JPH0458214A - 偏光作成光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ランダムな偏光特性を持ったビーム光を直線
偏光に変える装置に関する。

［従来技術Ｊ 例えば、液晶プロジェクタ−の光源として、また光源の
映り込みを嫌う照明（ガラス越しの照明や水面を通した
照明等）に直線偏光のビーム光が役立つことが知られて
いる。

この様な直線偏光は、従来ランダムな偏光特性の光源（
例えばタングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノン
ランプ、メタルパライトランプなど）の光を偏光板に通
すことによって作られているが、この際に光源光のうち
透過光の偏光面と垂直な成分がカットされるため、利用
できる透過光は光源光の高々５０％である。

このように、偏光板を用いた方法では損失が大きいとい
う問題点がある。

この損失を避ける方法として、まず光源光を偏光ビーム
スプリッタ−で２つの直線偏光成分に分け、その一方の
偏光面を９０”回転させてからもう一方に合流させる方
法が考えられる。

この考えを実現した例として、特開昭６３−１９７９１
３号公報、実開昭６３−１８７１０１号公報、特開昭６
３−２７１３１３号公報、実開昭６３−１５０９２２号
公報、特開昭６３−１６８６２２号公報がある。

上記特開昭６３−１９７９１３号公報及び実開昭６３−
１８７１０１号公報では、偏光ビームスプリッタ−で分
けられた一方の成分を２つの反射面で反射させて偏光面
を回転させている。この様に反射によって偏光面を回転
させることは波長依存性を持たない点で好ましい、しか
しながら、反射光の光路を確保するために装置のサイズ
が大きくなり、この点では好ましくない。

また、上記特開昭６３−２７１３１３号公報及び実開昭
６３−１５０９２２号公報のものは、装置サイズが大き
い点で好ましくない。

また、上記特開昭６３−１６８６２２号公報では、偏光
面の回転にＴＮ液晶を用いており、比較的小型の装置で
、かつ極めて簡単な構造で前記の機能を実現しており、
この点で好ましい。しかし、偏光ビームスプリッタ−で
反射したＳ偏光成分と偏光ビームスプリッタ−を透過し
た後に偏光面を回転したｐ偏光成分とが、空間的に分か
れて出射ビームを構成するために、ビーム幅が入射ビー
ム幅の倍になり、また偏光回転成分には液晶層を通過す
る際に若干の減衰があるため、出射ビームに明るさのむ
らを生じるという欠点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の解決しようとする課題は、ランダム偏光のビー
ム光から効率よ（直線偏光を作る際に、ビーム幅の拡大
がな（、出射ビームに明るさのむらが生じない装置を提
供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の請求項１に記載の偏光作成光学装置は、 光源からの光のうちｐ偏光成分光及びＳ偏光成分光の一
方を反射させ且つ他方を透過させる偏光ビームスプリッ
タ−と、該偏光ビームスプリッタ−からの反射光を入射
させて偏光面の９０°回転した反射光成分を得る反射手
段と、該反射手段での反射光が上記偏光ビームスプリッ
タ−を透過した光と上記光源からの光のうち直接上記偏
光ビームスプリッタ−を透過した光との進行方向を揃え
て合成するための、片面にプリズム列を有する第１プリ
ズム形成板とからなる偏光部と、上記第１プリズム形成
板により合成された光の少なくとも一部を反射させる反
射面と、該反射面での反射光と上記第１プリズム形成板
により合成された光の他部との進行方向を揃えて合成す
るためのものであって片面にプリズム列を有する第２プ
リズム形成板とからなる光ビーム合成部と、を有するこ
とを特徴とする 請求項２に記載の偏光作成光学装置は、請求項１に記載
の偏光作成光学装置において、上記偏光ビームスプリッ
タ−から出射する光の少なくとも一部を上記第１プリズ
ム形成板へと導く反射体を有するものである。

また、請求項３に記載の偏光作成光学装置は、請求項１
に記載の偏光部２組と、各偏光部からの光の進行方向を
揃えて合成するためのものであって片面にプリズム列を
有する第２プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と
を有することを特徴とする 請求項４に記載の偏光作成光学装置は、請求項１または
３に記載の偏光作成光学装置において、上記反射手段が
、多数の反射鏡面が隣接するものどうし互いに直交して
該隣接反射鏡面により形成される稜線と直交する方向に
多数配列されてなり、入射光の偏光面に対し上記反射鏡
面配列方向が４５°の角度をなす様に配置されてなるプ
リズム反射面であることを特徴とするものであり、 請求項５に記載の偏光作成光学装置は、請求項４に記載
の偏光作成光学装置において、上記反射手段の前に位相
板を配置してなるものであり、 請求項６に記載の偏光作成光学装置は、請求項１または
３に記載の偏光作成光学装置において、上記反射手段が
、属波長板と平面鏡とを重ねたものであることを特徴と
するものである。

また、請求項７に記載の偏光作成光学装置は、光源から
の光のうちｐ偏光成分光及びＳ偏光成分光の一方を反射
させ且つ他方を透過させる２つの偏光ビームスプリッタ
−と、これら２つの偏光ビームスプリッタ−の間に配置
されたイ波長板と、上記２つの偏光ビームスプリッタ−
の各々により反射され上記１／２波長板を通過して偏光
面が９０°回転し上記２つの偏光ビームスプリッタ−の
うちの他方を透過した光と上記光源からの光のうち直接
上記２つの偏光ビームスプリッタ−のうちの他方を透過
した光との進行方向を揃えて合成するための、片面にプ
リズム列を有する第１プリズム形成板２つとからなる偏
光部と。

上記各第１プリズム形成板により合成された光の少なく
とも一部を反射させる反射面２つと、該２つの反射面で
の反射光の進行方向を揃えて合成し及び／または各反射
面での反射光と各反射面に対応する上記第１プリズム形
成板により合成された光の他部との進行方向を揃えて合
成するためのものであって片面にプリズム列を有する第
２プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と、を有す
ることを特徴とする 請求項８に記載の偏光作成光学装置は、請求項１．３ま
たは７に記載の偏光作成光学装置において、上記偏光ビ
ームスプリッタ−がミラー型のものであり、 請求項９に記載の偏光作成光学装置は、請求項１．３ま
たは７に記載の偏光作成光学装置において、上記偏光ビ
ームスプリッタ−が、２枚の透明板の間に偏光多層膜が
挟持されており各透明板の外面側に面法線と４５°の角
度をなし互いに直交する２つの面をもつプリズムが複数
並列配置されて形成されているものであり、請求項１０
に記載の偏光作成光学装置は、請求項１．３または７に
記載の偏光作成光学装置におい手、上記偏光ビームスプ
リッタ−が、１枚の透明板と直角プリズムの斜面との間
に偏光多層膜が挟持されており上記透明板の外面側に面
法線と４５°の角度をなし互いに直交する２つの面をも
つプリズムが複数並列配置されて形成されているもので
ある。

更に、請求項１１に記載の偏光作成光学装置は、　請求
項１に記載の偏光部及び／または請求項７に記載の偏光
部が、隣接するものどうしで互いに第１プリズム形成板
が対称的配置となる様にして複数配列されており、該偏
光部配列の第１プリズム形成板側に上記偏光部から出射
する光の進行方向を揃えて合成するためのものであって
片面にプリズム列を有する第２プリズム形成板が配列さ
れていることを特徴とする。

［作用］ 本発明の偏光作成光学装置は、光源からの光を偏光ビー
ムスプリッタ−で２つの直線偏光成分に分け、その一方
の偏光面を９０°回転させてからもう一方に合流させる
ものであり、偏光面を回転させる手段として、偏光面を
９０°回転させる機能を持つ反射体または透過体を用い
る。

先ず、偏光面を９０”回転させる機能を持つ反射体につ
いて説明する。

第１９図はプリズム反射面での反射で偏光面が９０”回
転した成分が得られる様子を示す原理図である。

面２６ａに入射した直線偏光光２４は、プリズムの稜線
に平行な電場ベクトルの成分Ｆｓと垂直な成分Ｆｐとに
分けられるが、面２６ａ、２６ｂが完全導体の反射面で
あれば、２６ａ、２６ｂで反射した光２５の成分Ｆｐ’
の向きが反転し結果として２４に対して２５は偏光面が
９０°回転した光となる。

しかしながら、実際には完全導体の反射面は存在せず、
一般にＦｓ’　とＦｐ’　との間に位相差Δを生じ、ま
た両者の振幅も異なり、反射光２５は楕円偏光になる。

従って、この楕円偏光の偏光面が入射光のそれと直交す
る成分のみが有効である。ここで、Δは小さいほど完全
導体の面に近く、効率も高い。

第１８図にプリズム反射面の一例を示す。

基板２３の片面に多数の反射鏡面が形成されており、隣
接する反射鏡面どうしは互いに直交しており、該隣接反
射鏡面により形成される稜線と直交する方向に多数の反
射鏡面が配列されている。

該反射鏡面は基板面の法線方向Ｕに対し例えば４５°を
なす、ここで、隣接反射鏡面の直交する条件は法線方向
Ｕに沿って入射した光が該法線方向に反射する為に必要
な条件であり、また該反射鏡面が法線方向Ｕとなす角は
４５°とするのが効率の面で最も好ましい。

上記反射鏡面は、基板２３の片面に所定の形状を形成し
た後に蒸着や鍍金により金属層を形成すること、あるい
は誘電体多層膜の形成により得ることができ、基板２３
として透明材料を用いれば、平面の側を入射面としプリ
ズム面を裏面鏡として使うこともできる。更に、基板２
３の屈折率が２１″より大きければ、プリズム面を全反
射面として使っても良い、金属層あるいは誘電体多層膜
による反射鏡面では、金属の種類や膜厚、多層膜の設計
の違いにより前述の位相差Δはまちまちであるが、プリ
ズムの全反射を使う場合には屈折率から計算でき、−例
として屈折率が１．４９の場合（ポリメチルメタクリレ
ート）にはΔ＝７０°である。これから、偏光面の９０
’回転した成分は６７％となるが、全反射は１００％近
い反射率が得られることから、反射面での効率はほぼ６
７％となる。

次に、属波長板を使って偏光面を９０″回転させる方法
について説明する。第２０図は属波長板を使った反射面
の例であり、反射鏡１５の前に残液長板１６を置いて構
成される。入射光１７は反射鏡１８で反射する前後に属
波長板１６を通過することによって偏光面を９０”回転
した反射光１８となる。

ここで用いる反射鏡は金属ミラーでも良いし、誘電体多
層膜を使ったものでも良い。また波長板の片面に金属ミ
ラーや誘電体多層膜を形成して反射鏡としても良い。

この方法では、波長板を用いるために、偏光面が９０”
回転した反射光の得られる効率は波長依存性を持ち、白
色光を用いる場合には好ましいとはい犬ない、この波長
依存性を小さくするために、異なる波長分散を持つ複屈
折材料を合わせてなる色消し波長板を用いてもよい。

尚、上記２つの手段をあわせて用いることによって、よ
り効率よく偏光面の回転を行うことができる。

第２１図は位相板１９とプリズム反射面２０とを用いた
反射面の例である。プリズム反射面による反射では、反
射光の各成分Ｆｓ’　とＦｐｏどの位相差ΔがＯでない
ため反射光が楕円偏光になるが、同じ大きさで符号が逆
の位相差−Δを位相板１９によって作り、結果として位
相差を打ち消し、偏光面が９０″回転した直線偏光を得
る０位相板１９は反射前後に通過するため、レタデーシ
ョンが−Δ／２になるようなものを使えば良い。

この場合には、位相板で与えるべき位相差が比較的小さ
くてすむため、全体での波長依存性は小さく、白色光に
も十分適用できる。プリズム反射面は前述のものならど
んなものでも使うことができるが、なかでも反射率が高
くΔの計算が容易な全反射プリズムを使うものが最も好
ましい。例えば、上記ポリメチルメタクリレートのプリ
ズムを使う場合にはΔ＝７０°であるから、３５°のレ
タデーションを与える位相板を使って、可視光全域にわ
たって極めて高い効率が容易に得られる。

次に、偏光面を９０″回転させる機能を持つ透過体につ
いて説明する。

この様な例として、１／２波長板を使い、入射光の偏光
面と１／２波長板の光学軸とのなす角が４５°になるよ
うに透過させるものがある。

この方法では、光線の通る向きに関係なく偏光面が回転
する為、双方向光通過の際に作用が必要とされる場合に
使用できる。但し、その作用が波長依存性を持つので、
白色光を用いる場合には好ましいとはいえない。

以上の様にして得られた偏光面回転成分と偏光ビームス
プリッタ−で分離されたもう一方の成分とを第１プリズ
ム形成板により進行方向を揃えて合成する。そして、該
第１プリズム形成板からの出射光ビームを、第２プリズ
ム形成板を含む光ビーム合成部において、総合ビーム幅
を減少させる様に再合成する。こうすることによって、
偏光作成によるビーム幅の拡大をな（すことができる。

また、マイクロプリズムを並べてなるプリズム形成板を
使うことによって、出射光ビームにおける明るさむらの
発生を避けることができる。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

第２２図、第２３図、第２７図及び第２６図はいずれも
請求項１の実施例の平面図である。これらは請求項４，
８の実施例でもある。

第２２図の実施例において、光源５の光は曲面鏡６で平
行光にされ、ミラー型偏光ビームスプリッタ−２７に角
度４５°で入射し、ｐ偏光の成分は偏光ビームスプリッ
タ−２７を透過して第１プリズム形成板２で屈折して出
射する。一方、Ｓ偏光の成分は偏光ビームスプリッタ−
２７で反射し、プリズム反射面４で逆向きに反射するこ
とによって偏光面の９０°回転を受けてｐ偏光に変換さ
れ、今度は偏光ビームスプリッタ−２７を透過し、第１
プリズム形成板２で屈折して出射する。

ここで、第１プリズム形成板２の各小プリズムの形状及
び屈折率を適宜選択することにより、上記２つの出射光
を平行に揃えることができる。上記偏光ビームスプリッ
タ−２７、プリズム反射面４及び第１プリズム形成板２
により偏光部が構成される。

以上の様にして第１プリズム形成板２から出射した光の
うち、該第１プリズム形成板２の半分から出た光部分は
第２プリズム形成板１全体に４５°の角度で入射し、該
第２プリズム形成板２で屈折して出射する。また、第１
プリズム形成板２の他の半分から出た光部分は、反射鏡
７全体に４５°の角度で入射し、反射により９Ｇ”偏向
せしめられ、上記第２プリズム形成板１全体に４５゜の
角度で入射し、該第２プリズム形成板２で屈折して出射
する。ここで、第２プリズム形成板１の各小プリズムの
形状及び屈折率を適宜選択することにより、上記２つの
出射光を平行に揃えることができる。該第２プリズム形
成板１からの出射光のビーム幅は光源からの入射光のビ
ーム幅と同一になる。上記反射鏡７及び第２プリズム形
成板１により光ビーム合成部が構成される。

第１３図は上記第１プリズム形成板２または上記第２プ
リズム形成板１における光通過の様子を示す概略図であ
り、本図から分かる様に、プリズム形成板１，２の法線
方向に光を出射させるためには、小プリズム面がプリズ
ム形成板の法線方向となす角度θを下記式（１）、（２
）を満たす様に選べばよい。

ｎ　５Ｌｎａ＝　ｓｉｎβ　　　　　　　−−−（１）
ｎ　ｃｏｓ　（α＋θ）　＝　ｃｏｓθ　　　＋拳＠（
２）なお、ここでｎはプリズム形成板１．２の屈折率で
ある。

上記βはプリズム形成板１，２への入射角であり、４５
°であるから、上記式（１）、（２）から、 Ｓｉｎα＝１７（ｎ・２１′２）・・・（３）ｔａｎθ
＝（２ｎ　２−１　）　＋７２−２　ｒ／Ｍ　　　、　
　、　　、　（４）であり、θ〉Ｏであるから、上記式
（４）より、ｎ　＞　（３／２）　””でなければなら
ないことがわかる。

そして、α≧θとなる様にθを選択するのが好ましい。

もし、αくθであれば、第１７図（ａ）に示すように、
入射光２１の一部２２がプリズムの反対の傾斜の面に反
射して方向を変え、平行な出射光とならないため、効率
の低下をまねき好ましくない。第１７図（ｂ）に示すよ
うに損失光を生じないためには、上記式（３）から、ｔ
ａｎａ　＝　　（ｓｉｎ”ａ／（１−ｓｉｎ”ａ））”
”＝　１７　（２ｎ　”　−１）　Ｉｉｘであり、また
α≧θからｔａｎα≧ｔａｎθであり、これらと上記式
（４）とから、 ｎ≦　（（３＋３’／”　　）／２）””＝１．５３８
・　・　・　（５） となり、これがプリズム形成板の好ましい屈折率の範囲
である。但し、ｎが上記式（５）の範囲より太き（なっ
て、第１７図（ａ）のように損失光が生じても、α→θ
であれば、効率は急激には低下しない。

更に、θは小さいほど屈折角が大きく、光ビームの広が
り角を拡大する効果が大きくなるため、集光効率が低下
するので、この観点からは上記式（５）の等号が成り立
つように選ぶのがよい。

第２７図の実施例は、光源５、曲面鏡６及び反射鏡７の
配置が上記第２２図の実施例と異なるのみであり、機能
は同等である。

上記第２２図の実施例及び第２７図の実施例に用いられ
る反射１１７は、金属ミラーでも良いし誘電体多層膜を
使ったものでも良いが、入射角及び反射角が４５°であ
ることを利用して、第１４図のように屈折率が２１ノ２
以上の透明板の片面に直角プリズムの列を形成したもの
を用い、全反射鏡とすることもできる。

第２３図及び第２６図の実施例では、同様に全反射鏡を
利用している。第２６図の実施例では、直角プリズム３
１をそのまま使っている。第２３図の実施例では、直角
プリズムの光出射面に細かな直角プリズムの列を形成し
たもの９を第１プリズム形成板２からの全出射光の導光
体として用いている。

以上の実施例で用いられるミラー型偏光ビームスプリッ
タ−は、透明板上に光学薄膜を多層にコートしたもので
、Ｓ偏光成分とｐ偏光成分の反射率が異なることを利用
してこれらを分離するものである。このタイプはカバー
できる波長帯域が狭いので単色光に使用が限定されるが
、平板状であるため小さな場所しかとらないという利点
がある。

次に、第２９図及び第３０図は請求項１，２の実施例の
平面図である。これらの実施例では、プリズム型偏光ビ
ームスプリッタ−２９が用いられている。該プリズム型
偏光ビームスプリッタ−は２つの直角プリズムを偏光多
層膜をはさんで貼り合わせた構造のもので、はぼ可視光
全域をカバーする広帯域のものができ、白色光に適用で
きる。

なお、ここで言う偏光多層膜とは、屈折率の高い物質と
低い物質とを屈折角がブリュースター角になるように交
互に積層されてなる誘電多層膜である。

これらの実施例では、上記プリズム型偏光ビームスプリ
ッタ−２９の２つの面からの出射光のうちの半分を第１
プリズム形成板２へと導（ために、２枚の反射＃１２８
を用いている。該反射鏡は上記反射鏡７と同様、第１４
図のように屈折率が２１７１以上の透明板の片面に直角
プリズムの列を形成したものでもよいし、上記第２６図
の直角プリズム３１を用いてもよい。

また、第３０図の実施例は、プリズム型偏光ビームスプ
リッタ−の広帯域性を利用し、第２プリズム形成板１を
２枚と、グイクロイックミラー３０ａ、３０ｂとを使っ
て、更に色分離の機能を持たせたものである。例えば、
３０ａを赤を透過し緑、青を反射するミラー、３０ｂを
緑、青を透過し赤を反射するミラーとすれば、それぞれ
赤とシアンの偏光光が得られる。

次に、第１図及び第４図は請求項１．９の実施例の平面
図であり、それぞれ上記第２２図及び第２３図の実施例
のミラー型偏光ビームスプリッタ−２７を第１５図の偏
光ビームスプリッタ−に替えたものである。

第１図及び第４図における偏光ビームスプリッタ−３は
、第１５図に示す様に、直角プリズム列を形成した透明
板の間に偏光多層膜１４を形成したものでり、該偏光多
層膜１４は上記プリズム型偏光ビームスプリッタ−のそ
れと同じものである。透明板上に形成された各々のプリ
ズムの面がプリズム型偏光ビームスプリッタ−の入射面
及び反射面と同じ働きをして、結果的にプリズム型偏光
ビームスプリッタ−と同じ機能を示す、この様なものは
レーザー光のようなコヒーレント光に適用される場合に
は、そのコヒーレンスを乱し好ましくないが、本発明の
用途のようにインコヒーレントな光源に用いるには問題
がない。また第１図及び第４図かられかるように、入射
角β＝４５＠で使い、ミラー型とほぼ同じ使い方ができ
る。

次に、第２図及び第３図は請求項１，１０の実施例の平
面図であり、第９図は第２図の実施例の斜視図である。

これら実施例においては、偏光ビームスプリッタ−８と
して、第１６図のものを使用している。

該偏光ビームスプリッタ−８はプリズム型偏光ビームス
プリッタ−の半分を直角プリズム列を形成した透明板に
置き換えたものであり、その働きはプリズム型偏光ビー
ムスプリッタ−と同じである。第２図及び第３図の実施
例では、この偏光ビームスプリッタ−８の二つの側面が
それぞれ光源５及びプリズム反射面４に対面し、直角プ
リズムが導光体としての働きをしている。

なお、上記第１５図及び第１６図の偏光ビームスプリッ
タ−の制作方法は基本的にプリズム型と同じであり、一
方の透明板ないしはプリズムを有する透明ブロックに偏
光多層膜を蒸着などによって形成し、もう一方の透明板
ないしは透明ブロックを接着すればよい。

次に、第２４図及び第２８図はいずれも請求項３の実施
例の平面図である。これらは請求項４゜８の実施例でも
ある。

第２４図の実施例において、上記第２２図の実施例にお
ける偏光部２つが、双方の出射光が内側を向くように対
称形に配置されている。そして、これら２つの偏光部の
出射光が重なる位置に第２プリズム形成板１が配置され
ており、ここで平行光に合成される。

このような本実施例によれば、単に上記第２２図の実施
例を２つ配置したものと比べて反射鏡７が省かれており
、且つ上記第２２図の実施例と同一の出射光断面積を得
るためには全体の体積は約半分で良い、更に１本実施例
は入射光ビームの左右の異なる位置の光が出射面上で合
成されるミキシング効果を持っており、入射光ビームの
断面内の光量斑を減少させる働きを持っている。

第２８図の実施例は、光源５、曲面鏡６及びプリズム反
射面４の配置が上記第２４図の実施例と異なっており、
２つの光源からの光を偏光合成するものである。どちら
の光源からの光も出射面上に広がって出射するため、ど
ちらか一方の光源を切っても出射光ビームの分布はほと
んど変わらず、強度のみが減少する。この性質を利用し
て光の強度を２〜３段階（例えば、強と弱の光源を使え
ば、［弱のみ］＜［強のみ］〈［弱十強］の３段階に切
り替えられる）に変えたり、異なる色の光源２つをセッ
トして、出射光の色合いを変えたりすることができる。

次に、第２５図は請求項７，８の実施例の平面図である
。

本実施例においては、上記第２２図の実施例の装置２つ
がプリズム反射面部分を合わせる様に対称形に配置され
、但しプリズム反射面４の代わりに１枚の１／２波長板
１０が配置されている。

そして、光源５、曲面鏡６及び第２プリズム形成板１が
共通化されている。

このような本実施例によれば、上記第２４図の実施例と
同程度の小型化が可能になる。

第５図は請求項３，４．１０の実施例の平面図であり、
第６図及び第７図はいずれも請求項７゜１０の実施例の
平面図である。

これら実施例においては、偏光ビームスプリッタ−８と
して、上記第１６図のものを使用しており、ミラー型偏
光ビームスプリッタ−を使う場合と同様な小型化が可能
である。

第７図の実施例においては、上記第６図の実施例の第２
プリズム形成板工の位置を変える事によって、左右の偏
光部からの光が混じり合うようにして、ミキシング効果
を増している。

なお、以上の実施例中のプリズム反射面の前に位相板を
お（ことにより請求項５の実施例を得ることができ、ま
たプリズム反射面４を属波長板と平面鏡を重ねたもので
置き換えることにより請求項６の実施例を得ることがで
きる。

次に、請求項１１の実施例を第８図に示す。

この実施例は請求項３，７の考え方を発展させたもので
あり、請求項１に記載の偏光部及び／または請求項７に
記載の偏光部を複数並べる事によって、同一の出射光断
面積を得るために要する全体の体積を減少させ得るもの
で、特に幅の広い光の偏光を得る場合に有効である。

例えば、第８図の実施例は中央に第６図の実施例の偏光
部を２つ並設し、両端にそれぞれ第２図の実施例の偏光
部を配置し、全体に共通の第２プリズム形成板１を配置
したものである。同一の出射光断面積を得るためには、
第５図及び第６図の実施例の約１／３、第１〜４図の実
施例の約１／６の体積でよい。本実施例では、第６図の
実施例及び第２図の実施例のユニットを単に複数配列し
たものとは異なり、反射鏡７を省き更にプリズム形成板
１を一体化した構成であるため、部品数も少なくなる。

このように、本発明装置の構成要素のプリズム形成板、
プリズム反射面、偏光ビームスプリッタ−などを、精度
及び強度が許す限り薄（小さくする事によって、同じ幅
に配列する構成要素の数を増やし、装置厚さを薄（する
事が出来る。

第１０図は請求項１１の実施例の一部を示したものであ
る。

本実施例は偏光部Ｂと光ビーム合成部Ａとが複数個繰り
返し配列されて構成されている。偏光部Ｂの例を具体的
に挙げたものが第１２図（ａ）〜（ｆ）であり、光ビー
ム合成部Ａの例を具体的に挙げたものが第１１図（ａ）
〜（ｄ）である。これらの図において、上記実施例にお
けると同様の部材には同一の符号が付されている。

偏光部Ｂの例において、１２は残液長板であり、１３は
平面鏡である。尚、％波長板１２と平面鏡１３との組合
わせを用いる場合は、両ス波長板１３の光学軸を揃えて
あれば平面鏡１３のかわりにハーフミラ−を用いてもよ
く、この場合、透過光については２枚の属波長板がイ波
長板として作用する。

光ビーム合成部Ａの例において、９Ｗは隣接する２つの
導光体９を一体化したものである。

（ｂ）と（Ｃ）の違いはミキシング効果にあり、（ｂ）
が（ａ）と同様に隣合う偏光部からの光が混じり合うの
に対して、（ｃ）では第１０図のＡと同様に混じり合う
事はない。更に、（ｄ）はより大きなミキシングの効果
を得るためにハーフミラ−１１を導光体中に設けたもの
である０図から解るように、偏光部の異なる位置の光が
多数混じって出射光を構成している。このようにするこ
とによって、入射光の斑を減少させる事が出来る。この
均一化効果は第１０図の繰り返し単位Ａ、Ｂの大きさに
よっても大きく左右され、入射光の斑の周期と同程度の
大きさのとき、特に大きな効果が得られる。

本発明の説明図には、光源に曲面ミラーを使ったビーム
光源を用いたが、レンズを用いたビーム光源であっても
全（同様であることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明装置は、ランダム偏光の光
源から小型の簡単な装置を使って、ビーム幅を拡大させ
ることなしに、直線偏光の光を効率よく作ることを可能
にした。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図、第２２図〜第３０図はいずれも本発明
の偏光作成光学装置の平面図である。 第９図は本発明の偏光作成光学装置の斜視図である。 第１０図は本発明の偏光作成光学装置の一部の平面図で
あり、第１１図及び第１２図はそれぞれその光ビーム合
成部Ａ及び偏光部Ｂの具体例を示す図である。 第１３図及び第１７図はいずれもプリズム形成板におけ
る光通過状態を示す図である。 第１４図は反射鏡の例を示す図である。 第１５図及び第１６図は偏光ビームスプリッタ−を示す
図である。 第１８図は本発明の偏光作成光学装置に使用されるプリ
ズム反射面の説明図であり、第１９図は該プリズム反射
面の機能を説明する図である。 第２０図及び第２１図はそれぞれ残液長板と平面鏡との
組み合わせによる反射面の例及びプリズム反射面の前に
位相板を配置した反射面の例を示す図である。 なお、図中の光線のうちで、ｐ偏光成分は実線で示され
ており、Ｓ偏光成分は点線で示されている。 １：第２プリズム形成板、 ２：第１プリズム形成板、 ３．８，２７：偏光ビームスプリッタ−４，２０ニブリ
ズム反射面、 ５：光源、　　　　６：凹面鏡、 ７．２８：反射鏡、 ９：導光体、　　　　１０：Ｈ波長板 １１：ハーフミラ− １２，１６：図波長板、 １３．１５：平面鏡、 １４：偏光多層膜、 １３．１５：平面鏡、 １７．２１．２４：入射光、 １８．２５：反射光、 １９：位相板、　　２２：損失光、 ２６ａ、２６ｂ：反射面、 ３０ａ、３０ｂ：ダイクロイツクミラ−３１＝直角プリ
ズム。 代理人　弁理士　　山　下　穣　子 弟１図 第２図 第 図 第 図 第 図 第３図 第４図 第 図 第 図 ↑ ↑ ↑ 第 図 第 図 Ｉ 第 図 第 図 第 図 （ｂ） 第 図 （ｂ） ■ 第 図 ■Ｕ −一一一〇 第２２図 第２３図 第２４図 第２５図 第２０図 第 図 第２８Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光源からの光のうちｐ偏光成分光及びｓ偏光成分
   光の一方を反射させ且つ他方を透過させる偏光ビームス
   プリッターと、該偏光ビームスプリッターからの反射光
   を入射させて偏光面の９０゜回転した反射光成分を得る
   反射手段と、該反射手段での反射光が上記偏光ビームス
   プリッターを透過した光と上記光源からの光のうち直接
   上記偏光ビームスプリッターを透過した光との進行方向
   を揃えて合成するための、片面にプリズム列を有する第
   １プリズム形成板とからなる偏光部と、上記第１プリズ
   ム形成板により合成された光の少なくとも一部を反射さ
   せる反射面と、該反射面での反射光と上記第１プリズム
   形成板により合成された光の他部との進行方向を揃えて
   合成するためのものであって片面にプリズム列を有する
   第２プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と、を有
   することを特徴とする、偏光作成光学装置。 （２）上記偏光ビームスプリッターから出射する光の少
   なくとも一部を上記第１プリズム形成板へと導く反射体
   を有する、請求項１に記載の偏光作成光学装置。 （３）請求項１に記載の偏光部２組と、各偏光部からの
   光の進行方向を揃えて合成するためのものであって片面
   にプリズム列を有する第２プリズム形成板とからなる光
   ビーム合成部とを有することを特徴とする、偏光作成光
   学装置。 （４）上記反射手段が、多数の反射鏡面が隣接するもの
   どうし互いに直交して該隣接反射鏡面により形成される
   稜線と直交する方向に多数配列されてなり、入射光の偏
   光面に対し上記反射鏡面配列方向が４５゜の角度をなす
   様に配置されてなるプリズム反射面であることを特徴と
   する、請求項１または３に記載の偏光作成光学装置。 （５）上記反射手段の前に位相板を配置してなる、請求
   項４に記載の偏光作成光学装置。（６）上記反射手段が
   、１／４波長板と平面鏡とを重ねたものであることを特
   徴とする、請求項１または３に記載の偏光作成光学装置
   。 （７）光源からの光のうちｐ偏光成分光及びｓ偏光成分
   光の一方を反射させ且つ他方を透過させる２つの偏光ビ
   ームスプリッターと、これら２つの偏光ビームスプリッ
   ターの間に配置された１／２波長板と、上記２つの偏光
   ビームスプリッターの各々により反射され上記１／２波
   長板を通過して偏光面が９０゜回転し上記２つの偏光ビ
   ームスプリッターのうちの他方を透過した光と上記光源
   からの光のうち直接上記２つの偏光ビームスプリッター
   のうちの他方を透過した光との進行方向を揃えて合成す
   るための、片面にプリズム列を有する第１プリズム形成
   板２つとからなる偏光部と、 上記各第１プリズム形成板により合成された光の少なく
   とも一部を反射させる反射面２つと、該２つの反射面で
   の反射光の進行方向を揃えて合成し及び／または各反射
   面での反射光と各反射面に対応する上記第１プリズム形
   成板により合成された光の他部との進行方向を揃えて合
   成するためのものであって片面にプリズム列を有する第
   ２プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と、 を有することを特徴とする、偏光作成光学装置。 （８）上記偏光ビームスプリッターがミラー型のもので
   ある、請求項１、３または７に記載の偏光作成光学装置
   。 （９）上記偏光ビームスプリッターが、２枚の透明板の
   間に偏光多層膜が挟持されており各透明板の外面側に面
   法線と４５゜の角度をなし互いに直交する２つの面をも
   つプリズムが複数並列配置されて形成されているもので
   ある、請求項１、３または７に記載の偏光作成光学装置
   。 （１０）上記偏光ビームスプリッターが、１枚の透明板
   と直角プリズムの斜面との間に偏光多層膜が挟持されて
   おり上記透明板の外面側に面法線と４５゜の角度をなし
   互いに直交する２つの面をもつプリズムが複数並列配置
   されて形成されているものである、請求項１、３または
   ７に記載の偏光作成光学装置。 （１１）請求項１に記載の偏光部及び／または請求項７
   に記載の偏光部が、隣接するものどうしで互いに第１プ
   リズム形成板が対称的配置となる様にして複数配列され
   ており、該偏光部配列の第１プリズム形成板側に上記偏
   光部から出射する光の進行方向を揃えて合成するための
   ものであって片面にプリズム列を有する第２プリズム形
   成板が配列されていることを特徴とする、偏光作成光学
   装置。