[发明专利]偏振转换元件、偏振照明光学元件以及液晶投影仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种使线偏振光的偏振方向旋转90°的偏振转换元件，而且涉及一种通过使用该偏振转换元件而将非偏振光的照明光转换成具有一定的偏振方向的线偏振光的照明光的偏振照明光学元件、以及一种将该偏振照明光学元件使用于照明光学系统中的液晶投影仪。

背景技术

将在液晶显示板所显示的图像由来自光源灯的光进行照明并投影于屏幕的液晶投影仪被各种各样地产品化。如众所周知，液晶显示板具备：封装有液晶分子的预定厚度的液晶层；在其入射面侧和出射面侧所分别配置的偏光器和检光器。偏光器和检光器以各自的偏振方向相互正交或者平行的形式配置，入射到液晶层的线偏振光的通过根据液晶分子的取向姿势来进行控制，并且经由检光器进行所出射的线偏振光的光量调节。

另一方面，通常在液晶投影仪的照明光学系统中，使用将自光源的非偏振光转换成与液晶显示板的偏光器相同方向的偏振方向的线偏振光的偏振转换元件。作为这种偏振转换元件，如由专利文献1可知，多用由偏振分束器和1/2波长板组合的棱镜阵列。偏振分束器具备使偏振方向相互正交的2种线偏振光中的一方透射、并使另一方反射的偏振分离面，通过使由该偏振分离面所分离的2种线偏振光的任意1个经由1/2波长板而使其偏振方向旋转90度之后、与另一方的线偏振光合并，从而获得偏振方向一致的线偏振光。

专利文献1：日本专利公开2008-129190号公报

专利文献2：日本专利公开2006-64871号公报

以往的1/2波长板是使用有机材料的薄膜片制的波长板为惯例，若在光源的附近长时间使用，则退色容易产生，并且偏振光转换效率也劣化等问题容易产生。为了改善耐热性，也提出了在1/2波长板上使用水晶等的双折射性的结晶体，但结晶本身价格高，而且对结晶的光学轴必须精密地管理并进行加工，所以制造成本也变高。在这方面，在专利文献1、2所记载的偏振转换元件上使用由介质多层膜构成的1/2波长板而不仅耐热性大大改善并且制造成本控制得较低、这样的优点存在。

专利文献1、2所记载的偏振转换元件所使用的1/2波长板由基于斜向蒸镀的介质多层膜构成。但是，由斜向蒸镀的介质多层膜构成的相位差膜能够应用到1/4波长板，但若要作为1/2波长板能加以利用的程度而增加膜厚，则有白浊且透射率下降的问题产生，尤其在短波长侧的透射率下降显著会对彩色平衡带来坏影响。而且，基于斜向蒸镀的介质多层膜容易吸收水分，随此，光学性质变动大的难点也存在。

发明内容

本发明是考虑以上情况而提出的，其目的在于，提供一种由不需要斜向蒸镀的介质多层膜实现使线偏振光的偏振方向旋转90°的1/2波长板、从而耐热性优异还抑制成本负担的偏振转换元件，另外，其目的还在于，提供一种利用该偏振转换元件的偏振照明光学元件以及液晶投影仪。

为了实现上述目的，本发明的偏振转换元件的特征在于具备：棱镜片，按照将具有相互平行地相对的入射面及出射面、和与上述入射面以内角45°相连的第1侧面及与上述出射面以内角45°相连的第2侧面的细长的棱镜杆排列多根的方式，将上述第1侧面和第2侧面依次接合；相位差膜，在相互接合的上述棱镜杆的上述第1侧面或第2侧面以光学轴与其法线大致一致的方式所成膜，并由介质多层膜构成且具有光学各向异性，再有，在上述入射面或出射面侧呈露出的上述多根棱镜杆的各接合境界线，在与入射的线偏振光的入射光轴垂直的面内相对于上述线偏振光的偏振方向倾斜45°。该偏振转换元件优选被整形为矩形状、且相对于构成矩形的四边使上述接合境界线相交45也可。

而且，本发明的偏振转换元件的特征在于具备：棱镜片，按照将具有相互平行地相对的入射面及出射面、和与上述入射面以内角45°相连的第1侧面及与上述出射面以内角45°相连的第2侧面的细长的棱镜杆排列多根的方式，将上述第1侧面和第2侧面依次接合；相位差膜，由在相互接合的上述棱镜杆的上述第1侧面或第2侧面以光学轴与其法线大致一致的方式所成膜的介质多层膜构成，且具有对从上述入射面垂直入射的透射光给予1/2波长的相位差的光学各向异性；再有，在上述入射面或出射面侧呈露出的上述多根棱镜杆的各接合境界线，在与入射的线偏振光的入射光轴垂直的面内相对于上述线偏振光的偏振方向倾斜45°。另外，如果通过上述相位差膜，同样地对所入射的线偏振光的偏振方向给予1/4波长的相位差，则也可以将此作为1/4波长板而使用。