JPWO2019026720A1 - 偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 - Google Patents
偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019026720A1 JPWO2019026720A1 JP2019534076A JP2019534076A JPWO2019026720A1 JP WO2019026720 A1 JPWO2019026720 A1 JP WO2019026720A1 JP 2019534076 A JP2019534076 A JP 2019534076A JP 2019534076 A JP2019534076 A JP 2019534076A JP WO2019026720 A1 JPWO2019026720 A1 JP WO2019026720A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- hologram
- base material
- incident
- hologram layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 199
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 277
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 67
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 136
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 109
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 70
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 34
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 22
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 12
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 11
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 8
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 photopolymer Polymers 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000010538 cationic polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- KKFHAJHLJHVUDM-UHFFFAOYSA-N n-vinylcarbazole Chemical compound C1=CC=C2N(C=C)C3=CC=CC=C3C2=C1 KKFHAJHLJHVUDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 150000003440 styrenes Chemical class 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/04—Optical design
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/0944—Diffractive optical elements, e.g. gratings, holograms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
- G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
- G02F1/13355—Polarising beam splitters [PBS]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
図1及び図2は、反射型のホログラム31を使用した本発明の偏光ビームスプリッタ1の概略構成図であり、図1は入射光11が基材2の側面23の一部24から入射した場合の光路を示し、図2は入射光14が基材2の裏面22から入射した場合の光路を示している。また、図12は、透過型のホログラム32を使用した本発明の偏光ビームスプリッタ1の概略構成図であり、図12(A)は入射光11が基材2の側面23の一部24から入射した場合の光路を示し、図12(B)は入射光18がベースフィルム4側から入射した場合の光路を示している。
図3(A)は、本発明の反射型ホログラム31の製造方法を説明する概略図であり、図3(B)は、本発明の透過型ホログラム32の製造方法を説明する概略図である。ベースフィルム4に設けられたホログラム層3が、記録用第1光学素子41と記録用第2光学素子42との間に挟持されている。ホログラム層3と記録用第1光学素子41との表面は隙間なく接着されているが、ベースフィルム4と記録用第2光学素子42とは隣接して配置しただけであるため、隙間に空気層が形成されないように、屈折率が同程度の浸液43を介在させている。そして、記録用第1光学素子41から記録用第2光学素子42までを角度αだけ傾けて斜めに配置し、光軸が直交する第1の光束44と第2の光束45とをホログラム層3において交差するように照射することにより、ホログラム層3において第1の光束44と第2の光束45とを干渉させてホログラム31又は32を記録することができる。図3(A)と図3(B)とは、第2の光束45の進行方向が反対である点で異なる。浸液43は、ホログラム層3の屈折率と同一であることが好ましいが、同一でなくても、屈折率の差による屈折が許容範囲内であればよい。なお、図3(A)及び(B)は概略図であり、光の光学素子内における屈折については図示していないが、第1の光束44と第2の光束45がいずれも入射角αで入射するため、屈折してもホログラム層3において第1の光束44と第2の光束45の光軸は直交する。
図4(A)は、ホログラム31の回折光52の偏光成分の測定方法の一例を説明する概略図であり、図4(B)は、ホログラム31の非回折光(透過光)59の偏光成分の測定方法の一例を説明する概略図である。図4(A)では、ホログラム31に対し、ホログラム31と干渉する再生用の光束51を第1の光束44と同じ角度で記録用第1光学素子41の側面を介して照射し、ホログラム31から発生した回折光52をアパーチャ(開口)53によって一部を取出し、それをグラン・トムソンプリズムのような高性能検光子54を通過させた光量を検出器55で検出する。また、図4(B)では、ホログラム31に対し、ホログラム31と干渉する再生用の光束57を第2の光束45と同じ角度で記録用第2光学素子42の裏面を介して照射し、ホログラム31を透過した非回折光(透過光)59をアパーチャ(開口)53によって一部を取出し、それをグラン・トムソンプリズムのような高性能検光子54を通過させた光量を検出器55で検出する。検出器55で光量を測定しつつ検光子54の透過軸をP偏光と平行な方向から90°回転させてS偏光と平行な方向とすることにより、回折光又は非回折光のP偏光成分とS偏光成分とを測定できる。S偏光成分とP偏光成分の比を消光比と呼び、検出器55で検出したS偏光成分の光量とP偏光成分の光量とから算出できる。
表1及び図5は、本発明のホログラム31として機能する製造条件についての検証実験の結果である。検証実験は、図3(A)の製造方法において、記録用第1光学素子41及び第2光学素子42には屈折率1.48のガラス板(縦100mm×横100mm厚さ10mm)を使用し、屈折率1.58のベースフィルム4に支持された屈折率1.49のフォトポリマーをホログラム層3として設け、ベースフィルム4と記録用第2光学素子42との間には屈折率1.51の浸液43を介在させた。第1の光束44のガラス板側面に対する入射角αが14°となるように傾けた状態(第2の光束45の入射角も14°)とし、第1の光束44及び第2の光束45について、それぞれS偏光、P偏光、円偏光にした場合の9通りの組み合わせでホログラム31を記録し、記録された各ホログラムについて、同じ配置で、図4(A)の測定方法において、S偏光、P偏光又は円偏光の再生用の光束51を照射したときの検光子54の透過軸の角度に対する回折光52の光量を測定し、回折光52の光量のS偏光成分とP偏光成分を算出した。なお、第1の光束44と第2の光束44とは光軸が90°で交差するように配置されており、記録時及び再生時に使用した光束は、532nmの固体レーザーからの出射光から消光比100:1のS偏光の光を形成して使用し、P偏光、円偏光の場合は、それを波長板によって変換して使用した。また、再生用の光束51の光量は検出器55で受光する面積比で換算して算出した場合に約19mWであった。
図6、7は、本発明のホログラムの他の製造方法を説明する図である。図6(A)は、第2の光束45をホログラム層3や記録用第1及び第2光学素子41,42の表面に対して垂直に照射した例であり、図3(A)とは第2の光束45の進行方向を偏向すれば実現できる。図6(A)の製造方法で記録されたホログラムは、図1及び2に示すように、側面の一部24から斜めに入射した入射光11に対し、裏面22と垂直な回折光12を発生させる。
図8(A)は、偏光ビームスプリッタ1の変形例であり、例えば、図7(A)の製造方法で製造したり、図7(A)において、記録用第2光学素子42を取り除いた状態で同様の第1の光束44及び第2の光束45を照射する製造方法でも製造したりすることができる。基材2の側面23が傾斜しており、基材2の断面が台形となっている。図8(A)の偏光ビームスプリッタ1では、ホログラム層3と平行な光軸の入射光11が傾斜した側面23の一部24に入射し、入射光11が入射面で屈折することによりホログラム層3に臨界角以上の入射角で斜めに入射し、ホログラム31と干渉し、S偏光の回折光12をホログラム31から裏面22に向けてホログラム層3に対して垂直に発生させることができる。入射光11のうちホログラム31と干渉しなかった非回折光13は、偏光ビームスプリッタ1の表面(ホログラム層3の界面又はベースフィルム4表面)で全反射し、傾斜した他方の側面の一部25によって屈折し、ホログラム層3と平行な光軸で出射することができる。また図示は省略しているが、裏面22からの入射光14に対しては、図8(A)の入射光11と反対向きの回折光15が発生し、非回折光16はホログラム層3及びベースフィルム4を通過して外部に出射する。図8(A)の偏光ビームスプリッタ1は、光学系として、入射光のS偏光成分を入射光の光軸と直交する方向に分離する偏光ビームスプリッタとして利用でき、また、入射光と非回折光との光軸を同軸とすることもできるので、位置決めの配置等が容易となる。なお、側面23の傾斜角及び入射光11の入射角は適宜設定することができ、例えば、側面23の傾斜面に垂直に入射する入射光11し、全反射した非回折光13が他方の側面の傾斜面から垂直に出射するように構成してもよい。
図13は、検光子54の透過軸の角度に対する本発明の透過型ホログラム32の回折光及び非回折光(透過光)の光量の分布を示す。透過型ホログラム32は、図3(B)の製造方法において、反射型ホログラムの検証実験と同様の条件で製造した。ただし、第1の光束44及び第2の光束45について、S偏光同士で製造したホログラム32、及び円偏光同士で製造したホログラム32およびP偏光同士で製造したホログラム32の3通りの組み合わせで記録したが、P偏光同士で製造したホログラムについては回折光が確認されなかったため、上記2つの結果のみ示す。記録された各ホログラム32については、図4(A)及び(B)においてホログラムを透過型とした場合の配置で回折光及び非回折光の光量を測定した。すなわち、ホログラム32に対し、記録時と同じ配置で、再生用の光束51を第1の光束44と同じ角度で記録用第1光学素子41の側面を介して照射し、ホログラム32から発生した回折光をアパーチャ(開口)53及び高性能検光子54を介して検出器55で検出し、再生用の光束57を第2の光束45と同じ角度で記録用第1光学素子41の裏面を介して照射し、ホログラム32を透過した非回折光を同様に検出した。第1の光束44に対応する再生用の光束51の光量は、検出器55で受光する面積比で換算して算出した場合に約5.5mWであり、第2の光束45に対応する再生用の光束57の光量は、検出器55で受光する面積比で換算して算出した場合に約29mWであった。図13(A)は、S偏光同士で製造したホログラム32の回折光の測定結果であり、図13(B)は、S偏光同士で製造したホログラム32の非回折光の測定結果であり、図13(C)は、円偏光同士で製造したホログラム32の回折光の測定結果であり、図13(D)は、円偏光同士で製造したホログラム32の非回折光の測定結果である。縦軸は、(A)および(C)が回折光量(mW)であり、(B)および(D)が非回折光量(mW)で、横軸は、検光子54の透過軸とP偏光との角度(°)であり、P偏光と平行な方向(0°)から180°回転させるまでの各角度で光量を検出した。また、実線はS偏光の再生用の光束を照射したときの結果であり、点線は円偏光の再生用の光束を照射したときの結果であり、図13(B)及び(D)の一点鎖線はP偏光の再生用の光束を照射したときの結果である。なお、図13(A)及び(C)において、P偏光の再生用の光束を照射したときの光量は、最大値がホログラムを再生するための再生用の光束(照射光)の光量の1/100以下の光量であり、実質的な回折はされなかった。
図14は、本発明の面光源装置100の幾つかの実施形態を示す図である。本発明の面光源装置100は、光源101と偏光ビームスプリッタ1と、光源101から出射した光を偏光ビームスプリッタ1のホログラム層3に所定の状態で入射させる光学系(入射光用光学系)とを有している。面光源装置100は、面状の光を出射するものであり、偏光ビームスプリッタ1の反射型ホログラム31によって発生した基材2の裏面から出射する回折光12や、透過型ホログラム32によって発生したベースフィルム4から出射する回折光17等を被照射部材102に照射する。なお、図14では、非回折光については図示していない。
本発明の表示装置200は、面光源装置100(光源は図示していない)と、面光源装置100から出射された光が照射される表示素子201とを有している。面光源を利用することから、表示素子201は、面光源装置100の表面側又は裏面側に隣接して配置されることが好ましい。面光源装置100は、表示素子に対するバックライト又はフロントライトとして機能し、また、S偏光の光のみを照射する点において偏光子を通過させた場合と同じ結果を得ることができる。
2 基材
3 ホログラム層
4 ベースフィルム
11 入射光
12 回折光
13 非回折光
21 基材の表面
22 基材の裏面
23 基材の側面
31 ホログラム
表1及び図5は、本発明のホログラム31として機能する製造条件についての検証実験の結果である。検証実験は、図3(A)の製造方法において、記録用第1光学素子41及び第2光学素子42には屈折率1.48のガラス板(縦100mm×横100mm厚さ10mm)を使用し、屈折率1.58のベースフィルム4に支持された屈折率1.49のフォトポリマーをホログラム層3として設け、ベースフィルム4と記録用第2光学素子42との間には屈折率1.51の浸液43を介在させた。第1の光束44のガラス板側面に対する入射角αが14°となるように傾けた状態(第2の光束45の入射角も14°)とし、第1の光束44及び第2の光束45について、それぞれS偏光、P偏光、円偏光にした場合の9通りの組み合わせでホログラム31を記録し、記録された各ホログラムについて、同じ配置で、図4(A)の測定方法において、S偏光、P偏光又は円偏光の再生用の光束51を照射したときの検光子54の透過軸の角度に対する回折光52の光量を測定し、回折光52の光量のS偏光成分とP偏光成分を算出した。なお、第1の光束44と第2の光束45とは光軸が90°で交差するように配置されており、記録時及び再生時に使用した光束は、532nmの固体レーザーからの出射光から消光比100:1のS偏光の光を形成して使用し、P偏光、円偏光の場合は、それを波長板によって変換して使用した。また、再生用の光束51の光量は検出器55で受光する面積比で換算して算出した場合に約19mWであった。
図8(A)は、偏光ビームスプリッタ1の変形例であり、例えば、図7(A)の製造方法で製造したり、図7(A)において、記録用第2光学素子42を取り除いた状態で同様の第1の光束44及び第2の光束45を照射する製造方法でも製造したりすることができる。基材2の側面23が傾斜しており、基材2の断面が台形となっている。図8(A)の偏光ビームスプリッタ1では、ホログラム層3と平行な光軸の入射光11が傾斜した側面23の一部24に入射し、入射光11が入射面で屈折することによりホログラム層3に臨界角以上の入射角で斜めに入射し、ホログラム31と干渉し、S偏光の回折光12をホログラム31から裏面22に向けてホログラム層3に対して垂直に発生させることができる。入射光11のうちホログラム31と干渉しなかった非回折光13は、偏光ビームスプリッタ1の表面(ホログラム層3の界面又はベースフィルム4表面)で全反射し、傾斜した他方の側面の一部25によって屈折し、ホログラム層3と平行な光軸で出射することができる。また図示は省略しているが、裏面22からの入射光14に対しては、図8(A)の入射光11と反対向きの回折光15が発生し、非回折光16はホログラム層3及びベースフィルム4を通過して外部に出射する。図8(A)の偏光ビームスプリッタ1は、光学系として、入射光のS偏光成分を入射光の光軸と直交する方向に分離する偏光ビームスプリッタとして利用でき、また、入射光と非回折光との光軸を同軸とすることもできるので、位置決めの配置等が容易となる。なお、側面23の傾斜角及び入射光11の入射角は適宜設定することができ、例えば、入射光11が側面23の傾斜面に垂直に入射し、全反射した非回折光13が他方の側面の傾斜面から垂直に出射するように構成してもよい。
Claims (20)
- 透光性の基材と、前記基材の表面に設けられたホログラム層とを有し、前記基材を介して前記ホログラム層に入射した光からS偏光の光を分離できる偏光ビームスプリッタであって、
前記基材は、前記ホログラム層が設けられた表面に対向する裏面と、前記表面と前記裏面とを接続する側面とを有し、
前記ホログラム層は、前記裏面又は前記側面の一部のいずれか一方を介して前記基材の外部から前記ホログラム層に入射した円偏光の光を回折させて消光比が50:1以上のS偏光の光を前記裏面又は前記側面の前記一部の他方に向けて発生させるホログラムを有していることを特徴とする偏光ビームスプリッタ。 - 透光性の基材と、前記基材の表面に設けられたホログラム層とを有し、前記基材を介して前記ホログラム層に入射した光からS偏光の光を分離できる偏光ビームスプリッタであって、
前記基材は、前記ホログラム層が設けられた表面に対向する裏面と、前記表面と前記裏面とを連結する側面とを有し、
前記ホログラム層は、前記裏面を介して前記基材の外部から前記ホログラム層に入射した光のうち、S偏光の光の少なくとも一部を回折させてS偏光の光を前記側面の一部に向けて発生し、且つ、P偏光の光を回折しないホログラムを有していることを特徴とする偏光ビームスプリッタ。 - 透光性の基材と、前記基材の表面に設けられたホログラム層とを有し、前記基材を介して前記ホログラム層に入射した光からS偏光を分離できる偏光ビームスプリッタであって、
前記基材は、前記ホログラム層が設けられた表面に対向する裏面と、前記表面と前記裏面とを連結する側面とを有し、
前記ホログラム層は、前記側面の一部を介して前記基材の外部から前記ホログラム層に入射した光のうち、S偏光の光の少なくとも一部を回折させてS偏光の光を前記裏面又は前記基材とは反対側に向けて発生し、且つ、P偏光の光を回折しないホログラムを有していることを特徴とする偏光ビームスプリッタ。 - 透光性の基材と、前記基材の表面に設けられたホログラム層とを有し、前記基材を介して前記ホログラム層に入射した光からS偏光を分離できる偏光ビームスプリッタであって、
前記基材は、前記ホログラム層が設けられた表面に対向する裏面と、前記表面と前記裏面とを連結する側面とを有し、
前記ホログラム層の前記ホログラムは、前記基材の空気に対する臨界角よりも大きい入射角のS偏光の光の少なくとも一部を回折させてS偏光の光を前記裏面又は前記基材とは反対側に向けて発生し、且つ、前記臨界角よりも大きい入射角のP偏光の光を回折しないホログラムを有していることを特徴とする偏光ビームスプリッタ。 - 前記ホログラム層の前記ホログラムは、円偏光の光を回折させて消光比が50:1以上のS偏光の光を発生させることを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項に記載の偏光ビームスプリッタ。
- 前記ホログラム層の前記ホログラムは、前記裏面を介して入射したP偏光の光を透過することを特徴とする請求項1に記載の偏光ビームスプリッタ。
- 前記基材の前記表面は平面であり、前記裏面は平面であり、前記表面と前記裏面が平行に配置されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の偏光ビームスプリッタ。
- 前記側面の少なくとも一部は、前記表面の法線に対して傾斜していることを特徴とする請求項7に記載の偏光ビームスプリッタ。
- 前記ホログラム層の前記基材とは反対側に第2の基材を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の偏光ビームスプリッタ。
- 光源と、請求項1乃至9の何れか1項に記載の偏光ビームスプリッタとを有し、
前記光源からの出射光が前記側面の前記一部を介して前記ホログラム層に入射するように構成され、前記基材の裏面から光を出射することを特徴とする面光源装置。 - 光源と、
透光性の基材と、
前記基材の表面に設けられたホログラム層とを有する面光源装置であって、
前記基材は、前記ホログラム層が設けられた表面に対向する裏面と、前記表面と前記裏面とを連結する側面とを有し、
前記ホログラム層に対して、前記光源からの出射光が前記基材を介して前記基材の空気に対する臨界角よりも大きい入射角で入射するように構成され、
前記ホログラム層は、前記臨界角よりも大きい入射角で入射した光を回折させて消光比が50:1以上のS偏光の光を前記基材の前記裏面又は前記基材とは反対側に向けて発生させるホログラムを有していることを特徴とする面光源装置。 - 光源と、
透光性の基材と、
前記基材の表面に設けられたホログラム層とを有する面光源装置であって、
前記基材は、前記ホログラム層が設けられた表面に対向する裏面と、前記表面と前記裏面とを連結する側面とを有し、
前記ホログラム層に対して、前記光源からの出射光が前記基材の空気に対する臨界角よりも大きい入射角で前記基材側から入射するように構成され、
前記ホログラム層は、前記臨界角よりも大きい入射角で入射した光のうち、S偏光の光の少なくとも一部を回折させてS偏光の光を前記基材の前記裏面又は前記基材とは反対側に向けて発生し、且つ、P偏光の光を回折しないホログラムを有していることを特徴とする面光源装置。 - 前記ホログラム層の前記ホログラムは、前記裏面を介して入射したP偏光の光を透過することを特徴とする請求項11又は12に記載の面光源装置。
- 前記基材の前記表面又は前記裏面には、前記ホログラムとは異なる第2のホログラムが設けられ、
前記第2のホログラムは、前記光源からの出射光を回折させて前記基材の内部に前記臨界角よりも大きい入射角の光を発生させることを特徴とする請求項11乃至13の何れか1項に記載の面光源装置。 - 前記ホログラム層の前記ホログラムは、前記基材の前記裏面に向けて、発散光又は進行方向が異なる複数の光を発生させることを特徴とする請求項10乃至14の何れか1項に記載の面光源装置。
- 請求項10乃至15の何れか1項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置から出射された光が照射される表示素子とを有することを特徴とする表示装置。 - 請求項10乃至15の何れか1項に記載の面光源装置と、
前記面光源装置の前記基材の前記裏面に表示素子の画素電極が形成されていることを特徴とする表示装置。 - 前記表示素子は、画素ごとに入射した光の偏光状態を変更することによって画像を表示することを特徴とする請求項16又は17に記載の表示装置。
- 前記表示素子は、反射型であり、前記表示素子で反射された光が前記面高原装置に入射することを特徴とする請求項18に記載の表示装置。
- 前記表示素子から出射する光に対してP偏光と平行な透過軸を有する偏光子を備えたことを特徴とする請求項17乃至19の何れか1項に記載の表示装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017151885 | 2017-08-04 | ||
JP2017151885 | 2017-08-04 | ||
PCT/JP2018/027848 WO2019026720A1 (ja) | 2017-08-04 | 2018-07-25 | 偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020095720A Division JP2020160456A (ja) | 2017-08-04 | 2020-06-01 | 偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6714941B2 JP6714941B2 (ja) | 2020-07-01 |
JPWO2019026720A1 true JPWO2019026720A1 (ja) | 2020-07-27 |
Family
ID=65232550
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019534076A Active JP6714941B2 (ja) | 2017-08-04 | 2018-07-25 | 偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 |
JP2020095720A Pending JP2020160456A (ja) | 2017-08-04 | 2020-06-01 | 偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020095720A Pending JP2020160456A (ja) | 2017-08-04 | 2020-06-01 | 偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11789285B2 (ja) |
EP (1) | EP3663815A4 (ja) |
JP (2) | JP6714941B2 (ja) |
CN (1) | CN111373305A (ja) |
WO (1) | WO2019026720A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022085665A (ja) * | 2020-11-27 | 2022-06-08 | 株式会社リコー | 光源装置、画像投射装置および光源光学系 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04360103A (ja) * | 1991-06-07 | 1992-12-14 | Yazaki Corp | 偏光ビームスプリッタ |
JPH11271533A (ja) * | 1998-03-24 | 1999-10-08 | Sharp Corp | ホログラム偏光分離素子 |
JP2001311904A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Canon Inc | 画像表示装置および画像表示システム |
JP2002098928A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Minolta Co Ltd | 映像表示装置 |
JP2003167127A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Hayashi Telempu Co Ltd | 複屈折ホログラフィ光学素子およびその製造方法 |
JP2010271565A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Seiko Epson Corp | 頭部装着型表示装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1432949A1 (en) * | 2001-09-26 | 2004-06-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Waveguide, edge-lit illumination arrangement and display comprising such |
JP2003139958A (ja) * | 2001-10-31 | 2003-05-14 | Sony Corp | 透過型積層ホログラム光学素子、画像表示素子及び画像表示装置 |
JP5119667B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2013-01-16 | ソニー株式会社 | 光学装置及び虚像表示装置 |
JP2007333793A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Victor Co Of Japan Ltd | 照明装置及び表示装置 |
WO2010057219A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Luminit Llc | Holographic substrate-guided wave-based see-through display |
WO2014091639A1 (ja) * | 2012-12-12 | 2014-06-19 | パナソニック株式会社 | 光ピックアップおよび光記録再生装置 |
WO2014209431A1 (en) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Fusao Ishii | Wearable display |
JP6464976B2 (ja) | 2015-09-30 | 2019-02-06 | ブラザー工業株式会社 | 表示装置、及び、ヘッドマウントディスプレイ |
-
2018
- 2018-07-25 EP EP18840312.5A patent/EP3663815A4/en not_active Withdrawn
- 2018-07-25 WO PCT/JP2018/027848 patent/WO2019026720A1/ja unknown
- 2018-07-25 JP JP2019534076A patent/JP6714941B2/ja active Active
- 2018-07-25 US US16/635,293 patent/US11789285B2/en active Active
- 2018-07-25 CN CN201880064063.XA patent/CN111373305A/zh active Pending
-
2020
- 2020-06-01 JP JP2020095720A patent/JP2020160456A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04360103A (ja) * | 1991-06-07 | 1992-12-14 | Yazaki Corp | 偏光ビームスプリッタ |
JPH11271533A (ja) * | 1998-03-24 | 1999-10-08 | Sharp Corp | ホログラム偏光分離素子 |
JP2001311904A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Canon Inc | 画像表示装置および画像表示システム |
JP2002098928A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Minolta Co Ltd | 映像表示装置 |
JP2003167127A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Hayashi Telempu Co Ltd | 複屈折ホログラフィ光学素子およびその製造方法 |
JP2010271565A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Seiko Epson Corp | 頭部装着型表示装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019026720A1 (ja) | 2019-02-07 |
EP3663815A4 (en) | 2021-05-19 |
JP6714941B2 (ja) | 2020-07-01 |
US20210088800A1 (en) | 2021-03-25 |
EP3663815A1 (en) | 2020-06-10 |
CN111373305A (zh) | 2020-07-03 |
US11789285B2 (en) | 2023-10-17 |
JP2020160456A (ja) | 2020-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4192475B2 (ja) | 映像表示装置 | |
US7859610B2 (en) | Planar lighting and LCD device with a laser light source emitting a linearly-polarized laser beam, optical member to parallelize the beam and a plate-shaped light guide for emitting part of the beam | |
JP5660047B2 (ja) | 光学素子、光源装置及び投射型表示装置 | |
JP5590038B2 (ja) | 光学素子、光源装置、及び投射型表示装置 | |
TW497000B (en) | Lighting device, image display device, production method of hologram, light control element and reflective type liquid crystal display device | |
JP2014112245A (ja) | 表示装置 | |
JP2014110109A (ja) | 照明光学系、投影装置、偏向素子、偏光非解消拡散素子および波長選択発散状態変換素子 | |
WO2016189871A1 (ja) | 光源ユニット及び投影装置 | |
JP2020008722A (ja) | 照明装置及びプロジェクター | |
WO2015111420A1 (ja) | 表示装置 | |
CN110291467A (zh) | 倾斜照明器 | |
WO2018180094A1 (ja) | 画像表示装置、及び画像表示素子 | |
KR100395149B1 (ko) | 투사형표시장치및그를위한조명광학계 | |
KR20230056662A (ko) | 확장된 시야를 제공하기 위한 광 가이드 디스플레이 어셈블리 | |
JP3647145B2 (ja) | 光偏向装置及びその装置を利用する液晶バルブ型の投射システム | |
JP2019174572A (ja) | 光源装置及びプロジェクター | |
JP6714941B2 (ja) | 偏光ビームスプリッタ、面光源装置又は表示装置 | |
JP2017072788A (ja) | 照明装置およびプロジェクター | |
WO2020008993A1 (ja) | 画像表示装置 | |
JP2017156389A (ja) | 光学素子、照明装置、画像表示装置及びプロジェクター | |
JP4525663B2 (ja) | ホログラム露光装置とホログラム露光方法 | |
JP2017181603A (ja) | 光源ユニット | |
CN111399328A (zh) | 一种照明装置和投影显示*** | |
KR20160022855A (ko) | 착용형 디스플레이장치 | |
JP2005309125A (ja) | 反射型液晶照明光学系および画像表示光学系 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A801 Effective date: 20200219 |
|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20200219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200310 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200310 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200310 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200406 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200423 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200526 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200601 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6714941 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |