JP2002071951A - Polarized light separating element, polarized light converting element and projection display - Google Patents

Polarized light separating element, polarized light converting element and projection display

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JP2002071951A
JP2002071951A JP2000266712A JP2000266712A JP2002071951A JP 2002071951 A JP2002071951 A JP 2002071951A JP 2000266712 A JP2000266712 A JP 2000266712A JP 2000266712 A JP2000266712 A JP 2000266712A JP 2002071951 A JP2002071951 A JP 2002071951A
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Japan
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light
polarization
polarized light
polarized
film
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Yukihiro Endo
幸弘 遠藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarized light separating element with which lowering of characteristic can be suppressed even when the incident angles are varied, a polarized light converting element provided with this polarized light separating element, and a projection display using the polarized light converting element. SOLUTION: The polarized light separating element 330 for separating incident light into two kinds of polarized lights is provided with plural translucent substrates 321, 322 and polarized light separating films 20 and reflection films 30 arranged alternately between the plural substrates 321 and 322. The translucent substrates consist of glass substrates 321 and 322 having a high refractive index. Even when the incident angle with respect to the element 330 is deviated and light is made incident, the incident angle approximates to an incident angle set by correcting the incident angle with respect to the films 20, thereby lowering of the separation characteristic of the films 20 can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入射された光を二
種類の偏光光に分離するための偏光分離素子、この偏光
分離素子を備えた偏光変換素子、及び偏光変換素子を用
いた投写型表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization separation element for separating incident light into two kinds of polarized light, a polarization conversion element having the polarization separation element, and a projection type using the polarization conversion element. It relates to a display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】投写型表示装置には、画像信号に応じて
光を変調するために、ライトバルブと呼ばれる素子が用
いられる。ライトバルブとしては、透過型液晶パネルや
反射型液晶パネルのように、一種類の直線偏光光を利用
する形式のものが使用されることが多い。一種類の直線
偏光光を利用する投写型表示装置においては、光利用効
率を向上させる観点から、光源から出射された無偏光の
入射光を一種類の直線偏光光とするための偏光変換素子
が設けられている場合がある。そして、その場合、この
偏光変換素子は入射された光を二種類の偏光光に分離す
るための偏光分離素子(PBS)及び二種類の偏光光の
一方を他方の偏光光に変換するための選択位相差板を備
えている。即ち、投写型表示装置においては、ランプの
光(無偏光)をP偏光光とS偏光光とに分離して、その
後、P偏光光をS偏光光に変換することによりランプか
らの光全てをS偏光光に揃える。そして、ライトバルブ
(液晶パネル)にはS偏光光を透過する偏光板が貼られ
ているため、この偏光変換によりランプの出射光の利用
効率を向上させている(偏光変換を行わないと、原理的
には50%の光が偏光板で吸収されてしまう。)。
2. Description of the Related Art In a projection display device, an element called a light valve is used to modulate light in accordance with an image signal. As the light valve, a type that uses one type of linearly polarized light, such as a transmissive liquid crystal panel or a reflective liquid crystal panel, is often used. In a projection display device using one type of linearly polarized light, from the viewpoint of improving light use efficiency, a polarization conversion element for converting unpolarized incident light emitted from a light source into one type of linearly polarized light is used. May be provided. In this case, the polarization conversion element is a polarization separation element (PBS) for separating incident light into two types of polarized light and a selection for converting one of the two types of polarized light to the other polarized light. A phase difference plate is provided. That is, in the projection display device, the light (non-polarized light) of the lamp is separated into P-polarized light and S-polarized light, and thereafter, all the light from the lamp is converted by converting the P-polarized light into S-polarized light. Align with S-polarized light. Since a polarizing plate that transmits S-polarized light is attached to the light valve (liquid crystal panel), the use efficiency of the light emitted from the lamp is improved by this polarization conversion. Typically, 50% of the light is absorbed by the polarizing plate.)

【0003】上記の偏光分離素子は、中間屈折材料(n
=1.7程度)の層と低屈折率材料(n=1.4程度)
の層とが交互に積層された多層膜(全体で40〜50層
程度)からなる偏光分離膜(PBS多層膜)を備えてい
る。そして、その偏光分離膜の各層は、その膜厚がシミ
ュレーションの最適化条件に基づいて求められ、蒸着機
による成膜により形成される。このときの最適化の際の
理想条件は、P波の透過率100%、S波透過率0%
(反射率100%)であり、その際の偏光分離膜に対す
る入射角は45゜に設定されている。
[0003] The above-mentioned polarized light separating element is composed of an intermediate refractive material (n
= Approximately 1.7) and a low refractive index material (approximately n = 1.4)
The polarization separation film (PBS multilayer film) is composed of a multilayer film (about 40 to 50 layers in total) in which the above layers are alternately stacked. The thickness of each layer of the polarization splitting film is determined based on simulation optimization conditions, and is formed by deposition using a vapor deposition machine. The ideal conditions for the optimization at this time are: P-wave transmittance 100%, S-wave transmittance 0%
(Reflectance: 100%), and the incident angle to the polarization splitting film at that time is set to 45 °.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の偏光分離素子の
偏光分離特性を向上させるためには、偏光分離膜の層数
を多くする必要があるが、層数を多くすればするほど入
射角の依存性が大きくなり、45゜以外の入射角に対し
ては特性(透過率・反射率)が低下する。
In order to improve the polarization separation characteristics of the above-mentioned polarization separation element, it is necessary to increase the number of layers of the polarization separation film. However, as the number of layers increases, the angle of incidence increases. Dependency increases, and characteristics (transmittance / reflectance) decrease for incident angles other than 45 °.

【0005】図10は偏光分離膜に対する各入射角(4
1゜〜49゜)におけるP波透過率の特性図であり、図
11は偏光分離膜に対する各入射角(41゜〜49゜)
におけるS波反射率の特性図である。いずれの場合も入
射角が45゜からずれるとその特性は低下していること
が分かる。
FIG. 10 shows each incident angle (4
FIG. 11 is a characteristic diagram of the P-wave transmittance at 1 ° to 49 °), and FIG. 11 shows each incident angle (41 ° to 49 °) with respect to the polarization splitting film.
FIG. 7 is a characteristic diagram of the S-wave reflectivity in FIG. In any case, when the incident angle deviates from 45 °, the characteristics are deteriorated.

【0006】一方、現状の投写型表示装置の光学系で
は、ランプの出射光を完全な平行光線することは不可能
であり、偏光分離素子のへの入射光はバラツキがある。
このため、偏光分離素子の偏光分離膜に対する入射光も
設定入射角度45゜に対してバラツキをもってしまうの
で、特性の低下が避けられなかった。
On the other hand, in the current optical system of the projection display device, it is impossible to make the light emitted from the lamp into a completely parallel light beam, and the light incident on the polarization splitting element varies.
For this reason, the incident light to the polarization splitting film of the polarization splitting element also varies with respect to the set incident angle of 45 °, so that the deterioration of the characteristics cannot be avoided.

【0007】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、入射角度がバラツキをもって
いても特性の低下を抑制することを可能にした偏光分離
素子、この偏光分離素子を備えた偏光変換素子、及び偏
光変換素子を用いた投写型表示装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a polarized light separating element capable of suppressing a deterioration in characteristics even when the incident angle varies, and a polarized light separating element. It is an object of the present invention to provide a polarization conversion device provided with the device, and a projection display device using the polarization conversion device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(1)本発明の一つの態
様に係る偏光分離素子は、入射された光を二種類の偏光
光に分離するための偏光分離素子において、複数の透光
性基板と、複数の透光性基板の間に交互に配置された偏
光分離膜及び反射膜とを備え、透光性基板は高屈折率の
透過性基板からなる。偏光分離膜に対する光の入射角度
は予め設定されており、その入射角で光が入射した場合
に最も効率良く二種類の偏光光(P偏光光、S偏光光)
に分離するように設計されている。このため、偏光分離
膜に対する光の入射角度が予め設定された入射角からず
れた場合(即ち偏光分離素子に対する入射角)には偏光
分離膜の分離特性は低下するが、本発明においては、透
光性基板に高屈折率のものを用いたので、その偏光分離
素子に対する入射角がずれてもその入射光の方向を補正
するように機能して(後述の図3参照)、偏光分離膜に
対する入射角が是正されて設定された入射角に近づき、
偏光分離膜の分離特性の低下が抑制される。
Means for Solving the Problems (1) A polarized light separating element according to one aspect of the present invention is a polarized light separating element for separating incident light into two kinds of polarized light, wherein a plurality of transparent light transmitting elements are provided. The light-transmitting substrate includes a substrate, and a polarization separation film and a reflection film alternately arranged between the plurality of light-transmitting substrates. The incident angle of the light on the polarization separation film is set in advance, and the two kinds of polarized light (P-polarized light and S-polarized light) are most efficiently used when the light is incident at the incident angle.
It is designed to be separated. For this reason, when the angle of incidence of light on the polarization separation film deviates from a preset angle of incidence (that is, the angle of incidence on the polarization separation element), the separation characteristics of the polarization separation film deteriorates. Since an optical substrate having a high refractive index is used, it functions to correct the direction of the incident light even if the incident angle with respect to the polarization separating element is shifted (see FIG. 3 described later). The incident angle is corrected and approaches the set incident angle,
Deterioration of the separation characteristics of the polarization separation film is suppressed.

【0009】(2)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(1)の透光性基板が高屈折率のガラス基板
から構成されている。本発明においては、偏光分離素子
に対する入射光は高屈折率のガラス基板を介して偏光分
離膜に入射する。そして、偏光分離素子に対する入射光
がずれていても、その光の進路は高屈折率のガラス基板
により補正されて偏光分離膜に対する入射角が是正され
る。
(2) In a polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention, the light-transmitting substrate of (1) is formed of a glass substrate having a high refractive index. In the present invention, light incident on the polarization splitting element is incident on the polarization splitting film via a glass substrate having a high refractive index. Then, even if the incident light to the polarization separation element is shifted, the path of the light is corrected by the glass substrate having a high refractive index, and the incidence angle to the polarization separation film is corrected.

【0010】(3)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(1)又は(2)の偏光分離素子において、
透光性基板の屈折率は1.6以上である。本発明におい
ては屈折率が1.6以上の透光性基板を用いることによ
り、偏光分離素子に対する入射光がずれていても、その
光の進路は高屈折率のガラス基板により補正されて偏光
分離膜に対する入射角が是正される。
(3) The polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention is the polarization beam splitting element according to the above (1) or (2),
The refractive index of the translucent substrate is 1.6 or more. In the present invention, by using a translucent substrate having a refractive index of 1.6 or more, even if the incident light to the polarization splitting element is deviated, the path of the light is corrected by the glass substrate having a high refractive index and the polarization separation is performed. The angle of incidence on the film is corrected.

【0011】(4)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(3)の偏光分離素子において、透光性基板
の屈折率は1.8以上である。本発明においては屈折率
が1.8以上の透光性基板を用いることにより、偏光分
離素子に対する入射光がずれていても、その光の進路は
高屈折率のガラス基板により補正されて偏光分離膜に対
する入射角が更に是正されて設定された入射角に近づ
き、偏光分離膜の分離特性の低下が抑制される。
(4) In the polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention, in the polarization beam splitting element described in (3) above, the refractive index of the translucent substrate is 1.8 or more. In the present invention, by using a translucent substrate having a refractive index of 1.8 or more, even if the incident light to the polarization splitting element is shifted, the path of the light is corrected by the high refractive index glass substrate so that the polarization separation is performed. The incident angle with respect to the film is further corrected to approach the set incident angle, and a decrease in the separation characteristics of the polarization separation film is suppressed.

【0012】(5)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(1)〜(4)の偏光分離素子において、偏
光分離膜は、透過性基板の屈折率と比較して小さな屈折
率の第1の層と、大きな屈折率の第2の層とを交互に複
数積層した多層構造からなるものである。
(5) The polarization beam splitting device according to another aspect of the present invention is the polarization beam splitting device of (1) to (4), wherein the polarization beam splitting film has a smaller refractive index than the refractive index of the transparent substrate. It has a multilayer structure in which a plurality of first layers having a high refractive index and second layers having a large refractive index are alternately laminated.

【0013】(6)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(1)〜(5)の偏光分離素子において、偏
光分離膜及び反射膜は、偏光分離素子の入射面に対して
それぞれ45゜の角度でそれぞれ配置されている。本発
明においては、偏光分離素子の入射面に光が例えば垂直
に入射すると、偏光分離膜に対して45゜の入射角で入
射し、例えばP偏光波を透過してS偏光波を反射する。
そして、S偏光波は反射膜に45゜の入射角で入射して
偏光分離素子の入射面に垂直方向に反射する。
(6) A polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention is the polarization beam splitting element according to any one of the above (1) to (5), wherein the polarization beam splitting film and the reflection film are arranged with respect to the incident surface of the polarization beam splitting element. Each is arranged at an angle of 45 °. In the present invention, when light is incident, for example, vertically on the incident surface of the polarization separation element, the light is incident on the polarization separation film at an incident angle of 45 °, and transmits, for example, P-polarized light and reflects S-polarized light.
Then, the S-polarized wave enters the reflection film at an incident angle of 45 ° and is reflected in a direction perpendicular to the incident surface of the polarization splitter.

【0014】(7)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(1)〜(6)の偏光分離素子において、偏
光分離膜は入射光の内、P偏光波を透過してS偏光波を
反射し、反射膜はS偏光波を反射する。本発明において
は、偏光分離素子の入射面に光が入射すると、偏光分離
膜はP偏光波を透過し、S偏光波を反射する。そして、
S偏光波は反射膜に入射して反射される。
(7) In the polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention, in the polarization beam splitting element according to any one of the above (1) to (6), the polarization beam splitting film transmits P-polarized wave out of the incident light, and The polarized light is reflected, and the reflection film reflects the S polarized light. In the present invention, when light is incident on the incident surface of the polarization separation element, the polarization separation film transmits a P-polarized wave and reflects an S-polarized wave. And
The S-polarized wave enters the reflection film and is reflected.

【0015】(8)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(1)〜(6)の偏光分離素子において、偏
光分離膜は入射光の内、S偏光波を透過してP偏光波を
反射し、反射膜はP偏光波を反射する。本発明において
は、偏光分離素子の入射面に光が入射すると、偏光分離
膜はS偏光波を透過し、P偏光波を反射する。そして、
P偏光波は反射膜に入射して反射される。
(8) In the polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention, in the polarization beam splitting element according to any one of the above (1) to (6), the polarization beam splitting film transmits the S-polarized wave out of the incident light, and The reflecting film reflects the polarized light, and the reflecting film reflects the P polarized light. In the present invention, when light is incident on the incident surface of the polarization separation element, the polarization separation film transmits S-polarized light and reflects P-polarized light. And
The P-polarized wave enters the reflection film and is reflected.

【0016】(9)本発明の他の態様に係る偏光変換素
子は、入射された光を一種類の偏光光に変換するための
偏光変換素子において、上記(1)〜(8)の何れかに
記載の偏光分離素子と、偏光分離素子からの二種類の偏
光光の一方を他方の偏光光に変換する選択位相差板とを
備えたものである。本発明においては、偏光分離素子に
光が入射すると、それは二種類の偏光光(P偏光波、S
偏光波)に分離される。そして、選択位相差板により二
種類の偏光光の一方(例えばS偏光波)を他方の偏光光
(P偏光波)に変換することにより、入射された光を一
種類の偏光光に変換して出力する。
(9) A polarization conversion device according to another aspect of the present invention is a polarization conversion device for converting incident light into one type of polarized light, wherein any one of the above (1) to (8) is used. And a selective retardation plate for converting one of the two types of polarized light from the polarized light separating element into the other polarized light. In the present invention, when light is incident on the polarization separation element, it is divided into two types of polarized light (P-polarized light, S-polarized light).
(Polarized wave). Then, the incident light is converted into one type of polarized light by converting one of the two types of polarized light (for example, an S-polarized wave) into the other type of polarized light (a P-polarized wave) using a selective retardation plate. Output.

【0017】(10)本発明の他の態様に係る投写型表示
装置は、光源部と、光源部から出射された光を一種類の
偏光光に変換する偏光変換素子と、偏光変換素子からの
光を、与えられた画像信号に基づいて変調する変調手段
と、変調手段により変調された光を投射する投写光学手
段とを備え、偏光変換素子は上記(9)の偏光変換素子
からなるものである。本発明においては、偏光変換素子
が光源部から出射された光を一種類の偏光光に変換し、
変調手段が偏光変換素子からの光を与えられた画像信号
に基づいて変調し、投写光学手段が変調手段により変調
された光を投射しして映像を生成する。そして、偏光変
換素子は、高屈折率の透過性基板を用いて偏光分離素子
を用いているので、偏光変換素子に対する光の入射角度
が予め設定された入射角(即ち偏光分離素子に対する入
射角)からずれた場合であっても、その偏光分離素子に
対する入射角が補正されるように機能して、偏光分離膜
に対する入射角が是正されて設定された入射角に近づ
き、偏光分離膜の分離特性の低下が抑制される。このた
め、投写光学手段により生成される映像も明るさの低下
及び色純度の低下が抑制される。
(10) A projection display apparatus according to another aspect of the present invention includes a light source unit, a polarization conversion element that converts light emitted from the light source unit into one type of polarized light, The optical system comprises: a modulating means for modulating light based on a given image signal; and a projection optical means for projecting the light modulated by the modulating means, wherein the polarization conversion element comprises the polarization conversion element of the above (9). is there. In the present invention, the polarization conversion element converts light emitted from the light source unit into one type of polarized light,
The modulating means modulates the light from the polarization conversion element based on the given image signal, and the projection optical means projects the light modulated by the modulating means to generate an image. Since the polarization conversion element uses a polarization separation element using a high refractive index transmissive substrate, the incident angle of light with respect to the polarization conversion element is set at a predetermined incident angle (that is, the incident angle with respect to the polarization separation element). Even if it deviates, the incident angle to the polarization separation element functions to be corrected, the incident angle to the polarization separation film is corrected and approaches the set incident angle, and the separation characteristics of the polarization separation film Is suppressed. For this reason, a decrease in brightness and a decrease in color purity of an image generated by the projection optical unit are also suppressed.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】実施形態1.図1は本発明の実施
形態1に係る偏光変換素子320を示す説明図である。
図1(a)は、偏光変換素子320の平面図であり、図
1(b)は、偏光変換素子320の斜視図である。この
偏光変換素子320は、入射光をP偏光光とS偏光光と
に分離して出射するための偏光分離素子330と、偏光
分離素子330で分離された2種類の直線偏光光を1種
類の直線偏光光とするためのλ/2位相差板381とを
備えている。なお、λ/2位相差板381が本発明にお
ける選択位相差板に相当する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a polarization conversion element 320 according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1A is a plan view of the polarization conversion element 320, and FIG. 1B is a perspective view of the polarization conversion element 320. The polarization conversion element 320 separates the incident light into P-polarized light and S-polarized light and emits the polarized light. The polarization conversion element 320 converts the two types of linearly polarized light separated by the polarization separation element 330 into one type of light. A λ / 2 retardation plate 381 for converting the light into linearly polarized light. The λ / 2 phase plate 381 corresponds to the selected phase plate in the present invention.

【0019】偏光分離素子330は、それぞれ断面が平
行四辺形の柱状の第1と第2の透光性基板(以下、「基
板」と呼ぶ)321,322が交互に貼り合わされた形
状を有している。また、基板321と基板322との間
には、偏光分離膜(PBS多層膜)20と反射膜(ミラ
ー多層膜)30とが交互に配置されている。
The polarization separating element 330 has a shape in which first and second light-transmitting substrates (hereinafter, referred to as “substrates”) 321 and 322 each having a columnar shape having a parallelogram cross section are alternately bonded. ing. Further, between the substrate 321 and the substrate 322, a polarization splitting film (PBS multilayer film) 20 and a reflection film (mirror multilayer film) 30 are alternately arranged.

【0020】図1(a)に示す偏光変換素子320の偏
光分離膜20に、S偏光成分とP偏光成分とを含むラン
ダムな偏光方向を有する光が入射すると、この入射光
は、まず、偏光分離膜20によってS偏光光とP偏光光
に分離される。S偏光光は、偏光分離膜20によってほ
ぼ直角に反射され、反射膜30によってさらに直角に反
射されてから出射される。一方、P偏光光は、偏光分離
膜20をそのまま透過する。偏光分離膜20を透過した
P偏光光の出射面には、λ/2位相差板381が配置さ
れており、このP偏光光がS偏光光に変換されて出射さ
れる。したがって、偏光変換素子320を通過した光
は、そのほとんどがS偏光光となって出射される。ま
た、偏光変換素子320から出射される光をP偏光光と
したい場合には、λ/2位相差板381を反射膜30に
よって反射されたS偏光光が出射する出射面に配置する
ようにすればよい。
When light having a random polarization direction including an S-polarized component and a P-polarized component is incident on the polarization splitting film 20 of the polarization conversion element 320 shown in FIG. 1A, the incident light is first polarized. The light is separated into S-polarized light and P-polarized light by the separation film 20. The S-polarized light is reflected by the polarization splitting film 20 at a substantially right angle, and is further reflected by the reflective film 30 at a right angle before being emitted. On the other hand, the P-polarized light passes through the polarization separation film 20 as it is. A λ / 2 phase difference plate 381 is disposed on the exit surface of the P-polarized light that has passed through the polarization splitting film 20, and the P-polarized light is converted into S-polarized light and emitted. Therefore, most of the light that has passed through the polarization conversion element 320 is emitted as S-polarized light. When the light emitted from the polarization conversion element 320 is to be P-polarized light, the λ / 2 retardation plate 381 is arranged on the emission surface from which the S-polarized light reflected by the reflection film 30 is emitted. I just need.

【0021】図2は偏光分離膜20の部分を拡大して示
す断面図である。偏光分離膜20は、透光性の基板32
1上に積層された誘電体多層膜であり、2種類の材質が
交互に計49層積層された多層構造部22と、多層構造
部22の上に形成された被覆層24とで構成されてい
る。この偏光分離膜20は、基板321の表面上に一層
ずつ順次積層されて構成されている。偏光分離膜20が
積層された基板321は、光学接着剤18を介して基板
322と接着される。被覆層24は、偏光分離膜20と
基板322との間の接着性を高める機能を有している。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the polarization splitting film 20. The polarization separating film 20 is formed of a light-transmitting substrate 32.
1 is a dielectric multi-layer film, which is composed of a multi-layer structure part 22 in which two kinds of materials are alternately stacked in a total of 49 layers, and a covering layer 24 formed on the multi-layer structure part 22. I have. The polarization separation film 20 is formed by sequentially laminating one layer on the surface of the substrate 321. The substrate 321 on which the polarization separation film 20 is laminated is bonded to the substrate 322 via the optical adhesive 18. The coating layer 24 has a function of increasing the adhesiveness between the polarization separation film 20 and the substrate 322.

【0022】この多層構造部22は、透光性の基板32
1上に、基板に対し比較的小さい屈折率を有する層(以
下、L層と呼ぶ)と、比較的大きい屈折率を有する層
(以下、H層と呼ぶ)とが積層して形成されている。図
2の例では、L1,H2,L3,H4,…H48,L4
9の合計49層が形成され、その上には被覆層(M層)
24が形成される。基板321,322の部材として
は、その屈折率が後述のように通常の光学ガラスよりも
高い屈折率の部材を用いるものとし、屈折率がほぼ1.
8の白板ガラスや、BK7−Sなどの光学ガラスを用い
ることができる。偏光分離膜20のL層の材質として
は、MgF2 、H層の材質としてはMgO、被覆層(M
層)の材質としてはSiO2 が用いられている。
The multilayer structure 22 is formed of a transparent substrate 32
1, a layer having a relatively low refractive index with respect to the substrate (hereinafter, referred to as an L layer) and a layer having a relatively large refractive index (hereinafter, referred to as an H layer) are formed by lamination. . In the example of FIG. 2, L1, H2, L3, H4,.
9, a total of 49 layers are formed, and a coating layer (M layer) is formed thereon.
24 are formed. As the members of the substrates 321 and 322, a member having a refractive index higher than that of ordinary optical glass is used as described later.
8 or an optical glass such as BK7-S. The material of the L layer of the polarization separation film 20 is MgF 2 , the material of the H layer is MgO, and the coating layer (M
As the material of the layer), SiO 2 is used.

【0023】なお、図2の偏光分離膜20及び被覆層2
4の各層の膜厚を求めるには、例えばFilm*Sta
r(メーカ名:FTG Software Associates社(P.O.Box 57
9 Princeton,NJ,08542))という名称で市販されている
ソフトウェアを用いるものとする。
The polarization separation film 20 and the coating layer 2 shown in FIG.
In order to determine the film thickness of each layer of No. 4, for example, Film * Sta
r (Manufacturer: FTG Software Associates (POBox 57
9 Princeton, NJ, 08542)) It is assumed that commercially available software is used.

【0024】図3は図1及び図2の偏光分離素子330
の光学系の動作説明図である。偏光分離素子330にS
偏光成分とP偏光成分とを含むランダムな偏光方向を有
する光が平行に入射すると(偏光分離素子330の入射
面に直交して入射すると)、偏光分離膜20にはそのラ
ンダムな偏光方向を有する光が45゜の入射角で入射す
る。偏光分離膜20は上述のように入射角が45゜のと
きに最適になるように設計されているので、そのときの
特性は1番良い。しかし、偏光分離素子330に対する
入射角がぶれる(入射面に直交しない光の成分が増え
る)と、偏光分離膜20に対する入射角も45゜ではな
くなる。図3の波線1aは、通常の光学ガラス(屈折率
n=1.52)の場合であり、実線1bは、高屈折率の
光学ガラス(例えば屈折率n=1.8)の場合である。
同図から明らかなように、高屈折率の光学ガラスの方が
通常の光学ガラスよりも偏光分離膜20に対する入射角
の偏差(45゜を基準とした偏差)が小さく、高屈折率
の光学ガラスにより入射角のバラツキが補正されている
ことことが分かる。したがって、偏光分離素子330に
対する入射角のぶれが同じであっても、偏光分離膜20
に対する入射角の偏差は高屈折率の光学ガラスの方が通
常の光学ガラスよりも小さく、特性の低下も相対的に軽
減されることが分かる。
FIG. 3 shows the polarization separation element 330 shown in FIGS.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the optical system of FIG. S for the polarization separation element 330
When light having a random polarization direction including a polarization component and a P-polarization component is incident in parallel (perpendicular to the incident surface of the polarization separation element 330), the polarization separation film 20 has the random polarization direction. Light enters at an incident angle of 45 °. Since the polarization splitting film 20 is designed to be optimal when the incident angle is 45 ° as described above, the characteristics at that time are the best. However, if the angle of incidence on the polarization separation element 330 is deviated (the component of light that is not orthogonal to the plane of incidence increases), the angle of incidence on the polarization separation film 20 will not be 45 °. The dashed line 1a in FIG. 3 is a case of ordinary optical glass (refractive index n = 1.52), and the solid line 1b is a case of high refractive index optical glass (refractive index n = 1.8).
As is clear from the figure, the deviation of the incident angle with respect to the polarization separating film 20 (deviation based on 45 °) is smaller in the high refractive index optical glass than in the ordinary optical glass, and the high refractive index optical glass is used. Thus, it can be seen that the variation in the incident angle is corrected. Therefore, even if the deviation of the incident angle with respect to the polarization separation element 330 is the same, the polarization separation film 20
It can be seen that the deviation of the incident angle with respect to the optical glass having a high refractive index is smaller than that of the ordinary optical glass, and the deterioration of the characteristics is relatively reduced.

【0025】偏光分離膜20への入射角は次式により求
められる。なお、ここでは空気の屈折率を「1」として
いる。
The angle of incidence on the polarization splitting film 20 is determined by the following equation. Here, the refractive index of air is “1”.

【0026】θi=45±sin-1{(1/nG)・si
nθd} (deg) θi :偏光分離膜20への入射角 nG :ガラスの屈折率 θd :偏光分離素子330への入射角
Θ i = 45 ± sin −1 {(1 / n G ) · si
d } (deg) θ i : angle of incidence on the polarization splitting film 20 n G : refractive index of glass θ d : angle of incidence on the polarization splitting element 330

【0027】偏光分離素子330への入射角θdが0〜
7゜の範囲における偏光分離膜20への入射角θiを上
式により求めると表1に示されるようになる。
The incident angle θ d to the polarization separation element 330 is 0 to
When the incident angle θ i to the polarization splitting film 20 in the range of 7 ° is obtained by the above equation, it is as shown in Table 1.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】表1の偏光分離素子330への入射角θd
が7゜の場合について、ガラスの屈折率nGが1.52
と1.8の場合についての総透過光量を求めると表2に
示されるようになる。
The incident angle θ d to the polarization beam splitter 330 shown in Table 1
Is 7 °, the refractive index n G of the glass is 1.52.
Table 2 shows the total transmitted light amount for the cases of 1.8 and 1.8.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】表2の特性から明らかなように、ガラスの
屈折率nGが1.52と1.8とでは、総透過光量に4
%の差があることが分かる。したがって、高屈折率のガ
ラスを用いた場合には、偏光分離素子330への入射光
が設定された入射角からずれた場合であってもその特性
の低下が軽減されている。
As is apparent from the characteristics shown in Table 2, when the refractive index n G of glass is 1.52 and 1.8, the total transmitted light amount is 4%.
It can be seen that there is a difference of%. Therefore, when glass having a high refractive index is used, even when the light incident on the polarization beam splitter 330 deviates from the set incident angle, the deterioration of the characteristics is reduced.

【0032】図4及び図5は基板ガラスの屈折率による
影響を示した特性図である。図4は通常のガラス(ガラ
ス屈折率nGが1.5)で、偏光分離膜20への入射角
θiが45゜(偏光分離素子330への入射角θdが0
゜の場合)のP波透過率(1.5P−45)及びS波の
透過率(1.5S−45)の特性を示した図である。ま
た、図5は通常のガラス(ガラス屈折率nGが1.5)
及び高屈折率のガラス(ガラス屈折率1.8)で、偏光
分離膜20への入射角θiが52゜(偏光分離素子33
0への入射角θdが7゜の場合)のP波透過率(1.5
P−52,1.8P−52)及びS波の透過率(1.5
S−52,1.8S−52)の特性を示した図である。
なお、これらの図4及び図5と後述の図6において、
1.5及1.8は屈折率を表し、P,Sは偏光方向、5
2は偏光分離膜20への入射角θiを表している。
FIGS. 4 and 5 are characteristic diagrams showing the influence of the refractive index of the substrate glass. FIG. 4 shows ordinary glass (glass refractive index n G is 1.5), and the incident angle θi to the polarization separation film 20 is 45 ° (the incident angle θ d to the polarization separation element 330 is 0).
It is the figure which showed the characteristic of the transmittance | permeability of P wave (1.5P-45) and the transmittance | permeability of S wave (1.5S-45) of (case of ゜). FIG. 5 shows ordinary glass (glass refractive index n G is 1.5).
And glass having a high refractive index (glass refractive index 1.8), the incident angle θ i to the polarization separation film 20 is 52 ° (the polarization separation element 33
P-wave transmittance of the incident angle theta d to 0 if a 7 °) (1.5
P-52, 1.8P-52) and S wave transmittance (1.5
S-52, 1.8S-52).
4 and 5 and FIG. 6 described later,
1.5 and 1.8 represent the refractive index, and P and S represent the polarization directions,
Reference numeral 2 denotes an incident angle θ i to the polarization separation film 20.

【0033】図4及び図5の特性から明らかなように、
偏光分離膜20への入射角θiが45゜(偏光分離素子
330への入射角θdが0゜)からずれることにより、
P波透過率が低下し、S波透過率が上昇することにより
特性が低下するが(1.5P−52,1.5S−5
2)、高屈折率のガラスを用いることで相対的にその低
下の程度が抑制されて(1.8P−52,1.8S−5
2)、特性が改善されていることが分かる。
As is clear from the characteristics shown in FIGS. 4 and 5,
When the incident angle θ i to the polarization separation film 20 deviates from 45 ° (the incident angle θ d to the polarization separation element 330 is 0 °),
As the P-wave transmittance decreases and the S-wave transmittance increases, the characteristics decrease (1.5P-52, 1.5S-5).
2) By using a glass having a high refractive index, the degree of the decrease is relatively suppressed (1.8P-52, 1.8S-5).
2) It can be seen that the characteristics are improved.

【0034】図6は通常のガラスと高屈折率のガラスの
入射角に対する、P偏光光及びS偏光光の透過率の特性
を示した図である。なお、この計算に用いた波長は60
0nmである。高屈折率のガラスを用いた場合の特性
(1.8P−52,1.8S−52)は、通常のガラス
を用いた場合の特性(1.5P−52,1.5S−5
2)に比べて特性が改善されている。
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the transmittance of P-polarized light and S-polarized light with respect to the incident angle of ordinary glass and high refractive index glass. The wavelength used in this calculation is 60
0 nm. The characteristics (1.8P-52, 1.8S-52) when using a glass with a high refractive index are the characteristics (1.5P-52, 1.5S-5) when using ordinary glass.
The characteristics are improved compared to 2).

【0035】実施形態2.図7は図1に示す偏光変換素
子を備えた投写型表示装置800の要部を示す概略構成
図である。この投写型表示装置800は、偏光照明装置
50と、ダイクロイックミラー801,804と、反射
ミラー802,807,809と、リレーレンズ80
6,808,810と、3つの液晶ライトバルブ80
3,805,811と、クロスダイクロイックプリズム
813と、投写レンズ814とを備えている。
Embodiment 2 FIG. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a main part of a projection display device 800 including the polarization conversion element shown in FIG. The projection display device 800 includes a polarization illumination device 50, dichroic mirrors 801 and 804, reflection mirrors 802, 807 and 809, and a relay lens 80.
6,808,810 and three liquid crystal light valves 80
3, 805, 811, a cross dichroic prism 813, and a projection lens 814.

【0036】図8は図7の偏光照明装置50の要部を平
面的にみた概略構成図である。この偏光照明装置50
は、光源部60と、偏光発生装置70とを備えている。
光源部60は、S偏光成分とP偏光成分とを含むランダ
ムな偏光方向の光束を出射する。光源部60から出射さ
れた光束は、偏光発生装置70によって偏光方向がほぼ
揃った一種類の直線偏光光(本実施形態ではS偏光光)
に変換されて、照明領域80を照明する。なお、この照
明領域80が図7の投写型表示装置における3つの液晶
ライトバルブ803,805,811に相当する。
FIG. 8 is a schematic structural view of a principal part of the polarized light illuminating device 50 of FIG. This polarized illumination device 50
Includes a light source unit 60 and a polarization generator 70.
The light source unit 60 emits a light beam having a random polarization direction including an S-polarized component and a P-polarized component. The light beam emitted from the light source unit 60 is one type of linearly polarized light (S-polarized light in the present embodiment) whose polarization direction is almost aligned by the polarization generator 70.
To illuminate the illumination area 80. The illumination area 80 corresponds to the three liquid crystal light valves 803, 805, and 811 in the projection display device of FIG.

【0037】光源部60は、光源ランプ101と、放物
面リフレクター102とを備えている。光源ランプ10
1から放射された光は、放物面リフレクター102によ
って一方向に反射され、略平行な光束となって偏光発生
装置70に入射する。
The light source section 60 includes a light source lamp 101 and a parabolic reflector 102. Light source lamp 10
The light radiated from 1 is reflected in one direction by the parabolic reflector 102, becomes a substantially parallel light flux, and enters the polarization generator 70.

【0038】偏光発生装置70は、第1の光学要素20
0と、第2の光学要素400とを備えている。図9は、
第1の光学要素200の斜視図である。第1の光学要素
200は、矩形状の輪郭を有する微小な光束分割レンズ
201が、縦方向にM行、横方向に2N列のマトリクス
状に配列された構成を有している。したがって、レンズ
横方向の中心線CLからは、左方向にN列、右方向にN
列存在する。この例では、M=10,N=4である。第
1の光学要素200は、光軸が第1の光学要素200の
中心に一致するように配置されている。各光束分割レン
ズ201をZ方向から見た外形形状は、照明領域80の
形状と相似形をなすように設定されている。本実施形態
では、照明領域80はx方向に長い横長の形状であるた
め、光束分割レンズ201のXY平面上における外形形
状も横長である。
The polarization generator 70 is provided for the first optical element 20.
0 and a second optical element 400. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a first optical element 200. The first optical element 200 has a configuration in which minute light beam splitting lenses 201 having a rectangular outline are arranged in a matrix of M rows in the vertical direction and 2N columns in the horizontal direction. Therefore, from the center line CL in the lateral direction of the lens, N columns in the left direction and N columns in the right direction
Column exists. In this example, M = 10 and N = 4. The first optical element 200 is arranged such that the optical axis coincides with the center of the first optical element 200. The external shape of each light beam splitting lens 201 as viewed from the Z direction is set to be similar to the shape of the illumination area 80. In the present embodiment, since the illumination region 80 has a horizontally long shape that is long in the x direction, the outer shape of the light beam splitting lens 201 on the XY plane is also horizontally long.

【0039】第2の光学要素400(図7)は、光学素
子300と出射側レンズ390とを備えている。そし
て、光学素子300及び出射側レンズ390は、その中
心が光軸と一致するように配置されている。
The second optical element 400 (FIG. 7) includes an optical element 300 and an exit lens 390. The optical element 300 and the emission-side lens 390 are arranged such that the centers thereof coincide with the optical axis.

【0040】光学素子300は、集光レンズアレイ31
0と、遮光板315と、2つの偏光変換素子320a,
320b(図1参照)とを備えている。集光レンズアレ
イ310は、第1の光学要素200と同じ構成のレンズ
アレイであり、第1の光学要素200と相対する向きに
配置される。集光レンズアレイ310は、第1の光学要
素200とともに、各光束分割レンズ201で分割され
た複数の分割光束を集光し、偏光変換素子320a,3
20bの有効入射領域に導く。偏光変換素子320a,
320bは、図1に示される構成からなる2つの偏光変
換素子を、それぞれの偏光分離膜及び反射膜が向かい合
うように配置したものである。なお、偏光変換素子32
0a,320bは、前述したように、偏光分離素子33
0a,330bの出射面に、λ/2位相差板381を選
択的に配置したものである。遮光板315は、集光レン
ズアレイ310により偏光変換素子320a,320b
の偏光分離膜に集光しきれなかった光が反射膜に直接入
射するのを防止するために配置される。この偏光変換素
子320a,320bには、前述の偏光分離膜20及び
反射膜30が備えられている。したがって、光源部60
から出射された光束を高効率で一種類の直線偏光光(本
実施形態ではS偏光光)に変換して出射することができ
る。
The optical element 300 includes the condenser lens array 31
0, a light shielding plate 315, and two polarization conversion elements 320a,
320b (see FIG. 1). The condensing lens array 310 is a lens array having the same configuration as the first optical element 200, and is arranged in a direction facing the first optical element 200. The condensing lens array 310 condenses the plurality of split light beams split by the respective light beam splitting lenses 201 together with the first optical element 200, and the polarization conversion elements 320a, 3
20b. The polarization conversion element 320a,
Reference numeral 320b denotes an arrangement in which two polarization conversion elements having the configuration shown in FIG. 1 are arranged such that the respective polarization separation films and reflection films face each other. The polarization conversion element 32
0a and 320b are the polarization separation elements 33 as described above.
The λ / 2 phase difference plate 381 is selectively disposed on the emission surfaces of the reference numerals 0a and 330b. The light-shielding plate 315 is formed by the condenser lens array 310 and the polarization conversion elements 320a and 320b.
This is arranged to prevent light that could not be collected on the polarization separation film from directly entering the reflection film. The polarization conversion elements 320a and 320b are provided with the polarization separation film 20 and the reflection film 30 described above. Therefore, the light source unit 60
Can be converted into one type of linearly polarized light (in this embodiment, S-polarized light) with high efficiency and emitted.

【0041】図7の出射側レンズ390は、光学素子3
00から出射される複数の分割光束(偏光変換素子32
0a,320bによって変換された直線偏光光の分割光
束)の各々を照明領域80上、すなわち各液晶ライトバ
ルブ803,805,811上に重畳させる。
The exit lens 390 shown in FIG.
00, a plurality of split light beams (the polarization conversion element 32
0a and 320b) are superimposed on the illumination area 80, that is, on the liquid crystal light valves 803, 805 and 811.

【0042】図7のダイクロイックミラー801,80
4は、偏光照明装置50から出射された光束を赤、青、
緑の3色の色光に分離する色光分離手段としての機能を
有する。3つの液晶ライトバルブ803,805,81
1は、与えられた画像情報(画像信号)に従って、3色
の色光をそれぞれ変調して画像を形成する変調手段とし
ての機能を有する。クロスダイクロイックプリズム81
3は、3色の色光を合成してカラー画像を形成する色光
合成手段としての機能を有する。投写レンズ814は、
合成されたカラー画像を表す光をスクリーン815上に
投写する投写光学手段としての機能を有する。
The dichroic mirrors 801 and 80 shown in FIG.
Reference numeral 4 denotes a light beam emitted from the polarized light illuminating device 50 for red, blue,
It has a function as a color light separation unit that separates into three green color lights. Three liquid crystal light valves 803, 805, 81
Reference numeral 1 has a function as a modulating unit that forms an image by modulating three color lights in accordance with given image information (image signals). Cross dichroic prism 81
Reference numeral 3 has a function as color light combining means for forming a color image by combining three color lights. The projection lens 814 is
It has a function as projection optical means for projecting the light representing the synthesized color image on the screen 815.

【0043】青光緑光反射ダイクロイックミラー801
は、偏光照明装置50から出射された光束の赤色光成分
を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反
射する。透過した赤色光は、反射ミラー802で反射さ
れて、赤光用液晶ライトバルブ803に達する。一万、
第1のダイクロイックミラー801で反射された青色光
と緑色光のうち、緑色光は緑光反射ダイクロイックミラ
ー804によって反射され、緑光用液晶ライトバルブ8
05に達する。一万、青色光は、第2のダイクロイック
ミラー804も透過する。
A blue light green light reflecting dichroic mirror 801
Transmits the red light component of the light beam emitted from the polarized light illuminating device 50 and reflects the blue light component and the green light component. The transmitted red light is reflected by the reflection mirror 802 and reaches the red light liquid crystal light valve 803. Ten thousand,
Of the blue light and the green light reflected by the first dichroic mirror 801, the green light is reflected by the green light reflecting dichroic mirror 804, and the green light liquid crystal light valve 8.
Reach 05. The 10,000 blue light also passes through the second dichroic mirror 804.

【0044】本実施形態では、青色光の光路の長さが3
つの色光のうちで最も長くなる。そこで、青色光に対し
ては、ダイクロイックミラー804の後に、入射レンズ
806と、中間レンズ808と、出射レンズ810とを
備えた導光手段850が設けられている。すなわち、青
色光は、緑光反射ダイクロイックミラー804を透過し
た後に、まず、入射レンズ806及び反射ミラー807
を経て、中間レンズ808に導かれる。さらに、反射ミ
ラー809によって反射されて出射レンズ810に導か
れ、青光用液晶ライトバルブ811に達する。
In this embodiment, the optical path length of the blue light is 3
It is the longest of the two colored lights. Therefore, for blue light, after the dichroic mirror 804, a light guide unit 850 including an entrance lens 806, an intermediate lens 808, and an exit lens 810 is provided. That is, after transmitting the blue light through the green light reflecting dichroic mirror 804, first, the incident lens 806 and the reflecting mirror 807
, The light is guided to the intermediate lens 808. Further, the light is reflected by the reflection mirror 809 and guided to the emission lens 810, and reaches the liquid crystal light valve for blue light 811.

【0045】3つの液晶ライトバルブ803、805、
811は、図示しない外部の制御回路から与えられた画
像信号(画像情報)に従って、それぞれの色光を変調
し、それぞれの色成分の画像情報を含む色光を生成す
る。これらの液晶ライトバルブには、通常、入射側と出
射側にそれぞれ偏光板(図示せず)が設けられている。
したがって、所定の偏光光(本実施形態ではS偏光光)
のみが液晶ライトバルブの入射側の偏光板を透過し、変
調される。
The three liquid crystal light valves 803, 805,
811 modulates each color light in accordance with an image signal (image information) provided from an external control circuit (not shown), and generates color light including image information of each color component. These liquid crystal light valves are usually provided with a polarizing plate (not shown) on each of the incident side and the exit side.
Therefore, predetermined polarized light (S-polarized light in this embodiment)
Only the light passes through the polarizer on the incident side of the liquid crystal light valve and is modulated.

【0046】変調された3つの色光は、クロスダイクロ
イックプリズム813に入射する。クロスダイクロイッ
クプリズム813には、赤光を反射する誘電体多層膜
と、青光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成され
ている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合
成されて、カラー映像を表す光が形成される。合成され
た光は、投写光学系である投写レンズ814によってス
クリーン815上に投写され、映像が拡大されて表示さ
れる。
The modulated three color lights enter the cross dichroic prism 813. In the cross dichroic prism 813, a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape. The three color lights are combined by these dielectric multilayer films to form light representing a color image. The synthesized light is projected on a screen 815 by a projection lens 814 as a projection optical system, and an image is displayed in an enlarged manner.

【0047】投写型表示装置800の偏光照明装置50
には、前述のように本発明による偏光変換素子320
a,320bが用いられているので、光源部60からの
光の入射角が多少ずれていても、高効率で所望の直線偏
光光(本実施形態では、S偏光光)に変換されて出射さ
れる。したがって、このような偏光変換素子320a,
320bを備える投写型表示装置においては、スクリー
ン815上に投写される画像の輝度を高めることが可能
となる。
The polarized illumination device 50 of the projection display device 800
The polarization conversion element 320 according to the present invention as described above
Since a and 320b are used, even if the incident angle of the light from the light source unit 60 is slightly shifted, the light is converted into a desired linearly polarized light (in this embodiment, S-polarized light) with high efficiency and emitted. You. Therefore, such a polarization conversion element 320a,
In the projection type display device including 320b, the brightness of the image projected on the screen 815 can be increased.

【0048】実施形態3.なお、上述の実施形態におい
ては屈折率が1.8のガラス基板の例について説明した
が、本発明における高屈折率は1.6〜1.9の範囲で
あり、好ましくは1.7、〜1.9、又は1.8〜1.
9の範囲である。また、上述の実施形態においては、偏
光分離膜がP偏光波を透過してS偏光波を反射し、反射
膜がS偏光波を反射する例について説明したが、偏光分
離膜が入射光の内、S偏光波を透過してP偏光波を反射
し、反射膜がP偏光波を反射するようにしてP偏光波を
利用するようにしてもよい。
Embodiment 3 FIG. In the above-described embodiment, an example of a glass substrate having a refractive index of 1.8 has been described, but the high refractive index in the present invention is in the range of 1.6 to 1.9, preferably 1.7 to 1.9. 1.9, or 1.8-1.
9 is in the range. Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the polarization separation film transmits the P-polarized wave and reflects the S-polarized wave, and the reflection film reflects the S-polarized wave. Alternatively, the P-polarized wave may be used by transmitting the S-polarized wave and reflecting the P-polarized wave, so that the reflection film reflects the P-polarized wave.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、偏光分離
素子の透過性基板に高屈折率の部材を用いるようにした
ので、偏光分離素子に対する光の入射角(即ち偏光分離
膜に対する入射角)が予め設定された入射角からずれた
場合であっても、透過性の基板が入射光の方向を補正す
るように機能して、偏光分離膜に対する入射角が是正さ
れて設定された入射角に近づき、偏光分離膜の分離特性
の低下が抑制される。このため、光の利用率の低下が避
けられる。
As described above, according to the present invention, since a member having a high refractive index is used for the transmissive substrate of the polarization beam splitting element, the angle of incidence of light on the polarization beam splitting element (that is, the incidence angle on the polarization beam splitting film). Angle) deviates from the preset incident angle, the transmissive substrate functions to correct the direction of the incident light, and the incident angle with respect to the polarization splitting film is corrected and the incident angle is set. As the angle approaches the angle, a decrease in the separation characteristics of the polarization separation film is suppressed. Therefore, a decrease in the light utilization rate can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1に係る偏光変換素子を示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a polarization conversion element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の偏光変換素子の偏光分離膜の部分を拡大
して示した断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a polarization splitting film of the polarization conversion element of FIG.

【図3】図1の偏光分離素子の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of the polarization beam splitter of FIG. 1;

【図4】従来の偏光分離素子の特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of a conventional polarization splitting element.

【図5】図1の偏光分離素子と従来の偏光分離素子の特
性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram of the polarization beam splitter of FIG. 1 and a conventional polarization beam splitter.

【図6】図1の偏光分離素子における入射角の変化と透
過率との関係を示した特性図でる。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a change in an incident angle and a transmittance in the polarization beam splitter of FIG.

【図7】図1に示される偏光変換素子を備えた投写型表
示装置の要部を示す概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a main part of a projection display device including the polarization conversion element shown in FIG.

【図8】図7の偏光照明装置の要部を平面的にみた概略
構成図である。
8 is a schematic configuration diagram of a main part of the polarized light illuminating device of FIG.

【図9】図7の第1の光学要素の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of the first optical element of FIG. 7;

【図10】偏光分離膜に対する各入射角(41゜〜49
゜)におけるP波透過率の特性図である。
FIG. 10 shows incident angles (41 ° to 49 °) with respect to the polarization splitting film.
It is a characteristic diagram of P wave transmittance in ゜).

【図11】偏光分離膜に対する各入射角(41゜〜49
゜)におけるS波反射率の特性図である。
FIG. 11 shows incident angles (41 ° to 49 °) with respect to the polarization splitting film.
It is a characteristic diagram of S wave reflectance in ゜).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20:偏光分離膜 22:多層構造部 24:被覆層(M層) 30:反射膜 320:偏光変換素子 321,322:高屈折率のガラス基板 330:偏光分離素子 381:λ/2位相差板 Reference Signs List 20: polarized light separating film 22: multilayer structure part 24: coating layer (M layer) 30: reflective film 320: polarized light converting element 321, 322: glass substrate with high refractive index 330: polarized light separating element 381: λ / 2 retardation plate

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射された光を二種類の偏光光に分離す
るための偏光分離素子において、複数の透光性基板と、
該複数の透光性基板の間に交互に配置された偏光分離膜
及び反射膜とを備え、前記透光性基板は高屈折率の透過
性基板からなることを特徴とする偏光分離素子。
1. A polarization separation element for separating incident light into two types of polarized light, comprising: a plurality of translucent substrates;
A polarized light separating element, comprising: a polarized light separating film and a reflective film alternately arranged between the plurality of light transmitting substrates, wherein the light transmitting substrate is made of a high refractive index light transmitting substrate.
【請求項2】 前記透光性基板は高屈折率のガラス基板
からなることを特徴とする請求項1記載の偏光分離素
子。
2. The polarization separation element according to claim 1, wherein the light-transmitting substrate is formed of a glass substrate having a high refractive index.
【請求項3】 前記透光性基板の屈折率は1.6以上で
あることを特徴とする請求項1又は2記載の偏光分離素
子。
3. The polarization splitting device according to claim 1, wherein the transmissive substrate has a refractive index of 1.6 or more.
【請求項4】 前記透光性基板の屈折率は1.8以上で
あることを特徴とする請求項3記載の偏光分離素子。
4. The polarization separation element according to claim 3, wherein the transmissive substrate has a refractive index of 1.8 or more.
【請求項5】 前記偏光分離膜は、前記透過性基板の屈
折率と比較して小さな屈折率の第1の層と、大きな屈折
率の第2の層とを交互に複数積層した多層構造からなる
ものであることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記
載の偏光分離素子。
5. The polarization separation film has a multilayer structure in which a plurality of first layers having a smaller refractive index and a plurality of second layers having a larger refractive index are alternately stacked as compared with the refractive index of the transparent substrate. The polarization separation element according to claim 1, wherein
【請求項6】 前記偏光分離膜及び前記反射膜は、入射
面に対して45゜の角度でそれぞれ配置されていること
を特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の偏光分離素
子。
6. The polarization separation element according to claim 1, wherein the polarization separation film and the reflection film are disposed at an angle of 45 ° with respect to an incident surface.
【請求項7】 前記偏光分離膜は入射光の内、P偏光波
を透過してS偏光波を反射し、前記反射膜はS偏光波を
反射する請求項1〜6の何れかに記載の偏光分離素子。
7. The polarizing beam splitter according to claim 1, wherein the polarized light separating film transmits a P-polarized wave and reflects an S-polarized wave in the incident light, and the reflecting film reflects the S-polarized wave. Polarization separation element.
【請求項8】 前記偏光分離膜は入射光の内、S偏光波
を透過してP偏光波を反射し、前記反射膜はP偏光波を
反射することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載
の偏光分離素子。
8. The method according to claim 1, wherein the polarization separating film transmits an S-polarized wave and reflects a P-polarized wave in the incident light, and the reflecting film reflects the P-polarized wave. The polarized light separating element according to any one of the above.
【請求項9】 入射された光を一種類の偏光光に変換す
るための偏光変換素子において、請求項1〜8の何れか
に記載の偏光分離素子と、該偏光分離素子からの二種類
の偏光光の一方を他方の偏光光に変換する選択位相差板
とを備えたことを特徴とする偏光変換素子。
9. A polarization conversion device for converting incident light into one type of polarized light, wherein the polarization separation device according to claim 1 and two types of polarization separation devices. And a selective phase difference plate for converting one of the polarized lights into the other polarized light.
【請求項10】 光源部と、該光源部から出射された光
をほぼ一種類の偏光光に変換する偏光変換素子と、該偏
光変換素子からの光を、与えられた画像信号に基づいて
変調する変調手段と、該変調手段により変調された光を
投射する投写光学手段とを備え、前記偏光変換素子は請
求項9記載の偏光変換素子からなることを特徴とする投
写型表示装置。
10. A light source section, a polarization conversion element for converting light emitted from the light source section into substantially one type of polarized light, and modulating light from the polarization conversion element based on a given image signal. And a projection optical unit for projecting light modulated by the modulation unit, wherein the polarization conversion element comprises the polarization conversion element according to claim 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517973B1 (en) * 2014-04-15 2015-05-06 나만호 Back Light Optical system for Display

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