JP2022150711A - Polarization conversion element, light source device, and projector - Google Patents

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淳一 若林
Junichi Wakabayashi
衆方 小林
Shuho Kobayashi
邦彦 矢野
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Abstract

To provide a polarization conversion element that can prevent a deterioration in angle dependence of incident light.SOLUTION: A polarization conversion element of the present invention comprises: a first light transmissive member that has an incident surface on which light is incident, a pair of first inclined surfaces, and an emission surface from which light is emitted; a second light transmissive member that has a pair of second inclined surfaces and an emission surface from which light is emitted; a polarization separation film that is arranged between one of the first inclined surfaces and one of the second inclined surfaces and separates the light incident on the first light transmissive member into first polarized light and second polarized light; a reflective film that is arranged on the other of the first inclined surfaces and reflects the first polarized light reflected by the polarization separation film to the emission surface of the first light transmissive member; and a half-wavelength phase difference plate that is arranged between the polarization separation film and one of the second inclined surfaces, converts the second polarized light having transmitted through the polarization separation film into the first polarized light, and guides the light to the second light transmissive member. The half-wavelength phase difference plate has an inorganic material whose growth direction is a direction orthogonal to a direction of travel of the second polarized light transmitting through the polarization separation film.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、偏光変換素子、光源装置及びプロジェクターに関する。 The present invention relates to a polarization conversion element, a light source device and a projector.

プロジェクターやその他の表示装置には、発光素子、ランプやレーザ光源によって生じた光を1種類の直線偏光に変換して射出するための偏光変換素子が用いられている。例えば、特許文献1には、透光性基材中に、透光性基材の互いに平行な光入射面及び光射出面に傾斜するように交互に配置された偏光分離膜と反射膜及び位相差板とを備えた偏光変換素子が開示されている。当該位相差板は、耐熱性及び耐光性を備えるために、例えば斜方蒸着された無機物質によって形成されている。特許文献2には、無機物質が基板の光入射面及び光射出面の法線に対して対称な2方向から所定の厚み毎に交互に蒸着されることによって形成されてなる複屈折層(位相差板)及び当該複屈折層を備えた偏光変換素子が開示されている。 2. Description of the Related Art Projectors and other display devices use a light-emitting element, a polarization conversion element for converting light generated by a lamp or a laser light source into one type of linearly polarized light and emitting the light. For example, in Patent Document 1, a polarization separation film and a reflective film and a position are arranged alternately so as to be inclined with respect to a light incident surface and a light exit surface parallel to each other in a light transmissive substrate. A polarization conversion element with a retardation plate is disclosed. The retardation plate is made of, for example, an obliquely vapor-deposited inorganic material in order to have heat resistance and light resistance. Patent Document 2 discloses a birefringent layer (position layer) formed by alternately depositing an inorganic substance every predetermined thickness from two directions symmetrical with respect to the normal to the light incident surface and the light exit surface of the substrate. a retardation plate) and a polarization conversion element comprising the birefringent layer.

特開2009-192868号公報JP 2009-192868 A 特開2014-219672号公報JP 2014-219672 A

特許文献1に開示されている偏光変換素子では、偏光分離膜と位相差板とを重ねることによって、位相差板のエッジ部分に起因する影の発生を抑えることができる。特許文献2に開示されている偏光変換素子では、無機物質の傾斜方向が互いに異なる複数の層が積層されているため、入射光が入射する方向が光入射面に対して垂直な方向からずれたときの補償が可能であり、入射光の利用効率の入射角依存性を低減することができる。特許文献1の偏光変換素子において特許文献2の複屈折率層の構成を適用すると、無機物質からなる柱状体の光軸に対する対称性が崩れ、結果として位相差板における複屈折及び偏光変換特性の角度依存性が悪化する虞がある。 In the polarization conversion element disclosed in Patent Literature 1, by overlapping the polarization separation film and the retardation plate, it is possible to suppress the generation of shadows caused by the edge portions of the retardation plate. In the polarization conversion element disclosed in Patent Document 2, since a plurality of layers in which the directions of inclination of the inorganic substances are different from each other are laminated, the direction in which the incident light is incident deviates from the direction perpendicular to the light incident surface. It is possible to compensate for the time and reduce the incident angle dependence of the efficiency of incident light. When the structure of the birefringence layer of Patent Document 2 is applied to the polarization conversion element of Patent Document 1, the symmetry of the columnar body made of inorganic material with respect to the optical axis is lost, and as a result, the birefringence and polarization conversion characteristics of the retardation plate deteriorate. There is a risk that the angle dependency will deteriorate.

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の偏光変換素子は、光が入射する入射面と一対の第1傾斜面と光が射出する射出面とを有する第1透光性部材と、一対の第2傾斜面と光が射出する射出面とを有する第2透光性部材と、一対の第1傾斜面うちの一方の第1傾斜面と一対の第2傾斜面のうちの一方の第2傾斜面との間に配置され、第1透光性部材に入射した光のうち一方の偏光成分である第1偏光光を反射し、他方の偏光成分である第2偏光光を透過することによって第1透光性部材に入射した光を分離する偏光分離膜と、一対の第1傾斜面うちの他方の第1傾斜面に配置され、偏光分離膜で反射した第1偏光光を第1透光性部材の射出面に反射する反射膜と、偏光分離膜と一方の第2傾斜面との間に配置され、偏光分離膜を透過した第2偏光光を第1偏光光に変換し、第2透光性部材に導光する半波長の位相差板と、を備える。半波長の位相差板は、成長方向が偏光分離膜を透過する第2偏光光の進行方向に対して直交する向きである無機材料を有する斜方蒸着膜である。 In order to solve the above problems, a polarization conversion element of one aspect of the present invention provides a first translucent member having an incident surface on which light enters, a pair of first inclined surfaces, and an exit surface from which light exits. and a second translucent member having a pair of second inclined surfaces and an exit surface through which light exits, one of the pair of first inclined surfaces and one of the pair of second inclined surfaces It is arranged between one second inclined surface and reflects the first polarized light that is one polarized component of the light incident on the first translucent member, and reflects the second polarized light that is the other polarized component of the light incident on the first translucent member. A polarization separation film that separates the light incident on the first translucent member by transmission, and the first polarized light that is arranged on the other first inclined surface of the pair of first inclined surfaces and reflected by the polarization separation film. to the exit surface of the first light-transmitting member, and the second polarized light transmitted through the polarization separation film is arranged between the polarization separation film and one second inclined surface, and the second polarized light transmitted through the polarization separation film is converted into the first polarized light. a half-wave retardation plate for converting and guiding the light to the second translucent member. The half-wave retardation plate is an oblique deposition film having an inorganic material whose growth direction is orthogonal to the traveling direction of the second polarized light that passes through the polarization splitting film.

第1実施形態のプロジェクターの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to a first embodiment; FIG. 図1のプロジェクターが備える光源装置の一部を拡大した概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram enlarging a part of a light source device provided in the projector of FIG. 1; FIG. 図2に示す領域R10を拡大した概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram in which a region R10 shown in FIG. 2 is enlarged; 第1実施形態の変形例の偏光変換素子の一部を拡大した概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram in which a part of a polarization conversion element of a modified example of the first embodiment is enlarged; 第2実施形態の偏光変換素子の一部を拡大した概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram enlarging a part of the polarization conversion element of the second embodiment; 第2実施形態の偏光変換素子の位相差板における光学軸方位角の相対関係を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the relative relationship of the optical axis azimuth angles in the retardation plate of the polarization conversion element of the second embodiment; 第2実施形態の偏光変換素子の位相差板による偏光変換効率の波長依存性の一例を示すグラフである。9 is a graph showing an example of the wavelength dependence of the polarization conversion efficiency of the retardation plate of the polarization conversion element of the second embodiment; 第3実施形態の偏光変換素子の一部を拡大した概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram in which a part of the polarization conversion element of the third embodiment is enlarged;

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1~図3を用いて説明する。
図1は、第1実施形態のプロジェクター1の構成を示す概略図である。以下の各図面では、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を変えている場合がある。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the projector 1 of the first embodiment. In each of the drawings below, the scale of the dimensions may be changed depending on the component in order to make each component easier to see.

本実施形態のプロジェクターは、光変調装置として3つの透過型液晶ライトバルブを有するプロジェクターの一例である。光変調装置として、例えば、反射型液晶ライドバルブを用いてもよい。光変調装置として、マイクロミラーを用いたデバイスや、DMD(Digital Micromirror Device)等を備える装置等のように、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。 The projector of this embodiment is an example of a projector having three transmissive liquid crystal light valves as light modulation devices. For example, a reflective liquid crystal light valve may be used as the light modulation device. As the light modulating device, a light modulating device other than liquid crystal may be used, such as a device using a micromirror or a device including a DMD (Digital Micromirror Device).

(プロジェクター)
始めに、プロジェクター1の構成について説明する。
図1に示すように、プロジェクター1は、光源装置11と、色分離光学系3と、光変調装置4R、光変調装置4G及び光変調装置4Bと、光合成光学系5と、投射光学系6と、を備える。
(projector)
First, the configuration of the projector 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the projector 1 includes a light source device 11, a color separation optical system 3, a light modulation device 4R, a light modulation device 4G and a light modulation device 4B, a light combining optical system 5, and a projection optical system 6. , provided.

(光源装置)
光源装置11は、光源15と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子100と、重畳レンズ33Aと、を備える。光源15は、プロジェクター1の照明光である白色光WLを射出する。光源15は、例えば白色光を射出する白色ランプ、或いはレーザ光源から射出される青色光と当該青色光を励起光として蛍光体から射出させた黄色光との混合光によって白色を射出する発光モジュール等であるが、白色光WLを射出できるものであれば特に限定されない。光源15から射出される白色光WLは、非偏光、すなわち複数の直線偏光が重なり合って全体として偏光状態が観測されない状態である。なお、図1では、光源15の詳細の構成は省略されている。
(light source device)
The light source device 11 includes a light source 15, an integrator optical system 31, a polarization conversion element 100, and a superimposing lens 33A. The light source 15 emits white light WL, which is illumination light for the projector 1 . The light source 15 is, for example, a white lamp that emits white light, or a light emitting module that emits white light by mixing blue light emitted from a laser light source and yellow light emitted from a phosphor using the blue light as excitation light. However, it is not particularly limited as long as it can emit white light WL. The white light WL emitted from the light source 15 is unpolarized, that is, in a state in which a plurality of linearly polarized lights are superimposed and the polarization state cannot be observed as a whole. Note that the detailed configuration of the light source 15 is omitted in FIG.

光源15から射出された白色光WLは、インテグレーター光学系31に向けて射出される。インテグレーター光学系31は、例えば、レンズアレイ31A、レンズアレイ31Bを備える。レンズアレイ31A、31Bの各々では、光軸AXに直交する方向に沿って複数のマイクロレンズ32A、32Bが配列されている。インテグレーター光学系31と重畳レンズ33Aとは、重畳光学系33を構成している。 White light WL emitted from the light source 15 is emitted toward the integrator optical system 31 . The integrator optical system 31 includes, for example, a lens array 31A and a lens array 31B. In each of the lens arrays 31A, 31B, a plurality of microlenses 32A, 32B are arranged along a direction perpendicular to the optical axis AX. The integrator optical system 31 and the superimposing lens 33A constitute a superimposing optical system 33. As shown in FIG.

インテグレーター光学系31を透過した白色光WLは、偏光変換素子100に入射する。偏光変換素子100は、非偏光の白色光WLを直線偏光に変換する。偏光変換素子100を透過した白色光WLは、重畳レンズ33Aに入射する。重畳レンズ33Aは、インテグレーター光学系31と協同し、被照明領域における白色光WLによる照度の分布を均一化する。 The white light WL that has passed through the integrator optical system 31 enters the polarization conversion element 100 . The polarization conversion element 100 converts the non-polarized white light WL into linearly polarized light. The white light WL transmitted through the polarization conversion element 100 enters the superimposing lens 33A. The superimposing lens 33A cooperates with the integrator optical system 31 to homogenize the illuminance distribution of the white light WL in the illuminated area.

色分離光学系3は、光源装置11の重畳レンズ33Aから光軸AXに沿って射出された白色光WLを赤色光LR、緑色光LG及び青色光LBに分離する。光変調装置4R、光変調装置4G及び光変調装置4Bは各々、赤色光LR、緑色光LG及び青色光LBを画像情報に応じて変調され、各色の画像光を形成する。光合成光学系5は、光変調装置4R、光変調装置4G及び光変調装置4Bから射出された各色の画像光を合成する。投射光学系6は、光合成光学系5によって合成された画像光をスクリーンSCRに向かって投射する。 The color separation optical system 3 separates the white light WL emitted from the superimposing lens 33A of the light source device 11 along the optical axis AX into red light LR, green light LG and blue light LB. The light modulating device 4R, the light modulating device 4G, and the light modulating device 4B respectively modulate the red light LR, the green light LG, and the blue light LB according to the image information to form image light of each color. The light synthesizing optical system 5 synthesizes the image light of each color emitted from the light modulating device 4R, the light modulating device 4G, and the light modulating device 4B. The projection optical system 6 projects the image light synthesized by the light synthesis optical system 5 toward the screen SCR.

色分離光学系3は、第1ダイクロイックミラー7aと、第2ダイクロイックミラー7bと、第1反射ミラー8aと、第2反射ミラー8bと、第3反射ミラー8cと、を備える。第1ダイクロイックミラー7aは、光源装置11から射出された白色光WLを、赤色光LRと、緑色光LGと青色光LBとが混合された光と、に分離する。そのため、第1ダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを透過すると共に、緑色光LG及び青色光LBを反射する。第2ダイクロイックミラー7bは、緑色光LGと青色光LBとが混合された光を緑色光LGと青色光LBとに分離する。そのため、第2ダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射すると共に、青色光LBを透過する。 The color separation optical system 3 includes a first dichroic mirror 7a, a second dichroic mirror 7b, a first reflecting mirror 8a, a second reflecting mirror 8b, and a third reflecting mirror 8c. The first dichroic mirror 7a separates the white light WL emitted from the light source device 11 into red light LR and mixed light of green light LG and blue light LB. Therefore, the first dichroic mirror 7a transmits the red light LR and reflects the green light LG and the blue light LB. The second dichroic mirror 7b separates the mixed light of green light LG and blue light LB into green light LG and blue light LB. Therefore, the second dichroic mirror 7b reflects the green light LG and transmits the blue light LB.

第1反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置され、第1ダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。第2反射ミラー8b及び第3反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置され、第2ダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを反射し、青色光LBを光変調装置4Bに導く。 The first reflecting mirror 8a is arranged in the optical path of the red light LR, and reflects the red light LR transmitted through the first dichroic mirror 7a toward the light modulation device 4R. The second reflecting mirror 8b and the third reflecting mirror 8c are arranged in the optical path of the blue light LB, reflect the blue light LB transmitted through the second dichroic mirror 7b, and guide the blue light LB to the light modulator 4B.

光変調装置4Rは、赤色光LRを通過させる間に画像情報に応じて当該光を変調し、赤色の画像光を形成する。同様に、光変調装置4Gは、緑色光LGを通過させる間に画像情報に応じて当該光を変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置4Bは、青色光LBを通過させる間に画像情報に応じて当該光を変調し、青色の画像光を形成する。光変調装置4R、光変調装置4G及び光変調装置4Bの各々は、例えば液晶パネルによって構成されている。 The light modulation device 4R modulates the red light LR according to image information while passing the red light LR to form red image light. Similarly, the light modulator 4G modulates the green light LG in accordance with the image information while allowing the green light LG to pass therethrough to form green image light. The light modulation device 4B modulates the blue light LB according to the image information while passing the blue light LB to form blue image light. Each of the light modulating device 4R, the light modulating device 4G, and the light modulating device 4B is configured by, for example, a liquid crystal panel.

光変調装置4R、光変調装置4G及び光変調装置4Bの各々の光入射側及び光射出側には、偏光板(図示略)が配置されている。光変調装置4Rの赤色光LRの入射側には、光変調装置4Rに入射する赤色光LRを平行光に変換するフィールドレンズ10Rが設けられている。光変調装置4Gの緑色光LGの入射側には、光変調装置4Gに入射する緑色光LGを平行光に変換するフィールドレンズ10Gが設けられている。光変調装置4Bの青色光LBの入射側には、光変調装置4Bに入射する青色光LBを平行光に変換するフィールドレンズ10Bが設けられている。 A polarizing plate (not shown) is arranged on the light incident side and the light exit side of each of the light modulating device 4R, the light modulating device 4G, and the light modulating device 4B. A field lens 10R that converts the red light LR incident on the light modulation device 4R into parallel light is provided on the incident side of the light modulation device 4R for the red light LR. A field lens 10G for converting the green light LG incident on the light modulation device 4G into parallel light is provided on the side of the light modulation device 4G on which the green light LG is incident. A field lens 10B that converts the blue light LB entering the light modulation device 4B into parallel light is provided on the side of the light modulation device 4B from which the blue light LB is incident.

光合成光学系5は、例えばクロスダイクロイックプリズムによって構成されている。光合成光学系5は、光変調装置4R、光変調装置4G及び光変調装置4Bの各々から射出された各色の画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系6に向けて射出する。 The light synthesizing optical system 5 is composed of, for example, a cross dichroic prism. The light synthesizing optical system 5 synthesizes the image light of each color emitted from each of the light modulator 4R, the light modulator 4G, and the light modulator 4B, and emits the synthesized image light toward the projection optical system 6.

投射光学系6は、複数の投射レンズによって構成されている。投射光学系6は、光合成光学系5によって合成された画像光をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像が表示される。 The projection optical system 6 is composed of a plurality of projection lenses. The projection optical system 6 enlarges and projects the image light synthesized by the light synthesis optical system 5 toward the screen SCR. An enlarged color image is displayed on the screen SCR.

(偏光変換素子)
次に、偏光変換素子100の構成について説明する。
図2は、上述の光源装置11におけるレンズアレイ31Bと第1実施形態の偏光変換素子101の一部分を拡大した概略構成図である。図3は、図2に示す領域R10を拡大した概略構成図である。
(polarization conversion element)
Next, the configuration of the polarization conversion element 100 will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram enlarging a part of the lens array 31B and the polarization conversion element 101 of the first embodiment in the light source device 11 described above. FIG. 3 is a schematic configuration diagram in which the region R10 shown in FIG. 2 is enlarged.

偏光変換素子101には、レンズアレイ31Bが備える複数のマイクロレンズ32Bの各々から白色光WLが集光されつつ、入射する。以下では、偏光変換素子101に入射する白色光WLの進行方向、すなわち偏光変換素子101に入射する白色光WLの光軸に平行な方向をZ方向とする。また、Z方向に垂直であって、且つ互いに直交する2つの方向をX方向及びY方向とし、X方向及びY方向を含む面をXY平面と称する。 The white light WL is condensed and incident on the polarization conversion element 101 from each of the plurality of microlenses 32B provided in the lens array 31B. Hereinafter, the traveling direction of the white light WL entering the polarization conversion element 101, that is, the direction parallel to the optical axis of the white light WL entering the polarization conversion element 101 is defined as the Z direction. Two directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction, and a plane including the X direction and the Y direction is referred to as the XY plane.

偏光変換素子101は、表面101a、101bと、一対の側面101c、101eと、一対の側面101d、101fと、を有し、板状に構成されている。なお、図3には、一対の側面101c、101eのうちの側面101eが図示されている。表面101a、101bは、XY平面に平行に配置され、Z方向から見て略正方形状をなしている。表面101aは、白色光WLの入射面を構成している。表面101bは、白色光WLの射出面を構成している。側面101d、101fは、X方向及びZ方向を含み且つY方向に垂直なXZ平面に平行に配置され、Y方向から見たときにX方向に沿う長辺とZ方向に沿う短辺とを有する長方形状をなしている。側面101eは、Y方向及びZ方向を含み且つX方向に垂直なYZ平面に平行に配置され、X方向から見たときにY方向に沿う長辺とZ方向に沿う短辺とを有する長方形状をなしている。 The polarization conversion element 101 has surfaces 101a and 101b, a pair of side surfaces 101c and 101e, and a pair of side surfaces 101d and 101f, and has a plate shape. Note that FIG. 3 shows the side surface 101e of the pair of side surfaces 101c and 101e. The surfaces 101a and 101b are arranged parallel to the XY plane and have a substantially square shape when viewed from the Z direction. The surface 101a constitutes the incident surface of the white light WL. The surface 101b constitutes the exit surface of the white light WL. The side surfaces 101d and 101f are arranged parallel to an XZ plane that includes the X direction and the Z direction and is perpendicular to the Y direction, and has a long side along the X direction and a short side along the Z direction when viewed from the Y direction. It has a rectangular shape. The side surface 101e is arranged parallel to a YZ plane that includes the Y direction and the Z direction and is perpendicular to the X direction, and has a rectangular shape having a long side along the Y direction and a short side along the Z direction when viewed from the X direction. is making

偏光変換素子101は、複数の第1透光性部材110と、複数の第2透光性部材120と、複数の遮光膜130と、複数の偏光分離膜140と、複数の反射膜150と、複数の位相差板160と、複数の反射防止膜181、182と、を備える。 The polarization conversion element 101 includes a plurality of first light-transmitting members 110, a plurality of second light-transmitting members 120, a plurality of light shielding films 130, a plurality of polarization separating films 140, a plurality of reflecting films 150, A plurality of retardation plates 160 and a plurality of antireflection films 181 and 182 are provided.

第1透光性部材110は、表面110a、110bと、一対の側面110c、110eと、一対の側面110d、110fと、を有し、Y方向に延在する柱状に形成されている。表面110a、110bは、XY平面に平行に配置され、Z方向から見たときにY方向に沿う長辺とX方向に沿う短辺とを有する長方形状をなしている。表面110aは、白色光WLが入射する入射面111である。表面110bは、白色光WLが射出する射出面112である。側面110c、110eは、X方向で対向し、互いに平行に配置され、X方向から見たときにY方向に沿う長辺とZ方向に沿う短辺とを有する長方形状をなしている。但し、側面110c、110eは、Z方向の前方に進むに従ってX方向を後退し、Y方向から見たときにX方向及びZ方向に対して傾斜している。すなわち、側面110c、110eは、一対の傾斜面(第1傾斜面)114A、114Bである。側面110d、110fは、Y方向で対向し、各々がXZ平面に平行且つ互いに平行に配置され、Y方向から見たときにX方向に沿って互いに平行な二辺と、Z方向に進むに従ってX方向を後退し且つ互いに平行な二辺とを有する平行四辺形状をなしている。なお、一対の傾斜面(第1傾斜面)114A、114Bは、入射面111に対して傾斜する傾斜面でもある。 The first translucent member 110 has surfaces 110a and 110b, a pair of side surfaces 110c and 110e, and a pair of side surfaces 110d and 110f, and is formed in a columnar shape extending in the Y direction. The surfaces 110a and 110b are arranged parallel to the XY plane and have a rectangular shape with long sides along the Y direction and short sides along the X direction when viewed from the Z direction. The surface 110a is the incident surface 111 on which the white light WL is incident. The surface 110b is the exit surface 112 from which the white light WL exits. The side surfaces 110c and 110e are arranged parallel to each other in the X direction, and have a rectangular shape having a long side along the Y direction and a short side along the Z direction when viewed from the X direction. However, the side surfaces 110c and 110e recede in the X direction as they move forward in the Z direction, and are inclined with respect to the X and Z directions when viewed from the Y direction. That is, the side surfaces 110c and 110e are a pair of inclined surfaces (first inclined surfaces) 114A and 114B. The side surfaces 110d and 110f face each other in the Y direction and are arranged parallel to the XZ plane and parallel to each other. It has a parallelogram shape with two sides parallel to each other and receding in direction. Note that the pair of inclined surfaces (first inclined surfaces) 114A and 114B are also inclined surfaces that are inclined with respect to the incident surface 111 .

第2透光性部材120は、表面120a、120bと、一対の側面120c、120eと、一対の側面120d、120fと、を有し、Y方向に延在する柱状に形成されている。表面120a、120bは、XY平面に平行に配置され、Z方向から見たときにY方向に沿う長辺とX方向に沿う短辺とを有する長方形状をなしている。表面120bは、白色光WLが射出する射出面122である。側面120c、120eは、X方向で対向し、互いに平行に配置され、X方向から見たときにY方向に沿う長辺とZ方向に沿う短辺とを有する長方形状をなしている。側面120c、120eは、側面110c、110eと同様に、Z方向の前方に進むに従ってX方向を後退し、Y方向から見たときにX方向及びZ方向に対して傾斜している。すなわち、側面120c、120eは、一対の傾斜面(第2傾斜面)124A、124Bである。側面120d、120fは、Y方向で対向し、XZ平面に平行且つ互いに平行に配置され、Y方向から見たときにX方向に沿って互いに平行な二辺と、Z方向に進むに従ってX方向を後退し且つ互いに平行な二辺とを有する平行四辺形状をなしている。なお、一対の傾斜面(第2傾斜面)124A、124Bは、入射面111に対して傾斜する傾斜面でもある。 The second translucent member 120 has surfaces 120a and 120b, a pair of side surfaces 120c and 120e, and a pair of side surfaces 120d and 120f, and is formed in a columnar shape extending in the Y direction. The surfaces 120a and 120b are arranged parallel to the XY plane and have a rectangular shape with long sides along the Y direction and short sides along the X direction when viewed from the Z direction. The surface 120b is the exit surface 122 from which the white light WL exits. The side surfaces 120c and 120e are arranged parallel to each other in the X direction and have a rectangular shape with long sides along the Y direction and short sides along the Z direction when viewed from the X direction. Like the side surfaces 110c and 110e, the side surfaces 120c and 120e recede in the X direction as they move forward in the Z direction, and are inclined with respect to the X and Z directions when viewed from the Y direction. That is, the side surfaces 120c and 120e are a pair of inclined surfaces (second inclined surfaces) 124A and 124B. The side surfaces 120d and 120f face each other in the Y direction and are arranged parallel to the XZ plane and parallel to each other. It has a parallelogram shape with two sides that are receding and parallel to each other. Note that the pair of inclined surfaces (second inclined surfaces) 124A and 124B are also inclined surfaces that are inclined with respect to the incident surface 111 .

第1透光性部材110及び第2透光性部材120は、X方向において、側面110cと側面120eとが向き合うとともに、側面120cと側面110eとが向き合うように、交互に配置されている。 The first translucent members 110 and the second translucent members 120 are alternately arranged in the X direction such that the side surfaces 110c and 120e face each other and the side surfaces 120c and 110e face each other.

なお、上述のように偏光変換素子101全体が板状に形成され、側面101d、101fはY方向から見たときに長方形状をなしている。そのため、X方向において、両端部に配置される第1透光性部材110の側面110d、110f又は第2透光性部材120の側面120d、120fは、Y方向から見たときにX方向に平行な第一辺と、第一辺の一端に接続され且つ第一辺と直角をなしてZ方向に平行な第二辺と、第一辺の他端と第二辺において第一辺と接続された端とは反対側の端とを連結し、且つZ方向に進むに従ってX方向を後退し且つ互いに平行な第三辺とを有する直角三角形状をなしている。 As described above, the entire polarization conversion element 101 is formed in a plate shape, and the side surfaces 101d and 101f are rectangular when viewed from the Y direction. Therefore, in the X direction, the side surfaces 110d and 110f of the first translucent member 110 and the side surfaces 120d and 120f of the second translucent member 120 arranged at both ends are parallel to the X direction when viewed from the Y direction. a first side connected to one end of the first side and perpendicular to the first side and parallel to the Z direction; the other end of the first side and the second side connected to the first side It forms a right-angled triangular shape which connects the opposite end to the opposite end and has a third side which recedes in the X direction as it progresses in the Z direction and which is parallel to each other.

第1透光性部材110及び第2透光性部材120は、例えば各種光学ガラス、白板ガラス、ホウケイ酸ガラス、青板ガラス等で形成されているが、白色光WLに対して透光性を有する基材であれば特に限定されない。 The first translucent member 110 and the second translucent member 120 are made of, for example, various types of optical glass, white plate glass, borosilicate glass, soda plate glass, etc., and have translucency with respect to white light WL. It is not particularly limited as long as it is a base material.

遮光膜130は、白色光WLを遮光するための膜であり、第2透光性部材120の表面120aを覆うように配置されている。図2に示すように、マイクロレンズ32Bによって集光された白色光WLは、概ね、X方向で交互に配置されている表面110a、120aのうち、表面110aすなわち入射面111に入射する。マイクロレンズ32Bによって集光された白色光WLが僅かに、表面120aとX方向で重なる領域に照射されても、遮光膜130によって遮断され、表面120aには入射しない。つまり、表面120aは、白色光WLが入射する入射面ではない。遮光膜130は、例えば金属膜や誘電体膜等の反射膜で構成されている。 The light shielding film 130 is a film for shielding the white light WL, and is arranged so as to cover the surface 120a of the second translucent member 120 . As shown in FIG. 2, the white light WL condensed by the microlens 32B is generally incident on the surface 110a, ie, the incident surface 111, among the surfaces 110a and 120a alternately arranged in the X direction. Even if a small amount of the white light WL condensed by the microlens 32B irradiates a region overlapping the surface 120a in the X direction, it is blocked by the light shielding film 130 and does not enter the surface 120a. That is, the surface 120a is not an incident surface on which the white light WL is incident. The light shielding film 130 is composed of, for example, a reflective film such as a metal film or a dielectric film.

偏光変換素子101における白色光WLの入射面は、X方向において遮光膜130を介して配置された複数の入射面111によって構成されている。一方、偏光変換素子101における白色光WLの射出面は、X方向において交互に配置された複数の射出面112と複数の射出面122によって構成されている。 The plane of incidence of the white light WL in the polarization conversion element 101 is composed of a plurality of planes of incidence 111 arranged in the X direction with the light shielding films 130 interposed therebetween. On the other hand, the emission surface of the white light WL in the polarization conversion element 101 is composed of a plurality of emission surfaces 112 and a plurality of emission surfaces 122 alternately arranged in the X direction.

偏光分離膜140は、第1透光性部材110の一対の傾斜面114A、114Bのうちの傾斜面(一方の第1傾斜面)114Aと当該第1透光性部材110の上方の第2透光性部材120の一対の傾斜面124A、124Bのうちの傾斜面(一方の第2傾斜面)124Bとの間に配置されている。偏光分離膜140は、第1透光性部材110の入射面111から入射した非偏光の白色光(光)WLのうちのS偏光(一方の偏光成分である第1偏光光)WLを反射する。また、偏光分離膜140は、入射面111から入射した非偏光の白色光WLのうちのP偏光(他方の偏光成分である第2偏光光)WLを透過する。すなわち、偏光分離膜140は、S偏光WLを反射し、P偏光WLを透過することによって、入射面111から入射した白色光WLを互いに異なる偏光成分を有する2つの光に分離する。 The polarization splitting film 140 is formed between the inclined surface (one first inclined surface) 114A of the pair of inclined surfaces 114A and 114B of the first translucent member 110 and the second translucent surface above the first translucent member 110. It is arranged between the inclined surface (one second inclined surface) 124B of the pair of inclined surfaces 124A and 124B of the optical member 120 . The polarization splitting film 140 reflects the S-polarized light (the first polarized light that is one of the polarized components) WL S of the non-polarized white light (light) WL incident from the incident surface 111 of the first translucent member 110 . do. Also, the polarization splitting film 140 transmits P -polarized light (the second polarized light that is the other polarization component) WLP of the non-polarized white light WL incident from the incident surface 111 . That is, the polarization separation film 140 reflects the S-polarized light WL S and transmits the P-polarized light WL P , thereby separating the white light WL incident from the incident surface 111 into two lights having different polarization components.

偏光分離膜140は、例えば、フッ化マグネシウム(MgF)からなる低屈折率層とランタンアルミネートからなる高屈折率層とが所定の層数及び光学膜厚で交互に積層された誘電体多層膜によって構成されている。 The polarization splitting film 140 is, for example, a dielectric multilayer in which low refractive index layers made of magnesium fluoride (MgF 2 ) and high refractive index layers made of lanthanum aluminate are alternately laminated with a predetermined number of layers and an optical thickness. composed of a membrane.

反射膜150は、第1透光性部材110の一対の傾斜面114A、114Bのうちの傾斜面(他方の第1傾斜面)114Bに配置されている。反射膜150には、偏光分離膜140によって分離されたS偏光WLが入射する。反射膜150は、偏光分離膜140で反射されたS偏光WLを第1透光性部材110の射出面112に反射する。反射膜150は、例えば白色光WL誘電体多層膜、或いはアルミニウム(Al)、銀(Ag)等の金属膜で構成されている。なお、反射率をより高めるために、反射膜150として誘電体多層膜が用いられることが好ましい。 The reflective film 150 is arranged on the inclined surface (the other first inclined surface) 114B of the pair of inclined surfaces 114A and 114B of the first translucent member 110 . S-polarized light WL S separated by the polarization separating film 140 is incident on the reflecting film 150 . The reflective film 150 reflects the S -polarized light WLS reflected by the polarization separation film 140 to the exit surface 112 of the first translucent member 110 . The reflective film 150 is composed of, for example, a white light WL dielectric multilayer film or a metal film such as aluminum (Al) or silver (Ag). A dielectric multilayer film is preferably used as the reflective film 150 in order to further increase the reflectance.

図2及び図3に示すように、位相差板160は、偏光分離膜140と第2透光性部材120の一対の傾斜面124A、124Bのうちの傾斜面124Bとの間に配置されている。位相差板160は、偏光分離膜140を透過したP偏光WLに半波長すなわちπの位相量を付与し、S偏光(第1偏光光)WLに変換する半波長の位相差板である。位相差板160は、変換したS偏光WLを当該第2透光性部材120に導光する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the retardation plate 160 is arranged between the polarization separation film 140 and the inclined surface 124B of the pair of inclined surfaces 124A and 124B of the second translucent member 120. As shown in FIGS. . The retardation plate 160 is a half-wave retardation plate that imparts a half wavelength, that is, a phase amount of π to the P -polarized light WLP transmitted through the polarization splitting film 140 and converts it into S -polarized light (first polarized light) WLS. . The retardation plate 160 guides the converted S-polarized light WL S to the second translucent member 120 .

図3に示すように、半波長の位相差板160は、所謂柱状構造膜であって、複数の無機柱状体(無機材料)162を有する斜方蒸着膜である。複数の無機柱状体162は、Z方向に沿って並んで配置されている。各々の無機柱状体162は、位相差板160の側面160eに対して斜方蒸着されることによって形成されている。位相差板160の側面160eは、Z方向に進むに従ってX方向を後退し、X方向及びZ方向に対して傾斜している。 As shown in FIG. 3, the half-wave retardation plate 160 is a so-called columnar structure film, which is an oblique deposition film having a plurality of inorganic columns (inorganic materials) 162 . The plurality of inorganic columnar bodies 162 are arranged side by side along the Z direction. Each inorganic columnar body 162 is formed by oblique vapor deposition on the side surface 160 e of the retardation plate 160 . A side surface 160e of the retardation plate 160 recedes in the X direction as it progresses in the Z direction, and is inclined with respect to the X and Z directions.

無機柱状体162が斜方蒸着される際の成長方向D162、すなわち無機柱状体162の柱芯方向は、X方向に略平行であり、位相差板160の側面160eに対して傾斜している。図3に二点破線で示すように、第1透光性部材110の入射面111から入射する非偏光の白色光WL、偏光分離膜140を透過するP偏光WL、及び半波長の位相差板160で変換されて第2透光性部材120に導光されるS偏光WLの各々の進行方向DWLは、Z方向に平行である。各々の無機柱状体162の成長方向D162は、X方向に平行であって、P偏光WLの進行方向DWLに対して直交する向きである。複数の無機柱状体162は、成長方向D162の一方向のみである。 The growth direction D162 when the inorganic columnar bodies 162 are obliquely deposited, that is, the columnar core direction of the inorganic columnar bodies 162 is substantially parallel to the X direction and inclined with respect to the side surface 160e of the retardation plate 160 . As indicated by a two-dot dashed line in FIG. 3, unpolarized white light WL incident from the incident surface 111 of the first translucent member 110, P-polarized light WL P transmitted through the polarization separation film 140, and a half-wave phase difference The traveling direction DWL of each of the S -polarized light WLS converted by the plate 160 and guided to the second translucent member 120 is parallel to the Z direction. The growth direction D 162 of each inorganic columnar body 162 is parallel to the X direction and perpendicular to the traveling direction D WL of the P -polarized light WLP. The plurality of inorganic columnar bodies 162 are only in one direction of growth direction D 162 .

なお、無機柱状体162の成長方向D162がP偏光WLの進行方向DWLに対して直交することは、位相差板160に入射するP偏光WL及び位相差板160によって変換されたS偏光WLの光軸に対する対称性及びP偏光WLからS偏光WLへの位相差板160における複屈折及び偏光変換特性に影響を及ぼさない、或いはP偏光WL及びS偏光WLの光軸に対する対称性及び位相差板160における複屈折及び偏光変換特性への影響が最小限に抑えられていることを意味している。このため、無機柱状体162の成長方向D162とP偏光WLの進行方向DWLとのなす角度αは、90°±5°であり、好ましくは90°±2°であり、最も好ましくは90°である。 It should be noted that the fact that the growth direction D 162 of the inorganic columnar body 162 is orthogonal to the traveling direction D WL of the P-polarized WL P means that the P-polarized WL P incident on the retardation plate 160 and the S Does not affect the symmetry about the optical axis of the polarization WL S and the birefringence and polarization conversion properties in the retarder 160 from P-polarization WL P to S-polarization WL S , or P-polarization WL P and S-polarization WL S light This means that the symmetry about the axis and the birefringence and polarization conversion properties in the retarder 160 are minimally affected. Therefore, the angle α between the growth direction D 162 of the inorganic columnar body 162 and the traveling direction D WL of the P-polarized light WL P is 90°±5°, preferably 90°±2°, most preferably 90°.

無機柱状体162は、例えば水晶によって形成されている。すなわち、半波長の位相差板160の無機材料は、例えば水晶である。半波長の位相差板160が水晶等の無機柱状体162から構成されることによって、従来のように有機フィルムや、酸化シリコン(SiO)と酸化チタン(TiO)とを交互に積層してなる積層膜をはじめとする誘電体多層膜等からなる位相差膜に比べて、耐熱性及び耐光性が高まり、偏光変換素子101の長寿命化が図られる。 The inorganic columnar body 162 is made of crystal, for example. That is, the inorganic material of the half-wave retardation plate 160 is crystal, for example. Since the half-wave retardation plate 160 is composed of inorganic columnar bodies 162 such as crystal, organic films or silicon oxide (SiO 2 ) and titanium oxide (TiO 2 ) are alternately laminated in the conventional manner. Compared with a retardation film made of a dielectric multilayer film such as a laminated film, the heat resistance and light resistance are improved, and the lifetime of the polarization conversion element 101 can be extended.

反射防止膜181は、偏光分離膜140と位相差板160との間に配置されている。反射防止膜181は、偏光分離膜140を透過したP偏光WLが位相差板160によって反射されることを防止し、P偏光WLを円滑に位相差板160に入射させる。反射防止膜182は、位相差板160と第2透光性部材120との間に配置されている。反射防止膜182は、位相差板160から射出されたS偏光WLが第2透光性部材120によって反射されることを防止し、S偏光WLを円滑に位相差板160に入射させる。 The antireflection film 181 is arranged between the polarization separation film 140 and the retardation plate 160 . The anti-reflection film 181 prevents the P -polarized WLP transmitted through the polarization splitting film 140 from being reflected by the retardation plate 160 and allows the P -polarized WLP to enter the retardation plate 160 smoothly. The antireflection film 182 is arranged between the retardation plate 160 and the second translucent member 120 . The antireflection film 182 prevents the S -polarized light WLS emitted from the retardation plate 160 from being reflected by the second translucent member 120 , allowing the S -polarized light WLS to smoothly enter the retardation plate 160 .

反射防止膜181、182は、例えば誘電体多層膜から形成されている。反射防止膜181の誘電体多層膜を構成する材料は、偏光分離膜140の実効屈折率及び位相差板160の実効屈折率に応じて選定される。反射防止膜182の誘電体多層膜を構成する材料は、位相差板160の実効屈折率及び第2透光性部材120の屈折率に応じて選定される。 The antireflection films 181 and 182 are formed of, for example, dielectric multilayer films. A material forming the dielectric multilayer film of the antireflection film 181 is selected according to the effective refractive index of the polarization separating film 140 and the effective refractive index of the retardation plate 160 . A material forming the dielectric multilayer film of the antireflection film 182 is selected according to the effective refractive index of the retardation plate 160 and the refractive index of the second translucent member 120 .

第1実施形態の偏光変換素子101では、位相差板160の複数の無機柱状体162は、偏光分離膜140とは別の基板に形成されている。例えば、図2に示すように、第2透光性部材120を基板として、第2透光性部材120の側面120e上に反射防止膜182が直接形成され、反射防止膜182の側面182e上に成長方向D162に沿って延びる複数の無機柱状体162からなる位相差板160が直接形成されている。さらに、位相差板160の側面160e上に、反射防止膜181が形成されている。一方、第2透光性部材120の側面120c上に反射膜150が直接形成され、反射膜150の第2透光性部材120に接する側面とは反対側の側面に、第1透光性部材110の側面110eが接するように第1透光性部材110が配置されている。そして、第1透光性部材110の側面110c上に偏光分離膜140が直接形成され、X方向の後方から前方に向かって反射防止膜181、半波長の位相差板160、反射防止膜182、第2透光性部材120、反射膜150、第1透光性部材110及び偏光分離膜140からなる基本積層体が形成される。つまり、第1実施形態の偏光変換素子101では、位相差板160の複数の無機柱状体162は、偏光分離膜140が形成されている第1透光性部材110とは別の第2透光性部材120に斜方蒸着されている。 In the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the plurality of inorganic columns 162 of the retardation plate 160 are formed on a substrate different from the substrate on which the polarization separation film 140 is formed. For example, as shown in FIG. 2, the second translucent member 120 is used as a substrate, the antireflection film 182 is directly formed on the side surface 120e of the second translucent member 120, and the antireflection film 182e is formed on the side surface 182e of the antireflection film 182. A retardation plate 160 consisting of a plurality of inorganic columns 162 extending along the growth direction D 162 is directly formed. Furthermore, an antireflection film 181 is formed on the side surface 160 e of the retardation plate 160 . On the other hand, the reflective film 150 is directly formed on the side surface 120c of the second translucent member 120, and the first translucent member The first translucent member 110 is arranged so that the side surface 110e of 110 is in contact with it. A polarization separation film 140 is directly formed on the side surface 110c of the first translucent member 110, and an antireflection film 181, a half-wave retardation plate 160, an antireflection film 182, and an antireflection film 182 are formed from rear to front in the X direction. A basic laminate is formed of the second translucent member 120 , the reflective film 150 , the first translucent member 110 and the polarization separation film 140 . That is, in the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the plurality of inorganic columnar bodies 162 of the retardation plate 160 are the second light-transmitting members different from the first light-transmitting member 110 on which the polarization separation film 140 is formed. It is obliquely vapor-deposited on the conductive member 120 .

複数の無機柱状体162は、例えば側面120e上に反射防止膜182が積層された第2透光性部材120を基材として、この基材に無機柱状体162の無機材料を斜方蒸着する工程によって作製することができる。この工程では、無機材料を放出する放出装置から無機材料が放出される中心方向及び当該中心方向に垂直な面の双方に対して前述の基材における反射防止膜182の側面182eを略45°傾斜させた状態で配置すればよい。 The plurality of inorganic columnar bodies 162 are obtained by obliquely depositing the inorganic material of the inorganic columnar bodies 162 on the second translucent member 120 having the antireflection film 182 laminated on the side surface 120e, for example, as a base material. can be made by In this step, the side surface 182e of the antireflection film 182 on the base material is inclined at approximately 45° with respect to both the central direction in which the inorganic material is emitted from the inorganic material emitting device and the plane perpendicular to the central direction. It should be placed in a state where

第1実施形態の偏光変換素子101では、偏光分離膜140と反射防止膜181とは、接着剤190によって接着されている。接着剤190には、例えば紫外線硬化樹脂等が用いられる。接着剤190が位相差板160の無機柱状体162に浸入すると、位相差板160における複屈折が低下し、所望の位相差を得られず、結果として位相差板160での偏光変換効率が低下する。そのため、反射防止膜181は、上述のように偏光分離膜140を透過したP偏光WLが位相差板160によって反射されることを防止する役割に加え、接着剤190が位相差板160の複数の無機柱状体162に浸入することを防止する役割を担っている。 In the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the polarization separation film 140 and the antireflection film 181 are adhered with an adhesive 190 . For the adhesive 190, for example, an ultraviolet curing resin or the like is used. When the adhesive 190 penetrates into the inorganic columnar bodies 162 of the retardation plate 160, the birefringence of the retardation plate 160 is reduced, and a desired retardation cannot be obtained, resulting in a decrease in the polarization conversion efficiency of the retardation plate 160. do. Therefore, the antireflection film 181 plays a role of preventing the P -polarized light WLP transmitted through the polarization separation film 140 from being reflected by the retardation plate 160 as described above. It plays a role of preventing intrusion into the inorganic columnar body 162 of .

第1実施形態の偏光変換素子101では、複数の上述の基本積層体同士が接着剤190によって接着され、X方向に積層されている。つまり、X方向で互いに隣り合う基本積層体のうち、下方の基本積層体の偏光分離膜140と上方の基本積層体の反射防止膜181との間に、接着剤190が介在している。 In the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the plurality of basic laminates described above are adhered to each other with an adhesive 190 and laminated in the X direction. In other words, the adhesive 190 is interposed between the polarization separation film 140 of the lower basic laminate and the antireflection film 181 of the upper basic laminate among the basic laminates adjacent to each other in the X direction.

以上説明した第1実施形態の偏光変換素子101では、入射面111と傾斜面114A、114Bと射出面112とを有する第1透光性部材110と、傾斜面124A、124Bと射出面122とを有する第2透光性部材120と、第1透光性部材110の傾斜面114Aと第2透光性部材120の傾斜面124Bとの間に配置された偏光分離膜140と、第1透光性部材110の傾斜面114Bに配置された反射膜150と、偏光分離膜140と第2透光性部材120の傾斜面124Bとの間に配置された位相差板160と、を備える。偏光分離膜140は、第1透光性部材110に入射した白色光WLのうちS偏光WLを反射し、P偏光WLを透過する。反射膜150は、偏光分離膜140で反射されたS偏光WLSを第1透光性部材110の射出面112に反射する。位相差板160は、偏光分離膜140を透過したP偏光WLをS偏光WLに変換し、第2透光性部材120に導光する。位相差板160は、成長方向D162が偏光分離膜140を透過するP偏光WLの進行方向DWLに対して直交する向きである無機柱状体162を有する斜方蒸着膜である。 In the polarization conversion element 101 of the first embodiment described above, the first translucent member 110 having the incident surface 111, the inclined surfaces 114A and 114B, and the exit surface 112, the inclined surfaces 124A and 124B, and the exit surface 122 are arranged. a second translucent member 120 having a second translucent member 120, a polarization separation film 140 disposed between an inclined surface 114A of the first translucent member 110 and an inclined surface 124B of the second translucent member 120, and a first translucent a reflective film 150 arranged on the inclined surface 114B of the optical member 110; The polarization separating film 140 reflects the S -polarized light WLS of the white light WL incident on the first translucent member 110 and transmits the P -polarized light WLP. The reflective film 150 reflects the S-polarized light WLS reflected by the polarization separation film 140 to the exit surface 112 of the first translucent member 110 . The retardation plate 160 converts the P -polarized light WLP transmitted through the polarization separation film 140 into the S -polarized light WLS, and guides the light to the second translucent member 120 . The retardation plate 160 is an oblique deposition film having inorganic columns 162 whose growth direction D 162 is perpendicular to the traveling direction D WL of the P -polarized light WLP transmitted through the polarization splitting film 140 .

第1実施形態の偏光変換素子101では、図2及び図3に示すように、レンズアレイ31Bが備える複数のマイクロレンズ32Bの各々から非偏光の白色光WLが集光されつつ、入射する。入射した白色光WLは偏光分離膜140によってP偏光WLとS偏光WLとに分離される。偏光分離膜140にて分離されたP偏光WLは、偏光分離膜140を透過し、位相差板160によってS偏光WLに変換される。変換されたS偏光WLは、進行方向DWLに沿って進行しつつ、第2透光性部材120に導光され、射出面122から射出される。一方、偏光分離膜140にて分離されたS偏光WLは、第1透光性部材110内で反射膜150によって正反射され、射出面112から射出される。つまり、第1実施形態の偏光変換素子101によれば、入射する非偏光の白色光WLをS偏光WLに変換し、射出面である表面101bからS偏光WLを射出することができる。また、第1実施形態の偏光変換素子101によれば、位相差板160が複数の無機柱状体162を備えるので、誘電体多層膜を備える場合に比べて耐熱性及び耐光性を高めることができる。 In the polarization conversion element 101 of the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, unpolarized white light WL is condensed and incident from each of the plurality of microlenses 32B included in the lens array 31B. The incident white light WL is separated into P-polarized light WL P and S-polarized light WL S by the polarization separation film 140 . The P-polarized light WL P separated by the polarization separation film 140 passes through the polarization separation film 140 and is converted into the S-polarized light WL S by the retardation plate 160 . The converted S-polarized light WL S travels along the travel direction DWL, is guided to the second translucent member 120 , and emerges from the exit surface 122 . On the other hand, the S-polarized light WL S separated by the polarization separating film 140 is specularly reflected by the reflecting film 150 in the first translucent member 110 and emitted from the exit surface 112 . That is, according to the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the incident non-polarized white light WL can be converted into the S-polarized light WL S , and the S-polarized light WL S can be emitted from the surface 101b, which is the exit surface. In addition, according to the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the retardation plate 160 includes a plurality of inorganic columns 162, so heat resistance and light resistance can be improved compared to the case of including a dielectric multilayer film. .

第1実施形態の偏光変換素子101では、位相差板160の複数の無機柱状体162の成長方向D162は、偏光分離膜140を透過して位相差板160に入射するP偏光WLの進行方向DWLに対して直交している。このことによって、偏光分離膜140を透過したP偏光WLの光軸に対して対称性を最大限に保ち、P偏光WLの位相差板160における複屈折の入射角依存性を低減することによって偏光変換特性の変動を抑えることができる。その結果、位相差板160に入射したP偏光WLをS偏光WLに効率良く変換することができる。また、第1実施形態の偏光変換素子101では、誘電体多層膜等で形成された従来の偏光変換素子に比べて、偏光変換特性に対するエッジ部の影の影響を抑えることができる。これらのことによって、第1実施形態の偏光変換素子101によれば、エッジ部分に起因する影の発生を抑え、且つ位相差板160における複屈折及び偏光変換特性の角度依存性の悪化を抑え、光利用効率の低下を防止することができる。 In the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the growth direction D162 of the plurality of inorganic columnar bodies 162 of the retardation plate 160 is the traveling direction of the P -polarized light WLP incident on the retardation plate 160 after passing through the polarization separation film 140. Orthogonal to the DWL. As a result, the symmetry with respect to the optical axis of the P -polarized light WLP transmitted through the polarization separation film 140 is maintained to the maximum, and the incident angle dependence of the birefringence of the P -polarized light WLP in the retardation plate 160 is reduced. can suppress variations in polarization conversion characteristics. As a result, the P -polarized light WLP incident on the retardation plate 160 can be efficiently converted into the S -polarized light WLS. Further, in the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the influence of the shadow of the edge portion on the polarization conversion characteristics can be suppressed as compared with the conventional polarization conversion element formed of a dielectric multilayer film or the like. For these reasons, according to the polarization conversion element 101 of the first embodiment, the generation of shadows caused by the edge portion is suppressed, and the birefringence of the retardation plate 160 and deterioration of the angle dependence of the polarization conversion characteristics are suppressed. A decrease in light utilization efficiency can be prevented.

第1実施形態の偏光変換素子101では、例えば前述の特許文献2に開示されている偏光変換素子のように、入射する偏光光の進行方向及び当該進行方向に直交する方向に対して傾斜する延在方向を交互に且つ逆側に切り替えて側面視ジグザグ形状或いはV字状の柱状体や層構造を有する偏光変換素子に比べて、大きな複屈折、すなわち位相差が発現する。そのため、第1実施形態の偏光変換素子101によれば、所望の位相差を発現させるために、側面視ジグザグ形状或いはV字状の柱状体や層構造を有する従来の偏光変換素子に比べて、半波長の位相差板160の厚み、すなわち第1透光性部材110の側面110c及び第2透光性部材120の側面120eの各々に直交する方向での大きさを小さくすることができる。このことによって、偏光変換素子101の製造コストを抑え、偏光変換素子101の品質を向上させることができる。 In the polarization conversion element 101 of the first embodiment, for example, like the polarization conversion element disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, the traveling direction of the incident polarized light and the direction perpendicular to the traveling direction are inclined. A large birefringence, that is, a phase difference, occurs compared to a polarization conversion element having a zigzag-shaped or V-shaped columnar structure or a layered structure in which the orientation is alternately switched to the opposite side. Therefore, according to the polarization conversion element 101 of the first embodiment, compared to a conventional polarization conversion element having a zigzag-shaped or V-shaped columnar body or a layered structure in a side view, in order to develop a desired phase difference, The thickness of the half-wave retardation plate 160, that is, the size in the direction perpendicular to each of the side surface 110c of the first translucent member 110 and the side surface 120e of the second translucent member 120 can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the polarization conversion element 101 can be suppressed and the quality of the polarization conversion element 101 can be improved.

なお、第1実施形態の偏光変換素子101の変形例として、図4に示す偏光変換素子102が挙げられる。図4は、第1実施形態の変形例の偏光変換素子102において、第1実施形態の偏光変換素子101の図2に示す領域R10に対応する領域を拡大した概略構成図である。図4に示すように、偏光変換素子102では、位相差板160の複数の無機柱状体162は、偏光分離膜140が形成されている第1透光性部材110に斜方蒸着されている。 As a modified example of the polarization conversion element 101 of the first embodiment, there is a polarization conversion element 102 shown in FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram in which a region corresponding to the region R10 shown in FIG. 2 of the polarization conversion element 101 of the first embodiment is enlarged in the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment. As shown in FIG. 4, in the polarization conversion element 102, the plurality of inorganic columns 162 of the retardation plate 160 are obliquely vapor-deposited on the first translucent member 110 on which the polarization separating film 140 is formed.

第1実施形態の変形例の偏光変換素子102では、例えば、図2に示すように、第1透光性部材110を基板として、第1透光性部材110の側面110c上に偏光分離膜140が直接形成され、偏光分離膜140の側面140c上に反射防止膜181が形成されている。反射防止膜181の側面181c上に位相差板160の側面160eが当接し、側面181c上に成長方向D162に沿って延びる複数の無機柱状体162からなる位相差板160が斜方蒸着によって直接形成されている。位相差板160の側面160c上に、反射防止膜182が形成されている。一方、図4では図示されていない第1透光性部材110の側面110e上に反射膜150が直接形成され、反射膜150の第1透光性部材110に接する側面とは反対側の側面に、第2透光性部材120の側面120cが接するように第2透光性部材120が配置されている。そして、X方向の後方から前方に向かって第2透光性部材120、反射膜150、第1透光性部材110、偏光分離膜140、反射防止膜181、半波長の位相差板160及び反射防止膜182からなる基本積層体が形成される。 In the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, for example, as shown in FIG. is directly formed, and an antireflection film 181 is formed on the side surface 140c of the polarization separation film 140. As shown in FIG. The side surface 160e of the retardation plate 160 abuts on the side surface 181c of the antireflection film 181, and the retardation plate 160 composed of a plurality of inorganic columns 162 extending along the growth direction D 162 is directly formed on the side surface 181c by oblique vapor deposition. formed. An antireflection film 182 is formed on the side surface 160c of the retardation plate 160. As shown in FIG. On the other hand, the reflective film 150 is directly formed on the side surface 110e of the first translucent member 110 (not shown in FIG. 4), and the side surface of the reflective film 150 opposite to the side surface in contact with the first translucent member 110 is formed. , the second translucent member 120 is arranged so that the side surface 120c of the second translucent member 120 contacts. Then, from the rear to the front in the X direction, the second translucent member 120, the reflective film 150, the first translucent member 110, the polarization separation film 140, the antireflection film 181, the half-wave retardation plate 160, and the reflective film. A basic stack consisting of the prevention film 182 is formed.

第1実施形態の変形例の偏光変換素子102では、反射防止膜181と第2透光性部材120とは、接着剤190によって接着されている。第1実施形態と同様に、接着剤190が位相差板160の無機柱状体162に浸入すると、位相差板160での偏光変換効率が低下する。そのため、第1実施形態の変形例の偏光変換素子102では、反射防止膜182は、半波長の位相差板160によって変換されたS偏光WLが第2透光性部材120によって反射されることを防止する役割に加え、接着剤190が位相差板160の複数の無機柱状体162に浸入することを防止する役割を担っている。 In the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, the antireflection film 181 and the second translucent member 120 are adhered with an adhesive 190 . As in the first embodiment, when the adhesive 190 penetrates into the inorganic columnar bodies 162 of the retardation plate 160, the polarization conversion efficiency of the retardation plate 160 decreases. Therefore, in the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, the antireflection film 182 prevents the S-polarized light WL S converted by the half-wave retardation plate 160 from being reflected by the second translucent member 120 . In addition to the role of preventing this, the role of preventing the adhesive 190 from penetrating into the plurality of inorganic columnar bodies 162 of the retardation plate 160 is played.

上述のように、第1実施形態の変形例の偏光変換素子102では、X方向で互いに隣り合う基本積層体のうち、下方の基本積層体の反射防止膜182と上方の基本積層体の第2透光性部材120との間に、接着剤190が介在している。第1実施形態の偏光変換素子102では位相差板160が偏光分離膜140とは別の基板としての第2透光性部材120に形成されるのに対し、第1実施形態の変形例の偏光変換素子102では位相差板160が偏光分離膜140と同じ基板としての第1透光性部材110に形成されている。 As described above, in the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, among the basic laminates adjacent to each other in the X direction, the antireflection film 182 of the lower basic laminate and the second basic laminate of the upper basic laminate An adhesive 190 is interposed between it and the translucent member 120 . In the polarization conversion element 102 of the first embodiment, the retardation plate 160 is formed on the second translucent member 120 as a substrate separate from the polarization separation film 140, whereas in the modification of the first embodiment, the polarized light In conversion element 102 , retardation plate 160 is formed on first translucent member 110 as the same substrate as polarization separation film 140 .

上述のように、偏光変換素子101、102では位相差板160が形成される透光性部材の違いがあるものの、この違いは偏光変換素子の製造方法に関する違いである。第1実施形態の変形例の偏光変換素子102は、第1実施形態の偏光変換素子101と同様の構成を備えるので、第1実施形態の偏光変換素子101と同様の作用効果を奏する。すなわち、第1実施形態の変形例の偏光変換素子102によれば、エッジ部分に起因する影の発生を抑え、且つ位相差板160における複屈折及び偏光変換特性の角度依存性の悪化を抑え、光利用効率の低下を防止することができる。また、第1実施形態の変形例の偏光変換素子102によれば、所望の位相差を発現させるために、側面視ジグザグ形状或いはV字状の柱状体や層構造を有する従来の偏光変換素子に比べて、半波長の位相差板160の厚みを小さくすることができる。 As described above, the polarization conversion elements 101 and 102 differ in the translucent member on which the retardation plate 160 is formed, but this difference is a difference in the manufacturing method of the polarization conversion elements. Since the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment has the same configuration as the polarization conversion element 101 of the first embodiment, it has the same effects as the polarization conversion element 101 of the first embodiment. That is, according to the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, the generation of shadows caused by the edge portion is suppressed, and the birefringence in the retardation plate 160 and deterioration of the angle dependence of the polarization conversion characteristics are suppressed, A decrease in light utilization efficiency can be prevented. Further, according to the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, in order to develop a desired phase difference, the conventional polarization conversion element having a zigzag-shaped or V-shaped columnar body or layer structure when viewed from the side is used. In comparison, the thickness of the half-wave retardation plate 160 can be reduced.

また、第1実施形態の偏光変換素子101及び第1実施形態の変形例の偏光変換素子102では、半波長の位相差板160と偏光分離膜140との間に反射防止膜181が設けられ、位相差板160と第2透光性部材120との間に反射防止膜182が設けられている。このことによって、偏光分離膜140を透過したP偏光WLPが高効率に位相差板160に入射し、偏光変換される。また、位相差板160によって偏光変換された後のS偏光WLSが高効率に第2透光性部材120に導光される。結果として、第1実施形態の偏光変換素子101及び第1実施形態の変形例の偏光変換素子102によれば、反射防止膜181、182を設けない場合に比べて、偏光変換素子102の光利用効率を向上させることができる。 Further, in the polarization conversion element 101 of the first embodiment and the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, an antireflection film 181 is provided between the half-wave retardation plate 160 and the polarization separation film 140, An antireflection film 182 is provided between the retardation plate 160 and the second translucent member 120 . As a result, the P-polarized WLP that has passed through the polarization separation film 140 enters the retardation plate 160 with high efficiency and undergoes polarization conversion. Also, the S-polarized light WLS after polarization conversion by the retardation plate 160 is guided to the second translucent member 120 with high efficiency. As a result, according to the polarization conversion element 101 of the first embodiment and the polarization conversion element 102 of the modified example of the first embodiment, compared to the case where the antireflection films 181 and 182 are not provided, the light utilization of the polarization conversion element 102 is reduced. Efficiency can be improved.

[第2実施形態]
次いで、本発明の第2実施形態について、図5~図7を用いて説明する。
偏光変換素子101に替えて次に説明する偏光変換素子132を備えること以外は、第2実施形態のプロジェクター及び光源装置は、第1実施形態のプロジェクター1及び光源装置11と同様の構成を備える。
第2実施形態以降の各実施形態において、第1実施形態等の前述の実施形態と共通する構成には、前述の実施形態の当該構成と同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG.
The projector and light source device of the second embodiment have the same configurations as the projector 1 and light source device 11 of the first embodiment, except that the polarization conversion element 132 described below is provided instead of the polarization conversion element 101 .
In each embodiment after the second embodiment, the same reference numerals as those of the above-described embodiments are given to the configurations common to the above-described embodiments such as the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.

第2実施形態の偏光変換素子132は、複数の第1透光性部材110と、複数の第2透光性部材120と、複数の遮光膜130と、複数の偏光分離膜140と、複数の反射膜150と、複数の位相差板160と、複数の反射防止膜181、182と、を備える。図5は、第2実施形態の偏光変換素子132において、第1実施形態の偏光変換素子101の図2に示す領域R10に対応する領域を拡大した概略構成図である。図5に示すように、偏光変換素子132において、半波長の位相差板(斜方蒸着膜)160は、第1柱状構造膜165と、第2柱状構造膜166と、を備える。 The polarization conversion element 132 of the second embodiment includes a plurality of first light-transmitting members 110, a plurality of second light-transmitting members 120, a plurality of light shielding films 130, a plurality of polarization separating films 140, and a plurality of It includes a reflective film 150 , a plurality of retardation plates 160 , and a plurality of antireflection films 181 and 182 . FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an enlarged region corresponding to the region R10 shown in FIG. 2 of the polarization conversion element 101 of the first embodiment in the polarization conversion element 132 of the second embodiment. As shown in FIG. 5 , in the polarization conversion element 132 , the half-wave retardation plate (oblique deposition film) 160 includes a first columnar structure film 165 and a second columnar structure film 166 .

第1柱状構造膜165は、複数の無機柱状体(無機材料)171を有する斜方蒸着膜である。複数の無機柱状体171は、Z方向に沿って並んで配置されている。各々の無機柱状体171は、位相差板160の側面160eに対して斜方蒸着されることによって形成されている。複数の無機柱状体171の成長方向D171、すなわち無機柱状体171の柱芯方向は、X方向に対して略平行に一方向であり、位相差板160の側面160eに対して傾斜し、偏光分離膜140を透過するP偏光WLの進行方向DWLに対して直交する向きである。 The first columnar structure film 165 is an oblique deposition film having a plurality of inorganic columns (inorganic material) 171 . The plurality of inorganic columnar bodies 171 are arranged side by side along the Z direction. Each inorganic columnar body 171 is formed by oblique vapor deposition on the side surface 160 e of the retardation plate 160 . The growth direction D171 of the plurality of inorganic columnar bodies 171, that is, the columnar core direction of the inorganic columnar bodies 171 is one direction substantially parallel to the X direction, is inclined with respect to the side surface 160e of the retardation plate 160, and is polarized light separation. It is perpendicular to the traveling direction D WL of the P-polarized light WL P that is transmitted through the film 140 .

第2柱状構造膜166は、第1柱状構造膜165の側面165c上に直接積層され、複数の無機柱状体(無機材料)172を有する斜方蒸着膜である。複数の無機柱状体172は、Z方向に沿って並んで配置されている。各々の無機柱状体172は、第1柱状構造膜165の側面165cに対して斜方蒸着されることによって形成されている。複数の無機柱状体172の成長方向D172、すなわち無機柱状体172の柱芯方向は、X方向に対して略平行に一方向であり、偏光分離膜140を透過するP偏光WLの進行方向DWLに対して直交する向きである。 The second columnar structure film 166 is directly laminated on the side surface 165c of the first columnar structure film 165 and is an oblique deposition film having a plurality of inorganic columns (inorganic materials) 172 . The plurality of inorganic columnar bodies 172 are arranged side by side along the Z direction. Each inorganic columnar body 172 is formed by oblique vapor deposition on the side surface 165 c of the first columnar structure film 165 . The growth direction D172 of the plurality of inorganic columnar bodies 172, that is, the columnar core direction of the inorganic columnar bodies 172 is one direction substantially parallel to the X direction, and the traveling direction D of the P -polarized light WLP transmitted through the polarization separation film 140. It is oriented perpendicular to WL .

無機柱状体171、172は、第1実施形態で説明した無機柱状体162と同様に、例えば水晶によって形成されている。 The inorganic columnar bodies 171 and 172 are made of crystal, for example, like the inorganic columnar body 162 described in the first embodiment.

第2柱状構造膜166は、成長方向D171、D172から見た場合、第2柱状構造膜166の光学軸方位角が第1柱状構造膜165の光学軸方位角に対して40°~60°ずれるように配置されている。第1柱状構造膜165と第2柱状構造膜166との光学軸方位角のずれは、少なくとも40°~60°の範囲内であり、好ましくは45°~55°の範囲内であることが好ましく、幾何学的な計算からわかるように54.7°であることが最も好ましい。 When the second columnar structure film 166 is viewed from the growth directions D 171 and D 172 , the optical axis azimuth angle of the second columnar structure film 166 is 40° to 60° with respect to the optical axis azimuth angle of the first columnar structure film 165 . ° are arranged in a staggered manner. The deviation of the optical axis azimuth angle between the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 is at least within the range of 40° to 60°, preferably within the range of 45° to 55°. , is most preferably 54.7° as can be seen from geometrical calculations.

図6は、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の光学軸の方位角の相対関係を説明するための概略図である。例えば、第1柱状構造膜165の光学軸の方位角θは、Z方向すなわち偏光分離膜140を透過するP偏光WLの進行方向DWLに沿って見たときに、X方向、すなわち図6に示すX軸に対して時計回りに22.5°程度とすることができる。これに対し、第2柱状構造膜166の光学軸の方位角θは、同じく進行方向DWLに沿って見たときに、X方向に対して時計回りに67.5°程度とすることができる。このように方位角θ、θの相対関係が成り立つことによって、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166を順次通って進行するP偏光WLにとってはλ/2(半波長)すなわちπの位相差が生じる。例えば、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の材料が水晶である場合、方位角θ、θの差は、成長方向D171、D172から見たときに54.7°に相当する。したがって、成長方向D171、D172から見た場合の第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の光学軸方位角の差は、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166を通るP偏光WLに対して付与される位相差がλ/2になるように、これらの柱状構造膜の無機材料の特性及び白色光WLの波長域等を勘案して適宜設定されている。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the relative relationship between the azimuth angles of the optical axes of the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166. As shown in FIG. For example, the azimuth angle θ1 of the optical axis of the first columnar structure film 165 is the X direction, i.e. 6 can be about 22.5 degrees clockwise with respect to the X-axis. On the other hand, the azimuth angle θ2 of the optical axis of the second columnar structure film 166 can be about 67.5° clockwise with respect to the X direction when viewed along the traveling direction DWL . can. Since the relative relationship between the azimuth angles θ 1 and θ 2 is established in this way, the P -polarized light WLP traveling through the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 in sequence has λ/2 (half wavelength). That is, a phase difference of π is generated. For example, when the material of the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 is crystal, the difference between the azimuth angles θ 1 and θ 2 is 54.7° when viewed from the growth directions D 171 and D 172 . corresponds to Therefore, the difference in the optical axis azimuth angles of the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 when viewed from the growth directions D 171 and D 172 is It is appropriately set in consideration of the characteristics of the inorganic material of these columnar structure films, the wavelength range of the white light WL, and the like so that the phase difference imparted to the P-polarized light WL P passing therethrough is λ/2.

第1柱状構造膜165における成長方向D171及び第2柱状構造膜166における成長方向D172と第2透光性部材120の側面120c、120eに対して垂直な方向(鉛直方向)D120とがなす角度βは、Y方向から見たときに45°である。例えば上述の特許文献2に開示されている偏光変換素子のように側面視ジグザグ形状或いはV字状の柱状体や層構造を有する従来の偏光変換素子では、交互に切り替えられる成長方向のうち一方の成長方向を第2透光性部材120の方向D120に対してY方向から見たときに45°傾斜させると、他方の成長方向はP偏光WLの進行方向DWLと重なる。そのため、側面視ジグザグ形状或いはV字状の柱状体や層構造を有する従来の位相差板の厚みは、第2実施形態の位相差板160に比べて、進行方向DWLと重なる成長方向の長さに応じて大きい。第2実施形態の位相差板160を備えた偏光変換素子132によれば、同一の位相差を発現させるために、前述の従来の位相差板を備える偏光変換素子に比べて位相差板の厚みが小さく済む。 A growth direction D171 in the first columnar structure film 165 and a growth direction D172 in the second columnar structure film 166 form a direction (vertical direction) D120 perpendicular to the side surfaces 120c and 120e of the second translucent member 120. The angle β is 45° when viewed from the Y direction. For example, in a conventional polarization conversion element having a zigzag-shaped or V-shaped columnar body or layered structure in a side view, such as the polarization conversion element disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, one of the alternately switched growth directions If the growth direction is tilted by 45° with respect to the direction D120 of the second translucent member 120 when viewed from the Y direction, the other growth direction overlaps the traveling direction DWL of the P -polarized light WLP. Therefore, compared to the retardation plate 160 of the second embodiment, the thickness of the conventional retardation plate having a zigzag-shaped or V-shaped columnar body or layered structure when viewed from the side is greater than the thickness of the retardation plate 160 in the growth direction overlapping the traveling direction DWL . large according to According to the polarization conversion element 132 including the retardation plate 160 of the second embodiment, in order to express the same retardation, the thickness of the retardation plate is greater than that of the polarization conversion element including the conventional retardation plate described above. is small.

以上説明した第2実施形態の偏光変換素子132では、複数の第1透光性部材110と、複数の第2透光性部材120と、複数の遮光膜130と、複数の偏光分離膜140と、複数の反射膜150と、複数の位相差板160とを備えることによって、入射する非偏光の白色光WLをS偏光WLに変換し、射出面である表面101bからS偏光WLを射出することができる。第2実施形態の偏光変換素子132によれば、位相差板160が複数の無機柱状体171、172を備えるので、誘電体多層膜を備える場合に比べて耐熱性及び耐光性を高めることができる。第2実施形態の偏光変換素子132によれば、エッジ部分に起因する影の発生を抑え、且つ位相差板160における複屈折及び偏光変換特性の角度依存性の悪化を抑え、光利用効率の低下を防止することができる。また、第2実施形態の偏光変換素子132によれば、所望の位相差を発現させるために、側面視ジグザグ形状或いはV字状の柱状体や層構造を有する従来の偏光変換素子に比べて、半波長の位相差板160の厚みを小さくし、製造コストを抑えるとともに品質を向上させることができる。 In the polarization conversion element 132 of the second embodiment described above, the plurality of first light-transmitting members 110, the plurality of second light-transmitting members 120, the plurality of light shielding films 130, and the plurality of polarization separating films 140 , a plurality of reflective films 150, and a plurality of retardation plates 160, the incident non-polarized white light WL is converted into S-polarized WL S , and the S-polarized WL S is emitted from the surface 101b, which is the exit surface. can do. According to the polarization conversion element 132 of the second embodiment, since the retardation plate 160 includes the plurality of inorganic columns 171 and 172, heat resistance and light resistance can be improved compared to the case of including a dielectric multilayer film. . According to the polarization conversion element 132 of the second embodiment, shadows caused by edge portions are suppressed, deterioration of birefringence in the retardation plate 160 and angle dependence of polarization conversion characteristics is suppressed, and light utilization efficiency is reduced. can be prevented. In addition, according to the polarization conversion element 132 of the second embodiment, in order to develop a desired phase difference, compared to a conventional polarization conversion element having a zigzag-shaped or V-shaped columnar body or layered structure when viewed from the side, By reducing the thickness of the half-wave retardation plate 160, the manufacturing cost can be suppressed and the quality can be improved.

また、第2実施形態の偏光変換素子132では、半波長の位相差板160は、成長方向D171が偏光分離膜140からのP偏光WLの進行方向DWLに対して直交する向きである第1柱状構造膜165と、第1柱状構造膜165に積層され、且つ成長方向D172が進行方向DWLに対して直交する向きである第2柱状構造膜166と、を備える。第2柱状構造膜166は、第1柱状構造膜165に対して光学軸方位角が40°~60°ずれて配置されている。 In addition, in the polarization conversion element 132 of the second embodiment, the half-wave retardation plate 160 has the growth direction D 171 perpendicular to the traveling direction D WL of the P -polarized light WLP from the polarization separation film 140 . A first columnar structure film 165 and a second columnar structure film 166 stacked on the first columnar structure film 165 and having a growth direction D 172 perpendicular to the traveling direction DWL are provided. The second columnar structure film 166 is arranged with the optical axis azimuth angle shifted from the first columnar structure film 165 by 40° to 60°.

図7は、第1実施形態の偏光変換素子101に対する第2実施形態の偏光変換素子132の偏光変換効率の一例を示すグラフである。図7のグラフの計算では、無機柱状体171、172の材料を水晶と想定した。図7に示すように、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166のうちの一方の柱状構造膜のみでは、最も高い偏光変換効率が90%であって、450nm及び650nmの少なくとも一方の波長における偏光変換効率が前述の最も高い偏光変換効率よりも5%以上低下しており、偏光変換効率の高い波長帯域が狭い、すなわち狭帯域である。しかしながら、偏光変換効率の高い波長帯域を互いに適度にずらした第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166が併せて用いられると、450nm及び650nmの少なくとも一方の波長における偏光変換効率の低下が補償され、位相差板160全体としては、偏光変換効率の高い波長帯域が広い、すなわち広帯域である。 FIG. 7 is a graph showing an example of the polarization conversion efficiency of the polarization conversion element 132 of the second embodiment with respect to the polarization conversion element 101 of the first embodiment. In the calculation of the graph of FIG. 7, the material of the inorganic columnar bodies 171 and 172 was assumed to be quartz. As shown in FIG. 7, only one of the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 has the highest polarization conversion efficiency of 90%, and at least one of 450 nm and 650 nm. The polarization conversion efficiency at the wavelength is lower than the highest polarization conversion efficiency by 5% or more, and the wavelength band with high polarization conversion efficiency is narrow, that is, the narrow band. However, if the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 are used in combination, the wavelength bands of high polarization conversion efficiency are appropriately shifted from each other. The compensated retardation plate 160 as a whole has a wide wavelength band with high polarization conversion efficiency, that is, a wide band.

上述の第2実施形態の偏光変換素子132の構成によれば、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166を用い、第1柱状構造膜165において偏光変換効率の高い波長域と第2柱状構造膜166において偏光変換効率の高い波長域とが異なる場合、図7に示すように、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166のうち、一方の柱状構造膜において偏光変換効率の低い波長域での偏光変換効率が他方の柱状構造膜によって補償される。つまり、第2実施形態の偏光変換素子132によれば、1種類の無機柱状体(柱状構造膜)162のみを有する第1実施形態の偏光変換素子101に比べて偏光変換効率の高い波長域を広く確保し、アクロマティック化及び広帯域化を図ることができる。 According to the configuration of the polarization conversion element 132 of the second embodiment described above, the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 are used. If the wavelength range with high polarization conversion efficiency is different in the columnar structure film 166, as shown in FIG. The polarization conversion efficiency in the low wavelength range is compensated by the other columnar structure film. In other words, according to the polarization conversion element 132 of the second embodiment, a wavelength region having a higher polarization conversion efficiency than the polarization conversion element 101 of the first embodiment having only one type of inorganic columnar body (columnar structure film) 162 can be obtained. It is possible to ensure a wide range and achieve achromaticity and broadband.

なお、第2実施形態の偏光変換素子132では、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166が偏光分離膜140が形成されている第1透光性部材110とは異なる第2透光性部材120に斜方蒸着されているが、第1実施形態の変形例と同様に、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166が偏光分離膜140が形成されている第1透光性部材110に斜方蒸着されていてもよい。 Note that in the polarization conversion element 132 of the second embodiment, the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 are second light-transmitting members different from the first light-transmitting member 110 on which the polarization separation film 140 is formed. However, as in the modified example of the first embodiment, the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 are the first light-transmitting films on which the polarization separation film 140 is formed. It may be obliquely deposited on the material member 110 .

また、上述の第2実施形態の偏光変換素子132の構成によれば、第1柱状構造膜165に対して光学軸方位角が40°~60°ずれるように第2柱状構造膜166が配置されているため、偏光分離膜140を透過して位相差板160に入射するP偏光WLの進行方向DWLから見たときに、2種類の柱状構造膜による光学軸の方位角のずれがπすなわちλ/2に相当し、P偏光WLに対して所望の位相差すなわち半波長の位相差が与えられる。このことによって、偏光変換素子132における偏光変換の精度の低下を防止することができる。 Further, according to the configuration of the polarization conversion element 132 of the second embodiment described above, the second columnar structure film 166 is arranged such that the optical axis azimuth angle is shifted from the first columnar structure film 165 by 40° to 60°. Therefore, when viewed from the traveling direction DWL of the P -polarized light WLP transmitted through the polarization separation film 140 and incident on the retardation plate 160, the difference in the azimuth angle of the optical axis due to the two types of columnar structure films is π That is, it corresponds to λ/2, and a desired phase difference, that is, a half-wave phase difference is given to the P -polarized light WLP. As a result, it is possible to prevent the accuracy of polarization conversion in the polarization conversion element 132 from being lowered.

上述の第2実施形態の偏光変換素子132の構成によれば、偏光分離膜140を積層した第1透光性部材110と、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166が斜方蒸着によって積層された第2透光性部材120とが接着剤190によって接着固定されている。このことによって、第2実施形態の偏光変換素子132では、偏光分離膜140を積層した第1透光性部材110からなる第1の基本積層体と、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166を積層した第2透光性部材120からなる第2の基本積層体と、を個別に製造し、これらの基本積層体を接着固定することができ、容易に製造可能である。 According to the configuration of the polarization conversion element 132 of the second embodiment described above, the first translucent member 110 having the polarization separation film 140 laminated thereon, the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 are obliquely deposited. and the second translucent member 120 laminated by the adhesive 190 is adhesively fixed. As a result, in the polarization conversion element 132 of the second embodiment, the first basic laminate composed of the first translucent member 110 laminated with the polarization separation film 140, the first columnar structure film 165, and the second columnar structure A second basic laminate composed of the second light-transmitting member 120 laminated with the film 166 can be individually manufactured, and these basic laminates can be adhesively fixed, and can be easily manufactured.

[第3実施形態]
次いで、本発明の第3実施形態について、図8を用いて説明する。
偏光変換素子101に替えて次に説明する偏光変換素子133を備えること以外は、第3実施形態のプロジェクター及び光源装置は、第1実施形態のプロジェクター1及び光源装置11と同様の構成を備える。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
The projector and light source device of the third embodiment have the same configuration as the projector 1 and light source device 11 of the first embodiment, except that the polarization conversion element 101 is replaced with the polarization conversion element 133 described below.

第3実施形態の偏光変換素子133は、第2実施形態の偏光変換素子132と同様の複数の第1透光性部材110と、複数の第2透光性部材120と、複数の遮光膜130と、複数の偏光分離膜140と、複数の反射膜150と、複数の位相差板160と、複数の反射防止膜181、182に加えて、接着剤浸入防止膜195、196をさらに備える。図8は、第3実施形態の偏光変換素子133において、第1実施形態の偏光変換素子101の図2に示す領域R10に対応する領域を拡大した概略構成図である。図8に示すように、偏光変換素子133の半波長の位相差板(斜方蒸着膜)160は、第1柱状構造膜165と、第2柱状構造膜166と、を備える。 The polarization conversion element 133 of the third embodiment includes a plurality of first light-transmitting members 110, a plurality of second light-transmitting members 120, and a plurality of light shielding films 130 similar to the polarization conversion element 132 of the second embodiment. , a plurality of polarization separation films 140 , a plurality of reflection films 150 , a plurality of retardation plates 160 , a plurality of antireflection films 181 and 182 , and further adhesive penetration prevention films 195 and 196 . FIG. 8 is an enlarged schematic configuration diagram of a region corresponding to the region R10 shown in FIG. 2 of the polarization conversion element 101 of the first embodiment in the polarization conversion element 133 of the third embodiment. As shown in FIG. 8 , the half-wave retardation plate (oblique deposition film) 160 of the polarization conversion element 133 includes a first columnar structure film 165 and a second columnar structure film 166 .

接着剤浸入防止膜195は、第1柱状構造膜165の側面165c上に直接形成され、偏光分離膜140及び第1柱状構造膜165と同じ基材としての第1透光性部材110に積層されている。接着剤浸入防止膜196は、第2柱状構造膜166の側面166e上に直接形成され、偏光分離膜140及び第1柱状構造膜165とは異なる基材としての第2透光性部材120に積層されている。第3実施形態の偏光変換素子133では、接着剤浸入防止膜195、196同士は、接着剤190によって接着されている。すなわち、接着剤浸入防止膜195と接着剤浸入防止膜196との間に、接着剤190が介在している。 The adhesive permeation prevention film 195 is formed directly on the side surface 165c of the first columnar structure film 165 and laminated on the first translucent member 110 as the same base material as the polarization separation film 140 and the first columnar structure film 165. ing. The adhesive permeation prevention film 196 is formed directly on the side surface 166 e of the second columnar structure film 166 and laminated on the second translucent member 120 as a base material different from the polarization separation film 140 and the first columnar structure film 165 . It is In the polarization conversion element 133 of the third embodiment, the adhesive permeation prevention films 195 and 196 are adhered to each other with an adhesive 190 . That is, the adhesive 190 is interposed between the adhesive permeation prevention film 195 and the adhesive permeation prevention film 196 .

接着剤浸入防止膜195、196は、柱状体同士の隙間等によって異物や液体が入り込みやすい第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166への接着剤190の浸入を防止する。接着剤浸入防止膜195、196の材料は、接着剤190の浸入を防止する機能に優れた材料として接着剤190の材料をふまえて選定され、例えばSiOや窒化シリコン(Si)等である。 The adhesive permeation prevention films 195 and 196 prevent the permeation of the adhesive 190 into the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166, which are likely to be infiltrated by foreign matter or liquid due to gaps between the columnar bodies. The material of the adhesive permeation prevention films 195 and 196 is selected based on the material of the adhesive 190 as a material having an excellent function of preventing permeation of the adhesive 190, such as SiO 2 or silicon nitride (Si 3 N 4 ). is.

以上説明した第3実施形態の偏光変換素子133では、複数の第1透光性部材110と、複数の第2透光性部材120と、複数の遮光膜130と、複数の偏光分離膜140と、複数の反射膜150と、複数の位相差板160とを備える。第3実施形態の偏光変換素子133では、半波長の位相差板160は、成長方向D171、D172が偏光分離膜140からのP偏光WLの進行方向DWLに対して直交する向きである第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166を備える。また、第2柱状構造膜166は、第1柱状構造膜165に対して光学軸方位角が40°~60°ずれて配置され、偏光分離膜140を透過したP偏光WLに対して第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166によってλ/2の位相差が与えられる。したがって、第3実施形態の偏光変換素子133によれば、第2実施形態の偏光変換素子132と同様に、エッジ部分に起因する影の発生を抑え、且つ位相差板160における複屈折及び偏光変換特性の角度依存性の悪化を抑え、光利用効率の低下を防止することができる。また、第3実施形態の偏光変換素子133によれば、側面視ジグザグ形状或いはV字状の柱状体や層構造を有する従来の偏光変換素子に比べて、半波長の位相差板160の厚みを小さくし、製造コストを抑えるとともに品質を向上させることができる。さらに、第3実施形態の偏光変換素子133によれば、無機柱状体162のみを有する第1実施形態の偏光変換素子101に比べて偏光変換効率の高い波長域を広く確保し、アクロマティック化及び広帯域化を図ることができる。 In the polarization conversion element 133 of the third embodiment described above, the plurality of first light-transmitting members 110, the plurality of second light-transmitting members 120, the plurality of light shielding films 130, and the plurality of polarization separation films 140 , a plurality of reflective films 150 and a plurality of retardation plates 160 . In the polarization conversion element 133 of the third embodiment, the half-wave retardation plate 160 is arranged such that the growth directions D 171 and D 172 are orthogonal to the traveling direction D WL of the P -polarized light WLP from the polarization separation film 140 . A first columnar structure film 165 and a second columnar structure film 166 are provided. In addition, the second columnar structure film 166 is arranged with an optical axis azimuth angle of 40° to 60° with respect to the first columnar structure film 165, and the P-polarized light WL P transmitted through the polarization splitting film 140 is arranged in the first direction. A phase difference of λ/2 is given by the columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 . Therefore, according to the polarization conversion element 133 of the third embodiment, similarly to the polarization conversion element 132 of the second embodiment, shadows caused by edge portions are suppressed, and birefringence and polarization conversion in the retardation plate 160 are suppressed. It is possible to suppress the deterioration of the angle dependence of the characteristics and prevent the deterioration of the light utilization efficiency. In addition, according to the polarization conversion element 133 of the third embodiment, the thickness of the half-wave retardation plate 160 is reduced compared to the conventional polarization conversion element having a zigzag-shaped or V-shaped columnar body or layered structure when viewed from the side. It can be made smaller, reducing manufacturing costs and improving quality. Furthermore, according to the polarization conversion element 133 of the third embodiment, compared to the polarization conversion element 101 of the first embodiment having only the inorganic columnar bodies 162, a wide wavelength range with high polarization conversion efficiency is ensured, and achromatic and Broadband can be achieved.

また、第3実施形態の偏光変換素子133では、第1柱状構造膜165は第1透光性部材110の偏光分離膜140の上に配置され、第2柱状構造膜166は第2透光性部材120の上に配置されている。第1透光性部材110と第2透光性部材120とは、接着剤浸入防止膜195、196を介して接着剤190で固定されている。この構成では、第1の基本積層体として、第1透光性部材110の側面110cに、偏光分離膜140、反射防止膜181、第1柱状構造膜165及び接着剤浸入防止膜195が積層されている。一方、第2の基本積層体として、第2透光性部材120の側面120eに、反射防止膜182、第2柱状構造膜166及び接着剤浸入防止膜196が積層されている。そのため、第1の基本積層体と第2の基本積層体とを独立且つ個別に作製することができる。 Further, in the polarization conversion element 133 of the third embodiment, the first columnar structure film 165 is arranged on the polarization separation film 140 of the first translucent member 110, and the second columnar structure film 166 is the second translucent member. It is located on member 120 . The first translucent member 110 and the second translucent member 120 are fixed with an adhesive 190 via adhesive permeation prevention films 195 and 196 . In this configuration, the polarization separation film 140, the antireflection film 181, the first columnar structure film 165, and the adhesive penetration prevention film 195 are laminated on the side surface 110c of the first translucent member 110 as the first basic laminate. ing. On the other hand, as a second basic laminate, an antireflection film 182, a second columnar structure film 166, and an adhesive penetration prevention film 196 are laminated on the side surface 120e of the second translucent member 120. FIG. Therefore, the first basic laminate and the second basic laminate can be produced independently and individually.

例えば、第3実施形態の偏光変換素子133では、側面110cに偏光分離膜140及び反射防止膜181が積層された第1透光性部材110に第1柱状構造膜165を斜方蒸着する工程及び時間と、その上に第2柱状構造膜166を斜方蒸着する工程及び時間が必要である。第3実施形態の偏光変換素子133によれば、上述の第1の基本積層体と第2の基本積層体とを並行して作製し、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の斜方蒸着を並行して行えば、製造時の歩留まり及び品質リスクを下げることができる。 For example, in the polarization conversion element 133 of the third embodiment, the steps of obliquely depositing the first columnar structure film 165 on the first translucent member 110 having the polarization separation film 140 and the antireflection film 181 laminated on the side surface 110c; This requires time and a process and time for obliquely depositing the second columnar structure film 166 thereon. According to the polarization conversion element 133 of the third embodiment, the first basic laminate and the second basic laminate are produced in parallel, and the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 are formed. Parallel oblique deposition can reduce manufacturing yield and quality risk.

また、第3実施形態の偏光変換素子133では、接着剤190を挟んで接着剤浸入防止膜195、196を備えるので、接着剤190の第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の各々への浸入を防ぎ、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の各々における複屈折及び偏光変換特性の低下を防止することができる。その結果、第3実施形態の偏光変換素子133によって、偏光分離膜140を透過したP偏光WLをS偏光WLに良好に変換することができる。 Further, since the polarization conversion element 133 of the third embodiment includes the adhesive permeation prevention films 195 and 196 with the adhesive 190 interposed therebetween, each of the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 of the adhesive 190 can be prevented from penetrating into the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166, and deterioration of birefringence and polarization conversion characteristics in each of the first and second columnar structure films 165 and 166 can be prevented. As a result, the polarization conversion element 133 of the third embodiment can satisfactorily convert the P -polarized light WLP transmitted through the polarization separating film 140 into the S -polarized light WLS.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、複数の実施形態の構成要素は適宜組み合わせ可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the scope of the claims. Transformation and change are possible. In addition, the constituent elements of multiple embodiments can be combined as appropriate.

例えば、上述の各実施形態の偏光変換素子101、102、112、113では、無機柱状体162、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の各々を構成する無機材料として水晶を例示したが、水晶以外の無機材料が用いられてもよい。第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166の各々を構成する無機材料として水晶以外の無機材料が用いられる場合、第1柱状構造膜165及び第2柱状構造膜166による光学軸の方位角のずれが偏光分離膜140を透過するP偏光WLに対してλ/2の位相差になるように、当該無機材料の特性応じて角度βを調整することができる。 For example, in the polarization conversion elements 101, 102, 112, and 113 of each of the embodiments described above, crystal was exemplified as an inorganic material forming each of the inorganic columnar body 162, the first columnar structure film 165, and the second columnar structure film 166. However, inorganic materials other than quartz may be used. When an inorganic material other than quartz is used as the inorganic material constituting each of the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166, the azimuth angle of the optical axis by the first columnar structure film 165 and the second columnar structure film 166 The angle β can be adjusted according to the characteristics of the inorganic material so that the deviation of the P -polarized light WLP transmitted through the polarization separating film 140 has a phase difference of λ/2.

また、第1実施形態の光源装置11として、光源15と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子100と、重畳レンズ33Aと、を備える装置を例示したが、この装置に限定されない。また、重畳レンズ33Aは、省略されてもよい。例えば、本発明の光源装置は、例えば白色ランプ等の光源と、マイクロレンズからなる複数のレンズ系と、本発明の偏光変換素子によって構成されていてもよい。 Further, as the light source device 11 of the first embodiment, a device including the light source 15, the integrator optical system 31, the polarization conversion element 100, and the superimposing lens 33A was exemplified, but the device is not limited to this device. Also, the superimposing lens 33A may be omitted. For example, the light source device of the present invention may be composed of a light source such as a white lamp, a plurality of lens systems including microlenses, and the polarization conversion element of the present invention.

本発明の態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の偏光変換素子は、光が入射する入射面と一対の第1傾斜面と光が射出する射出面とを有する第1透光性部材と、一対の第2傾斜面と光が射出する射出面とを有する第2透光性部材と、一対の第1傾斜面うちの一方の第1傾斜面と一対の第2傾斜面のうちの一方の第2傾斜面との間に配置され、第1透光性部材に入射した光のうち一方の偏光成分である第1偏光光を反射し、他方の偏光成分である第2偏光光を透過することによって第1透光性部材に入射した光を分離する偏光分離膜と、一対の第1傾斜面うちの他方の第1傾斜面に配置され、偏光分離膜で反射した第1偏光光を第1透光性部材の射出面に反射する反射膜と、偏光分離膜と一方の第2傾斜面との間に配置され、偏光分離膜を透過した第2偏光光を第1偏光光に変換し、第2透光性部材に導光する半波長の位相差板と、を備え、半波長の位相差板は、成長方向が偏光分離膜を透過する第2偏光光の進行方向に対して直交する向きである無機材料を有する斜方蒸着膜である。
A light source device according to an aspect of the present invention may have the following configuration.
A polarization conversion element according to one aspect of the present invention includes a first translucent member having an incident surface on which light is incident, a pair of first inclined surfaces, and an exit surface from which light exits, and a pair of second inclined surfaces. Between a second translucent member having an exit surface from which light exits, and one first inclined surface of the pair of first inclined surfaces and one second inclined surface of the pair of second inclined surfaces and reflects the first polarized light, which is one of the polarized components of the light incident on the first translucent member, and transmits the second polarized light, which is the other polarized component of the light incident on the first translucent member. A polarization separation film that separates light incident on the member, and a polarization separation film that is disposed on the other first inclined surface of the pair of first inclined surfaces so that the first polarized light reflected by the polarization separation film is emitted from the first translucent member. A reflective film that reflects on the surface, and is disposed between the polarization separation film and one of the second inclined surfaces, converts the second polarized light transmitted through the polarization separation film into the first polarized light, and the second translucent member. and a half-wave retardation plate that guides light to the half-wave retardation plate. This is an obliquely deposited film.

本発明の一つの態様の偏光変換素子において、斜方蒸着膜は、成長方向が偏光分離膜からの第2偏光光の進行方向に対して直交する向きである第1柱状構造膜と、第1柱状構造膜に積層され、成長方向が偏光分離膜からの第2偏光光の進行方向に対して直交する向きで、第1柱状構造膜に対して光学軸方位角が40°~60°ずれて配置された第2柱状構造膜と、を備えてもよい。 In the polarization conversion element according to one aspect of the present invention, the obliquely deposited film includes a first columnar structure film whose growth direction is perpendicular to the traveling direction of the second polarized light from the polarization separation film; Laminated on the columnar structure film, the growth direction is perpendicular to the traveling direction of the second polarized light from the polarization separation film, and the optical axis azimuth angle is shifted from the first columnar structure film by 40° to 60° and a disposed second columnar structure film.

本発明の一つの態様の偏光変換素子において、斜方蒸着膜は、成長方向が偏光分離膜からの第2偏光光の進行方向に対して直交する向きである第1柱状構造膜と、第1柱状構造膜に積層され、成長方向が偏光分離膜からの第2偏光光の進行方向に対して直交する向きで、第1柱状構造膜に対して光学軸方位角が40°~60°ずれて配置された第2柱状構造膜と、を備えてもよい。 In the polarization conversion element according to one aspect of the present invention, the obliquely deposited film includes a first columnar structure film whose growth direction is perpendicular to the traveling direction of the second polarized light from the polarization separation film; Laminated on the columnar structure film, the growth direction is perpendicular to the traveling direction of the second polarized light from the polarization separation film, and the optical axis azimuth angle is shifted from the first columnar structure film by 40° to 60° and a disposed second columnar structure film.

本発明の一つの態様の偏光変換素子において、偏光分離膜を積層した第1透光性部材と、斜方蒸着膜を積層した第2透光性部材とが接着固定されていてもよい。 In the polarization conversion element of one aspect of the present invention, the first translucent member laminated with the polarization separation film and the second translucent member laminated with the oblique vapor deposition film may be adhesively fixed.

本発明の一つの態様の偏光変換素子において、第1柱状構造膜は第1透光性部材の偏光分離膜の上に配置され、第2柱状構造膜は第2透光性部材の上に配置され、第1柱状構造膜と第2柱状構造膜は接着剤浸入防止膜を介して接着剤で固定されていてもよい。 In one aspect of the polarization conversion element of the present invention, the first columnar structure film is arranged on the polarization separating film of the first translucent member, and the second columnar structure film is arranged on the second translucent member. Alternatively, the first columnar structure film and the second columnar structure film may be fixed with an adhesive via an adhesive permeation prevention film.

本発明の一つの態様の偏光変換素子において、半波長の位相差板と偏光分離膜との間、及び半波長の位相差板と第2透光性部材との間に反射防止膜が設けられていてもよい。 In one aspect of the polarization conversion element of the present invention, an antireflection film is provided between the half-wave retardation plate and the polarization separation film and between the half-wave retardation plate and the second translucent member. may be

本発明の一つの態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の光源装置は、光源と、本発明の上記態様の偏光変換素子と、を備える。
A light source device according to one aspect of the present invention may have the following configuration.
A light source device of one aspect of the present invention includes a light source and the polarization conversion element of the above aspect of the present invention.

本発明の一つの態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の上記態様の光源装置と、光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、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。
A projector according to one aspect of the present invention may have the following configuration.
A projector according to one aspect of the present invention includes the light source device according to the above aspect of the present invention, an optical modulator that modulates light from the light source device according to image information, and a projector that projects the light modulated by the optical modulator. and an optical device.

1…プロジェクター、11…光源装置、101、102、132、133…偏光変換素子、110…第1透光性部材、120…第2透光性部材、140…偏光分離膜、150…反射膜、160…位相差板(半波長の位相差板)、162…無機柱状体(無機材料)、165…第1柱状構造体、166…第2柱状構造体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Projector 11... Light source device 101, 102, 132, 133... Polarization conversion element 110... First translucent member 120... Second translucent member 140... Polarization separating film 150... Reflecting film, 160... Retardation plate (half-wave retardation plate), 162... Inorganic columnar body (inorganic material), 165... First columnar structure, 166... Second columnar structure.

Claims (8)

光が入射する入射面と一対の第1傾斜面と光が射出する射出面とを有する第1透光性部材と、
一対の第2傾斜面と光が射出する射出面とを有する第2透光性部材と、
前記一対の第1傾斜面うちの一方の第1傾斜面と前記一対の第2傾斜面のうちの一方の第2傾斜面との間に配置され、前記第1透光性部材に入射した光のうち一方の偏光成分である第1偏光光を反射し、他方の偏光成分である第2偏光光を透過することによって前記第1透光性部材に入射した光を分離する偏光分離膜と、
前記一対の第1傾斜面うちの他方の第1傾斜面に配置され、前記偏光分離膜で反射した前記第1偏光光を前記第1透光性部材の射出面に反射する反射膜と、
前記偏光分離膜と前記一方の第2傾斜面との間に配置され、前記偏光分離膜を透過した前記第2偏光光を第1偏光光に変換し、前記第2透光性部材に導光する半波長の位相差板と、
を備え、
前記半波長の位相差板は、成長方向が前記偏光分離膜を透過する前記第2偏光光の進行方向に対して直交する向きである無機材料を有する斜方蒸着膜である、
偏光変換素子。
a first translucent member having an incident surface on which light enters, a pair of first inclined surfaces, and an exit surface from which light exits;
a second translucent member having a pair of second inclined surfaces and an exit surface from which light exits;
Light that is placed between one of the pair of first inclined surfaces and one of the pair of second inclined surfaces and enters the first translucent member a polarization separation film that reflects the first polarized light, which is one of the polarized components, and transmits the second polarized light, which is the other polarized component, thereby separating the light incident on the first translucent member;
a reflecting film disposed on the other first inclined surface of the pair of first inclined surfaces and reflecting the first polarized light reflected by the polarization separation film to the exit surface of the first translucent member;
is disposed between the polarization separation film and the one second inclined surface, converts the second polarized light transmitted through the polarization separation film into first polarized light, and guides the light to the second translucent member; a half-wave retardation plate for
with
The half-wave retardation plate is an oblique deposition film having an inorganic material whose growth direction is orthogonal to the traveling direction of the second polarized light that passes through the polarization separation film,
Polarization conversion element.
前記斜方蒸着膜は、
前記成長方向が前記偏光分離膜からの前記第2偏光光の進行方向に対して直交する向きである第1柱状構造膜と、
前記第1柱状構造膜に積層され、前記成長方向が前記偏光分離膜からの前記第2偏光光の進行方向に対して直交する向きで、第1柱状構造膜に対して光学軸方位角が40°~60°ずれて配置された第2柱状構造膜と、
を備える、
請求項1に記載の偏光変換素子。
The oblique deposition film is
a first columnar structure film, the growth direction of which is orthogonal to the traveling direction of the second polarized light from the polarization separation film;
Laminated on the first columnar structure film, the growth direction is perpendicular to the traveling direction of the second polarized light from the polarization separation film, and the optical axis azimuth angle is 40 with respect to the first columnar structure film. a second columnar structure film arranged at an angle of ~60°;
comprising
The polarization conversion element according to claim 1.
前記成長方向と前記第2透光性部材の鉛直方向とがなす角度が45°である、
請求項2に記載の偏光変換素子。
The angle formed by the growth direction and the vertical direction of the second translucent member is 45°.
The polarization conversion element according to claim 2.
前記偏光分離膜を積層した前記第1透光性部材と、前記斜方蒸着膜を積層した前記第2透光性部材とが接着固定されている、
請求項2又は請求項3に記載の偏光変換素子。
The first translucent member laminated with the polarization separating film and the second translucent member laminated with the oblique vapor deposition film are adhesively fixed.
4. The polarization conversion element according to claim 2 or 3.
前記第1柱状構造膜は前記第1透光性部材の前記偏光分離膜の上に配置され、
前記第2柱状構造膜は前記第2透光性部材の上に配置され、
前記第1柱状構造膜と前記第2柱状構造膜は接着剤浸入防止膜を介して接着剤で固定されている、
請求項4に記載の偏光変換素子。
the first columnar structure film is disposed on the polarization separating film of the first translucent member;
the second columnar structure film is disposed on the second translucent member;
The first columnar structure film and the second columnar structure film are fixed with an adhesive via an adhesive penetration prevention film,
The polarization conversion element according to claim 4.
前記半波長の位相差板と前記偏光分離膜との間、及び前記半波長の位相差板と前記第2透光性部材との間に反射防止膜が設けられている、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の偏光変換素子。
An antireflection film is provided between the half-wave retardation plate and the polarization separation film and between the half-wave retardation plate and the second translucent member.
The polarization conversion element according to any one of claims 1 to 5.
光源と、
前記光源からの光が入射する請求項1から請求項6の何れか以降に記載の偏光変換素子と、
を備える、
光源装置。
a light source;
a polarization conversion element according to any one of claims 1 to 6 and after, on which light from the light source is incident;
comprising
Light source device.
請求項7に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記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、
プロジェクター。
A light source device according to claim 7;
a light modulating device that modulates light from the light source device according to image information;
a projection optical device that projects the light modulated by the light modulation device;
comprising
projector.
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