KR100909405B1 - 편광 변환 소자, 편광 변환 광학계 및 화상 투영 장치 - Google Patents

편광 변환 소자, 편광 변환 광학계 및 화상 투영 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 편광 분리부와 복수의 위상 변조부를 구비하는 편광 변환 소자가 제공된다. 광속은 편광 분리부에 입사됨으로써 투과광(P 편광)과 반사광(S 편광)으로 분리된다. 편광 분리부에서 반사된 상기 반사광은, 이웃한 광속이 이웃한 편광 분리부에 입사되는 위치와는 다른 위치에서 이웃한 편광 분리부에 다시 반사됨으로써 투과광과 동일한 방향으로 출사된다. 상기 위상 변조부는 투과광 또는 반사광의 광로 상에 배치되며, 출사광은 동일한 편광이 된다.

Description

편광 변환 소자, 편광 변환 광학계 및 화상 투영 장치{POLARIZATION CONVERSION ELEMENT, POLARIZATION CONVERSION OPTICAL SYSTEM AND IMAGE PROJECTING APPARATUS}
본 발명은 투과형 또는 반사형 화상 투영 장치에서 사용되는 편광 변환 소자, 이 편광 변환 소자를 사용하는 편광 변환 광학계 및 이 편광 변환 광학계를 사용하는 화상 투영 장치에 관한 것이다.
화상 투영 장치에서 사용되는 액정 화상 형성 소자에서는 한 방향의 편광 성분만이 유효하게 사용되며, 이 방향에 수직인 다른 방향의 편광 성분은 콘트라스트를 열화시키는 원인이다. 따라서, 편광 방향은 액정 화상 형성 소자의 전단과 후단에 편광자를 배치함으로써 제어된다. 그러나, 광원으로부터 나오는 광 빔은 편광 방향이 한 방향이 아닌 무편광 빔이다. 따라서, 편광자에 의해 한 방향의 편광 성분이 선택되면, 광량 또한 절반이 된다.
이 문제를 해결하기 위해, 광원으로부터 나오는 무편광 빔이 효과적으로 한 방향의 광 빔이 되도록 하는 편광 변환 소자가 일반적으로 편광자의 전단에 배치된다. 편광 변환 소자에서, 무편광 빔은 기본적으로 편광 빔 스플리터에 의해 P 편광과 S 편광으로 분리되며, 분리된 편광 방향들 중 하나는 특정 방법에 의해 90 °만큼 회전되어 양 편광의 방향이 동일하게 되도록 한다. 결과적으로, 양 빔의 방향은 동일하게 된다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
일반적으로 분리된 편광 중 하나의 편광 방향을 회전시키는 방법에는 2가지 가 있다. 첫 번째 방법에서는, 1/2 파장판이 사용된다, 즉 양 방향 사이의 굴절율의 차이를 이용한다. 두 번째 방법에서는, 2개의 미러가 사용된다, 즉 분리된 광 빔이 2개의 미러에 의해 반사되는 동안 2개의 미러의 반사 방향을 적절히 설정하고 전체 빔의 방향이 동일한 방향이 되도록 한다. 두 번째 방법에서는, 미러에 의한 반사를 이용하기 때문에, 파장에 상관없이 효율적인 변환이 이루어지지만, 화상 투영 장치로부터의 조명 빔이 특정 두께를 가지기 때문에, 미러를 사용하는 편광 변환 소자의 크기는 커지며, 또한 분리된 빔을 재합성하는 광학계를 형성하기가 쉽지 않다. 편광 변환 소자를 여러 개로 분할하고 여러 개로 분할된 편광 변환 소자를 배열하면 편광 변환 소자는 얇아질 수 있지만, 미러를 배열하는 것은 논리적으로는 가능한 반면에 실용화가 어렵다. 이와는 반대로, 첫 번째 방법에서는 1/2 파장판이 사용되며, 이 1/2 파장판은 배열하기가 용이하다. 또한, 화상 투영 장치의 조명 광로에 배치된 플라이 아이 렌즈(fly-eye lens)는 1/2 파장판과 함께 사용될 수 있기 때문에, 일반적으로 첫 번째 방법이 사용된다.
도 27은 투과형 액정 화상 투영 장치를 도시한 도면이다. 도 28은 반사형 액정 화상 투영 장치를 도시한 도면이다. 두 가지 타입 모두 액정 화상 형성 소자를 사용하며 편광 선택성이 있다. 또한, 두 가지 타입 모두에서 거의 동일한 조명 광학계가 사용된다.
우선, 도 27에 도시된 투과형 액정 화상 투영 장치의 작동에 대해 설명한다. 백색 램프와 같은 광원(1001)으로부터 나오는 무편광 빔은 반사기(1002)에서 거의 평행한 빔이 되고, 거의 평행한 상기 빔은 광 인티그레이터(optical integrator)(1003)에 입사된다. 상기 광 인티그레이터(1003)는 화상 형성 소자에서 조사된 조사광의 조도를 균일하게 하며, 한 쌍의 플라이 아이 렌즈(1003-1, 1003-2)를 포함한다. 플라이 아이 렌즈는 렌즈들이 길이 방향과 폭 방향으로 배열된 렌즈 어레이이다. 플라이 아이 렌즈의 각 렌즈는 화상 형성 소자와 서로 유사한 형상을 갖는다.
제1 플라이 아이 렌즈(1003-1)의 각 렌즈를 통해 투과된 광 빔은 제2 플라이 아이 렌즈(1003-2) 및 제2 플라이 아이 렌즈(1003-2)의 후방에 배치된 콘덴서 렌즈(1005)에 의해 화상 형성 소자에 조사된다. 이와 함께, 화상 형성 소자 상의 조도 분포도 균일하게 된다.
광 인티그레이터(1003)로부터 출사된 광 빔은 편광 변환 소자(1004)로 입사된다. 편광 변환 소자(1004)에서, 편광 빔 스플리터, 반사막면, 1/2 파장판 등이 플라이 아이 렌즈의 피치에 대응하여 배열된다. 편광 변환 소자(1004)는 무편광 빔을 효과적으로 하나의 편광 방향의 광 빔으로 변환시킨다. 편광 변환 소자(1004)로부터 출사된 광 빔은 콘덴서 렌즈(1005)를 통해 투과되며, 반사 미러(1006)에 의해 반사되고, 이렇게 반사된 광 빔은 다이크로익 미러(1007, 1008)에 의해 적색 광 빔, 녹색 광 빔 및 청색 광 빔으로 분리된다. 분리된 광 빔들은 화상 형성 소자에 조사된다.
예를 들면, 제1 다이크로익 미러(1007)를 통해 투과된 광 빔은 미러(1009)에 의해 반사되며, 반사된 광 빔은 적색용 콘덴서 렌즈(1014-1)를 통해 투과됨으로써 적색용 액정 소자(1015-1)에 조사된다. 제1 다이크로익 미러(1007)에 의해 반사된 광 빔은 제2 다이크로익 미러(1008)에 의해 반사되며, 반사된 광 빔은 녹색용 콘덴서 렌즈(1014-2)를 통해 투과됨으로써 녹색용 액정 소자(1015-2)에 조사된다. 제2 다이크로익 미러(1008)를 통해 투과된 광 빔은 렌즈(1010), 미러(1011), 렌즈(1012) 및 미러(1013)를 매개로 하여 청색용 콘덴서 렌즈(1014-3)를 통해 투과됨으로써 청색용 액정 소자(1015-3)에 조사된다.
액정 소자(1015-1, 1015-2, 1015-3)는 화상 형성 소자이며, 적색, 녹색 및 청색 성분의 화상 신호에 기초하여 대응하는 광 빔을 변조한다. 액정 소자(1015-1, 1015-2, 1015-3)를 통해 투과된 광 빔은 색 합성 프리즘(1016)에 의해 합성 광 빔이 되며, 이 합성 광 빔이 투사 렌즈(1017)에 의해 스크린(1018)에 투영된다.
도 28에 도시된 반사형 액정 화상 투영 장치의 작동은 기본적으로 도 27을 바탕으로 기술된 것과 동일하다. 그러나, 반사 미러(1006)에 의해 반사된 편광 빔은 다이크로익 프리즘(1021), 미러(1022, 1023) 및 다이크로익 미러(1024)를 포함하는 광학계에 의해 적색, 녹색 및 청색 편광 빔으로 분리된다. 적색 편광 빔은 적색용 편광 빔 스플리터(1025-1)와 적색용 반사형 액정(1026-1)을 통해 투과되며, 녹색 편광 빔은 녹색용 편광 빔 스플리터(1025-2)와 녹색용 반사형 액정(1026-2)을 통해 투과되고, 청색 편광 빔은 청색용 편광 빔 스플리터(1025-3)와 청색용 반사형 액정(1026-3)을 통해 투과된다. 투과된 편광 빔들은 색 합성 프리즘(1016)에 의해 합성 광 빔이 된다. 이상의 작동 과정들은 도 27에서의 작동과는 상이하다.
도 29a는 액정 화상 투영 장치에서 사용되는 편광 변환 소자를 도시한 도면이다. 도 29b는 액정 화상 투영 장치에서 사용되는 다른 편광 변환 소자를 도시한 도면이다.
도 29a에 도시된 편광 변환 소자에서, 유닛(2020)은 편광 분리막(2021), 반사막(2022) 및 1/2 파장판(2023)을 포함한다. 유닛(2020)은 플라이 아이 렌즈(2000)의 피치에 대응하도록 배열된다. 편광 분리막(2021)은 입사광 축에 대해 45 °만큼 기울어져 있으며, 반사막(2022)은 편광 분리막(2021)에 평행하게 배치된다. 플라이 아이 렌즈(2000)로부터 출사되는 각각의 광 빔(2010)은 각 유닛(2020)에 입사되며, 편광 분리막(2021)에 의해 투과광(P 편광)과 반사광(S 편광)으로 분리되고, 이 반사광은 반사막(2022)에 의해 더 반사되어 투과광에 평행한 광 빔이 된다. 투과광(P 편광) 또는 반사광(S 편광) 중 하나의 편광 방향은 1/2 파장판(2023)에 의해 회전되며, 편광 방향은 동일하게 된다. 이 경우, 반사광(S 편광)이 회전된다. 이와 함께, 입사 시점에는 무편광인 광 빔(2010)이 동일한 편광 방향을 갖는 광 빔으로 변환된다. 도 29b에서는, 도 29a에 도시된 반사막(2022)이 편광 분리막(2021)과 유사한 편광 분리막(2024)으로 대체되며, 작동 과정은 도 29a에서와 거의 동일하다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제3492355호 공보
도 29a 및 도 29b에 도시된 편광 변환 소자에서, 무편광 빔은 하나의 편광 방향을 갖는 광 빔으로 효과적으로 변환될 수 있다. 그러나, 도 29a에 도시된 편 광 변환 소자에서는, 플라이 아이 렌즈의 하나의 피치에 대해 2개의 면, 즉 편광 분리면 및 반사면이 필요하다. 환언하면, 2개의 블록, 즉 편광 분리면이 형성되는 블록과 반사면이 형성되는 블록이 필요하다. 결과적으로, 플라이 아이 렌즈의 렌즈 개수의 2배수 만큼의 블록이 접합되어야만 한다. 따라서, 많은 노동 시간이 필요하다. 실제의 대량 생산에서는, 편광 분리막이 형성되는 유리판과 반사막이 형성되는 유리판을 교대로 접합하며, 접합된 제품을 접합면에 대해 45 °방향으로 절단하고 연마한다. 즉, 2종의 유리판이 준비되며, 플라이 아이 렌즈의 렌즈 개수의 2배수(+ 양단)만큼의 접합 횟수가 필요하다.
따라서, 전술한 바와 같이, 많은 노동 시간이 필요하다. 도 29b에 도시된 바와 같이, 편광 분리막은 또한 반사막으로서 작동할 수 있지만, 플라이 아이 렌즈에 있는 하나의 렌즈에 대해 2개의 막(2개의 면)이 역시 필요하며, 유리판의 접합 횟수는 줄어들 수 없다.
본 발명은 종래 기술에서의 문제들 중 하나 이상을 해결한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 편광 변환 소자, 이 편광 변환 소자를 이용한 편광 변환 광학계, 편광 변환 소자의 제작에 있어서 접합 횟수를 줄이고 그 생산성을 향상시킨 편광 변환 광학계를 이용한 화상 투영 장치가 제공된다.
본 발명의 제1 양태를 따르면, 편광 변환 소자가 마련된다. 상기 편광 변환 소자는 복수의 편광 분리부 및 복수의 위상 변조부를 포함한다. 광속(光束)은 각각의 편광 분리부에 입사됨으로써 투과광(P 편광)과 반사광(S 편광)으로 분리된다. 편광 분리부에서 반사된 반사광은, 이웃한 편광 분리부에 이웃한 광속이 입사되는 위치와 다른 위치에서 이웃한 편광 분리부에 다시 반사됨으로써 투과광의 방향과 동일한 방향으로 출사된다. 위상 변조부는 투과광 또는 반사광의 광로에 배치되며, 출사광은 동일한 편광이 된다. 편광 분리부에 대한 입사각이 45 °내외, 예컨대 약 30 °또는 60 °로 결정되는 경우, 이웃한 편광 분리부에서 반사광의 위치와 입사광의 위치는 서로 다르다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 위상 변조부는 거의 동일한 피치로 출사면에 배치된다. 또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 위상 변조부는 편광 분리부의 대략 절반 영역에 편광 분리부와 평행하게 배치되어 편광 분리부를 마주 본다. 또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 위상 변조부는 편광 분리부에 평행하게 이웃하도록 배치되며, 동시에 제2 위상 변조부가 위상 변조부 및 편광 분리부에 평행하게 배치되도록 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 차광 유닛이 배치되어 입사면에서 유효 광로 상의 빛 이외의 불필요한 빛을 차단한다. 또한, 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭이 되도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 편광 변환 광학계가 마련된다. 편광 변환 광학계는, 렌즈 피치가 편광 변환 소자의 편광 분리부의 피치와 동일한 어레이 피치인 플라이 아이 렌즈 또는 렌티큘러 렌즈 어레이와, 상기 편광 변환 소자를 포함한다. 렌티큘러 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈는 편광 변환 소자의 전방에 배치되며, 렌티큘러 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈에서 i번째 렌즈를 통과하여 투과된 광속은 i번째 편광 분리부에 입사된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 투영 광학계에 의해 편광 의존성을 갖는 화상 형성 소자의 화상을 투영하는 화상 투영 장치가 제공된다. 화상 투영 장치는 화상 형성 소자를 조명하는 조명 광학계의 광로 상의 상기 편광 변환 소자를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 편광 변환 소자에서 편광 분리부는 입사 광속을 투과광(P 편광)과 반사광(S 편광)으로 분리하고, 또한 이웃한 편광 분리부로부터 반사된 반사광을 투과광과 동일한 방향으로 반사한다. 따라서, 종래의 편광 변환 소자에서 반사용으로만 필요한 반사막(분리막)은 필요하지 않다. 결과적으로, 렌티큘러 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈에 있는 렌즈와 동일한 피치를 갖는 편광 분리부만을 배치함으로써 종래의 편광 변환 소자에서와 거의 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 상기 피치는 종래의 편광 변환 소자에서의 피치의 2배가 될 수 있다. 이에 따라, 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 편광 분리부가 위상 변조부와 평행하게 배치될 수 있기 때문에, 편광 분리부는 위상 변조부에 근접하게 배치될 수 있다. 따라서, 편광 분리부는 매우 정확하게 배치될 수 있으며, 편광 변환 소자의 제작이 용이해진다.
또한, 렌티큘러 렌즈 어레이 또는 플라이 아이 렌즈와, 편광 변환 소자를 조합함으로써 광량의 손실이 적은 편광 변환 광학계를 형성할 수 있다. 또한, 종래의 광학계를 바꾸지 않고도 단지 상기 편광 변환 소자 또는 상기 편광 변환 광학계를 사용함으로써 화상 투영 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 특징과 장점은 첨부 도면을 참조한 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 더 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자의 또 다른 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제1 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제2 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제3 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제4 기본 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 도 3 및 도 4에 도시된 편광 변환 소자의 단부 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 5 및 도 6에 도시된 편광 변환 소자의 단부 구조를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 판 형상의 편광 분리 소자를 사용하는 편광 변환 소자의 제1 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따라 판 형상의 편광 분리 소자를 사용하는 편광 변환 소자의 제2 구조를 도시하는 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 편광 변환 소자의 변형예이다.
도 12는 도 10에 도시된 편광 변환 소자의 변형예이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따라 입사면 차광판(차광막)이 형성된 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따라 입사면 차광판(차광막)이 형성된 또 다른 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따라 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭이 되도록 배치된 광학계의 제1 예를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따라 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭이 되도록 배치된 광학계의 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따라 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭이 되도록 배치된 광학계의 제3 예를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따라 중심에 대해 대칭인 구조를 갖는 편광 변환 소자가 배치된 광학계의 제4 예를 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광 변환 소자의 주요 구조를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제1 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제2 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제3 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제4 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 24는 도 20에 도시된 편광 변환 소자의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 25는 도 22에 도시된 편광 변환 소자의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 26은 도 20에 도시된 편광 변환 소자를 사용하는 편광 변환 광학계(조명 광학계)를 도시하는 도면이다.
도 27은 투과형 액정 화상 투영 장치를 도시하는 도면이다.
도 28은 반사형 액정 화상 투영 장치를 도시하는 도면이다.
도 29a는 액정 화상 투영 장치에서 사용되는 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 29b은 액정 화상 투영 장치에서 사용되는 또 다른 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
도 29c는 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다.
다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자의 구조를 도시하는 도면이 다. 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자에는 복수의 편광 분리부(10) 및 복수의 위상 변조부(20)가 마련된다. 광속(100)은 각각의 편광 분리부(10)에 입사되며, 투과광 및 편광 방향이 투과광의 방향과 다른 반사광으로 분리된다. 편광 분리부(10)가 일반적인 다층 편광 분리막에 의해 형성되는 경우, 투과광은 P 편광이 되고 반사광은 S 편광이 된다. 편광 분리부(10)에서 반사된 반사광은 이웃한 편광 분리부(10)에서 다시 반사되며, 투과광에 평행한 광속이 된다. 이때, 이웃한 광속(100)은 이웃한 편광 분리부(10)에 입사된다. 그러나, 이웃한 광속(100)이 이웃한 편광 분리부(10)의 전면에 입사되는 위치는, 상기 반사광이 이웃한 편광 분리부(10)의 후면에 입사되는 위치에서부터 이동되며, 투과광과 반사광이 출사되는 위치는 서로의 위치에서부터 이동될 수 있다. 편광 분리부(10)의 광축에 대한 입사 광속(100)의 각도는 45 °내외로 결정되며, 투과광의 출사 위치는 반사광의 출사 위치로부터 이동된다. 위상 변조부(20)는 투과광의 광로 상에 배치되며, 투과광(P 편광)은 반사광과 동일한 S 편광이 된다. 이때, 투과광은 P 편광이 되고 반사광은 S 편광이 되도록 다층 편광 분리막이 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자의 또 다른 구조를 도시하는 도면이다. 편광 변환 소자에서, 위상 변조부(20)는 반사광의 광로에 배치되며, 반사광은 투과광과 동일한 편광 방향을 갖게 된다. 도 2에 도시된 작동 과정은 도 1에서의 작동 과정과 동일하다.
도 29c는 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다. 도 29c에 도시된 바와 같이 도 29a에 도시된 반사막(2022) 없이, 단지 플라이 아이 렌즈(2000)의 렌즈와 동일한 피치를 갖는 편광 분리막(2021)만이 배치된다. 전술한 구조에 의해서, 도 29a 및 도 29b에 도시된 편광 변환 소자와 동일한 기능을 구현할 수 있다. 따라서, 유리판 위에 편광 분리부(10)가 형성되는 접합된 유리판의 개수는 도 29a 및 도 29b에 도시된 경우의 거의 절반까지 줄어든다.
결과적으로, 편광 변환 소자의 제작이 용이해질 수 있다. 즉, 종래 기술에서 필요했던 반사면(반사용으로만 사용되는 반사막 또는 분리막)은 본 발명의 실시예에서는 필요가 없다. 편광 분리막(2021)의 피치는 플라이 아이 렌즈의 렌즈 피치와 동일할 수 있으므로, 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 도 29c에서 1/2 파장판(2023)은 반사광의 광로에 배치되지만, 1/2 파장판(2023)은 (이후에 상세히 설명할) 편광 분리막(2021)에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제1 기본 구조를 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제2 기본 구조를 도시하는 도면이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제3 기본 구조를 도시하는 도면이다. 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 편광 변환 소자의 제4 기본 구조를 도시하는 도면이다.
도 3 내지 도 6에서, 편광 변환 소자는 복수의 편광 변환부를 배열함으로써 형성되며, 편광 변환 소자에는 "m"개의 광속(100)에 대해 "m+1"개의 편광 분리부(10)(이하 몇몇 경우에, 편광 분리막 또는 소자로 지칭함) 및 "m"개의 위상 변조부(20)가 마련된다. 이때, "m"은 2 이상의 정수이다. 구체적으로는, 빛이 입사되는 하면과 출사되는 상면은 입사 광속(100)의 광축에 수직이고, 이웃한 블록에 대 한 접합면은 입사 광속의 광축에 대해 대략 60 °(접합면에 대해 대략 30 °의 입사각) 또는 대략 30 °(접합면에 대해 대략 60 °의 입사각)의 기울기를 가지는 평행사변형 블록들이 배열된다. 이때, 편광 변환 소자의 양단에 배치된 평행사변형 블록은 적절한 형상으로 절단된다. 편광 분리막(10)은 접합면에 형성된다. 위상 변조부(20)(이후 몇몇 경우에서, 위상 변조막 또는 소자로 지칭함)는 각 블록의 출사면의 대략 우측 절반 영역(예컨대, 도 3 참조)이나 대략 좌측 절반 영역(예컨대, 도 4 참조)에 배치된다.
도 3에서는, 입사 광속과 동일한 피치로 배치된 평행사변형 블록의 어레이가 도시된다. 블록의 접합면은 입사 광속의 광축에 대해 대략 60 °의 각도(입사각은 대략 30 °임)를 이룬다. 편광 분리막(10)은 각각의 평행사변형 블록에 형성되며, 이 평행사변형 블록에 대한 입사면과 출사면은 광속(100)의 광축에 수직으로 배치된다. 위상 변조 소자(20)는 상기 평행사변형 블록의 출사면의 대략 우측 절반 영역에 배치된다.
광속(100)은 위상 변조 소자(20)가 블록의 대향측(즉, 상면)에 배치된 위치에서 상기 평행사변형 블록의 하면에 입사된다. i번째 광속(100i)은 i번째 편광 분리막(10i)에서 투과광과 반사광으로 분리된다. 일반적인 편광 분리막에서, 투과광은 P 편광이 되고 반사광은 S 편광이 된다.
i번째 편광 분리막(10i)을 통해 투과된 투과광(P 편광)은 위상 변조 소자(20i)에 의해 S 편광으로 변환되며, 이 S 편광이 출사된다. 위상 변조 소자(20i) 는, 예컨대 1/2 파장판일 수 있다. i번째 편광 분리막(10i)으로부터 반사된 반사광(S 편광)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에 의해 다시 반사되며, 투과광에 평행한 광속이 된다. i+1번째 광속(100i+1)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. (예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이) 편광 분리막(10)에 대한 광속(100)의 입사각이 대략 30 °로 설정된 경우, i번째 반사광은 i번째 투과광과 i+1번째 투과광 사이의 대략 가운데 위치에서 출사된다. 반사광에 대한 위상 변조 소자(20)는 배치되지 않기 때문에, 반사광은 원래대로 S 편광으로 출사된다. 다른 반사광(S 편광)은 상기 반사광과 동일하다. 따라서, 첫 번째부터 m번째까지의 편광 분리막(10)에 무편광으로서 입사되는 광속(100)은 S 편광으로 출사된다.
도 4에는 입사 광속과 동일한 피치로 배치되는 평행사변형 블록의 어레이의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 블록의 접합면은 입사 광속의 광축에 대해 대략 60 °의 각도를 이룬다(입사각은 대략 30 °임). 편광 분리막(10)은 각각의 평행사변형 블록에 형성되며, 이 평행사변형 블록에 대한 입사면 및 출사면은 광속(100)의 광축에 수직으로 배치된다. 그러나, 이는 위상 변조 소자(20)가 각각의 평행사변형 블록의 출사면의 대략 좌측 절반 영역에 배치된다는 점에서 도 3에 도시된 것과 다르다.
광속(100)은, 위상 변조 소자(20)가 블록의 대향측(즉, 상면)에 배치되지 않은 위치에서 각각의 평행사변형 블록의 하면에 입사된다. i번째 광속(100i)은 i번 째 편광 분리막(10i)에서 투과광(P 편광)과 반사광(S 편광)으로 분리된다. 투과광(P 편광)은 i번째 편광 분리막(10i)을 통해 원래대로 투과된다. i번째 편광 분리막(10i)으로부터 반사된 반사광(S 편광)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에 의해 다시 반사되며, 투과광에 평행한 광속이 된다. i+1번째 광속(100i+1)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. (예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이) 편광 분리막(10)에 대한 광속(100)의 입사각이 대략 30 °로 설정된 경우, i번째 반사광은 i번째 투과광과 i+1번째 투과광 사이의 대략 가운데 위치에서 출사된다. 반사광에 대해 1/2 파장판과 같은 위상 변조 소자(20i)가 배치되기 때문에, 반사광은 P 편광으로 변환되어 출사된다. 다른 반사광(S 편광)은 상기 반사광과 동일하다. 따라서, 첫 번째부터 m번째까지의 편광 분리막(10)에 무편광으로서 입사되는 광속(100)은 P 편광으로 출사된다.
도 5에는, 입사 광속과 동일한 피치로 배치된 평행사변형 블록의 어레이의 다른 실시예가 도시되어 있다. 블록의 접합면은 입사 광속의 광축에 대해 대략 30 °의 각도를 이룬다(입사각은 대략 60 °임). 편광 분리막(10)은 각각의 평행사변형 블록에서 형성되며, 이 평행사변형 블록에 대한 입사면 및 출사면은 광속(100)의 광축에 수직으로 배치된다. 위상 변조 소자(20)는 상기 평행사변형 블록의 출사면의 대략 좌측 절단 영역에 배치된다.
광속(100)은, 위상 변조 소자(20)가 블록의 대향측(즉, 상면)에 배치되는 위 치에서 평행사변형 블록의 하면에 입사된다. i번째 광속(100i)은 i번째 편광 분리막(10i)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. i번째 편광 분리막(10i)을 통해 투과된 투과광(P 편광)은 1/2 파장판과 같은 위상 변조 소자(20i)에 의해 S 편광으로 변환되며, 이 S 편광이 출사된다. i번째 편광 분리막(10i)으로부터 반사된 반사광(S 편광)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에 의해 다시 반사되며, 투과광에 평행한 광속이 된다. i+1번째 광속(100i+1)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. i+2번째 광속(100i+2)은 i+2번째 편광 분리막(10i+2)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. (예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이) 편광 분리막(10)에 대한 광속(100)의 입사각이 대략 60 °로 설정된 경우, i번째 반사광은 i+1번째 투과광과 i+2번째 투과광 사이의 대략 가운데 위치에서 출사된다. 반사광에 대한 위상 변조 소자(20)는 배치되지 않기 때문에, 반사광은 원래대로 S 편광으로 출사된다. 다른 반사광(S 편광)은 상기 반사광과 동일하다. 따라서, 첫 번째부터 m번째까지의 편광 분리막(10)에 무편광으로서 입사되는 광속(100)은 S 편광으로 출사된다. 이때, 상기 평행사변형 블록에서, 투과광이 전단으로부터 반사광을 가로지르지만, 서로 광축이 다르기 때문에 문제는 없다.
도 6에는, 입사 광속과 동일한 피치로 배치된 평행사변형 블록의 어레이의 다른 실시예가 도시되어 있다. 블록의 접합면은 입사 광속의 광축에 대해 대략 30 °의 각도를 이룬다(입사각은 대략 60 °임). 편광 분리막(10)은 각각의 평행사변형 블록에서 형성되며, 이 평행사변형 블록에 대한 입사면 및 출사면은 광속(100)의 광축에 수직으로 배치된다. 그러나, 이는 위상 변조 소자(20)가 각각의 평행사변형 블록의 출사면의 대략 우측 절반 영역에 배치된다는 점에서 도 5에 도시된 것과 다르다.
광속(100)은, 위상 변조 소자(20)가 블록의 대향측(즉, 상면)에 배치되지 않은 위치에서 각각의 평행사변형 블록의 하면에 입사된다. i번째 광속(100i)은 i번째 편광 분리막(10i)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. i번째 편광 분리막(10i)을 통해 투과된 투과광(P 편광)은 원래대로 P 편광으로 출사된다. i번째 편광 분리막(10i)으로부터 반사된 반사광(S 편광)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에 의해 다시 반사되며, 투과광에 평행한 광속이 된다. i+1번째 광속(100i+1)은 i+1번째 편광 분리막(10i+1)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. i+2번째 광속(100i+2)은 i+2번째 편광 분리막(10i+2)에서 투과광(P 편광) 및 반사광(S 편광)으로 분리된다. (예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이) 편광 분리막(10)에 대한 광속(100)의 입사각이 대략 60 °로 설정된 경우, i번째 반사광은 i+1번째 투과광과 i+2번째 투과광 사이의 대략 가운데 위치에서 출사된다. i번째 반사광에 대해 1/2 파장판과 같은 위상 변조 소자(20i)가 배치되기 때문에, i번째 반사광은 P 편광으로 변환된다. 다른 반사광(S 편광)은 상기 반사광과 동일하다. 따라서, 첫 번째부터 m번째까지의 편광 분리막(10)에 무편광으로서 입사되는 광속(100)은 P 편광으로 출사된다. 이때, 평행사변형 블록에서는, 투과광이 전단으로부터 반사광을 가로지르지만, 서로 광축이 다르기 때문에 문제는 없다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 평행사변형 블록의 어레이가 사용되는 경우, 편광 분리막(10)에 대한 광속(100)의 입사각이 30 °또는 60 °로 설정되면, 반사광은 2개의 투사광의 가운데 위치로 출사된다. 그러나, 반사광이 투과광과 오버랩되지 않는 것만으로 충분하기 때문에, 입사각이 반드시 30 °또는 60 °일 필요는 없으며, 대략 30 °또는 60 °일 수 있다. 또한, 입사 광속(100)의 치수가 얇은 경우, 평행사변형 블록에서의 광속은 쉽게 제어될 수 있으며, 또한 출사광도 쉽게 제어될 수 있다. 빔[광속(100)]이 얇은 경우, 입사각 및 입사 위치의 공차는 더 커질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자의 단부 구조에 대해 설명한다. 편광 변환 소자의 단부는 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 7은 도 3 및 도 4에 도시된 편광 변환 소자의 단부 구조를 도시하는 도면이다. 도 8은 도 5 및 도 6에 도시된 편광 변환 소자의 단부 구조를 도시하는 도면이다.
우선, 도 7에 도시된 구조에 대해 설명한다. 도 7에서, 편광 분리막(10)에 대한 광속(100)의 입사각은 대략 30 °이다. 도 7의 (a)에서는 평행사변형 블록이 각 단부에 추가된다. 이 경우, 길이가 길어질 수도 있지만, 중앙부의 형상은 단부의 형상과 동일하기 때문에, 편광 변환 소자는 필요한 개수의 평행사변형 블록이 접합된 긴 부재를 비스듬하게 절단함으로써 간단하게 형성될 수 있다. 또한, 도 7 의 (b) 및 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 단부의 불필요한 부분을 절단해내는 경우, 편광 변환 소자의 전체 크기는 작아질 수 있다. 도 7의 (d)에서는, m+1번째 편광 분리막(10m+1)(최종 분리막)이 도 7의 (c)에 도시된 편광 변환 소자로부터 절단되며, m번째 광속(100m)의 반사광은 사용될 수 없지만, 편광 변환 소자의 크기는 작아질 수 있다. 따라서, 적절한 광량을 확보할 수 있는 경우, 도 7의 (d)에 도시된 구조가 사용될 수도 있다. 이때, 위상 변조 소자(20)가 도 7의 (a) 내지 도 7의 (d)에 도시된 투과광 측에 배치되는 대신에 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이 반사광 측에 배치되는 경우, 위상 변조부(20)의 개수는 m-1개이다.
다음으로, 도 8에 도시된 구조에 대해 설명한다. 도 8에서, 편광 분리막(10)에 대한 광속(100)의 입사각은 대략 60 °이다. 도 8의 (a)에서는 도 7의 (a)와 유사하게, 평행사변형 블록이 각 단부에 추가된다. 도 8의 (b)에서는 도 7의 (c)에 도시된 바와 유사하게, 단부의 불필요한 부분이 절단되며, 도 8의 (c)에서는 도 7의 (d)에 도시된 바와 유사하게, m+1번째 편광 분리막(10m+1)(최종 분리막)이 도 8의 (b)에 도시된 편광 분리막으로부터 절단되고, m번째 광속(100m)의 반사광은 사용되지 않는다. 도 8의 (d)에서, 위상 변조 소자(20)는 도 8의 (c)에 도시된 투과광 측에 배치되는 대신 반사광 측에 배치된다. 도 8의 (e)에서, m번째 편광 분리막(10m)은 도 8의 (d)에 도시된 편광 분리막으로부터 연장되며, m-1번째 위상 변조 소자(20m-1)가 추가된다. 도 8에 도시된 편광 분리막의 광학적인 효과는 도 7에 도시된 것과 거의 동일하지만, 그 크기는 도 7에 도시된 것보다 더 짧을 수 있다. 도 8의 (d)의 경우, m번째 및 m-1번째 반사광이 사용될 수 없기 때문에, 위상 변조 소자(20)의 개수는 m-2개이다. 도 8의 (e)의 경우에는, m-1번째 반사광이 사용된다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 관해 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에서는, 평행사변형 블록을 이용하는 대신 판 형상의 편광 분리 소자를 이용하는 편광 변환 소자에 대해 설명한다. 판 형상의 편광 분리 소자를 이용하는 편광 변환 소자는 평행사변형 블록을 이용하는 편광 변환 소자에서와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 판 형상의 편광 분리 소자를 사용하는 편광 변환 소자의 제1 구조를 도시하는 도면이다. 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따라 판 형상의 편광 분리 소자를 사용하는 편광 변환 소자의 제2 구조를 도시하는 도면이다.
도 9에서는, 도 4에 도시된 편광 분리 소자에 대응하여 평행사변형 블록 대신 판 형상의 복수의 편광 분리 소자(30)가 편광 변환 소자에서 배열된다. 판 형상의 편광 분리 소자(30)는 플라이 아이 렌즈(2000)에 있는 렌즈로부터의 광속과 동일한 피치로 배열되어 판 형상의 편광 분리 소자(30)의 편광 분리면이 입사 광속의 광축에 대해 대략 60 °의 각도를 이룬다[판 형상의 편광 분리 소자(30)에 대한 입사각은 대략 30 °임]. 편광 변환 소자를 지지하는 프레임에 대한 입사면 및 상기 프레임으로부터의 출사면은 광속의 광축에 대해 수직이며, 도 4에 도시된 바와 유사하게 1/2 파장판과 같은 위상 변조 소자(40)가 판 형상의 편광 분리 소자(30)를 지지하는 프레임의 출사면의 대략 좌측 절반 영역에 배치된다.
도 10에서는, 도 5에 도시된 바에 대응하여, 평행사변형 블록 대신, 판 형상의 복수의 편광 분리 소자(50)가 편광 변환 소자에서 배열된다. 판 형상의 편광 분리 소자(50)가 플라이 아이 렌즈(2000)에 있는 렌즈로부터의 광속과 동일한 피치로 배열되어 판 형상의 편광 분리 소자(50)의 편광 분리면은 입사 광속의 광축에 대해 대략 30 °의 각도를 이룬다[판 형상의 편광 분리 소자(50)에 대한 입사각은 대략 60 °임]. 편광 변환 소자를 지지하는 프레임에 대한 입사면 및 상기 프레임으로부터의 출사면은 광속의 광축에 대해 수직이며, 도 5에 도시된 바와 유사하게, 1/2 파장판과 같은 위상 변조 소자(60)는 판 형상의 편광 분리 소자(50)를 지지하는 프레임의 출사면의 대략 좌측 절반 영역에 배치된다.
도 9 및 도 10에 도시된 판 형상의 편광 분리 소자(30; 50)를 사용하는 편광 변환 소자의 경우, 전술한 바와 같이 판 형상의 편광 분리 소자(30; 50) 및 위상 변조 소자(40; 60)는 적절한 프레임에 의해 지지된다. 판 형상의 편광 분리 소자(30; 50)는, 예컨대 편면다층막(片面多層膜), 즉 그 양단이 투명한 재료 사이에 삽입된 다층막, 또는 와이어 그리드 필터(wire grid filter)에 의해 형성될 수 있으므로, 설계에 있어서의 자유도는 커질 수 있다. 또한, 연마 공정이 불필요하므로 비용도 절감될 수 있다.
도 11은 도 9에 도시된 편광 변환 소자의 변형예이다. 도 12는 도 10에 도시된 편광 변환 소자의 변형예이다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 판 형상 의 편광 분리 소자(30; 50)의 경우, 위상 변조 소자(40; 60)는 편광 변환 소자를 지지하는 프레임의 출사면 이외의 위치에 배치될 수 있다. 도 11에서는, 위상 변조 소자(40)가 판 형상의 편광 분리 소자들(30) 사이에 배치된다. 판 형상의 편광 분리 소자(30)에서의 반사광(S 편광)은 위상 변조 소자(40)에서 P 편광으로 변환되며, P 편광은 판 형상의 다음 편광 분리 소자(30)에서 반사된다. 도 12에서의 작동 과정은 도 11에서와 동일하다.
판 형상의 편광 분리 소자(30; 50)가 사용되는 경우에는, 판 형상의 편광 분리 소자(30; 50)의 두께가 더 두꺼워지면 입사각이 커지는 방향으로 동일한 피치를 갖고 투과광 및 반사광이 출사되어, 편광 분리면의 최적 각도가 상기 판의 두께에 영향을 받을 위험이 있다. 입사각이 30 °인 경우, 판의 두께가 최적 입사 각도에 미치는 영향은 작지만, 입사각이 60 °인 경우, 판의 두께가 최적 입사 각도에 미치는 영향은 커질 수도 있다. 그러나, 평행사변형 블록의 경우와 유사하게, 투과광 및 반사광이 오버랩되지 않는 것만으로 충분하다. 따라서, 투과광과 반사광이 동일한 피치로 출사될 필요는 없다. 광속이 얇은 경우 상기 입사 각도의 공차는 커진다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따라 입사면 차광판(차광막)이 형성되는 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다. 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따라 입사면 차광판(차광막)이 형성되는 또 다른 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다. 도 13 및 도 14에서는, 차광판(70)이 평행사변형 블록의 입사면에 형성된다. 또한, 차광판(70)은 판 형상의 편광 분리 소자를 구비하는 편광 변환 소자의 입사면에 형성될 수 있다. 차광판(70)이 편광 변환 소자의 입사광 쪽 표면에 형성되는 경우에는, 불필요한 빛과 섬광을 차단함으로써 편광 변환 효율이 높아질 수 있다. 이 경우, 전체 광속의 절반을 투과시킴으로써 편광 변환이 행해질 수도 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따라 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭이 되도록 배치된 광학계의 제1 예를 도시하는 도면이다. 도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따라 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭이 되도록 배치된 광학계의 제2 예를 도시하는 도면이다. 도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따라 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭이 되도록 배치된 광학계의 제3 예를 도시하는 도면이다. 도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따라 편광 변환 소자가 중심에 대해 대칭인 구조를 갖는 광학계의 제4 예를 도시하는 도면이다.
편광 변환 과정은 전술한 바와 동일하지만, 편광 변환 소자가 광학계에서 중심에 대해 대칭이 되도록 배치되는 경우, 광로가 중심에 대해 대칭이 되도록 형성될 수 있다. 따라서, 광학계의 전체 구조는 쉽게 형성될 수 있다. 편광 변환 소자는 중심에 대해 대칭이 되도록 배치되기 때문에, 일반적으로 편광 분리 소자의 개수는 "m+2"개이고, "m"개의 광속(광 빔)에 대해 위상 변조 소자의 개수는 "m"개이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 최소 유닛은 "m=2"인 경우이며, 즉 편광 분리 소자(10)의 개수는 4개(101 내지 104)이고, 위상 변조 소자(20)의 개수는 2개(201 및 202)이다.
도 15, 도 17 및 도 18에서는, 프로젝터와 같은 화상 투영 장치에 사용되는 제1 플라이 아이 렌즈(2000-1) 및 제2 플라이 아이 렌즈(2000-2)를 포함하는 광 인티그레이터와 결합된 편광 변환 소자의 예가 도시되어 있다. 도 15, 도 17 및 도 18에 도시된 광 인티그레이터는 도 27 및 도 28에 도시된 광 인티그레이터(1003)에 상응한다.
도 15에서는, 2개의 편광 변환 소자(200, 300)가 제2 플라이 아이 렌즈(2000-2)의 중심에 대해 대칭이 되도록 배치되어 있다. 도 17에서는, 차광판(70)이 편광 변환 소자(200, 300)의 입사면에 추가적으로 형성되어 있다. 도 18에서는, 플라이 아이 렌즈(2000-2)의 중심에 대해 판 형상의 편광 분리 소자(50)가 대칭이 되도록 배치됨으로써 편광 변환 소자(400)가 형성되어 있고, 위상 변조 소자(60)는 판 형상의 2개의 편광 분리 소자(50) 사이에 배치되어 있다. 도 15, 도 17 및 도 18에서, 광속은 평행광이 아니지만 제2 플라이 아이 렌즈(2000-2) 상에 집중된다. 따라서, 편광 변환 소자(200, 300, 400)에 입사하는 광 빔은 얇고, 편광 변환은 광량의 손실 없이 행해진다. 도 17에서는, 제2 플라이 아이 렌즈(2000-2)에 집중된 광속이 편광 변환 소자(200, 300)에 입사되기 때문에, 차광판(70)이 불필요할 수도 있지만, 편광 변환 소자(200, 300)가 프로젝터와 같은 화상 투영 장치에 사용되는 경우에는, 실제로 빛이 화상 투영 장치의 불필요한 부분으로 향할 수도 있다. 상기 차광판(70)은 빛이 전술한 불필요한 부분으로 들어가는 것을 효과적으로 방지한다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광 변환 소자의 구조를 도시하는 도면이다. 도 19에서는, 광속(100)의 피치와 편광 분리 소자(10)의 피치를 서 로 다르게 함으로써, 편광 분리 소자(분리막)(10)가 광속(100)의 광축에 대해 45 °로 배치된다. 즉, 편광 분리 소자(10i)로부터의 반사광(S 편광)은 편광 분리 소자(10i+1)에 대한 입사광의 위치와는 다른 위치에서 다음 편광 분리 소자(10i+1)에 의해, 투과광(P 편광)의 방향과 동일한 방향으로 편광 분리 소자(10i+1)에서 반사된다. 편광 분리막(10i, 10i+1)에서의 투과광(P 편광)은 1/2 파장판과 같은 하나의 위상 변조 소자(20(i+1)/2)에서 S 편광으로 변조되며, 이 S 편광이 출사된다. 다른 실시예에서는, 위상 변조 소자(20)가 반사광(S 편광)의 출사면에 배치되는 경우에, 투과광과 반사광의 출사광은 P 편광일 수 있다. 또한, 판 형상의 편광 분리 소자(30)가 사용되면, 광속(100)의 피치를 판 형상의 편광 분리 소자(30)의 피치와 다르게 함으로써 판 형상의 편광 분리 소자(30)를 광속(100)의 광축에 대해 45 °로 배치할 수 있다. 전술한 구조에서, 위상 변조 소자(20)의 개수는 광속(100)의 개수의 대략 절반일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 대해 설명한다. 도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제1 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다. 도 21은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제2 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다. 도 22는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제3 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다. 도 23은 본 발명의 제4 실시예에 따른 제4 편광 변환 소자를 도시하는 도면이다. 제4 실시예에서, 위상 변조 소자는 편광 분리 소자 가까이에 평행하게 배치되어, 위상 변조 소자가 편광 분리 소자를 마주 보게 된다. 특히, 편광 분리 소자가 위상 변조 소자에 평행하게 배치되는 경우, 편광 분리 소자가 위상 변조 소자에 평행하게 적층되는 구조가 사용될 수 있고, 위상 변조 소자가 편광 분리 소자에 근접하게 배치되는 구조 또한 가능하다. 따라서, 편광 분리 소자와 위상 변조 소자 모두는 매우 정확하게 배치될 수 있다. 또한, 편광 변환 소자를 쉽게 제작할 수 있다. 이에 대해서는 이후에 상술한다.
위상 변조 소자로서는, 제1 내지 제3 실시예에서와 유사하게, 1/2 파장판이 적절하다. 또한, 위상 변조 소자로서는, 위상차를 갖는 막 형태의 1/2 파장 소자와 같이 1/2 파장판 기능을 갖는 소자, 운모로 제작된 1/2 파장 소자 및 구조적인 복굴절에 의해 1/2 파장 기능을 갖는 소자가 사용될 수 있다.
편광 분리 소자로서는, 유전체 다층막에 의해 형성되는 편광 빔 스플리터 및 금속 그리드로 제작된 와이어 그리드 타입의 편광 빔 스플리터와 같이 광속에 대해 편광 분리 특성을 갖는 소자가 사용될 수 있다. 편광 변환 소자는 입사 광속의 개수와 동일한 개수의 편광 변환부(편광 소자)만을 배열함으로써 쉽게 제작될 수 있다. 또한, 위상 변조 소자는 편광 변환 소자 내에 배치되기 때문에, 편광 변환 소자의 특성은 안정적일 수 있다. 또한, 기판 상에 편광 분리 소자가 형성되는 유리 기판을 사용함으로써 편광 분리 소자에 1/2 파장판을 근접하게 배치할 수 있기 때문에, 열전도도가 커질 수 있으며 내열성이 향상될 수 있다. 상기 유리 기판에 대해서는 이후에 설명한다.
도 3에 도시된 바와 유사하게, 도 20에서는 평행사변형 블록(110)의 입사면 및 출사면이 입사 광속(100)의 광축에 대해 수직이며, 평행사변형 블록(110)의 접합면은 입사 광속(100)의 광축에 대해 대략 60 °의 각도를 이루는(입사각은 대략 30 °임) 것인 복수의 평행사변형 블록(110)(몇몇 경우에서는, 이후에 편광 소자로 지칭됨)이 배열된다. 또한, 예컨대 편광 분리막으로 제작된 편광 분리 소자(101)는 상기 접합면에 배치되며, 위상 변조 소자(102)는 편광 분리 소자(101) 상의 대략 우측 절반 영역에 근접하게 배치된다.
다음으로, 도 20에 도시된 편광 변환 소자의 작동에 대해 설명한다. 광속(100)은 상응하는 편광 소자(110)(평행사변형 블록)에 입사된다. i번째 편광 소자(110i)에 입사된 광속(100i)은 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사되는 S 편광과 편광 분리 소자(101i)를 통해 투과되는 P 편광으로 분리된다. P 편광은 위상 변조 소자(102i)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 변환된다. 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사된 S 편광은, i+1번째 편광 소자(110i+1)의 i+1번째 편광 분리 소자(101i+1) 중에서 위상 변조 소자(102i+1)가 존재하지 않는 부분에 입사되며, i+1번째 편광 분리 소자(101i+1)에 의해 다시 반사된다. 복수의 편광 소자(110)가 거의 평행으로 배치되기 때문에, 편광 소자(110i)의 투과광 및 편광 소자(110i+1)의 반사광은 거의 동일한 방향으로 출사된다.
유사하게, i+1번째 편광 소자(110i+1)에 입사된 광속(100i+1)은 편광 소 자(110i+1)의 편광 분리 소자(101i+1)에 의해 S 편광 및 P 편광으로 분리된다. P 편광(투과광)은 위상 변조 소자(102i+1)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 변환된다. 편광 분리 소자(101i+1)에 의해 반사된 S 편광은, i+2번째 편광 소자(110i+2)의 i+2번째 편광 분리 소자(101i+2) 중에서 위상 변조 소자(102i+2)가 존재하지 않는 부분에 입사되고, i+2번째 편광 분리 소자(101i+2)에 의해 투과광과 동일한 방향으로 다시 반사된다.
도 3에 도시된 바와 유사하게, 전술한 바와 같이 도 20에서는, 랜덤하게 또는 무편광으로서 편광 소자(110)에 입사되는 광속(100)이 S 편광으로서 출사된다. 또한, 위상 변조 소자(102)는 편광 분리 소자(101)에 근접하게 배치되기 때문에, 위상 변조 소자(102)는 매우 정확하게 배치될 수 있으며, 편광 변환 소자의 구조는 간단하다.
도 20을 참조하면, 위상 변조 소자(102)가 편광 분리 소자(101) 상의 대략 좌측 절반 영역에 배치되는 경우, 도 4에 도시된 바와 유사하게, 랜덤하게 또는 무편광으로서 편광 소자(110)에 입사되는 광속(100)은 P 편광으로서 출사된다.
도 5에 도시된 바와 유사하게, 도 21에서는 평행사변형 블록(110)의 입사면 및 출사면이 입사 광속(100)의 광축에 대해 수직이며, 평행사변형 블록(110)의 접합면이 입사 광속(100)의 광축에 대해 대략 30 °의 각도를 이루는(입사각은 대략 60 °임) 것인 복수의 평행사변형 블록(110)(몇몇 경우에는, 이후에 편광 소자로 지칭됨)이 배열된다. 또한, 편광 분리 소자(101)는 상기 접합면에 배치되고, 위상 변조 소자(102)는 편광 분리 소자(101)의 대략 좌측 절반 영역에 근접하게 배치된다.
도 21에 도시된 편광 변환 소자의 작동은 기본적으로 도 20에 도시된 것과 동일하다. 광속(100)은 상응하는 편광 소자(110)에 입사된다. i번째 편광 요소(110i)에 입사된 광속(100i)은 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사되는 S 편광 및 편광 분리 소자(101i)를 통해 투과되는 P 편광으로 분리된다. P 편광은 위상 변조 소자(102i)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 변환된다. 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사된 S 편광은 i+1번째 편광 소자(110i+1)의 i+1번째 편광 분리 소자(101i+1) 중에서 위상 변조 소자(102i+1)가 존재하지 않는 부분에 입사되고, i+1번째 편광 분리 소자(101i+1)에 의해 다시 반사되며, 투과광과 동일한 방향으로 출사된다.
i+1번째 편광 소자(110i+1)에 입사된 광속(100i+1)은 편광 소자(110i+1)의 편광 분리 소자(101i+1)에 의해 S 편광 및 P 편광으로 분리된다. P 편광은 위상 변조 소자(102i+1)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 변환되며, 변환된 S 편광은 광속(100i)의 반사광과 투과광 사이의 위치에서 출사된다. 편광 분리 소자(101i+1)에 의해 반사된 S 편광은 i+2번째 편광 소자(110i+2)의 i+2번째 편광 분리 소자(101i+2) 중에서 위상 변조 소자(102i+2)가 존재하지 않는 부분에 입사되고, i+2번째 편광 분리 소자(101i+2)에 의해 편광 분리 소자(101i+1)의 투과광과 동일한 방향으로 다시 반사된다.
도 5에 도시된 바와 유사하게, 전술한 바와 같이 도 21에서는 랜덤하게 또는 무편광으로서 편광 소자(110)에 입사되는 광속(100)이 S 편광으로서 출사된다. 또한, 위상 변조 소자(102)는 편광 분리 소자(101)에 근접하게 배치되기 때문에, 위상 변조 소자(102)는 매우 정확하게 배치될 수 있으며 편광 변환 소자의 구조는 간단하다.
또한, 도 21을 참조하면, 위상 변조 소자(102)가 편광 분리 소자(101)의 대략 우측 절반 영역에 배치되는 경우, 도 6에 도시된 바와 유사하게 편광 소자(110)에 입사된 광속(100)은 P 편광으로 출사된다.
도 20에 도시된 바와 유사하게, 도 22에 도시된 편광 변환 소자에서는, 평행사변형 블록(110)의 접합면이 입사 광속(100)의 광축에 대해 대략 60 °의 각도를 이루는(입사각은 대략 30 °임) 복수의 평행사변형 블록(110)(몇몇 경우에서, 이후에 편광 소자로 지칭됨)이 배열된다. 그러나, 위상 변조 소자(102)는 편광 분리 소자(101)의 거의 전체 영역에 배치된다. 또한, 제2 위상 변조 소자(103)는 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소자(102)에 평행하게 배치된다.
다음으로, 도 22에 도시된 편광 변환 소자의 작동에 대해 설명한다. 광속(100)은 상응하는 편광 소자(110)에 입사된다. i번째 편광 소자(110i)에 입사된 광속(100i)은 제2 위상 변조 소자(103i)를 통해 투과되며, 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사되는 S 편광 및 편광 분리 소자(101i)를 통해 투과되는 P 편광으로 분리된다. P 편광은 위상 변조 소자(102i)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 변환된다. 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사된 S 편광은 제2 위상 변조 소자(103i)를 통해 투과됨으로써 P 편광으로 변환되며, 변환된 P 편광은 편광 소자(110i+1)의 위상 변조 소자(102i+1)에 입사된다. 변환된 P 편광은 편광 소자(110i+1)의 위상 변조 소자(102i+1)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 변환되며, 변환된 S 편광은 편광 분리 소자(101i+1)에서 반사되고 위상 변조 소자(102i+1)를 통해 투과됨으로써 P 편광으로 변환되며, P 편광은 제2 위상 변조 소자(103i)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 다시 변환되고, 변환된 S 편광은 출사된다. i+1번째 편광 소자(110i+1)에 입사된 광속(100i+1)의 작동은 전술한 바와 동일하다. 복수의 편광 소자(110)는 실질적으로 서로 평행하게 배열되기 때문에, 투과광 및 반사광은 실질적으로 동일한 방향으로 출사된다.
전술한 바와 같이, 도 22에서, 랜덤하게 또는 무편광으로서 편광 소자(110)에 입사되는 광속(100)은 S 편광으로서 출사된다. 또한, 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소자(102, 103)가 거의 동일한 구조이기 때문에, 도 20 및 도 21에 도시된 것들보다 상기 편광 분리 소자와 위상 변조 소자의 제작이 더 용이하며, 도 22 에 도시된 편광 변환 소자는 대량 생산에 적합하다.
도 23에 도시된 편광 변환 소자는 도 22에 도시된 편광 변환 소자의 변형예이다. 즉, 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소자(102)는 도 22에 도시된 것과 반대로 배치되며, 출사광은 P 편광이 된다. 전술한 사항을 제외하고는, 나머지는 도 22에 도시된 것과 동일하다.
도 23에 도시된 편광 변환 소자의 작동을 이후에 설명한다. 광속(100)은 상응하는 편광 소자(110)에 입사된다. i번째 편광 소자(110i)에 입사된 광속(100i)은 제2 위상 변조 소자(103i)와 위상 변조 소자(102i)를 통해 투과되며, 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사되는 S 편광 및 편광 분리 소자(101i)를 통해 투과되는 P 편광으로 분리된다. P 편광(투과광)은 원래대로 출사된다. 편광 분리 소자(101i)에 의해 반사된 S 편광은 위상 변조 소자(102i)를 통해 투과됨으로써 P 편광으로 변환되며, 변환된 P 편광은 제2 위상 변조 소자(103i)를 통해 투과됨으로써 S 편광으로 변환되고, 상기 S 편광은 편광 소자(110i+1)의 편광 분리 소자(101i+1)에 입사된다. S 편광은 편광 분리 소자(101i+1)에 의해 반사되며, 제2 위상 변조 소자(103i)를 통해 다시 투과됨으로써 P 편광으로 변환되고, 변환된 P 편광이 출사된다. i+1번째 편광 소자(110i+1)에 입사된 광속(100i+1)의 작동은 전술한 바와 동일하다. 복수의 편광 소자(110)가 실질적으로 서로 평행하게 배열되기 때문에, 투과광 및 반사광은 실질적으로 동일한 방향으로 출사된다.
다음으로, 도 20 및 도 22에 도시된 편광 변환 소자의 제작 공정에 대해 설명한다. 도 24는 도 20에 도시된 편광 변환 소자의 제작 공정을 도시하는 도면이다. 도 24의 (a)는 제1 공정을, 도 24의 (b)는 제2 공정을, 도 24의 (c)는 제3 공정을 도시하고 있다. 우선, 도 24의 (a)에 도시된 제1 공정에서는, 2개의 면이 실질적으로 평행한 (예컨대, 유리로 만들어진) 판 형상의 기판(120)에 편광 분리 소자(101)가 되는 편광 분리막이 형성되고, 위상 변조 소자(102)가 되는 위상 변조 기능부가 직접 또는 버퍼층을 매개로 하여 편광 분리막에 형성되어, 위상 변조 기능을 구비하지 않는 부분이 2개의 인접한 위상 변조 기능부 사이에 동일한 피치로 형성된다. 위상 변조 기능부는, 예컨대 리드 형상의 필름 타입의 1/2 파장판을 전술한 부분에 접합시키거나 편광 분리막에 복수의 1/2 파장판을 접합시킴으로써 형성된다. 필요에 따라, 편광 분리 소자(101) 및/또는 위상 변조 소자(102)에 접착제를 사용하거나 표면 처리를 하여 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소자(102) 사이에 버퍼층을 형성하면, 편광 분리 소자와 위상 변조 소자 사이의 접착력이 커진다. 제1 공정에서는, 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소자(102)가 형성되는 복수의 편광 소자 기판(125)이 제작된다.
다음으로, 도 24의 (b)에 도시된 제2 공정에서는, 위상 변조 소자(102)를 배열하는 방향으로 소정 길이(P) 만큼 각각의 편광 소자 기판(125)을 이동시킴으로써, 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소자(102)가 형성되는 복수의 편광 소자 기판(125)이 밀착접합에 의해 적층된다. 이때, 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소 자(102)가 형성되는 하나의 편광 소자 기판(125)의 기판면은 편광 분리 소자(101)와 위상 변조 소자(102)가 형성되지 않은 또 다른 편광 소자 기판(125)의 기판면에 접합된다. 복수의 편광 소자 기판(125)을 접합함에 있어서, 열경화성 접착제가 사용되고, UV 접착제가 코팅되며, 자외선에 의한 경화 기법이 적용된다. 리드 형태를 갖는 유형의 1/2 파장판을 배치함에 따라 편광 분리막에 작은 계단부가 형성되는 경우라도, 상기 접착제가 표면을 평평하게 만든다. 위상 변조 소자(102)는 구조적인 복굴절에 의해 위상 변조 기능을 갖는 소자에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 위상 변조 소자(102)의 두께는 무시할 수 있다.
다음으로, 도 24의 (c)에 도시된 제3 공정에서는, 적층된 복수의 편광 소자 기판(125)을 적층 방향으로 소정 길이(P)만큼 기울여 평행하게 절단하며, 이에 따라, 평행사변형 형상을 갖는 편광 변환 소자가 형성된다. 마지막으로, 절단면에 미러 피니쉬(mirror finish)를 적용하여 복수의 평행사변형 블록을 구비하는 편광 변환 소자를 얻을 수 있다.
기판에 리드 형상의 파장판이 접합되는 구조의 경우에는, 접착제의 내열성이 좋지 않아서 연소가 발생할 위험이 있다. 그러나, 본 실시예에서는 파장판이 기판에 편광 분리 소자와 함께 형성되기 때문에, 기판의 열전도도가 커지며 파장판의 내열성 또한 좋아지게 된다. 즉, 편광 변환 소자의 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 도 21에 도시된 편광 변환 소자는 전술한 바와 유사한 공정에 의해 제작될 수 있다.
도 25는 도 22에 도시된 편광 변환 소자의 제조 공정을 도시하는 도면이다. 도 25의 (a)는 제1 공정을, 도 25의 (b)는 제2 공정을, 도 25의 (c)는 제3 공정을 나타낸다. 우선, 도 25의 (a)에 도시된 제1 공정에서는, 양쪽 면이 실질적으로 평행한 (예컨대, 유리로 제작된) 판 형상의 기판(120)에 편광 분리 소자(101)가 되는 편광 분리막이 형성되고, 위상 변조 소자(102)가 되는 위상 변조막은 편광 분리막에 형성되며, 이를 통해 편광 소자 기판(125)이 형성된다. 이때, 도 25에 도시된 편광 소자 기판(125)은 도 24에 도시된 것과 완전히 동일한 것은 아니지만, 동일한 도면 부호가 사용되었다. 또한, 제2 위상 변조 소자(103)가 되는 위상 변조막은 그 형상이나 두께가 판 형상의 기판(120)의 형상이나 두께와 실질적으로 동일한 (예컨대, 유리로 제작된) 판 형상의 기판(130)에 형성되고, 이를 통해 위상 변조 소자 기판(135)이 형성된다. 그 후, 편광 소자 기판(125)의 위상 변조막에 위상 변조 소자 기판(135)을 접합시킴으로써 적층 유닛(140)이 형성된다. 위상 변조 소자(102) 및 제2 위상 변조 소자(103)로서는 1/2 파장판이 바람직하며, 이 1/2 파장판은 판 형상의 기판(120)의 편광 분리막에, 그리고 판 형상의 기판(130)에 간단하게 적층된다. 위상 변조 소자 기판(135)을 편광 소자 기판(125)에 접합시키기에 앞서, 필요에 따라 버퍼층이 형성된다. 접착제를 이용하거나 편광 분리막, 위상 변조막 및/또는 기판에 표면 처리를 함으로써 편광 분리막과 위상 변조막 사이에, 그리고 위상 변조막과 기판 사이에 상기 버퍼층을 형성하여, 이들 사이의 접착력이 커지도록 한다. 제1 공정에서, 편광 변환 소자 기판(125) 및 위상 변조 소자 기판(135)이 적층된, 복수의 적층 유닛(140)이 제작된다.
다음으로, 도 25의 (b)에 도시된 제2 공정에서는, 접착제를 이용하여 복수의 적층 유닛(140)을 적층시킨다. 복수의 적층 유닛(140)의 적층 과정에서는 열경화성 접착제가 사용되거나, UV 접착제 코팅이 사용되거나, 또는 자외선에 의한 경화 기법이 적용된다. 적층 공정에서는 적층 유닛(140)의 연장 방향으로 소정 길이만큼 각각의 적층 유닛(140)을 이동시킴으로써 복수의 적층 유닛(140)을 적층하여, 하나의 적층 유닛(140)의 판 형상의 기판(120)의 하면이 또 다른 적층 유닛(140)의 위상 변조막에 접합된다.
다음으로, 도 25의 (c)에 도시된 제3 공정에서는 적층된 복수의 적층 유닛(140)을 적층 방향으로 소정 길이만큼 기울여 평행하게 절단하며, 이에 따라 평행사변형 형상을 갖는 편광 변환 소자가 형성된다. 마지막으로, 절단면에 미러 피니쉬를 적용하여 복수의 평행사변형 블록을 구비하는 편광 변환 소자를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 25에 도시된 대로, 도 22에 도시된 편광 변환 소자의 제조 공정에서는 리드 형상의 1/2 파장판이 필요하지 않고, 기본적으로 편광 분리막과 위상 변조막이 형성된다. 따라서, 제조 공정은 간단하다. 이때, 편광 소자 기판(125)에서 판 형상의 기판(120)에 편광 분리막 및 위상 변조막을 형성하는 순서를 바꾸는 경우에는, 도 23에 도시된 편광 변환 소자가 형성된다.
또한, 도 20에 도시된 편광 변환 소자의 제조 공정에 대해 기술한 바와 같이, 기판에 리드 형상의 파장판이 접합되는 구조에서는 접착제의 낮은 내열성에 의해 연소가 발생할 위험이 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 파장판이 기판에 편광 분리 소자와 함께 형성되기 때문에, 기판의 열전도도가 커지고 파장판의 내열 성 또한 좋아진다. 즉, 편광 변환 소자의 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 위상 변조 소자 기판(135) 및 편광 소자 기판(125)이 동일한 패턴을 갖기 때문에, 편광 변환 소자를 대량 생산하기가 용이할 수 있다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 도 20 내지 도 23에 도시된 편광 변환 소자에서는 광속이 입사되는 편광 변환 소자의 표면에 차광판(차광막)이 형성될 수 있다. 또한, 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 편광 변환 소자는 중심에 대해 대칭이 되도록 배열될 수 있다.
다음으로, 편광 변환 광학계에서 편광 변환 소자가 사용되는 예에 대해 설명한다. 도 26은 도 20에 도시된 편광 변환 소자를 이용하는 편광 변환 광학계(조명 광학계)를 도시하는 도면이다. 도 26에서는, 도 20에 도시된 편광 변환 소자가 사용되지만, 조명 광학계에서는 임의의 편광 변환 소자가 사용될 수 있다.
도 26에서는, 광원으로부터의 광속(400)이 집광소자(410)에 의해 복수의 광속(420)으로 분할된다. 조명 광학계에서 집광소자(410)는 단일 광원으로부터의 광속을 균일화하는 하나의 요소이며, 일반적으로 렌즈 어레이가 2차원으로 배치된 플라이 아이 렌즈 (또는 렌티큘러 렌즈 어레이)이다. 2개의 플라이 아이 렌즈(410, 430)가 사용되며, 제2 플라이 아이 렌즈(430)는 제1 플라이 아이 렌즈(집광소자)(410)의 집광점 근방[동위치(瞳位置)]에 배치되고, 그 후, 단일 광원의 복수의 화상이 형성된다. 복수의 화상은 2차 점 광원이 된다. 2차 점 광원은 제2 플라이 아이 렌즈(430)의 어레이 피치에 상응하는 어레이에 형성된다. 복수의 점 광원은 콘덴서 렌즈(460) 등을 이용함으로써 피조사물(被照射物)에 조사된다. 이에 따라, 균일한 조명을 얻는다. 이러한 유형의 조명 광학계는, 균일한 조명을 필요로 할 수도 있는 노광장치나 투사장치와 같은 조명 장치에 사용된다.
도 15 및 도 17에서 설명된 바와 같이, 조명 광학계에서는 복수의 조명 광속을 효과적으로 하나의 편광 방향의 광속으로 분할하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자(450)가 사용된다. 또한, 차광부(440)는 편광 변환 소자(450)의 광속 입사 측에 배치된다. 이는 도 17에 도시된 바와 동일하다.
종래의 조명 광학계에서는, 도 29a 또는 도 29b에 도시된 편광 변환 소자가 배치되기 때문에, 분할된 광속의 개수의 2배 만큼의 편광 변환부가 필요하다. 그러나, 본 발명에서는 편광 변환부의 개수가 분할된 광속의 개수와 동일하다. 엄밀하게는, 도 26에 도시된 바와 같이, 4개의 광속(420)에 대해 5개의 편광 변환부(편광 소자)가 필요하다. 즉, 편광 변환부의 개수는 조명 광속의 개수에 1을 더한 것이다.
도 26에 도시된 조명 광속의 개수는 예시적인 것이며, 실제로는 필요로 하는 광속의 개수가 된다. 편광 변환부의 개수는 광속의 개수에 따라 결정된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 편광 변환 소자에서 배열하는 편광 변환부(편광 소자)의 개수는 종래의 조명 광학계에서의 개수보다 적다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 조명 광학계는 적은 비용으로 형성될 수 있다. 또한, 배열하는 개수가 적기 때문에, 즉 배열하는 피치가 상대적으로 넓어지며, 이에 따라 편광 변환부의 피치 오차 및 배치 오차가 작아지고 편광 변환 효율이 높은 조명 광학계를 구현할 수 있다. 또한, 편광 방향이 한 방향이 되는 조명 광학계를 구현하기 위해, 도 26에서는, 편광 변환 소자(450)의 입사 광속 측에 차광부(440)가 배치된다. 종래 기술에서는, 집광소자 주위의 수차(aberration) 및 광원의 크기 제한 때문에 집광 능력이 저하되고, 또한 편광 변환 소자에 대한 입사 위치 이외의 위치로부터의 입사 광속에 의해 편광도 열화된다. 그러나, 차광부(440)가 배치되는 경우, 고도의 편광을 제공하는 조명 광학계를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자가 조명 광학계에 배치되는 경우, 이 조명 광학계가 배치되는 화상 투영 장치를 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 편광 변환 소자를 이용하는 조명 광학계(편광 변환 광학계)를 도 27 및 도 28에 도시된 화상 투영 장치에 적용할 수 있다. 화상 투영 장치에서 편광 변환 소자가 사용되는 경우, 액정 소자와 같은 화상 형성 소자의 편광 의존성에 따라 P 편광 또는 S 편광이 이용되며, 편광 방향은 화상 형성 소자의 특징에 의해 결정된다.
또한, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고도 다양한 변화와 변경이 가능할 수도 있다.
본 출원은 2005년 8월 18일에 출원한 일본 우선권 특허 출원 제2005-237496호 및 2006년 6월 7일에 출원한 일본 우선권 특허 출원 제2006-158217호에 기초한 것으로, 이들 출원은 본 명세서에 인용하는 것으로 포함된다.

Claims (27)

  1. 이웃한 두 개의 편광 분리 소자의 표면이 평행한 다수의 편광 분리부와, 다수의 위상 변조부를 포함하고,
    다수의 편광 분리부 각각에 입사되는 광속은 투과광과 반사광으로 분리되며, 하나의 편광 분리부의 반사광은 이웃한 편광 분리부의 위치에서 다시 반사되고, 상기 위치는 이웃한 광속이 이웃한 편광 분리부에 입사되는 위치와 다른 위치이며, 각각의 반사광은 투과광과 실질적으로 동일한 방향으로 출사되고,
    상기 위상 변조부는 투과광의 광로 또는 반사광의 광로 중 어느 하나에 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  2. 제1항에 있어서, "m"이 2 이상의 정수일 때, 상기 편광 분리부의 개수는 "m+1"개이며, 상기 위상 변조부의 개수는 "m"개이고,
    "i"가 1, 2, …, 또는 m 일 때, i번째 광속은 i번째 편광 분리부에서 투과광과 반사광으로 분리되며, 상기 투과광은 i번째 위상 변조부에서 출사되고, 상기 반사광은 "i+1"번째 편광 분리부에서 다시 반사되며 투과광과 동일한 방향으로 출사되는 것인 편광 변환 소자.
  3. 제1항에 있어서, "m"이 2 이상의 정수일 때, 상기 편광 분리부의 개수는 "m+1"개이며, 상기 위상 변조부의 개수는 "m"개이고,
    "i"가 1, 2, …, 또는 m 일 때, i번째 광속은 i번째 편광 분리부에서 투과광과 반사광으로 분리되며, 상기 투과광은 원래대로 출사되고, 상기 반사광은 "i+1"번째 편광 분리부에서 다시 반사되며 i번째 위상 변조부에서 투과광과 동일한 방향으로 출사되는 것인 편광 변환 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 편광 분리부의 개수는 "m"개이며, 상기 위상 변조부의 개수는 "m"개이고,
    "i"가 1, 2, …, 또는 m 일 때, i번째 광속은 i번째 편광 분리부에서 투과광과 반사광으로 분리되며, 상기 투과광은 i번째 위상 변조부에서 출사되고, 상기 반사광은 "i+1"번째 편광 분리부에서 다시 반사되며 투과광과 동일한 방향으로 출사되고, 다만 m번째 반사광이 다시 반사될 수 있는 m+1번째 편광 분리부가 없는 것인 편광 변환 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 편광 분리부의 개수는 "m"개이며, 상기 위상 변조부의 개수는 "m-1"개이고,
    "i"가 1, 2, …, 또는 m 일 때, i번째 광속은 i번째 편광 분리부에서 투과광과 반사광으로 분리되며, 상기 투과광은 원래대로 출사되고, 상기 반사광은 "i+1"번째 편광 분리부에서 다시 반사되며 i번째 위상 변조부에서 투과광과 동일한 방향으로 출사되고, 다만 m번째 반사광이 다시 반사될 수 있는 m+1번째 편광 분리부가 없으며 m번째 반사광이 출사될 수 있는 m번째 위상 변조부가 없는 것인 편광 변환 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 편광 분리부의 개수는 "m"개이며, 상기 위상 변조부의 개수는 "m-2"개이고,
    "i"가 1, 2, …, 또는 m 일 때, i번째 광속은 i번째 편광 분리부에서 투과광과 반사광으로 분리되며, 상기 투과광은 원래대로 출사되고, 상기 반사광은 "i+1"번째 편광 분리부에서 다시 반사되며 i번째 위상 변조부에서 투과광과 동일한 방향으로 출사되고, 다만 각각 m-1번째 또는 m번째 반사광이 다시 반사될 수 있는 m번째 또는 m+1번째 편광 분리부가 없고 각각 m번째 또는 m-1번째 반사광이 출사될 수 있는 m번째 또는 "m-1"번째 위상 변조부가 없는 것인 편광 변환 소자.
  7. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이고, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면은 입사 광축에 대해 60 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하며, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되고, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 출사면의 우측 절반 영역에 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  8. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이고, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면은 입사 광축에 대해 60 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하며, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되고, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 출사면의 좌측 절반 영역에 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  9. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이고, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면은 입사 광축에 대해 30 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하며, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되고, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 출사면의 좌측 절반 영역에 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  10. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이고, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면은 입사 광축에 대해 30 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하며, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되고, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 출사면의 우측 절반 영역에 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 편광 분리부는 각각 입사 광축에 대해 60 °의 기울기를 갖는 다수의 판 형상의 편광 분리 소자를 포함하며, 상기 위상 변조부는 각각 상기 판 형상의 편광 분리 소자 각각의 투과광의 광로 상에 배치되는 1/2 파장판을 포함하는 것인 편광 변환 소자.
  12. 제1항에 있어서, 상기 편광 분리부는 각각 입사 광축에 대해 60 °의 기울기를 갖는 다수의 판 형상의 편광 분리 소자를 포함하며, 상기 위상 변조부는 각각 상기 판 형상의 편광 분리 소자 각각의 반사광의 광로 상에 배치되는 1/2 파장판을 포함하는 것인 편광 변환 소자.
  13. 제1항에 있어서, 상기 편광 분리부는 각각 입사 광축에 대해 30 °의 기울기를 갖는 다수의 판 형상의 편광 분리 소자를 포함하며, 상기 위상 변조부는 각각 상기 판 형상의 편광 분리 소자 각각의 투과광의 광로 상에 배치되는 1/2 파장판을 포함하는 것인 편광 변환 소자.
  14. 제1항에 있어서, 상기 편광 분리부는 각각 입사 광축에 대해 30 °의 기울기를 갖는 다수의 판 형상의 편광 분리 소자를 포함하며, 상기 위상 변조부는 각각 상기 판 형상의 편광 분리 소자 각각의 반사광의 광로 상에 배치되는 1/2 파장판을 포함하는 것인 편광 변환 소자.
  15. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이며, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면이 입사 광축에 대해 60 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하고, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되며, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 편광 분리부의 상면의 우측 절반 영역을 향하도록 상기 편광 분리부에 평행하게 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  16. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이며, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면이 입사 광축에 대해 60 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하고, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되며, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 편광 분리부의 상면의 좌측 절반 영역을 향하도록 상기 편광 분리부에 평행하게 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  17. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이며, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면이 입사 광축에 대해 30 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하고, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되며, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 편광 분리부의 상면의 좌측 절반 영역을 향하도록 상기 편광 분리부에 평행하게 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  18. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이며, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면이 입사 광축에 대해 30 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하고, 상기 편광 분리부는 상기 접합면에 배치되며, 상기 위상 변조부는 각각의 평행사변형 블록의 편광 분리부의 상면의 우측 절반 영역을 향하도록 상기 편광 분리부에 평행하게 배치되는 것인 편광 변환 소자.
  19. 제1항에 있어서, 입사면과 출사면이 입사 광축에 수직이며, 이웃한 평행사변형 블록에 대한 접합면이 입사 광축에 대해 60 °의 기울기를 갖는 다수의 평행사변형 블록을 더 포함하고, 상기 편광 분리부와 상기 위상 변조부는 접합면에 평행하게 배치되어 서로를 향하며, 상기 편광 분리부 및 상기 위상 변조부에 평행하게 평행사변형 블록 각각에 제2 위상 변조부가 배치되는 것인 편광 변환 소자.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
IL171820A (en) * 2005-11-08 2014-04-30 Lumus Ltd A polarizing optical component for light coupling within a conductive substrate
US10261321B2 (en) 2005-11-08 2019-04-16 Lumus Ltd. Polarizing optical system
EP2142953B1 (en) * 2007-04-22 2019-06-05 Lumus Ltd A collimating optical device and system
JP5230129B2 (ja) 2007-06-19 2013-07-10 キヤノン株式会社 波長選択性偏光変換素子、照明光学系、光学ユニット及び画像投射装置
JP5311939B2 (ja) * 2008-09-09 2013-10-09 三菱電機株式会社 投写型液晶表示装置
US20110051093A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Butterfly Technology (Shenzhen) Limited Polarization conversion apparatus and projection system using same
JP5541056B2 (ja) * 2010-10-01 2014-07-09 セイコーエプソン株式会社 偏光変換素子、偏光変換ユニット、投射装置、及び偏光変換素子の製造方法
DE102012210808B4 (de) * 2012-06-26 2018-05-17 Sypro Optics Gmbh Head-up Display und Projektionsoptik für ein Head-up Display
CN105339818B (zh) * 2013-06-27 2018-07-06 迪睿合株式会社 偏振光转换器、偏振光转换器的制造方法以及光学设备
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
JP6413366B2 (ja) * 2014-06-09 2018-10-31 セイコーエプソン株式会社 偏光変換素子、及びプロジェクター
IL235642B (en) 2014-11-11 2021-08-31 Lumus Ltd A compact head-up display system is protected by an element with a super-thin structure
JP6582487B2 (ja) * 2015-03-27 2019-10-02 セイコーエプソン株式会社 光源装置、照明装置、およびプロジェクター
CN113156647B (zh) 2016-10-09 2023-05-23 鲁姆斯有限公司 光学装置
KR102310397B1 (ko) 2016-11-08 2021-10-08 루머스 리미티드 광학 컷오프 에지를 구비한 도광 장치 및 그 제조 방법
TWI754010B (zh) 2017-02-22 2022-02-01 以色列商魯姆斯有限公司 導光光學組件
KR102501345B1 (ko) 2017-03-22 2023-02-17 루머스 리미티드 중첩 파셋
IL251645B (en) 2017-04-06 2018-08-30 Lumus Ltd Waveguide and method of production
JP7174929B2 (ja) 2017-07-19 2022-11-18 ルムス エルティーディー． Ｌｏｅを介するｌｃｏｓ照明
US10551544B2 (en) 2018-01-21 2020-02-04 Lumus Ltd. Light-guide optical element with multiple-axis internal aperture expansion
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
AU2019274687B2 (en) 2018-05-23 2023-05-11 Lumus Ltd. Optical system including light-guide optical element with partially-reflective internal surfaces
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
IL281242B2 (en) 2018-09-09 2024-06-01 Lumus Ltd Optical systems that include light-guiding optical elements with two-dimensional expansion
WO2020093936A1 (zh) * 2018-11-08 2020-05-14 舜宇光学（浙江）研究院有限公司 微型投影光引擎、偏振复用器件以及用于提高光能利用率的方法
DE102019200193B3 (de) * 2019-01-09 2020-02-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage
EP4220276A3 (en) 2019-01-24 2023-08-09 Lumus Ltd. Optical systems including loe with three stage expansion
KR102651647B1 (ko) 2019-03-12 2024-03-26 루머스 리미티드 이미지 프로젝터
WO2020261279A1 (en) 2019-06-27 2020-12-30 Lumus Ltd. Apparatus and methods for eye tracking based on eye imaging via a light-guide optical element
IL309979A (en) 2019-07-04 2024-03-01 Lumus Ltd Figure waveguide with symmetric light beam multiplication
KR102452788B1 (ko) * 2019-10-31 2022-10-11 주식회사 엘지화학 편광판 적층체 및 이의 제조방법
CA3223538C (en) 2019-12-05 2024-02-20 Lumus Ltd Light-guide optical element employing complementary coated partial reflectors, and light-guide optical element having reduced light scattering
JP7497079B2 (ja) 2019-12-08 2024-06-10 ルーマス リミテッド コンパクト画像プロジェクタを備える光学系
IL294151A (en) 2019-12-30 2022-08-01 Lumus Ltd Optical systems including light-guiding optical elements with two-dimensional expansion
WO2021210410A1 (ja) * 2020-04-17 2021-10-21 ソニーグループ株式会社 プロジェクタ
IL297051B2 (en) 2020-05-24 2023-10-01 Lumus Ltd Manufacturing method of light-conducting optical components
CN114518685B (zh) * 2020-11-19 2023-01-03 中强光电股份有限公司 照明系统以及投影装置
WO2022180634A1 (en) 2021-02-25 2022-09-01 Lumus Ltd. Optical aperture multipliers having a rectangular waveguide
CN116635773A (zh) 2021-03-01 2023-08-22 鲁姆斯有限公司 具有从投影仪到波导中的紧凑耦合的光学系统
IL308019B2 (en) 2021-05-19 2024-06-01 Lumus Ltd Active optical engine
JP7475757B2 (ja) 2021-07-04 2024-04-30 ルーマス リミテッド 積層導光素子が視野の異なる部分を提供するディスプレイ
CN117651892A (zh) 2021-08-23 2024-03-05 鲁姆斯有限公司 具有嵌入式耦入反射器的复合光导光学元件的制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164850A (ja) * 1997-08-26 1999-03-05 Nec Corp 偏光照明装置、および投写型液晶表示装置
JP2003014932A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Canon Inc 偏光ビームスプリッタ、および偏光ビームスプリッタの作成方法
JP2003075916A (ja) * 2001-06-21 2003-03-12 Sony Corp 照明光学ユニット，液晶プロジェクタ及び液晶プロジェクタの製造方法

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2748659A (en) * 1951-02-26 1956-06-05 Jenaer Glaswerk Schott & Gen Light source, searchlight or the like for polarized light
DE1092686B (de) * 1958-03-21 1960-11-10 Jenaer Glaswerk Schott & Gen Polarisator
JP2842924B2 (ja) 1990-03-22 1999-01-06 マツダ株式会社 車両用オーデイオ装置
JP3273955B2 (ja) 1991-04-09 2002-04-15 キヤノン株式会社 画像投影装置
JPH05241103A (ja) * 1992-02-21 1993-09-21 Nec Corp 投射型液晶表示装置
JP2765471B2 (ja) * 1994-02-15 1998-06-18 日本電気株式会社 投写型液晶表示装置
US5729306A (en) * 1994-09-30 1998-03-17 Sharp Kabushiki Kaisha Light splitting and synthesizing device and liquid crystal display apparatus including the same
JPH08114765A (ja) * 1994-10-15 1996-05-07 Fujitsu Ltd 偏光分離・変換素子並びにこれを用いた偏光照明装置及び投射型表示装置
DE69532660T2 (de) * 1994-12-28 2005-02-10 Seiko Epson Corp. Polarisations-Beleuchtungsvorrichtung und diese verwendender Projektor
TW401530B (en) * 1996-03-12 2000-08-11 Seiko Epson Corp Polarized light separation device, method of fabricating the same and projection display apparatus using the polarized light separation device
TW442692B (en) 1996-05-14 2001-06-23 Seiko Epson Corp Polarization converter, optical converter, electronic apparatus and process for producing polarization converter
US6036318A (en) 1996-05-29 2000-03-14 Seiko Epson Corporation Projection display
US6404550B1 (en) * 1996-07-25 2002-06-11 Seiko Epson Corporation Optical element suitable for projection display apparatus
US6053615A (en) 1996-08-02 2000-04-25 In Focus Systems, Inc. Image projector with polarization conversion system
KR19990076941A (ko) * 1996-11-28 1999-10-25 이데이 노부유끼 광학블록과 표시장치
JPH10170869A (ja) * 1996-12-06 1998-06-26 Seiko Epson Corp 偏光照明装置および投写型表示装置
US6067193A (en) * 1997-10-15 2000-05-23 Nikon Corporation Polarization device and projection type display apparatus
US6803972B1 (en) * 1997-11-20 2004-10-12 International Business Machines Corporation Polarization conversion system
JP3811305B2 (ja) * 1997-12-01 2006-08-16 松下電器産業株式会社 偏光光照明装置及び投写型画像表示装置
TW401709B (en) * 1997-12-01 2000-08-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Polaroid light illuminating apparature and a projective portrait display
JPH11164850A (ja) 1997-12-08 1999-06-22 Hiromi Kato 排泄物処理具
JPH11202129A (ja) 1998-01-12 1999-07-30 Sony Corp 偏光変換素子および投射型液晶表示装置
JP2000111839A (ja) * 1998-10-01 2000-04-21 Nikon Corp 偏光装置および投射装置
JP2000194068A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Seiko Epson Corp 照明光学系および投写型表示装置
JP3622557B2 (ja) 1999-02-23 2005-02-23 セイコーエプソン株式会社 偏光変換光学系及び照明光学系、並びに投写型表示装置
JP2000321535A (ja) 1999-05-14 2000-11-24 Ricoh Co Ltd 平行光偏光変換装置、照明装置及び液晶プロジェクタ
JP2002090884A (ja) 2000-09-20 2002-03-27 Seiko Epson Corp 照明光学系およびこれを用いたプロジェクタ
JP2003084285A (ja) 2001-05-29 2003-03-19 Sumitomo Chem Co Ltd 偏光変換素子及びそれを用いた投射型液晶表示装置
TW528895B (en) 2001-05-29 2003-04-21 Sumitomo Chemical Co Polarizing conversion plate and projection type liquid crystal display device using the same
JP2003029032A (ja) * 2001-07-13 2003-01-29 Sony Corp 偏光分離変換素子
JP4080265B2 (ja) * 2002-07-11 2008-04-23 Ａｇｃテクノグラス株式会社 偏光変換素子及びその製造方法
JP3492355B2 (ja) * 2002-09-30 2004-02-03 キヤノン株式会社 画像投影装置
JP2004170677A (ja) 2002-11-20 2004-06-17 Seiko Epson Corp 偏光分離素子
JP3951180B2 (ja) * 2003-02-04 2007-08-01 ソニー株式会社 偏光変換素子および照明光学系、ならびにプロジェクタ
TWI372304B (en) * 2008-02-12 2012-09-11 Young Optics Inc Polarization conversion system and illumination module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164850A (ja) * 1997-08-26 1999-03-05 Nec Corp 偏光照明装置、および投写型液晶表示装置
JP2003075916A (ja) * 2001-06-21 2003-03-12 Sony Corp 照明光学ユニット，液晶プロジェクタ及び液晶プロジェクタの製造方法
JP2003014932A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Canon Inc 偏光ビームスプリッタ、および偏光ビームスプリッタの作成方法

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