这里所公开的是一种波片，其包括：晶体的光轴相对于主面倾斜的第一石英片；和晶体的光轴相对于主面倾斜的第二石英片，第二石英片的主面与第一石英片的主面重叠，其中，在从垂直于主面的方向观察到的正视图中，由第一石英片的光轴和第二石英片的光轴形成的角度为45度，并且在从平行于主面的方向观察到的俯视图中，第一石英片的光轴平行于第二石英片的光轴。这里还公开了使用上述波片的偏振转换元件、照明光学系统和图像显示装置。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及改变透射光的偏振方向的波片以及使用该波片的偏振转换元件、照明光学系统和图像显示装置。
技术介绍
在现有技术的投射型图像显示装置(投影仪)中，使用了偏振转换元件来提高光的使用效率。对于该偏振转换元件，使用了半波片来改变光的偏振方向。期望用于该用途的半波片对可见光范围内的全体波长进行良好的偏振转换，并且使用了宽带域的半波片。作为半波片的材料，一般使用聚碳酸酯或类似物的膜。然而，例如日本专利 No. 4277514(以下称为专利文献1)提出了一种用于改善耐热性和耐光性的石英波片。在专利文献1中，波片由两个石英片层叠构成。特别地，根据专利文献1，通过将波片构造成使得满足θ 2 = θ 1+45且0 < θ 1 < 45，能够获得宽带域化，其中θ 1为由入射直线偏振光的偏振面与第一波片的光轴形成的角度，θ 2为由入射直线偏振光的偏振面与第二波片的光轴形成的角度。日本专利特开No. 2009-133917(以下称为专利文献2)公开了这样一种技术，其中使两个相同的石英片彼此粘结，以相对彼此偏移45度，并且将一个石英片设置成与基准面形成22. 5度的角度。通过如此设置石英片，能够构成在视角特性中具有偏性(bias)的波片。在专利文献2的技术中，通过改变该波片中的配置，来有效地利用该视角特性。然而，在专利文献1的技术中，由两个石英片各自生成的相位差根据入射光束的入射角而发生变化。因此，有必要抵销两个石英片中的相位差的偏差，从而需要复杂的设计。此外，为了抑制波长分散和辉度降低并且获得与由膜形成的半波片相当的光学性能，石英片的厚度必须设定为尽可能薄。然而，当厚度变薄时，加工上的困难增加，并且对产出率和成本的影响变大。采用专利文献2中所描述那样的方法会比较有效。具体说，在该方法中，石英波片的设计得到简化，并且石英片的厚度得到增加。另外，基于在照明光学系统和偏振转换元件中设置波片的方式，来尝试整体最佳化。然而，如果只像专利文献2中那样通过将两个相同的石英片以45度偏移彼此粘结并将一个石英片设置成使得该石英片与基准面形成22. 5度的角度来构成波片，则波片的光学性能常常发生波动。
技术实现思路
需要一种技术来提供没有波动并且能够轻松地制造的具有良好偏振转换效率的波片、偏振转换元件、照明光学系统和图像显示装置。根据本公开一实施例，提供了一种波片，其包括晶体的光轴相对于主面倾斜的第一石英片、和晶体的光轴相对于主面倾斜的第二石英片。第二石英片的主面与第一石英片的主面重叠。此外，在从垂直于主面的方向观察到的正视图中，由第一石英片的光轴和第二石英片的光轴形成的角度为45度，并且在从平行于主面的方向观察到的俯视图中，第一石英片的光轴平行于第二石英片的光轴。根据本公开的实施例，两个石英片被设置成使得这些石英片的光轴方向在从平行于波片或石英片的主面的方向观察石英片时彼此平行。具体说，本实施例是基于了以下发现从平行于主面的方向观察的两个光轴的取向对波片的光学特性具有大影响，通过将波片构造成使得这两个光轴彼此平行，能够将偏振转换效率的光波长依存性降低至最大程度。此外，还能降低入射角在小于0度的负侧的光的偏振转换效率的入射角依存性。根据本公开的另一实施例，提供了一种偏振转换元件，其包括构造成将入射光分离成P偏振光和S偏振光的偏振分离器、和构造成设置在被所述偏振分离器分离出的ρ偏振光和S偏振光中的一个的光路上的波片。作为该波片，使用的是上述波片。因此，在该偏振转换元件中同样，能够降低偏振转换效率的波长依存性和入射角依存性。根据本公开的另一实施例，提供了一种照明光学系统，其包括光源、和构造成降低从光源射出的光的照度不均勻性的积分元件。此外，该照明光学系统还包括偏振转换元件，该偏振转换元件构造成设置在透射穿过所述积分元件的光的光路上，并包括将入射光分离成P偏振光和S偏振光的偏振分离器、和设置在被所述偏振分离器分离出的P偏振光和s偏振光中的一个的光路上的波片。作为该偏振转换元件，使用的是上述偏振转换元件。根据本公开一实施例的照明光学系统，因为使用了上述偏振转换元件，所以对于光源，实现了具有宽波长范围和入射角的光的偏振转换。这能够提供比现有技术更明亮的照明光。根据本公开另一实施例，提供了一种图像显示装置，其包括上述照明光学系统、构造成分离从照明光学系统出射的光的分光光学系统、构造成调制分离出的光的液晶面板、 构造成合成被液晶面板调制的光的光合成器、和构造成投射由光合成器合成的光的透镜。根据本公开一实施例的图像显示装置，因为使用了上述照明光学系统，所以能够相对于来自光源的光，以高效率生成图像。因此，能够以低电能消耗提供更亮的图像。根据本公开的实施例，波片被设置成使得两个石英片的光轴方向在从平行于波片或石英片的主面的方向观察石英片时彼此平行。因此，降低了入射角依存性和波长依存性， 并且能够获得没有波动的良好的偏振转换效率。附图说明图IA是从平行于主面的方向观察第一实施例的波片时的俯视图，而图IB是从垂直于主面的方向观察到的正视图；图2A是从平行于主面的方向观察现有技术的波片时的俯视图，而图2B是从垂直于主面的方向观察到的正视图3是示出本公开一实施例中入射到波片的光的入射角的说明图；图4A示出了对于第一实施例的波片通过模拟获得的平行尼科耳棱镜中的光透射率，而图4B示出了正交尼科耳棱镜中的光透射率；图5A示出了对于现有技术的波片通过模拟获得的平行尼科耳棱镜中的光透射率，而图5B示出了正交尼科耳棱镜中的光透射率；图6A是从平行于主面的方向观察实验性地制成的石英片时的示意图，而图6B是从垂直于主面的方向观察到的示意图；图7A是从平行于主面的方向观察以实验性地制成的石英片构成的第一实施例的波片时的示意图，而图7B是从垂直于主面的方向观察到的示意图；图8A是从平行于主面的方向观察以实验性地制成的石英片构成的现有技术的波片时的示意图，而图8B是从垂直于主面的方向观察的示意图；图9是示出如何测量所制成的波片的透射率的说明图；图IOA示出了对于第一实施例的波片在平行尼科耳棱镜中的光透射率的实测值， 而图IOB示出了正交尼科耳棱镜中的光透射率的实测值；图IlA示出了对于现有技术的波片在平行尼科耳棱镜中的光透射率的实测值，而图IlB示出了正交尼科耳棱镜中的光透射率的实测值；图12A示出了对于通过石英片彼此粘结制成的第一实施例的波片通过测量平行尼科耳棱镜中的光透射率所获得的实测值，而图12B示出了通过测量正交尼科耳棱镜中的光透射率所获得的实测值；图13是示出第二实施例的偏振转换元件的示意性构造图；图14A是第二实施例的偏振转换元件的正视图，而图14B和14C是示出构成第二实施例的偏振转换元件的波片的配置的说明图；图15A-15H是示出第二实施例的偏振转换元件中的波片的组合的说明图；图16是示出第三实施例的照明光学系统的示意性构造图；而图17是示出第四实施例的图像显示装置的示意性构造图。具体实施例方式下面将描述实施本公开的最佳模式的示例。然而，本公开并不局限于以下示例。描述的顺序如下。1.第一实施例(波片的示例)2.第二实施例(偏振转换元件的示例)3.第三实施例(照明光学系统的示例)4.第四实施例(图像显示装置的示例)首先，将定义本说明书中的坐标系。在本说本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：堀越涼子，山本英树，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：
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