過してプリズム１２の面１２ｇから射出され、偏光層１５で規定された入射面に対して垂直となる偏光面（Ｓ偏光）を持つ直線偏光の光線Ｌ_Sはほとんど全てが反射して、光線Ｌ_Pに対して９０°の角度にあるプリズム１１の面１１ｆから射出される。

プリズム１１，１２には、内部ひずみがないから、偏光ビームスプリッタ１０から射出される光線Ｌ_P，Ｌ_Sは良好な偏光特性を有する。この結果、偏光ビームスプリッタ１０を用いた液晶プロジェクタでは、色むらが発生することがなく、高品位の画像を投影することができる。

次に、第２実施形態を示す図３において、偏光ビームスプリッタ２０は、五角柱形状をした一対のプリズム２１，２２と、このプリズム２１，２２の互いに対面する斜面２１ａ，２２ａのうち一方の斜面２１ａに設けられた偏光層２５とからなる。

プリズム２１の面取り面２１ｄ，２１ｅがプリズム２１の斜面２１ａに対してそれぞれ直角をなすようにする。また同様に、面取り面２２ｄ，２２ｅは、プリズム２２の斜面２２ａに対してそれぞれ直角をなすようにする。

また、図４に示すように、偏光ビームスプリッタ２０の有効エリアβは、斜面２１ａ，２２ａの幅よりも更に狭いから、面取りによって削り取られる二点鎖線で示す鋭角部２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２２ｃを考慮して、直角プリズムを大きめに作成しておく。

本第２実施形態においても、斜面２１ａ，２２ａの研磨工程でプリズム２１，２２に内部ゆがみが生じることがないから、偏光ビームスプリッタ２０を用いた液晶プロジェクタでは、色むらが発生することがなく、高品位の画像を投影することができる。

以上説明した実施形態では、いずれも直角プリズムの鋭角部を削り取った後の面が平面となる面取りを行ったが、鋭角部を削り取った後の面が曲面となるフィレットを行ってもよい。また、偏光層を一方のプリズムの斜面に設けたが、両方のプリズムの斜面にそれぞれ設けてもよい。

偏光ビームスプリッタの第１実施形態の構成を示す斜視図である。有効エリアαを示す説明図である。第２実施形態の構成を示す斜視図である。有効エリアβを示す説明図である。

符号の説明

１０，２０偏光ビームスプリッタ
１１，１２，２１，２２プリズム
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ斜面
１１ｂ，１２ｃ，２１ｂ，２２ｃ鋭角部
１１ｄ，１２ｅ，２１ｄ，２２ｅ面取り面
１５，２５偏光層

Claims

直角プリズムの鋭角部を面取りしてから斜面を研磨して形成された五角柱形状のプリズムの一対と、この一対のプリズムのうち少なくとも一方のプリズムの斜面に設けられ、入射した成分色光の一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を反射する偏光層とからなり、この偏光層を挟んで一対のプリズムの各斜面が互いに接合されたことを特徴とする偏光ビームスプリッタ。
直角プリズムの鋭角部を面取りしてから斜面を研磨して五角柱形状のプリズムを作成するプリズム作成工程と、入射した成分色光の一方の偏光成分を透過して他方の偏光成分を反射する偏光層をプリズムの斜面に設ける偏光層付与工程と、少なくとも一方に偏光層を設けたプリズムを用い、偏光層を挟んで一対のプリズムの斜面を接合する接合工程とからなることを特徴とする偏光ビームスプリッタの製造方法。