JP3640360B2

JP3640360B2 - 偏光方向整列素子

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Publication number: JP3640360B2
Application number: JP08554795A
Authority: JP
Inventors: 修一山▲高▼
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JPH08286151A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は無偏光の光を偏光面の方向がそろえられた２つの偏光に変換する偏光方向整列素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶板を用いて所定の画像信号により照明光を変調し、この変調光をスクリーン上に拡大投影する液晶ビデオプロジェクタが広く知られている。
【０００３】
このような液晶ビデオプロジェクタはスクリーン輝度をより高くすることが求められている。
【０００４】
しかしながら、上記液晶板の本体である液晶セルはその性質上照明光の偏光方向を単一方向とする必要があり、そのため、通常液晶セルの前面および後面には偏光板が設けられていて所定の単一方向の偏光のみを液晶セル内に入射せしめるように構成されている。
【０００５】
すなわち、液晶セルの前面に設けた偏光板において非選択方向の光成分は吸収によって熱に変換され、理論上全光量の半分しか利用できない。
【０００６】
このような問題を解決するための技術として特開平6-202041号公報等に記載されたものが知られている。
【０００７】
すなわち、この技術は光源と液晶板との間に偏光ビームスプリッタ、全反射プリズムおよびλ／２光学位相板からなる偏光方向整列部材を設けたものである。この偏光方向整列部材は、偏光ビームスプリッタにより、光源からの光ビームのうちＰ偏光を透過するとともにＳ偏光を直角に反射し、反射されたＳ偏光を全反射プリズムによりさらに直角に反射して上記偏光ビームスプリッタを透過したＰ偏光と平行にそろえ、さらに、λ／２光学位相板によりこのＳ偏光の偏光方向を90°回転せしめてＰ偏光に変換するようにしている。これにより光源から射出された光ビームの光量が液晶板の照明光として有効に利用されることとなる。この従来技術においてはＰ偏光の偏光面を90°回転させるためにλ／２光学位相板を用いている。しかし、光学位相板により偏光面を回転させるとその回転角は光の波長に依存するため、特定の波長の光については偏光面を所望の角度だけ回転させることができても、他の波長の光については楕円偏光となり、所望の偏光面の光量としては低下してしまう。
【０００８】
したがって、偏光面が所望の角度だけ回転した光以外はこのλ／２光学位相板の後段でカットしなければならず、結局偏光の変換効率が低下するという問題が生じ、さらに白色光照明によりカラー画像を投影する場合には投影画像の色再現性の問題や色ムラ等の問題も生じる。
【０００９】
このような問題を解決するために、光源からの無偏光を偏光ビームスプリッタに入射させ、透過光であるＰ偏光と反射光であるＳ偏光に分離し、この２つの偏光のうちいずれか一方を、複数個の全反射プリズムで順次反射せしてめて他方の偏光に変換するとともに、他方の偏光と、その進行方向をそろえるようにした偏光変換素子が知られている（実公平5-8562号公報）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような偏光変換素子を用いた場合には、光源、偏光変換素子、液晶板および投光レンズが直線的に配設されることになる。液晶ビデオプロジェクタの光学系においては、光源からの射出光の進行方向と投光レンズからの射出光の進行方向とが互いに直交する方向となるよう光路を折り曲げるように構成することが光学系全体をコンパクトなものとすることにつながることも多く、このため上記偏光変換素子を用いた光学系では、例えば液晶板と投光レンズとの間にスペースをあけ反射ミラーを挿入するこにより光路を90°折り曲げ、これにより上記要請に対処することが必要となる。
【００１１】
また、上述した偏光ビームスプリッタと複数個の全反射プリズムを用いて偏光整列素子を構成する場合に、射出される同一偏光の２本の光ビームが対角位置から射出されることとなると各光学部材の光射出面形状が正方形であることから照明ムラが生じることとなるため、この２本の光ビームは光ビーム光射出面において上下方向もしくは左右方向に隣接するようにして射出されることが望ましい。
【００１２】
本願発明は、このような事情に鑑みなされたもので、照明用の光学系において、反射ミラーを挿入せずとも光源からの射出光の光路を90°折り曲げて投光レンズ方向に射出することができるとともに２本の光ビームが射出される光射出面を縦方向もしくは横方向に隣接して配列することができ、かつ照明効率の向上を図り得る偏光方向整列素子を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明の第１の偏光方向整列素子は、一本の光ビームを、振動面が互いに直交する第１および第２の偏光に分離し、該第１の偏光を前方に透過するとともに、該第２の偏光を上方向もしくは下方向に反射せしめる偏光ビームスプリッタと、
該偏光ビームスプリッタにより透過された第１の偏光を、入射光と出射光の相対角度である偏角が180 °となるように反射するとともに、該偏光ビームスプリッタの左方向または右方向にずれた位置に向けて射出する、直角プリズムからなる第１の反射ミラー部材と、
該偏光ビームスプリッタの前記左方向または前記右方向にずれた前記位置に配され、該第１の反射ミラー部材により反射された前記第１の偏光を前記左方向または前記右方向に反射し、出力する第２の反射ミラー部材と、
前記偏光ビームスプリッタの前記上方向または前記下方向に隣接する位置に配され、前記第２の偏光を、前記第２の反射ミラー部材から出力された前記第１の偏光の進行方向と同一方向に反射する第３の反射ミラー部材とからなり、
前記第２の偏光は、前記第３の反射ミラー部材の反射面により、前記第１の偏光と同一の振動面となるように、振動方向が変換されるよう構成されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本願発明の第２の偏光方向整列素子は、第１の光ビームを、振動方向が互いに直交する第１および第２の偏光に分離し、該第１の偏光を前方に透過するとともに、該第２の偏光を上方向もしくは下方向に反射せしめる第１の偏光ビームスプリッタと、
該第１の偏光ビームスプリッタにより透過された第１の偏光を、入射光と出射光の相対角度である偏角が180 °となるように反射するとともに、該第１の偏光ビームスプリッタの左方向または右方向にずれた第１の位置に向けて射出する、直角プリズムからなる第１の反射ミラー部材と、
該第１の偏光ビームスプリッタの前記左方向または前記右方向にずれた前記第１の位置に配され、該第１の反射ミラー部材により反射された前記第１の偏光を前記左方向または前記右方向に反射し、出力する第２の反射ミラー部材と、
前記第１の偏光ビームスプリッタの前記上方向または前記下方向に隣接する位置に配され、前記第２の偏光を、前記第２の反射ミラー部材により出力された前記第１の偏光の進行方向と同一方向に反射する第３の反射ミラー部材とからなり、
前記第２の偏光は、前記第３の反射ミラー部材の反射面により、前記第１の偏光と同一の振動方向となるように、その振動方向が変換されるよう構成されてなる第１の偏光方向整列素子、および
前記第１の光ビームとは、互いに平行、かつ同一方向に進む第２の光ビームを、振動方向が互いに直交する第３および第４の偏光に分離し、該第３の偏光を前記前方に透過するとともに、該第４の偏光を上方向もしくは下方向に反射せしめる第２の偏光ビームスプリッタと、
該第２の偏光ビームスプリッタにより透過された第３の偏光を、入射光と出射光の相対角度である偏角が180 °となるように反射するとともに、該第２の偏光ビームスプリッタの左方向または右方向にずれた第２の位置に向けて射出する、直角プリズムからなる第４の反射ミラー部材と、
該第２の偏光ビームスプリッタの前記左方向または前記右方向にずれた前記第２の位置に配され、該第４の反射ミラー部材により反射された前記第３の偏光を前記左方向または前記右方向に反射し、出力する第５の反射ミラー部材と、
前記第２の偏光ビームスプリッタの前記上方向または前記下方向に隣接する位置に配され、前記第４の偏光を、前記第５の反射ミラー部材から出力された前記第３の偏光の進行方向と同一方向に反射する第６の反射ミラー部材とからなり、
前記第４の偏光は、前記第６の反射ミラー部材の反射面により、前記第３の偏光と同一の振動方向となるように、その振動方向が変換されるよう構成されてなる第２の偏光方向整列素子、
を備えてなり、
前記第１の偏光ビームスプリッタ、前記第２の反射ミラー部材および前記第３の反射ミラー部材からなる第１の光学素子群と、前記第２の偏光ビームスプリッタ、前記第５の反射ミラー部材および前記第６の反射ミラー部材からなる第２の光学素子群との、いずれか一方がいずれか他方の前記前方に互いに重なるように、かつ前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第３の反射ミラー部材との組合せ、および前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第６の反射ミラー部材との組合せにおいて、偏光ビームスプリッタと反射ミラー部材の位置関係が互いに逆となるように配列してなることを特徴とするものである。
なお、この場合において、前記第４の反射ミラー部材は前記第１の反射ミラー部材の前記上方向または前記下方向に一体的に形成されていることが好ましい。
【００１５】
なお、上記「前方」、上記「上方向」、上記「下方向」、上記「左方向」あるいは上記「右方向」とは、光学系が所定の状態で配されたときに光源からの光の進行方向に対する相対的な方向を示す便宜的な表現である。
【００１６】
【作用および発明の効果】
上記本願発明の第１の偏光方向整列素子によれば、偏光ビームスプリッタで、透過する第１の偏光と反射される第２の偏光に分離し、これら２つの偏光を各々に対応する反射ミラー部材により側方に反射せしめて２つの偏光の射出方向をそろえるようにしている。しかも、上記第２の偏光は上記第２の反射ミラー部材によって反射される際に偏光面を90°回転して上記第１の偏光に変換されることになる。これにより、１つの偏光ビームスプリッタと２つの反射ミラー部材という簡単な構成にもかかわらず光源からの光の光量の低下を防止しつつこの光の光路を直角に折り曲げることが可能となる。
【００１７】
これにより、照明用の光学系において、光路折曲用の反射ミラー等を挿入することなく光学部材の配置の自由度を高めることができ、光学系全体をコンパクトに構成することも可能となる。
【００１８】
また、この偏光方向整列素子によれば、偏光ビームスプリッタの前方に透過した第１の偏光は第１の反射ミラー部材により光進行方向を180 °反転せしめられて、該偏光ビームスプリッタの左右方向にずれた位置に配された第２の反射ミラー部材に入射され、次にこの第２の反射ミラー部材により側方に反射されてこの偏光方向整列素子の外部に射出される。
【００１９】
一方、偏光ビームスプリッタで上下方向に反射された第２の偏光は第３の反射ミラー部材により上記第１の偏光と同一方向である側方に反射されてこの偏光方向整列素子の外部に射出される。
【００２０】
上記第１の偏光の光射出面は偏光ビームスプリッタの左右方向の側面もしくはこれと同一直線上にあり、一方上記第２の偏光の光射出面は偏光ビームスプリッタの左右方向の側面と上下方向に隣接する位置、もしくはこの位置を通過して左右方向に延びる同一直線上にあり、結局２つの偏光の光ビームは上下に隣接した位置から射出されることとなる。
【００２１】
これにより、２つの偏光の光ビームにより照明された面において照明ムラが生じるのを防止することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本願発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２３】
図２は本願発明の一実施例に係る偏光方向整列素子を用いた液晶ビデオプロジェクタを示す概略図である。この液晶ビデオプロジェクタは図示するように、反射手段である放物面反射鏡１と、この反射鏡１の焦点位置近傍に配された、ハロゲンランプ、あるいはメタルハライドランプ等からなる光源２と、光源２から直接または反射鏡１を介して射出された光ビーム３が入射され、この光路を直角方向に折り曲げるとともに、光量の低下を防止しつつＰ偏光に変換して射出する偏光方向整列素子10と、偏光方向整列素子10からのＰ偏光を所定の画像信号に応じて変調する、画像形成手段としての単板カラー液晶板４と、単板カラー液晶板４を透過したＰ偏光をスクリーン６上に拡大投影する投影レンズ５とから構成されている。
【００２４】
なお、上記単板カラー液晶板６は、それに照射されるＰ偏光に対し、その偏光透過方向および作用方向がそろえられるように設定された前後両面における偏光板および液晶セルを備えている。これにより、Ｐ偏光が単板カラー液晶板４において、入力される所定の画像信号により有効に変調処理をうけることになる。
【００２５】
次に、本願発明の一実施例に係る偏光方向整列素子10について図１を用いてさらに詳しく説明する。
【００２６】
図１に示すように、この素子10は、互いに対向する面が接着された、偏光ビームスプリッタ11、第１の全反射プリズム16、第２の全反射プリズム12および第３の全反射プリズム13からなる。なお、第１の全反射プリズム16と他の部材11，12，13とは互いに当接するように構成されているが、図１においてはその構成を理解し易くするために第１の全反射プリズム16と他部材を分解して示している。
【００２７】
また、偏光ビームスプリッタ11は同一サイズの２つの直角三角柱プリズムを光分離面11Ａで当接するようにして組み合わせた立方体ブロックからなり、第２および第３全反射プリズム12，13は該直角三角柱ブロックと同じ大きさの直角三角柱ブロックからなる。また、第１の全反射プリズム16は、該立方体ブロックの１辺の２倍の長さの斜辺を有する直角三角柱ブロックからなる。光ビーム３は偏光ビームスプリッタ11に入射され、この偏光ビームスプリッタ11において互いに直交するＰ，Ｓ２つの偏光に分離され、２本の光ビームとして射出される。
【００２８】
すなわち、Ｐ偏光14Ａ′は偏光ビームスプリッタ11の作用面（蒸着膜面）11Ａを透過し、その光射出面11Ｂから射出され、第１の全反射プリズム16の直交する２つの反射面16Ａ，16Ｂで光ビーム進行方向を180 °変更されるとともに、偏光ビームスプリッタ11の側方に位置する第２の全反射プリズム12の前面12Ａに入射するように側方にずらされ、第１の全反射プリズム12の反射面12Ｂで側方に反射され、偏光ビームスプリッタ11を左右方向に通過し、この偏光ビームスプリッタ11の光射出面11Ｃから第１のＰ偏光14Ａとして射出される。一方Ｓ偏光14Ｂ′は上記作用面11Ａにおいて下方に反射され、さらに第３の全反射プリズム13の反射面13Ａにおいて側方に反射されてＰ偏光に変換され、この第２の全反射プリズム13の光射出面13Ｂから第２のＰ偏光14Ｂとして射出される。上記４つの反射面16Ａ，16Ｂ，12Ａ，13Ａは、照射される２つの偏光14Ａ′，14Ｂ′の光ビームが各々入射角45°で入射されるように配されており、２つの偏光14Ａ′，14Ｂ′はこれらの反射面16Ａ，16Ｂ，12Ａ，13Ａにおいて直角に反射される。そして、この第３の全反射プリズム13の反射面13ＡにおいてＳ偏光がＰ偏光に変換される。
【００２９】
結局、第３の全反射プリズム13の光射出面13Ｂから射出された第２のＰ偏光14Ｂは、偏光ビームスプリッタ11の光射出面11Ｃから射出された第１のＰ偏光14Ａとそのビーム進行方向および偏光方向が互いに平行とされて単板カラー液晶板４方向に射出される。これにより、無偏光の光ビーム３の略全光量を、所定方向に偏光面を有するＰ偏光に変換しつつ、その光路を直角方向に折り曲げることができる。
【００３０】
しかも、上記２つの光射出面11Ｃ，13Ｂは上下方向に隣接して配されることとなり、これらの光射出面11Ｃ，13Ｂから射出される偏光14Ａ，14Ｂの光ビームが、あたかも断面長方形の、光量が略均一の１本の光ビームと同様となり、照射される対象面上の照明ムラが軽減される。
【００３１】
また、上記偏光ビームスプリッタ11および２つの全反射プリズム12，13をその配置を変えて組み合わせた偏光方向整列素子によっても、この偏光方向整列素子10Ａと同様の効果を奏することが可能である。
【００３２】
図３（ａ）は、図１に示す偏光方向整列素子10Ａと同様に構成された第１部材25Ａ、この素子10Ａと上下対称に構成された第２部材25Ｂおよび第１の全反射プリズム26を前後方向に組み合わせて、２本の無偏光３Ａ，３Ｂから４本のＰ偏光24Ａ，24Ｂ，124 Ａ，124 Ｂの光ビームを側方に射出するようにした偏光方向整列素子10Ｂを示す分解斜視図である。図３（ｂ）は上記第１部材25Ａと第２部材25Ｂのみが互いに当接し、第１の全反射プリズム26のみを分解した状態で示す分解斜視図である。
【００３３】
すなわち、無偏光の光ビーム３Ａは偏光ビームスプリッタ21の作用面21ＡにおいてＰおよびＳからなる２つの偏光に分離され、このうち透過されたＰ偏光24Ａは第１の全反射プリズム26の２つの反射面26Ａ，26Ｂによりその進行方向を180 °変更され、次に第２の全反射プリズム22の反射面22Ｂで側方に反射され、偏光ビームスプリッタ21の光射出面21Ｃから第１のＰ偏光24Ａとして射出される。一方、偏光ビームスプリッタ21の作用面21Ａにおいて下方に反射されたＳ偏光は第３の全反射プリズム23の反射面23ＡでＰ偏光に変換されつつ側方に反射され、第３の全反射プリズム23の光射出面23Ｂから第２のＰ偏光24Ｂとして射出される。
【００３４】
これにより１本の無偏光の光ビーム３Ａから、上下方向に配列された２本のＰ偏光24Ａ，24Ｂの光ビームが生成され、これら２本の偏光24Ａ，24Ｂの光ビームが側方に射出されることとなる。
【００３５】
同様に、光ビーム３Ａとは上下方向に平行となるようにして入射された無偏光の光ビーム３Ｂは偏光ビームスプリッタ121 の作用面121 ＡでＰおよびＳからなる２つの偏光に分離され、前方に透過したＰ偏光124 Ａは第１の全反射プリズム26の反射面26Ａ，26Ｂで180 °反転した方向に反射され、第２の全反射プリズム122 の反射面122 Ｂで側方に反射され、偏光ビームスプリッタ121 の光射出面121 Ｃから第３のＰ偏光124 Ａとして射出される。一方、偏光ビームスプリッタ121 の作用面121 Ａにおいて上方に反射されたＳ偏光は第３の全反射プリズム123 の反射面123 ＡでＰ偏光に変換されつつ側方に反射され、第３の全反射プリズム123 の光射出面123 Ｂから第４のＰ偏光124 Ｂとして射出される。
【００３６】
これにより１本の無偏光の光ビーム３Ｂから、上下方向に配列された２本のＰ偏光124 Ａ，124 Ｂの光ビームが生成され、それら２つの光ビームが側方に射出されることとなる。
【００３７】
結局、上記４つの光射出面23Ｂ，21Ｃ，123 Ｂ，121 Ｃは上下左右方向に隣接して配されており、これらの光射出面23Ｂ，21Ｃ，123 Ｂ，121 Ｃから射出される偏光24Ａ，24Ｂ，124 Ａ，124 Ｂの光ビームは、あたかも断面正方形の、光量が略均一の１本の光ビームと同様となり、照明される対象面上の照明ムラを軽減しつつ、照明光照射面積を倍増させることができる。
【００３８】
また、図４（ａ）は、図３（ａ）の偏光方向整列素子10Ｂと略同様に、第１部材35Ａ、第２部材35ｂおよび第１の全反射プリズム36を前後方向に組み合わせて、２本の無偏光の光ビーム３Ａ，３Ｂから４本のＰ偏光34Ａ，34Ｂ，134 Ａ，134 Ｂの光ビームを生成して側方に射出するようにした偏光方向整列素子10Ｃを示す分解斜視図である。図４（ｂ）は上記第１部材35Ａと第２部材35Ｂのみが互いに当接し、第１の全反射プリズム36のみを他部材35Ａ，35Ｂから分解した状態で示す分解斜視図である。
【００３９】
この図４のものにおいて、図３に示す各部材と同様の機能を有する部材については、図３に示す各部材に付した数字に10を加えた数字を付して表わしている。
【００４０】
この図４に示す偏光方向整列素子10Ｃによれば、図３に示す偏光方向整列素子10Ｂと同様の作用効果を得ることができ、その他偏光方向整列素子10Ｂに比べて、各部材作用面21Ａ，121 Ａ，31Ａ，131 Ａからの第１のＰ偏光24Ａ，124 Ａ，34Ａ，134 Ａと第２のＰ偏光24Ｂ，124 Ｂ，34Ｂ，134 Ｂの光路差が短くなるので、この偏光方向整列素子10Ｃを用いることにより照明ムラを減少させることが可能となる。
【００４１】
さらに、図３および図４に示すように第１部材25Ａ，35Ａと第２部材25Ｂ，35Ｂを組み合わせたものを、さらに上下対称に組み合わせて、ビーム進行方向および偏光方向がそろえられた８本のＰ偏光14Ａ，14Ｂ，24Ａ，24Ｂの光ビームを得ることも可能である。
【００４２】
なお、本実施例における偏光方向整列素子10Ａ，10Ｂ，10Ｃは、直角三角柱ブロックの光学部材の組み合わせで構成されており、製造が容易であるから、製造コストも安価である。
【００４３】
なお、本願発明の偏光方向整列素子としては上記実施例のものに限られるものではなく、種々の態様の変更が可能である。
【００４４】
例えば、上記全反射プリズムに代えて全反射ミラーを用いることも可能である。上記実施例においては、射出する直線偏光をＰ偏光にそろえるようにしているが、部材の配置を変えることによりＳ偏光にそろえることも可能である。
【００４５】
さらに、上記実施例においては単板カラー液晶板を用いた液晶ビデオプロジェクタに適用する場合について説明しているが、周知の色分解合成光学系と３板式モノクロ液晶板を用いた液晶ビデオプロジェクタにも適用可能であることは勿論であり、その他照明光として直線偏光を用いる光学装置全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施例に係る偏光方向整列素子を示す概略図
【図２】本願発明の偏光方向整列素子を適用した液晶ビデオプロジェクタを示す概略図
【図３】図１に示すものとは別の実施例に係る偏光方向整列素子を示す概略図
【図４】図１および図３に示すものとは別の実施例に係る偏光方向整列素子を示す概略図
【符号の説明】
１放物面反射鏡
２光源
３，３Ａ，３Ｂ光ビーム
４単板カラー液晶板
６スクリーン
10Ａ，10Ｂ，10Ｃ偏光方向整列素子
11，21，31，121 ，131 偏光ビームスプリッタ
11Ａ，21Ａ，31Ａ，121 Ａ，131 Ａ作用面
16，26，36 第１の全反射プリズム
12，22，32，122 ，132 第２の全反射プリズム
12Ｂ，13Ａ，16Ａ，16Ｂ，22Ｂ，23Ａ，26Ａ，26Ｂ，32Ｂ，33Ａ，
122 Ｂ，123 Ａ，132 Ｂ，133 Ａ反射面
11Ｃ，13Ｂ，21Ｃ，23Ｂ，32Ｃ，33Ｂ，
121 Ｃ，123 Ｂ，132 Ｃ，133 Ｂ光射出面
13，23，33，123 ，133 第３の全反射プリズム
14Ａ，24Ａ，34Ａ第１のＰ偏光
14Ｂ，24Ｂ，34Ｂ第２のＰ偏光
124 Ａ，134 Ａ第３のＰ偏光
124 Ｂ，134 Ｂ第４のＰ偏光
14Ａ′ Ｐ偏光
14Ｂ′ Ｓ偏光

Claims

一本の光ビームを、振動面が互いに直交する第１および第２の偏光に分離し、該第１の偏光を前方に透過するとともに、該第２の偏光を上方向もしくは下方向に反射せしめる偏光ビームスプリッタと、
該偏光ビームスプリッタにより透過された第１の偏光を、入射光と出射光の相対角度である偏角が180 °となるように反射するとともに、該偏光ビームスプリッタの左方向または右方向にずれた位置に向けて射出する、直角プリズムからなる第１の反射ミラー部材と、
該偏光ビームスプリッタの前記左方向または前記右方向にずれた前記位置に配され、該第１の反射ミラー部材により反射された前記第１の偏光を前記左方向または前記右方向に反射し、出力する第２の反射ミラー部材と、
前記偏光ビームスプリッタの前記上方向または前記下方向に隣接する位置に配され、前記第２の偏光を、前記第２の反射ミラー部材から出力された前記第１の偏光の進行方向と同一方向に反射する第３の反射ミラー部材とからなり、
前記第２の偏光は、前記第３の反射ミラー部材の反射面により、前記第１の偏光と同一の振動面となるように、振動方向が変換されるよう構成されてなることを特徴とする偏光方向整列素子。
第１の光ビームを、振動方向が互いに直交する第１および第２の偏光に分離し、該第１の偏光を前方に透過するとともに、該第２の偏光を上方向もしくは下方向に反射せしめる第１の偏光ビームスプリッタと、
該第１の偏光ビームスプリッタにより透過された第１の偏光を、入射光と出射光の相対角度である偏角が180 °となるように反射するとともに、該第１の偏光ビームスプリッタの左方向または右方向にずれた第１の位置に向けて射出する、直角プリズムからなる第１の反射ミラー部材と、
該第１の偏光ビームスプリッタの前記左方向または前記右方向にずれた前記第１の位置に配され、該第１の反射ミラー部材により反射された前記第１の偏光を前記左方向または前記右方向に反射し、出力する第２の反射ミラー部材と、
前記第１の偏光ビームスプリッタの前記上方向または前記下方向に隣接する位置に配され、前記第２の偏光を、前記第２の反射ミラー部材により出力された前記第１の偏光の進行方向と同一方向に反射する第３の反射ミラー部材とからなり、
前記第２の偏光は、前記第３の反射ミラー部材の反射面により、前記第１の偏光と同一の振動方向となるように、その振動方向が変換されるよう構成されてなる第１の偏光方向整列素子、および
前記第１の光ビームとは、互いに平行、かつ同一方向に進む第２の光ビームを、振動方向が互いに直交する第３および第４の偏光に分離し、該第３の偏光を前記前方に透過するとともに、該第４の偏光を上方向もしくは下方向に反射せしめる第２の偏光ビームスプリッタと、
該第２の偏光ビームスプリッタにより透過された第３の偏光を、入射光と出射光の相対角度である偏角が180 °となるように反射するとともに、該第２の偏光ビームスプリッタの左方向または右方向にずれた第２の位置に向けて射出する、直角プリズムからなる第４の反射ミラー部材と、
該第２の偏光ビームスプリッタの前記左方向または前記右方向にずれた前記第２の位置に配され、該第４の反射ミラー部材により反射された前記第３の偏光を前記左方向または前記右方向に反射し、出力する第５の反射ミラー部材と、
前記第２の偏光ビームスプリッタの前記上方向または前記下方向に隣接する位置に配され、前記第４の偏光を、前記第５の反射ミラー部材から出力された前記第３の偏光の進行方向と同一方向に反射する第６の反射ミラー部材とからなり、
前記第４の偏光は、前記第６の反射ミラー部材の反射面により、前記第３の偏光と同一の振動方向となるように、その振動方向が変換されるよう構成されてなる第２の偏光方向整列素子、
を備えてなり、
前記第１の偏光ビームスプリッタ、前記第２の反射ミラー部材および前記第３の反射ミラー部材からなる第１の光学素子群と、前記第２の偏光ビームスプリッタ、前記第５の反射ミラー部材および前記第６の反射ミラー部材からなる第２の光学素子群との、いずれか一方がいずれか他方の前記前方に互いに重なるように、かつ前記第１の偏光ビームスプリッタと前記第３の反射ミラー部材との組合せ、および前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第６の反射ミラー部材との組合せにおいて、偏光ビームスプリッタと反射ミラー部材の位置関係が互いに逆となるように配列してなることを特徴とする偏光方向整列素子。
前記第４の反射ミラー部材は前記第１の反射ミラー部材の前記上方向または前記下方向に一体的に形成されていることを特徴とする請求項２記載の偏光方向整列素子。