JP2008008990A - 波長板、画像投射装置、及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の位相差確保のために高屈折率薄膜を該基板の表面に設けるものの、透過率改善のための低屈折率薄膜等の補助層をさらに用いることなく、所望の位相差及び透過率を好適に確保できる波長板を提供する。
【解決手段】透光性の基板を透過して互いに偏光面を直交する２つの直線偏光に位相差を生じさせる波長板において、基板１の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率材料からなる薄膜２が基板１上に形成され、薄膜２は、微細凹凸構造が一方向に配列された周期構造を有する。例えば、微細凹凸構造は、断面三角形状であってもよく、断面台形状であってもよい。また、微細凹凸構造は、その陥没部に基板１と平行な面の平坦部を有してもよい。さらに、基板１の表裏両面に薄膜２ａ及び薄膜２ｂを設けてもよく、また、片面に薄膜２を施し残りの面に反射防止膜３を設けてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長板、画像投射装置、及び光ピックアップ装置に関し、特に、微細凹凸状の周期構造を有する高屈折率薄膜を基板表面に設けることにより、透過率改善のための低屈折率薄膜等の補助層をさらに用いることなく、所望の位相差及び透過率を好適に確保できる波長板等に関するものである。

光学素子の一種として知られる波長板は、互いに直交する偏光成分間に位相差を与える光学機能を有しており、種々の光学装置に用いられている。従来、波長板は、人造又は天然のルチル、方解石、水晶等、複屈折性を示す一軸異方性結晶を用いたものが知られているが、人造のものは結晶を均一に成長させることが難しく、天然の結晶は光学的に均一で大きな形状のものが入手困難で高価である。

一方、透過光の波長よりも短い周期構造（サブ波長構造）を持つ波長板、より具体的には、基板表面に透過光の波長よりも短い周期ピッチにて格子パターンが形成された波長板等が提案されている。こうした波長板は、上記格子パターンに基づく光学異方性（複屈折性）を示すため、互いに偏光面を直交する２つの直線偏光に対して位相差を生じさせることができる。

ところで、波長板において特に重要となる性質に、透過率と位相差がある。そして波長板としては、高い透過率を有して、かつ、上記した互いに偏光面を直交する２つの直線偏光に対して所望とされる位相差を生じさせることのできるものが望ましい。 より具体的には、上記位相差は、基板の材料の屈折率や該基板に形成される格子パターンの溝の深さ等についての関数で示される。そして、基板の材料の屈折率が大きいほど、また格子パターンの溝が深いほど、大きな位相差を生じさせることができる。ところが、後者のごとく深溝を有する格子パターンを成形等で製作することは非常に困難であり、特に、量産性を考慮した場合には歩留まりの低下は避けられないものとなっている。

これに対し、例えば特許文献１では、上記基板の屈折率に比べて十分大きい屈折率を有する誘電体媒質を上記基板に形成された格子パターン上に被覆あるいは充填して、上記格子パターンと等しい周期ピッチの格子パターンを形成するようにした波長板が提案されている。こうした波長板では、上記基板の屈折率に比べて十分大きい屈折率を有する誘電体媒質が、基板に形成された格子パターンと等しい周期ピッチにて格子パターンを形成するため、より大きな位相差を生じさせることができるようになる。すなわち、上記基板に形成される格子パターンの溝の深さをより小さく設定することができ、ひいては当該波長板の製作がより容易なものなるとされる。

確かに、特許文献１で提案された波長板によれば、該波長板によって生じさせることのできる位相差については確かにこれを大きく確保することができる。しかし、上記基板の屈折率に比べて十分大きい屈折率を有する誘電体媒質を、基板に形成された格子パターン上に被覆あるいは充填したことによって、当該波長板に光が入射する際に上記誘電体媒質の表面にて反射される光の量が多くなり、透過率は逆に低下することとなる。 つまり、特許文献１による波長板では、上記誘電体媒質を設けたことで、位相差についてはその改善が図られているものの、該誘電体媒質による透過率の低下が避けられないものとなってしまう。

他方、例えば特許文献２では以下のような波長板が開示されている。すなわち、一定の周期ピッチで格子状のパターンが形成された透光性を有する基板の表面に、同基板の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する膜材からなる高屈折率膜を形成し、かつ、該高屈折率膜の表面に、高屈折率膜の膜材よりも低い屈折率を有する膜材からなる低屈折率膜をさらに形成する。そして、これにより所望とされる位相差の確保のために基板の表面に同基板よりも高い屈折率を有する膜材を設けていながら、透過率についてもこれを好適に改善することのできる波長板を実現している。

上記のとおり、特許文献２による波長板では、所望の位相差を確保するために、基板よりも高い屈折率を有する膜材を該基板の表面に設けることで高透過率な波長板を実現している。しかし、低屈折率膜をさらに形成するという工程増加し、矩形形状を形成する基板・高屈折率膜・低屈折率膜の３層を考慮した設計をする必要があるとともに、工程管理の面からも煩雑性を伴うことになる。
特開平７−９９４０２号公報 特開２００５−０９９０９９号公報

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、所望の位相差確保のために高屈折率薄膜を該基板の表面に設けるものの、透過率改善のための低屈折率薄膜等の補助層をさらに用いることなく、所望の位相差及び透過率を好適に確保できる波長板を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、透光性の基板を透過して互いに偏光面を直交する２つの直線偏光に位相差を生じさせる波長板において、前記基板の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率材料からなる高屈折率薄膜が前記基板上に形成され、前記高屈折率薄膜は、微細凹凸構造が一方向に配列された周期構造をサブ波長構造として有することを特徴とする。

上記の微細凹凸構造とは、具体的にはピッチが使用波長（波長板として用いられるときの光の波長）より小さいことを意味する。また、上記の基板は、両面が平行な平行平板ガラスでよいことはもちろんのこと、断面が楔状の平板でもよい。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の波長板において、前記微細凹凸構造は、断面三角形状であることを特徴とする。

一般に、光の反射は屈折率の急激な変化により生じる。そのため、屈折の変化を緩やかにすることで、反射率を低下させて透過率を向上させることができるようになる。この点、波長板としての上記三角構造によれば、屈折率がほぼ１である空気中から波長板に入射してくる光は、その断面形状が三角形状であることから屈折率の変化は緩やかになり、ひいては互いに偏光面を直交する２つの直線偏光の透過率を向上させることが可能となる。

なお、基板（ガラス平板等）と高屈折率材料の屈折率差が大きい場合、ここでも反射が起こり、透過率低下が発生してしまう。この場合、反射防止コートがあらかじめ施されたガラス基板上に上記高屈折率材料の薄膜を形成する構成としてもよい。

また、請求項３記載の発明は、請求項１に記載の波長板において、前記微細凹凸構造は、断面台形状であることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の波長板において、前記高屈折率薄膜は、前記微細凹凸構造の陥没部分に前記基板と平行な面を有する平坦部が形成されたことを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の波長板において、前記高屈折率薄膜は、波長板に入射する光の波長をλとしたとき、前記微細凹凸構造のピッチ：Ｐ／λ及び溝深さ：Ｈ／λが条件、（１）０＜Ｐ／λ＜０．４、（２）Ｈ／λ＞０．５を満たすように設定されて形成されたことを特徴とする。

図２０は、屈折率ｎ＝１．５の基板上に、図１９に示すような、ピッチＰ／λ＝０．３２で、ランドとスペースが１：１の比率で形成された矩形状の微細周期構造における、溝深さＨ／λ（横軸）と０次透過率（縦軸）の関係を示している。

また、図２１は、屈折率ｎ＝２．３の基板上に、図１９に示すような、ピッチＰ／λ＝０．３２で、ランドとスペースが１：１の比率で形成された矩形状の微細周期構造における、溝深さＨ／λ（横軸）と０次透過率（縦軸）の関係を示している。図２１では、図２０と比べて透過率低下が著しく発生していることがわかる。

詳細は後述するが、請求項５に記した関係を満足することにより、補助層等を設けることなく図２０の断面矩形形状の透過率（９０％）より高い透過率を得ることが可能となる。

また、請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の波長板において、前記高屈折率薄膜は、波長板に入射する光の波長をλとしたとき、前記微細凹凸構造のピッチ：Ｐ／λ及び溝深さ：Ｈ／λが条件、（１）０＜Ｐ／λ＜０．５、（２）１．０＜Ｈ／λ＜１．５を満たすように設定されて形成されたことを特徴とする。

詳細は後述するが、請求項６に記した関係を満足することにより、図２０の断面矩形形状の透過率（９０％）より高い透過率を得ることが可能となる。

また、請求項７記載の発明は、請求項５又は６に記載の波長板において、前記高屈折率薄膜は、前記基板の表裏両面に形成されたことを特徴とする。

また、請求項８記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の波長板において、前記基板の一方の面に前記高屈折率薄膜が形成され、他方の面に反射防止膜が形成されたことを特徴とする。

また、請求項９記載の発明は、光源からの光束を液晶表示素子に導光し、前記液晶表示素子の表示画像を投射レンズで表示面上に投射する画像投射装置において、前記光源と前記投射レンズの間に、請求項１から８のいずれか１項に記載の波長板が配置されたことを特徴とする。

また、請求項１０記載の発明によれば、光源からの光束を光記録媒体へ対物レンズを介して集光照射し、情報の記録又は／及び再生を行う光ピックアップ装置において、前記光源と前記対物レンズの間に、請求項１から８のいずれか１項に記載の波長板が配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、所望の位相差確保のため基板よりも高い屈折率を有する高屈折率薄膜を該基板の表面に設けるものの、透過率改善のために低屈折率薄膜等の補助層を用いることなく、所望の位相差及び透過率を好適に確保できる波長板等が実現される。

以下、本発明の実施形態について説明する。実施の形態を、波長板、画像投射装置、光ピックアップ装置の３つに分類し、波長板は実施形態１〜４、画像投射装置は実施形態５〜８、光ピックアップ装置は実施形態９において述べる。

［実施形態１］
図１は、本発明の第１の実施形態の波長板を説明するための図である。図１（ａ）は本実施形態の波長板の構成を示した斜視図で、該波長板は、平行平板状のガラス平板１（例えば石英基板：屈折率１．５）の両面に薄膜２が形成された構成となっている。薄膜２は屈折率：１．６以上の材料により形成され、その表面形状として「断面三角形状の微細凹凸構造」がサブ波長構造として形成されている。

図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、該波長板の薄膜の構造を説明するための図である。また、後述するが、図１（ｄ）及び図１（ｅ）は該波長板の素子構成の変形例を示した図である。微細凹凸構造の凹凸は断面形状が三角形状であり、このような三角形状の凹凸がＹ軸方向へ均一な断面形状で形成されている。断面三角形状の微細凹凸構造のピッチをＰ、溝深さをＨとする。アスペクト比はＨ／Ｐであり、アスペクト比が大きいほどピッチＰに対する溝深さＨが大きいことになる。アスペクト比は、微細凹凸構造形成の容易さの観点からは小さいほどよい。

よく知られたように、微細凹凸構造がサブ波長構造であると、入射光に対して複屈折性を示す。すなわち、図１（ｃ）に示すように、微細凹凸構造へ空気領域から入射する入射光において、微細凹凸構造の周期方向（図の左右方向）に平行に振動する偏光成分ＴＭ、Ｙ軸方向（図面に直交する方向）に平行に振動する偏光成分ＴＥに対し、微細凹凸構造は屈折率が異なる媒質のように作用する。このため、透過光における偏光成分ＴＭに対し、偏光成分ＴＥは位相がδだけ遅れることになる。

つまり、溝深さＨを用いると、微細凹凸構造の光学的厚さは、偏光成分ＴＭに対してＨ×ｎ（ＴＭ）、偏光成分ＴＥに対してＨ×ｎ（ＴＥ）であるので、これら光学的厚さの差である、Ｈ×｛ｎ（ＴＥ）−ｎ（ＴＭ）｝に応じて位相遅れδが生ずる。この位相遅れδがリタデーションである。光学的厚さの差である、Ｈ×｛ｎ（ＴＥ）−ｎ（ＴＭ）｝をＤとし、波長をλとすると、δ＝２πＤ／λである。

薄膜を形成する高屈折率材料としては、基板材料としてよく使われる石英（ｎ＝１．５）や、ＨＯＹＡ社製ＢＫ７（ｎ＝１．５）よりも高屈折率（例えば１．６以上）の材料を選べばよい。ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＩＴＯ（ＳｎＯ_２＋Ｉｎ_２Ｏ_５）等の無機材料や、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＩＴＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の元素を材料中に結合させたゾル・ゲル材料、さらには、ＳｉＯ_２を骨格とするゾル・ゲル材料中に上記無機材料の微粒子（５ｎｍ以上１００ｎｍ以下）を分散させた混合材料、あるいは、光硬化型樹脂や熱硬化型樹脂で屈折率が１．６以上のもの等が利用可能である。上記混合材料は、特性に応じて混合・ブレンドが可能である。光硬化型樹脂や熱硬化型樹脂は、例えば、光透過型接着剤をはじめとする光学特性に優れたものが用いられる。

上記無機材料は、スパッタリングや蒸着等の成膜技術で薄層を形成する。ゾル・ゲル材料や混合材料、光硬化型樹脂や熱硬化型樹脂は、ガラス平板上にスピンコート等で薄層を形成する。無機材料による薄層は、２００℃以上の耐熱性があり、高温環境で使用する波長板や光学素子の薄層として適している。

なお、微細凹凸構造は、例えば、薄層の上に電子ビームの走査により潜像の形成されるレジスト層を形成し、このレジストに微細凹凸構造に対応するパターンを電子ビームにより描画して潜像を形成し、これを現像して微細凹凸構造に対応するレジストパターンを得て、このレジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等のエッチングで薄層を所望の溝深さにエッチングすることによって形成することができる。また、薄層を熱硬化性樹脂で構成した場合は、熱式ナノインプリント方法で形成することもできる。

図２は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３の薄層に波長λの光を入射させてピッチＰ／λをパラメータとしたときの、溝深さ：Ｈ／λ（横軸）と０次透過率（縦軸）の関係を表したものである。図２（ａ）は図１（ａ）のＹ軸方向に相当するＴＥ方向成分の透過率を示し、図２（ｂ）は図１（ａ）のＹ軸方向に相当するＴＥ方向成分の透過率を示す。

図２０に示すように、断面矩形形状の透過率（９０％）より高い透過率を得るには、ピッチＰ／λ、溝深さＨ／λの範囲として、
０＜Ｐ／λ＜０．４
Ｈ／λ＞０．５
が好適である（図２（ａ）、図２（ｂ）において破線で囲った範囲Ａ ）。

また、図２０のように、断面矩形形状の透過率（９０％）より高い透過率を得るには、上記の範囲に限定されるものでなく、ピッチ：Ｐ／λ、溝深さ：Ｈ／λの範囲として、
０＜Ｐ／λ＜０．５
１．０＜Ｈ／λ＜１．５
でもよい（図２（ａ）、図２（ｂ）において破線で囲った範囲Ｂ ）。

図３は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３、ピッチＰ／λ＝０．３２のときの、溝深さＨ／λ（横軸）とリタデーション（縦軸：波長単位）の関係を表したものである。溝深さＨ／λの増大とともにリタデーションが線形に増加することがわかる。これは、微細凹凸構造の光学的厚さの、偏光成分ＴＭ及び偏光成分ＴＥに対する差である、Ｈ×｛ｎ（ＴＥ）−ｎ（ＴＭ）｝が溝深さＨの１次関数であることによる。上記の高透過率を満足する範囲で、所望の位相差が確保できるようにすればよい。例えば、１／４波長板を実現するためには、リタデーションは０．２５λとなればよく、そのためには溝深さ：Ｈ／λとして０．７２を選択すればよい。

さらに、１／２波長板を実現するためには、リタデーションは０．５λとなればよく、１／４波長板の溝深さＨ／λの２倍を選択すればよいが、他の方法として、図１（ｄ）に示すように、ガラス平板１の両面に高屈折率の薄膜２ａ及び薄膜２ｂを形成し、その各面に断面三角形状を形成する構成し、各々１／４波長板相当の溝深さＨ／λが０．７２を選択してもよい。片面のみの構造で１／２波長板を形成する場合に比べ、アスペクトを低減することが可能である。

また、図１（ａ）のような片面のみで波長板を構成した場合、ガラス平板１のもう一方の平面において、図１（ｅ）のように反射防止膜３を形成してもよい。この場合、反射防止膜３は、例えば従来から知られるような、高屈折率層と低反射率層とを交互に積層した４層構成の反射防止膜等を蒸着してやればよい。これにより、素子としての波長板の透過率が確保できる。なお、図１（ｄ）のような両面構造にした場合は、本工程が不要となるため、高リタデーションの波長板を形成する場合は、両面構造にすることが望ましい。

［実施形態２］
図４は、本発明の第２の実施形態の波長板を説明するための図である。図４（ａ）は本実施形態の波長板の構成を示した断面図、図４（ｂ）は該波長板の薄膜の構造を説明するための図である。素子構成としては、実施形態１のような断面三角形状が一方向に連続したものに限られるものでなく、図４（ａ）に示すように、隣り合う三角形の間に一定のスペースを介するものであってもよい。

図５は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３の薄層上に形成された構成において、波長λの光を入射させピッチＰ／λをパラメータとしたときの、溝深さＨ／λ（横軸）と０次透過率（縦軸）、±１次回折光効率（縦軸）の関係を表したものである。なお、図４（ｂ）に示すように、スペースなしで三角形状が連続的に配列した場合を想定し、そのときの三角形高さをＨ’、実際の三角形の高さをＨとしたときに、図５（ａ）〜（ｄ）はＨ／Ｈ’＝１のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図５（ｅ）〜（ｈ）はＨ／Ｈ’＝０．９のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図５（ｉ）〜（ｌ）はＨ／Ｈ’＝０．８のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図５（ｍ）〜（ｐ）はＨ／Ｈ’＝０．７のときの０次透過率や±１次回折効率を示している。

実施形態１でも述べたように、図２０に示す断面矩形形状の透過率（９０％）より高い透過率を得るピッチＰ／λ及び溝深さＨ／λの範囲としては、
０＜Ｐ／λ＜０．４
Ｈ／λ＞０．５
が好適であるが、上記の範囲に限定されるものでなく、
０＜Ｐ／λ＜０．５
１．０＜Ｈ／λ＜１．５
でもよい。

なお、例えば図５（ｏ）と図５（ｃ）を比較した場合に、Ｈ／Ｈ’が小さくなればなるほど、溝深さＨ／λが大きくなっても±１次回折光が残留するため、透過率の観点からはＨ／Ｈ’が大きい方が望ましい。

図６は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３、ピッチＰ／λ＝０．３２のときのＨ／Ｈ’をパラメータとして、溝深さＨ／λ（横軸）とリタデーション（縦軸：波長単位）との関係を表したものである。溝深さＨ／λの増大とともにリタデーションが線形に増加する点は実施形態１と同様である。上記の高透過率を満足する範囲で、所望の位相差が確保できるようにすればよいわけだが、Ｈ／Ｈ’が０．２５〜０．７５の範囲ではリタデーションは一定であるため、透過率確保の点からＨ／Ｈ‘が大きい方が望ましい。例えば、１／４波長板を実現するためには、リタデーションが０．２５λとなればよく、溝深さＨ／λとして０．６３を選択すればよい。

［実施形態３］
図７は、本発明の第３の実施形態の波長板を説明するための図である。図７（ａ）は本実施形態の波長板の構成を示した断面図、図７（ｂ）は該波長板の薄膜の構造を説明するための図である。素子構成としては、実施形態１のような断面三角形状が一方向に連続したものに限られるものでなく、図７（ａ）に示すように、断面台形状が一方向に連続したものであってもよい。

図８は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３の薄層上に形成された構成において、波長λの光を入射させピッチＰ／λをパラメータとしたときの、溝深さＨ／λ（横軸）と０次透過率（縦軸）、±１次回折光効率（縦軸）の関係を表したものである。なお、図７（ｂ）に示すように、スペースなしで三角形状が連続的に配列した場合を想定し、そのときの三角形高さをＨ’、台形の高さをＨとしたときに、図８（ａ）〜（ｄ）はＨ／Ｈ’＝１のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図８（ｅ）〜（ｈ）はＨ／Ｈ’＝０．９のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図８（ｉ）〜（ｌ）はＨ／Ｈ’＝０．８のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図８（ｍ）〜（ｐ）はＨ／Ｈ’＝０．７のときの０次透過率や±１次回折効率を示している。

また、図２０に示すような、断面矩形形状の透過率（９０％）より高い透過率を得るピッチＰ／λ及び溝深さＨ／λの範囲については、実施形態１及び２と同様である。

なお、例えば図８（ｏ）と図８（ｃ）を比較した場合に、Ｈ／Ｈ’が小さくなるほど、溝深さＨ／λが大きくなっても±１次回折光が残留するため、Ｈ／Ｈ’は透過率の観点からは大きい方が望ましい。また、実施形態２の場合（図５）と比較すると、±１次回折効率が小さいことから、実施形態２の構造より本実施形態の構造がより望ましいといえる。また、実施形態１及び２が三角形状で凸部先端が鋭く尖った構造をしているのに対し、本実施形態では、先端部がフラットなため接触による破損、事故等の恐れがなくなる。そして、機械的強度が高くなるという意味で工程管理が簡素化できる。

図９は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３、ピッチＰ／λ＝０．３２のときのＨ／Ｈ’をパラメータとして、溝深さＨ／λ（横軸）とリタデーション（縦軸：波長単位）との関係を表したものである。溝深さＨ／λの増大とともにリタデーションが線形に増加する点は実施形態１と同様である。上記の高透過率を満足する範囲で、所望の位相差が確保できるようにすればよい。例えば、１／４波長板を実現するためには、リタデーションが０．２５λとなればよく、Ｈ／Ｈ’が０．７５の場合は、溝深さＨ／λとして０．６３を選択すればよい。

［実施形態４］
図１０は、本発明の第４の実施形態の波長板を説明するための図である。図１０（ａ）は本実施形態の波長板の構成を示した断面図、図１０（ｂ）は該波長板の薄膜の構造を説明するための図である。素子構成としては、実施形態１のような断面三角形状が一方向に連続したものに限られるものでなく、図１０（ａ）に示すように、隣り合う台形の間に一定のスペースを介するものであってもよい。

図１１は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３の薄層上に形成された構成において、波長λの光を入射させピッチＰ／λをパラメータとしたときの、溝深さＨ／λ（横軸）と０次透過率（縦軸）、±１次回折光効率（縦軸）の関係を表したものである。なお、図１０（ｂ）に示すように、スペースなしで三角形状が連続的に配列した場合を想定し、そのときの三角形高さをＨ’、台形の高さをＨとしたときに、図１１（ａ）〜（ｄ）はＨ／Ｈ’＝１のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図１１（ｅ）〜（ｈ）はＨ／Ｈ’＝０．９のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図１１（ｉ）〜（ｌ）はＨ／Ｈ’＝０．８のときの０次透過率や±１次回折効率を示し、図１１（ｍ）〜（ｐ）はＨ／Ｈ’＝０．７のときの０次透過率や±１次回折効率を示している。

また、図２０に示すような、断面矩形形状の透過率（９０％）より高い透過率を得るピッチＰ／λ及び溝深さＨ／λの範囲については、実施形態１〜３と同様である。

なお、例えば図１１（ｏ）と図１１（ｃ）を比較した場合に、Ｈ／Ｈ’が小さくなるほど、溝深さＨ／λが大きくなっても±１次回折光が残留するため、Ｈ／Ｈ’は透過率の観点からは大きい方が望ましい。

図１２は、本実施形態の波長板の光学特性を示した図で、屈折率ｎ＝２．３、ピッチＰ／λ＝０．３２のときのＨ／Ｈ’をパラメータとして、溝深さＨ／λ（横軸）とリタデーション（縦軸：波長単位）との関係を表したものである。溝深さＨ／λの増大とともにリタデーションが線形に増加する点は実施形態１と同様である。また、Ｈ／Ｈ’が増加するほどリタデーションは増える傾向にある。例えば、１／４波長板を実現するためには、リタデーションが０．２５λとなればよく、Ｈ／Ｈ’が０．７５の場合は、溝深さＨ／λとして０．５８を選択すればよい。

［実施形態５］
図１３は、本発明の実施形態における画像投射装置の構成を示した図である。画像投射装置１００は、３原色に対応する各色の映像を個別に形成する３つの液晶表示素子１１０、１１１、１１２と、これら各液晶表示素子から射出した各色の映像光を合成するクロスプリズム１１３を有し、各液晶表示素子とクロスプリズム１１３との間の３光路に、先に述べた実施形態における１／２波長板相当の波長板１１６、１１７、１１８を有している。

白色光源１０１から放射された白色光は、リフレクタ１０２により反射され、ダイクロイックミラー１０３に入射する。ダイクロイックミラー１０３は、青色波長以下の光を透過させ、青色波長より長い波長の光を反射する。したがって、ダイクロイックミラー１０３に入射する白色光の内、青色成分はダイクロイックミラー１０３を透過し、緑色成分と赤色成分はダイクロイックミラー１０３により反射されてダイクロイックミラー１０４に入射する。

ダイクロイックミラー１０４は、赤色波長以上の波長の光を透過させ、赤色波長より短い波長の光を反射する。したがって、ダイクロイックミラー１０４に入射した光のうち、緑色成分はダイクロイックミラー１０４に反射され、赤色成分はダイクロイックミラー１０４を透過する。このようにして、ダイクロイックミラー１０３、１０４により白色光源１０１からの白色光が、赤、緑、青の３原色の成分光に色分解される。

ダイクロイックミラー１０３を透過した青色成分光は、ミラー１０５により反射され、液晶表示素子１１０に入射し、ダイクロイックミラー１０４に反射された緑色成分光は、液晶表示素子１１１に入射する。また、ダイクロイックミラー１０４を透過した赤色成分光は、リレーレンズ１０８、ミラー１０６、リレーレンズ１０９、ミラー１０７により構成される光路を辿って液晶表示素子１１２に入射する。リレーレンズ１０８と１０９とは、赤色成分光の光路長補正を行う。

液晶表示素子１１０、１１１、１１２は、液晶層を１対の偏光子で挟持してなり、液晶層を挟持する１対の偏光子は互いに偏光方向を直交させている。そして、各色成分光は、対応する液晶表示素子の入射側偏光子を透過すると直線偏光となって液晶層に入射する。液晶表示素子１１０、１１１、１１２には、それぞれ、青色画像、緑色画像、赤色画像を表示するように画像信号が印加され、投射すべき映像の画素の位置の液晶層を透過する光は、偏光面が９０度旋回し、射出側偏光子と同じ偏光方向になって射出側偏光子を透過する。

このようにして、液晶表示素子１１０からは、青色画像に応じて２次元的に強度変調された青色成分光（以下、青色映像光という）が射出する。同様に、液晶表示素子１１１からは、緑色画像に応じて２次元的に強度変調された緑色成分光（以下、緑色映像光という）が射出し、液晶表示素子１１２からは赤色画像に応じて２次元的に強度変調された赤色成分光（以下、赤色映像光という）が射出する。すなわち、液晶表示素子１１０、１１１、１１２は、３原色（青、緑、青）に対応する映像を個別に形成する。

これら各液晶表示素子から射出した各色映像光は、その偏光方向が図面の面内に平行な方向となっている。そして、液晶表示素子１１０から射出した青色映像光は波長板１１６に入射し、液晶表示素子１１１、１１２からそれぞれ射出した緑色映像光、赤色映像光は、それぞれ波長板１１７、１１８に入射する。

波長板１１６、１１７、１１８は、１／２波長板であって、透過する光の直交２成分に対して１／２波長分の位相差を与える。これら波長板に入射する各色映像光は、上記のように図面に平行な面内に偏光しているため、透過光は、その偏光面が入射時の方向から９０度旋回し、図面に直交する方向に偏光した光束となって、それぞれ対応する面からクロスプリズム１１３に入射する。

クロスプリズム１１３は、図面に直交する方向からみた断面形状が正方形となる光透過性素材による直方体であり、互いに直交する反射面１１３ａ，１１３ｂを有している。反射面１１３ａは、青色波長以下の波長の光を反射し、青色波長より長い波長の光を透過するダイクロイックミラーとなっており、反射面１１３ｂは、赤色波長以上の波長の光を反射し、赤色波長より短い波長の光を透過するダイクロイックミラーとなっている。

クロスプリズム１１３に入射する各色映像光のうち、青色映像光は反射面１１３ａに反射され、赤色映像光は反射面１１３ｂに反射され、緑色映像光は反射面１１３ａ、１１３ｂを透過し、いずれも同一の方向となり、色合成されてクロスプリズム１１３から射出する。射出した光束は、投射レンズ１１４に入射し、投射レンズ１１４により表示面であるスクリーン１１５上に拡大投射されて投射映像を表示する。

さて、ここで反射面１１３ａ、１１３ｂは、その反射光あるいは透過光の偏光軸について方向性を有する。一般に、一方の偏光方向について、より高透過率を有する。そこで、クロスプリズムへの入射光の偏光方向と反射面の偏光軸の最適化をするため、クロスプリズム前段に１／２波長板を適宜挿入する。なお、図１３においては、青、緑、赤のいずれの波長に対しても１／２波長板を挿入した場合を示しているが、入力波長のいずれか１のみについて１／２波長板を挿入する構成であってもよい。

［実施形態６］
図１４は、本発明の実施形態における画像投射装置の構成を示した図で、本実施形態は実施形態５の画像投射装置の変形例である。繁雑を避けるため、混同のおそれがないと思われるものについては図１３におけると同一の符号を付し、これらについての説明は図１３に関する説明を援用する。

本実施形態の画像投射装置は、実施形態５の画像投射装置に対し、白色光源１０１とダイクロイックミラー１０３との間に、均一照明手段２０１（オプチカルインテグレータ）と偏光変換素子２０２とを付加したものである。

オプチカルインテグレータである均一照明手段２０１は、液晶表示素子への照射光の光量を略均一にする手段であり、例えばフライアイレンズ、ロッドレンズ、矩形レンズアレイ等からなる公知のものを適宜利用できる。

液晶表示素子１１０、１１１、１１２は、液晶の持つ偏光特性を利用しており、高いコントラストを実現できるが、１対の偏光子で液晶を挟持しているため、実施形態５のように、各液晶表示素子に入射する照射光が自然偏光状態であると、各液晶表示素子の入射側偏光子を透過する際に照明光量の１／２が遮断されてしまうことになり、光の利用効率が悪い。

偏光変換素子２０２は、白色光源１０１からの光を有効に使い、スクリーン上の投射映像を明るくするために液晶表示素子へ入射する光の偏光方向を揃えるのに用いられる。また、偏光変換素子２０２は、光源側からの照明光の偏光状態を、照明光の光強度を略保存しつつ自然偏光状態から直線偏光状態に変換するものである。このようにして直線偏光化された照明光の偏光方向を、液晶表示素子における入射側偏光子の偏光方向と揃えれば、光源側からの照明光の略１００％を投射画像の表示に利用することができる。

図１５は、本実施形態の画像投射装置における均一照明手段及び偏光変換素子の構成を示した図で、光源１０１からの白色光束が均一照明手段２０１により均一化され、偏光変換手段２０２により偏光状態を変換される状態を説明するための図である。

光源１０１側からの白色光束は、１対の集光レンズアレイ（フライアイレンズアレイ）を対向配置して構成した公知の均一照明手段２０１を透過して、偏光変換手段２０２に入射する。

偏光変換手段２０２は、光学基体２０２Ａと、波長板部分２０２Ｂとを有している。また、図１５（ａ）に示すように、光学基体２０２Ａの部分は、照明光の光軸に対して４５度傾いた偏光分離面２０２１と反射面２０２２とを有する。

偏光分離面２０２１は、入射光を偏光面が互いに直交する反射光Ｓ（以下、Ｓ成分という）と透過光Ｐ（以下、Ｐ成分という）に分割する。反射面２０２２は、Ｓ成分を反射してＰ成分の進行方向と略同一方向に向ける。

また、偏光分離面２０２１と反射面２０２２の組み合わせを１ユニットとし、このようなユニットの複数ユニットが照明光の透過領域に渡って設けられ、いわゆる偏光プリズムレンズアレイをなし、アレイを構成する個々の偏光プリズムごとに、透過する照明光をＳ成分とＰ成分に分ける。

波長板部分２０２Ｂは、光学基体２０２Ａから射出するＳ成分の偏光面を９０度旋回させ、Ｐ成分の偏光方向に揃える。このようにして、偏光方向が揃った直線偏光の照明光が得られる。この照明光の偏光方向は、もちろん、各液晶表示素子の入射側偏光子の偏光方向と同じである。

図１５（ｂ）に示すように、波長板部分２０２Ｂは、ガラス平板２０２Ｂ１の片面に形成された屈折率１．６以上の材料による薄層２０２Ｂ２の表面に、断面矩形波状の微細凹凸構造２０２１Ｂ、２０２２Ｂ、２０２３Ｂ等がサブ波長構造として形成され、各微細凹凸構造２０２１Ｂ等は、１／２波長板としての機能を付与されている。

ガラス平板２０２Ｂ１は、光学基体２０２Ａの、方向の揃った照明光が射出する側の面に一体化され、微細凹凸構造２０２１Ｂ等は、Ｓ成分が射出する部分に形成されている。なお、波長板部分２０２Ｂと光学基体２０２Ａとの接合は、薄層２０２Ｂ２を光学基体２０２Ａの側としてもよく、このようにすると、微細凹凸構造をガラス平板２０２Ｂ１により良好に保護することができる。また、ガラス平板２０２Ｂ１を用いずに、薄層２０２Ｂ２を光学基体２０２Ａに直接形成してもよい。

［実施形態７］
図１６は、本発明の実施形態における画像投射装置の構成を示した図で、本実施形態は実施形態５の画像投射装置の変形例である。本実施形態の画像投射装置は、単板式の液晶画像投射装置であり、図１６に示すように、白色光を出射可能な照明装置３００と、出射された白色光を変調してカラー画像を形成する液晶表示素子３０８と、カラー画像を投射する投射レンズ３０９と、から概略構成されている。

照明装置３0０は、白色光を出射するＬＥＤチップ３０１と、ＬＥＤチップ３０１を載置する基板３０２と、ＬＥＤチップ３０１の出射光の照度分布を均一化するロッドレンズ３０３と、から概略構成されている。

また、ロッドレンズ３０３の光出射側端面３０３ｂには、先述した実施形態の１／４波長板３０６、偏光板３０７ａが配置されている。そして、液晶表示装置３０８の光入射面には、白色光をＲＧＢの各色光に変換するカラーフィルタ３０８ａが配置され、液晶表示装置３０８の光出射面には、偏光板３０７が配置されている。

照明装置３００は、ＬＥＤチップ３０１に電力が供給されると、ＬＥＤチップ３０１から白色光が出射される。白色光は、充填材３０４ａを伝搬してロッドレンズ３０３との境界面である凹部３０４の面に入射する。充填材３０４ａは、ロッドレンズ３０３よりも屈折率が高いため、白色光は、上記境界面において屈折してロッドレンズ３０３内に伝搬する。

ロッドレンズ３０３内を伝搬する白色光は、ロッドレンズ３０３内で全反射を繰り返すことによりその照度分布を均一化され、光出射側端面３０３ｂから出射される。照度分布を均一化された白色光は１／４波長板３０６に入射するが、ＬＥＤチップ３０１から出射された白色光はランダム偏光であるため、１／４波長板３０６を透過してもランダム偏光のまま出射される。

そして、白色光は偏光板３０７ａに入射し、ｐ偏光（一方の偏光）はそのまま反射型偏光分離層を透過して液晶表示装置３０８に向けて出射され、ｓ偏光（他方の偏光）は偏光板３０７ａにより反射される。反射されたｓ偏光は、１／４波長板３０６に再入射し、例えば右回りの円偏光に変換されてロッドレンズ３０３に向けて出射される。

ロッドレンズ３０３内を伝搬した右回りの円偏光は、ロッドレンズのＬＥＤ側端面３０３ａに形成された反射層３０５に入射し、再び偏光板３０７ａに向けて反射される。また、反射層３０５に反射された際に、右回りの円偏光は左回りの円偏光に変換される。

左回りの円偏光は、ロッドレンズ３０３を伝搬して１／４波長板３０６に入射し、ｐ偏光に変換される。ｐ偏光は偏光板３０７ａを透過することができるので、そのまま透過し、液晶表示装置３０８に向けて出射される。

このようにして、照明装置３００から出射された白色光のｐ偏光は、液晶表示装置３０８全面に均一な照度分布で入射される。液晶表示装置３０８に入射される白色光は、まず、カラーフィルタ３０８ａによりＲＧＢの各色光に変換され、その後液晶表示装置３０８により変調されカラー画像が形成される。合成されたカラー画像は、次に投射レンズ３０９によってスクリーン３１０に投射される。

上記によれば、白色光を出射するＬＥＤチップ３０１を備えた１つの照明装置３００、及びカラーフィルタ３０８ａを備えた１つの液晶表示装置３０８を備えた単板式画像投射装置の構成により、画像投射装置の小型軽量化及び低価格化を図ることができる。

なお、本実施形態では、白色光を出射するＬＥＤチップ３０１を用いて説明したが、それぞれＲＧＢの色光を出射するＬＥＤチップを配置してもよい。また、ＬＥＤチップ３０１の代わりにそれぞれＲＧＢの色光を出射するＬＥＤチップを配置した場合、本実施形態のようにカラーフィルタ３０８ａを用いて、ＬＥＤチップ３０１を同時に連続発光させてもよいが、カラーフィルタ３０８ａを用いずにＲＧＢのＬＥＤチップ３０１を交番発光させてもよい。この場合、カラーフィルタ３０８ａを用いる必要がなくなるため、画像投射装置のさらなる低価格化を図ることができる。

［実施形態８］
図１７は、本発明の実施形態における画像投射装置の構成を示した図で、本実施形態は実施形態５の画像投射装置の変形例である。画像投射装置は、上述した透過型の液晶表示素子を用いたものに限定されるものではなく、例えば、反射型液晶表示素子を用いたものでもよい。

本実施形態の画像投射装置は、白色光を発光し得るＬＥＤ４１０から出射される白色光の照度を均一化するためのロッドレンズ４１１と、ロッドレンズ４１１から入射される光の偏光変換を行うために配置された前記実施形態の１／４波長板４１２と、偏光子４１３とが順次設けられている。

ＬＥＤ４１０からの白色光は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４１４に入射される。ＰＢＳ４１４に入射された光は、その接合面でＳ波成分のみが反射し、反射型液晶表示素子４１５に入射される。

反射型液晶表示素子４１５は、入射光を映像信号に応じて空間変調するとともに、入射光の偏光面に直交する偏光面成分に変換して反射するものであり、本実施形態においては、高速スイッチングが可能なＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）素子が用いられる。

そして、映像信号に基づいて変調されるとともにＰ偏光に変換された反射光は、Ｓ偏光反射面を透過して投射レンズ４１６に入射する。このようにして、映像情報を与えられた光は、投射レンズ４１６を介してスクリーン４１７上に拡大投射される。

［実施形態９］
図１８は、本発明の実施形態における光ピックアップ装置の構成を示した図である。先述した実施形態の波長板は、画像投射装置以外の光学モジュールとして用いてもよく、例えば光ピックアップ装置に用いることも可能である。

光ピックアップ装置５０１は、光源５０２、回折格子５０３、偏光ビームスプリッタ５０４、１／４波長板５０５、コリメータレンズ５０６、対物レンズ５０７、光記録媒体５０９、シリンドカルレンズ５１０、及びフォトディテクタ５１１とを有している。

また、光ピックアップ装置５０１は、レーザダイオード等の光源５０２から出射した光を、それぞれ別体に配設された回折格子５０３、偏光ビームスプリッタ５０４、１／４波長板５０５、コリメータレンズ５０６、及び対物レンズ５０７を順次透過させて光記録媒体５０９に照射し、その反射光を、前記対物レンズ５０７、前記１／４波長板５０５を透過させた後、前記偏光ビームスプリッタ５０４において透過方向に対し直交する方向に反射させるように構成されている。

なお、偏光ビームスプリッタ５０４において光が反射するのは、光の偏光が１／４波長板５０５を２回透過する際に変化したためである。例えば、光源５０２の光がｓ偏光であれば、１／４波長板５０５を２回透過した光はｐ偏光となる。

そして、偏光ビームスプリッタ５０４において反射した光は、シリンドカルレンズ５１０によって集光された後に、フォトディテクタ５１１によって受光されて、読み出しデータ等として用いられるようになっている。

上述した実施形態によれば、ガラス平板の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率材料による高屈折率薄膜がガラス平板上に形成され、該薄膜は、断面三角形状の微細凹凸構造が一方向に配列された周期構造をサブ波長構造として有するため、低屈折率層等の補助層を設けずに、所望の位相差及び透過率を好適に確保することができる。

また、上述した実施形態によれば、ガラス平板の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率材料による高屈折率薄膜がガラス平板上に形成され、該薄膜は、微細凹凸構造の陥没部分に前記ガラス平板と平行な面を有する平坦部が形成されているため、低屈折率層等の補助層を設けずに、所望の位相差及び透過率を好適に確保することができる。

また、上述した実施形態によれば、基板の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率材料による高屈折率薄膜がガラス平板上に形成され、該薄膜は、断面台形状の微細凹凸構造が一方向に配列された周期構造をサブ波長構造として有するため、低屈折率層等の補助層を設けずに、所望の位相差及び透過率を好適に確保することができる。また、三角形状の先端部をフラットにしているため、接触に対する強度も向上する。したがって、製造が容易で機械的強度の高い反射防止構造を有する光学素子が実現される。

また、上述した実施形態によれば、ガラス平板の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率材料による高屈折率薄膜がガラス平板上に形成され、該薄膜は、微細凹凸構造の陥没部分に前記ガラス平板と平行な面を有する平坦部が形成されているため、低屈折率層等の補助層を設けずに、所望の位相差及び透過率を好適に確保することができる。また、三角形状の先端部をフラットにしているため、接触に対する強度も向上する。したがって、製造が容易で機械的強度の高い反射防止構造を有する光学素子が実現される。

また、上述した実施形態によれば、波長板に入射する光の波長をλとしたとき、高屈折率薄膜は、微細凹凸構造のピッチ：Ｐ／λ及び溝深さ：Ｈ／λの範囲が、条件（１）０＜Ｐ／λ＜０．４、（２）Ｈ／λ＞０．５を満たすように設定されて形成されているため、高い透過率を確保することができる。

また、上述した実施形態によれば、波長板に入射する光の波長をλとしたとき、高屈折率薄膜は、微細凹凸構造のピッチ：Ｐ／λ及び溝深さ：Ｈ／λの範囲が、条件（１）０＜Ｐ／λ＜０．５、（２）１．０＜Ｈ／λ＜１．５を満たすように設定されて形成されているため、高い透過率を確保することができる。

また、上述した実施形態によれば、微細凹凸構造を有する高屈折率薄膜がガラス平板の表裏両面に形成されているため、構造の低アスペクト化が可能となる。

また、上述した実施形態によれば、微細凹凸構造を有する高屈折率薄膜がガラス平板の一方の面に形成され、また該薄膜が形成された裏面には反射防止膜が形成されているため、波長板としての透過率ロスをさらに低減することが可能である。

また、上述した実施形態によれば、光源からの光束を液晶表示素子に導光し、該液晶表示素子の表示画像を投射レンズで表示面上に投射する画像投射装置において、光源と投射レンズの間に本発明が適用される波長板が搭載されているので、光学機器の低コスト化を図り、透過率特性及びリタデーション特性を確保することが可能となる。

また、上述した実施形態によれば、光源からの光束を光記録媒体へ対物レンズを介して集光照射し情報の記録再生を行う光ピックアップ装置において、光源と対物レンズの間に本発明が適用される波長板が搭載されているので、光学機器の低コスト化、透過率特性及びリタデーション特性を確保することが可能である。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

本発明の実施形態に係る波長板を説明するための図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の実施形態に係る波長板を説明するための図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の実施形態に係る波長板を説明するための図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の実施形態に係る波長板を説明するための図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の本実施形態に係る波長板の光学特性を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像投射装置の構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像投射装置の構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像投射装置における均一照明手段及び偏光変換素子の構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像投射装置の構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像投射装置の構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示した図である。 従来の波長板における微細周期構造を説明するための図である。 従来の波長板の光学特性を示した図である。 従来の波長板の光学特性を示した図である。

符号の説明

１ ガラス平板
２，２ａ，２ｂ 薄膜
３ 反射防止膜
１００ 画像投射装置
１０１ 白色光源
１０２ リフレクタ
１０３，１０４ ダイクロイックミラー
１０５，１０６，１０７ ミラー
１０８，１０９ リレーレンズ
１１０，１１１，１１２，３０８ 液晶表示素子
１１３ クロスプリズム
１１３ａ，１１３ｂ 反射面
１１４ 投射レンズ
１１５ スクリーン
１１６，１１７，１１８ 波長板
２０１ 均一照明手段
２０２ 偏光変換素子
２０２Ａ 光学基体
２０２Ｂ 波長板部分
２０２Ｂ１ ガラス平板
２０２Ｂ２ 薄層
２０２１Ｂ，２０２２Ｂ，２０２３Ｂ 微細凹凸構造
３０１，４１０ ＬＥＤチップ（ＬＥＤ）
３０２ 基板
３０３，４１１ ロッドレンズ
３０３ａ ＬＥＤ側面
３０３ｂ 光出射側端面
３０４ 凹部
３０４ａ 充填剤
３０５ 反射層
３０６，４１２，５０５ １／４波長板
３０７，３０７ａ 偏光板
３０８ａ カラーフィルタ
３０９，４１６ 投射レンズ
３１０，４１７ スクリーン
４１３ 偏光子
４１４，５０４ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４１５ 反射型液晶表示素子
５０１ 光ピックアップ装置
５０２ 光源
５０３ 回折格子
５０６ コリメータレンズ
５０７ 対物レンズ
５０９ 光記録媒体
５１０ シリンドカルレンズ
５１１ フォトディテクタ

Claims (10)

1. 透光性の基板を透過して互いに偏光面を直交する２つの直線偏光に位相差を生じさせる波長板において、
   前記基板の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率材料からなる高屈折率薄膜が前記基板上に形成され、
   前記高屈折率薄膜は、微細凹凸構造が一方向に配列された周期構造をサブ波長構造として有することを特徴とする波長板。
2. 前記微細凹凸構造は、断面三角形状であることを特徴とする請求項１に記載の波長板。
3. 前記微細凹凸構造は、断面台形状であることを特徴とする請求項１に記載の波長板。
4. 前記高屈折率薄膜は、前記微細凹凸構造の陥没部分に前記基板と平行な面を有する平坦部が形成されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の波長板。
5. 前記高屈折率薄膜は、波長板に入射する光の波長をλとしたとき、前記微細凹凸構造のピッチ：Ｐ／λ及び溝深さ：Ｈ／λが条件
   （１）０＜Ｐ／λ＜０．４
   （２）Ｈ／λ＞０．５
   を満たすように設定されて形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の波長板。
6. 前記高屈折率薄膜は、波長板に入射する光の波長をλとしたとき、前記微細凹凸構造のピッチ：Ｐ／λ及び溝深さ：Ｈ／λが条件
   （１）０＜Ｐ／λ＜０．５
   （２）１．０＜Ｈ／λ＜１．５
   を満たすように設定されて形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の波長板。
7. 前記高屈折率薄膜は、前記基板の表裏両面に形成されたことを特徴とする請求項５又は６に記載の波長板。
8. 前記基板の一方の面に前記高屈折率薄膜が形成され、他方の面に反射防止膜が形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の波長板。
9. 光源からの光束を液晶表示素子に導光し、前記液晶表示素子の表示画像を投射レンズで表示面上に投射する画像投射装置において、
   前記光源と前記投射レンズの間に、請求項１から８のいずれか１項に記載の波長板が配置されたことを特徴とする画像投射装置。
10. 光源からの光束を光記録媒体へ対物レンズを介して集光照射し、情報の記録又は／及び再生を行う光ピックアップ装置において、
    前記光源と前記対物レンズの間に、請求項１から８のいずれか１項に記載の波長板が配置されたことを特徴とする光ピックアップ装置。

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