DE60114086T2

DE60114086T2 - Optisches Beugungselement und damit ausgestattetes optisches System

Info

Publication number: DE60114086T2
Application number: DE60114086T
Authority: DE
Inventors: Takehiko Nakai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: EP1160589A1; JP2001343512A; DE60114086D1; US7075722B2; US20020003661A1; EP1160589B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Beugungselement und ein Polarisierungsumwandlungselement, das das optische Beugungselement verwendet. Das optische Beugungselement wird für eine Vielzahl von Wellenlängen oder eine Vielzahl von Lichtbanden verwendet. Das optische Beugungselement und das Polarisierungsumwandlungselement werden geeigneterweise in verschiedenen Arten von optischen Anwendungen verwendet, z.B. in einem optischen Bildsystem, einem optischen Projektionssystem (Projektor), einem Bildverarbeitungsgerät und einem Halbleiterherstellgerät.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise können optische Beugungselemente als Beugungslinsen verwendet werden, die den Zweck haben, die chromatische Abberation zu verringern, wie z.B. SPIE Vol. 1354 International Lens Design Conference (1990) beschrieben ist.
Optische Beugungselemente können auch als Farbtrenngitter verwendet werden, die den Zweck der Durchführung von Farbtrennungen haben durch das Verwenden verschiedener Beugungswinkel bezüglich jeder Wellenlänge, wie es z.B. in der Japanischen Patentschrift Nr. 5-46139 beschrieben ist.
Seit kurzem gibt es ein weiteres optisches Beugungselement, das ein SWS-Gitter (Subwellenlängenstrukturiertes Gitter) genannt wird, das eine kleine periodische Struktur hat, in der eine Gitterperiode eines optischen Beugungselements kleiner ist als eine verwendete Wellenlänge. Spezielle Aufmerksamkeit wird diesen SWS-Gittern gewidmet, die z.B. in der japanischen Veröffentlichung „KOGAKU", Vol. 27, Nr. 1, veröffentlicht 1998, auf Seiten 12 bis 17 offenbart sind.
Bei diesen SWS-Gittern ist es bekannt, dass solche SWS-Gitter verschiedene Funktionen inne haben können, wie eine Doppelbrechungswellenlängenplatte, eine Antireflexionsstruktur und einen Polarisationsstrahlaufteiler, in Abhängigkeit von dessen Gitterstruktur. Dann wurden zu diesen Funktionen verschiedene Berichte gemacht, in denen es eine geringe Variation der optischen Leistung gibt, die durch Änderungen in den Einfallswinkeln der Lichtstrahlen verursacht wird, die in dieses SWS-Gitter eintreten, und in denen das SWS-Gitter überlegene optische Merkmale haben kann.
Unter diesen SWS-Gittern ist, als ein optisches Beugungselement, das eine Funktion eines Polarisiationsstrahlaufteilers hat, solch eine Struktur, die in 8 gezeigt ist, in der Veröffentlichung „O plus E" Vol. 21, Nr. 136 (März 1991) auf den Seiten 86 bis 90 offenbart und auch so eine Struktur, die in 9 angezeigt ist, ist in der Veröffentlichung „O plus E" Nr. 12 (Dezember 1999) auf den Seiten 1554 bis 1559 offenbart. Der Stand der Technik ist auch in US-A-5122903 offenbart.
In dem optischen Beugungselement von 8 wird ein Abschnitt einer Gitterperiode „pt" durch ein SWS-Gitter 5 gebildet. Das SWS-Gitter 5 entspricht einem rechteckigen Gitter das durch ein Material „n1" und ein Material „n2" von einer Elementgrenze gebildet wird. Eine Gitterperiode einer sehr kleinen periodischen Struktur ist „p1" und ein Besetzungsverhältnis des Materials „n2", das innerhalb jeder Periode „p1" (nämlich Füllfaktor) besetzt ist, ist gleich wie „f1". Weiter hat das SWS-Gitter eine Dicke „d1" an der Seite des Materials „n2" und eine Dicke „d2" an der Seite des Materials „n1".
In gleicher Weise wird in dem optischen Beugungselement von 9 ein Abschnitt einer Gitterperiode pt durch das SWS-Gitter 5 gebildet. In dieser Struktur ist ein Abschnitt eines mehrlagigen Films, der aus einem Material „n1" und einem anderen Material „n2" hergestellt ist, so ein SWS-Gitter, das durch ein dreieckiges Gitter gebildet wird, und ist mit einem anderen Material „n3" an einer Elementgrenze in Kontakt gebracht.
In jedem der optischen Beugungselemente, die in den 8 und 9 gezeigt sind, wird eine s-polarisierte Lichtkomponente als gebeugtes Licht nullter Ordnung entlang einer Richtung verbreitet, wohingegen eine p-polarisierte Lichtkomponente in so einer Weise verbreitet wird, dass diese p-polarisierte Lichtkomponente in zwei Richtungen von (+) Beugungslicht erster Ordnung und (–) Beugungslicht erster Ordnung getrennt wird. Dies beinhaltet dass die Lichtmengen der ausgesendeten Lichtstrahlen ungefähr zweimal unterschiedlich voneinander gemacht werden, in Abhängigkeit von den Polarisationsrichtungen. Wenn diese optischen Beugungselemente auf verschiedene Gebiete wie die Polarisationstrennelemente angewendet werden, sind die zuvor beschriebenen Ausbreitungseigenschaften nicht wünschenswert.
Des weiteren ist ein Polarisationsstrahlenteiler 100, der in 10 gezeigt ist, in diesem Gebiet gut bekannt als ein Polarisationstrennelement, das einen dünnen Film verwendet. In diesem Polarisationstrennelement wird ein dünner Film an einer Grenzfläche 102 ausgebildet, an der zwei Sätze von dreieckigen Zylinderprismen 101 miteinander verbunden sind und einfallendes Licht wird veranlasst durch die Grenzfläche hindurch zu gehen oder an dieser Grenzfläche reflektiert, in Abhängigkeit von seiner Polarisationsrichtung, so dass das polarisierte Licht (der polarisierte Lichtstrahl) getrennt wird.
In dem Fall, dass jeder der polarisierten Lichtstrahlen bei dem dafür bestimmten Einfallswinkel eintritt, kann dieser einfallende polarisierte Lichtstrahl durch die Grenzfläche hindurch gehen oder er kann an ihr reflektiert werden mit einem Durchlässigkeitsgrad oder Reflexionsgrad von fast 100. Jedoch haben diese Polarisationstrennelemente solch einen Nachteil, dass wenn der Einfallswinkel von diesen von dem dafür bestimmten Winkelwert um einige Grad verschoben wird, die resultierenden Polarisationstrenneigenschaften beträchtlich verschlechtert werden.
Auch wurde vor kurzem, als ein funktionales Element, auf das ein Polarisationstrennelement von einem dünnen Film angewendet wird, solch ein Polarisierungsumwandlungselement 103, das in 11 gezeigt ist, vorgeschlagen, z.B. in der Japanischen Patentschrift Nr. 10-39136.
Wenn der Aufbau erklärt wird, wird ein Lichtstrahl „La", der eine willkürliche Polarisationsrichtung hat und der von einem Öffnungsabschnitt A1 eintritt, der an einem Lichtabschirmelement 6 vorgesehen ist, in eine P-polarisierte Lichtkomponente und eine S-polarisierte Lichtkomponente durch einen dünnen Polarisationstrennfilm 102 getrennt.
Die P-polarisierte Lichtkomponente geht durch den Polarisationstrennfilm 102 hindurch und danach wird die Polarisationsrichtung dieser P-polarisierten Lichtkomponente in ein S-polarisiertes Licht durch eine 1/2-Wellenlängenplatte 8 umgewandelt, die an der Austrittsseite vorgesehen ist, und dann tritt die S-polarisierte Lichtkomponente von diesem aus.
Nachdem andererseits die S-polarisierte Lichtkomponente durch den dünnen Polarisationstrennfilm 102 reflektiert worden ist, wird die reflektierte S-polarisierte Lichtkomponente wieder durch einen Reflexionsspiegel 105 reflektiert, und dann tritt das reflektierte polarisierte Licht, das die S-Polarisation aufrecht erhält, davon aus.
Wenn der Lichtstrahl La, der die willkürliche Polarisationsrichtung hat, in das Polarisierungsumwandlungselement 103 eintritt, tritt als eine Folge der Lichtstrahl, dessen Polarisationszustand als S-polarisiertes Licht ausgerichtet ist, von ihm aus.
Dieses Polarisierungsumwandlungselement 103 wird in geeigneter Weise verwendet, um solch ein Element effektiv auszuleuchten, das eine Polarisationseigenschaft hat wie ein Flüssigkeitskristall, während ein Verlust einer Lichtmenge verringert wird.
Dieses Polarisierungsumwandlungselement wird jedoch wie folgt hergestellt: der dünne Polarisationstrennfilm 102 und der Reflektionsspiegel 105 überlappen sich abwechselnd miteinander, um mit der flachen Glasplatte 104 verbunden zu werden. Das resultierende Element wird diagonal abgeschnitten und seine Schnittflächen werden poliert. Anschließend wird die 1/2-Wellenlängenplatte 8 an einen Abschnitt von diesem polierten Element geklebt, um das Polarisierungsumwandlungselement 103 herzustellen.
Dieses Herstellungsverfahren erfordert eine sehr große Anzahl von Herstellungsschritten und schließlich wird das sehr komplexe Element hergestellt.
In den optischen Beugeelementen, die das SWS-Gitter verwenden, im herkömmlichen Stand der Technik, der vorhin erwähnt ist, gibt es ein Problem, dass die Verwendungswirksamkeit des Lichtstrahls verringert ist, da der Lichtstrahl der bestimmten Polarisationsrichtung aufgrund deren Struktur in die zwei verschiedenen Richtungen getrennt wird. Andererseits hat das Polarisationstrennelement, das den dünnen Film hat, die folgenden Probleme: die Einfallswinkeleigenschaft dieses Polarisationstrennelements ist hochsensibel und/oder das Herstellungsverfahren dieses Polarisationstrennelements ist sehr komplex.
Die vorliegende Erfindung hat eine Aufgabe ein optisches Beugungselement und ein Polarisierungsumwandlungselement mit Anwendung solch eines optischen Beugungselements vorzusehen. Das heißt, das optische Beugungselement kann in einer gleichen Weise für ein Polarisationstrennelement verwendet werden, das eine dünne Filmstruktur hat, und da eine Struktur eines SWS-Gitters in einer geeigneten Weise festgelegt ist, wird eine Beugung, die jeder der Polarisationsrichtungen entspricht, nur in einer bestimmten Ordnung bewirkt.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Beugungselement und ein Polarisierungsumwandlungselement mit Anwendung dieses optischen Beugungselements vorzusehen, das eine SWS-Gitterstruktur hat, die unter besseren Bedingungen hergestellt wird, und die polarisiertes Licht trennen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die zuvor beschriebenen Aufgaben zu lösen, ist ein optisches Beugungselement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein solches optisches Beugungselement gekennzeichnet, wobei das optische Beugungselement eine Gitterstruktur hat, in der sich wenigstens zwei blazegitterförmige Abschnitte überlappen, und wobei in wenigstens einem Gitterabschnitt der zwei blazegitterförmigen Abschnitte Strukturen in einer periodischen Weise an allen seinen Lichteinfallsflächen angeordnet sind, die kleiner sind als eine verwendete Wellenlänge.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das optische Beugungselement so aufgebaut ist, dass innerhalb eines ganzen Bereichs von verwendeten Wellenlängen die Beugungsrichtungen voneinander verschieden gemacht sind, in Abhängigkeit von einer Polarisationsrichtung eines Lichtstrahls, der an dem optischen Beugungselement einfällt, und ein gebeugtes Licht wird nur in einer vorbestimmten Beugungsordnung zusammengefasst.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die sehr kleine periodische Struktur aus einer Art von Material oder zwei Arten von Material besteht und Besetzungsverhältnisse der jeweiligen Materialien innerhalb einer Periode der sehr kleinen periodischen Struktur sind entlang einer periodischen Richtung des Gitterabschnitts voneinander verschieden gemacht.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das optische Beugungselement einen stufenförmigen Gitterabschnitt hat.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die sehr kleine periodische Struktur des Gitterabschnitts entlang der periodischen Richtung des Gitterabschnitts variiert ist.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die sehr kleine periodische Struktur, die entlang der periodischen Richtung des Gitterabschnitts variiert ist, bei jeder Stufe der abgestuften Gitterabschnitte variiert ist.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die sehr kleine periodische Struktur des Gitterabschnitts in einer Gitterdickenrichtung variiert ist.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die sehr kleine periodische Struktur, die in der Gitterdickenrichtung variiert ist, bei jeder Stufe des abgestuften Gitterabschnitts variiert ist.
Ein optisches Beugungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Wellenlängenbereich einem sichtbaren Lichtbereich entspricht.
Auch ein Polarisierungsumwandlungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist durch solch ein Polarisierungsumwandlungselement gekennzeichnet, wobei eine Ablenkeinrichtung so vorgesehen ist, dass eine Austrittsrichtung von einem von entweder einem P-polarisierten Lichtstrahl oder einem S-polarisierten Lichtstrahl, der einer Polarisationstrennung unterzogen worden ist, um in einer Beugungsrichtung, die je nach einer Polarisationsrichtung unterschiedlich ist, durch das optisches Beugungselement der zuvor erwähnten Aspekte der Erfindung gebeugt zu werden, mit einer Austrittsrichtung des anderen Strahls im Wesentlichen zusammenfallend gemacht wird.
Ein Polarisierungsumwandlungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Halbwellenplatte in Übereinstimmung mit einem von entweder einem P-polarisierten Lichtstrahl oder einem S-polarisierten Lichtstrahl vorgesehen ist, der einer Polarisationstrennung unterzogen worden ist, um in einer Beugungsrichtung, die je nach einer Polarisationsrichtung unterschiedlich ist, durch das optische Beugungselement gebeugt zu werden.
Ein Polarisierungsumwandlungselement gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablenkeinrichtung so vorgesehen ist, dass eine Austrittrichtung von einem von entweder einem P-polarisierten Lichtstrahl oder einem S-polarisierten Lichtstrahl, der einer Polarisationstrennung unterzogen worden ist, um in einer Beugungsrichtung, die je nach einer Polarisationsrichtung unterschiedlich ist, durch das optische Beugungselement gebeugt zu werden, mit einer Austrittsrichtung des anderen Strahls im Wesentlichen zusammenfallend gemacht wird, und wobei eine Halbwellenplatte in Übereinstimmung mit einem von entweder dem P-polarisierten Lichtstrahl oder dem S-polarisierten Lichtstrahl vorgesehen ist.
Ein Polarisierungsumwandlungselement gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Element so vorgesehen ist, dass eine Einfallsrichtung eines Lichtstrahls an dem optischen Beugungselement im Wesentlichen parallel zu seiner Austrittsrichtung gemacht ist.
Auch ein Projektionsanzeigegerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch ein solches Projektionsanzeigegerät, in dem ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelleneinheit ausgesendet wird und der eine S-polarisierte Lichtkomponente und eine P-polarisierte Lichtkomponente enthält, unter Verwendung des Polarisierungsumwandlungselements der zuvor erwähnten Aspekte der Erfindung zu einer Modulationseinrichtung für das Modulieren des Lichtstrahls auf der Basis eines Bildsignals hingeführt wird, und wobei der Lichtstrahl, der durch die Modulationseinrichtung moduliert wird, auf eine vorbestimmte Fläche durch ein optisches Projektionssystem projiziert wird.
Ein Projektionsanzeigegerät gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bildsignal in Erwiderung auf ein Signal gesteuert wird, das von einer Bildverarbeitungseinrichtung zugeführt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf eine detaillierte Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden soll, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht ist, die das optische Beugungselement gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Schnittform des optischen Beugungselements gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
3 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Beugungswirksamkeit des optischen Beugungselements der Ausführungsform 1 bezüglich jedes polarisierten Lichts erklärt;
4 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Schnittform eines optischen Beugungselements gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erklärt;
5 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Schnittform des optischen Beugungselements gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erklärt;
6 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Schnittform eines weiteren optischen Beugungselements gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erklärt;
7 ein erklärendes Diagramm ist, das ein Polarisierungsumwandlungselement gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erklärt;
8 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Schnittform eines optischen Beugungselements des Stands der Technik erklärt, das polarisiertes Licht trennt;
9 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Schnittform eines weiteren optischen Beugungselements des Stands der Technik erklärt, das polarisiertes Licht trennt;
10 ein erklärendes Diagramm ist, das eine Schnittform des Dünnfilmpolarisationsstrahlenteilers des Stands der Technik erklärt;
11 ein erklärendes Diagramm ist, das das Polarisierungsumwandlungselement des Stands der Technik erklärt; und
12 ein schematisches Diagramm ist, das eine Hauptstruktur eines Projektionsgeräts mit Anwendung des optischen Beugungselements der vorliegenden Erfindung darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
1 ist eine perspektivische Ansicht für das Zeigen eines optischen Beugungselements, das einen Polarisationstrennungsvorgang gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durchführt.
In dem optischen Beugungselement 1 für das Durchführen des Polarisationstrennvorgangs ist ein Beugungsgitter 3, das den Polarisationsbrennvorgang durchführen kann, an einem Substrat 2 vorgesehen.
Das Beugungsgitter 3 wird durch eine eindimensionale Blazegitterform gebildet und hat eine Gitterperiode „pt" entlang einer Richtung von 2-2, die in dieser Zeichnung dargestellt ist. In dem optischen Beugungselement 1 werden Beugungsrichtungen von Lichtstrahlen, die an dem optischen Beugungselement 1 einfallen, voneinander verschieden gemacht, in Abhängigkeit von ihren Polarisationsrichtungen. Des weiteren ist dieses Beugungsgitter 3 in so einer Weise festgelegt, dass jedes von dem polarisierten Licht nur bei einer spezifischen Beugungsordnung gebrochen wird.
2 ist ein erklärendes Diagramm, das einen Abschnitt einer Schnittform des optischen Beugungselements 1 von 1 erklärt, das an der Linie 2-2 von 1 abgeschnitten worden ist.
Eine Gitterschnittform des Beugungsgitters 3, das das optische Beugungselement 1 gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, ist durch einen blazeartigen ersten Beugungsgitterabschnitt 4, der an dem Substrat 2 vorgesehen ist, und durch einen blazeartigen zweiten Beugungsgitterabschnitt 5 festgelegt, der an dem ersten Beugungsgitterabschnitt 4 ausgebildet ist.
Des Weiteren wird bei jedem von diesen Beugungsgitterabschnitten (z.B. zweiter Beugungsgitterabschnitt 5, der in dieser Zeichnung gezeigt ist), eine ganze Fläche der Lichteinfallsfläche dieses Beugungsgitterabschnitts durch ein SWS-Gitter gebildet (subwellenlängenstrukturiertes Gitter), das eine sehr kleine periodische Struktur hat, die kleiner ist als eine Wellenlänge des verwendeten Lichts.
Weiter können alle von den ersten und den zweiten Beugungsgitterabschnitten 4 und 5 als solch ein optisches Beugungselement funktionieren, das einen einzelnen Polarisationstrennvorgang ausführt.
Des weiteren wird nun eine zusätzliche Erklärung der Form des zuvor beschriebenen Beugungsgitters 3 gemacht. Das Beugungsgitter 3, das an dem Substrat 2 ausgebildet ist, ist an einer Grenze zwischen einem Material n1(λ) und einem Material n2(λ) ausgebildet. Der erste Beugungsgitterabschnitt 4 ist aus dem Material n2(λ) gemacht und entspricht einem eindimensionalen Beugungsgitterabschnitt, der eine Sägezahnform hat, wobei dessen Gitterabstand „pt" ist und dessen Gitterdicke „d1" ist.
Andererseits hat der zweite Beugungsgitterabschnitt 5 eine SWS-Gitterstruktur, in der das Material n1(λ) und das Material n2(λ) abwechselnd mit einer sehr kleinen Periode wiederholt werden, die kleiner ist als die Wellenlänge des verwendeten Lichts. Der Gitterabstand des SWS-Gitters ist „p1" und ein Besetzungsverhältnis des Materials n2(λ), das innerhalb des Gitterabstands „p1" besetzt ist, ist gleich zu F = f1/p1 (nachstehend als ein „Füllfaktor" bezeichnet).
Die Form dieses zweiten Beugungsgitterabschnitts 5 ist solch eine eindimensionale rechteckige Gitterform, die eine Periode hat, die parallel zu dem Gitterabstand „pt" des ersten Beugungsgitterabschnitts 4 ist.
Dann wird die Gitterdicke dieses SWS-Gitters von einer Dicke von (d1 + D + d2) zu einer anderen Dicke von (D) in einer monotonen Art entlang einer periodischen Richtung variiert und diese Dickenänderung wird mit der Periode des vorstehend erklärten Gitterabstands „pt" wiederholt.
In dieser Ausführungsform 1 sind sowohl der Gitterabstand „p1" als auch der Füllfaktor F des SWS-Gitters immer konstante Werte.
Als nächstes wird die Struktur des optischen Beugungselements gemäß dieser Ausführungsform 1 auf der Basis von konkreten numerischen Werte beschrieben. Damit eine sehr kleine periodische Struktur als ein SWS-Gitter wirkt, muss die Periode bezüglich einer verwendeten Wellenlänge ausreichend kleiner gemacht sein.
Konkret gesagt wird dieser Aspekt nun mit Anwendung einer Beugungsformel (1) erklärt: n2(λ)·sinθ2 – n1(λ)·sinθ1 = m·λ/p1 (1)
In dieser Formel (1), bezeichnen die Formelzeichen n1(λ) und n2(λ) Beugungsindizes von Materialien (Eigenschaften der verwendeten Elemente) an einer Lichteinfallsseite/Lichtaustrittsseite in dem optischen Beugungselement, wobei das Formelzeichen „θ1" einen Einfallswinkel eines Lichtstrahls anzeigt, das Formelzeichen „θ2" einen Austrittswinkel (Beugungswinkel) des Lichtstrahls anzeigt, das Formelzeichen „m" eine Beugungsordnung kennzeichnet, das Formelzeichen „λ" eine verwendete Wellenlänge darstellt und das Symbol „p1" eine Periode (Abstand) einer sehr kleinen periodischen Struktur bezeichnet.
In solch einem Fall, dass ein optisches Beugungselement auf einen Teil eines optischen Systems angewendet wird, ist es zu bevorzugen, einen Abstand „p1" auszuwählen, so dass nur Beugungslicht nullter Ordnung als ein Licht, das sich von ihm wegbewegt, hergestellt werden kann.
Diese zusätzliche Erklärung wird nun durch die Anwendung eines einfachen numerischen Beispiels gemacht. Nun sei angenommen, dass die verwendete Wellenlänge mit 400 nm gewählt ist und dass der Brechungsindex „n1" des Materials der Lichteinfallsseite unter der verwendeten Wellenlänge gleich 1,0 ist, wohingegen der Brechungsindex „n2" des Materials der Lichtaustrittsseite gleich 1,5 ist.
Der folgende Fall wird betrachtet: Ein Lichtstrahl tritt in die sehr kleine periodische Struktur dieses optischen Beugungselements von der vertikalen Richtung (θ1 = 0) ein. In dem Fall, dass m = 1 ist und dass der Lichtaustrittswinkel „θ2" mit 90° gewählt ist, ist die Periode „p1" der sehr kleinen periodischen Struktur gleich 0,27 μm, basierend auf der zuvor erklärten Formel (1).
Als eine Folge tritt, unter solch einer Bedingung, dass der Gitterabstand „p1" kleiner oder gleich 0,27 μm ist, da es keine Lösung zu dieser Formel (1) aufgrund der sehr kleinen periodischen Struktur gibt, nur gebeugtes Licht nicht auf.
Als eine Folge ist der sich verbreitende oder fortpflanzende Lichtstrahl nur Beugungslicht nullter Ordnung bezüglich der sehr kleinen periodischen Struktur.
Eine Beugungsformel des Beugungslichts nullter Ordnung entspricht „m = 0" in der Formel (1), die gleich der Formel bezüglich dem Gesetz der Beugung von Snell ist.
Da solch eine Bedingung erfüllt ist, kann die sehr kleine periodische Struktur eine Doppelbrechung durchführen, entsprechend der spezifischen Eigenschaft, wie das SWS-Gitter. In anderen Worten gesagt, mit Bezug auf eine optische Welle, die in den zweiten Beugungsgitterabschnitt 5 eintritt, ist ein Beugungsindex einer optischen Welle, die parallel zu einer Erstreckungsrichtung der sehr kleinen periodischen Struktur schwankt (und zwar wird sie nachstehend als P-polarisiertes Licht bezeichnet) verschieden gemacht von einem Brechungsindex einer optischen Welle, die senkrecht zu dieser Erstreckungsrichtung schwankt (und zwar wird sie nachstehend als S-polarisiertes Licht bezeichnet). Der zweite Beugungsgitterabschnitt 5 kann als verschiedenes Beugungsgitter bezüglich dem P-polarisierten Licht und dem S-polarisierten Licht funktionieren. Als eine Folge kann, in solch einem Fall, dass der erste Beugungsgitterabschnitt 4 mit dem zweiten Beugungsgitterabschnitt 5 verbunden wird und dass dann die kombinierten Beugungsgitterabschnitte 4 und 5 optimiert werden, solch ein Polarisationstrennvorgang wie folgt erhalten werden: das P-polarisierte Licht pflanzt sich gerade aus als Beugungslicht nullter Ordnung fort, wohingegen das S-polarisierte Licht als Beugungslicht erster Ordnung in eine festgelegte Richtung gebrochen wird. Da auch diese Bedingung erfüllt ist, tritt keine Beugung in dem SWS-Gitter auf. Als eine Folge braucht, wenn man solch einen Fall betrachtet, dass ein Beugungstrennvorgang durchgeführt wird, da das optische Beugungselement den Polarisationstrennvorgang durchführen kann, nicht auf das Auftreten einer Beugung in der sehr kleinen periodischen Struktur geachtet werden.
Wie vorstehend erklärt ist, muss, aufgrund des optischen Beugungselements, das die sehr kleine periodische Struktur hat und das die Polarisationstrennung durchführen kann, damit die Periode (Abstand) der sehr kleinen periodischen Struktur die vorstehend beschriebenen Bedingungen erfüllen kann, die sehr kleine periodische Struktur in solch einer Weise festgelegt sein, dass diese Bedingung innerhalb des Bereichs des verwendeten Einfallwinkels über dem gesamten Bereich der verwendeten Wellenlängen erfüllt werden können.
3 stellt eine Polarisationstrenneigenschaft dar, die durch das Polarisationstrennelement erreicht wird, das die vorstehend erklärte sehr kleine periodische Struktur hat.
Diese Ausführungsform ist wie folgt angeordnet: die P-polarisierte Lichtkomponente des Einfallslichtstrahls wird als das Beugungslicht nullter Ordnung von dem eindimensionalen optischen Beugungselement getrennt, das durch den Gitterabstand „pt" gebildet wird, und die S-polarisierte Lichtkomponente des Einfallslichtstrahls wird als das Beugungslicht erster Ordnung getrennt.
Es wird also angenommen, dass während die Periode „p1" der sehr kleinen periodischen Struktur mit 0,2 μm gewählt ist und der Füllfaktor „F" mit 0,56 gewählt ist, das Material 1 aus Luft gemacht ist und das Material 2 aus einem ultraviolett gehärtetem Harz (nd = 1,6363, vd = 22,8) gemacht ist.
Die Gitterdicke d1 ist 2,32 μm, die Gitterdicke d2 ist 3,88 μm und die Dicke D ist 0,5 μm.
Von dieser Polarisationstrenneigenschaft kann man erkennen, dass sowohl die P-polarisierte Lichtkomponente als auch die S-polarisierte Lichtkomponente bessere Eigenschaften haben können, die über den Bereich des sichtbaren Lichts hinweg gleich oder höher sind als ungefähr 98%.
In der vorstehend erklärten Struktur ist das Beugungsgitter 3 an dem Substrat 2 vorgesehen. Alternativ wird ein Substrat verwendet, das aus einem Quarz gemacht ist, und eine Form kann direkt an dem Substrat durch eine Ätzbehandlung ausgebildet sein, die das Quarzsubstrat und dergleichen verwendet. Wenn es so betrachtet wird, dass das Material 1 (Luft) gleich einer äußeren Atmosphäre ist, dann kann in diesem alternativen Fall ein essentielles Material durch nur eine Sorte von Quarz hergestellt werden.
In der vorstehend erklärten Ausführungsform ist auch die Periode der sehr kleinen periodischen Struktur parallel zu der Periode des Beugungsgitterabschnitts festgelegt.
Alternativ ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Struktur begrenzt, sondern sie kann auch dadurch verwirklicht werden, dass die Periode des Beugungsgitterabschnitts senkrecht zu der Periode der sehr kleinen periodischen Struktur festgelegt werden kann.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
4 ist eine Schnittansicht, die eine Hauptstruktur eines optischen Beugungselements gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das optische Beugungselement dieser Ausführungsform 2 ist durch solch eine Struktur gekennzeichnet, dass eine Randfläche eines sehr kleinen periodischen Gitters, die an einer Lichteinfallsseite vorgesehen ist, mit einer periodischen Gitterrichtung parallel zueinander übereinstimmt.
In der Ausführungsform 1 haben sowohl der Gitterabstand „p1" der sehr kleinen periodischen Struktur als auch der Füllfaktor F = f1/p1 konstante Werte.
Im Gegensatz dazu wird in der Ausführungsform 2 ein Füllfaktor Fs = fs/ps mit dem Gitterabstand „pt" des zweiten Beugungsgitterabschnitts 5 geändert, um die Randflächen parallel zueinander zu machen.
Konkret gesagt ist ein Wert eines Füllfaktors größer gemacht an dem tieferen Abschnitt in dem SWS-Gitter, wohingegen ein Wert eines Füllfaktors kleiner gemacht ist an dem dünneren Abschnitt in dem SWS-Gitter.
In dieser Zeichnung ist die Struktur dieses Beugungselements aus neun Sätzen von sehr kleinen Gittern mit dem Gitterabstand „pt" gemacht. Als ein Ergebnis kann die vorstehend erklärte Beziehung wie folgt ausgedrückt werden: F1 > F2 > F3 > F5 > F6 > F7 > F8 > F9, Fs: 1 < s < 9.
In anderen Worten gesagt wird, aufgrund des tiefen SWS-Gitters, da ein Verhältnis eines Materials 2 groß wird bezüglich der Luft eines Materials 1, ein offensichtlicher Beugungsindex dem Material 2 angenähert. Wenn das Luftverhältnis des Materials 2 gleich dem Luftverhältnis des Materials 1 gemacht wird, wird der resultierende Brechungsindex groß, verglichen mit dem Fall, dass der Füllfaktor Fs = 0,5 ist.
Andererseits wird, aufgrund des dünnen SWS-Gitters, da ein Verhältnis eines Materials 2 klein wird bezüglich der Luft eines Materials 1, ein offensichtlicher Brechungsindex der Luft von dem Material 1 angenähert. Wenn das Luftverhältnis des Materials 2 gleich dem Luftverhältnis des Materials 1 gemacht wird, wird der resultierende Brechungsindex klein, verglichen mit dem Fall, dass der Füllfaktor Fs = 0,5 ist.
Als eine Folge von diesem Effekt kann die Gitterdicke des Tiefengitters relativ gesehen dünner gemacht werden. Da die Füllfaktoren optimiert werden, kann solche eine Struktur hergestellt werden, bei der die Randfläche des sehr kleinen periodischen Gitters, die an der Lichteingangsseite ausgebildet ist, mit der periodischen Gitterrichtung parallel zueinander übereinstimmen. Aufgrund dieser Struktur kann, in solch einem Fall, dass das SWS-Gitter durch eine Ätzbehandlung ausgebildet worden ist, da eine Ätzmaske in nahem Kontakt dazu sein kann, die sehr kleine periodische Struktur hergestellt werden, die die überlegenen Leistungsmerkmale hat.
In dieser Ausführungsform 2 kann der Gitterabstand des SWS-Gitters schrittweise geändert werden. Der Gitterabstand ist innerhalb eines Bereichs größer gemacht, wo das SWS-Gitter entlang einer Richtung hergestellt werden kann, in der das Gitter dünner wird, so dass es möglich ist, solch einen Zustand zu unterdrücken, bei dem die absolute Breite des Materials 2 des rechteckigen Gitters schmal wird. Dies ist im Hinblick auf Herstellungsaspekte sehr wünschenswert.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
5 ist ein schematisches Diagramm, das einen Hauptabschnitt eines optischen Beugungselements gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das optische Beugungselement dieser dritten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterform des ersten Beugungsgitterabschnitts 4 gemäß der Ausführungsform 2 in einer abgestuften Gitterform gemacht ist. Auch ein Füllfaktor Fs eines SWS-Gitters entlang einer periodischen Gitterrichtung wird in Erwiderung auf den Stufenaufbau geändert. In dieser Zeichnung ist das optische Beugungselement in so einer Weise angeordnet, dass 8 Sätze von sehr kleinen Gittern innerhalb des Gitterabstands pt vorgesehen sind. Das abgestufte Gitter hat des weiteren vier Abschnitte von abgestufter Form.
Als ein Ergebnis kann die vorstehend erklärte Beziehung wie folgt ausgedrückt werden:
F1 = F2 > F3 = F4 > F5 = F6 > F7 = F8, Fs: 1 <= s <= 8
Mit Anwendung dieser Struktur, falls vier Arten von Masken verwendet werden, dann kann das optische Beugungselement durch eine Ätztechnik in einer relativ einfachen Weise hergestellt werden.
Des weiteren wird, wie in 6 angezeigt ist, der Füllfaktor Fs nicht entlang der vorstehend erklärten periodischen Gitterrichtung in Übereinstimmung mit der abgestuften Form geändert, sondern der Füllfaktor kann entlang der Tiefenrichtung geändert werden.
Der Füllfaktor Fs wird zu zwei Abschnitten, drei Abschnitten, ..., n Abschnitten in Erwiderung auf die Tiefe geändert, während das abgestufte Gitter entlang der Höhenrichtung (Tiefenrichtung) festgelegt wird.
AUSFÜHRUNGSFORM 4
7 ist ein erklärendes Diagramm für das Erklären einer Struktur eines Polarisierungsumwandlungselements, gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung des optischen Beugungselements für ein Durchführen der Polarisationstrennung.
In 7 fällt ein Lichtstrahl „La", der eine zufällig Polarisationsrichtung hat, an einem Beugungsgitter 3 ein, das an einem Substrat 2 ausgebildet ist. Der Lichtstrahl „La" tritt von einem Öffnungsabschnitt A1 ein, der in einem Lichtabschirmelement 6 ausgebildet ist.
In dem optischen Beugungselement, das die Polarisationstrennung durchführt, wird eine P-polarisierte Lichtkomponente „P" nicht gebrochen, so dass sich Beugungslicht nullter Ordnung geradeaus ausbreitet, wohingegen eine S-polarisierte Lichtkomponente „S" als Beugungslicht erster Ordnung gebeugt/getrennt wird.
Nachdem die P-polarisierte Lichtkomponente durch das optische Beugungselement 1 hindurchgegangen ist, wird die Polarisationsrichtung dieser P-polarisierten Lichtkomponente in eine S-polarisierte Komponente durch eine 1/2 Wellenlängenplatte 8 umgewandelt, die an der Austrittsseite vorgesehen ist, und dann tritt die S-polarisierte Lichtkomponente von diesem aus.
Nachdem andererseits die S-polarisierte Lichtkomponente durch das Beugungsgitter 3 gebeugt worden ist, wird die gebeugte S-polarisierte Lichtkomponente durch ein Prisma 7 abgelenkt, um als S-polarisierte Lichtkomponente von ihm zu der selben Richtung hin auszutreten, wie der Lichtstrahl, der durch die 1/2 Wellenlängenplatte 8 hindurchgeht.
Wenn demzufolge der Lichtstrahl La, der die zufällige Polarisationsrichtung hat, in das optische Beugungselement eintritt, tritt der Lichtstrahl dessen Polarisationsrichtung gleich geworden ist, als S-polarisiertes Licht von diesem aus.
Des weiteren kann, in der vorstehend erklärten Struktur, wenn das Prisma (Ablenkeinrichtung) 7 in einer Gitterform hergestellt wird und auch die 1/2 Wellenlängenplatte 8 durch Ändern der Gitterstruktur des SWS-Gitters ausgebildet wird, diese Struktur vorzugsweise durch das selbe Herstellungsverfahren hergestellt werden, wie das von dem optischen Beugungselement 1.
In dieser Ausführungsform 4 ist die Austrittsrichtung von einem von den Lichtstrahlen, und zwar entweder dem P- polarisierten Lichtstrahl oder dem S-polarisierten Lichtstrahl, der in einer vorgegebenen Richtung gebeugt wird, abhängig von der Polarisationsrichtung, und der von dem anderen Lichtstrahl getrennt wird, zusammenfallend gemacht mit der Austrittsrichtung des anderen von entweder dem S-polarisierten Licht oder dem P-polarisierten Licht.
Die Ablenkeinrichtung 7 hat auch eine Funktion eines optischen Elements durch das die Einfallsrichtung des Lichtstrahls, der an dem optischen Beugungselement 1 einfällt, im Wesentlichen parallel zu seiner Austrittsrichtung gemacht wird.
Wie vorstehend erklärt ist, ist jedes der optischen Beugungselemente gemäß den jeweiligen Ausführungsformen in so einer Weise angeordnet, dass dieses optische Beugungselement die Gitterstruktur hat, in der sich wenigstens zwei Arten von Beugungsgittern miteinander überlappen, und in der auch wenigstens eine Art von Beugungsgitterabschnitt von diesen Beugungsgittern die sehr kleine periodische Struktur hat, die kleiner als die verwendete Wellenlänge ist, so dass sich die Beugungsrichtung unterscheidet, in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des Lichtstrahls, der an dem optischen Beugungselement einfällt, und dass jeder der polarisierten Lichtstrahlen, der an diesem einfällt, innerhalb dem gesamten Bereich von diesen verwendeten Wellenlängen nur bei einer vorbestimmten Beugungsordnung gebrochen wird.
Auch kann jedes der optischen Beugungselemente gemäß den jeweiligen Ausführungsformen in dem gleichen Verwendungsgebiet für den herkömmlichen dünnen Film verwendet werden, und auch die überlegene Einfallswinkeleigenschaft, die dem SWS-Gitter selbst zu eigen ist, kann wirksam verwendet werden.
Wenn des Weiteren jedes der optischen Beugungselemente gemäß den jeweiligen Ausführungsformen auf das Polarisierungsumwandlungselement angewendet wird, ist es möglich, solch ein hochpräzises Polarisierungsumwandlungselement zu realisieren, das eine einfache Struktur hat.
12 ist ein schematisches Diagramm, das einen Hauptaufbau eines Projektionsgeräts mit Anwendung des Polarisierungsumwandlungselements gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
In 12 bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine Lichtquelleneinheit, die einen Lichtstrahl aussendet, der eine S-polarisierte Lichtkomponente und eine P-polarisierte Lichtkomponente enthält.
Des Weiteren bezeichnet Bezugszeichen 11 einen Reflexionsspiegel. Der Reflexionsspiegel 11 reflektiert den Lichtstrahl, der von der Lichtquelleneinheit 12 ausgesendet wird, zu einer Richtung hin, die gegenüber der Seite des Polarisierungsumwandlungselements 13 ist.
Das Polarisierungsumwandlungselement 13 hat die Struktur, die vorstehend in 7 erklärt ist. Dieses Polarisierungsumwandlungselement 13 bewirkt, dass der Lichtstrahl, der von der Lichtquelleneinheit 12 ausgesendet wird, als ein Lichtstrahl ausgesendet wird, der eine von den Polarisationsrichtungen hat, die entweder einen S-polarisierten Zustand oder einen P-polarisierten Zustand hat. Bezugszeichen 14 bezeichnet eine optische Modulationseinrichtung (Flüssigkeitskristallplatte), die eine Flüssigkeitskristalldisplayvorrichtung (LCD) aufweist, die das Licht moduliert, das von dem Polarisierungsumwandlungselement 13 austritt, auf der Basis eines zugeführten Bildsignals.
Des Weiteren zeigt Bezugszeichen 16 ein optisches Projektionssystem. Das optische Projektionssystem 16 projiziert den Lichtstrahl, der durch die optische Modulationseinrichtung 14 moduliert wird, auf einen Schirm 17, um ein Bild auf diesen Schirm 17 auszubilden.
Das Bildsignal, das der Modulationseinrichtung 14 zugeführt wird, wird durch eine Bildverarbeitungseinrichtung 18 gesteuert, wie ein Personalcomputer oder dergleichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Struktur des SWS-Gitters in der geeigneten Weise festgelegt ist, wird die Beugung bewirkt, in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des Lichtstrahls, der an diesem einfällt, um ein gebeugtes Licht mit nur einer vorbestimmten Beugungsordnung zu produzieren. Sowohl das optische Beugungselement als auch das Polarisierungsumwandlungselement, das dieses optische Beugungselement benutzt, können realisiert werden, und beide können in einer gleichen Weise für das Polarisationstrennelement verwendet werden kann, das die dünne Filmstruktur hat.
Zusätzlich können gemäß der vorliegenden Erfindung beide, sowohl das optischen Beugungselement als auch das Polarisierungsumwandlungselement, das dieses optische Beugungselement verwendet, realisiert werden, wobei beide die SWS-Gitterstrukturen zu eigen haben, die unter besseren Bedingungen hergestellt werden, und beide können auch den Polarisationstrennvorgang durchführen.

Claims

Optisches Beugungselement (1) mit: einer Gitterstruktur, die einen ersten blazegitterförmigen Abschnitt (4) und einen zweiten blazegitterförmigen Abschnitt (5) hat, der an einer Lichtausgangsseite des ersten blazegitterförmigen Abschnitts (4) überlappt ist, wobei wenigstens einer von entweder dem ersten (4) oder dem zweiten (5) blazegitterförmigen Abschnitt durch eine rippenförmige Sub-Wellenlängenstruktur ausgebildet ist.
Optisches Beugungselement gemäß Anspruch 1, wobei die Sub-Wellenlängenstruktur aus einer Art von Material oder zwei Arten von Material besteht und wobei die Besetzungsverhältnisse des/der jeweiligen Materials/Materialien innerhalb einer Periode der Sub-Wellenlängenstruktur entlang einer periodischen Richtung des Gitterabschnitts voneinander verschieden gemacht sind.
Optisches Beugungselement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das optische Beugungselement einen stufenförmigen Gitterabschnitt hat.
Optisches Beugungselement gemäß Anspruch 3, wobei die Sub-Wellenlängenstruktur des Gitterabschnitts entlang der periodischen Richtung der Gitterrichtung variiert ist.
Optisches Beugungselement gemäß Anspruch 4, wobei die Sub-Wellenlängenstruktur quer über jede Stufe der abgestuften Gitterabschnitte ist.
Optisches Beugungselement gemäß Anspruch 3, wobei die Sub-Wellenlängenstruktur des Gitterabschnitts in einer Gitterdickenrichtung variiert ist.
Optisches Beugungselement gemäß Anspruch 6, wobei die Sub-Wellenlängenstruktur quer über jede Stufe der abgestuften Gitterabschnitte variiert ist.
Polarisierungsumwandlungselement, wobei eine Ablenkeinrichtung (7) so vorgesehen ist, dass eine Austrittsrichtung von einem von entweder einem P-polarisiertem Lichtstrahl (P) oder einem S-polarisiertem Lichtstrahl (S), der einer Polarisationstrennung unterzogen worden ist, um in einer Beugungsrichtung, die je nach einer Polarisationsrichtung unterschiedlich ist, durch ein optisches Beugungselement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 gebeugt zu werden, mit einer Austrittsrichtung des anderen Strahls im Wesentlichen zusammenfallend gemacht wird.
Polarisierungsumwandlungselement, wobei eine Halbwellenplatte (8) vorgesehen ist in Übereinstimmung mit einem von entweder einem P-polarisiertem Lichtstrahl (P) oder einem S-polarisiertem Lichtstrahl (S), der einer Polarisationstrennung unterzogen worden ist, um in einer Richtung, die je nach Polarisationsrichtung unterschiedlich ist, durch das optisches Beugungselement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 gebeugt zu werden.
Polarisierungsumwandlungselement, wobei eine Ablenkeinrichtung (7) so vorgesehen ist, dass eine Austritts richtung von einem von entweder einem P-polarisiertem Lichtstrahl (P) oder einem S-polarisiertem Lichtstrahl (S), der einer Polarisationstrennung unterzogen worden ist, um in einer Beugungsrichtung, die je nach einer Polarisationsrichtung unterschiedlich ist, durch ein optisches Beugungselement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 gebeugt zu werden, mit einer Austrittsrichtung des anderen Strahls (S, P) im Wesentlichen zusammenfallend gemacht wird, und wobei eine Halbwellenplatte (8) in Übereinstimmung mit einem von entweder dem P-polarisiertem Lichtstrahl (P) oder dem S-polarisiertem Lichtstrahl (S) vorgesehen ist.
Polarisierungsumwandlungselement gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein optisches Element so vorgesehen ist, dass eine Einfallsrichtung eines Lichtstrahls (La) an dem optischen Beugungselement (1) im Wesentlichen parallel zu einer Austrittsrichtung (S) von ihm gemacht ist.
Projektionsanzeigegerät, in dem ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelleneinheit (12) ausgesendet wird und der eine S-polarisiertes Lichtkomponente und eine P-polarisierte Lichtkomponente enthält, unter Verwendung des Polarisierungsumwandlungselements (13) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 zu einer Modulationseinrichtung (14) für das Modulieren des Lichtstrahls auf der Basis eines Bildsignals hin geführt wird, und wobei der Lichtstrahl, der durch die Modulationseinrichtung (14) moduliert wird, auf eine vorbestimmte Fläche (17) durch ein optisches Projektionssystem (16) projiziert wird.
Projektionsanzeigegerät gemäß Anspruch 12, wobei das Bildsignal in Erwiderung auf ein Signal gesteuert wird, das von einer Bildverarbeitungseinrichtung (18) zugeführt wird.