WO1991010153A1 - Optical apparatus for generating polarized light - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polarization generating optical device that converts a light beam having random polarization characteristics into linearly polarized light.
- a linearly polarized light beam is useful as a light source for a liquid crystal projector and for lighting that does not want to be reflected by the light source (such as lighting through glass or lighting through the water surface).
- Such linearly polarized light is obtained by polarizing light from a light source having a conventional random polarization characteristic (for example, a tungsten lamp, a lamp, a mouth lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, etc.). It is made by passing through. At this time, since the polarization component having a polarization plane perpendicular to the polarization plane of the transmitted light is cut out of the light incident on the polarizing plate, the available light quantity (transmitted light quantity) is reduced by the source light. At most 50%.
- a conventional random polarization characteristic for example, a tungsten lamp, a lamp, a mouth lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, etc.
- JP-A-63-197913 JP-A-63-187101, JP-A-63-271313, JP-A-63-15Q922 and JP-A-63-15Q922.
- JP-A-63-168622 There is one described in JP-A-63-168622.
- one of two linearly polarized light components separated by a polarization beam splitter is sequentially reflected on two reflection surfaces.
- the plane of polarization is rotated by reflection. Rotating the plane of polarization by reflection in this way is preferable because it has no wavelength dependence.
- the size of the device increases in order to secure the optical path of the reflected light, which is not preferable in this respect.
- JP-A-63-271313 and JP-A-63-150922 described above are considerably limited in use because the size of the device becomes large.
- the above function is realized with a relatively small and extremely simple structure by using a TN liquid crystal for rotating the polarization plane.
- the width of the output beam is twice as large as the width of the incident beam because the two beams separated by the polarization beam splitter constitute the output beam in a state where they are spatially separated.
- the output beam has uneven brightness.
- a polarization-producing optical device When producing linearly polarized light, there is a case where a polarization-producing optical device is provided which is compact and has no or little beam width expansion and / or is apt to cause uneven brightness.
- a polarized beam splitter that reflects one of the P-polarized component light and the s-polarized component light and transmits the other, such as reflected light and transmitted light from the polarized beam splitter and the sorter.
- Polarized light comprising: a prism forming plate, and a light reflecting means for guiding the two lights so as to overlap the surface of the prism forming plate opposite to the prism row forming surface.
- the polarization created optical Soashi is only ⁇ light into two linearly polarized components by a polarization beam spray Li Tsu ter from the light source, Ri Oh those to join the other after one of its polarization plane 9 0 0 Rotate
- the two light components whose polarization planes are aligned are guided by light reflection means such as a reflection surface so as to overlap each other, and a prism array in which a prism array is formed on the light exit side is formed here.
- a plate is arranged, and parallel linearly polarized light is emitted by the prism forming plate.
- a prism that splits light emitted from a light source in two directions A polarizing beam splitter that reflects one of the P-polarized component light and the s-polarized component light for each of the two branched lights from the branching unit and transmits the other, and a signal from the polarizing beam splitter.
- This polarization generating optical device splits the light from the light source in two directions, then splits each split light into two linearly polarized light components using a polarizing beam splitter, and rotates one polarization plane by 90 °. Of the four lights obtained in this way, the light having undergone the rotation of the polarization plane and the light having not undergone the rotation are merged.
- the light polarization planes are aligned) and are guided by light reflection means such as a reflection surface so that they overlap each other.
- a prism array is formed on the light exit side surface.
- a prism forming plate is arranged, and parallel linearly polarized light is emitted by the prism forming plate.
- a polarizing beam splitter for reflecting light and transmitting the other, transmitting means for passing reflected light or transmitted light from the polarized beam splitter and rotating the plane of polarization by 90 °,
- a reflecting mirror that changes one of the light paths of the reflected light and transmitted light from the beam splitter so that the two lights intersect, and the traveling directions of the two lights thus intersected are aligned.
- a polarization creating optical device characterized by having a combining mechanism and
- this polarization producing optical device In this polarization producing optical device, light from a light source is divided into two linearly polarized light components by a polarization beam splitter, and one of the polarization planes is rotated by 90 ° and then merged with the other. That is, one of the obtained polarization plane rotation component and the other component separated by the polarization beam splitter is reflected by a reflecting mirror to change the direction, and at the position where both polarization beams intersect, 1 Into two light beams. By doing so, the expansion of the beam width due to polarization is small, and the output is achieved by using an array of micro prisms as a means of combining light beams. The occurrence of uneven brightness in the beam can be avoided.
- the reflected light from the polarizing beam splitter such as a polarizing beam splitter that reflects one of the P-polarized component light and the s-polarized component light and transmits the other of the light from the light source.
- a first prism forming plate having a prism array on one side for synthesizing the light in the traveling direction with the other, and a part of one of the reflected light and transmitted light from the polarized beam splitter and the above
- the other of the reflected light and the transmitted light from the polarizing beam splitter reflects a part of the light passing through the transmitting means and guides the reflected light to the first prism forming plate.
- a reflecting surface that reflects at least a part of the light whose traveling direction has been aligned by the first prism-forming plate; and a light reflected by the reflecting surface and synthesized by the first prism-forming plate.
- a polarization producing optical device characterized by having:
- this polarization producing optical device In this polarization producing optical device, light from a light source is divided into two linearly polarized light components by a polarization beam splitter, and one of the polarization planes is rotated by 90 ° and then merged into the other. That is, the obtained polarization plane rotation component and the other component separated by the polarization beam splitter are combined by the first prism forming plate in the same traveling direction. However, a part of the polarization plane rotation component and the polarization beam splitter A part of the other component that is separated is deflected by the reflector before being incident on the first prismatic plate.
- the light beam emitted from the first prism forming plate is recombined in the light beam width reducing section including the second prism forming plate so as to reduce the total beam width. By doing so, it is possible to prevent the beam width from being increased due to polarization.
- a prism forming plate in which microchromisms are arranged it is possible to avoid the occurrence of uneven brightness in the emitted light beam.
- a reflecting member for reflecting a part of the light from the light source, and a reflecting member for aligning the traveling directions of the reflected light of the reflecting member and the other part of the light from the light source in the same direction, and forming a bristle row on one surface.
- a light beam width reducing portion comprising a first prism forming plate having
- a polarized beam splitter that reflects one of the P-polarized component light and the s-polarized component light and transmits the other of the light from the light beam width reducing unit, and reflected light and transmission of the polarized beam splitter.
- a transmitting means for obtaining a transmitted light component having a polarization plane rotated by 90 ° by injecting one of the lights, and the other of the transmitted light of the transmitting means and the reflected light and transmitted light of the polarization beam splitter.
- a second prism forming plate having a prism array on one side, and combining at least a part of the transmitted light of the transmission means and reflection of the polarization beam splitter. The other of light and transmitted light
- a polarizing part comprising a reflecting member for guiding at least a part of the light to the second prism forming plate;
- a polarization-forming optical device characterized by having:
- At least a part of the transmitted light of the transmitting means and at least a part of the other of the reflected light and the transmitted light of the polarizing beam splitter are transferred to the second prism forming plate.
- a plurality of the above-described polarization-producing optical devices, each of which has a reflection member removed, are arranged adjacently and in parallel so that the light emitted from each light beam width reduction portion is parallel. Is provided.
- the light from the light source is reduced in width by a light beam width reduction unit, then divided into two linearly polarized light components by a polarization beam splitter, and one of the polarization planes is rotated by 90 °. After that, they join the other party. That is, the obtained polarization plane rotation component and the other component separated by the polarization beam splitter are combined by the second prism forming plate in the same traveling direction. Even if the light beam width is expanded in the polarization section, the light beam width is reduced in the light beam width reduction section, so that the beam width cannot be increased by creating polarized light in the entire device. it can. Also, by using a prism forming plate in which micro prisms are arranged, it is possible to avoid the occurrence of uneven brightness in the emitted light beam.
- 1 ⁇ 2 wavelength You can name a board.
- the wavelength plate is arranged such that its optical axis forms an angle of 45 ° with the plane of polarization of the incident light.
- the wave plate is formed by shaping inorganic crystals such as mica and quartz to a specified thickness, or a polymer film that exhibits birefringence such as polycarbonate or polyester, at a specified magnification. It is possible to use a material that has been stretched to a certain height. However, there is a disadvantage when using white light because the action of the rotation of the deflecting surface of the wave plate depends on the wave length.
- a TN liquid crystal cell can be cited as an example of the transmission means.
- a pair of transparent substrates that have been subjected to uniaxial alignment treatment by rubbing or the like face each other so that their alignment axes are orthogonal to each other, and a nematic liquid crystal is filled between them.
- the molecular axis of the liquid crystal molecules forms a helical structure twisted by 90 ° between these substrates, and rotates the plane of polarization of the incident polarized light along the helical structure.
- the function of the TN liquid crystal cell is related to the direction in which the light beam passes, and has a function of s-polarized light ⁇ p-polarized light in one direction and a function of P-polarized light ⁇ s-polarized light in the opposite direction. It will be.
- the polarizing beam splitter has a polarizing multilayer film sandwiched between two transparent plates, and is perpendicular to each other at an angle of 45 ° with the surface normal on the outer surface of each transparent plate. It is also possible to use a prism formed by arranging a plurality of prisms each having one side in parallel. In addition, one polarizing plate and the slope of a right-angle prism are used as the polarizing beam splitter. A polarizing multilayer film is sandwiched between the transparent plates, and a plurality of prisms having two surfaces perpendicular to each other at an angle of 45 ° with the surface normal are formed in parallel on the outer surface side of the transparent plate. Anything can be used.
- FIGS. 1, 2, and 6 to 8 are plan views of the polarization generating optical device of the present invention.
- FIG. 3 is a perspective view of the polarization producing optical device of the present invention.
- FIG. 4 is a plan view of a polarization producing optical device of a comparative example.
- FIG. 5 is a diagram showing a light passing state in the prism forming plate.
- FIG 9, 10 and 14 are plan views of the polarization generating optical device of the present invention.
- FIG. 11 is a perspective view of a polarization producing optical device of the present invention.
- FIG. 12 is a plan view of a polarization producing optical device of a comparative example.
- FIG. 13 and FIG. 15 are diagrams each showing a light passing state in the prism forming plate.
- FIG. 16 and FIG. 17 are both plan views of the polarization producing optical apparatus of the present invention.
- FIGS. 18 to 21 and 26 are plan views of the polarization producing optical device of the present invention.
- FIG. 22 is a partial plan view of the polarization producing optical device of the present invention.
- FIG. 23 is a view showing a light passing state in the prism forming plate.
- FIG. 24 is a diagram showing an example of a reflecting mirror.
- FIG. 25 is a diagram showing a light passing state in the synthesis prism.
- FIG. 27 is a perspective view of a polarization producing optical device of the present invention.
- FIG. 28 and FIG. 29 each show a polarizing beam splitter.
- FIG. 30 and FIG. 31 are both plan views of the polarization producing optical apparatus of the present invention.
- the wavelength plate in the following embodiments can be replaced with a TN liquid crystal cell.
- FIG. 1 and 2 are plan views of an apparatus according to an embodiment of the present invention
- FIG. 3 is a perspective view of the apparatus of FIG.
- light from a light source 5 is converted into a parallel light by a curved mirror 2 and is incident on a prism-type polarization beam splitter 4, and a P-polarized light component of the incident light (in FIG. Is transmitted through the polarizing beam splitter 4 and rotated by the H-wavelength plate 3 into the s-polarized light component.
- This light beam is reflected by the reflecting mirror 6, further enters the prism forming plate 1, and is formed on the prism forming plate. The light is refracted by the prism and becomes emitted light.
- the s-polarized light component (indicated by a broken line in the figure) of the light incident on the polarizing beam splitter 4 is reflected by the polarizing beam splitter and further reflected by the reflecting mirror 6. After that, the light enters the prism forming plate 1 and is refracted by the prism formed on the prism forming plate 1 to become outgoing light.
- the two polarized components of the light from the light source 5 are emitted as s-polarized light.
- FIG. 2 is the same as the embodiment of FIG. 1 except that the wave plate 3 is placed in the optical path of the s-polarized light component reflected by the polarizing beam splitter 4.
- the emitted light is P-polarized light.
- the reflecting mirror 6 and the prism forming plate 1 are set so that two light components overlap on the prism forming plate 1.
- the light component transmitted through the polarization beam splitter 4 is prism-formed.
- the light emitted from the left half of the plate 1 and reflected by the polarizing beam splitter 4 is emitted from the right half of the polarizing beam splitter 1, and these two light components are
- the reflectance of the polarizing beam splitter 4 for s-polarized light and the transmittance for p-polarized light are not exactly equal.
- ⁇ There is a loss due to reflection and absorption at the wave plate 3.
- the wavelength plate 3 has a wavelength dependence of the phase difference angle, and the intensity and the spectrum are different depending on the wavelength plate 3.
- the shape of the prism formed on the prism-forming plate 1 of the present invention is different from that of the prism surface in order to obtain emitted light parallel to the normal line of the prism-forming plate 1.
- the angle ⁇ between the rhythmic plate and the normal line should be selected so as to satisfy the following expression (1).
- n is the refractive index of the prism-forming plate 1
- / 3 is the angle of incidence when a light beam enters the prism-forming plate 1.
- n i and / 3 it is preferable to select n i and / 3 so that ⁇ . If not, efficiency increases because part of the incident light changes its direction due to reflection on the other inclined surface of the prism and does not become parallel outgoing light, as shown in Fig. 15. In the water.
- FIG. 8 shows an embodiment using a mirror-type polarizing beam splitter 7. Since the polarizing beam splitter can select an incident angle arbitrarily, the two reflecting mirrors 6 are arranged in parallel. 0 can be selected arbitrarily. This embodiment is an embodiment in which ⁇ > 45 °.
- the beam width of the outgoing light of the device of the present invention is increased by (1 cos / 3) times in the ⁇ -axis direction with respect to the width of the incident beam.
- (1Z cos 45 °) 1.414 times the spread. Since the beam width spread is twice as large in the device described in JP-A-63-168686, compared with this, it is close to 30% in the embodiment of FIGS. 1 and 2 described above. It can be seen that the beam width has decreased.
- a prism forming plate having a small prism array formed on one surface of a transparent plate is used as a means for splitting the random polarized light from the light source in two directions.
- the device is downsized.
- a single prims can accomplish a similar function.
- FIG. 9 and 10 are both plan views of the device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a perspective view of the device of FIG.
- the light from the light source 105 is converted into parallel light by a curved mirror 106, and the parallel light is reflected by a prism forming plate 102 having a prism array formed on one side. Branch in the direction Can be Each split light is incident on another prism-type polarization beam splitter 104, and the P-polarized light component (indicated by a solid line in the figure) of the incident light is a polarization beam splitter. Then, the polarization plane is rotated by the ⁇ wavelength plate 103 to become an s-polarized light component.
- This light beam is reflected by the reflecting mirror 107, further enters the prism forming plate 101, is refracted by the prism formed on the prism forming plate, and becomes emitted light.
- the s-polarized light component (indicated by a broken line in the figure) of the light incident on the polarizing beam splitter 104 is reflected by the polarizing beam splitter, and the prism forming plate 1 0 1, and is refracted by the prism formed on the prism forming plate to become outgoing light.
- the two polarized components of the light from the light source 105 are emitted as s-polarized light.
- the reflecting surfaces of the two reflecting mirrors 107 and the two polarizing beam splitters 104 are parallel to each other, and these are perpendicular to the prism forming plate 101. Are located in Therefore, the light split by the prism forming plate 102 is set to be incident on the two polarizing beam splitters 104 at the same angle (45 ° in the figure). ing.
- FIG. 10 is the same as the embodiment of FIG. 9 except that the wave plate 103 is placed in the optical path of the s-polarized light component reflected by the polarizing beam splitter 104. Same as the example It is. In this case, the emitted light is P-polarized light.
- the reflecting mirror 107 and the prism forming plate 101 are composed of two types of light components (a component that has undergone rotation of the polarization plane by the wavelength plate 103 and a component that does not receive rotation of the polarization plane). ) Are arranged so as to overlap on the prism forming plate 101.
- the light component having undergone the rotation of the polarization plane from the jitter 104 overlaps with the other half on the prism forming plate 101.
- the light transmitted through the polarizing beam splitter 104 is The component exits from the periphery of the prism forming plate 101, and the light component reflected by the polarizing beam splitter 104 exits from the center of the polarizing beam splitter.
- the two light components have different intensities and spectra, the emitted light becomes uneven, which is not preferable.
- the shape of the prism formed on the prism-forming plate 101 of the present invention is as described with reference to FIG.
- the shape of the prism formed on the prism-forming plate 102 of the present invention is the angle between the prism surface and the normal of the prism-forming plate 102.
- ⁇ may be selected so as to satisfy the following equation (2).
- ⁇ 2 is the refractive index of the prism forming plate 102.
- 2 Nnopu rhythm forming plate if made of I 0 1, 1 0 2
- FIG. 14 shows an embodiment in which a mirror-type polarizing beam splitter 108 is used. Since the polarizing beam splitter can select an incident angle arbitrarily, two reflecting mirrors 106 are arranged in parallel. / 3 can be arbitrarily selected as long as it is placed at This embodiment is an embodiment where / 3> 45 °.
- FIGS. 16 and 17 are plan views of the device according to the embodiment of the present invention.
- the p-polarized light component passes through the polarization beam splitter, and the s-polarized light component is the polarization beam splitter, wave plate 211 and reflecting mirror 205. Then, the light becomes p-polarized light, and these are synthesized by the synthesis prism 202.
- the present embodiment includes a polarizing beam splitter and five triangular prisms including those having a synthetic prism 202, which are bonded with an adhesive 217 having a low refractive index. I have. Therefore, light near the side of the light beam is confined in the prism by total reflection, and a waveguide is formed. Light is efficiently guided to the synthesis prism. However, if a light source with a small beam divergence angle is used, it is not necessary to form a waveguide, and an integral molding is sufficient.
- the synthetic prism 202 is composed of minute prisms arranged on a surface, and the normal of the surface on which the prism is formed is the angle between the optical axes of the two lights to be synthesized. Is divided into two equal parts, and the apex angle of the minute prism satisfies the following equation (4) as shown in FIG.
- n 3 cos (+ ⁇ ) cose (4)
- n 3 is the refractive index of the prism
- ⁇ is ⁇ of the prism apex angle
- ⁇ is It is the angle between the normal and the optical axis of the incident light.
- n 3 1. 4 9
- Fig. 16 shows the configuration for obtaining p-polarized light, but it can be obtained by shifting the position of the incident light from A to B, or by shifting the position of the 1 ⁇ 2 wavelength plate from C to C '. , S polarized light is obtained. If both are moved, it becomes P-polarized light.
- FIG. 17 The embodiment shown in FIG. 17 is the same as the embodiment shown in FIG. The effect is exactly the same.
- FIG. 18 is a plan view of an embodiment of the present invention
- FIG. 27 is a perspective view thereof.
- the light of the light source 305 is collimated by the curved mirror 306 and is incident on the polarizing beam splitter 303 at an angle of 45 °.
- the polarization plane is rotated 90 ° by the 1 ⁇ 2 wavelength plate 304 and converted into s-polarized light, and the s-polarized component passes through the beam splitter 303. It is reflected at 0 3.
- the two lights separated and emitted by the polarizing beam splitter 303 are deflected by 90 ° by half of each of the two lights while the other half is reflected by the reflecting mirror 308.
- the light enters the first prism forming plate 302, is refracted, and is emitted.
- the polarizing section is constituted by the polarizing beam splitter 303, the 1 ⁇ 2 wavelength plate 304, the first prism forming plate 302, and the reflecting mirror 308.
- the light portion emitted from half of the first prism-forming plate 302 is the second prism-forming plate 302. 1
- the light is incident on the whole at an angle of 45 °, refracted by the second prism forming plate 302, and emitted.
- the light emitted from the other half of the first prism forming plate 302 enters the entire reflecting mirror 307 at an angle of 45 °.
- the light is deflected by 90 ° by reflection, is incident on the entire second prism forming plate 301 at an angle of 45 °, and deflects at the second prism forming plate 302. Emit.
- the above two emitted lights can be aligned in parallel.
- the beam width of the light emitted from the second prism forming plate 301 becomes the same as the beam width of the incident light from the light source.
- the reflecting mirror 307 and the second prism forming plate 301 form a light beam width reducing portion.
- the first prism forming plate 302 and the second prism forming plate 301 are the same as the prism forming plates in FIGS. 1, 2, 9 and 10. It satisfies the same conditions.
- the non-uniformity of the emitted light in the example of FIG. 4 described above is not a problem because it is canceled by the mixing in the beam width reduction unit.
- the reflecting mirror 3 0 7 used in the embodiment of the first 8 views may be a metal mirror also good record in which using a dielectric multilayer film, but the incident angle and reflection angle of 4 5 0 This Using a transparent plate with a refractive index of 2 1/2 or more and a row of right-angle prisms formed on one side as shown in Fig. 24 You can do it.
- a total reflection mirror is similarly used.
- the right-angle prism 311 is used as it is.
- a fine right angle The element 310 formed with the rows of rhythms is used as a light guide for all the light emitted from the first prism forming plate 302.
- the same method is used for the reflecting mirror 6 in FIGS. 1 to 3, the reflecting mirror 107 in FIGS. 9 to 11, the reflecting mirror 3 in FIGS. 18 to 21 and FIG. 08, and can also be applied to a reflecting member 407 in FIG. 30 described later.
- the light beam can be emitted in a direction perpendicular to the incident light direction. It can be.
- the positions of the light source and the curved mirror are changed to the positions of 30 5 'and 30 6', respectively, the emitted light becomes P-polarized light.
- FIGS. 1 to 3, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 16, and FIG. Mirror-type polarizing beam splitters as shown in Figs. 8 and 26 In an embodiment using a light source, the method of placing light sources of different colors is practically inapplicable due to the narrow wavelength band used.
- reference numeral 314 denotes a mirror-type polarizing beam splitter.
- the embodiment shown in FIG. 19 utilizes the broadband property of a prism-type polarization beam splitter, and includes two second prism-forming plates 301 and a dichroic mirror 310 a. , 309 b and, with the additional function of color separation. For example, if 309a is a mirror that transmits red and reflects green and blue, and 309b is a mirror that transmits green and blue and reflects red, the polarization of red and cyan respectively. Light is obtained.
- FIG. 20 and FIG. 21 both reduce the overall size and weight by using a plurality of polarizing beam splitters 303 and a plurality of wave plates 304. This is an embodiment in which the size and weight are reduced.
- FIG. 30 is a plan view of an embodiment of the present invention.
- the light beam width reducing section arranged after the polarizing section in the above embodiment is arranged before the polarizing section, and similarly, polarized light having the same width as the incident light can be obtained.
- a prism-type polarization beam splitter 413 is used, and each half of two light beams emitted from the polarization beam splitter is used by using two reflection members 407. It leads to the second prism forming plate 402.
- the light beam width can be made the same as the beam width of the light incident on the light beam width reduction unit.
- a light guide 409 having a small prism array formed on one surface of a rectangular prism is used, and the rectangular prism is used as a reflecting member. It uses the total reflection surface of the mechanism.
- one light emitting surface of the polarizing beam splitter 413 is provided with a transmitting means 427 for obtaining a transmitted light component obtained by rotating the polarizing surface by 90 °. Therefore, the p-polarized light component of the light emitted from the first prism forming plate 401 passes through the polarizing beam splitter 413 and further passes through the transmitting means 427 to form the polarization plane 90 ⁇ . . It is converted to s-polarized light by rotation. On the other hand, the s-polarized light component of the light emitted from the first prism forming plate 401 is reflected by the polarizing beam splitter 413. These two s-polarized lights are guided to the second prism forming plate 402, and emitted in the same traveling direction.
- the light emitted from the polarizing section is s-polarized light.
- the transmitting means 427 by arranging the transmitting means 427 at the position 427 'in FIG. 30, P-polarized light can be obtained. And can be.
- FIG. 31 is a plan view of an embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to a configuration in which the embodiments in FIG. 30 are arranged in parallel and the reflection member 407 is removed.
- the second prism-forming plate 402 is The light incident on the different light beam width reducing portions joins on the second prism forming plate 402.
- the volume of the entire device can be significantly reduced, and a reduction in size and weight can be achieved.
- the mirror-type polarizing beam splitter used in the embodiments shown in FIGS. 8, 14 and 26 is formed by coating an optical thin film on a transparent plate in multiple layers.
- the polarization component and the p-polarization component are separated by utilizing the difference in reflectance.
- This type has a narrow wavelength band that can be covered, so its use is limited to monochromatic light. However, since it is flat, it has the advantage of being lightweight.
- FIGS. 1 to 3, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 9 to FIG. 12, FIG. 16 to FIG. 21, FIG. 27, FIG. 1 The prism-type polarizing beam splitter used in the embodiment shown in Fig. 1 has a structure in which two right-angle prisms are laminated with a polarizing multilayer film interposed therebetween, and covers almost the entire visible light range. It can be applied to white light. However, a reflecting member is required in order not to widen the width of the emitted light beam.
- the polarizing multilayer film is a dielectric multilayer film in which a substance having a high refractive index and a substance having a low refractive index are alternately laminated so that the refraction angle becomes the Brewster angle.
- a polarizing beam splitter shown in FIG. 28 can be used.
- the polarizing beam splitter 410 is shown in FIG.
- a polarizing multilayer film 414 is formed between transparent plates having a right-angle prism array, and the polarizing multilayer film 414 is the same as that of the above-mentioned prism type polarizing beam splitter.
- the surface of each prism formed on the transparent plate functions in the same manner as the entrance surface and the reflection surface of the prism type polarizing beam splitter, and as a result, the prism type polarizing beam splitter It shows the same function as.
- a coherent light such as a laser beam
- the coherent light is used as in the present invention. There is no problem in using it for a light source.
- a polarizing beam splitter as shown in FIG. 29 may be used.
- the polarizing beam splitter 408 is obtained by replacing half of a prism type polarizing beam splitter with a transparent plate having a right-angle prism array.
- the function is the same as that of a prism type polarizing beam splitter.
- the manufacturing method of the polarization beam splitter shown in FIGS. 28 and 29 is basically the same as that of the prism type, and is applied to one transparent plate or a transparent block having the prism. What is necessary is just to form a polarizing multilayer film by vapor deposition and adhere the other transparent plate or transparent block.
- the device of the present invention efficiently produces linearly polarized light from a randomly polarized light source using a small and simple device without producing uneven brightness. This has been made possible.
- the device of the present invention has made it possible to efficiently produce linearly polarized light from a randomly polarized light source by using a small and simple device by a method with less occurrence of uneven brightness.
- the apparatus of the present invention can be used to convert linearly polarized light from a randomly polarized light source using a small, simple device without expanding the beam width or slightly increasing the beam width. Made possible efficiently.
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Description
明 細 書 偏光作成光学装置 [技術分野]
本発明は、 ラ ンダムな偏光特性をも った光ビームを直 線偏光に変える偏光作成光学装置に関する。
[背景技術]
例えば、 液晶プロ ジェ クタ一の光源と 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、 ノ、口ゲンラ ンプ、 キセ ノ ン ラ ンプ、 メ タ ルハラ イ ド ラ ンプ等) からの光を偏光 板に通す こ と に よ っ て作られている。 し して、 こ の 際、 偏光板に入射する光のう ち透過光の偏光面と垂直な 偏光面を持つ偏光成分がカツ 卜 されるため、 利用でき る 光量 (透過光量) は光源光の高々 5 0 %である。
こ の様に、 偏光板を用いた偏光光源装置では損失が大 きい と い う 問題点がある。
こ の損失を避ける方法と して、 先ず光源光を偏光ビ一 ムスプリ ッ ターで 2 つの直線偏光成分に分け、 その一方 の偏光面を 9 0 ° 回転させてから他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- 197913 号公 報、 実開昭 63- 187101 号公報、 特開昭 63- 271313 号公 報、 実開昭 63- 15Q922 号公報および特開昭 63- 168622 号 公報に記載のものがある。
上記特開昭 63-197913 号公報及び実開昭 63-1871Q1 号 公報に記載のものでは、 偏光ビ一ムスプリ ツ ターで分け られた 2 つの直線偏光成分のう ちの一方を 2つの反射面 で順次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 とは波長依存性をもた 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 、 この点で好ま し く ない。
また、 上記特開昭 63-271313 号公報及び実開昭 63- 150 922 号公報に記載のものは、 装置のサイズが大き く なる ため、 かな り 用途は制限される。
特開昭 63-168622 号公報に記載のものでは、 偏光面の 回転に T N液晶を用いるこ とによ り比較的小型で且つ極 めて簡単な構造で前記の機能を実現している。 但し、 こ こでは偏光ビームスプリ ッ ターによって分けられた 2 つ の光が空間的に分離した状態で出射ビームを構成するた めに、 該出射ビームの幅が入射ビームの幅の 2 倍にな り 、 また出射ビームに明るさのむらを生ずる と いう難点 がある。
[発明の開示]
本発明の目的は、 ラ ンダム偏光の光源を用いて効率よ
く 直線偏光を作る際に、 コ ンパク ト で、 ビーム幅の拡大 がないか又は少なく 、 及び/又は明るさのむらが生じに ぐい偏光作成光学装置を提供する こ と ある。
本発明によれば、
光源から発せられる光のう 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 ムスプリ 、ソタ―からの反 射光及び透過光の う ちの一方を偏光面の 9 0 ° 回転を 伴って透過させる透過手段と、 上記偏光ビームスプリ ツ ターによ って分けられた 2 つの光を通過させ合成させる ため片面にプリ ズム列が形成されているプリ ズム形成板 と、 該プリ ズム形成板の上記プ リ ズム列形成面と反対側 の面へと上記 2 つの光を重なる様に導く 光反射手段と を 有する こ と を特徴と する、 偏光作成光学装置、
が提供される。
この偏光作成光学装蘆は、 光源からの光を偏光ビーム スプ リ ッ ターで 2 つの直線偏光成分に^ け、 その一方の 偏光面を 9 0 0 回転させた後に他方に合流させる もので あ り 、 偏光面の揃え られた 2 つの光成分を反射面等の光 反射手段によ って重な り あう様に導き、 こ こ に光出射側 の面にプリズム列が形成されているプリ ズム形成板を配 置し、 該プリ ズム形成板によ って平行な直線偏光出射光 を得る ものである
また、 本発明によれば、
光源か ら発せ られる光を 2 方向に分岐するプ リ ズム
と、 該分岐手段からの 2 つの分岐光のそれぞれについて 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 ツ ターと、 該偏光ビー ムスプリ ッ タ一からの反射光及び透過光のう ちの一方を 偏光面の 9 0 ° 回転を伴って透過させる透過手段と、 上 記偏光ビームスプリ ッ ターによ って分けられて得られた 4つの光を通過させ合成させるため片面にプリ ズム列が 形成されているプ リ ズム形成板と、 該プリ ズム形成板の 上記プリ ズム列形成面と反対側の面へと上記 4つの光を 上記透過手段を透過した光と透過しない光とが重なる様 に導く 光反射手段とを有する こ とを特徴とする、 偏光作 成光学装置、
が提供される。
こ の偏光作成光学装置は、 光源からの光を 2方向に分 岐し、 次に各分岐光について偏光ビームスプリ ツ ターで 2つの直線偏光成分に分け、 その一方の偏光面を 9 0 ° 回転させ、 かく して得られた 4つの光のう ち偏光面回転 を受けた光と受けない光と を合流させるものであ り 、 上 記偏光面回転を受けた光と受けない光 (これらの光の偏 光面は揃え られている) と を反射面等の光反射手段に よ って重な り あう様に導き、 こ こ に光出射側の面にプリ ズム列が形成されているプリ ズム形成板を配置し、 該プ リ ズム形成板によって平行な直線偏光出射光を得るもの である。
また、 本発明によれば、
光源からの光の う ち P偏光成分光及び s偏光成分光の
—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 ターからの反射光ま たは透過光を通過させて偏光面を 9 0 ° 回転させる透過 手段と、 上記偏光ビ一ムスプリ ッ タ一からの反射光及び 透過光の う ちの一方の光路を 2 つの光が交わる よ う に変 化させる反射鏡と、 かく して交わった 2 つの光の進行方 向を揃えて合成するプ リ ズム と を有する こ とを特徴と す る、 偏光作成光学装置、
が提供される。
この偏光作成光学装置は、 光源からの光を偏光ビーム スブリ ツ ターで 2 つの直線偏光成分に分け、 その一方の 偏光面を 9 0 ° 回転させてから も う一方に合流させる も のである。 即ち、 得られた偏光面回転成分と偏光ビーム スプリ ツ ターで分離されたも う一方の成分との う ちの一 方を反射鏡で反射させて方向を変え、 両偏光ビームの交 わる位置において 1 つの光ビームに合成する。 こ う する こ と に よ っ て、 偏光作成に よ る ビーム幅の拡大が少な く 、 また光ビーム合成の手段どしてマイ クロプ リ ズムを 並べてなる ものを使う こ と によ って、 出射ビ一ムにおけ る明る さむらの発生を避ける こ とができ る。
また、 本発明によれば、
光源からの光の う ち P偏光成分光及び s偏光成分光の —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 ターど、 該偏光ビームスプリ ッ ターからの反射光及
び透過光の う ちの一方を通過させて偏光面の 9 0 ° 回転 した光成分を得る透過手段と、 該透過手段の通過光と上 記偏光ビームスプリ ッ ターからの反射光及び透過光のう ちの他方との進行方向を揃えて合成するため片面にプリ ズム列を有する第 1 プリ ズム形成板と、 上記偏光ビーム スプ リ ッ ターからの反射光及び透過光のう ちの一方の一 部と上記偏光ビームスプリ ッ ターからの反射光及び透過 光の う ちの他方が上記透過手段を通過した光の一部とを 反射させ上記第 1 プリ ズム形成板へと導く 一対の反射体 とからなる偏光部と、
上記第 1 プリ ズム形成板によ り進行方向を揃えられた 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つ 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 なる光ビーム幅縮小部と、
を有する こ とを特徴とする、 偏光作成光学装置、 が提供される。
こ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 ツ ターで 2つの直線偏光成分に分け、 その一方の 偏光面を 9 0 ° 回転させてから も う一方に合流させる も のである。 即ち、 得られた偏光面回転成分と偏光ビーム スプリ ッ ターで分離されたも 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。 但し、 上 記偏光面回転成分の一部と偏光ビームスプリ ヅ ターで分
離されたも う一方の成分の一部と を上記第 1 プリ ズム形 成板に入射する前に反射体に よ り 偏向せしめる。 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幅縮小部において、 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 く 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。
また、 本発明によれば、
光源からの光の一部を反射させる反射部材と 、 該反射 部材の反射光と上記光源からの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つて片面にブリ ズム列を 有する第 1 プリ ズム形成板とからなる光ビーム幅縮小部 と、
該光ビーム幅縮小部からの光の 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 ターの 反射光及び透過光の う ちの一方を入射させて偏光面の 9 0 ° 回転した透過光成分を得る透過手段と、 該透過手段 の透過光と上記偏光ビームスプリ ッ ターの反射光及び透 過光の う ちの他方 と の進行方向を揃えて合成す る だめ の、 片面にプリ ズム列を有する第 2 プリ ズム形成板と、 上記透過手段の透過光の少な く と も一部及び上記偏光 ビームスプ リ ツ ターの反射光及び透過光のう ちの他方の
少な く と も一部を上記第 2 プリ ズム形成板へと導く 反射 部材とからなる偏光部と、
を有する こ と を特徴とする、 偏光作成光学装置、 が提供される。
更に、 上記透過手段の透過光の少な く と も一部及び上 記偏光ビームスプリ ヅ ターの反射光及び透過光のう ちの 他方の少な く と も一部を上記第 2 プリ ズム形成板へと導 く 反射部材を除去してなる上記偏光作成光学装置複数 を、 各光 ビー ム幅縮小部からの出射光が平行にな る様 に、 隣接させて並列に配置してなる、 偏光作成光学装 置、 が提供される。
これらの偏光作成光学装置は、 光源からの光を光ビー ム幅縮小部で幅縮小した後に、 偏光ビームスプリ ヅ タ一 で 2 つの直線偏光成分に分け、 その一方の偏光面を 9 0 ° 回転させてから も う一方に合流させるものである。 即ち、 得られた偏光面回転成分と偏光ビームスプ リ ツ ターで分離されたも う一方の成分とを第 2 プリ ズム形成 板によ り進行方向を揃えて合成する。 偏光部において光 ビーム幅の拡大があっても、 光ビーム幅縮小部において 光ビーム幅を縮小せしめているので、 装置全体と して偏 光作成によ るビーム幅の拡大をな く 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。
尚、 上記本発明における透過手段の例と して、 ½波長
板を挙げる こ とができ る。 該 ½波長板は、 その光学軸が 入射光の偏光面 と 4 5 ° の角度をなす よ う に配置さ れ る。 ½波長板と しては、 雲母、 水晶等の無機物の結晶を 所定の厚さに成形したものや、 ポ リ カーボネー トやポ リ エステル等の複屈折を示す高分子フ ィ ルムを所定の倍率 に延伸したもの等が使用でき る。 但し、 この 波長板の 偏向面回転の作用は波莨依存性を持つので、 白色光を用 いる場合には不利がある。
また、 上記透過手段の例と しては、 T N液晶セルを挙 げる こ とができ る。 該 T N液晶セルは、 ラ ビ ング等に よ って一軸配向処理を行った一対の透明基板を、 配向軸 が互いに直交する様に向かい合わせ、 これらの間にネマ ティ ッ ク液晶を充填させたもので、 液晶分子の分子軸は これらの基板間で 9 0 ° 捩れたヘ リ カル構造を形成し、 入射偏光光の偏光面をこのヘ リ カル構造に沿って回転さ せる ものである。 従っ て、 T N液晶セルの作用は光線の 通る向きに関係し、 一方向に s偏光→ p偏光の作用を持 つ き、 逆方向には P偏光"→ s偏光の-作甩しか持たなレヽ こ と になる。
尚、 上記偏光ビームスプリ ツ ターと して、 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 4 5 ° 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 のを用 いるこ と ができ る。 ま た、 上記偏光 ビームスプ リ ツ ターと して、 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 4 5 ° 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 のを用いる こ とができ る。
[図面の簡単な説明 ]
第 1 図、 第 2 図、 及び第 6 図〜第 8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 3 図は本発明の偏光作成光学装置の斜視図である。 第 4図は比較例の偏光作成光学装置の平面図である。 第 5 図はプリ ズム形成板における光通過状態を示す図 である。
第 9 図、 第 1 0 図及び第 1 4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 1 1 図は本発明の偏光作成光学装置の斜視図であ る。
第 1 2 図は比較例の偏光作成光学装置の平面図であ る。
第 1 3 図及び第 1 5 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 1 6 図及び第 1 7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 1 8図〜第 2 1 図、 及び第 2 6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 2 2 図は本発明の偏光作成光学装置の部分平面図で ある。
第 2 3 図はプリズム形成板における光通過状態を示す 図である。
第 2 4 図は反射鏡の例を示す図である。
第 2 5 図は合成プリ ズムにおける光通過状態を示す図 である。
第 2 7 図は本発明の偏光作成光学装置の斜視図であ る。
第 2 8 図及び第 2 9 図はいずれも偏光ビ一ムスプ リ ッ ターを示す図である。
第 3 0 図及び第 3 1 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。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、 実施例を用いて本発明を説明する。 尚、 以下の 実施例における 波長板を T N液晶セルに置き換える こ とができ る。
( I )
第 1 図及び第 2 図はいずれも本発明の実施例の装置の 平面図であ り 、 第 3 図は第 1 図の装置の斜視図である。
第 1 図の実施例において、 光源 5からの光は曲面鏡 2 で平行光と され、 プリ ズム型偏光ビームスプリ ツ ター 4 に入射し、 該入射光のうち P偏光成分 (図中、 実線で示 されている) は偏光ビームスプリ ツ ター 4を透過し、 H 波長板 3 で偏光面を回転せ しめ られて s 偏光成分 と な る。 この光線は、 反射鏡 6 で反射せしめられ、 更にプリ ズム形成板 1 に入射し、 該プリズム形成板に形成された
プ リ ズムで屈折せしめられて出射光となる。 一方、 偏光 ビームスプ リ ヅ ター 4 に入射した光の う ち s 偏光成分 (図中、 破線で示されている) は、 該偏光ビームスプ リ ツ ターで反射せしめられ、 更に反射鏡 6 で反射せしめ られた後、 プリ ズム形成板 1 に入射し、 該プリ ズム形成 板に形成されたプリ ズムで屈折せしめられて出射光とな る。
以上によ り 、 光源 5 からの光の 2つの偏光成分が、 s 偏光と なって出射される。
第 2 図の実施例は、 波長板 3 が偏光ビームスプリ ツ ター 4で反射せしめられる s偏光成分の光路中に置かれ ている点を除き、 上記第 1 図の実施例 と 同様である。 尚、 この場合は、 出射光は P偏光となる。
以上の装置において、 上記反射鏡 6及びプリ ズム形成 板 1 は、 2 つの光成分がプリ ズム形成板 1 上にて重なる 様に設置している。
例えば、 第 4図の比較例に示す様に、 小型化をはかる ためプリ ズム形成板 1 の設置位置を変えた場合には、 偏 光ビームスプリ ッ ター 4 を透過した光成分はプリ ズム形 成板 1 の左半分から出射し、 偏光ビ一ムスプリ ッ ター 4 によ り 反射せしめられた光は該偏光ビームスプリ ッ タ一 の右半分から出射するが、 これら 2つの光成分は、
• 偏光ビームスプリ ッ ター 4の s偏光に対する反射率 と P偏光に対する透過率とが厳密には等し く ないこ と、 · 波長板 3 での反射や吸収によるロスがある こ と、
• 波長板 3 に位相差角の波長依存性がある こ と 、 等によ って、 強度及びスぺク ト ルが異なるため、 出射光 にむらを生じ、 好ま し く ない。
上記第 1 図及び第 2 図の場合には、 これら 2 つの光成 分が出射面 (プ リ ズム形成板 1 ) で一様に混ざり あう の で、 上記第 4図の場合の様な問題は起こ らない。
本発明のプリ ズム形成板 1 に形成されるプリ ズムの形 状は、 第 5 図から分かる通 り 、 プリ ズム形成板 1 の法線 と平行な出射光を得るために、 プリ ズム面とプ リ ズム形 成板の法線とのなす角 Θ が、 以下の式 ( 1 ) を満足する 様に選べばよい。
Π ι s i n a = s m ヽ- · · · ( 1 ) ri i c o s + = οβ θノ
尚、 こ こ で、 n , はプリ ズム形成板 1 の屈折率、 /3 はプ リ ズム形成板 1 へ光線が入射する際の入射角である。
また、 第 5 図において、 α≥ Θ となる様に n i 及び /3 を選ぶこ とが好ま しい。 も し な く Θ であれば、 第 1 5 図 の様に入射光の一部がプリ ズムのも う一方の傾斜面での 反射によ り方向を変え、 平行な出射光とならないため、 効率の低下をまね く 。
第 1 図及び第 2 図の実施例では、 /3 = 4 5 ° である が、 反射鏡 6 の角度を変える こ とによ って 3 を変える こ とができ、 第 6 図は 0 く 4 5 ° の実施例であ り 、 第 7図 は /3 > 4 5 ° の実施例である。
第 8 図はミ ラー型偏光ビームスプリ ヅ ター 7 を用いた 実施例であるが、 該偏光ビームスプリ ッ タ一は入射角を 任意に選べるため、 2 つの反射鏡 6 を平行に配置したま まで 0 を任意に選択する こ とができる。 本実施例は、 β > 4 5 ° の実施例である。
本発明装置の出射光のビーム幅は、 入射ビームの幅に 対して、 Υ軸方向に ( 1 ノ c o s /3 ) 倍だけ広がる。 上記 第 1 図及び第 2 図の実施例では、 /3 = 4 5 ° であるカ ら、 ( 1 Z c o s 4 5 ° ) = 1 . 4 1 4倍の広がり である が、 前述の特開昭 6 3 - 1 6 8 6 2 2号公報に記載の装 置ではこの ビーム幅広がり が 2倍であるこ とから、 これ と比較すれば上記第 1 図及び第 2 図の実施例では 3 0 % 近く ビーム幅が減少しているこ とが分る。
( Π )
以下の実施例では、 光源からのラ ンダム偏光を 2方向 に分岐する手段と して透明板の片面に微小プリ ズム列を 形成してなるプリ ズム形成板を用いてお り 、 これによ り 装置の小型化を図っている。 もちろん、 1 つのプリ ズム を用いて同様の機能を果たすこ と もできる。
第 9 図及び第 1 0図はいずれも本発明の実施例の装置 の平面図であ り 、 第 1 1 図は第 9図の装置の斜視図であ る。
第 9 図の実施例において、 光源 1 0 5からの光は曲面 鏡 1 0 6 で平行光と され、 該平行光は片面にプリ ズム列 の形成されたプ リ ズム形成板 1 0 2 で 2方向に分岐せし
められる。 各分岐光はそれぞれ別のプリ ズム型偏光ビ一 ムスプ リ ッ 夕ー 1 0 4に入射し、 該入射光のう ち P偏光 成分 (図中、 実線で示されている) は偏光 ビームスプ リ ッ タ一 1 0 4 を透過し、 ½波長板 1 0 3 で偏光面を回 転せしめられて s偏光成分と なる。 こ の光線は、 反射鏡 1 0 7で反射せしめられ、 更にプリズム形成板 1 0 1 に 入射し、 該プリ ズム形成板に形成されたプリ ズムで屈折 せしめられて出射光と なる。 一方、 偏光ビームスプリ ツ タ一 1 0 4 に入射した光の う ち s偏光成分 (図中、 破線 で示されている) は、 該偏光ビームスプリ ツ ターで反射 せしめられ、 プリ ズム形成板 1 0 1 に入射し、 該プリ ズ ム形成板に形成されたプリ ズムで屈折せしめられて出射 光と なる。
以上に よ り 、 光源 1 0 5 からの光の 2 つの偏光成分 が、 s偏光となって出射される。
こ こで、 2枚の反射鏡 1 0 7及び 2 つの偏光ビ一ムス プリ ッ 夕ー 1 0 4の反射面はいずれも平行であ り 、 これ ら はプ リ ズム形成板 1 0 1 と垂直に配置されている。 従っ て、 プ リ ズム形成板 1 0 2 に よ っ て分岐された光 は、 それぞれ 2 つの偏光ビームスプリ ツ ター 1 0 4 に同 じ角度 (図では 4 5 ° ) で入射する様に設定されてい る。
第 1 0図の実施例は、 波長板 1 0 3 が偏光ビームス プリ ッ 夕ー 1 0 4で反射せ しめられる s偏光成分の光路 中に置かれている点を除き、 上記第 9図の実施例と 同様
である。 尚、 この場合は、 出射光は P偏光となる。
以上の装置において、 上記反射鏡 1 0 7及びプリ ズム 形成板 1 0 1 は、 2種類の光成分 ( 波長板 1 0 3 で偏 光面回転を受けた成分と該偏光面回転を受けない成分) がプリ ズム形成板 1 0 1 上にて重なる様に配置されてい る。 そ して、 一方の偏光ビームスプリ ツ ター 1 0 4から の偏光面回転を受けた光成分と他方の偏光ビ一ム スプ リ ヅ 夕一 1 0 4からの偏光面回転を受けない光成分とが プリ ズム形成板 1 0 1 上の一方の半分で重な り 、 また上 記一方の偏光ビームスプリ ツ ター 1 0 4からの偏光面回 転を受けない光成分と上記他方の偏光ビーム スプ リ ッ ター 1 0 4からの偏光面回転を受けた光成分とがプリ ズ ム形成板 1 0 1 上の他方の半分で重なる様にされてい る。
例えば、 第 1 2 図の比較例に示す様に、 小型化をはか るためプリ ズム形成板 1 0 1 の設置位置を変えた場合に は、 偏光ビームスプリ ツ ター 1 0 4を透過した光成分は プリ ズム形成板 1 0 1 の周辺部から出射し、 偏光ビーム スプリ ッ ター 1 0 4 によ り反射せしめられた光成分は該 偏光ビームスプリ ヅ ターの中央部から出射するが、 これ ら 2 つの光成分は、 先に述べた通り 、 強度及びスぺク ト ルが異なるため、 出射光にむらを生じ、 好ま し く ない。
上記第 9 図及び第 1 0 図の場合には、 これら 2つの光 成分が出射面 (プリ ズム形成板 1 0 1 ) で一様に混ざり あ う ので、 上記第 1 2 図の場合の様な問題は起こ らな
い。
本発明のプ リ ズム形成板 1 0 1 に形成されるプリ ズム の形状は、 上記第 5 図に関する説明があてはま る。
一方、 本発明のプリ ズム形成板 1 0 2 に形成されるプ リ ズムの形状は、 第 1 3 図から分る通り 、 プリ ズム面と プリ ズム形成板 1 0 2 の法線とのなす角 δ が、 以下の式 ( 2 ) を満足する様に選べばよい。
尚、 こ こ で、 η 2 はプリ ズム形成板 1 0 2 の屈折率であ る。
第 1 3 図において、 丫 〉 δ であれば、 第 2 3 図の様に 入射光の一部がプ リ ズムのも う一方の傾斜面での反射に よ り方向を変え出射角が /3 とならないため、 効率の低下 をまね く 。 従って、 丫 ≤ δ と なる様に η 2 及び δ を選ぶ のが好ま しい。
尚、 2 っのプ リ ズム形成板 : I 0 1 , 1 0 2 を同 じ材 質で作る場合に は、 η , = η 2 で あ る の で、 上記式 ( 1 ) , ( 2 ) から、 丫 = α , δ = であり 、 形成する プリ ズムは相似形と なる。 更に、 上記 α≥ Θ, Ύ ≤ δ の 条件下では、 丫 = α = δ = Θ と なり 、 上記式 ( 1 ) を ·0 について解けば、
Θ = cos" 1 { [1+ (l + δπ! 2) 1/2]/4η!} - · · ( 3 ) と なる。
上記第 9 図及び第 1 0 図の実施例においては、 /3 = 4 5 ° であるから、 = n 2 の と きには、 上記式 ( 3 ) から = n a = 1 . 5 3 8 とな り 、 屈折率 1 . 5 3 8 の材料を用いればよいこ とが分る。 また、 (3 = 4 5 ° の と きに、 プリ ズム形成板 1 0 1 とプリ ズム形成板 1 0 2 とを異なる材料で作る場合には n i ≤ 1 . 5 3 8 , n 2 ≥ 1 . 5 3 8 となる様に材料を選定すればよい。
第 1 4 図はミ ラー型偏光ビームスプリ ヅ ター 1 0 8 を 用いた実施例であるが、 該偏光ビームスプリ ツ ターは入 射角を任意に選べるため、 2 つの反射鏡 1 0 6 を平行に 配置したま まで /3 を任意に選択するこ とができる。 本実 施例は、 /3 > 4 5 ° の実施例である。
( ΠΙ )
次に、 第 1 6 図及び第 1 7図はいずれも本発明の実施 例の装置の平面図である。
第 1 6図で、 Aからの入射光の内、 p偏光成分は偏光 ビームスプ リ ツ ターを通過し、 ま た s 偏光成分は偏光 ビームスプリ ッ ター及び 波長板 2 1 1 及び反射鏡 2 0 5 を経て p偏光とな り 、 これらは合成プリ ズム 2 0 2 で 合成される。
本実施例は、 偏光ビームスプリ ッ タ一と合成プリ ズム 2 0 2 を有する ものを含む 5つの三角プリ ズム とを含ん で構成され、 これらは屈折率の低い接着剤 2 1 7で接着 されている。 このため、 光ビームの側面付近の光が全反 射によってプリ ズム内に閉じ込められ、 導波路が形成さ
れるために、 効率よ く 光が合成プリ ズムまで導かれる。 但 し、 ビームの広が り 角が小さ い光源を使う のであれ ば、 導波路を形成する必要はな く 一体成形したもので十 分である。
こ こで、 合成プリ ズム 2 0 2 は、 微小なプリ ズムが面 上に並んだもので、 このプリ ズムの形成されている面の 法線は合成すべき 2 つの光の光軸がなす角を 2等分し、 該微小プ リ ズムの頂角は第 2 5 図に示す様に以下の式 ( 4 ) を満たすものである。
n 3 c o s ( + θ ) = c o s e · · . ( 4 ) 尚、 こ こで、 n 3 はプ リ ズムの屈折率であ り 、 Θ はプ リ ズム頂角の ½であ り 、 Φ は上記法線と入射光の光軸との なす角の である。
こ こで、 θ > Φ であれば、 第 2 5図 ( a ) の様に入射 光の一部がプ リ ズムのも う一方の傾斜面での反射によ り 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 ぐ。 従って、 第 2 5 図 ( b ) の様に 0 = ø なる か又は 0 く ^と なる様に n 3 や θ , ø を選ぶのが好ま し い。 第 1 6図及び第 1 7図の実施例では、 n 3 = 1 . 4 9 , Θ = ø = 2 6 . 5 0 である。
第 1 6 図は p偏光を得る構成であるが、 図で入射光の 位置を Aから B に移すこ と によ り、 あるいは ½波長板の 位置を C から C ' に移す こ と に よ り 、 s 偏光が得られ る。 また両方を移動すれば P偏光となる。
第 1 7図の実施例は第 1 6 図の実施例の 波長板の位
置を変えたもので、 その作用は全く 同じである。
( IV )
第 1 8図は本発明の実施例の平面図であ り 、 第 2 7図 はその斜視図である。
第 1 8図の実施例において、 光源 3 0 5の光は曲面鏡 3 0 6 で平行光にされ、 偏光ビームスプリ ツ ター 3 0 3 に角度 4 5 ° で入射し、 P偏光の成分は偏光ビームスプ リ ッ ター 3 0 3 を透過して ½波長板 3 0 4で偏光面の 9 0 ° 回転を受けて s偏光に変換されて通過し、 一方 s偏 光の成分は偏光ビームスプ リ ツ ター 3 0 3 で反射せしめ られる。 偏光ビームスプリ ツ ター 3 0 3 によ り分離され 出射する 2つの光は、 それぞれ半分がそのま ま且つ他の 半分が反射鏡 3 0 8 での反射で 9 0 ° 偏向せし め られ て、 第 1 プリ ズム形成板 3 0 2 に入射し屈折して出射す る。 こ こで、 第 1 プリ ズム形成板 3 0 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 、 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 ツ 夕一 3 0 3 、 ½波長板 3 0 4、 第 1 プリ ズム形成板 3 0 2及び反射鏡 3 0 8 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 3 0 2 から出射し た光のう ち、 該第 1 プリ ズム形成板 3 0 2 の半分から出 た光部分は第 2 プリ ズム形成板 3 0 1 全体に 4 5 ° の角 度で入射し、 該第 2 プ リ ズム形成板 3 0 2で屈折して出 射する。 また、 第 1 プリ ズム形成板 3 0 2 の他の半分か ら出た光部分は、 反射鏡 3 0 7全体に 4 5 ° の角度で入
射し、 反射によ り 9 0 ° 偏向せしめられ、 上記第 2 プリ ズム形成板 3 0 1 全体に 4 5 ° の角度で入射し、 該第 2 プリ ズム形成板 3 0 2 で屈祈して出射する。 ここ で、 第 2 プリズム形成板 3 0 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 3 0 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 3 0 7及び第 2 プ リ ズム形成板 3 0 1 によ り光ビーム幅縮小部が構成される。
こ こ で、 上記第 1 プ リ ズム形成板 3 0 2及び第 2 プリ ズム形成板 3 0 1 は、 第 1 図、 第 2 図、 第 9 図及び第 1 0 図におけるプ リ ズム形成板と 同様の条件を満たすもの である。 尚、 こ こでは、 上記第 4図の例で生じた出射光 の不均一は、 ビーム幅縮小部における混合によ り打ち消 されるので、 問題にはな らない。
上記第 1 8図の実施例に用いられる反射鏡 3 0 7 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 レ、が、 入射角及び反射角が 4 5 0 である こ と を利用 し て、 第 2 4図のよ う に屈折率が 2 1 / 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 3 0 7 を用いて、 全反射鏡どする こ どもでき る。
第 2 2 図 ( a ) , ( b ) の実施例では、 同様に全反射 鏡を利用 している。 第 2 2 図 ( b ) の実施例では、 直角 プリ ズム 3 1 1 をそのま ま使っている。 第 2 2 図 ( a ) の実施例では、 直角プ リ ズムの光出射面に細かな直角ブ
リ ズムの列を形成したもの 3 1 0 を第 1 プリ ズム形成板 3 0 2 からの全出射光の導光体と して用いている。
同様の手法は、 第 1 図〜第 3 図の反射鏡 6 、 第 9 図〜 第 1 1 図の反射鏡 1 0 7、 第 1 8図〜第 2 1 図及び第 2 7 図の反射鏡 3 0 8、 更に後述の第 3 0図の反射部材 4 0 7 にも適用する こ とができ る。
上記第 1 8図の実施例において、 第 2 プリ ズム形成板 3 0 1 と反射鏡 3 0 7 と の位置を入れ替える こ と に よ り 、 入射光方向 と直交する方向に光ビームを出射させる こ とができ る。 また、 光源及び曲面鏡の位置をそれぞれ 3 0 5 ' , 3 0 6 ' の位置に変える と、 出射光は P偏光 となる。
そ して、 上記 3 0 5 , 3 0 5 ' の位置にそれぞれ異な る色の光源を置き偏光面の異なる色の光を出射させた り 、 上記 3 0 5 , 3 0 5 ' の位置に同一の色の光源を置 きスィ ッ チ切換え (どち らか一方を O N とする) によ り 偏光面を瞬時に切換えた り双方の光源の明るさを変化さ せて偏光度を連続的に変化させた り するこ と もでき る。 但し、 ½波長板のかわ り に T N液晶セルを用いる場合に は、 該 T N液晶セルへの入射偏光面及び出射偏光面を特 定しなければな らないので、 この様な特殊な効果は得ら れない。
この様なこ と は、 第 1 図〜第 3図、 第 6図、 第 7図、 第 1 6図及び第 1 7図の実施例でも可能である。 第 8図 及び第 2 6図の様にミ ラー型の偏光ビームスプリ ヅ ター
を使う実施例では、 使用波長域が狭いため異なる色の光 源を置く 方法は実質上適用できない。
尚、 第 2 6 図において、 3 1 4がミ ラー型偏光ビーム スプリ ヅ ターである。
第 1 9 図の実施例は、 プ リ ズム型偏光ビームスプ リ ッ ターの広帯域性を利用 し、 第 2 プリ ズム形成板 3 0 1 を 2枚と 、 ダイ ク ロイ ヅ ク ミ ラー 3 0 9 a , 3 0 9 b 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、 3 0 9 aを赤を透過し緑, 青を反射する ミ ラ一、 3 0 9 b 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 2 0 図及び第 2 1 図はいずれも複数の偏光 ビームスプリ ヅ ター 3 0 3 と複数の 波長板 3 0 4 と を 用いる こ と によ り 、 全体の大き さ及び重量を減少させ小 型軽量化を図った実施例である。
( V )
第 3 0 図は本発明の実施例の平面図である。 本実施例 は、 上記実施例において偏光部の後に配置されていた光 ビーム幅縮小部を偏光部の前に配置したものであ り 、 同 様に入射光 等しい幅の偏光光が得られる。
本実施例では、 プリ ズム型偏光ビームスプリ ツ ター 4 1 3 を用いてお り 、 該偏光ビームスプリ ッ ターからの 2 つの出射光のそれぞれの半分を 2枚の反射部材 4 0 7 を 用いて第 2 プリ ズム形成板 4 0 2 へと導いている。 これ によ り 、 上記第 1 図の実施例と 同様、 偏光部からの出射
光の ビーム幅を光ビーム幅縮小部への入射光の ビーム幅 と同一にする こ とができ る。
また、 本実施例の光ビーム幅縮小部では、 直角プリズ ムの 1 つの面に小プリ ズム列を形成してなる導光体 4 0 9 を用いてお り 、 反射部材と して上記直角プリ ズムの全 反射面を用いている。
そして、 該偏光ビームスプ リ ッ ター 4 1 3 の 1 つの光 出射面には、 偏光面の 9 0 ° 回転した透過光成分を得る 透過手段 4 2 7が付されている。 従って、 第 1 プリ ズム 形成板 4 0 1 から出射した光のう ちの p偏光成分は偏光 ビームスプリ ッ ター 4 1 3 を透過し、 更に透過手段 4 2 7 を透過する際に偏光面の 9 0 。 回転を受けて s偏光に 変換される。 一方、 第 1 プリ ズム形成板 4 0 1 から出射 した光のう ちの s偏光成分は偏光ビームスプリ ッ タ一 4 1 3 で反射する。 これら 2 つの s偏光は、 第 2 プリ ズム 形成板 4 0 2へと導かれ、 進行方向を揃えられて出射す る。
本実施例では、 偏光部から出射する光が s偏光である が、 上記透過手段 4 2 7 を第 3 0図における 4 2 7 ' の 位置に配置する こ と に よ り 、 P偏光を得る こ と ができ る。
また、 第 3 1 図は本発明の実施例の平面図である。 本 実施例は、 第 3 0図の実施例を並列に配置し、 反射部材 4 0 7 を除去したものに相当する。 第 3 1 図から分る様 に、 この実施例では、 第 2 プリ ズム形成板 4 0 2 がー体
ィ匕されてお り 、 異なる光ビーム幅縮小部に入射した光が 第 2 プリ ズ形成板 4 0 2 において合流する。
本実施例によれば、 装置全体の体積を著し く小さ く で き、 小型軽量化が達成でき る。
上記第 8図、 第 1 4 図及び第 2 6図の実施例で用いら れている ミ ラー型偏光ビームスプリ ッ タ一は、 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 プはカバ一でき 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 め軽量であると レヽぅ利点がある。
一方、 上記第 1 図〜第 3 図、 第 6図、 第 7図、 第 9 図 〜第 1 2 図、 第 1 6図〜第 2 1 図、 第 2 7図、 第 3 0 図 及び第 3 1 図の実施例で甩いられているプリ ズム型偏光 ビームスプリ ッ タ一は、 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、 ほぼ可視光全 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。 但し、 出射する光ビームの幅を大き く 広げない様に するためには、 反射部材が必要どなる。 尚、 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 に交互に積層してなる 誘電多層膜である。
次に、 本発明においては、 偏光ビームスプリ ツ ターと して第 2 8図に示される ものを用いる こ と もできる。 該偏光ビームスプリ ッ ター 4 1 0 は、 第 2 8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 4 1 4 を形成したものでり 、 該偏光多層膜 4 1 4は上 記プリ ズム型偏光ビ一ムスプ リ ッ ターのそれと 同 じもの である。 透明板上に形成された各々のプリ ズムの面がブ リ ズム型偏光ビームスプリ ッ タ一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 ツ ターと同 じ機能を示す。 こ の様なものは レーザ一光 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。
次に、 本発明においては、 偏光ビームスプリ ツ ターと して第 2 9 図に示される ものを用いるこ と もできる。 該偏光ビ一ムスプリ ツ ター 4 0 8 は、 第 2 9 図に示す 様に、 プリ ズム型偏光ビームスプリ ツ ターの半分を直角 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 ターと 同じで ある。
なお、 上記第 2 8 図及び第 2 9 図の偏光ビームスプ リ ヅ ター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プロ ッ クを接着すればよい。
以上の本発明の説明図には、 光源に曲面ミ ラーを使つ 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、 全く 同様である こ とはいう までもない。
[産業上の利用可能性]
以上説明 した様に、 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用いて、 明るさむらを生ず 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。
また、 本発明装置は、 ランダム偏光の光源から、 小型 の簡単な装置を用いて、 明るさむらの発生が少ない方法 で、 直線偏光の光を効率よ く 作る こ とを可能に した。
更に、 本発明装置は、 ラ ンダム偏光の光源から、 小型 の簡単な装置を用いて、 ビーム幅を拡大させる こ と な し に又は ビ一ム幅を少し しか拡大させずに、 直線偏光の光 を効率よ く 作る こ と を可能に した。
Claims
1 . 光源から発せられる光のう 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 ヅ ター と 、 該偏光ビームスプ リ ッ タ一か らの反射光及び透過光のう ちの一方を偏光面の 9 0 ° 回 転を伴って透過させる透過手段と、 上記偏光ビームスプ リ ッ タ一によって分けられた 2 つの光を通過させ合成さ せるため片面にプリ ズム列が形成されているプリ ズム形 成板と、 該プリ ズム形成板の上記プリ ズム列形成面と反 対側の面へと上記 2つの光を重なる様に導く 光反射手段 と を有する こ と を特徴とする、 偏光作成光学装置。
2 . 上記透過手段が ½波長板である、 請求の範囲第 1 項に記載の偏光作成光学装置。
3 . 上記透過手段が T N液晶セルである、 請求の範 囲第 1 項に記載の偏光作成光学装置。
4 . 光源から発せられる光を 2方向に分岐するプリ ズム と、 該分岐手段からの 2 つの分岐光のそれぞれにつ いて 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 ヅ ターと、 該偏光 ビームスプリ ッ ターからの反射光及び透過光のう ちの一 方を偏光面の 9 0 ° 回転を伴っ て透過させる透過手段 と 、 上記偏光ビームスプリ ツ ターによって分けられて得 られた 4つの光を通過させ合成させるため片面にプリ ズ ム列が形成されているプリ ズム形成板と、 該プリ ズム形
成板の上記プ リ ズム列形成面と反対側の面へと上記 4つ の光を上記透過手段を透過した光と透過しない光とが重 なる様に導く 光反射手段と を有する こ とを特徴と する、 偏光作成光学装置。
5 . 上記透過手段が ½波長板である、 請求の範囲第 4項に記載の偏光作成光学装置。
6 . 上記透過手段が T N液晶セルである、 請求の範 囲第 4項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偏光ビーム スプ リ ツ ターと、 該偏光ビームスプリ ツ ターからの反射 光または透過光を通過させて偏光面を. 9 0 ° 回転させる 透過手段と、 上記偏光ビームスプリ ッ ターからの反射光 及び透過光の う ちの一方の光路を 2つの光が交わるよう に変化させる反射鏡と 、 かく して交わった 2 つの光の進 行方向を揃えて合成するプ リ ズム とを有する こ と を特徴 とする、 偏光作成光学装置。
8 . 上記透過手段が 波長板である、 請求の範囲第 7項に記載の偏光作成光学装置。
9 . 上記透過手段が T N液晶セルである、 請求の範 囲第 7項に記載の偏光作成光学装置。
1 0 . 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 タ一からの反 射光及び透過光の う ちの一方を通過させて偏光面の 9
0 ° 回転した光成分を得る透過手段と、 該透過手段の通 過光と上記偏光ビームスプリ ッ ターからの反射光及び透 過光のう ちの他方との進行方向を揃えて合成するため片 面にプ リ ズム列を有する第 1 プリ ズム形成板と、 上記偏 光ビ一ムスプリ ッ タ一からの反射光及び透過光のう ちの 一方の一部と上記偏光ビームスプリ ッ ターからの反射光 及び透過光のう ちの他方が上記透過手段を通過した光の 一部と を反射させ上記第 1 プリ ズム形成板へと導く 一対 の反射体とからなる偏光部と、
上記第 1 プリ ズム形成板によ り進行方向を揃えられた 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つ 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 なる光ビーム幅縮小部と、
を有する こ と を特徴とする、 偏光作成光学装置。
1 1 . 上記透過手段が ½波長板である、 請求の範囲 第 1 0項に記載の偏光作成光学装置。
1 2 . 上記透過手段が T N液晶セルである、 請求の 範囲第 1 0項に記載の偏光作成光学装置。
1 3 . 光源か らの光の一部を反射させる反射部材 と、 該反射部材の反射光と上記光源からの光の他部との 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 1 プリ ズム形成板とからなる光ビー ム幅縮小部と、
該光ビーム幅縮小部からの光のう 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 ヅ ターと 、 該偏光ビームスプリ ツ ターの 反射光及び透過光の う ちの一方を入射させて偏光面の 9 0 ° 回転した透過光成分を得る透過手段と、 該透過手段 の透過光と上記偏光ビームスプリ ッ ターの反射光及び透 過光の うちの他方 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 2 プリ ズム形成板と、 上記透過手段の透過光の少な く と も一部及び上記偏光 ビームスプリ ツ ターの反射光及び透過光のう ちの他方の 少な く と も一部を上記第 2プ リ ズム形成板へと導く 反射 部材とからなる偏光部と、
を有する こ と を特徴と する、 偏光作成光学装置。
1 4 . 上記透過手段が ½波長板である、 請求の範囲 第 1 3項に記載の偏光作成光学装置。
1 5 . 上記透過手段が T N液晶セルである、 請求の 範囲第 1 3項に記載の偏光作成光学装置。
1 6 . 上記透過手段の透過光の少な く と も一部及び 上記偏光ビームスプリ ツ ターの反射光及び透過光のう ち の他方の少な く と も一部を上記第 2 プリ ズム形成板へと 導く 反射部材を除去してなる上記請求の範囲第 1 3項に 記載の偏光作成光学装置複数を、 各光ビーム幅縮小部か らの出射光が平行になる様に、 隣接させて並列に配置し てなる、 偏光作成光学装置。
1 7 . 上記偏光ビームスプリ ツ 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 4 5 ° 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、 請求の範囲第 1 項〜第 1 6項のいずれかに記 載の偏光作成光学装置。
1 8 . 上記偏光ビームスプリ ツ 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 4 5 ° 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、 請求の範囲第 1 項 〜第 1 6項のいずれかに記載の偏光作成光学装置。
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JP33664989A JPH03197920A (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 偏光光源装置 |
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JP14452890A JPH0437817A (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 偏光作成光学装置 |
JP16824790A JPH0458215A (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 偏光作成光学装置 |
JP2/168247 | 1990-06-28 | ||
JP26052190A JPH04139416A (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 偏光作成光学装置 |
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Publications (1)
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---|---|
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---|---|---|---|
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---|---|
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WO (1) | WO1991010153A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5653520A (en) * | 1995-01-23 | 1997-08-05 | Nec Corporation | Liquid crystal display projector |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2178325A1 (en) * | 1993-12-21 | 1995-06-29 | Andrew J. Ouderkirk | Reflective polarizer with brightness enhancement |
US5729306A (en) * | 1994-09-30 | 1998-03-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light splitting and synthesizing device and liquid crystal display apparatus including the same |
FR2735875B1 (fr) * | 1995-06-21 | 1997-08-14 | Thomson Multimedia Sa | Dispositif optique de polarisation et systeme de projection du type a valve a cristaux liquides utilisant un tel dispositif optique |
US6088067A (en) * | 1995-06-26 | 2000-07-11 | 3M Innovative Properties Company | Liquid crystal display projection system using multilayer optical film polarizers |
KR100425641B1 (ko) * | 1995-06-29 | 2004-06-30 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 편광소자및이미지투사장치 |
US5995284A (en) * | 1996-03-29 | 1999-11-30 | 3M Innovative Properties Company | Polarized illumination system for LCD projector |
JP3409587B2 (ja) | 1996-05-14 | 2003-05-26 | オムロン株式会社 | 光路変換光学素子、画像表示装置及び光投射器 |
DE19624991A1 (de) * | 1996-06-22 | 1998-01-02 | Philips Patentverwaltung | Lichtprojektionsanordnung mit einem Linsenplattenintegrator |
WO1998015855A1 (en) * | 1996-10-08 | 1998-04-16 | Corning Incorporated | Converter of natural white light into light with planar polarization |
JP3635867B2 (ja) * | 1997-06-03 | 2005-04-06 | 株式会社日立製作所 | 投射型液晶表示装置 |
US5943168A (en) * | 1997-09-11 | 1999-08-24 | Hughes-Jvc Technology Corporation | Sawtooth interleave polarization combiner |
US6428198B1 (en) * | 1998-07-07 | 2002-08-06 | Alliedsignal Inc. | Display system having a light source separate from a display device |
JP2000180795A (ja) * | 1998-12-18 | 2000-06-30 | Nec Corp | プロジェクタ装置 |
JP2000206613A (ja) * | 1999-01-11 | 2000-07-28 | Sony Corp | 投射型表示装置 |
JP2002014419A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-01-18 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
EP1329763A1 (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-23 | Prokia Technology Co., Ltd. | Illuminating device adapted to provide a light output with a predetermined polarization state to a projection display |
DE10245554B4 (de) * | 2002-09-30 | 2008-04-10 | Qimonda Ag | Nanopartikel als Ladungsträgersenke in resistiven Speicherelementen |
EP2067066B1 (en) | 2006-09-29 | 2014-11-05 | RealD Inc. | Polarization conversion systems for stereoscopic projection |
CA2921760C (en) | 2007-05-09 | 2018-03-13 | Reald Inc. | Polarization conversion system and method for stereoscopic projection |
KR101387097B1 (ko) | 2013-04-02 | 2014-04-29 | 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 | 삼중 광분할 방법과 이를 이용한 입체 영상장치 |
KR101574285B1 (ko) | 2013-12-16 | 2015-12-03 | 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 | 향상된 밝기를 갖는 입체 영상 장치 및 입체 영상 제공방법 |
KR101702024B1 (ko) | 2015-04-06 | 2017-02-02 | 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 | 원격정렬형 입체영상장치 및 이를 이용한 입체영상상영방법 |
CN106405933B (zh) * | 2016-10-31 | 2019-08-13 | 京东方科技集团股份有限公司 | 背光模组和液晶显示装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59127019A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-21 | Canon Inc | プリンタヘツド |
JPS63132215A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複数光束を単一光束にする投写方式 |
JPS63168622A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-12 | Canon Inc | 光偏向素子 |
JPS63271313A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Nikon Corp | 偏光器 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR803797A (fr) * | 1935-03-28 | 1936-10-08 | Système antiéblouissant servant notamment à l'éclairage des véhicules | |
GB743502A (en) * | 1952-05-17 | 1956-01-18 | Carl Zeiss Shiftung | Polarizer for producing uniformly polarized light with aid of interference polarizers and phase retarders |
US2887566A (en) * | 1952-11-14 | 1959-05-19 | Marks Polarized Corp | Glare-eliminating optical system |
US3153740A (en) * | 1960-08-19 | 1964-10-20 | Gen Motors Corp | Light-polarizing lamp |
US3510198A (en) * | 1967-05-17 | 1970-05-05 | North American Rockwell | Polarizing beam-splitter having improved contrast ratio |
CH558023A (de) * | 1972-08-29 | 1975-01-15 | Battelle Memorial Institute | Polarisationsvorrichtung. |
DE2450456A1 (de) * | 1974-10-24 | 1976-05-06 | Bosch Gmbh Robert | Nebelscheinwerfer |
JPS63150922A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Fujitsu Ltd | アツシング方法 |
JPS63187101A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-02 | Toshiba Corp | タツチセンサプロ−ブ |
JPS63197913A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-16 | Nec Corp | 偏光変換素子 |
US4798448A (en) * | 1988-02-16 | 1989-01-17 | General Electric Company | High efficiency illumination system for display devices |
US5042921A (en) * | 1988-10-25 | 1991-08-27 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal display apparatus |
EP0422661A3 (en) * | 1989-10-13 | 1992-07-01 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd | Polarization forming optical device and polarization beam splitter |
-
1990
- 1990-12-26 DE DE69025924T patent/DE69025924T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-26 EP EP91901553A patent/EP0460241B1/en not_active Expired - Lifetime
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-
1993
- 1993-02-12 US US08/017,968 patent/US5359455A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59127019A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-21 | Canon Inc | プリンタヘツド |
JPS63132215A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複数光束を単一光束にする投写方式 |
JPS63168622A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-12 | Canon Inc | 光偏向素子 |
JPS63271313A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Nikon Corp | 偏光器 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP0460241A4 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5653520A (en) * | 1995-01-23 | 1997-08-05 | Nec Corporation | Liquid crystal display projector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0460241A4 (en) | 1992-06-24 |
DE69025924T2 (de) | 1996-11-14 |
EP0460241B1 (en) | 1996-03-13 |
DE69025924D1 (de) | 1996-04-18 |
EP0460241A1 (en) | 1991-12-11 |
US5359455A (en) | 1994-10-25 |
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