JP3060720B2 - 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 - Google Patents
偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置Info
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- JP3060720B2 JP3060720B2 JP4136668A JP13666892A JP3060720B2 JP 3060720 B2 JP3060720 B2 JP 3060720B2 JP 4136668 A JP4136668 A JP 4136668A JP 13666892 A JP13666892 A JP 13666892A JP 3060720 B2 JP3060720 B2 JP 3060720B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自然光が入射すると直
線偏光に近い光が出射する偏光装置およびその偏光装置
を用いた投写型表示装置に関するものである。
線偏光に近い光が出射する偏光装置およびその偏光装置
を用いた投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
方法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバ
ルブとして液晶表示装置を用いる投写型表示装置が注目
されている。
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
方法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバ
ルブとして液晶表示装置を用いる投写型表示装置が注目
されている。
【０００３】この液晶表示装置を用いた投写型表示装置
の概略構成を（図１３）に示す。光源１から出た光は液
晶表示装置２を透過して投写レンズ３に入射する。液晶
表示装置２は、液晶セル４、入射側偏光板５、出射側偏
光板６で構成されている。液晶セル４は、２枚のガラス
基板７，８の間にツイストネマティック液晶９を封入し
たものであり、ガラス基板７，８の液晶層側面には、そ
れぞれマトリックス状透明電極が設けられている。入射
側偏光板５と出射側偏光板６の各偏光軸は直交してい
る。透明電極に電圧を印加しない場合、入射側偏光板を
出射した直線偏光が液晶セル４内で旋光性により９０°
回転するので、透過率は最大となる。電圧を印加すると
電圧に応じて旋光性が減少し、透過率が減少する。この
ようにして、液晶表示装置２に透過率の変化として映像
信号に応じた光学像が形成され、この光学像は投写レン
ズ３によりスクリーン１０上に拡大投写される。
の概略構成を（図１３）に示す。光源１から出た光は液
晶表示装置２を透過して投写レンズ３に入射する。液晶
表示装置２は、液晶セル４、入射側偏光板５、出射側偏
光板６で構成されている。液晶セル４は、２枚のガラス
基板７，８の間にツイストネマティック液晶９を封入し
たものであり、ガラス基板７，８の液晶層側面には、そ
れぞれマトリックス状透明電極が設けられている。入射
側偏光板５と出射側偏光板６の各偏光軸は直交してい
る。透明電極に電圧を印加しない場合、入射側偏光板を
出射した直線偏光が液晶セル４内で旋光性により９０°
回転するので、透過率は最大となる。電圧を印加すると
電圧に応じて旋光性が減少し、透過率が減少する。この
ようにして、液晶表示装置２に透過率の変化として映像
信号に応じた光学像が形成され、この光学像は投写レン
ズ３によりスクリーン１０上に拡大投写される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】（図１３）に示した構
成で、入射側偏光板５の自然光に対する透過率は約４０
％であり、透過しない成分の大半は吸収され熱になる。
入射側偏光板５の温度が上昇すると、輻射により液晶セ
ル４も温度上昇する。偏光板と液晶は耐熱性、耐光性に
限界があり、強烈光の照射により偏光板の偏光度劣化、
液晶セルの画質劣化を生じるため、高画質の投写画像を
長期間維持することが困難である。
成で、入射側偏光板５の自然光に対する透過率は約４０
％であり、透過しない成分の大半は吸収され熱になる。
入射側偏光板５の温度が上昇すると、輻射により液晶セ
ル４も温度上昇する。偏光板と液晶は耐熱性、耐光性に
限界があり、強烈光の照射により偏光板の偏光度劣化、
液晶セルの画質劣化を生じるため、高画質の投写画像を
長期間維持することが困難である。
【０００５】この問題に対し、一般的には液晶セル４、
偏光板５，６を冷却ファンにより冷却するが、冷却ファ
ンの騒音が問題となる。入射側偏光板５に直線偏光を入
射させれば、入射側偏光板５の光吸収量が低減すること
から、光源１の直後に偏光ビームスプリッタを配置する
方法（米国特許第４，４６４，０１８号明細書）が提案
されている。また、ガラス製プリズムを用いた偏光ビー
ムスプリッタは非常に高価であるので、ガラスの代わり
に液体を用いた偏光ビームスプリッタ（米国特許第４，
４６４，０１９号明細書）も提案されている。しかし、
従来提案されている偏光ビームスプリッタはいずれも体
積が大きく、セットをコンパクトにまとめるのが困難で
ある。
偏光板５，６を冷却ファンにより冷却するが、冷却ファ
ンの騒音が問題となる。入射側偏光板５に直線偏光を入
射させれば、入射側偏光板５の光吸収量が低減すること
から、光源１の直後に偏光ビームスプリッタを配置する
方法（米国特許第４，４６４，０１８号明細書）が提案
されている。また、ガラス製プリズムを用いた偏光ビー
ムスプリッタは非常に高価であるので、ガラスの代わり
に液体を用いた偏光ビームスプリッタ（米国特許第４，
４６４，０１９号明細書）も提案されている。しかし、
従来提案されている偏光ビームスプリッタはいずれも体
積が大きく、セットをコンパクトにまとめるのが困難で
ある。
【０００６】光源の直後に前置偏光板を配置することも
考えられ、前置偏光板は入射側偏光板ほど高偏光度を要
求されないので、前置偏光板としてヨウ素系偏光板に比
べて耐熱性、耐光性が有利な染料系偏光板を用いる方法
（特開昭６３−４２１７号公報）が提案されている。し
かし、前置偏光板により入射側偏光板の発熱は抑制され
るが、光源の近くは温度が高く、前置偏光板の耐熱性、
耐光性の限界を越えてしまうので、採用は困難である。
いずれにしても、入射側偏光板の耐熱性、耐光性の限界
を克服しようとすると新たな問題を生じるため、明るく
高画質の投写画像を得るのは困難であった。
考えられ、前置偏光板は入射側偏光板ほど高偏光度を要
求されないので、前置偏光板としてヨウ素系偏光板に比
べて耐熱性、耐光性が有利な染料系偏光板を用いる方法
（特開昭６３−４２１７号公報）が提案されている。し
かし、前置偏光板により入射側偏光板の発熱は抑制され
るが、光源の近くは温度が高く、前置偏光板の耐熱性、
耐光性の限界を越えてしまうので、採用は困難である。
いずれにしても、入射側偏光板の耐熱性、耐光性の限界
を克服しようとすると新たな問題を生じるため、明るく
高画質の投写画像を得るのは困難であった。
【０００７】次に、赤外光領域で用いる偏光子として、
塩化カリウム基板の両面に四弗化トリウム保護膜を設
け、Ｐ偏光の反射率が０％に近づくような入射角で使用
する方法（特公昭６１−１４４８６号公報）が提案され
ている。しかし、基板の屈折率より保護膜の屈折率が低
いのでＳ偏光の反射率が低く、偏光子としては不十分な
性能である。
塩化カリウム基板の両面に四弗化トリウム保護膜を設
け、Ｐ偏光の反射率が０％に近づくような入射角で使用
する方法（特公昭６１−１４４８６号公報）が提案され
ている。しかし、基板の屈折率より保護膜の屈折率が低
いのでＳ偏光の反射率が低く、偏光子としては不十分な
性能である。
【０００８】また、ゲルマニウム基板をジグザグ配置
し、光がブリュースター角で入射するようにした偏光子
（米国特許第３，４３９，９６８号明細書）が提案され
ている。ブリュースター角で入射したＰ偏光は反射率が
０％になるが、Ｓ偏光の反射率はそれほど大きくはな
い。
し、光がブリュースター角で入射するようにした偏光子
（米国特許第３，４３９，９６８号明細書）が提案され
ている。ブリュースター角で入射したＰ偏光は反射率が
０％になるが、Ｓ偏光の反射率はそれほど大きくはな
い。
【０００９】塩化ナトリウム基板の両面にゲルマニウム
薄膜を蒸着し、入射角がゲルマニウム薄膜のブリュース
ター角となるようにＸ字状に配置した構成（米国特許第
３，７６５，７４６号明細書）も提案されている。基板
より高い屈折率を有する薄膜の干渉効果により、Ｓ偏光
反射率は薄膜を設けていない場合に比べて高くなる。し
かし、光が薄膜のブリュースター角で入射するため、Ｐ
偏光は基板と薄膜の境界面で残存反射を生じ、その結果
Ｐ偏光の透過率が不十分となる。
薄膜を蒸着し、入射角がゲルマニウム薄膜のブリュース
ター角となるようにＸ字状に配置した構成（米国特許第
３，７６５，７４６号明細書）も提案されている。基板
より高い屈折率を有する薄膜の干渉効果により、Ｓ偏光
反射率は薄膜を設けていない場合に比べて高くなる。し
かし、光が薄膜のブリュースター角で入射するため、Ｐ
偏光は基板と薄膜の境界面で残存反射を生じ、その結果
Ｐ偏光の透過率が不十分となる。
【００１０】本発明は上記問題を解決し、しかも安価で
コンパクトな偏光装置を提供することを目的とする。ま
た、その偏光装置を用いて長期にわたり明るく高画質の
投写画像を表示できる投写型表示装置を提供することを
目的とする。また、本発明は赤外光領域で用いる安価な
偏光装置を提供することを目的とする。
コンパクトな偏光装置を提供することを目的とする。ま
た、その偏光装置を用いて長期にわたり明るく高画質の
投写画像を表示できる投写型表示装置を提供することを
目的とする。また、本発明は赤外光領域で用いる安価な
偏光装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の偏光装置は、ガラス基板の両面にガラス基板の
屈折率より高い屈折率を有する光学薄膜を着け、所定の
光軸に沿って入射するＰ偏光に対して透過率が略最大と
なるように、ガラス基板を光軸に対して傾斜させたもの
である。
本発明の偏光装置は、ガラス基板の両面にガラス基板の
屈折率より高い屈折率を有する光学薄膜を着け、所定の
光軸に沿って入射するＰ偏光に対して透過率が略最大と
なるように、ガラス基板を光軸に対して傾斜させたもの
である。
【００１２】本発明の偏光装置は、複数の偏光選択性ミ
ラーを断面がジグザグとなるように枠体に装着すること
もできる。また、本発明の偏光装置は偏光選択性ミラー
を薄い空気層を挟んで複数枚重ねて用いることもでき
る。
ラーを断面がジグザグとなるように枠体に装着すること
もできる。また、本発明の偏光装置は偏光選択性ミラー
を薄い空気層を挟んで複数枚重ねて用いることもでき
る。
【００１３】また、本発明の偏光装置はライトバルブを
用いた投写型表示装置に用いることができる。
用いた投写型表示装置に用いることができる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【作用】光線が空気中から光学薄膜を透過してガラス基
板に斜めに入射する場合の反射率は、Ｓ偏光入射とＰ偏
光入射の２つの場合に分けて考えるとよく、Ｓ偏光反射
率ＲS、Ｐ偏光反射率ＲPは次のように表わせる。
板に斜めに入射する場合の反射率は、Ｓ偏光入射とＰ偏
光入射の２つの場合に分けて考えるとよく、Ｓ偏光反射
率ＲS、Ｐ偏光反射率ＲPは次のように表わせる。
【００１７】
【数１３】
【００１８】
【数１４】
【００１９】
【数１５】
【００２０】
【数１６】
【００２１】
【数１７】
【００２２】
【数１８】
【００２３】
【数１９】
【００２４】ここに、ｒS1、ｒS2、ｒP1、ｒP2は光学薄
膜により形成される境界面の反射係数であり、添字Ｓは
Ｓ偏光入射、添字ＰはＰ偏光入射、添字１は外部媒質と
光学薄膜の境界面、添字２は光学薄膜とガラス基板の境
界面を表わす。ｄは光学薄膜の膜厚、λは空気中での光
線の主波長である。ｎ0は外部媒質の屈折率、ｎ1は光学
薄膜の屈折率、ｎ2はガラス基板の屈折率、θ0は外部媒
質から光学薄膜に入射する光線の入射角、θ1は光学薄
膜中の屈折角、θ2はガラス基板中の屈折角であり、ス
ネルの法則から、次式の関係が成り立つ。
膜により形成される境界面の反射係数であり、添字Ｓは
Ｓ偏光入射、添字ＰはＰ偏光入射、添字１は外部媒質と
光学薄膜の境界面、添字２は光学薄膜とガラス基板の境
界面を表わす。ｄは光学薄膜の膜厚、λは空気中での光
線の主波長である。ｎ0は外部媒質の屈折率、ｎ1は光学
薄膜の屈折率、ｎ2はガラス基板の屈折率、θ0は外部媒
質から光学薄膜に入射する光線の入射角、θ1は光学薄
膜中の屈折角、θ2はガラス基板中の屈折角であり、ス
ネルの法則から、次式の関係が成り立つ。
【００２５】
【数２０】
【００２６】以上の式から入射角θ0が与えられたと
き、ＲS，ＲPは sin2（γ／２）の関数となり、膜厚
ｄ、波長λによって異なる値をとることが分かる。外部
媒質を空気（ｎ0＝１）とし、ｎ1＞ｎ2 とした場合、Ｒ
S，ＲPは、（図１）に示すように、それぞれ２つの曲線
の間（斜線を付した領域）に存在する。２つの曲線のう
ち、一方は sin2（γ／２）＝１の場合であり、他方は
sin2（γ／２）＝０の場合である。後者の曲線は光学薄
膜の着いていないガラス基板と空気の境界面における反
射率と等しい。
き、ＲS，ＲPは sin2（γ／２）の関数となり、膜厚
ｄ、波長λによって異なる値をとることが分かる。外部
媒質を空気（ｎ0＝１）とし、ｎ1＞ｎ2 とした場合、Ｒ
S，ＲPは、（図１）に示すように、それぞれ２つの曲線
の間（斜線を付した領域）に存在する。２つの曲線のう
ち、一方は sin2（γ／２）＝１の場合であり、他方は
sin2（γ／２）＝０の場合である。後者の曲線は光学薄
膜の着いていないガラス基板と空気の境界面における反
射率と等しい。
【００２７】ＲPの２つの曲線は、それぞれある入射角
θA，θBで０となり、入射角θCで２つの曲線が交差す
る。（図１）から、光学薄膜がある膜厚の場合に、ＲP
が最小となる入射角θ0はθAとθBの間に存在し、ま
た、θA≦θ0≦θB のとき、ＲSがＲPに比べてかなり高
くなることが分かる。透過率は１００％から反射率を引
いたものと考えればよいから、Ｐ偏光透過率が最大とな
る入射角θ0は、θAとθBの間に存在し、θA≦θ0≦θB
のとき、Ｐ偏光透過率が１００％に近くなり、Ｓ偏光透
過率が１００％よりかなり小さくなる。なお、ＲSを高
くするには、入射角はθA≦θ0≦θCと選ぶよりも、θC
≦θ0≦θB と選ぶのが望ましい。
θA，θBで０となり、入射角θCで２つの曲線が交差す
る。（図１）から、光学薄膜がある膜厚の場合に、ＲP
が最小となる入射角θ0はθAとθBの間に存在し、ま
た、θA≦θ0≦θB のとき、ＲSがＲPに比べてかなり高
くなることが分かる。透過率は１００％から反射率を引
いたものと考えればよいから、Ｐ偏光透過率が最大とな
る入射角θ0は、θAとθBの間に存在し、θA≦θ0≦θB
のとき、Ｐ偏光透過率が１００％に近くなり、Ｓ偏光透
過率が１００％よりかなり小さくなる。なお、ＲSを高
くするには、入射角はθA≦θ0≦θCと選ぶよりも、θC
≦θ0≦θB と選ぶのが望ましい。
【００２８】（図１）から、入射角θ0がθBであり、そ
してsin2（γ／２）＝１となれば、ＲPが０％となり、
ＲSが非常に高い値になることが分かる。このための条
件として、（数１４）、（数１７）、（数１８）、（数
１９）から、次の２つが導かれる。
してsin2（γ／２）＝１となれば、ＲPが０％となり、
ＲSが非常に高い値になることが分かる。このための条
件として、（数１４）、（数１７）、（数１８）、（数
１９）から、次の２つが導かれる。
【００２９】
【数２１】
【００３０】
【数２２】
【００３１】（数２０）、（数２１）より、空気中での
入射角θ0は次のようになる。
入射角θ0は次のようになる。
【００３２】
【数２３】
【００３３】
【数２４】
【００３４】ＲPが０％となる現象は、屈折率の異なる
２つの媒質の境界面においてある入射角でＲPが０％と
なる現象とよく似ている。この場合の入射角または屈折
角は、一般的にブリュースター角と呼ばれている。（数
２１）、（数２３）のθ0は、一般的なブリュースター
角と区別して疑似ブリュースター角と呼ぶことにする。
（数２１）、（数２２）の条件が成り立つときのＲ
S は、（数１３）を利用すると、次のようになる。
２つの媒質の境界面においてある入射角でＲPが０％と
なる現象とよく似ている。この場合の入射角または屈折
角は、一般的にブリュースター角と呼ばれている。（数
２１）、（数２３）のθ0は、一般的なブリュースター
角と区別して疑似ブリュースター角と呼ぶことにする。
（数２１）、（数２２）の条件が成り立つときのＲ
S は、（数１３）を利用すると、次のようになる。
【００３５】
【数２５】
【００３６】（数２５）でｎ0＝１とすると、ｎ1がｎ2
に比べて大きいほど、ＲSが大きくなることが分かる。
つまり、ＲS を大きくするには、ガラス基板に比べてで
きる限り高屈折率の光学薄膜を着けるとよい。
に比べて大きいほど、ＲSが大きくなることが分かる。
つまり、ＲS を大きくするには、ガラス基板に比べてで
きる限り高屈折率の光学薄膜を着けるとよい。
【００３７】また、Ｓ偏光透過率を低くするためにｎ1
を高くすると空気中での入射角θ0が大きくなり、偏光
選択性ミラーが１枚の構成では光軸方向の厚さが極端に
長くなるので、本発明の偏光装置は、複数の偏光選択性
ミラーをジグザグに配置し、光軸方向の厚さが薄くなる
ようにしている。その結果、この偏光装置を用いても投
写型表示装置をコンパクトにまとめられる。また、（図
１）から分かるように、入射角θ0がθBの近傍で変化す
ると、ＲSがかなり変化するが、複数の偏光選択性ミラ
ーをジグザグに配置すると、偏光装置に斜めに入射した
光はθ0＞θBの成分とθ0＜θBの成分に２分割され、実
質的なＲSは両者の平均となるので、本発明の偏光装置
は入射角依存性が少なく、投写画像の輝度均一性の確保
に有利である。
を高くすると空気中での入射角θ0が大きくなり、偏光
選択性ミラーが１枚の構成では光軸方向の厚さが極端に
長くなるので、本発明の偏光装置は、複数の偏光選択性
ミラーをジグザグに配置し、光軸方向の厚さが薄くなる
ようにしている。その結果、この偏光装置を用いても投
写型表示装置をコンパクトにまとめられる。また、（図
１）から分かるように、入射角θ0がθBの近傍で変化す
ると、ＲSがかなり変化するが、複数の偏光選択性ミラ
ーをジグザグに配置すると、偏光装置に斜めに入射した
光はθ0＞θBの成分とθ0＜θBの成分に２分割され、実
質的なＲSは両者の平均となるので、本発明の偏光装置
は入射角依存性が少なく、投写画像の輝度均一性の確保
に有利である。
【００３８】本発明の偏光装置の利点は以上明らかなよ
うに、安価で、しかも厚さが薄いことである。また、本
発明の偏光装置を用いた投写型表示装置の利点は、長期
にわたり明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、
しかもセットがコンパクトとなることである。
うに、安価で、しかも厚さが薄いことである。また、本
発明の偏光装置を用いた投写型表示装置の利点は、長期
にわたり明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、
しかもセットがコンパクトとなることである。
【００３９】
【実施例】本発明の実施例について、添付図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００４０】（図２）は本発明の偏光装置の基本となる
偏光選択性ミラーの一実施例の構成を示すもので、２１
は枠体、２３は偏光選択性ミラーである。
偏光選択性ミラーの一実施例の構成を示すもので、２１
は枠体、２３は偏光選択性ミラーである。
【００４１】枠体２１の内側にはジグザクの溝２２が形
成され、その溝２２に偏光選択性ミラー２３の端部を挿
入し、複数の偏光選択性ミラー２３を断面がジグザグに
なるように配置している。
成され、その溝２２に偏光選択性ミラー２３の端部を挿
入し、複数の偏光選択性ミラー２３を断面がジグザグに
なるように配置している。
【００４２】偏光選択性ミラー２３の構成を（図３）に
示す。ガラス基板２４の両面に光学薄膜２５が設けられ
ている。ガラス基板２４は厚さ１．１ｍｍのフロートガ
ラスである。光学薄膜２５は吸収が少なく、高屈折率の
ものを用いるのが望ましい。光学薄膜２５として可視光
の領域で使用できる材料とその屈折率を（表１）に示
す。この中で、屈折率が２．３と最も高い二酸化チタ
ン、二酸化セリウム、硫化亜鉛のいずれかを光学薄膜２
５として用いるとよい。
示す。ガラス基板２４の両面に光学薄膜２５が設けられ
ている。ガラス基板２４は厚さ１．１ｍｍのフロートガ
ラスである。光学薄膜２５は吸収が少なく、高屈折率の
ものを用いるのが望ましい。光学薄膜２５として可視光
の領域で使用できる材料とその屈折率を（表１）に示
す。この中で、屈折率が２．３と最も高い二酸化チタ
ン、二酸化セリウム、硫化亜鉛のいずれかを光学薄膜２
５として用いるとよい。
【００４３】
【表１】
【００４４】空気中から偏光選択性ミラー２３への入射
角θ0 が（数２０）、（数２１）を満たし、光学薄膜２
５の厚さｄが主波長において（数２２）を満たすように
するとよい。外部媒質を空気、光学薄膜２５を二酸化チ
タン、基板２４をフロートガラスとすると、（表２）に
示すように、ｎ0 ＝１、ｎ1＝２．３、ｎ2＝１．５２で
あり、θ0＝７２．２°、θ1＝２３．５°となる。主波
長をλ＝５００ｎｍとすると、ｄ＝５９．７ｎｍとな
る。このとき、（数２５）からＲS ＝０．７１８とな
る。
角θ0 が（数２０）、（数２１）を満たし、光学薄膜２
５の厚さｄが主波長において（数２２）を満たすように
するとよい。外部媒質を空気、光学薄膜２５を二酸化チ
タン、基板２４をフロートガラスとすると、（表２）に
示すように、ｎ0 ＝１、ｎ1＝２．３、ｎ2＝１．５２で
あり、θ0＝７２．２°、θ1＝２３．５°となる。主波
長をλ＝５００ｎｍとすると、ｄ＝５９．７ｎｍとな
る。このとき、（数２５）からＲS ＝０．７１８とな
る。
【００４５】
【表２】
【００４６】（表２）に示した偏光選択性ミラー２３に
平行光が入射する場合の分光透過率特性を（図４）に示
す。図中の数字は空気中から光学薄膜２５に入射すると
きの入射角である。入射角が疑似ブリュースター角とな
る７２．２°の場合、波長領域４００〜７００ｎｍで、
Ｐ偏光透過率は９５％以上になり、Ｓ偏光透過率は１０
％以下となる。同一の光学薄膜が２面あるために、Ｓ偏
光透過率は非常に小さくなる。空気中での入射角が最適
入射角から±５°ずれた場合、Ｐ偏光透過率は必ず低下
し、Ｓ偏光透過率は入射角が大きくなるほど小さくな
る。本発明の偏光装置は偏光選択性ミラーをジグザグに
配置するので、実質的なＳ偏光透過率は、±５°におけ
るＳ偏光透過率の平均と考えてよく、約１０％となる。
平行光が入射する場合の分光透過率特性を（図４）に示
す。図中の数字は空気中から光学薄膜２５に入射すると
きの入射角である。入射角が疑似ブリュースター角とな
る７２．２°の場合、波長領域４００〜７００ｎｍで、
Ｐ偏光透過率は９５％以上になり、Ｓ偏光透過率は１０
％以下となる。同一の光学薄膜が２面あるために、Ｓ偏
光透過率は非常に小さくなる。空気中での入射角が最適
入射角から±５°ずれた場合、Ｐ偏光透過率は必ず低下
し、Ｓ偏光透過率は入射角が大きくなるほど小さくな
る。本発明の偏光装置は偏光選択性ミラーをジグザグに
配置するので、実質的なＳ偏光透過率は、±５°におけ
るＳ偏光透過率の平均と考えてよく、約１０％となる。
【００４７】偏光装置からの出射光の光強度分布の均一
性を確保するために、偏光選択性ミラー２３の枚数は偶
数とするのがよい。そうでない場合には、偏光装置に光
が斜めに入射する場合に入射角依存性が非対称になり、
この影響が投写画像に現われやすい。（図４）から、
（図２）に示した偏光装置は、収束または発散する自然
光が入射した場合に、直線偏光に近い光を効率良く取り
出せることが分かる。
性を確保するために、偏光選択性ミラー２３の枚数は偶
数とするのがよい。そうでない場合には、偏光装置に光
が斜めに入射する場合に入射角依存性が非対称になり、
この影響が投写画像に現われやすい。（図４）から、
（図２）に示した偏光装置は、収束または発散する自然
光が入射した場合に、直線偏光に近い光を効率良く取り
出せることが分かる。
【００４８】偏光装置のＳ偏光透過率が約２０％より小
さければ、入射側偏光板の温度上昇抑制の効果が十分に
認められることを確認している。偏光選択性ミラーのＳ
偏光透過率を約２０％より小さくするには、ＲS ≧０．
５５となればよく、ｎ0＝１、ｎ2＝１．５２とすると、
（数２５）からｎ1 ≧２．０の条件が求められる。この
場合の薄膜材料は、二酸化チタン、二酸化セリウム、硫
化亜鉛、五酸化二タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸
化二インジウム、酸化亜鉛、二酸化ハフニウムのいずれ
かを用いれば、光学特性、耐久性ともに良好となる。
さければ、入射側偏光板の温度上昇抑制の効果が十分に
認められることを確認している。偏光選択性ミラーのＳ
偏光透過率を約２０％より小さくするには、ＲS ≧０．
５５となればよく、ｎ0＝１、ｎ2＝１．５２とすると、
（数２５）からｎ1 ≧２．０の条件が求められる。この
場合の薄膜材料は、二酸化チタン、二酸化セリウム、硫
化亜鉛、五酸化二タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸
化二インジウム、酸化亜鉛、二酸化ハフニウムのいずれ
かを用いれば、光学特性、耐久性ともに良好となる。
【００４９】また、（表２）に示した構成の入射角θ0
と膜厚ｄは（数２１）、（数２２）を満たす最適条件で
あるが、波長領域４００〜７００ｎｍで偏光選択性ミラ
ーのＳ偏光透過率が２０％以下、Ｐ偏光の透過率が９５
％以上を満足すれば、入射側偏光板の温度上昇を十分に
抑制する効果があり、明るさもほとんど損なわない偏光
装置として使用できる。この場合ＲS ≧０．５５、およ
びＲP≦０．０２５となればよく、入射角θ0と膜厚ｄの
条件は（表３）に示す範囲内で自由度が得られる。従っ
て、この場合の空気中での入射角θ0の使用条件は次の
範囲内にある。
と膜厚ｄは（数２１）、（数２２）を満たす最適条件で
あるが、波長領域４００〜７００ｎｍで偏光選択性ミラ
ーのＳ偏光透過率が２０％以下、Ｐ偏光の透過率が９５
％以上を満足すれば、入射側偏光板の温度上昇を十分に
抑制する効果があり、明るさもほとんど損なわない偏光
装置として使用できる。この場合ＲS ≧０．５５、およ
びＲP≦０．０２５となればよく、入射角θ0と膜厚ｄの
条件は（表３）に示す範囲内で自由度が得られる。従っ
て、この場合の空気中での入射角θ0の使用条件は次の
範囲内にある。
【００５０】
【表３】
【００５１】
【数２６】
【００５２】また、この場合の膜厚条件も次の範囲内に
存在する。
存在する。
【００５３】
【数２７】
【００５４】（図５）に示すように、偏光選択性ミラー
を薄い空気層を挟んで２枚重ねれば、Ｓ偏光透過率をさ
らに低くすることができる。この場合のＳ偏光透過率を
約２０％より小さくするには、ＲS ≦０．３３となれば
よく、ｎ0＝１、ｎ2＝１．５２とすると、（数２５）か
らｎ1 ≧１．７の条件が求められる。この場合の薄膜材
料は、二酸化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸
化二タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸化二インジウ
ム、酸化亜鉛、二酸化ハフニウム、三酸化二イットリウ
ム、一酸化シリコンのいずれかを用いれば、光学特性、
耐久性ともに良好となる。偏光選択性ミラーの重ねる枚
数が多くなるほど、Ｓ偏光透過率を小さくできる。
を薄い空気層を挟んで２枚重ねれば、Ｓ偏光透過率をさ
らに低くすることができる。この場合のＳ偏光透過率を
約２０％より小さくするには、ＲS ≦０．３３となれば
よく、ｎ0＝１、ｎ2＝１．５２とすると、（数２５）か
らｎ1 ≧１．７の条件が求められる。この場合の薄膜材
料は、二酸化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸
化二タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸化二インジウ
ム、酸化亜鉛、二酸化ハフニウム、三酸化二イットリウ
ム、一酸化シリコンのいずれかを用いれば、光学特性、
耐久性ともに良好となる。偏光選択性ミラーの重ねる枚
数が多くなるほど、Ｓ偏光透過率を小さくできる。
【００５５】ガラス基板２４の両面に光学薄膜２５を着
けるには、真空蒸着法またはディッピング法のいずれか
を用いると良い。二酸化チタンをディッピング法により
形成した場合、真空蒸着に比べ工程が容易であり、基板
の両面へ同時に、しかも両面とも同じ膜厚で薄膜を形成
することができるので、偏光選択性ミラーを低コストで
製造することができる。二酸化チタンを形成するための
金属化合物としてテトラブチルチタネートを用い、ディ
ッピング後の焼成温度を４００〜５００℃の条件とすれ
ば、透明で、屈折率が２．３に近い二酸化チタン薄膜が
得られる。
けるには、真空蒸着法またはディッピング法のいずれか
を用いると良い。二酸化チタンをディッピング法により
形成した場合、真空蒸着に比べ工程が容易であり、基板
の両面へ同時に、しかも両面とも同じ膜厚で薄膜を形成
することができるので、偏光選択性ミラーを低コストで
製造することができる。二酸化チタンを形成するための
金属化合物としてテトラブチルチタネートを用い、ディ
ッピング後の焼成温度を４００〜５００℃の条件とすれ
ば、透明で、屈折率が２．３に近い二酸化チタン薄膜が
得られる。
【００５６】（図６）は本発明の偏光装置を前置偏光装
置として用いた投写型表示装置の一実施例の構成を示す
もので、３２は光源、３３は前置偏光装置、３４は入射
側偏光板、３５は液晶セル、３６は出射側偏光板、３７
は投写レンズである。前置偏光装置３３は（図２）に示
したものと同一の構成である。
置として用いた投写型表示装置の一実施例の構成を示す
もので、３２は光源、３３は前置偏光装置、３４は入射
側偏光板、３５は液晶セル、３６は出射側偏光板、３７
は投写レンズである。前置偏光装置３３は（図２）に示
したものと同一の構成である。
【００５７】光源３２はランプと凹面鏡で構成され、ラ
ンプから出た光は凹面鏡により集光されて、前置偏光装
置３３、入射側偏光板３４、液晶セル３５、出射側偏光
板３６の順に透過して、投写レンズ３７に入射する。入
射側偏光板３４の偏光軸３８と出射側偏光板３６の偏光
軸３９は、それぞれ画面垂直方向４０に対して＋４５
°、−４５°としている。前置偏光装置３３は、隣接す
る偏光選択性ミラー２３の交線４１が入射側偏光板３４
の偏光軸３８と垂直となるように配置している。
ンプから出た光は凹面鏡により集光されて、前置偏光装
置３３、入射側偏光板３４、液晶セル３５、出射側偏光
板３６の順に透過して、投写レンズ３７に入射する。入
射側偏光板３４の偏光軸３８と出射側偏光板３６の偏光
軸３９は、それぞれ画面垂直方向４０に対して＋４５
°、−４５°としている。前置偏光装置３３は、隣接す
る偏光選択性ミラー２３の交線４１が入射側偏光板３４
の偏光軸３８と垂直となるように配置している。
【００５８】光源３２からの自然光が光軸３１に沿って
前置偏光装置３３に入射すると、光軸３１に沿って強い
Ｐ成分４２と弱いＳ成分４３が出射し、光軸３１に対し
て斜め方向に強いＳ成分が出射する。この強いＳ成分
は、前置偏光装置３３と入射側偏光板３４が離れていれ
ば、入射側偏光板３４には入射しない。Ｐ成分４２は入
射側偏光板３４を最大の透過率で透過し、Ｓ成分は入射
側偏光板３４で吸収される。前置偏光装置３３を用いな
い場合に比べると、入射側偏光板３４の光の吸収量が大
幅に低減するので、発熱量が少なくなり、入射側偏光板
３４の温度上昇が抑制される。また、液晶セル３５の温
度上昇も抑制される。その結果、入射側偏光板３４と液
晶セル３５の信頼性が向上する。
前置偏光装置３３に入射すると、光軸３１に沿って強い
Ｐ成分４２と弱いＳ成分４３が出射し、光軸３１に対し
て斜め方向に強いＳ成分が出射する。この強いＳ成分
は、前置偏光装置３３と入射側偏光板３４が離れていれ
ば、入射側偏光板３４には入射しない。Ｐ成分４２は入
射側偏光板３４を最大の透過率で透過し、Ｓ成分は入射
側偏光板３４で吸収される。前置偏光装置３３を用いな
い場合に比べると、入射側偏光板３４の光の吸収量が大
幅に低減するので、発熱量が少なくなり、入射側偏光板
３４の温度上昇が抑制される。また、液晶セル３５の温
度上昇も抑制される。その結果、入射側偏光板３４と液
晶セル３５の信頼性が向上する。
【００５９】本発明の偏光装置は、偏光選択性ミラー２
３をジグザグに配置するので、光軸方向の厚さが薄くな
る。そのため、投写型表示装置の中で偏光装置を配置す
る場所の制約が少なくなる。例えば、光源３２と液晶セ
ル３５の間に平面ミラーと前置偏光装置３３を配置する
ことができ、平面ミラーの使用により投写型表示装置を
コンパクトにすることもできる。
３をジグザグに配置するので、光軸方向の厚さが薄くな
る。そのため、投写型表示装置の中で偏光装置を配置す
る場所の制約が少なくなる。例えば、光源３２と液晶セ
ル３５の間に平面ミラーと前置偏光装置３３を配置する
ことができ、平面ミラーの使用により投写型表示装置を
コンパクトにすることもできる。
【００６０】ガラス製の偏光ビームスプリッタで、多層
膜面をジグザグにすると、ガラスプリズムの加工、接合
の作業が複雑になるために、大幅なコスト高を招く。し
かし、本発明の偏光装置は、ガラス基板がガラスプリズ
ムに比べて圧倒的に安価であるので、ガラスプリズムを
用いた偏光ビームスプリッタに比べて圧倒的に安価に製
造できる。
膜面をジグザグにすると、ガラスプリズムの加工、接合
の作業が複雑になるために、大幅なコスト高を招く。し
かし、本発明の偏光装置は、ガラス基板がガラスプリズ
ムに比べて圧倒的に安価であるので、ガラスプリズムを
用いた偏光ビームスプリッタに比べて圧倒的に安価に製
造できる。
【００６１】投写型表示装置のランプとして、ハロゲン
ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプを用い
ることが考えられる。偏光ビームスプリッタは、高温に
なると接合に用いる接着剤が変色するという問題がある
ため、光源の近くに配置することができない。しかし、
本発明の偏光装置は、ガラス基板、光学薄膜の耐熱性が
良好であるので、光源に近接して配置することができ
る。
ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプを用い
ることが考えられる。偏光ビームスプリッタは、高温に
なると接合に用いる接着剤が変色するという問題がある
ため、光源の近くに配置することができない。しかし、
本発明の偏光装置は、ガラス基板、光学薄膜の耐熱性が
良好であるので、光源に近接して配置することができ
る。
【００６２】ライトバルブとして液晶表示装置を用いる
場合、投写画像の画質を左右対称とするために、（図
６）に示したように、入射側偏光板３４と出射側偏光板
３６の各偏光軸３８、３９を画面垂直方向４０に対して
＋４５°および−４５°とするのが一般的である。この
場合、前置偏光装置３３からの出射光が効率良く入射側
偏光板３４を透過する必要があるので、前置偏光装置３
３はその枠体２１の各側面が画面垂直方向４０を基準に
して４５°傾斜させて配置することになる。これでは、
セット全体をコンパクトにまとめるのが困難である。セ
ットをコンパクトにまとめるには、前置偏光装置３３の
枠体２１の各側面が画面垂直方向および画面水平方向に
向くのが望ましい。
場合、投写画像の画質を左右対称とするために、（図
６）に示したように、入射側偏光板３４と出射側偏光板
３６の各偏光軸３８、３９を画面垂直方向４０に対して
＋４５°および−４５°とするのが一般的である。この
場合、前置偏光装置３３からの出射光が効率良く入射側
偏光板３４を透過する必要があるので、前置偏光装置３
３はその枠体２１の各側面が画面垂直方向４０を基準に
して４５°傾斜させて配置することになる。これでは、
セット全体をコンパクトにまとめるのが困難である。セ
ットをコンパクトにまとめるには、前置偏光装置３３の
枠体２１の各側面が画面垂直方向および画面水平方向に
向くのが望ましい。
【００６３】このためには、（図７）に示すように、入
射側偏光板３４の直前に１／２波長板４３を配置すると
よい。前置偏光装置３３から画面垂直方向に向いた直線
偏光４４が出射し、１／２波長板４３はその進相軸４５
が画面垂直方向４０に対して２２．５°の方向に向いて
いる。前置偏光装置３３からの直線偏光４４が１／２波
長板４３に入射すると、画面垂直方向に対して偏波面が
４５°の方向に向いた直線偏光が出射し、この直線偏光
は入射側偏光板３４を透過する。１／２波長板４３は、
その進相軸または遅相軸の方向が、前置偏光装置３３か
ら出るＰ偏光成分４４の方向と入射側偏光板３４の偏光
軸３８の方向を２等分する方向に向くように配置すると
よい。１／２波長板は、進相軸に向いた直線偏光と遅相
軸に向いた直線偏光が同一位相で入射した場合に、出射
面で両者の位相差が１／２波長となるものである。（図
７）の構成では、光源３２から出る光のスペクトルが広
いので、全波長で位相差を１／２波長とすることは不可
能であるが、視感度の高い緑のスペクトルで位相差が１
／２波長となるようにすれば、実用上問題はないようで
ある。
射側偏光板３４の直前に１／２波長板４３を配置すると
よい。前置偏光装置３３から画面垂直方向に向いた直線
偏光４４が出射し、１／２波長板４３はその進相軸４５
が画面垂直方向４０に対して２２．５°の方向に向いて
いる。前置偏光装置３３からの直線偏光４４が１／２波
長板４３に入射すると、画面垂直方向に対して偏波面が
４５°の方向に向いた直線偏光が出射し、この直線偏光
は入射側偏光板３４を透過する。１／２波長板４３は、
その進相軸または遅相軸の方向が、前置偏光装置３３か
ら出るＰ偏光成分４４の方向と入射側偏光板３４の偏光
軸３８の方向を２等分する方向に向くように配置すると
よい。１／２波長板は、進相軸に向いた直線偏光と遅相
軸に向いた直線偏光が同一位相で入射した場合に、出射
面で両者の位相差が１／２波長となるものである。（図
７）の構成では、光源３２から出る光のスペクトルが広
いので、全波長で位相差を１／２波長とすることは不可
能であるが、視感度の高い緑のスペクトルで位相差が１
／２波長となるようにすれば、実用上問題はないようで
ある。
【００６４】以下に、本発明の投写型表示装置の他の実
施例について説明する。（図８）はその構成を示したも
のであり、６１は光源、６２は前置偏光装置、６９，７
０，７１は１／２波長板、７２，７３，７４は入射側偏
光板、７５，７６，７７は液晶セル、７８，７９，８０
は出射側偏光板、８４は投写レンズである。前置偏光装
置６２は（図２）に示したものと同じである。
施例について説明する。（図８）はその構成を示したも
のであり、６１は光源、６２は前置偏光装置、６９，７
０，７１は１／２波長板、７２，７３，７４は入射側偏
光板、７５，７６，７７は液晶セル、７８，７９，８０
は出射側偏光板、８４は投写レンズである。前置偏光装
置６２は（図２）に示したものと同じである。
【００６５】光源６１は赤、緑、青の３原色の色成分を
含む光を出射する。光源６１からの光は前置偏光装置６
２に入射し、画面垂直方向に向いた直線偏光が出射す
る。直線偏光はダイクロイックミラー６３，６４，平面
ミラー６５を組み合わせた色分解光学系に入射し、３つ
の原色光に分解される。各原色光は、それぞれフィール
ドレンズ６６，６７，６８、１／２波長板６９，７０，
７１、入射側偏光板７２，７３，７４、液晶セル７５，
７６，７７、出射側偏光板７８，７９，８０の順に透過
する。各出射側偏光板７８，７９，８０を出射した光
は、ダイクロイックミラー８１，８２、平面ミラー８３
を組み合わせた色合成光学系により、１つの光に合成さ
れた後、投写レンズ８４に入射する。この場合も、入射
側偏光板７２，７３，７４を最大の透過率で透過するよ
うに１／２波長板６９，７０，７１が配置されている。
前置偏光装置６２が光軸６０に沿って直線偏光に近い光
を出射し、不要な偏光成分が光軸６０に対して斜め方向
に出射する。前置偏光装置６２から入射側偏光板７２，
７３，７４までの距離が長いため、前置偏光装置６２か
ら出射する不要偏光成分は入射側偏光板７２，７３，７
４には入射しないので、入射側偏光板７２，７３，７４
の吸収が低減し、入射側偏光板７２，７３，７４の発熱
は抑制される。また、前置偏光装置６２は耐熱性が良好
なため前置偏光装置６２を光源６１に近接して配置する
ことができ、また前置偏光装置６２が薄いのでセットを
コンパクトにまとめることができる。
含む光を出射する。光源６１からの光は前置偏光装置６
２に入射し、画面垂直方向に向いた直線偏光が出射す
る。直線偏光はダイクロイックミラー６３，６４，平面
ミラー６５を組み合わせた色分解光学系に入射し、３つ
の原色光に分解される。各原色光は、それぞれフィール
ドレンズ６６，６７，６８、１／２波長板６９，７０，
７１、入射側偏光板７２，７３，７４、液晶セル７５，
７６，７７、出射側偏光板７８，７９，８０の順に透過
する。各出射側偏光板７８，７９，８０を出射した光
は、ダイクロイックミラー８１，８２、平面ミラー８３
を組み合わせた色合成光学系により、１つの光に合成さ
れた後、投写レンズ８４に入射する。この場合も、入射
側偏光板７２，７３，７４を最大の透過率で透過するよ
うに１／２波長板６９，７０，７１が配置されている。
前置偏光装置６２が光軸６０に沿って直線偏光に近い光
を出射し、不要な偏光成分が光軸６０に対して斜め方向
に出射する。前置偏光装置６２から入射側偏光板７２，
７３，７４までの距離が長いため、前置偏光装置６２か
ら出射する不要偏光成分は入射側偏光板７２，７３，７
４には入射しないので、入射側偏光板７２，７３，７４
の吸収が低減し、入射側偏光板７２，７３，７４の発熱
は抑制される。また、前置偏光装置６２は耐熱性が良好
なため前置偏光装置６２を光源６１に近接して配置する
ことができ、また前置偏光装置６２が薄いのでセットを
コンパクトにまとめることができる。
【００６６】また、（図８）に示した構成では、前置偏
光装置６２から斜めの方向に出射するＳ成分が入射側偏
光板７３に入射し、入射側偏光板７３の発熱が大きくな
る場合がある。この場合には、前置偏光装置６２を（図
８）に示した状態から９０゜回転して配置し、前置偏光
装置６２から出射するＰ成分の方向が画面垂直方向と平
行になるようにするとよい。さらに、前置偏光装置６２
から斜めの方向に出射するＳ成分が色分解光学系の匡体
の内壁で吸収されるようにするとよい。こうすることに
より、入射側偏光板７３の発熱が抑制される。
光装置６２から斜めの方向に出射するＳ成分が入射側偏
光板７３に入射し、入射側偏光板７３の発熱が大きくな
る場合がある。この場合には、前置偏光装置６２を（図
８）に示した状態から９０゜回転して配置し、前置偏光
装置６２から出射するＰ成分の方向が画面垂直方向と平
行になるようにするとよい。さらに、前置偏光装置６２
から斜めの方向に出射するＳ成分が色分解光学系の匡体
の内壁で吸収されるようにするとよい。こうすることに
より、入射側偏光板７３の発熱が抑制される。
【００６７】以上の実施例ではライトバルブとして液晶
表示装置を用いた例を示したが、電気光学結晶など映像
信号に応じて旋光性や複屈折性などの変化として光学像
を形成し、少なくとも入射側に偏光板を用いるものなら
ライトバルブとして用いることができる。
表示装置を用いた例を示したが、電気光学結晶など映像
信号に応じて旋光性や複屈折性などの変化として光学像
を形成し、少なくとも入射側に偏光板を用いるものなら
ライトバルブとして用いることができる。
【００６８】本発明は、赤外光領域で用いる偏光装置に
も応用できる。（図９）はその実施例の構成を示したも
のである。この場合の偏光選択性ミラー９１は、シリコ
ン基板９２の両面にシリコン基板９２の屈折率よりも高
い屈折率を有するゲルマニウム薄膜９３を蒸着してい
る。空気中から偏光選択性ミラー９１への入射角θ0 が
（数２０）、（数２１）を満たし、ゲルマニウム薄膜９
３の厚さｄが主波長において（数２２）を満たすように
するとよい。最適条件は、（表４）に示すように、ｎ0
＝１、ｎ1＝４．０、ｎ2＝３．４であり、θ0＝７８．
０°、θ1＝１４．２°となる。主波長をλ＝３０００
ｎｍとすると、ｄ＝１９３．４ｎｍとなる。このとき、
（数２５）からＲS ＝０．８３５となる。
も応用できる。（図９）はその実施例の構成を示したも
のである。この場合の偏光選択性ミラー９１は、シリコ
ン基板９２の両面にシリコン基板９２の屈折率よりも高
い屈折率を有するゲルマニウム薄膜９３を蒸着してい
る。空気中から偏光選択性ミラー９１への入射角θ0 が
（数２０）、（数２１）を満たし、ゲルマニウム薄膜９
３の厚さｄが主波長において（数２２）を満たすように
するとよい。最適条件は、（表４）に示すように、ｎ0
＝１、ｎ1＝４．０、ｎ2＝３．４であり、θ0＝７８．
０°、θ1＝１４．２°となる。主波長をλ＝３０００
ｎｍとすると、ｄ＝１９３．４ｎｍとなる。このとき、
（数２５）からＲS ＝０．８３５となる。
【００６９】
【表４】
【００７０】（表４）に示した偏光選択性ミラー９１に
平行光が入射する場合の分光透過率特性を（図１０）に
示す。入射角は疑似ブリュースター角となる７８．０°
である。波長領域２〜５μｍで、Ｐ偏光透過率は９５％
以上になり、Ｓ偏光透過率は５％以下となる。同一の光
学薄膜が２面あるために、Ｓ偏光透過率は非常に小さく
なる。
平行光が入射する場合の分光透過率特性を（図１０）に
示す。入射角は疑似ブリュースター角となる７８．０°
である。波長領域２〜５μｍで、Ｐ偏光透過率は９５％
以上になり、Ｓ偏光透過率は５％以下となる。同一の光
学薄膜が２面あるために、Ｓ偏光透過率は非常に小さく
なる。
【００７１】本発明の偏光装置は、用途によっては（図
２）に示したものと同様に偏光選択性ミラーをジグザグ
に配置してもよい。この場合も、偏光装置からの出射光
の光強度分布の均一性を確保するために、偏光選択性ミ
ラーの枚数は偶数とするのがよい。また（図５）に示し
たものと同様に、偏光選択性ミラーを薄い空気層を挟ん
で２枚重ねれば、Ｓ偏光透過率をさらに低くすることが
できる。
２）に示したものと同様に偏光選択性ミラーをジグザグ
に配置してもよい。この場合も、偏光装置からの出射光
の光強度分布の均一性を確保するために、偏光選択性ミ
ラーの枚数は偶数とするのがよい。また（図５）に示し
たものと同様に、偏光選択性ミラーを薄い空気層を挟ん
で２枚重ねれば、Ｓ偏光透過率をさらに低くすることが
できる。
【００７２】本発明の赤外光領域で用いる偏光装置の他
の実施例の構成を（図１１）に示す。この場合の偏光選
択性ミラー１０１は、塩化ナトリウム基板１０２の両面
に塩化ナトリウム基板１０２の屈折率よりも高い屈折率
を有するシリコン薄膜１０３を蒸着している。空気中か
ら偏光選択性ミラー１０１への入射角θ0 が（数２
０）、（数２１）を満たし、シリコン薄膜１０３の厚さ
ｄが主波長において（数２２）を満たすようにするとよ
い。最適条件は、（表５）に示すように、ｎ0 ＝１、ｎ
1＝３．４、ｎ2＝１．５２であり、θ0＝８０．９°、
θ1＝１６．９°となる。主波長をλ＝３０００ｎｍと
すると、ｄ＝２３０．５ｎｍとなる。このとき、（数２
５）からＲS ＝０．９３３となる。
の実施例の構成を（図１１）に示す。この場合の偏光選
択性ミラー１０１は、塩化ナトリウム基板１０２の両面
に塩化ナトリウム基板１０２の屈折率よりも高い屈折率
を有するシリコン薄膜１０３を蒸着している。空気中か
ら偏光選択性ミラー１０１への入射角θ0 が（数２
０）、（数２１）を満たし、シリコン薄膜１０３の厚さ
ｄが主波長において（数２２）を満たすようにするとよ
い。最適条件は、（表５）に示すように、ｎ0 ＝１、ｎ
1＝３．４、ｎ2＝１．５２であり、θ0＝８０．９°、
θ1＝１６．９°となる。主波長をλ＝３０００ｎｍと
すると、ｄ＝２３０．５ｎｍとなる。このとき、（数２
５）からＲS ＝０．９３３となる。
【００７３】
【表５】
【００７４】（表５）に示した偏光選択性ミラー１０１
に平行光が入射する場合の分光透過率特性を（図１２）
に示す。入射角は疑似ブリュースター角となる８０．９
°である。波長領域２〜５μｍで、Ｐ偏光透過率は７０
％以上になり、Ｓ偏光透過率は１．５％以下となる。同
一の光学薄膜が２面あるために、Ｓ偏光透過率は非常に
小さくなる。基板材料は塩化ナトリウムの他に塩化カリ
ウム、弗化カルシウム、弗化バリウムを用いてもよい。
また、薄膜材料はシリコンの他にゲルマニウムを用いて
もよい。
に平行光が入射する場合の分光透過率特性を（図１２）
に示す。入射角は疑似ブリュースター角となる８０．９
°である。波長領域２〜５μｍで、Ｐ偏光透過率は７０
％以上になり、Ｓ偏光透過率は１．５％以下となる。同
一の光学薄膜が２面あるために、Ｓ偏光透過率は非常に
小さくなる。基板材料は塩化ナトリウムの他に塩化カリ
ウム、弗化カルシウム、弗化バリウムを用いてもよい。
また、薄膜材料はシリコンの他にゲルマニウムを用いて
もよい。
【００７５】（図１２）に示す偏光装置も、用途によっ
ては（図２）に示したものと同様に偏光選択性ミラーを
ジグザグに配置してもよい。この場合も、偏光装置から
の出射光の光強度分布の均一性を確保するために、偏光
選択性ミラーの枚数は偶数とするのがよい。また（図
５）に示したものと同様に、偏光選択性ミラーを薄い空
気層を挟んで２枚重ねれば、Ｓ偏光透過率をさらに低く
することができるので、この場合は薄膜材料としてシリ
コンの他に硫化亜鉛、セレン化亜鉛、ゲルマニウムを用
いてもよい。
ては（図２）に示したものと同様に偏光選択性ミラーを
ジグザグに配置してもよい。この場合も、偏光装置から
の出射光の光強度分布の均一性を確保するために、偏光
選択性ミラーの枚数は偶数とするのがよい。また（図
５）に示したものと同様に、偏光選択性ミラーを薄い空
気層を挟んで２枚重ねれば、Ｓ偏光透過率をさらに低く
することができるので、この場合は薄膜材料としてシリ
コンの他に硫化亜鉛、セレン化亜鉛、ゲルマニウムを用
いてもよい。
【００７６】
【発明の効果】以上のように本発明の偏光装置は、ガラ
ス基板の両面に光学薄膜を着けたものであるので、安価
で、耐久性に優れ、しかも複数の偏光選択性ミラーを断
面がジグザグになるように配置すれば厚さの薄い偏光装
置を提供することができ、また、この偏光装置を用いる
ことにより入射側偏光板の信頼性が向上するので、長期
にわたり明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、
しかもコンパクトな投写型表示装置を提供することがで
き、非常に大きな効果がある。
ス基板の両面に光学薄膜を着けたものであるので、安価
で、耐久性に優れ、しかも複数の偏光選択性ミラーを断
面がジグザグになるように配置すれば厚さの薄い偏光装
置を提供することができ、また、この偏光装置を用いる
ことにより入射側偏光板の信頼性が向上するので、長期
にわたり明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、
しかもコンパクトな投写型表示装置を提供することがで
き、非常に大きな効果がある。
【００７７】また、本発明は赤外光領域でも応用でき、
偏光装置は基板の両面に薄膜を蒸着したものであるの
で、安価で、耐久性に優れ、しかも複数の偏光選択性ミ
ラーを断面がジグザグになるように配置すれば厚さの薄
い偏光装置を提供することができ、非常に大きな効果が
ある。
偏光装置は基板の両面に薄膜を蒸着したものであるの
で、安価で、耐久性に優れ、しかも複数の偏光選択性ミ
ラーを断面がジグザグになるように配置すれば厚さの薄
い偏光装置を提供することができ、非常に大きな効果が
ある。
【図１】偏光選択性ミラーの反射率と入射角の関係を示
す特性図
す特性図
【図２】本発明の偏光装置の一実施例に係る一部破断斜
視図
視図
【図３】偏光選択性ミラーの構成を示す概略構成図
【図４】本発明の偏光装置の分光透過率特性を示す特性
図
図
【図５】本発明の偏光装置の他の実施例の構成を示す概
略構成図
略構成図
【図６】本発明の投写型表示装置の一実施例の構成を示
す斜視図
す斜視図
【図７】本発明の投写型表示装置の他の実施例の構成を
示す斜視図
示す斜視図
【図８】本発明の投写型表示装置の他の実施例の構成を
示す概略構成図
示す概略構成図
【図９】本発明の他の実施例の偏光装置の構成を示す概
略構成図
略構成図
【図１０】本発明の他の実施例の偏光装置の分光透過率
特性を示す特性図
特性を示す特性図
【図１１】本発明の他の実施例の偏光装置の構成を示す
概略構成図
概略構成図
【図１２】本発明の他の実施例の偏光装置の分光透過率
特性を示す特性図
特性を示す特性図
【図１３】従来の投写型表示装置の概略構成図
２１ 枠体 ２３ 偏光選択性ミラー ３３ 偏光装置 ３４ 入射側偏光板 ３５ 液晶セル ３６ 出射側偏光板 ３７ 投写レンズ ６２ 偏光装置 ７２，７３，７４ 入射側偏光板 ７５，７６，７７ 液晶セル ７８，７９，８０ 出射側偏光板 ８４ 投写レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/30 G02B 27/28 G02F 1/13 505 G02F 1/1347 G03B 33/12
Claims (26)
- 【請求項１】ガラス基板の両面に前記ガラス基板の屈折
率より高い屈折率を有する光学薄膜を着け、前記ガラス
基板を所定の光軸に対して傾斜させ、空気の屈折率をｎ
0 、光学薄膜の屈折率をｎ 1 、ガラス基板の屈折率を
ｎ 2 、前記光学薄膜の膜厚をｄ、空気中の入射角をθ 0 、
前記光学薄膜中の屈折角をθ 1 、前記ガラス基板中の屈
折角をθ 2 、空気中における主波長をλとして、次の条
件を満足する偏光装置。 【数１】 【数２】 - 【請求項２】光学薄膜は屈折率が２．０以上である請求
項１記載の偏光装置。 - 【請求項３】光学薄膜は二酸化チタン、二酸化セリウ
ム、硫化亜鉛のいずれかである請求項１記載の偏光装
置。 - 【請求項４】光学薄膜はディッピング法によりガラス基
板の両面へ同時に形成される請求項１記載の偏光装置。 - 【請求項５】ガラス基板の両面に前記ガラス基板の屈折
率より高い屈折率を有する光学薄膜を着け、前記ガラス
基板を所定の光軸に対して傾斜させ、空気中における使
用可能波長帯域が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲
であって、空気中の入射角θ0、光学薄膜の膜厚ｄが次
の条件を満足する偏光装置。 【数３】 【数４】 - 【請求項６】光学薄膜はディッピング法によりガラス基
板の両面へ同時に形成される請求項５記載の偏光装置。 - 【請求項７】ガラス基板の両面に前記ガラス基板の屈折
率より高い屈折率を有する光学薄膜を着けた偏光選択性
ミラーを薄い空気層を挟んで複数枚重ね、前記ガラス基
板を所定の光軸に対して傾斜させ、空気の屈折率を
ｎ 0 、光学薄膜の屈折率をｎ 1 、ガラス基板の屈折率をｎ
2 、前記光学薄膜の膜厚をｄ、空気中の入射角をθ 0 、前
記光学薄膜中の屈折角をθ 1 、前記ガラス基板中の屈折
角をθ 2 、空気中における主波長をλとして、次の条件
を満足する偏光装置。 【数５】 【数６】 - 【請求項８】光学薄膜は屈折率が１．７以上である請求
項７記載の偏光装置。 - 【請求項９】ガラス基板の両面に前記ガラス基板の屈折
率より高い屈折率を有する光学薄膜を着けた複数の偏光
選択性ミラーと、前記偏光選択性ミラーを断面がジグザ
グとなるように保持する枠体とを具備し、前記各偏光選
択性ミラーは所定の光軸に沿って入射するＰ偏光に対し
て透過率が略最大となるように、前記ガラス基板を前記
光軸に対して傾斜させた偏光装置。 - 【請求項１０】空気中の屈折率をｎ0、光学薄膜の屈折
率をｎ1、ガラス基板の屈折率をｎ2、前記光学薄膜の膜
厚をｄ、空気中の入射角をθ0、前記光学薄膜中の屈折
角をθ1、前記ガラス基板中の屈折角をθ2、空気中にお
ける主波長をλとして、次の条件を満足する請求項９記
載の偏光装置。 【数７】 【数８】 - 【請求項１１】光学薄膜は屈折率が２．０以上である請
求項９記載の偏光装置。 - 【請求項１２】光学薄膜は二酸化チタン、二酸化セリウ
ム、硫化亜鉛のいずれかである請求項９記載の偏光装
置。 - 【請求項１３】空気中における使用可能波長帯域が４０
０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であって、空気中の入射角θ
0、光学薄膜の膜厚ｄが次の条件を満足する請求項９記
載の偏光装置。 【数９】 【数１０】 - 【請求項１４】光学薄膜はディッピング法によりガラス
基板の両面へ同時に形成される請求項９記載の偏光装
置。 - 【請求項１５】偏光選択性ミラーの枚数は偶数である請
求項９記載の偏光装置。 - 【請求項１６】ガラス基板の両面に前記ガラス基板の屈
折率より高い屈折率を有する光学薄膜を着けた複数の偏
光選択性ミラーと、枠体とを具備し、前記偏光選択性ミ
ラーは薄い空気層を挟んで複数枚重ねて断面がジグザグ
となるように前記枠体に装着し、かつ前記偏光選択性ミ
ラーは所定の光軸に沿って入射するＰ偏光に対して透過
率が略最大となるように、前記ガラス基板を前記光軸に
対して傾斜させた偏光装置。 - 【請求項１７】空気中の屈折率をｎ0、光学薄膜の屈折
率をｎ1、ガラス基板の屈折率をｎ2、前記光学薄膜の膜
厚をｄ、空気中の入射角をθ0、前記光学薄膜中の屈折
角をθ1、前記ガラス基板中の屈折角をθ2、空気中にお
ける主波長をλとして、次の条件を満足する請求項１６
記載の偏光装置。 【数１１】 【数１２】 - 【請求項１８】光学薄膜は屈折率が１．７以上である請
求項１６記載の偏光装置。 - 【請求項１９】偏光選択性ミラーを薄い空気層を挟んで
重ねたものの数は偶数である請求項１６記載の偏光装
置。 - 【請求項２０】光源と、前記光源の出射光から略直線偏
光を取り出す偏光装置と、少なくとも入射側に偏光板を
有するライトバルブと、前記ライトバルブに形成された
光学像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを具
備し、前記偏光装置は請求項１から請求項１９のいずれ
かに記載の偏光装置であり、前記偏光装置の出射光が前
記入射側偏光板を略最大透過率で透過するようにした投
写型表示装置。 - 【請求項２１】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項２０記載の投写型表示装置。 - 【請求項２２】ライトバルブの入射側偏光板の直前に１
／２波長板が配置され、前記入射側偏光板の偏光軸の方
向は画面垂直方向に対して略４５°であり、偏光装置は
出射する略直線偏光の中心的な偏波面が画面垂直方向ま
たは画面水平方向に向くようにし、前記偏光装置の出射
光が前記入射側偏光板を略最大透過率で透過するように
前記１／２波長板を配置した請求項２０記載の投写型表
示装置。 - 【請求項２３】３原色の色成分を放射する光源と、前記
光源の出射光から略直線偏光を取り出す偏光装置と、前
記偏光装置からの出力光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段からの出力光が入射し少なく
とも入射側に偏光板を有する３つのライトバルブと、前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを具備し、前記偏光装置は請求
項１から請求項１９のいずれかに記載の偏光装置であ
り、前記偏光装置の出射光が前記入射側偏光板を略最大
透過率で透過するようにした投写型表示装置。 - 【請求項２４】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項２３記載の投写型表示装置。 - 【請求項２５】ライトバルブの入射側偏光板の直前に１
／２波長板が配置され、前記入射側偏光板の偏光軸の方
向は画面垂直方向に対して略４５°であり、偏光装置は
出射する略直線偏光の中心的な偏波面が画面垂直方向ま
たは画面水平方向に向くようにし、前記偏光装置の出射
光が略最大透過率で前記入射側偏光板を透過するように
前記１／２波長板を配置した請求項２３記載の投写型表
示装置。 - 【請求項２６】３つのライトバルブの画面中心を通る光
軸は同一平面上にあり、偏光選択性ミラーから出射する
直線偏光の偏波面が前記平面と垂直である請求項２３記
載の投写型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4136668A JP3060720B2 (ja) | 1991-05-29 | 1992-05-28 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12431291 | 1991-05-29 | ||
| JP3-124312 | 1991-05-29 | ||
| JP4136668A JP3060720B2 (ja) | 1991-05-29 | 1992-05-28 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157915A JPH05157915A (ja) | 1993-06-25 |
| JP3060720B2 true JP3060720B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=26461006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4136668A Expired - Fee Related JP3060720B2 (ja) | 1991-05-29 | 1992-05-28 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3060720B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6227670B1 (en) | 1995-03-06 | 2001-05-08 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6062694A (en) * | 1995-03-06 | 2000-05-16 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6144492A (en) * | 1996-11-28 | 2000-11-07 | Sony Corporation | Optical block and display unit |
| JP2006047421A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Canon Inc | 表示光学系および画像投射装置 |
| JP5010837B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2012-08-29 | Ｄｉｃ株式会社 | 偏光フィルタ、及び偏光照射装置 |
| JP4841892B2 (ja) * | 2005-08-12 | 2011-12-21 | チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド | バックライトユニット |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP4136668A patent/JP3060720B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05157915A (ja) | 1993-06-25 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |