JP2929074B2 - 偏光光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像投影装置や偏光顕微
鏡等の偏光光学装置に関するものである。
鏡等の偏光光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の偏光を利用した偏光光学装置とし
ては画像投影装置や偏光顕微鏡等がある。これらの偏光
光学装置の基本的な構成としては、光源と、１つの偏光
ビームスプリッターや１組の偏光板などの偏光素子と、
画像投影装置では投影画像を表示する空間光変調器、偏
光顕微鏡では観察対象とその観察対象を固定するステー
ジ等からなる。
ては画像投影装置や偏光顕微鏡等がある。これらの偏光
光学装置の基本的な構成としては、光源と、１つの偏光
ビームスプリッターや１組の偏光板などの偏光素子と、
画像投影装置では投影画像を表示する空間光変調器、偏
光顕微鏡では観察対象とその観察対象を固定するステー
ジ等からなる。
【０００３】まず偏光光学装置として画像投影装置に用
いられている反射型光書込液晶ライトバルブの構造につ
いて簡単に説明する。図３は、反射型光書込液晶ライト
バルブの構造を示す断面図である。液晶分子を挟持する
ためのガラスやプラスチックなどの透明基板３０１ａ、
３０１ｂは、表面に透明電極層３０２ａ、３０２ｂ、配
向膜層３０３ａ、３０３ｂが設けられている。透明基板
３０１ａと３０１ｂはその配向膜層３０３ａ、３０３ｂ
側を、スペーサ３０９を介して間隙を制御して対向さ
せ、液晶層３０４を挟持するようになっている。
いられている反射型光書込液晶ライトバルブの構造につ
いて簡単に説明する。図３は、反射型光書込液晶ライト
バルブの構造を示す断面図である。液晶分子を挟持する
ためのガラスやプラスチックなどの透明基板３０１ａ、
３０１ｂは、表面に透明電極層３０２ａ、３０２ｂ、配
向膜層３０３ａ、３０３ｂが設けられている。透明基板
３０１ａと３０１ｂはその配向膜層３０３ａ、３０３ｂ
側を、スペーサ３０９を介して間隙を制御して対向さ
せ、液晶層３０４を挟持するようになっている。
【０００４】また、光による書込側の透明電極層３０２
ａ上には光導電層３０５、遮光層３０６、誘電体ミラー
３０７が配向膜層３０３ａとの間に積層形成され、書込
側の透明基板３０１ａと読出側の透明基板３０１ｂのセ
ル外面には、無反射コーティング層３０８ａ、３０８ｂ
が形成されている。液晶層３０４の液晶としては、ネマ
ティック液晶や強誘電性液晶などが用いられている。特
に強誘電性液晶を用いた反射型光書込液晶ライトバルブ
は、動作速度が数百Ｈｚ以上と非常に高速である。強誘
電性液晶を用いた反射型光書込液晶ライトバルブは、入
力画像を閾値処理し２値化するデバイスとして知られて
いるが、駆動電圧の波形を工夫する事によりグレースケ
ール表示をする事も可能であることが知られている。
ａ上には光導電層３０５、遮光層３０６、誘電体ミラー
３０７が配向膜層３０３ａとの間に積層形成され、書込
側の透明基板３０１ａと読出側の透明基板３０１ｂのセ
ル外面には、無反射コーティング層３０８ａ、３０８ｂ
が形成されている。液晶層３０４の液晶としては、ネマ
ティック液晶や強誘電性液晶などが用いられている。特
に強誘電性液晶を用いた反射型光書込液晶ライトバルブ
は、動作速度が数百Ｈｚ以上と非常に高速である。強誘
電性液晶を用いた反射型光書込液晶ライトバルブは、入
力画像を閾値処理し２値化するデバイスとして知られて
いるが、駆動電圧の波形を工夫する事によりグレースケ
ール表示をする事も可能であることが知られている。
【０００５】このような反射型光書込液晶ライトバルブ
に書き込まれた画像を読み出すには、まず、入射光束を
偏光板等で偏光成分を直線偏光（例えばｓ偏光）成分の
みにし、反射型光書込液晶ライトバルブに照射する。そ
の後反射型光書込液晶ライトバルブで反射された光束
は、入射光束の直線偏光の偏光軸に対し垂直な直線偏光
成分（例えばｐ偏光）成分のみを偏光板等で透過させる
ことにより書き込まれた画像を強度情報として読み出す
ことができる。このようにして読み出された画像はポジ
画像となる。
に書き込まれた画像を読み出すには、まず、入射光束を
偏光板等で偏光成分を直線偏光（例えばｓ偏光）成分の
みにし、反射型光書込液晶ライトバルブに照射する。そ
の後反射型光書込液晶ライトバルブで反射された光束
は、入射光束の直線偏光の偏光軸に対し垂直な直線偏光
成分（例えばｐ偏光）成分のみを偏光板等で透過させる
ことにより書き込まれた画像を強度情報として読み出す
ことができる。このようにして読み出された画像はポジ
画像となる。
【０００６】つぎに、従来の偏光光学装置として画像投
影装置の構成例を図４を用いて説明する。この偏光光学
装置は、光源１０１と偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢ
Ｓ）４０１と反射型光書込液晶ライトバルブ１０４と投
影レンズ１０５とスクリーン１０６と書込レンズ１０７
とＣＲＴ１０８から構成されている。ＣＲＴ１０８に表
示された画像を書き込みレンズ１０７により反射型光書
込液晶ライトバルブ１０４に書き込む。光源１０１から
照射された光束はＰＢＳ４０１によりｓ偏光成分のみが
反射され、反射型光書込液晶ライトバルブ１０４にｓ偏
光成分のみの直線偏光光束が照射される。
影装置の構成例を図４を用いて説明する。この偏光光学
装置は、光源１０１と偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢ
Ｓ）４０１と反射型光書込液晶ライトバルブ１０４と投
影レンズ１０５とスクリーン１０６と書込レンズ１０７
とＣＲＴ１０８から構成されている。ＣＲＴ１０８に表
示された画像を書き込みレンズ１０７により反射型光書
込液晶ライトバルブ１０４に書き込む。光源１０１から
照射された光束はＰＢＳ４０１によりｓ偏光成分のみが
反射され、反射型光書込液晶ライトバルブ１０４にｓ偏
光成分のみの直線偏光光束が照射される。
【０００７】反射型光書込液晶ライトバルブ１０４で反
射した光束は、ＰＢＳ４０１を透過する事で、ＣＲＴ１
０８と書込レンズ１０７により反射型光書込液晶ライト
バルブ１０４に書き込まれた画像を読み出すことができ
る。その後投影レンズ１０５で拡大投影されスクリーン
１０６上に投影される。このスクリーン１０６上に投影
された画像のコントラストはＰＢＳ４０１と反射型光書
込液晶ライトバルブ１０４のコントラストで決まる。反
射型光書込液晶ライトバルブ１０４のコントラストは５
００対１以上あるので、スクリーン１０６上の投影され
た画像のコントラストにはほとんど影響を与えない。特
に、光源１０１から照射された光束の波長帯域が広く、
光束の角度成分が大きい場合には、ＰＢＳ４０１の特性
が投影画像のコントラストに与える影響が大きい。その
ためこのＰＢＳ４０１の特性としては、ｐ偏光成分透過
率（以下Ｔｐと略す）をなるべく高くし、ｓ偏光成分透
過率（以下Ｔｓと略す）をなるべく低くすることが必要
となる。
射した光束は、ＰＢＳ４０１を透過する事で、ＣＲＴ１
０８と書込レンズ１０７により反射型光書込液晶ライト
バルブ１０４に書き込まれた画像を読み出すことができ
る。その後投影レンズ１０５で拡大投影されスクリーン
１０６上に投影される。このスクリーン１０６上に投影
された画像のコントラストはＰＢＳ４０１と反射型光書
込液晶ライトバルブ１０４のコントラストで決まる。反
射型光書込液晶ライトバルブ１０４のコントラストは５
００対１以上あるので、スクリーン１０６上の投影され
た画像のコントラストにはほとんど影響を与えない。特
に、光源１０１から照射された光束の波長帯域が広く、
光束の角度成分が大きい場合には、ＰＢＳ４０１の特性
が投影画像のコントラストに与える影響が大きい。その
ためこのＰＢＳ４０１の特性としては、ｐ偏光成分透過
率（以下Ｔｐと略す）をなるべく高くし、ｓ偏光成分透
過率（以下Ｔｓと略す）をなるべく低くすることが必要
となる。
【０００８】また、図５に示すような従来の偏光光学装
置のように同じ特性のＰＢＳを第１のＰＢＳ５０１と第
２のＰＢＳ５０２の２個用いることによりコントラスト
を図４の従来の偏光光学装置よりも高くすることができ
る。図６は、図４や図５の従来の偏光光学装置で用いて
いるＰＢＳの特性を示す。
置のように同じ特性のＰＢＳを第１のＰＢＳ５０１と第
２のＰＢＳ５０２の２個用いることによりコントラスト
を図４の従来の偏光光学装置よりも高くすることができ
る。図６は、図４や図５の従来の偏光光学装置で用いて
いるＰＢＳの特性を示す。
【０００９】ＰＢＳの入射面に垂直に入射する入射光か
らの角度のずれを入射角度とすると、図６は入射角度０
度と入射角度５度の場合のＰＢＳ４０１や第１のＰＢＳ
５０１、第２のＰＢＳ５０２の特性を示す１例である。
入射角度がついてもＴｓを低く押さえた設計になってい
るため、入射角度成分が大きくなるとＴｐが低くなる傾
向がある。この図６のＰＢＳの場合には、入射角度０度
の時の平均透過率はＴｐが９２％、Ｔｓが０．４％、入
射角度が５度の時平均透過率は、Ｔｐが８０％、Ｔｓが
０．７％であった。この図６のような特性のＰＢＳを図
５の第１のＰＢＳ５０１と第２のＰＢＳ５０２に用いた
場合、図６の従来の偏光光学装置では、スクリーン上で
の投影画像のコントラストは１００対１程度であった。
らの角度のずれを入射角度とすると、図６は入射角度０
度と入射角度５度の場合のＰＢＳ４０１や第１のＰＢＳ
５０１、第２のＰＢＳ５０２の特性を示す１例である。
入射角度がついてもＴｓを低く押さえた設計になってい
るため、入射角度成分が大きくなるとＴｐが低くなる傾
向がある。この図６のＰＢＳの場合には、入射角度０度
の時の平均透過率はＴｐが９２％、Ｔｓが０．４％、入
射角度が５度の時平均透過率は、Ｔｐが８０％、Ｔｓが
０．７％であった。この図６のような特性のＰＢＳを図
５の第１のＰＢＳ５０１と第２のＰＢＳ５０２に用いた
場合、図６の従来の偏光光学装置では、スクリーン上で
の投影画像のコントラストは１００対１程度であった。
【００１０】これらの従来例は白黒画像の画像投影装置
であるが、反射型光書込液晶ライトバルブとＣＲＴと書
込レンズを３組用い、色分離合成のためにダイクロイッ
クプリズムやダイクロイックフィルターを用いること
で、カラー画像投影装置とすることができる。
であるが、反射型光書込液晶ライトバルブとＣＲＴと書
込レンズを３組用い、色分離合成のためにダイクロイッ
クプリズムやダイクロイックフィルターを用いること
で、カラー画像投影装置とすることができる。
【００１１】また、従来の偏光光学装置として偏光顕微
鏡は、画像投影装置の反射型光書込液晶ライトバルブ１
０４の代わりに、観察対象である観察物体がステージの
上に固定され、肉眼あるいはＣＣＤカメラで観察するこ
と以外は画像投影装置の構成と同じである。
鏡は、画像投影装置の反射型光書込液晶ライトバルブ１
０４の代わりに、観察対象である観察物体がステージの
上に固定され、肉眼あるいはＣＣＤカメラで観察するこ
と以外は画像投影装置の構成と同じである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
偏光光学装置では、光源から照射される光束の波長帯域
幅が広く、且つ角度成分も大きいため、１００：１を越
えるような高いコントラストを得る為には非常に高価な
偏光素子を用いる必要がある。たとえば、ＰＢＳによく
用いられる硝材としては安価なＢＫ７が上げられるが、
高コントラスト化のために、ＬａＫ８やＳＦ１０といっ
た高価な硝材を使わなければならなくなるという課題が
あった。
偏光光学装置では、光源から照射される光束の波長帯域
幅が広く、且つ角度成分も大きいため、１００：１を越
えるような高いコントラストを得る為には非常に高価な
偏光素子を用いる必要がある。たとえば、ＰＢＳによく
用いられる硝材としては安価なＢＫ７が上げられるが、
高コントラスト化のために、ＬａＫ８やＳＦ１０といっ
た高価な硝材を使わなければならなくなるという課題が
あった。
【００１３】あるいは、硝材としてＢＫ７を用いて、直
方体ではないＰＢＳといった特殊な形のＰＢＳを用いる
ことでコントラストの向上は可能だが、このようなＰＢ
Ｓは配置的にも、大きさ的にも不利な要因となり、装置
の大型化かつ複雑化を招く原因となるという課題があっ
た。
方体ではないＰＢＳといった特殊な形のＰＢＳを用いる
ことでコントラストの向上は可能だが、このようなＰＢ
Ｓは配置的にも、大きさ的にも不利な要因となり、装置
の大型化かつ複雑化を招く原因となるという課題があっ
た。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を 解決するた
めに、本発明は、光源と、少なくとも２個以上の偏光素
子を用い、前記光源からの光束は、第１の偏光素子で分
離された後に第２の偏光素子に入射する偏光光学装置に
おいて、偏光素子に対する光束の入射角度が所望の入射
角度範囲であって、第２の偏光素子のｓ偏光成分透過率
の平均値が、第１の偏光素子のｓ偏光成分透過率の平均
値よりも小さく、且つ、第１の偏光素子のｐ偏光成分透
過率の平均値が、第２の偏光素子のｐ偏光成分透過率の
平均値よりも大きいことからなる構成とした。
めに、本発明は、光源と、少なくとも２個以上の偏光素
子を用い、前記光源からの光束は、第１の偏光素子で分
離された後に第２の偏光素子に入射する偏光光学装置に
おいて、偏光素子に対する光束の入射角度が所望の入射
角度範囲であって、第２の偏光素子のｓ偏光成分透過率
の平均値が、第１の偏光素子のｓ偏光成分透過率の平均
値よりも小さく、且つ、第１の偏光素子のｐ偏光成分透
過率の平均値が、第２の偏光素子のｐ偏光成分透過率の
平均値よりも大きいことからなる構成とした。
【００１５】
【作用】ＰＢＳなどの偏光素子は、Ｔｐを１００％にし
Ｔｓを０％にすることが理想的だが、非常にこのような
偏光素子の設計製作は困難である。そこで通常は、ある
入射角度がついた光束に対しコントラストを高くしたい
という理由からＴｓ成分を０％近くに低く押さえるよう
に設計製作する。
Ｔｓを０％にすることが理想的だが、非常にこのような
偏光素子の設計製作は困難である。そこで通常は、ある
入射角度がついた光束に対しコントラストを高くしたい
という理由からＴｓ成分を０％近くに低く押さえるよう
に設計製作する。
【００１６】しかし本発明においては、少なくとも２つ
の特性の異なる偏光素子を用いることで、コントラスト
の向上を実現した。第１の偏光素子は、通常のＰＢＳ等
の設計とは異なり、波長及び偏光素子への光束入射角度
に対してＴｐがなるべく高くなるように設計され、Ｔｓ
についてはある程度犠牲にした素子である。
の特性の異なる偏光素子を用いることで、コントラスト
の向上を実現した。第１の偏光素子は、通常のＰＢＳ等
の設計とは異なり、波長及び偏光素子への光束入射角度
に対してＴｐがなるべく高くなるように設計され、Ｔｓ
についてはある程度犠牲にした素子である。
【００１７】第２の偏光素子は、通常のＰＢＳ等の設計
と同じく、コントラストを高くするために、波長及び偏
光素子への光束の入射角度に対してＴｓがなるべく低く
なるように設計され、Ｔｐはある程度犠牲にしている素
子である。偏光素子としてＰＢＳの場合について作用を
説明する。
と同じく、コントラストを高くするために、波長及び偏
光素子への光束の入射角度に対してＴｓがなるべく低く
なるように設計され、Ｔｐはある程度犠牲にしている素
子である。偏光素子としてＰＢＳの場合について作用を
説明する。
【００１８】ある入射角度成分を有する白色光束は、第
１のＰＢＳによりｓ偏光成分の１部も透過してしまう
が、ｐ偏光成分はほとんど透過する。なぜならば第１の
ＰＢＳは入射角度及び波長に対してＴｐの変化が少なく
且つ透過率が高い、つまり第１のＰＢＳのｐ偏光成分透
過率の平均値が第２のＰＢＳに比べ高い為である。よっ
て第１のＰＢＳを反射した光束にはｐ偏光成分はほとん
ど含まれていない。つまり、第１のＰＢＳを透過する光
束には、かなりのｓ偏光成分の光束が含まれるが、その
かわり第１のＰＢＳで反射した光束にはｐ偏光成分がほ
とんど含まれず、ほとんどｓ偏光成分の光束のみがえら
れることになる。
１のＰＢＳによりｓ偏光成分の１部も透過してしまう
が、ｐ偏光成分はほとんど透過する。なぜならば第１の
ＰＢＳは入射角度及び波長に対してＴｐの変化が少なく
且つ透過率が高い、つまり第１のＰＢＳのｐ偏光成分透
過率の平均値が第２のＰＢＳに比べ高い為である。よっ
て第１のＰＢＳを反射した光束にはｐ偏光成分はほとん
ど含まれていない。つまり、第１のＰＢＳを透過する光
束には、かなりのｓ偏光成分の光束が含まれるが、その
かわり第１のＰＢＳで反射した光束にはｐ偏光成分がほ
とんど含まれず、ほとんどｓ偏光成分の光束のみがえら
れることになる。
【００１９】ほとんどｓ偏光成分のみになった光束は、
第２のＰＢＳに照射されｓ偏光成分はほとんど反射され
る。第２のＰＢＳに照射されるｐ偏光成分はほとんどな
いので、多少Ｔｐ成分が低くとも第２のＰＢＳで反射さ
れるｐ偏光成分はほとんどない。
第２のＰＢＳに照射されｓ偏光成分はほとんど反射され
る。第２のＰＢＳに照射されるｐ偏光成分はほとんどな
いので、多少Ｔｐ成分が低くとも第２のＰＢＳで反射さ
れるｐ偏光成分はほとんどない。
【００２０】よって純粋なｓ偏光成分のみが得られる。
純粋なｓ偏光成分は、反射型光書込液晶ライトバルブ等
により偏光成分が変化し、第２のＰＢＳを透過すること
でｐ偏光成分のみが透過し、高いコントラストの画像が
得ることができる。第２のＰＢＳを透過する反射型光書
込液晶ライトバルブにより偏光成分の変化を受なかった
ｓ偏光成分の光束は、Ｔｓ成分を重視した第２のＰＢＳ
でほとんど反射される。よって、スクリーン上に投影さ
れた画像は、ｐ偏光成分のみとなり、コントラストの非
常に高い画像が得られる。
純粋なｓ偏光成分は、反射型光書込液晶ライトバルブ等
により偏光成分が変化し、第２のＰＢＳを透過すること
でｐ偏光成分のみが透過し、高いコントラストの画像が
得ることができる。第２のＰＢＳを透過する反射型光書
込液晶ライトバルブにより偏光成分の変化を受なかった
ｓ偏光成分の光束は、Ｔｓ成分を重視した第２のＰＢＳ
でほとんど反射される。よって、スクリーン上に投影さ
れた画像は、ｐ偏光成分のみとなり、コントラストの非
常に高い画像が得られる。
【００２１】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 （１）第一実施例 図１は、本発明の偏光光学装置の第一実施例の構成図で
ある。この第一実施例は、特にスクリーン等に画像を投
影する画像投影装置の場合である。本発明による第一実
施例は、光源１０１と、少なくとも２つの偏光素子とし
て第１のＰＢＳ１０２と第２のＰＢＳ１０３、投影画像
を記録する反射型光書込液晶ライトバルブ１０４と、反
射型光書込液晶ライトバルブ１０４に画像を書き込む書
込手段としてＣＲＴ１０８と書込レンズ１０７と、反射
型光書込液晶ライトバルブ１０４に記録された画像を投
影する為の投影レンズ１０５と、スクリーン１０６から
構成されている。
明する。 （１）第一実施例 図１は、本発明の偏光光学装置の第一実施例の構成図で
ある。この第一実施例は、特にスクリーン等に画像を投
影する画像投影装置の場合である。本発明による第一実
施例は、光源１０１と、少なくとも２つの偏光素子とし
て第１のＰＢＳ１０２と第２のＰＢＳ１０３、投影画像
を記録する反射型光書込液晶ライトバルブ１０４と、反
射型光書込液晶ライトバルブ１０４に画像を書き込む書
込手段としてＣＲＴ１０８と書込レンズ１０７と、反射
型光書込液晶ライトバルブ１０４に記録された画像を投
影する為の投影レンズ１０５と、スクリーン１０６から
構成されている。
【００２２】本発明で用いた第１のＰＢＳ１０２と第２
のＰＢＳ１０３の波長特性の例を図２に示す。第１のＰ
ＢＳ１０２は、通常のＰＢＳ等の設計とは異なり、波長
及びＰＢＳへの光束入射角度に対してＴｐがなるべく高
くなるように設計した。その際、入射角度が、５度で
も、Ｔｐは変化が少なく高い透過率を保つように設計し
た。そのかわり、Ｔｓについてはある程度犠牲にし、入
射角度が５度の時でもＴｓが多少高くなることを許し
た。
のＰＢＳ１０３の波長特性の例を図２に示す。第１のＰ
ＢＳ１０２は、通常のＰＢＳ等の設計とは異なり、波長
及びＰＢＳへの光束入射角度に対してＴｐがなるべく高
くなるように設計した。その際、入射角度が、５度で
も、Ｔｐは変化が少なく高い透過率を保つように設計し
た。そのかわり、Ｔｓについてはある程度犠牲にし、入
射角度が５度の時でもＴｓが多少高くなることを許し
た。
【００２３】第２のＰＢＳ１０３は、通常のＰＢＳ等の
設計と同じく、コントラストを高くするために、波長及
び偏光素子への光束の入射角度に対してＴｓがなるべく
低くなるように設計し、Ｔｐはある程度犠牲にした。本
実施例で用いた第１のＰＢＳ１０２は、入射角度０度の
時の平均透過率は、Ｔｐが９４％、Ｔｓが０．４％、入
射角度が５度の時の平均透過率は、Ｔｐが９０％、Ｔｓ
が７％である。また、本実施例で用いた第２のＰＢＳ１
０３は、入射角度０度の時の平均透過率は、Ｔｐが９２
％、Ｔｓが０．４％、入射角度が５度の時の平均透過率
は、Ｔｐが８０％、Ｔｓが０．７％である。つまり、入
射角度が５度のとき、第１のＰＢＳのＴｓの平均値（７
％）は、第２のＰＢＳのＴｓの平均値（０．７％）より
も大きく、第１のＰＢＳのＴｐの平均値（９０％）は、
第２のＰＢＳのＴｐの平均値（８０％）よりも大きい。
設計と同じく、コントラストを高くするために、波長及
び偏光素子への光束の入射角度に対してＴｓがなるべく
低くなるように設計し、Ｔｐはある程度犠牲にした。本
実施例で用いた第１のＰＢＳ１０２は、入射角度０度の
時の平均透過率は、Ｔｐが９４％、Ｔｓが０．４％、入
射角度が５度の時の平均透過率は、Ｔｐが９０％、Ｔｓ
が７％である。また、本実施例で用いた第２のＰＢＳ１
０３は、入射角度０度の時の平均透過率は、Ｔｐが９２
％、Ｔｓが０．４％、入射角度が５度の時の平均透過率
は、Ｔｐが８０％、Ｔｓが０．７％である。つまり、入
射角度が５度のとき、第１のＰＢＳのＴｓの平均値（７
％）は、第２のＰＢＳのＴｓの平均値（０．７％）より
も大きく、第１のＰＢＳのＴｐの平均値（９０％）は、
第２のＰＢＳのＴｐの平均値（８０％）よりも大きい。
【００２４】図２に示すような特性の第１のＰＢＳ１０
２と第２のＰＢＳ１０３を用いて、図１の第一実施例を
説明する。光源１０１から照射されたある角度成分を有
する入射白色光束は、第１のＰＢＳ１０２によりｓ偏光
成分の１部も透過してしまうが、ｐ偏光成分はほとんど
反射せず、ｐ偏光成分がほとんど透過する。なぜならば
第１のＰＢＳ１０２は角度及び波長に対して第１のＰＢ
Ｓ１０２のＴｐの平均値が９０％以上と高く、この値
は、第２のＰＢＳ１０３に比べても高い為である。よっ
て第１のＰＢＳ１０２を反射した光束にはｐ偏光成分は
ほとんど含まれていない。つまり、第１のＰＢＳ１０２
を透過する光束には、かなりのｓ偏光成分の光束が含ま
れるが、そのかわり第１のＰＢＳ１０２で反射した光束
にはｐ偏光成分がほとんど含まれず、第１のＰＢＳ１０
２で反射した光束は、ほとんどｓ偏光成分の光束のみが
えられることになる。第１のＰＢＳ１０２で反射される
光束には、ｐ偏光成分を無くしｓ偏光成分のみにし、利
用されない第１のＰＢＳ１０２を透過する光に、幾分ｓ
偏光成分が含まれてしまい、光の利用効率という点では
マイナス要因になるが、高いコントラストを得るため
に、多少の光量のロスはここで容認する。
２と第２のＰＢＳ１０３を用いて、図１の第一実施例を
説明する。光源１０１から照射されたある角度成分を有
する入射白色光束は、第１のＰＢＳ１０２によりｓ偏光
成分の１部も透過してしまうが、ｐ偏光成分はほとんど
反射せず、ｐ偏光成分がほとんど透過する。なぜならば
第１のＰＢＳ１０２は角度及び波長に対して第１のＰＢ
Ｓ１０２のＴｐの平均値が９０％以上と高く、この値
は、第２のＰＢＳ１０３に比べても高い為である。よっ
て第１のＰＢＳ１０２を反射した光束にはｐ偏光成分は
ほとんど含まれていない。つまり、第１のＰＢＳ１０２
を透過する光束には、かなりのｓ偏光成分の光束が含ま
れるが、そのかわり第１のＰＢＳ１０２で反射した光束
にはｐ偏光成分がほとんど含まれず、第１のＰＢＳ１０
２で反射した光束は、ほとんどｓ偏光成分の光束のみが
えられることになる。第１のＰＢＳ１０２で反射される
光束には、ｐ偏光成分を無くしｓ偏光成分のみにし、利
用されない第１のＰＢＳ１０２を透過する光に、幾分ｓ
偏光成分が含まれてしまい、光の利用効率という点では
マイナス要因になるが、高いコントラストを得るため
に、多少の光量のロスはここで容認する。
【００２５】ほとんどｓ偏光成分のみになった光束は、
第２のＰＢＳ１０３に照射され、第２のＰＢＳ１０３で
ｓ偏光成分はほとんど反射される。第２のＰＢＳ１０３
に照射されるｐ偏光成分はほとんどないので、多少Ｔｐ
が低くとも第２のＰＢＳ１０３で反射されるｐ偏光成分
はほとんどない。
第２のＰＢＳ１０３に照射され、第２のＰＢＳ１０３で
ｓ偏光成分はほとんど反射される。第２のＰＢＳ１０３
に照射されるｐ偏光成分はほとんどないので、多少Ｔｐ
が低くとも第２のＰＢＳ１０３で反射されるｐ偏光成分
はほとんどない。
【００２６】よって純粋なｓ偏光成分のみが得られる。
ＣＲＴ１０８に表示された画像は書込レンズ１０７によ
り反射型光書込液晶ライトバルブ１０４に書き込まれ記
録される。第２のＰＢＳ１０３で反射された純粋なｓ偏
光成分のみの光束は、反射型光書込液晶ライトバルブ１
０４に照射され、反射型光書込液晶ライトバルブ１０４
に書き込まれた画像に対応し偏光成分が変化し、第２の
ＰＢＳ１０３を透過することでｐ偏光成分のみが透過す
る。第２のＰＢＳ１０３を透過したｐ偏光成分の画像
は、投影レンズ１０５によりスクリーン１０６上に投影
される。反射型光書込液晶ライトバルブ１０４で反射さ
れたｓ偏光成分は、第２のＰＢＳ１０３でほとんど反射
され、スクリーン１０６上にはほとんど到達しない。よ
って、スクリーン１０６上に高いコントラストの画像が
得ることができる。第２のＰＢＳ１０３を透過する反射
型光書込液晶ライトバルブ１０４により偏光成分の変化
を受なかったｓ偏光成分の光束は、Ｔｓを重視した第２
のＰＢＳ１０３でほとんど反射される。本実施例では、
スクリーン１０６上に投影された投影画像のコントラス
トは、２００対１以上のものが得られた。このような高
いコントラストを得るには、第１のＰＢＳ１０２と第２
のＰＢＳ１０３との偏光分離特性が重要であるが、どち
らか単体の特性が優れていれば良いわけではない。本発
明は、２つのＰＢＳの組み合わせで偏光分離特性を向上
させようとしているために、２つのＰＢＳ間の特性の関
係が重要である。
ＣＲＴ１０８に表示された画像は書込レンズ１０７によ
り反射型光書込液晶ライトバルブ１０４に書き込まれ記
録される。第２のＰＢＳ１０３で反射された純粋なｓ偏
光成分のみの光束は、反射型光書込液晶ライトバルブ１
０４に照射され、反射型光書込液晶ライトバルブ１０４
に書き込まれた画像に対応し偏光成分が変化し、第２の
ＰＢＳ１０３を透過することでｐ偏光成分のみが透過す
る。第２のＰＢＳ１０３を透過したｐ偏光成分の画像
は、投影レンズ１０５によりスクリーン１０６上に投影
される。反射型光書込液晶ライトバルブ１０４で反射さ
れたｓ偏光成分は、第２のＰＢＳ１０３でほとんど反射
され、スクリーン１０６上にはほとんど到達しない。よ
って、スクリーン１０６上に高いコントラストの画像が
得ることができる。第２のＰＢＳ１０３を透過する反射
型光書込液晶ライトバルブ１０４により偏光成分の変化
を受なかったｓ偏光成分の光束は、Ｔｓを重視した第２
のＰＢＳ１０３でほとんど反射される。本実施例では、
スクリーン１０６上に投影された投影画像のコントラス
トは、２００対１以上のものが得られた。このような高
いコントラストを得るには、第１のＰＢＳ１０２と第２
のＰＢＳ１０３との偏光分離特性が重要であるが、どち
らか単体の特性が優れていれば良いわけではない。本発
明は、２つのＰＢＳの組み合わせで偏光分離特性を向上
させようとしているために、２つのＰＢＳ間の特性の関
係が重要である。
【００２７】本実施例では、偏光素子としてＰＢＳを用
いたが、偏光板とビームスプリッターを用いても同様の
効果が得られることは言うまでもない。さらに、本実施
例は白黒画像の画像投影装置の場合であるが、色分離ダ
イクロイックフィルター等を用い色分解し、反射型光書
込液晶ライトバルブを３台用いればカラー画像投影装置
とする事ができ、第一実施例と同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。また、本実施例は光源としてイン
コヒーレント光源を用いたが、コヒーレント光源につい
ても同様の効果が得られることは言うまでもない。
いたが、偏光板とビームスプリッターを用いても同様の
効果が得られることは言うまでもない。さらに、本実施
例は白黒画像の画像投影装置の場合であるが、色分離ダ
イクロイックフィルター等を用い色分解し、反射型光書
込液晶ライトバルブを３台用いればカラー画像投影装置
とする事ができ、第一実施例と同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。また、本実施例は光源としてイン
コヒーレント光源を用いたが、コヒーレント光源につい
ても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】（２）第二実施例 図７は、本発明の偏光光学装置の第二実施例である。こ
の第二実施例は、第一実施例で用いていた反射型光書込
液晶ライトバルブの代わりに、透過型のＴＦＴパネルを
用いた場合の実施例である。このため、第一実施例の構
成と同じ部分については、本実施例の説明を一部省略或
は簡単にする。
の第二実施例は、第一実施例で用いていた反射型光書込
液晶ライトバルブの代わりに、透過型のＴＦＴパネルを
用いた場合の実施例である。このため、第一実施例の構
成と同じ部分については、本実施例の説明を一部省略或
は簡単にする。
【００２９】図１の第一実施例と同様に、光源１０１か
ら照射されたある角度成分を持つ光束は第１のＰＢＳ１
０２と第２のＰＢＳ１０３により、純粋なｓ偏光成分の
みを取り出すことができる。この取り出されたｓ偏光成
分の光束を投影画像が書き込まれているＴＦＴパネル７
０１に照射する。照射された光束は、ＴＦＴパネル７０
１を透過し、第３のＰＢＳ７０２を透過する。第３のＰ
ＢＳ７０２を透過した画像は、投影レンズ１０５により
スクリーン１０６上に拡大投影される。ここで、第３の
ＰＢＳ７０２は、第２のＰＢＳ１０３と同様の特性のＰ
ＢＳを用いた。つまり、入射角度が大きくなったときで
もＴｓを押さえた設計になっているＰＢＳを用いた。こ
れにより、図１の第一実施例の場合と全く同様に、スク
リーン１０６上にコントラストが２００対１以上の画像
が投影される。
ら照射されたある角度成分を持つ光束は第１のＰＢＳ１
０２と第２のＰＢＳ１０３により、純粋なｓ偏光成分の
みを取り出すことができる。この取り出されたｓ偏光成
分の光束を投影画像が書き込まれているＴＦＴパネル７
０１に照射する。照射された光束は、ＴＦＴパネル７０
１を透過し、第３のＰＢＳ７０２を透過する。第３のＰ
ＢＳ７０２を透過した画像は、投影レンズ１０５により
スクリーン１０６上に拡大投影される。ここで、第３の
ＰＢＳ７０２は、第２のＰＢＳ１０３と同様の特性のＰ
ＢＳを用いた。つまり、入射角度が大きくなったときで
もＴｓを押さえた設計になっているＰＢＳを用いた。こ
れにより、図１の第一実施例の場合と全く同様に、スク
リーン１０６上にコントラストが２００対１以上の画像
が投影される。
【００３０】本実施例では、偏光素子としてＰＢＳを用
いたが、偏光板とビームスプリッターを用いても同様の
効果が得られることは言うまでもない。特に、第３のＰ
ＢＳ７０２は、偏光板を用いることで同様の効果が得ら
れることは言うまでもない。さらに、本実施例は白黒画
像の画像投影装置の場合であるが、色分離ダイクロイッ
クフィルター等を用い色分解し、ＴＦＴパネルを３枚用
い、再度色合成をすればカラー画像投影装置とする事が
でき、第一実施例と同様の効果が得られることは言うま
でもない。また、本実施例は光源としてインコヒーレン
ト光源を用いたが、コヒーレント光源についても同様の
効果が得られることは言うまでもない。
いたが、偏光板とビームスプリッターを用いても同様の
効果が得られることは言うまでもない。特に、第３のＰ
ＢＳ７０２は、偏光板を用いることで同様の効果が得ら
れることは言うまでもない。さらに、本実施例は白黒画
像の画像投影装置の場合であるが、色分離ダイクロイッ
クフィルター等を用い色分解し、ＴＦＴパネルを３枚用
い、再度色合成をすればカラー画像投影装置とする事が
でき、第一実施例と同様の効果が得られることは言うま
でもない。また、本実施例は光源としてインコヒーレン
ト光源を用いたが、コヒーレント光源についても同様の
効果が得られることは言うまでもない。
【００３１】（３）第三実施例 図８は、本発明の偏光光学装置の第三実施例の構成図で
ある。この第三の実施例は、特に偏光顕微鏡の場合であ
る。本実施例は、図１の第一実施例において、反射型光
書込液晶ライトバルブ１０４の代わりに観察物体８０３
とステージ８０４を用い、ＣＣＤカメラ８０５で観察す
る場合の実施例である。このため、第一実施例の構成と
同じ部分については、本実施例の説明を一部省略或は簡
単にする。
ある。この第三の実施例は、特に偏光顕微鏡の場合であ
る。本実施例は、図１の第一実施例において、反射型光
書込液晶ライトバルブ１０４の代わりに観察物体８０３
とステージ８０４を用い、ＣＣＤカメラ８０５で観察す
る場合の実施例である。このため、第一実施例の構成と
同じ部分については、本実施例の説明を一部省略或は簡
単にする。
【００３２】図１の第一実施例と同様に、光源１０１か
ら照射されたある角度成分を持つ光束は第１のＰＢＳ１
０２と第２のＰＢＳ１０３により、純粋なｓ偏光成分の
みを取り出すことができる。取り出された純粋なｓ偏光
成分の光束は、照射レンズ８０１によりステージ８０４
上におかれた観察物体８０３に照射される。観察物体８
０３の持つ複屈折率により偏光が変化し、照射レンズ８
０１と結像レンズ８０２によりＣＣＤカメラ８０５上に
結像される。その際、照射レンズ８０１と結像レンズ８
０２の間におかれたＴｓを重視した第２のＰＢＳ１０３
により、ｐ偏光成分のみが透過され、ＣＣＤカメラ８０
５上に観察物体８０３が観察される。
ら照射されたある角度成分を持つ光束は第１のＰＢＳ１
０２と第２のＰＢＳ１０３により、純粋なｓ偏光成分の
みを取り出すことができる。取り出された純粋なｓ偏光
成分の光束は、照射レンズ８０１によりステージ８０４
上におかれた観察物体８０３に照射される。観察物体８
０３の持つ複屈折率により偏光が変化し、照射レンズ８
０１と結像レンズ８０２によりＣＣＤカメラ８０５上に
結像される。その際、照射レンズ８０１と結像レンズ８
０２の間におかれたＴｓを重視した第２のＰＢＳ１０３
により、ｐ偏光成分のみが透過され、ＣＣＤカメラ８０
５上に観察物体８０３が観察される。
【００３３】よって、図１の第一実施例と同様にして、
モニター８０６上で非常にコントラストの高い画像が観
察される。
モニター８０６上で非常にコントラストの高い画像が観
察される。
【００３４】
【発明の効果】ＰＢＳ等を用いた偏光光学装置におい
て、高いコントラストを得る為に高価なＬａＫ８やＳＦ
１０ような硝材のＰＢＳ、直方体でないＰＢＳといった
特殊な形のＰＢＳや、ガラスの代わりに液体を用いたＰ
ＢＳを使う必要がなく、安価でかつ小型の偏光光学装置
を提供する事ができる。
て、高いコントラストを得る為に高価なＬａＫ８やＳＦ
１０ような硝材のＰＢＳ、直方体でないＰＢＳといった
特殊な形のＰＢＳや、ガラスの代わりに液体を用いたＰ
ＢＳを使う必要がなく、安価でかつ小型の偏光光学装置
を提供する事ができる。
【００３５】また、ＢＫ７などの硝材を用いた従来のＰ
ＢＳを２個用いた偏光光学装置に比べ、本発明の偏光光
学装置は２倍以上のコントラストの向上ができる。
ＢＳを２個用いた偏光光学装置に比べ、本発明の偏光光
学装置は２倍以上のコントラストの向上ができる。
【図１】第一実施例の偏光光学装置のを示す構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１及び第２波長特性を示す図であ
る。
る。
【図３】反射型光書込液晶ライトバルブの構成を示す断
面図である。
面図である。
【図４】従来の偏光光学装置を示す構成図である。
【図５】従来の偏光光学装置を示す構成図である。
【図６】従来のＰＢＳの波長特性を示す図である。
【図７】第二実施例の偏光光学装置を示す構成図であ
る。
る。
【図８】第三実施例の偏光光学装置を示す構成図であ
る。
る。
１０１ 光源 １０２ 第１のＰＢＳ １０３ 第２のＰＢＳ １０４ 反射型光書込液晶ライトバルブ １０５ 投影レンズ １０６ スクリーン １０７ 書込レンズ １０８ ＣＲＴ ３０１ａ、３０１ｂ 透明基板 ３０２ａ、３０２ｂ 透明電極層 ３０３ａ、３０３ｂ 配向膜層 ３０４ 液晶層 ３０５ 光導電層 ３０６ 遮光層 ３０７ 誘電体ミラー ３０８ａ、３０８ｂ 無反射コーティング層 ３０９ スペーサ ４０１ ＰＢＳ ５０１ 第１のＰＢＳ ５０２ 第２のＰＢＳ ７０１ ＴＦＴパネル ７０２ 第３のＰＢＳ ８０１ 照射レンズ系 ８０２ 結像レンズ系 ８０３ 観測物体 ８０４ ステージ ８０５ ＣＣＤカメラ ８０６ モニター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 忠雄 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/28 G03B 21/00 G02B 5/30
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の波長あるいは波長帯域幅を有する
光源と、少なくとも２個以上の偏光素子を用い、前記光
源からの光束は、第１の偏光素子で分離された後に第２
の偏光素子に入射する偏光光学装置において、 前記偏光素子に対する光束の入射角度が所望の入射角度
範囲であって、 前記第２の偏光素子のｓ偏光成分透過率の平均値が、前
記第１の偏光素子のｓ偏光成分透過率の平均値より小さ
く、且つ、 前記第１の偏光素子のｐ偏光成分透過率の平均値が、前
記第２の偏光素子のｐ偏光成分透過率の平均値より大き
いことを特徴とする偏光光学装置。 - 【請求項２】 前記偏光素子は、偏光分離部分が所定の
誘電体を所定の膜厚で積層して形成された誘電体多層膜
からなる偏光ビームスプリッターであることを特徴とす
る請求項１記載の偏光光学装置。 - 【請求項３】 前記複数の波長あるいは波長帯域幅を有
する光源が、可視光領域であることを特徴とする請求項
１記載の偏光光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7047667A JP2929074B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 偏光光学装置 |
| US08/611,738 US5854707A (en) | 1995-03-07 | 1996-03-06 | Polarizing type optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7047667A JP2929074B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 偏光光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08248357A JPH08248357A (ja) | 1996-09-27 |
| JP2929074B2 true JP2929074B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=12781621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7047667A Expired - Fee Related JP2929074B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 偏光光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5854707A (ja) |
| JP (1) | JP2929074B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6507326B2 (en) | 1996-07-10 | 2003-01-14 | Nikon Corporation | Color-projection apparatus operable to project a high-contrast image with minimal change in the state or phase of polarization of light flux |
| JPH11306579A (ja) * | 1998-04-15 | 1999-11-05 | Sony Corp | ビームスプリッタ及び光ピックアップ装置 |
| AU2003276608A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-09 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device and method of color adjustment for projection type video image display devices |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2958258A (en) * | 1953-09-21 | 1960-11-01 | Technicolor Corp | Optical projection of beam controlled object fields |
| US4864390A (en) * | 1986-08-22 | 1989-09-05 | North American Philips Corporation | Display system with equal path lengths |
| EP0313682B1 (en) * | 1987-10-30 | 1992-08-12 | Ibm Deutschland Gmbh | Beam-analyzer for optical storage device |
| FR2629924B1 (fr) * | 1988-04-08 | 1992-09-04 | Comp Generale Electricite | Polariseur a couches dielectriques |
| KR930003307B1 (ko) * | 1989-12-14 | 1993-04-24 | 주식회사 금성사 | 입체용 프로젝터 |
| DE69218830T2 (de) * | 1991-05-29 | 1997-07-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bildprojektions-System |
| US5309422A (en) * | 1991-06-10 | 1994-05-03 | Alps Electric Co., Ltd. | Light separation element and light receiving optical device using same |
| JPH05241103A (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-21 | Nec Corp | 投射型液晶表示装置 |
| JP3168770B2 (ja) * | 1993-06-03 | 2001-05-21 | 松下電器産業株式会社 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
| US5625491A (en) * | 1995-03-15 | 1997-04-29 | Spectra-Physics Lasers, Inc. | Broad band polarizing beam splitter |
-
1995
- 1995-03-07 JP JP7047667A patent/JP2929074B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-06 US US08/611,738 patent/US5854707A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5854707A (en) | 1998-12-29 |
| JPH08248357A (ja) | 1996-09-27 |
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