JP2002214434A - Method for designing polarized light separating film, polarized light separating element with polarized light separating film by the method, polarized light converting element and projection display device - Google Patents

Method for designing polarized light separating film, polarized light separating element with polarized light separating film by the method, polarized light converting element and projection display device

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JP2002214434A
JP2002214434A JP2001008764A JP2001008764A JP2002214434A JP 2002214434 A JP2002214434 A JP 2002214434A JP 2001008764 A JP2001008764 A JP 2001008764A JP 2001008764 A JP2001008764 A JP 2001008764A JP 2002214434 A JP2002214434 A JP 2002214434A
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JP
Japan
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light
polarized light
film
polarization
polarization separation
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Yukihiro Endo
幸弘 遠藤
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for designing a polarized light separating film for enhancing transmittance and reflectance, a polarized light separating element with a polarized light separating film designed by the method, a polarized light converting element with the polarized light separating element and a projection display device using the polarized light converting element. SOLUTION: In the method for designing a polarized light separating film 20 as a component of a polarized light separating element 330 for separating incident light into two sorts of polarized lights, the distribution of incident angle of light incident on the polarized light separating film 20 is obtained and the thickness of each layer of the film 20 is obtained according to the distribution. The polarized light separating element 330 is formed by incorporating the polarized light separating film 20 designed by the method.

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に用いられ
る偏光分離膜の設計方法、その偏光分離膜を備えた偏光
分離素子、その偏光分離素子を備えた偏光変換素子、及
びその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 method for designing a polarization separation film used in a polarization separation element for separating incident light into two kinds of polarized light, a polarization separation element provided with the polarization separation film, The present invention relates to a polarization conversion element provided with the polarization separation element, and a projection display device using the polarization conversion element.

【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 emitted light of 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は入射
面に対して45゜に設定され、また、偏光分離膜に対す
る入射光の入射角が45゜であるという前提で設計がな
されている。
[0003] The above-mentioned polarized light separating element is composed of an intermediate refraction 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 polarization separation film at that time is set at 45 ° with respect to the incident surface, and is designed on the assumption that the incident angle of the incident light on the polarization separation film is 45 °. I have.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図11は偏光分離膜に
対する各入射角(41゜〜49゜)におけるP波透過率
の特性図であり、図12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. 11 is a characteristic diagram of the P-wave transmittance at each incident angle (41 ° to 49 °) with respect to the polarization splitting film, and FIG. 12 is a graph showing each incident angle (41 °) with respect to the polarization splitting film. FIG. 47 is a characteristic diagram of the S-wave reflectance in the case of ゜ 49 °). In any case, when the incident angle deviates from 45 °, the characteristics are deteriorated. .

【0005】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 completely convert the light emitted from the lamp into a 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.

【0006】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、透過率及び反射率を向上さ
せるための偏光分離膜の設計方法、その設計方法により
設計された偏光分離素膜を備えた偏光分離素子、その偏
光分離素子を備えた偏光変換素子、及びその偏光変換素
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 the above problems, and a method of designing a polarization separation film for improving transmittance and reflectance, and a polarization separation film designed by the design method. An object of the present invention is to provide a polarization beam splitter having a base film, a polarization beam splitter provided with the polarization beam splitter, and a projection display device using the polarization beam splitter.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】(1)本発明の一つの態
様に係る偏光分離膜の設計方法は、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を構成する偏
光分離膜の設計方法において、偏光分離膜に入射する光
の入射角の分布を求め、その入射角の分布に基づいて偏
光分離膜の各層の厚さを求める。本発明においては、偏
光分離膜に入射する光の入射角の分布を求めて、その入
射角の分布に基づいて偏光分離膜の各層の厚さを求める
ようにしたので、偏光分離膜の透過率及び反射率を向上
させることができる。このため、光の利用率が高められ
る。
(1) A method for designing a polarization splitting film according to one aspect of the present invention is a method for designing a polarization splitting element for splitting incident light into two types of polarized light. In the design method of the separation film, the distribution of the incident angle of light incident on the polarization separation film is obtained, and the thickness of each layer of the polarization separation film is obtained based on the distribution of the incident angle. In the present invention, the distribution of the incident angle of light incident on the polarization separation film is obtained, and the thickness of each layer of the polarization separation film is obtained based on the distribution of the incident angle. And the reflectance can be improved. For this reason, the light utilization rate is increased.

【0008】(2)本発明の他の態様に係る偏光分離膜
の設計方法は、上記(1)の方法において、入射角の分
布を実測又はシミュレーションにより求める。本発明に
おいては、入射角の分布を実測又はシミュレーションに
より求めるようにしたので、実際の入射角分布を偏光分
離膜の設計に反映させることができ、偏光分離膜の透過
率及び反射率を向上させることができる。
(2) In the method for designing a polarization beam splitting film according to another aspect of the present invention, in the above method (1), the distribution of the incident angle is obtained by actual measurement or simulation. In the present invention, since the distribution of the incident angle is obtained by actual measurement or simulation, the actual incident angle distribution can be reflected in the design of the polarization separation film, and the transmittance and the reflectance of the polarization separation film are improved. be able to.

【0009】(3)本発明の他の態様に係る偏光分離膜
の設計方法は、上記(1)又は(2)の方法において、
入射角の分布の内、相対強度が1番大きな入射角に基づ
いて偏光分離膜の各層の厚さを求める。
(3) The method for designing a polarization beam splitting film according to another aspect of the present invention is the method of (1) or (2),
The thickness of each layer of the polarization separation film is determined based on the incident angle having the largest relative intensity in the distribution of the incident angle.

【0010】(4)本発明の他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と反射膜と
を備え、偏光分離膜は、上記(1)乃至(3)の何れか
に記載の設計方法により設計されたものである。本発明
においては、上記(1)乃至(3)の何れかに記載の設
計方法により設計された偏光分離膜を用いており、この
ため、偏光分離膜の透過率及び反射率が向上しているの
で、偏光分離素子からの出射光量も多くなり、光の利用
率が高められている。
(4) A polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention is a polarization beam splitting element for separating incident light into two kinds of polarized light beams. A polarization separation film and a reflection film are alternately arranged between the optical substrates, and the polarization separation film is designed by the design method according to any one of the above (1) to (3). In the present invention, the polarization separation film designed by the design method according to any one of the above (1) to (3) is used, and therefore, the transmittance and the reflectance of the polarization separation film are improved. Therefore, the amount of light emitted from the polarization separation element is increased, and the light utilization rate is increased.

【0011】(5)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(4)の偏光分離素子において、偏光分離膜
及び反射膜は、入射面に対して45゜の角度でそれぞれ
配置されている。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。
(5) The polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention is the polarization beam splitting element according to the above (4), wherein the polarization beam splitting film and the reflection film are respectively arranged at an angle of 45 ° with respect to the incident surface. ing. 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 is applied to the reflection film by 45.
The light enters at an incident angle of ゜ and is reflected in a direction perpendicular to the incident surface of the polarization splitting element.

【0012】(6)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(4)又は(5)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。
(6) A polarization beam splitting element according to another aspect of the present invention is the polarization beam splitting element according to the above (4) or (5),
The polarization splitting film transmits the P-polarized wave and reflects the S-polarized wave in the incident light, and the reflective film reflects the S-polarized wave. 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. Then, the P-polarized wave enters the reflection film and is reflected.

【0013】(7)本発明の他の態様に係る偏光分離素
子は、上記(4)又は(5)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。
(7) The polarized light separating element according to another aspect of the present invention is the polarized light separating element according to (4) or (5) above.
The polarization splitting film transmits the S-polarized wave of the incident light and reflects the P-polarized wave, and the reflective film reflects the P-polarized wave. 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. Then, the P-polarized wave enters the reflection film and is reflected.

【0014】(8)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(4)乃至(7)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。
(8) A polarization conversion element according to another aspect of the present invention is a polarization conversion element for converting incident light into one kind of polarized light, wherein any one of the above (4) to (7) is used. And a selective phase difference plate that converts 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 enters the polarization separation element, it is divided into two types of polarized light (P-polarized light,
(S-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.

【0015】(9)本発明の他の態様に係る投写表示装
置は、光源部と、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、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(8)の偏光変換素
子からなる。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、偏光分離素子の
偏光分離膜はそれに対する入射光の入射角の分布を求め
て設計されたものであるから、その偏光分離膜は高効率
に機能にして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。
(9) A projection display apparatus according to another aspect of the present invention includes a light source section, a polarization conversion element that converts light emitted from the light source section into substantially one type of polarized light, The polarization conversion device includes a modulation unit that modulates light based on a given image signal and a projection optical unit that projects the light modulated by the modulation unit, and the polarization conversion element includes the polarization conversion element described in (8). In the present invention, the polarization conversion element converts light emitted from the light source unit into one type of polarized light, and the modulation means modulates the light from the polarization conversion element based on the given image signal, and the projection optical means. Project the light modulated by the modulation means to generate an image. Since the polarization splitting film of the polarization splitting element is designed to obtain the distribution of the incident angle of the incident light with respect to the polarization splitting film, the polarization splitting film functions with high efficiency and the deterioration of the separation characteristics is suppressed. For this reason,
Also in the image generated by the projection optical means, a decrease in brightness and a decrease in color purity are suppressed.

【0016】[0016]

【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の構成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 configuration of a polarization conversion element 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.

【0017】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おり、いずれも偏
光分離素子330の入射面に対して45゜の角度で配置
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 separation film (PBS multilayer film) 20 and a reflection film (mirror multilayer film) 30 are alternately arranged. They are arranged at an angle of 45 ° with respect to them.

【0018】図1(a)に示される偏光変換素子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。
The polarization conversion element 320 shown in FIG.
When light having a random polarization direction including an S-polarized component and a P-polarized component enters the polarized light separating film 20, the incident light is first separated into S-polarized light and P-polarized light by the polarized light separating film 20. You. 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 desired 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.

【0019】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 beam 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.

【0020】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.

【0021】次に、上述の構成からなる光学分離素子3
30の一部を構成している偏光分離膜20の設計方法に
ついて説明する。まず、偏光分離膜20に対する入射光
の入射角の分布を求める。この入射角のを分布を求める
には、実測による方法と、シミュレーションによる
方法とがある。
Next, the optical separation element 3 having the above configuration
A method for designing the polarization splitting film 20 that forms a part of the component 30 will be described. First, the distribution of the incident angle of the incident light on the polarization separation film 20 is determined. The distribution of the incident angle can be obtained by an actual measurement method or a simulation method.

【0022】実測による場合には、実機の光学系を準
備しておき(後述の図9の実施形態においては光源ラン
プ101から遮光板315までのもの)、偏光分離膜2
0の膜面に対応する位置にピンホールを置き、徐々に位
置をずらしながら、ピンホールを通過する光量を測定し
て入射光のバラツキに換算する。
In the case of actual measurement, an optical system of an actual machine is prepared (in the embodiment of FIG. 9 described later, from the light source lamp 101 to the light shielding plate 315).
A pinhole is placed at a position corresponding to the 0 film surface, and while gradually shifting the position, the amount of light passing through the pinhole is measured and converted into a variation in incident light.

【0023】シミュレーションによる方法においては
市販のシミュレーションソフトを用いて計算する。例え
ば投写表示装置(液晶プロジェクタ)を構成する各光学
部品及び配置が決定した後に、そのシミュレーションソ
フトを起動してそれらの仕様を入力することにより、偏
光分離膜20への入射光の入射角のバラツキを求める。
In the simulation method, calculation is performed using commercially available simulation software. For example, after the optical components and the arrangement of the projection display device (liquid crystal projector) are determined, the simulation software is started and their specifications are input, whereby the variation of the incident angle of the incident light on the polarization separation film 20 is obtained. Ask for.

【0024】図3は上記の方法により求められた偏光
分離膜20に対する入射光の入射角とその相対強度との
関係を示した特性図である。同図からも明らかなよう
に、入射角は分布しており(幅がある)、その相対強度
の最大値は入射角が45゜ではなく43゜で示している
ことが分かる。このように、相対強度が最大値を示す入
射角を求めて偏光分離膜20の設計を行う(偏光分離膜
20の各層の膜厚を求める。)
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the incident angle of the incident light on the polarization separation film 20 and the relative intensity obtained by the above method. As can be seen from the figure, the incident angles are distributed (having a width), and the maximum value of the relative intensity is indicated by the incident angle of 43 ° instead of 45 °. As described above, the polarization separation film 20 is designed by obtaining the incident angle at which the relative intensity has the maximum value (the thickness of each layer of the polarization separation film 20 is obtained).

【0025】偏光分離膜20の各層の膜厚を求めるに
は、例えばここではFilm*Star(メーカ名:FT
G Software Associates社(P.O.Box 579 Princeton,NJ,0
8542))という名称で市販されているソフトウェアを用
いるものとし、そのソフトウェアを使用する際の入力デ
ータ及び出力データは次のとおりである。 (1)入力データ 膜特性のシミュレーションのために必要なデータ a.基板の分散データ(分散データとは屈折率の波長特
性である) b.使用する蒸着薬品の分散データ c.膜厚(初期値) d.薄膜への入射角度 e.偏光方向(P波又はS波) f.中心波長
In order to determine the thickness of each layer of the polarization separation film 20, for example, Film * Star (manufacturer name: FT) is used here.
G Software Associates (POBox 579 Princeton, NJ, 0
8542)), commercially available software is used, and the input data and output data when using the software are as follows. (1) Input data Data necessary for simulation of film characteristics a. Dispersion data of substrate (dispersion data is a wavelength characteristic of refractive index) b. Dispersion data of vapor deposition chemical used c. Film thickness (initial value) d. Angle of incidence on thin film e. Polarization direction (P wave or S wave) f. Center wavelength

【0026】膜の最適化に必要なデータ g.要求する膜特性(各波長毎の透過率又は反射率とそ
の許容値) h.最適化の際に変更しても良い層(例えば50層の
内、1層目から49層目は変化させてもよいが、50層
目は変化させない等。) なお、最適化は上記で入力した膜厚(初期値)を要求
特性を満足するように自動で変化させるものとする。
Data required for membrane optimization g. Required film characteristics (transmittance or reflectance for each wavelength and its allowable value) h. Layers that may be changed at the time of optimization (for example, of the 50 layers, the first to 49th layers may be changed, but the 50th layer is not changed, etc.). It is assumed that the film thickness (initial value) is automatically changed so as to satisfy required characteristics.

【0027】(2)出力データ 膜厚データ 分光データ(波長毎の透過率又は反射率(数値・グラ
フ))
(2) Output data Film thickness data Spectral data (transmittance or reflectance (numerical value / graph) for each wavelength)

【0028】(3)本実施形態の入力データ a.基板材質:BK7の分散データ b.蒸着薬品の分散データ H:MgO(酸化マグネシュウム) L:MgF2 (フッ化マグネシュウム) M:SiO2 (二酸化ケイ素) H,L,Mはそれぞれ高屈折率、低屈折率、中間屈折率
を表す。 上記a,bの分散データは図4に示されるとおりの値で
ある。 c.膜厚(初期値):過去の設計例を入力 d.薄膜への入射角:ここでは「43゜」を入力する。
(比較例として45゜) e.偏光方向:P,Sについてそれぞれ計算 f.中心波長:600nm g.要求する膜特性:波長領域に応じた目標値及びその
許容値を入力する。 h.変化させても良い層:1〜49層(又は1〜45
層)(50層目(又は46層目)は接着剤との接着性向
上の為にあり、薄くなり 過ぎると良くないので
変化させない。)
(3) Input data of this embodiment a. Substrate material: BK7 dispersion data b. Dispersion data of vapor deposition chemicals H: MgO (magnesium oxide) L: MgF 2 (magnesium fluoride) M: SiO 2 (silicon dioxide) H, L, and M represent a high refractive index, a low refractive index, and an intermediate refractive index, respectively. The shared data of a and b is a value as shown in FIG. c. Film thickness (initial value): Enter a past design example d. Angle of incidence on thin film: "43 °" is input here.
(45 ° as a comparative example) e. Polarization direction: calculated for P and S respectively f. Central wavelength: 600 nm g. Required film characteristics: Input a target value corresponding to the wavelength region and its allowable value. h. Layers that may be changed: 1 to 49 layers (or 1 to 45 layers)
(The 50th layer (or the 46th layer) is provided for the purpose of improving the adhesiveness to the adhesive, and is not changed if the thickness is too small.)

【0029】(4)本実施形態の出力データ 膜厚データ:次の表1に示される薄膜データ(1〜5
0層)が得られている。なお、表1の「BK7/PBS
多層膜/BK7」とは、PBS多層膜の前後の媒質がP
B7(光学ガラスの1種)であることを意味しており、
BK7を通ってきた光がPBS多層膜を抜け出てまたB
K7に出射される。また、λ/4=1は、設計波長がλ
(=600nm)であるから、600/4=150nm
が「1」であることを意味する。更に、表1のデータは
各層の光学的厚さであり、実際の光学的厚さは表1の各
データに150nmを乗じた値である(=D・λ/
4)。例えば1.5Lと表記された層は、その光学的厚
さは1.5*150=225nmである。
(4) Output data of this embodiment Film thickness data: Thin film data (1 to 5) shown in the following Table 1.
0 layer). In Table 1, "BK7 / PBS
“Multilayer / BK7” means that the medium before and after the PBS multilayer is P
B7 (one type of optical glass)
Light that has passed through BK7 exits the PBS multilayer film and
It is emitted to K7. Λ / 4 = 1 means that the design wavelength is λ
(= 600 nm), 600/4 = 150 nm
Is “1”. Further, the data in Table 1 is the optical thickness of each layer, and the actual optical thickness is a value obtained by multiplying each data in Table 1 by 150 nm (= D · λ /
4). For example, the layer described as 1.5 L has an optical thickness of 1.5 * 150 = 225 nm.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】また、次の表2及び表3は、表1の膜厚デ
ータの透過光量の特性を示した表である。これらの表2
及び表3から、入射角を43゜で設計した場合と45゜
で設計した場合とを対比すると、入射角43゜のP波透
過光量とS波透過光量との合計は(754.78+79
3.05=1547.83)となり、入射角45゜のP
波透過光量とS波透過光量との合計は(745.67+
789.76=1535.43)となり、前者の方が後
者に比べて約1%の効率が良くなっている。図5は表2
及び表3の特性を表した特性図である。同図からも明ら
かなように、入射角を43゜で設計した場合の方が45
゜で設計した場合に比べて透過光量が多くなっているこ
とが分かる。
Tables 2 and 3 below show the characteristics of the amount of transmitted light in the film thickness data of Table 1. These Table 2
From Table 3 and Table 3, when comparing the case where the incident angle is designed at 43 ° and the case where the incident angle is designed at 45 °, the sum of the P-wave transmitted light amount and the S-wave transmitted light amount at the incident angle 43 ° is (754.78 + 79).
3.05 = 1547.83), and P at an incident angle of 45 ° is obtained.
The sum of the wave transmitted light amount and the S wave transmitted light amount is (745.67+
789.76 = 1535.43), and the former is about 1% more efficient than the latter. FIG. 5 shows Table 2.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the characteristics of FIG. As is clear from the figure, the case where the incident angle is designed at 43 ° is 45 °.
It can be seen that the amount of transmitted light is larger than in the case of the design with ゜.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】分光データ:図6及び図7は入射角を4
3゜で設計した場合及び45゜で設計した場合の分光特
性である。
Spectral data: FIG. 6 and FIG.
It is a spectral characteristic when designing at 3 ° and when designing at 45 °.

【0035】上記の表2、表3及び図5乃至図7から明
らかなように、P波及びS波の透過率ともに優れた特性
が得られていることが分かる。従って、この偏光分離膜
20を用いれば、高効率で可視領域のP偏光光を透過し
S偏光光を反射する偏光分離素子330を作製すること
が可能となる。このため、仮に、偏光分離膜20の薄膜
の層数を一定にした場合には、従来のものに比べて明る
い画面が得られる。また、このことは、従来のものと同
じ明るさの画面を得るようとした場合には、本発明では
偏光分離膜20の薄膜の層数を従来のものに比べて少な
くすることができる。
As is clear from Tables 2 and 3 and FIGS. 5 to 7, it is understood that excellent characteristics are obtained for both the transmittance of the P-wave and the transmittance of the S-wave. Therefore, by using the polarization separation film 20, it is possible to manufacture the polarization separation element 330 that transmits P-polarized light in the visible region and reflects S-polarized light with high efficiency. For this reason, if the number of thin films of the polarization separation film 20 is fixed, a brighter screen can be obtained as compared with the conventional one. This means that, in the case of obtaining a screen having the same brightness as the conventional one, the number of thin films of the polarization separation film 20 can be reduced in the present invention as compared with the conventional one.

【0036】実施形態2.図8は図1に示された偏光変
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8
06,808,810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. 8 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 illuminator 50, dichroic mirrors 801 and 804,
Reflecting mirrors 802, 807, 809 and relay lens 8
06, 808, 810 and three liquid crystal light valves 80
3, 805, 811, a cross dichroic prism 813, and a projection lens 814.

【0037】図9は図8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. 9 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.

【0038】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.

【0039】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10
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2
00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.
4 is a perspective view of the first optical element 200. FIG. 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, there are N columns to the left and N columns to the right from the center line CL in the lateral direction of the lens. In this example, M = 10 and N = 4. The first optical element 200 has an optical axis of the first optical element 2.
It is arranged so as to coincide with the center of 00. 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.

【0040】第2の光学要素400(図9)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. 9) 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.

【0041】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 cannot be condensed 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.

【0042】図8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 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.

【0043】図8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.

【0044】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。一方、
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。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. on the other hand,
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 blue light also passes through the second dichroic mirror 804.

【0045】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.

【0046】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.

【0047】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 a 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.

【0048】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、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320
a,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 b are used, the light is converted into a desired linearly polarized light (in this embodiment, S-polarized light) with high efficiency and emitted. Therefore, such a polarization conversion element 320
In the projection display device having the a and 320b, the brightness of the image projected on the screen 815 can be increased.

【0049】実施形態3.なお、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 has been described in which the polarization separation film transmits the P-polarized light 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.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、偏光分離
膜に入射する光の入射角の分布を求め、その入射角の分
布に基づいて偏光分離膜の各層の厚さを求めるようにし
たので、偏光分離膜の透過率及び反射率を向上させるこ
とができる。このため、その偏光分離膜を用いた偏光分
離素子及び偏光変換素子の光の利用率も高められてい
る。
As described above, according to the present invention, the distribution of the incident angle of light incident on the polarization separation film is obtained, and the thickness of each layer of the polarization separation film is obtained based on the distribution of the incident angle. Therefore, the transmittance and the reflectance of the polarization separation film can be improved. For this reason, the utilization of light of the polarization separation element and the polarization conversion element using the polarization separation film is also increased.

【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の構成
を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of 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の偏光分離膜に入射する光の入射角と相対
強度との関係を示した特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between an incident angle of light incident on the polarization splitting film of FIG. 1 and a relative intensity.

【図4】上記の実施形態1において用いられる分散デー
タのグラフである。
FIG. 4 is a graph of shared data used in the first embodiment.

【図5】上記の実施形態1において入射角を43゜及び
45゜にして設計した場合における入射角に対する透過
率の特性を示した特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing characteristics of transmittance with respect to the incident angle when the incident angle is designed to be 43 ° and 45 ° in the first embodiment.

【図6】上記の実施形態1において入射角を43゜で設
計した場合における分光特性を示した特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing spectral characteristics when the incident angle is designed at 43 ° in the first embodiment.

【図7】上記の実施形態1において入射角を45゜で設
計した場合における分光特性を示した特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing spectral characteristics when the incident angle is designed at 45 ° in the first embodiment.

【図8】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. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of a projection display device including the polarization conversion element illustrated in FIG. 1;

【図9】図8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。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a principal part of the polarized light illuminating device of FIG.

【図10】図8の第1の光学要素の斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of the first optical element of FIG. 8;

【図11】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. 11 shows incident angles (41 ° to 49 °) with respect to the polarization splitting film.
It is a characteristic diagram of P wave transmittance in ゜).

【図12】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. 12 shows incident angles (41 ° to 49 °) with respect to a polarization separation 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 conversion element 321, 322: glass substrate with high refractive index 330: polarized light separating element 381: λ / 2 retardation plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/00 G03B 21/00 E ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 21/00 G03B 21/00 E

Claims (9)

【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を構成する偏光分離膜の設計方法
において、前記偏光分離膜に入射する光の入射角の分布
を求め、その入射角の分布に基づいて前記偏光分離膜の
各層の厚さを求めることを特徴とする偏光分離膜の設計
方法。
1. A method for designing a polarization separation film constituting a polarization separation element for separating incident light into two types of polarized light, wherein a distribution of incident angles of light incident on the polarization separation film is obtained. A method for designing a polarization separation film, wherein the thickness of each layer of the polarization separation film is determined based on the distribution of the incident angle.
【請求項2】 前記入射角の分布は、実測又はシミュレ
ーションにより求めることを特徴とする請求項1記載の
偏光分離膜の設計方法。
2. The method according to claim 1, wherein the distribution of the incident angle is obtained by actual measurement or simulation.
【請求項3】 前記入射角の分布の内、相対強度が1番
大きな入射角に基づいて前記偏光分離膜の各層の厚さを
求めることを特徴とする請求項1又は2記載の偏光分離
膜の設計方法。
3. The polarization separation film according to claim 1, wherein the thickness of each layer of the polarization separation film is obtained based on the incident angle having the largest relative intensity in the distribution of the incident angles. Design method.
【請求項4】 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
と反射膜とを備え、前記偏光分離膜は、請求項1乃至3
の何れかに記載の設計方法により設計されたものである
ことを特徴とする偏光分離素子。
4. A polarization separating element for separating incident light into two kinds of polarized light, comprising: a plurality of translucent substrates;
4. A polarization separation film and a reflection film, which are alternately arranged between the plurality of light-transmitting substrates, wherein the polarization separation film is provided.
A polarization splitting element designed by the design method according to any one of the above.
【請求項5】 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4記載の偏光分離素子。
5. The polarization separation element according to claim 4, wherein the polarization separation film and the reflection film are arranged at an angle of 45 ° with respect to an incident surface.
【請求項6】 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4又は5記載の偏光分離素子。
6. The polarization separation element according to claim 4, wherein the polarization separation film transmits a P-polarized wave of the incident light and reflects an S-polarized wave, and the reflection film reflects an S-polarized wave.
【請求項7】 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4又は5記載の偏光分
離素子。
7. The polarized light separating film according to claim 4, wherein the polarized light 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. Polarization separation element.
【請求項8】 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4乃至7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。
8. A polarization conversion device for converting incident light into one type of polarized light, wherein the polarization separation device according to claim 4 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9】 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8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。
9. A light source section, a polarization conversion element that converts light emitted from the light source section into substantially one type of polarized light, and modulates light from the polarization conversion element based on a given image signal. 9. A projection display device comprising: a modulating means for performing the modulation; and a projection optical means for projecting the light modulated by the modulating means, wherein the polarization conversion element comprises the polarization conversion element according to claim 8.
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