波片及使用其的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置的制作方法

专利名称：波片及使用其的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改变透过的光的偏振光方向的波片以及使用该波片的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置。
背景技术：
目前，为了提高光的利用效率，在投射型图像显示装置(投影仪)中使用偏振光变换兀件。为了改变光的偏振光方向，会在该偏振光变换兀件中使用1/2波片。这样用途的1/2波片，需要在可见区域的整个波长中进行良好的偏振光变换，从而使用宽频带的1/2波长。作为1/2波片的材料，虽然一般使用聚碳酸酯等的薄膜，但是其存在耐热性、耐气候性低，并且容易恶化的问题。因此，在如下述专利文献I中，通过重叠两片水晶片构成1/2波片。并且，在下述专利文献2中，通过使相互的光轴以规定角度交叉地重叠两片水晶片，能够使1/2波片宽频带化。通过以水晶片构成1/2波片，提高波片自身的耐热性、耐气候性。但是，其中存在两个问题。第一个问题如果使用由水晶片构成的波片来组装偏振光变换元件，则偏振光变换元件的耐热性、耐气候性会产生问题。—般地,偏振光变换兀件在形成偏振光分束膜并被排列的多个玻璃棱镜上固定有1/2波片。如果通过粘接剂在玻璃棱镜上粘接1/2波片，则由于透过偏振光变换元件的光的热量导致的粘接剂的恶化，由于玻璃和水晶的热膨胀率的差，而使1/2波片变得容易脱落。作为解决该问题的方法，在下述专利文献3公开了，在由玻璃棱镜等构成的偏振光板的周缘部、即、不透过光的区域配置粘接剂，仅仅粘接固定1/2波片的端部。在该方法中，由于光的透过区域不存在粘接剂，因此，不会产生粘合处剥落等的恶化问题。 并且，在下述专利文献4所公开的偏振光变换元件中，利用双面胶将相位差板(波片)的端部粘接在玻璃板上。在该方法中，光的透过区域也不存在双面胶。特别地，在下述专利文献4中，通过使用双面胶粘接，在玻璃板和相位差板之间设置微小的间隙，能够抑制干涉条纹的产生。
第二个问题难以使波片大型化。在波片的制造中，需要准备与其尺寸相适应的水晶片。水晶片是被从水晶的结晶块切下而制造的，因此，为了得到大尺寸的水晶片，就必须准备大结晶块。由于难以准备大结晶块，并且，即使准备了，成本也很高，因此，由水晶片构成的波片的大型化变得困难。对于这种情况，在下述专利文献5所公开的偏振光变换元件中，通过将被分割的多个水晶片进行定位并将它们粘接在透明部件，使它们作为一个相位差板(波片)起作用，从而模拟地实现波片的大型化。另一方面，在下述专利文献6中记载了，将水晶片的分割数设定为两个。由分割为两个的水晶片构成一个相位差板(波片)。在被分为二个的水晶片的接缝位置配置相位差板支承部件，通过相位差板支承部件按压水晶片。 这样，将分割为两个的水晶片作为一个相位差板固定在偏振光分离元件(玻璃板)。另外，由分割为两个的水晶片构成的相位差板的两端部配置在偏振光分离元件的周边部、即、不透光的区域，并通过热铆接固定在设置于偏振光分离元件的周缘的框部。在上述专利文件5公开的方法中，必须利用粘接剂分别将分割的多个水晶片粘接在透明部件。配置在透明部件的中心区域、即，透光区域的水晶片也由粘接剂固定在透明部件上。因此，配置在该区域的水晶片也存在上述的第一个问题。即，由于光的热量导致的粘接剂的恶化，由于水晶和玻璃的热膨胀率的差引起的容易剥落。对此，在上述专利文献6公开的方法中，通过由分割为两个的水晶片构成一个相位差板，能够实现相位差板的大型化。并且，由于通过铆接固定相位差板的两端，因此，不存在粘接剂恶化的问题。因此，上述专利文献6的方法可以解决上述的两个问题。专利文献I :(日本)特开2003-302523号公报专利文献2 :(日本)专利第4277514号公报专利文献3 :(日本)特开2009-288262号公报专利文献4 :(日本)专利第4329852号公报专利文献5 :(日本)特开2007-58018号公报专利文献6 :(日本)特开2010-8827号公报但是，在上述专利文献6公开的方法中，需要设置相位差板支承部件这一新部件，零件个数增多，因此，成本变高。并且，由于相位差板支承部件设置在水晶片之上，因此，在相位差板支承部件和偏振光分离元件之间会产生缝隙。即、由于不能将相位差板支承部件直接固定在偏振光分离元件，因此，需要在偏振光分离元件的周缘设置框部，并将相位差支承部件固定在框部。因此，机械结构变复杂。

发明内容
鉴于上述问题，本公开的目的在于低成本地提供一种具有耐热性，且能够实现大型化的波片，以及具备该波片的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置。为了解决上述问题，本公开的波片包括第一水晶片单元，其将多个水晶片以其主面配置在同一平面上进行接合。并且，本公开的波片包括第二水晶片单元，其在与第一水晶片单元的接缝位置不同的位置，将多个水晶片以其主面配置在第一水晶片单元的主面上进行接合。并且,偏振光变换兀件包括将入射光分离为P偏振光和s偏振光的偏振光分离兀件；配置在被偏振光分离元件分离的一个偏振光的光路上的波片。照明光学系统包括光源；减轻从该光源射出的光的照度不均积分元件；配置在透过积分元件的光的光路上的偏振光变换元件。
并且，在该偏振光变换元件中使用上述偏振光变换元件。图像显示装置包括照明光学系统；对从照明光学系统射出的光进行分光的分光光学系统；分别对分光的光进行调制的液晶面板；对被该液晶面板调制的光进行合成的光合成部；对光合成部合成的光进行投射的透镜。并且，在该照明光学系统使用上述照明光学系统。根据本公开的波片以及使用该波片的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置，通过重叠接合多个水晶片的两个水晶片单元，构成波片。并且，在两个水晶片单元中，重叠的水晶片的接缝位置不同。因此，能够提高水晶片的接缝位置的波片的强度。根据本公开的波片以及使用该波片的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置，即使接合了水晶片，也能够确保其接缝的强度。因此，不必设置支承接缝位置的部件，能够简单地实现大型化，实现低成本制造。


图I是表示本公开的第一实施例的波片的结构的概略立体图。图2A是本公开的第一实施例的偏振光变换兀件的概略俯视图，图2B是其概略主视图，图2C是其概略侧视图。图3A是表示由相同的六个水晶片构成的波片的说明图，图3B是表示用三种长度的水晶片两两构成的波片。图4是表示本公开的第二实施例的光学照明系统的结构的概略结构图。图5是扩大显示本公开的第二实施例的光学照明系统的第二蝇眼透镜和偏振光变换元件的概略结构的说明图。图6表不在从光源射出平行光时,在偏振光变换兀件的配置位置附近观察的光的强度分布的说明图。图7表示在从光源射出发散光时，在偏振光变换元件的配置位置附近观察的光的强度分布的说明图。图8表示水晶片的接缝配置在从构成第二蝇眼透镜的各透镜彼此之间的边界至其光轴方向延长上的状态的说明图。图9是表示本公开的第三实施例的图像显示装置的结构的概略结构图。附图标记的说明
l、la、2、2a、27a、27b、32a、32b 水晶片单元3、4、5、11、13、14、15水晶片6a、6b、6c、6d、I2a、I2b、12c、I2d、I6a、16b、16c、I6d、28a、28b、28c、28d、33a、33b、33c,33d 接缝7、29、31偏振光分尚兀件 8 棱镜9a PBS 面9b 反射面10 遮光板20、41光源21,42反射器22、43防爆玻璃23、24蝇眼透镜25 积分元件
26、30偏振光变换兀件27、32、100、110、120 波片44,51 UV吸收滤光片48、54、57、61、66、71 透镜49、53 分色 镜50 分光光学系统52、55、58反射镜56 波长选择滤光片62、64、67、69、72、74偏振片63、68、73 液晶面板65、75 1/2 波长薄膜80 光合成部90 投射透镜200 偏振光变换元件 300 照明光学系统400 图像显示装置
具体实施例方式按照如下顺序进行说明。I、第一实施例(波片和使用该波片的偏振光变换元件)2、第二实施例(照明光学系统)3、第三实施例(图像显示装置)I、第一实施例(波片和使用该波片的偏振光变换元件)图I是表示第一实施例的波片100的概略结构的立体图，图2是表示使用该波片100的偏振光变换元件概略结构图。本实施例的波片100包括接合有多个水晶片的第一水晶片单元I ;配置在该第一水晶片单元I上，接合有多个水晶片的第二水晶片单元2。在本实施例中，第一水晶片单元I由大致呈矩形形状的一个水晶片3和其长度方向的长度比水晶片3短的两个水晶片4，合计三个水晶片构成。并且，在第一水晶片单元I的主面中的不与第二水晶片单元连接的主面形成有反射防止膜。水晶片3的宽度方向的长度为例如大约4mm，长度方向的长度为例如大约3mm。并且，水晶片4的宽度方向的长度为例如大约4mm，长度方向的长度为例如大约27mm。并且，水晶片3和水晶片4的厚度为例如0. 15mm。水晶片4分别配置在水晶片3的长度方向两端，并在该长度方向密接为一列。该水晶片3和水晶片4的各自的主面配置在同一平面上。根据需要，水晶片3和水晶片4的接缝6a、6b中的接触面根据情况也可以由粘接剂等粘合。并且，第二水晶片单元2由大致呈矩形形状的三个水晶片5构成。水晶片5的宽度方向的长度与水晶片3和水晶片4相同，长度方向的长度比水晶片3短，比水晶片4长。水晶片5的宽度方向的长度为例如4mm，长度方向的长度为29mm。并且，水晶片5的厚度为例如 0. 15mm。并且，在第二水晶片单元2的主面中的不与第一水晶片单元I连接的主面形成有反射防止膜。三个水晶片5配置在第一水晶片I的主面上，并在其长度方向密接排列为一列。邻接的水晶片5之间的接缝6c、6d也可以由粘接剂等粘合。并且，由三个水晶片5构成的第二水晶片单元2通过例如、具有透光性的粘接剂或紫外线固化树脂等粘接在第一水晶片单元I的主面上。水晶片3、4、5由例如、斜着切断结晶的光学轴、S卩、所谓的Z切割形成，在一个水晶片，能够作为 0级的1/2波片起作用。构成第一水晶片单元I的水晶片3和水晶片4的光轴方向相同。并且，构成第二水晶片单元2的水晶片5的光轴方向与水晶片3和水晶片4的光轴方向不同。通过对水晶片3和水晶片4的光轴与水晶片5的光轴之间的交叉角进行适当设定，能够调节可作为1/2波片起作用的光的波段。另外，如图I所示，在本实施例的波片100中，构成第一水晶片单元I的水晶片3和水晶片4的接缝6a、6b的位置与构成第二水晶片单元的水晶片5的接缝6c、6d的位置不同。S卩、在水晶片3、4(水晶片5)的主面的法线方向，第一水晶片单元I的接缝6a、6b和第二水晶片单元的水晶片5的接缝6c、6d的位置不一致，是错位的。以往存在接合多个水晶片的波片的强度弱的问题。为了解决该问题，在水晶片的接缝位置设置有指示部件。在本实施例中，第一水晶片单元I和第二水晶片单元2的粘接是相同材料彼此之间的粘接，因此，热膨胀造成的影响小，从而得以坚固地固定。并且，由于接缝6a、6c的位置不同，接缝6a由水晶片5支承，接缝6c由水晶片3支承。接缝6b由水晶片5支承，接缝6d由水晶片3支承。这样，通过使构成第一水晶片单元I的水晶片3、4的接缝6a、6b的位置与构成第二水晶片单元2的水晶片5的接缝6c、6d的位置不同，能够提高各自的接缝位置的强度。因此，即使接合多个水晶片，也不用新设置例如、现有技术中的支持部件，就能够作为一个波片使用，因此，能够容易地实现大型化，能够降低成本。并且，在本实施例中，由相同长度的水晶片5构成第二水晶片单元2，并由长度方向的长度比水晶片5长的水晶片3和长度方向的长度比水晶片5短的水晶片4构成第一水晶片单元I。分别接合三个水晶片，从而构成第一水晶片单元I和第二水晶片单元2时，通过如上所述地设定水晶片的长度，仅仅利用长度不同的三种水晶片就能够构成波片100。因此，能够容易地进行制造。图2是表示使用该波片100构成的偏振光变换元件200的结构的概略结构图。图2A是偏振光变换元件200的平面图，图2B是图2A的A向视图，图2C是图2A的B向视图。本实施例的偏振光变换兀件200包括将入射的光分离为偏振光方向相互正交的偏振光的偏振光分离兀件7 ;设置在被偏振光分离兀件7分离的一个偏振光光路上的多个波片100。偏振光分离元件7通过粘接例如平行六面体状的多个棱镜8构成。在棱镜8的彼此粘接面交互形成有例如，反射s偏振光，透过p偏振光的PBS面9a和再次反射被PBS面9a反射的s偏振光的反射面9b。并且，在透过PBS面9a的P偏振光射向的棱镜8的出射面设置有上述波片100。
波片100的例如其长度方向的两端部固定在偏振光分离元件7 (棱镜8)上。在这里，固定的方法没有特殊限定，既可以使用粘接剂粘接，也可以机械地夹持波片100和偏振光分离元件7。在偏振光分离元件7的周缘部，通过固定波片100的长度方向的两端部，抑制透过偏振光变换元件200的光造成的粘接的恶化。并且，在波片100设置在出射面的棱镜8中，也可以在光入射侧的面设置遮光板 10。如图2B的箭头Al所示，向本实施例的偏振光变换元件200入射的s偏振光被棱镜8的PBS面9a反射，并向反射面9b入射。并且，再次被反射面9b反射，并作为s偏振光保持原样地射出。另一方面，如箭头A2所示，向本实施例的偏振光变换元件200入射的P偏振光透过棱镜8的PBS面9a向波片100入射。并且，通过产生180度的相位差(入/2)，入射至波片100的P偏振光产生偏振光变化,而作为S偏振光射出。如前所述，在本实施例的波片100中，由于构成第一水晶片单元I的水晶片的接缝位置和构成第二水晶片单元2的水晶片的接缝位置不同，在各自的接缝位置确保了比现有技术更高的强度。因此，能够不在接缝位置设置支承部件地将波片100固定在偏振光分离元件7。因此，能够低成本地制造本实施例的偏振光变换元件200，能够容易地实现大型化。并且，在本实施例的偏振光变换元件200中，波片100的长度方向的两端被固定在偏振光分离元件7的周缘部。因此，即使由粘接剂进行波片100和偏振光分离元件7的固定，光也不向粘接剂入射。因此，能够防止波片100和偏振光分离元件7之间的粘接力的降低，也确保了耐热性。特别地，如图2C所示，在波片100中，由水晶片3和水晶片4构成的第一水晶片单元I侧被固定在偏振光分离元件7上。在构成第一水晶片单元I的水晶片中，配置在两端的两个水晶片4的端部被固定在偏振光分离元件7。S卩、水晶片4被固定在偏振光分离元件7的周缘部，因此，不受透过的光的影响，确保了耐热性。另外，水晶片4和配置在水晶片4上的水晶片5的固定是相同材料彼此之间的固定，因此，即使热膨胀，两者也难以产生错位，能够确保耐热性。因此，水晶片4和配置在水晶片4上的水晶片5在确保耐热性的状态下被固定在偏振光分尚兀件7上。另一方面，配置在两个水晶片4之间的水晶片3没有直接固定在偏振光分离元件
7。但是，水晶片3的两端部被配置在水晶片4上的水晶片5固定，因此，水晶片3在主面的法线方向不会从偏振光分离元件7剥落。并且，虽然配置在水晶片3上的水晶片5被粘接剂等粘接在水晶片3上，但是，由于是相同材料彼此之间的粘接，即使热膨胀，两者也难以产生错位。这样，通过在偏振光分离元件7配置第一水晶片单元I侧，能够更为可靠地进行固定。另外，在这里，虽然使第一水晶片单元I的长度方向的两端的端面与第二水晶片单元2的长度方向的两端的端面一致地构成了波片100，但是，端面不必一致。例如，在图3A所示的波片110中，通过使相同的三个水晶片11在其长度方向排列为一列，并在同一平面上接合，而形成第一水晶片单元la。并且，第二水晶片单元2a也相同地构成通过使相同的三个水晶片11在其长度方向排列为一列，并在同一平面上接合。第二水晶片单元2a被重叠配置在该第一水晶片单元Ia的主面上，并通过粘接剂固定。相对于第一水晶片单元la，第二水晶片单元2a在其长度方向错位配置在第一水晶片单元Ia上。由此，第二水晶片单元2a的接缝12c、12c配置在与第一水晶片单元Ia的接缝12a、12b不同的位置，能够提高接缝位置的波片100的强度。通过在其长度方向错位配置第二水晶片单元2a，虽然第一水晶片单元Ia的长度方向的端面和第二水晶片单元2a的端面不一致，但是，如果能够充分地确保作为波片的有效区域的面积，则也可以这样构成。此时，由于能够仅仅通过一种水晶片构成波片100，因此，能够降低成本。另外，如图3B所示，也能够构成波片120。波片120由在同一平面上接合多个水晶片的第一水晶片单元Ib和在第一水晶片单元Ib的主面上接合多个水晶片的第二水晶片单元2b构成。第一水晶片单元Ib由大致呈矩形形成的水晶片13、其长度方向的长度比水晶片13长的水晶片14以及其长度方向的长度比水晶片13短的水晶片15形成。另外，第二水晶片单元2b也同样地、由大致成为矩形的水晶片13、其长度方向的长度比水晶片13长的水晶片14以及其长度方向的长度比水晶片13短的水晶片15形成。然而，第一水晶片单元Ib上的水晶片14和第二水晶片单元2b上的水晶片15重叠，第一水晶片单元Ib上的水晶片15和第二水晶片单元2b上的水晶片14重叠。另外，在第一水晶片单元Ib和第二水晶片单元2b中，水晶片14和水晶片15之间配置有水晶片13。在这种结构中，也能够将第一水晶片单元Ib的接缝16c、16d配置在与第二水晶片单元2b的接缝16a、16b不同的位置，能够提高接缝位置的强度。并且，此时，能够使第一水晶片单元Ib和第二水晶片单元2b的长度方向的端面一致。虽然本实施例是将三个水晶片排列接合在同一平面上的例子，但是，也可以由两个或四个以上的水晶片构成第一水晶片单元和第二水晶片单元。此时，通过使第一水晶片单元的接缝位置与第二水晶片单元的接缝位置不同地构成，也能够在接缝位置确保强度。并且，可以适当地决定此时的各水晶片的长度、配置等，优选由较少种类的水晶片构成。2、第二实施例(应用在照明光学系统中的例子)图4是表示本公开的第二实施例的照明光学系统300的概略结构图。本实施例的照明光学系统300包括射出光的光源20 ;降低从光源20射出的光的照度不均积分元件25 ;使透过积分兀件25的光的偏振光方向一致的偏振光变换兀件26。例如、光源20使用了超高压汞弧灯等。从光源20射出的光被反射器21反射，并透过覆盖反射器21的光出射口的防爆玻璃22射出。防爆玻璃22是为了保护由光源20而产生的损伤等而设置的。通过积分元件25，降低与透过防爆玻璃22的光的光轴垂直的面内的亮度分布的不均。在本实施例中，积分元件25由第一蝇眼透镜23和第二蝇眼透镜24构成。另外，也可以在光源20和积分元件25之间设置紫外线截止滤波器等。通过偏振光变换兀件26,透过积分兀件25的光变换为其偏振光方向朝向一个方向聚集的光，并从照 明光学系统300射出。该偏振光变换元件26中能够使用第一实施例所示的偏振光变换元件200。如前所述，偏振光变换元件200是由在不同的接缝位置接合有多个水晶片的波片构成的。因此，耐热性优良，且易于大型化。因此，在本实施例的照明光学系统300中，能够简易且低成本地实现例如，大范围的照射，且大输出的照明。图5是放大显示该照明光学系统300的第二蝇眼透镜24和偏振光变换元件26的概略结构的说明图。偏振光变换兀件26包括将入射的光分离为偏振光方向互相正交的偏振光的偏振光分离兀件29 ;配置在被偏振光分离方向29分离的一个偏振光的光路上的波片27。波片27能够使用第一实施例所示的波片100、或波片110、或波片120等。因此，波片27由在同一平面上接合三个水晶片的第一水晶片单元27a和在第一水晶片单元27a上接合三个水晶片的第二水晶片单元27b构成。另外，第一水晶片单元27a的接缝28a、28b的位置和第二水晶片单元27b的接缝28c、28d的位置不同。在本实施例中，从构成第二蝇眼透镜24的各透镜的光轴方向看，邻接的透镜的边界位于第一水晶片单元27a的水晶片的接缝28a和第二水晶片单元27b的水晶片的接缝28b之间。并且同样地，邻接的透镜的边界位于第一水晶片单元27a的水晶片的接缝28b和第二水晶片单元27b的水晶片的接缝28d之间。图6在表示将由光源20、反射器21以及防爆玻璃22构成的光源单元变换为射出接近平行光的光的光源时，在偏振光变换元件26的配置位置附近观测的光的强度分布。如果从光源20射出平行光，则积分元件25的聚光率提高。因此，如图6所示，透过第二蝇眼透镜24后的各光束的宽度变小，在各光束之间产生缝隙。因此，如图5所示，在第一水晶片单元27a的水晶片的接缝和第二水晶片单元27b的水晶片的接缝中，优选在最为接近的两个接缝之间设置第二蝇眼透镜24中的透镜的边界。据此，水晶片的接缝就会位于透过积分元件25后的各光束之间，能够避免光向水晶片接缝射入。因此，抑制水晶片的接缝造成的光的散射、反射灯。另一方面，图7表不在从光源20射出发散光时，同样地观测的光的强度分布。从光源20射出发散光时，在由第二蝇眼透镜24成像的光源20的像中产生象差。因此，如图7所示，透过第二蝇眼透镜24的各光束的宽度变大，各光束间的缝隙变窄。在这种情况下，通过如图8所示的结构，能够更为有效地防止光向水晶片接缝射入。在图8中，偏振光变换兀件30包括将入射的光分离为偏振光方向互相正交的偏振光的偏振光分离兀件31 ;设置在被偏振光分离兀件31分离的一个偏振光的光路上的波片32。波片32使用第一实施例中所示的波片100或者波片110或者波片120。另外，在此，还图示了与波片100相同结构的波片。波片32由在同一平面上接合三个水晶片的第一水晶片单元32a和在第一水晶片单元32a的主面上接合三个水晶片的第二水晶片单元32b构成。另外，第一水晶片单元32a的接缝33a、33b的位置与第二水晶片单元32b的接缝33c,33d的位置不同。如图8所示，该接缝33a、33b、33c、33d配置在从构成第二蝇眼透镜24的邻接的透镜彼此之间的边界在其光轴方向上延长。并且，如图8所示，透镜的光轴与第一水晶片单元32a的主面垂直相交。因此，第二蝇眼透镜24的邻接的透镜的边界位于从接缝33a、33b、33c、33d至水晶片单元32a的法线方向。在图5所示的结构中，在透过第二蝇眼透镜24的各光束的缝隙两两配置水晶片的接缝。对此，通过图8所示的结构，在透过第二蝇眼透镜24的各光束的缝隙，一一配置水晶片的接缝。因此，能够比图5所示的结构更为可靠地抑制光向水晶片接缝射入。3、第三实施例(应用在图像显示装置的例子)通过使用上述照明光学系统，构成如投影仪等的图像显示装置，能够低成本地提供明亮且大尺寸的映像。图9是表示第三实施例的图像显示装置400的结构的概略结构图。本实施例的图像显示装置400包括射出偏振光的照明光学系统40 ;对照明光学系统40射出的光进行分光的分光光学系统50 ;分别对被分光光学系统50分光的光进行调制的液晶面板63、68、73。另外,还包括合成被液晶面板63、68、73调制的各个光的光合成部80 ;将由光合成部80合成的光进行投射的投射透镜90。在照明光学系统40中能够使用第二实施例(参照图4)所示的照明光学系统300。从例如超高压汞弧灯等光源41射出的白色光被反射器42反射，并透过防爆玻璃43射出。另外，在本实施例中，在照明光学系统40内设置有UV截止滤波器44，从透过防爆玻璃43的光中除去紫外线。通过第一蝇眼透镜45和第二蝇眼透镜46降低透过UV截止滤波器44的光的亮度不均，并且射入偏振光变换元件47。在偏振光变换元件47中使用第一实施例(参照图2)所不的偏振光变换兀件200,并将入射的光变换为例如S偏振光。并且,该S偏振光从照明光学系统40射出。
从照明光学系统40射出的光被如聚光透镜48准直，并射入分光光学系统50。分光光学系统50包括使例如来自照明光学系统40发出的白色光中的蓝色光透过，并反射红色光和绿色光的分色镜49。并且,分光光学系统50包括配置在被分光镜49反射的光的光路上，反射绿色光，透过红色光的分光镜53。入射至分光光学系统50的光首先向例如分光镜49入射。分光镜49使蓝色光透过，并使红色光和绿色光反射。通过透过UV吸收滤光片51除去透过分光镜49的蓝色光的紫外线。透过UV吸收滤光片51的蓝色光被反射镜52反射，并且，改变前进路径，射入聚光透镜61。
通过入射侧偏振片62,被聚光透镜61聚光的蓝色光的偏振光方向被聚集为直线偏振光，并射入液晶面板63。在液晶面板63的后段配置有作为检偏振器的出射侧偏振片64,仅使透过液晶面板63的光中的规定的偏振光方向的光透过。例如、入射侧偏振片62和出射侧偏振片64的偏振光面被设置为一致。并且,在液晶面板63中 能够使用例如扭曲向列型的液晶面板。此时，在如液晶面板63的各像素中施加与图像信息相适应的蓝色光用的信号电压，根据该电压，旋转透过各像素的蓝色光的偏振光方向。通过使每个像素中偏振光方向不同的该蓝色光透过出射侧偏振片64，能够得到具有与图像信息相适应的强弱的蓝色光。通过透过设置在例如光合成部80的入射面的1/2波长薄膜65，透过出射侧偏振片64的蓝色光的偏振光方向被旋转90度后，向例如合成棱镜等的光合成部80入射。另外,被分色镜49反射的红色光和绿色光射入分色镜53。分色镜53反射绿色光，透过红色光。被分色镜53反射的绿色光射入聚光透镜66。被聚光透镜66聚光的绿色光被入射侧偏振片67变为直线偏振光,并射入液晶面板68。根据图像信息，液晶面板68使透过各像素的绿色光的偏振光方向旋转。通过透过出射侧偏振光片69，透过液晶面板68的绿色光变为具有与图像信息相适应的强度分布的绿色像光，并射入光合成部80。另一方面，透过分色镜53的红色光一旦透过聚光透镜54，就会被反射镜55反射。在被反射镜55反射的红色光的光路上配置有带通滤波器等波长选择滤光片56，在后段仅使有效的红色光透过。透过波长选择滤光片56的红色光在透过聚光透镜57后，被反射镜58反射，并改变行进路径。另外，与绿色光、蓝色光相比，该红色光的光路长，因此，易于扩散，由聚光透镜54、57聚光红色光。被反射镜58反射的红色光在被聚光透镜71聚光后，射入入射侧偏振片72。通过透过入射侧偏振片72，红色光变为直线偏振光，并射入液晶面板73。在液晶面板73中，在各像素施加基于图像信息的电压信号。并且，透过的红色光的偏振光方向根据其电信号旋转。透过液晶面板73的红色光射入出射侧偏振片74，成为具有与图像信息相适应的强度分布的红色像光。另外，在这里，作为根据图像信息调制光的调制器，虽然示出了透过型的液晶面板，但是也可以使用反射型液晶面板或GLV (光栅光阀，GratingLight Valve)等其他方式进行调制。通过被设置在例如合成棱镜等的光合成部80的入射面的1/2波长薄膜75，透过出射侧偏振片74的红色光的偏振光方向被90度旋转后,射入光合成部80。光合成部80通过透过作为p偏振光的绿色光，并反射作为s偏振光的蓝色光和红色光，将红色光、绿色光以及蓝色光合成在同一光路上。并且，从合成棱镜射出的合成光被投射透镜90扩大投射在例如屏幕上。这样，在本实施例的图像显示装置40中，使用与第二实施例所示的照明光学系统300相同的照明光学系统40。因此，偏振光变换元件47的波片由在同一平面上接合多个水晶片的第一水晶片单元以及在第一水晶片单元的主面上重叠，并接合多个水晶片的第二水晶片单元构成。第一水晶片单元的接缝和第二水晶片单元的接缝的位置不同，因此，如前所述，该波片耐热性优良，且能够低成本地实现大型化。通过在照明光学系统40中使用该波片，即使使光源41大输出化，也能够抑制光的热量造成的波片的剥落。并且，由于能够容易地实现波片的大型化，也能够用于大范围的照射。因此，在本实施例的 图像显示装置中，能够低成本地实现大画面显示。如上所述，对波片以及使用该波片的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置的实施例进行了说明。本技术不限于上述实施例，在不脱离权利说明书记载的本技术的主旨的范围内，包含各种能够想到的形式。
权利要求
1.一种波片,其中,包括， 第一水晶片单元，其将多个水晶片以其主面配置在同一平面上进行接合； 第二水晶片单元，其在与所述第一水晶片单元的接缝位置不同的位置，将多个水晶片以其主面配置在所述第一水晶片单元的主面上进行接合。
2.如权利要求I记载的波片，其特征在于，构成所述第一水晶片单元的所述水晶片与构成所述第二水晶片单元的所述水晶片的大小不同。
3.如权利要求2记载的波片，其特征在于，构成所述第二水晶片单元的多个所述水晶片的大小全部相同。
4.如权利要求3记载的波片，其特征在于，所述第一水晶片单元是将比构成所述第一水晶片单元的所述水晶片大的水晶片和比构成所述第一水晶片单元的所述水晶片小的水晶片交互接合。
5.一种偏振光变换元件，其中，包括， 将入射光分离为P偏振光和s偏振光的偏振光分离兀件； 配置在被偏振光分离元件分离的一个偏振光的光路上的波片， 所述波片包括第一水晶片单元，其将多个水晶片以其主面配置在同一平面上进行接合；第二水晶片单元，其在与所述第一水晶片单元的接缝位置不同的位置，将多个水晶片以其主面配置在所述第一水晶片单元的主面上进行接合。
6.ー种照明光学系统，其特征在于，包括， 光源； 积分元件，其减轻从所述光源射出的光的照度不均； 偏振光变换元件，其包括偏振光分离元件，其配置在透过所述积分元件的光的光路上，并将入射光分离为P偏振光和s偏振光；波片，其配置在被所述偏振光分离兀件分离的一个偏振光的光路上， 所述偏振光变换元件的所述波片包括第一水晶片单元，其将多个水晶片以其主面配置在同一平面上进行接合；第二水晶片单元，其在与所述第一水晶片单元的接缝位置不同的位置，将多个水晶片以其主面配置在所述第一水晶片单元的主面上进行接合。
7.如权利要求6记载的照明光学系统,其特征在于， 从所述积分元件的光轴方向看，在所述第一水晶片单元和所述第二水晶片单元的接缝中的、互相最为接近的两个接缝之间，配置有构成所述积分元件的多个透镜中的邻接的透镜的边界。
8.如权利要求6记载的照明光学系统,其特征在于， 在构成所述积分元件的多个透镜中，所述第一水晶片单元和所述第二水晶片单元的接缝被配置为从邻接的透镜的边界向其光轴方向上延长。
9.ー种图像显示装置，其特征在于，包括 照明光学系统； 分光光学系统，其对从所述照明光学系统射出的光进行分光； 液晶面板，其分别对分光的光进行调制； 光合成部，其对被所述液晶面板调制的光进行合成； 透镜，其对所述光合成部合成的光进行投射，所述照明光学系统包括光源；积分元件，其减轻从所述光源射出的光的照度不均；偏振光变换元件，其包括偏振光分离元件，其配置在透过所述积分元件的光的光路上，并将入射光分离为P偏振光和S偏振光；波片,其配置在被所述偏振光分离兀件分离的ー个偏振光的光路上， 所述照明光学系统的所述波片包括第一水晶片单元，其将多个水晶片以其主面配置在同一平面上进行接合；第二水晶片单元，其在与所述第一水晶片单元的接缝位置不同的位置，将多个水晶片以其主面配置在所述第一水晶片单元的主面上进行接合。
全文摘要
本发明的目的在于低成本地提供一种具有耐热性且能够实现大型化的波片以及具备该波片的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置。波片具有第一水晶片单元，其将多个水晶片以其主面配置在同一平面上进行接合；第二水晶片单元，其在与所述第一水晶片单元的接缝位置不同的位置，将多个水晶片以其主面配置在所述第一水晶片单元的主面上进行接合。该波片用于偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置。
文档编号G02B27/28GK102621614SQ20111003226
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者喜田晃二, 堀越涼子, 高桥佑一 申请人:索尼公司