JP3165704B2 - 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 - Google Patents
偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は偏光素子及び該偏光素子
を用いた投写型表示装置に関するものである。
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】偏光照明を用いた例として図１１に示す
ような液晶投写型表示装置がある。ランプ９０９より放
射された自然光はリフレクタ９１０で集光され偏光子９
０８により直線偏光光に変換される。この直線偏光光が
偏光照明光として液晶デバイス（以下ＬＣＤと記す）９
０６を照明する。ＬＣＤ９０６は該偏光照明光の偏光面
を変調し、検光子９０７により画像情報が検出された
後、この画像が投写レンズ９１１によりスクリーン（不
図示）に投写される。
ような液晶投写型表示装置がある。ランプ９０９より放
射された自然光はリフレクタ９１０で集光され偏光子９
０８により直線偏光光に変換される。この直線偏光光が
偏光照明光として液晶デバイス（以下ＬＣＤと記す）９
０６を照明する。ＬＣＤ９０６は該偏光照明光の偏光面
を変調し、検光子９０７により画像情報が検出された
後、この画像が投写レンズ９１１によりスクリーン（不
図示）に投写される。
【０００３】偏光子９０８及び検光子９０７として一般
には安価な偏光板が用いられる他、偏光ビームスプリッ
タを用いたものも提案されている。
には安価な偏光板が用いられる他、偏光ビームスプリッ
タを用いたものも提案されている。
【０００４】しかし、いずれの場合も入射する自然光の
うちの半分を損失しているので光の利用効率が悪いとい
う問題点がある。それに対して偏光ビームスプリッタで
自然光を２つの直線偏光成分に分離し、一方の偏光成分
の偏光方向を回転させ、他方の偏光方向に合わせ両方の
偏光光を照明光として用いる偏光変換系が提案されてい
る。
うちの半分を損失しているので光の利用効率が悪いとい
う問題点がある。それに対して偏光ビームスプリッタで
自然光を２つの直線偏光成分に分離し、一方の偏光成分
の偏光方向を回転させ、他方の偏光方向に合わせ両方の
偏光光を照明光として用いる偏光変換系が提案されてい
る。
【０００５】この方法だと、自然光のほとんどを照明光
として利用できるので光利用効率が大幅にアップする。
として利用できるので光利用効率が大幅にアップする。
【０００６】照明光として使う直線偏光光の偏光方向は
ＬＣＤの液晶分子の配向方向に合わせる。一般にＬＣＤ
の液晶の配向方向は図１４に示すようにＬＣＤの端に対
してほぼ４５度に設定されている。これは液晶の配向方
向をＬＣＤの端に対して傾けることによりコントラスト
を高くする為である。偏光変換系から出射する直線偏光
光の偏光方向を傾ける方法としては、例えば、図１２、
図１３に示すようなものが考えられる。図１２は、前述
した偏光変換系の例にλ／２板を組み合わせたもので、
自然光は偏光ビームスプリッタの多層膜１００１で２つ
の直線偏光成分Ｓ、Ｐに分けられ、偏光成分Ｓは直角プ
リズム１００２の全反射面で偏光成分Ｐと同一進行方向
に曲げられた後、λ／２板１００３ａで偏光成分Ｐと同
じ偏光方向に偏光方向を回転させられる。このようにし
て同じ進行方向、同じ偏光方向となった２つの光束を、
λ／２板１００３ｂに入射させることにより、このλ／
２板１００３ｂの光学軸に依存した方向に、２つの光束
の偏光方向を傾けることができる。
ＬＣＤの液晶分子の配向方向に合わせる。一般にＬＣＤ
の液晶の配向方向は図１４に示すようにＬＣＤの端に対
してほぼ４５度に設定されている。これは液晶の配向方
向をＬＣＤの端に対して傾けることによりコントラスト
を高くする為である。偏光変換系から出射する直線偏光
光の偏光方向を傾ける方法としては、例えば、図１２、
図１３に示すようなものが考えられる。図１２は、前述
した偏光変換系の例にλ／２板を組み合わせたもので、
自然光は偏光ビームスプリッタの多層膜１００１で２つ
の直線偏光成分Ｓ、Ｐに分けられ、偏光成分Ｓは直角プ
リズム１００２の全反射面で偏光成分Ｐと同一進行方向
に曲げられた後、λ／２板１００３ａで偏光成分Ｐと同
じ偏光方向に偏光方向を回転させられる。このようにし
て同じ進行方向、同じ偏光方向となった２つの光束を、
λ／２板１００３ｂに入射させることにより、このλ／
２板１００３ｂの光学軸に依存した方向に、２つの光束
の偏光方向を傾けることができる。
【０００７】図１３は、λ／２板の代わりにλ／４板を
用いた例で、偏光成分Ｓを直角プリズム１００２の全反
射面で偏光成分Ｐと同一進行方向に曲げるところまでは
図１２と同じだが、２つの光束の光路上にλ／４板１１
１２ａを該２つの光束がそれぞれ円偏光になるように配
置し、更にλ／４板１１１２ｂを、該２つの円偏光光束
が所定の直線偏光光になるように配置するものである。
用いた例で、偏光成分Ｓを直角プリズム１００２の全反
射面で偏光成分Ｐと同一進行方向に曲げるところまでは
図１２と同じだが、２つの光束の光路上にλ／４板１１
１２ａを該２つの光束がそれぞれ円偏光になるように配
置し、更にλ／４板１１１２ｂを、該２つの円偏光光束
が所定の直線偏光光になるように配置するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
及び図１３に示す偏光変換系には以下のような問題があ
る。
及び図１３に示す偏光変換系には以下のような問題があ
る。
【０００９】どちらの場合も少なくとも一方の光束は複
数の位相板を通過しなければならないので、位相板の表
面反射による光量ロスが大きくなる。また、位相板は波
長依存性を示す為、白色光のような広帯域の光の偏光面
をある状態に変更しようとする場合、例えば位相板が白
色光のＧ成分の波長に対して設計されていると、Ｇ成分
の波長とは異なる波長を持つＢ、Ｒ成分に対してはＧ成
分と同じ量だけ位相をずらすことができなくなる。した
がって、Ｇ成分の殆どの部分は予め決めた状態に偏光面
が設定されるが、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分は、この状
態に偏光面が設定されない。
数の位相板を通過しなければならないので、位相板の表
面反射による光量ロスが大きくなる。また、位相板は波
長依存性を示す為、白色光のような広帯域の光の偏光面
をある状態に変更しようとする場合、例えば位相板が白
色光のＧ成分の波長に対して設計されていると、Ｇ成分
の波長とは異なる波長を持つＢ、Ｒ成分に対してはＧ成
分と同じ量だけ位相をずらすことができなくなる。した
がって、Ｇ成分の殆どの部分は予め決めた状態に偏光面
が設定されるが、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分は、この状
態に偏光面が設定されない。
【００１０】偏光変換系は特定の偏光面を持つ光を供給
する系であるから、この偏光面を持たない光は、利用さ
れないことになる。したがって位相板の波長依存性の
為、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分が損失することになり、
その上、系からの光が緑色がかったものになる。このよ
うな損失と色づきは、位相板を通過する回数に依存して
大きくなるから、図１２、図１３の如、複数の位相板を
通過させる形態では、この問題が顕著に生じる。特に図
１２においては位相板を通過する回数が違うので２つの
光束の間での光量差や色のアンバランスが起きてしま
う。また、位相板をひとつの光路上に複数枚設けるとそ
の分、コストが高くなるだけでなく、位相板の光学軸の
角度合わせが厳密になり製造工程も複雑になる。
する系であるから、この偏光面を持たない光は、利用さ
れないことになる。したがって位相板の波長依存性の
為、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分が損失することになり、
その上、系からの光が緑色がかったものになる。このよ
うな損失と色づきは、位相板を通過する回数に依存して
大きくなるから、図１２、図１３の如、複数の位相板を
通過させる形態では、この問題が顕著に生じる。特に図
１２においては位相板を通過する回数が違うので２つの
光束の間での光量差や色のアンバランスが起きてしま
う。また、位相板をひとつの光路上に複数枚設けるとそ
の分、コストが高くなるだけでなく、位相板の光学軸の
角度合わせが厳密になり製造工程も複雑になる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決する為に成されたものであり、入射光を互いに偏光方
向が直交する第１、第２の直線偏光光に分離する手段
と、該第１直線偏光光の偏光面を回転させる第１のλ／
２板と該第２直線偏光光の偏光面を回転させる第２のλ
／２板とを備え、該第１、第２のλ／２板の光学軸の方
向が互いに４５度を成すよう該第１、第２のλ／２板を
配置した偏光素子であって、前記分離手段は、入射光を
前記第１、第２直線偏光光に分離すると共に前記第1、
第2の直線偏光光をそれらの進行方向に関して互いに異
なる位置に集光せしめる複屈折性を備えた素子を有する
集光手段よりなり、前記集光手段側から順に前記第1の
直線偏光光の集光位置、前記第2の直線集光光の集光位
置があり、前記第１、第２のλ／２板は各々所定の開口
を備え、前記第１のλ／２板はその開口が前記第1の直
線偏光光の集光位置にくるように配置され、前記第2の
λ／２板はその開口が前記第２の直線偏光光の集光位置
にくるように配置され、前記第1の直線偏光光のうち前
記第１のλ／２板の開口を通過して前記第2のλ／２板
の前記開口以外の部分に入射した光の偏光面が回転し、
前記第２の直線偏光光のうち前記第１のλ／２板の前記
開口以外の部分に入射した光の偏光面が回転して前記第
2のλ／２板の開口を通過することを特徴とする。
決する為に成されたものであり、入射光を互いに偏光方
向が直交する第１、第２の直線偏光光に分離する手段
と、該第１直線偏光光の偏光面を回転させる第１のλ／
２板と該第２直線偏光光の偏光面を回転させる第２のλ
／２板とを備え、該第１、第２のλ／２板の光学軸の方
向が互いに４５度を成すよう該第１、第２のλ／２板を
配置した偏光素子であって、前記分離手段は、入射光を
前記第１、第２直線偏光光に分離すると共に前記第1、
第2の直線偏光光をそれらの進行方向に関して互いに異
なる位置に集光せしめる複屈折性を備えた素子を有する
集光手段よりなり、前記集光手段側から順に前記第1の
直線偏光光の集光位置、前記第2の直線集光光の集光位
置があり、前記第１、第２のλ／２板は各々所定の開口
を備え、前記第１のλ／２板はその開口が前記第1の直
線偏光光の集光位置にくるように配置され、前記第2の
λ／２板はその開口が前記第２の直線偏光光の集光位置
にくるように配置され、前記第1の直線偏光光のうち前
記第１のλ／２板の開口を通過して前記第2のλ／２板
の前記開口以外の部分に入射した光の偏光面が回転し、
前記第２の直線偏光光のうち前記第１のλ／２板の前記
開口以外の部分に入射した光の偏光面が回転して前記第
2のλ／２板の開口を通過することを特徴とする。
【００１２】
【実施例】図１に本発明の基礎となる偏光素子の一例を
示す。同じ大きさの直角プリズム１０２ｂ、１０２ｃの
接着部に膜１０１が設けられている。膜１０１は金属薄
膜の多層膜等で形成され、偏光してない自然光を２つの
互いに直交する直線偏光成分に分離する機能を有する。
プリズム１０２ｂと１０２ｃと膜１０１で形成される部
分は、一般に言われる偏光ビームスプリッタであり、入
射光を２つの直線偏光に分離する手段である。
示す。同じ大きさの直角プリズム１０２ｂ、１０２ｃの
接着部に膜１０１が設けられている。膜１０１は金属薄
膜の多層膜等で形成され、偏光してない自然光を２つの
互いに直交する直線偏光成分に分離する機能を有する。
プリズム１０２ｂと１０２ｃと膜１０１で形成される部
分は、一般に言われる偏光ビームスプリッタであり、入
射光を２つの直線偏光に分離する手段である。
【００１３】直角プリズム１０２ａは、プリズム１０２
ｂに隣接して設置もしくは張り合せて設置されている。
プリズム１０２ａはプリズム１０２ｂの膜１０１を透過
して進行してくる偏光成分をプリズム１０２ａの底面
（斜線で示される面）で全反射させて膜１０１で反射し
た偏光成分の光路と平行な光路に向ける。このプリズム
１０１ａが２つの偏光光の進行方向を同じにする手段で
ある。
ｂに隣接して設置もしくは張り合せて設置されている。
プリズム１０２ａはプリズム１０２ｂの膜１０１を透過
して進行してくる偏光成分をプリズム１０２ａの底面
（斜線で示される面）で全反射させて膜１０１で反射し
た偏光成分の光路と平行な光路に向ける。このプリズム
１０１ａが２つの偏光光の進行方向を同じにする手段で
ある。
【００１４】λ／２板１０３ａ及び１０３ｂはプリズム
１０２ａ及び１０２ｃより出射してくる光の光路上にプ
リズム１０２ａ及び１０２ｃに密着して設けられてい
る。このλ／２板１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれの光
学軸は互いに４５度をなすように設定されている。この
λ／２板１０３ａ及び１０３ｂは２つの偏光成分の偏光
方向（振動方向）を任意の方向に揃える手段である。
１０２ａ及び１０２ｃより出射してくる光の光路上にプ
リズム１０２ａ及び１０２ｃに密着して設けられてい
る。このλ／２板１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれの光
学軸は互いに４５度をなすように設定されている。この
λ／２板１０３ａ及び１０３ｂは２つの偏光成分の偏光
方向（振動方向）を任意の方向に揃える手段である。
【００１５】本実施例の働きについて図２〜５を用いて
説明する。
説明する。
【００１６】まず図２に光路を示す。この図は図１を上
から見たものであり、同一実施例において、同一符号を
付したものは同一構成要素を示す。Ｌ、Ｐ、Ｓは光を示
す記号である。
から見たものであり、同一実施例において、同一符号を
付したものは同一構成要素を示す。Ｌ、Ｐ、Ｓは光を示
す記号である。
【００１７】入射光Ｌ21はプリズム１０２ｃの面に、そ
の左側より図のように垂直に入射する。この入射光Ｌ21
は自然光で偏光していない。入射光Ｌ21はプリズム１０
２ｃ内を進行し、膜１０１に達する。膜１０１は、入射
角４５度の自然光に対して、図中紙面に垂直な偏光方向
を持つ成分のみを反射し、紙面に平行な偏光軸を持つ偏
光成分を透過させるように設計されている。ここで反射
された偏光成分をＳ偏光光、透過された偏光成分をＰ偏
光光と呼ぶ。図中ではＳ21及びＰ21として示されてい
る。
の左側より図のように垂直に入射する。この入射光Ｌ21
は自然光で偏光していない。入射光Ｌ21はプリズム１０
２ｃ内を進行し、膜１０１に達する。膜１０１は、入射
角４５度の自然光に対して、図中紙面に垂直な偏光方向
を持つ成分のみを反射し、紙面に平行な偏光軸を持つ偏
光成分を透過させるように設計されている。ここで反射
された偏光成分をＳ偏光光、透過された偏光成分をＰ偏
光光と呼ぶ。図中ではＳ21及びＰ21として示されてい
る。
【００１８】偏光光Ｓ21と入射光Ｌ21は進行方向が垂直
である。膜１０１で反射された偏光光Ｓ21は、プリズム
１０２ｃの出射面より出射する。この出射面にはλ／２
板１０３ａが設けられており、偏光光Ｓ21はλ／２板１
０３ａを透過する。このとき、偏光光Ｓ21の偏光方向
は、紙面に垂直で進行方向にも垂直であったのが、進行
方向の矢印を中心に回転され、光Ｌ22となる。λ／２板
の働きについては後述する。
である。膜１０１で反射された偏光光Ｓ21は、プリズム
１０２ｃの出射面より出射する。この出射面にはλ／２
板１０３ａが設けられており、偏光光Ｓ21はλ／２板１
０３ａを透過する。このとき、偏光光Ｓ21の偏光方向
は、紙面に垂直で進行方向にも垂直であったのが、進行
方向の矢印を中心に回転され、光Ｌ22となる。λ／２板
の働きについては後述する。
【００１９】一方、膜１０１を透過した偏光光Ｐ21は、
プリズム１０２ｂ内を進行し、プリズム１０２ｂの出射
面に隣接したプリズム１０２ａに入射し、プリズム１０
２ａの底面（図中直角二等辺三角形１０２ａの底辺部分
の面）で全反射される。更にプリズム１０２ａの出射面
にλ／２板１０３ｂが設けられており、入射光Ｐ21はλ
／２板１０３ｂを通過する。このとき紙面に平行であり
進行方向に垂直であった入射光Ｐ21の偏光方向は、進行
方向の矢印を中心軸として回転され、光Ｌ23となる。
プリズム１０２ｂ内を進行し、プリズム１０２ｂの出射
面に隣接したプリズム１０２ａに入射し、プリズム１０
２ａの底面（図中直角二等辺三角形１０２ａの底辺部分
の面）で全反射される。更にプリズム１０２ａの出射面
にλ／２板１０３ｂが設けられており、入射光Ｐ21はλ
／２板１０３ｂを通過する。このとき紙面に平行であり
進行方向に垂直であった入射光Ｐ21の偏光方向は、進行
方向の矢印を中心軸として回転され、光Ｌ23となる。
【００２０】光Ｌ23と光Ｌ22の偏光方向が同じになるよ
うにλ／２板１０３ａ及び１０３ｂの光学軸を設定する
のが本発明のポイントのひとつである。
うにλ／２板１０３ａ及び１０３ｂの光学軸を設定する
のが本発明のポイントのひとつである。
【００２１】λ／２板１０３ａ及び１０３ｂを出射面方
向から見た図を第３図に示す。３０４ａ及び３０４ｂは
それぞれλ／２板１０３ａ、１０３ｂの光学軸の方向を
示す破線である。ｕｕ′ｔはこの光学軸にある任意の点
を示しておりｔは破線３０４ａ、３０４ｂの交点であ
る。
向から見た図を第３図に示す。３０４ａ及び３０４ｂは
それぞれλ／２板１０３ａ、１０３ｂの光学軸の方向を
示す破線である。ｕｕ′ｔはこの光学軸にある任意の点
を示しておりｔは破線３０４ａ、３０４ｂの交点であ
る。
【００２２】本発明では∠ｕｔｕ′＝４５°となるよう
にλ／２板１０３ａ及び１０３ｂが設計されている。∠
ｕｔｕ′＝４５°となるようにして構成された本実施例
においてその出射光、例えば光Ｌ22と光Ｌ23は同じ方向
の偏光軸を持って出射される。この理由を図４及び図５
を用いて説明する。
にλ／２板１０３ａ及び１０３ｂが設計されている。∠
ｕｔｕ′＝４５°となるようにして構成された本実施例
においてその出射光、例えば光Ｌ22と光Ｌ23は同じ方向
の偏光軸を持って出射される。この理由を図４及び図５
を用いて説明する。
【００２３】図４はλ／２板の働きを説明するための図
である。λ／２板は位相板の一種で、水晶や方解石等の
複屈折結晶を、研磨することによって製作される。正方
形のλ／２板１０３には光学軸４０４と呼ばれるｔｕが
ある。
である。λ／２板は位相板の一種で、水晶や方解石等の
複屈折結晶を、研磨することによって製作される。正方
形のλ／２板１０３には光学軸４０４と呼ばれるｔｕが
ある。
【００２４】今光学軸４０４からθ41の方向に振動する
直線偏光光Ｌ41が入射するとき、この入射光は２つの直
線偏光光つまりｔｕ方向に振動する偏光光（異常光線）
Ｌ44と、ｔｕに垂直に振動する偏光光（常光線）Ｌ43に
分けて考えられる。矢印の方向が振動方向、つまり偏光
方向を示す。異常光線屈折率ｎeが常光線屈折率ｎ0より
大きいとき、異常光線Ｌ44の方が航路が長くなる。この
ように通過後に２つの光線に位相差を生じこの位相差を
π（１／２波長）としたのがλ／２板である。このた
め、２つの光線は通過後光Ｌ44、Ｌ45となるので出射光
はＬ42という直線偏光光となる。光Ｌ43、Ｌ45は振幅が
同じなのでθ41＝θ42となる。つまりλ／２板の前後の
偏光光の偏光方向は光学軸からの角度が等しくなる。通
常λ／２板は光学軸に対して４５度の直線偏光を入射さ
せ、９０°回転した出射光を得ている。図５で本発明の
偏光方向をそろえる手段を説明する。図５は図３に仮想
の基準軸ｘｘ′ｙ、入射光Ｓ21、Ｐ21及び出射光Ｌ22、
Ｌ23を追記入している。ｘとｘ′はｙに垂直である。ま
た、入射光Ｓ21、Ｐ21は偏光方向を示しており、これは
図２のＳ21、Ｐ21と同一である。進行方向は紙面に垂
直、紙面の向こう側から手前側である。ｔｕとｘのなす
角の大きさをθ51、ｔｕ′とｘ′のなす角の大きさをθ
52とする。このときθ52−θ51＝∠ｕｔｕ′となる。
直線偏光光Ｌ41が入射するとき、この入射光は２つの直
線偏光光つまりｔｕ方向に振動する偏光光（異常光線）
Ｌ44と、ｔｕに垂直に振動する偏光光（常光線）Ｌ43に
分けて考えられる。矢印の方向が振動方向、つまり偏光
方向を示す。異常光線屈折率ｎeが常光線屈折率ｎ0より
大きいとき、異常光線Ｌ44の方が航路が長くなる。この
ように通過後に２つの光線に位相差を生じこの位相差を
π（１／２波長）としたのがλ／２板である。このた
め、２つの光線は通過後光Ｌ44、Ｌ45となるので出射光
はＬ42という直線偏光光となる。光Ｌ43、Ｌ45は振幅が
同じなのでθ41＝θ42となる。つまりλ／２板の前後の
偏光光の偏光方向は光学軸からの角度が等しくなる。通
常λ／２板は光学軸に対して４５度の直線偏光を入射さ
せ、９０°回転した出射光を得ている。図５で本発明の
偏光方向をそろえる手段を説明する。図５は図３に仮想
の基準軸ｘｘ′ｙ、入射光Ｓ21、Ｐ21及び出射光Ｌ22、
Ｌ23を追記入している。ｘとｘ′はｙに垂直である。ま
た、入射光Ｓ21、Ｐ21は偏光方向を示しており、これは
図２のＳ21、Ｐ21と同一である。進行方向は紙面に垂
直、紙面の向こう側から手前側である。ｔｕとｘのなす
角の大きさをθ51、ｔｕ′とｘ′のなす角の大きさをθ
52とする。このときθ52−θ51＝∠ｕｔｕ′となる。
【００２５】まず、１０３ａ側について。光学軸ｔｕと
入射光Ｓ21のなす角の大きさはθ51なので、前述したよ
うに光学軸ｔｕと出射光Ｌ22のなす角の大きさもθ51と
なる。よってｙと出射光Ｌ22のなす角の大きさは（９０
−２×θ51）となる。
入射光Ｓ21のなす角の大きさはθ51なので、前述したよ
うに光学軸ｔｕと出射光Ｌ22のなす角の大きさもθ51と
なる。よってｙと出射光Ｌ22のなす角の大きさは（９０
−２×θ51）となる。
【００２６】次に、１０３ｂ側である。光学軸ｔｕ′と
入射光Ｐ21のなす角の大きさは（９０−θ52）、前述し
たように光学軸ｔｕ′と出射光Ｌ23のなす角の大きさも
（９０−θ52）となる。よってｙ軸と出射光Ｌ23のなす
角は｛２×（９０−θ52）｝である。
入射光Ｐ21のなす角の大きさは（９０−θ52）、前述し
たように光学軸ｔｕ′と出射光Ｌ23のなす角の大きさも
（９０−θ52）となる。よってｙ軸と出射光Ｌ23のなす
角は｛２×（９０−θ52）｝である。
【００２７】出射光Ｌ22と出射光Ｌ23を同じ方向に揃え
るためにはＬ22とＬ23が平行になれば良いので、９０−
２×θ51＝２×（９０−θ52）つまり、 θ52−θ51＝４５ となる。この事と前述した事から∠ｕｔｕ′の大きさ＝
４５°、すなわち２つの光学軸ｔｕ、ｔｕ′が４５度を
なすとき、偏光方向がそろうことを示している。
るためにはＬ22とＬ23が平行になれば良いので、９０−
２×θ51＝２×（９０−θ52）つまり、 θ52−θ51＝４５ となる。この事と前述した事から∠ｕｔｕ′の大きさ＝
４５°、すなわち２つの光学軸ｔｕ、ｔｕ′が４５度を
なすとき、偏光方向がそろうことを示している。
【００２８】自然光の入射光は従来のランプと放物面リ
フレクター等により可能であるが、本発明では入射面の
２倍の広さが出射面となるのでリフレクターの開口を小
さく出来る。
フレクター等により可能であるが、本発明では入射面の
２倍の広さが出射面となるのでリフレクターの開口を小
さく出来る。
【００２９】図６に本発明の基礎となる偏光素子の他の
例を示す。６０１、６０２ｂ、６０２ｃは１０１、１０
２ｂ、１０２ｃに対応する。６０１、６０２ｂ、６０２
ｃは一般に言う偏光ビームスプリッタで入射した自然光
を２つの直線偏光に分離する手段である。入射した自然
光Ｌ61は６０１により２つの直線偏光Ｓ61とＰ61に分離
される。Ｓ61は紙面に垂直な偏光方向を有する直線偏光
であり、Ｐ61は紙面に平行で進行方向に垂直な偏光方向
を有する直線偏光である。
例を示す。６０１、６０２ｂ、６０２ｃは１０１、１０
２ｂ、１０２ｃに対応する。６０１、６０２ｂ、６０２
ｃは一般に言う偏光ビームスプリッタで入射した自然光
を２つの直線偏光に分離する手段である。入射した自然
光Ｌ61は６０１により２つの直線偏光Ｓ61とＰ61に分離
される。Ｓ61は紙面に垂直な偏光方向を有する直線偏光
であり、Ｐ61は紙面に平行で進行方向に垂直な偏光方向
を有する直線偏光である。
【００３０】ミラー６０５は２つの偏光成分の進行方向
を揃えるための手段である。ミラー６０５はプリズム６
０２ｂの出射面に４５度をなしており、ミラーの端は、
プリズム６０２ｂの直角の端に接している。このミラー
はアルミ材の研磨や、ガラス材に多層薄膜のコーティン
グをしたものなどである。反射率は１００％に近いもの
が良く、反射率が低いと、出射光Ｌ63とＬ62で光量の差
が生じる可能性がある。この場合は、出射光Ｌ62の光路
上にＮＤフィルターなどの減光素子を設け、出射光Ｌ63
とＬ62の光量を等しくすれば良い。
を揃えるための手段である。ミラー６０５はプリズム６
０２ｂの出射面に４５度をなしており、ミラーの端は、
プリズム６０２ｂの直角の端に接している。このミラー
はアルミ材の研磨や、ガラス材に多層薄膜のコーティン
グをしたものなどである。反射率は１００％に近いもの
が良く、反射率が低いと、出射光Ｌ63とＬ62で光量の差
が生じる可能性がある。この場合は、出射光Ｌ62の光路
上にＮＤフィルターなどの減光素子を設け、出射光Ｌ63
とＬ62の光量を等しくすれば良い。
【００３１】λ／２板６０３ａ、６０３ｂは、１０３
ａ、１０３ｂに対応し、２つの偏光成分の偏光方向を揃
えるための手段である。その働きについては前述した通
りであり、２つの偏光光Ｐ61、Ｓ61はλ／２板６０３
ａ、６０３ｂを通過する事により偏光方向が同じ出射光
Ｌ62、Ｌ63として射出される。
ａ、１０３ｂに対応し、２つの偏光成分の偏光方向を揃
えるための手段である。その働きについては前述した通
りであり、２つの偏光光Ｐ61、Ｓ61はλ／２板６０３
ａ、６０３ｂを通過する事により偏光方向が同じ出射光
Ｌ62、Ｌ63として射出される。
【００３２】ミラー６０５と直角プリズム６０２ｂの接
合部の精度やλ／２板６０３ａ、６０３ｂの接合部の精
度が悪いなどの理由により、出射光Ｌ62とＬ63によって
照明される被照明体上で照明光のつなぎ目が生じる事が
ある。この場合、ミラー６０５と直角プリズム６０２ｂ
のなす角を４５度ではなく、数度調整すると良い。例え
ば、４５度より小さくすれば出射光Ｌ63の少なくとも一
部が出射光Ｌ62と重なり、つなぎ目が目立たなくなる。
また、出射光Ｌ63の光路上にくさび形のガラス素子を設
置し、出射光Ｌ63の少なくとも一部を出射光Ｌ62に重ね
てつなぎ目を目立たなくしても良い。同様に出射光Ｌ62
の光路、もしくはＬ62とＬ63の両方の光路にくさび形の
ガラス素子を設置してもよい。
合部の精度やλ／２板６０３ａ、６０３ｂの接合部の精
度が悪いなどの理由により、出射光Ｌ62とＬ63によって
照明される被照明体上で照明光のつなぎ目が生じる事が
ある。この場合、ミラー６０５と直角プリズム６０２ｂ
のなす角を４５度ではなく、数度調整すると良い。例え
ば、４５度より小さくすれば出射光Ｌ63の少なくとも一
部が出射光Ｌ62と重なり、つなぎ目が目立たなくなる。
また、出射光Ｌ63の光路上にくさび形のガラス素子を設
置し、出射光Ｌ63の少なくとも一部を出射光Ｌ62に重ね
てつなぎ目を目立たなくしても良い。同様に出射光Ｌ62
の光路、もしくはＬ62とＬ63の両方の光路にくさび形の
ガラス素子を設置してもよい。
【００３３】図７に本発明の基礎となる偏光素子の別の
例を示す。７０１〜７０５、Ｌ71〜Ｌ73、Ｓ71、Ｐ71は
６０１〜６０５、Ｌ61〜Ｌ63、Ｓ61、Ｐ61に対応する。
例を示す。７０１〜７０５、Ｌ71〜Ｌ73、Ｓ71、Ｐ71は
６０１〜６０５、Ｌ61〜Ｌ63、Ｓ61、Ｐ61に対応する。
【００３４】前記２つの実施例は入射自然光を２つの直
線偏光に分離し、進行方向を揃えてから、偏光方向を揃
えていた。
線偏光に分離し、進行方向を揃えてから、偏光方向を揃
えていた。
【００３５】本実施例は入射自然光を２つの直線偏光に
分離し、偏光方向を（被照明体から見て）揃えた後に進
行方向を揃えている。
分離し、偏光方向を（被照明体から見て）揃えた後に進
行方向を揃えている。
【００３６】λ／２板７０３ｂは直角プリズム７０２ｂ
に密着して設置されている。入射自然光Ｌ71が７０１で
２つの直線偏光Ｐ71、Ｓ71に分離され、直線偏光Ｐ71、
Ｓ７１はプリズム７０２ｃ、７０２ｂから出射すると同
時にλ／２板である７０３ａ、７０３ｂを透過する。こ
のとき２つの偏光光Ｐ７１、Ｓ71は偏光方向が進行方向
を中心に回転され、被照明体から見て偏光方向が揃えら
れる。
に密着して設置されている。入射自然光Ｌ71が７０１で
２つの直線偏光Ｐ71、Ｓ71に分離され、直線偏光Ｐ71、
Ｓ７１はプリズム７０２ｃ、７０２ｂから出射すると同
時にλ／２板である７０３ａ、７０３ｂを透過する。こ
のとき２つの偏光光Ｐ７１、Ｓ71は偏光方向が進行方向
を中心に回転され、被照明体から見て偏光方向が揃えら
れる。
【００３７】λ／２板７０３ａ及び７０３ｂの光学軸
は，光路をたどり被照明体に投影した場合に互い４５度
の角度になるように設置する。
は，光路をたどり被照明体に投影した場合に互い４５度
の角度になるように設置する。
【００３８】この実施例の場合、ミラー７０５と直角プ
リズム７０２ｂの間にλ／２板７０３ｂが設置されるの
で出射光Ｌ72、Ｌ73によって照明される被照明体上でつ
なぎ目が目立つ可能性がある。その場合、前述したよう
に出射光Ｌ72、Ｌ73を重ねるようにして目立たなくすれ
ば良い。
リズム７０２ｂの間にλ／２板７０３ｂが設置されるの
で出射光Ｌ72、Ｌ73によって照明される被照明体上でつ
なぎ目が目立つ可能性がある。その場合、前述したよう
に出射光Ｌ72、Ｌ73を重ねるようにして目立たなくすれ
ば良い。
【００３９】図８に偏光素子を用いた液晶投写表示装置
を示す。８０１〜８０３は１０１〜１０３に対応する。
この部分は入射自然光Ｌ81を２つの直線偏光Ｓ81、Ｐ81
に分離し、同じ進行方向、同じ偏光方向にする手段であ
る。直線偏光Ｓ81、Ｐ81に付記した両側矢印は偏光方向
（偏光軸）を示している。
を示す。８０１〜８０３は１０１〜１０３に対応する。
この部分は入射自然光Ｌ81を２つの直線偏光Ｓ81、Ｐ81
に分離し、同じ進行方向、同じ偏光方向にする手段であ
る。直線偏光Ｓ81、Ｐ81に付記した両側矢印は偏光方向
（偏光軸）を示している。
【００４０】直線偏光Ｓ81及びＰ81はλ／２板８０３
ａ、８０３ｂを透過し、偏光光の振動方向がそろった直
線偏光Ｌ82及びＬ83となる。これについては後述する。
ａ、８０３ｂを透過し、偏光光の振動方向がそろった直
線偏光Ｌ82及びＬ83となる。これについては後述する。
【００４１】直線偏光Ｌ82及びＬ83は、ＬＣＤ８０６に
入射する。ＬＣＤ８０６は従来の液晶の配向方向がＬＣ
Ｄの端に対して４５度傾いたものである。このＬＣＤは
多くの画素に分れており、更にそれぞれの画素の中に多
数の液晶分子が配列している。入力信号に応じて、画素
ごとに該液晶分子の配列が変化し該入射光を回転させた
りすることによって画像変調がかけられる。画像変調が
かけられた光は検光子８０７により、必要な光情報Ｌ84
として検出され投写レンズ８１１によりスクリーン（不
図示）上に投写される。検光子８０７は偏光板や偏光ビ
ームスプリッタ等を用いる。
入射する。ＬＣＤ８０６は従来の液晶の配向方向がＬＣ
Ｄの端に対して４５度傾いたものである。このＬＣＤは
多くの画素に分れており、更にそれぞれの画素の中に多
数の液晶分子が配列している。入力信号に応じて、画素
ごとに該液晶分子の配列が変化し該入射光を回転させた
りすることによって画像変調がかけられる。画像変調が
かけられた光は検光子８０７により、必要な光情報Ｌ84
として検出され投写レンズ８１１によりスクリーン（不
図示）上に投写される。検光子８０７は偏光板や偏光ビ
ームスプリッタ等を用いる。
【００４２】また本実施例において光源部分は不図示で
あるが、光源として従来のようにランプリフレクターを
組み合わせたものやレーザー陰極線管等が考えられる。
あるが、光源として従来のようにランプリフレクターを
組み合わせたものやレーザー陰極線管等が考えられる。
【００４３】また、λ／２板８０３とＬＣＤ８０６の間
にダイクロイック膜やホログラムなど波長選択性のある
材料を用いた、白色光をＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に分ける色
分解系を、ＬＣＤはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に対応
したものを、ＬＣＤ８０６と検光子８０７もしくは検光
子８０７と投写レンズ８０８の間に各ＬＣＤで画像変調
がかけられたＲ、Ｇ、Ｂ各色成分を合成する色合成系を
置くことによってカラー投写型表示装置が実現できる。
また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分離合成だけでなく、２色若し
くは更に多色であっても有効である。
にダイクロイック膜やホログラムなど波長選択性のある
材料を用いた、白色光をＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に分ける色
分解系を、ＬＣＤはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に対応
したものを、ＬＣＤ８０６と検光子８０７もしくは検光
子８０７と投写レンズ８０８の間に各ＬＣＤで画像変調
がかけられたＲ、Ｇ、Ｂ各色成分を合成する色合成系を
置くことによってカラー投写型表示装置が実現できる。
また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分離合成だけでなく、２色若し
くは更に多色であっても有効である。
【００４４】図５を用いてλ／２板８０３ａ、８０３ｂ
について説明する。λ／２板８０３ａ，８０３ｂは１０
３ａ、１０３ｂに対応する。また、Ｓ81、Ｐ81、Ｌ82、
Ｌ83の偏光の振動方向はＳ21、Ｐ21、Ｌ22、Ｌ23に対応
する。
について説明する。λ／２板８０３ａ，８０３ｂは１０
３ａ、１０３ｂに対応する。また、Ｓ81、Ｐ81、Ｌ82、
Ｌ83の偏光の振動方向はＳ21、Ｐ21、Ｌ22、Ｌ23に対応
する。
【００４５】ＬＣＤ８０６は従来例で示したＬＣＤのよ
うな方向に（ＬＣＤの端に対して４５度）に液晶が配向
されているのでこの方向の振動方向を持った直線偏光を
必要とする。つまり２つの直交する直線偏光Ｓ21及びＰ
21をそれぞれ偏光軸を４５度回転させ、Ｌ22及びＬ23と
して出射するようにλ／２板の光学軸を設定すれば、必
要な直線偏光の照明光が得られる。
うな方向に（ＬＣＤの端に対して４５度）に液晶が配向
されているのでこの方向の振動方向を持った直線偏光を
必要とする。つまり２つの直交する直線偏光Ｓ21及びＰ
21をそれぞれ偏光軸を４５度回転させ、Ｌ22及びＬ23と
して出射するようにλ／２板の光学軸を設定すれば、必
要な直線偏光の照明光が得られる。
【００４６】図５より明らかなように、２θ51＝４５
°、２（９０°−θ52）＝４５°になるようにすればＳ
21及びＰ21が４５度回転し、Ｌ22及びＬ23となる。この
ときθ51＝２２，５°、θ52＝６７，５°である。これ
は先に述べた通り、２つの光学軸のなす角＝θ52−θ51
＝４５°を満たしている。
°、２（９０°−θ52）＝４５°になるようにすればＳ
21及びＰ21が４５度回転し、Ｌ22及びＬ23となる。この
ときθ51＝２２，５°、θ52＝６７，５°である。これ
は先に述べた通り、２つの光学軸のなす角＝θ52−θ51
＝４５°を満たしている。
【００４７】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の
構成が可能であることはいうまでもない。例えば、偏光
照明系からの２つの光束は必ずしも互いに平行である必
要はなく、図１の直角プリズム１０２ａの全反射面の角
度や、図６、７のミラー６０５、７０５の傾ける角度を
変えたり、少なくとも一方の光路にくさび形のガラス素
子を置くなどにより２つの光束間に角度を持たせてもよ
い。又、入射光をＰ偏光とＳ偏光の２つの直線偏光光に
分離する手段も、ここで示した偏光ビームスプリッタだ
けでなく、光学的一軸性材料から作られる複屈折レンズ
（後述の実施例など）やグラーントムソンプリズム、ウ
ォラストンプリズム、ローションプリズムなど、入射光
を互いに直交する偏光成分に分離することができる部材
を目的に応じて使い分けてもよい。
ものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の
構成が可能であることはいうまでもない。例えば、偏光
照明系からの２つの光束は必ずしも互いに平行である必
要はなく、図１の直角プリズム１０２ａの全反射面の角
度や、図６、７のミラー６０５、７０５の傾ける角度を
変えたり、少なくとも一方の光路にくさび形のガラス素
子を置くなどにより２つの光束間に角度を持たせてもよ
い。又、入射光をＰ偏光とＳ偏光の２つの直線偏光光に
分離する手段も、ここで示した偏光ビームスプリッタだ
けでなく、光学的一軸性材料から作られる複屈折レンズ
（後述の実施例など）やグラーントムソンプリズム、ウ
ォラストンプリズム、ローションプリズムなど、入射光
を互いに直交する偏光成分に分離することができる部材
を目的に応じて使い分けてもよい。
【００４８】図９は本発明の偏光素子の一実施例の一部
を示したものの断面図である。
を示したものの断面図である。
【００４９】１３１３は複屈折性を有する光学材料を用
いたシリンドリカルレンズを同一平面内に複数配置した
レンズアレーである。１３０３ａ、１３０３ｂは旋光物
質によって作られたλ／２板である。
いたシリンドリカルレンズを同一平面内に複数配置した
レンズアレーである。１３０３ａ、１３０３ｂは旋光物
質によって作られたλ／２板である。
【００５０】シリンドリカルレンズ１３１３は紙面内方
向に常光屈折率ｎ0、紙面に垂直な方向に異常光屈折率
ｎeとなるように複屈折性を有する光学材料により構成
されている。
向に常光屈折率ｎ0、紙面に垂直な方向に異常光屈折率
ｎeとなるように複屈折性を有する光学材料により構成
されている。
【００５１】入射面は曲率１／ｒ、出射面は平面となっ
ている。このような集光レンズにおいて焦点距離は近似
的に常光線に対してはｆ0＝ｒ／（ｎ0−１）、異常光線
に対してはｆe＝ｒ／（ｎe−１）となる。本実施例にお
いてはｎe＞ｎ0である。無偏光の平行光（ａ）の、紙面
内に振動方向を持つ成分の光束は常光線として焦点距離
ｆ0の位置に集光し、平行光（ａ）の紙面に対して垂直
な振動方向を持つ成分の光束は異常光線として焦点距離
ｆeの位置に集光する。
ている。このような集光レンズにおいて焦点距離は近似
的に常光線に対してはｆ0＝ｒ／（ｎ0−１）、異常光線
に対してはｆe＝ｒ／（ｎe−１）となる。本実施例にお
いてはｎe＞ｎ0である。無偏光の平行光（ａ）の、紙面
内に振動方向を持つ成分の光束は常光線として焦点距離
ｆ0の位置に集光し、平行光（ａ）の紙面に対して垂直
な振動方向を持つ成分の光束は異常光線として焦点距離
ｆeの位置に集光する。
【００５２】λ／２板１３０３ａはスリット１３１４ａ
を有し、異常光線Ｌeの集光位置にスリット１３１４ａ
がくるように配置されている。一方、λ／２板１３０３
ｂはスリット１３１４ｂを有し、常光線Ｌ0の集光位置
にスリット１３１４ｂがくるように配置されている。こ
れらのスリット１３１４ａ、１３１４ｂによってλ／２
板１３０３ａ、１３０３ｂのそれぞれ異常光線、常光線
への旋光作用が除去される。
を有し、異常光線Ｌeの集光位置にスリット１３１４ａ
がくるように配置されている。一方、λ／２板１３０３
ｂはスリット１３１４ｂを有し、常光線Ｌ0の集光位置
にスリット１３１４ｂがくるように配置されている。こ
れらのスリット１３１４ａ、１３１４ｂによってλ／２
板１３０３ａ、１３０３ｂのそれぞれ異常光線、常光線
への旋光作用が除去される。
【００５３】λ／２板１３０３ａの光学軸は紙面に対し
て２２．５度をなすように設定されている。このため、
λ／２板１３０３ａを通過する際に常光線Ｌ0はλ／２
板１３０３ａの作用を受けて、紙面に対して４５度を成
すような振動方向を持つ直線偏光光Ｌとなる。一方異常
光線Ｌeはスリット１３１４ａを通過するため、λ／２
板１３０３ａの作用を受けない。
て２２．５度をなすように設定されている。このため、
λ／２板１３０３ａを通過する際に常光線Ｌ0はλ／２
板１３０３ａの作用を受けて、紙面に対して４５度を成
すような振動方向を持つ直線偏光光Ｌとなる。一方異常
光線Ｌeはスリット１３１４ａを通過するため、λ／２
板１３０３ａの作用を受けない。
【００５４】λ／２板１３０３ｂの光学軸は紙面に対し
て６７．５度をなし、λ／２板１３０３ａの光学軸に対
して４５度を成すように設定されている。このため、λ
／２板１３０３ｂを通過する際に異常光線Ｌeはλ／２
板１３０３ｂの作用を受けて、常光線Ｌ0と同じように
紙面に対して４５度を成すような振動方向を持つ直線偏
光光Ｌとなる。一方、先にλ／２板１３０３ａで作用を
受けた常光線Ｌ0はスリット１３１４ｂを通過するた
め、λ／２板１３０３ｂの作用は受けない。
て６７．５度をなし、λ／２板１３０３ａの光学軸に対
して４５度を成すように設定されている。このため、λ
／２板１３０３ｂを通過する際に異常光線Ｌeはλ／２
板１３０３ｂの作用を受けて、常光線Ｌ0と同じように
紙面に対して４５度を成すような振動方向を持つ直線偏
光光Ｌとなる。一方、先にλ／２板１３０３ａで作用を
受けた常光線Ｌ0はスリット１３１４ｂを通過するた
め、λ／２板１３０３ｂの作用は受けない。
【００５５】以上示すように、λ／２板１３０３ａ、１
３０３ｂの光学軸が出射光側から見てほぼ４５度を成す
ように設定すれば、異常光線と常光線を共に同一の振動
方向を持つ直線偏光光に変換することが出来る。後はそ
の条件を逸脱しない範囲でλ／２板１３０３ａと１３０
３ｂの光学軸を定めれば、本実施例のような紙面に対し
て４５度を成す偏光方向以外の、所望の偏光方向を持っ
た直線偏光光を得ることもできる。
３０３ｂの光学軸が出射光側から見てほぼ４５度を成す
ように設定すれば、異常光線と常光線を共に同一の振動
方向を持つ直線偏光光に変換することが出来る。後はそ
の条件を逸脱しない範囲でλ／２板１３０３ａと１３０
３ｂの光学軸を定めれば、本実施例のような紙面に対し
て４５度を成す偏光方向以外の、所望の偏光方向を持っ
た直線偏光光を得ることもできる。
【００５６】本実施例では、入射光束を複数の光束とし
て扱い単位素子ごとに入射させているが、分割数を増す
とサイズの縮小効果が期待でき、したがって光源からＬ
ＣＤまでの距離を短縮できて、照明光の集光効率が向上
する。
て扱い単位素子ごとに入射させているが、分割数を増す
とサイズの縮小効果が期待でき、したがって光源からＬ
ＣＤまでの距離を短縮できて、照明光の集光効率が向上
する。
【００５７】また、各部材１３１３、１３０３ａ、１３
０３ｂの各間隔は空気を仮定したが、ガラス等を封入す
ることにより一体化を図っても良いし、シリンドリカル
レンズ１３１３の代わりにハエノメレンズを用いても良
い。また、単一の複屈折レンズを用いた形態も可能であ
るのはいうまでもない。
０３ｂの各間隔は空気を仮定したが、ガラス等を封入す
ることにより一体化を図っても良いし、シリンドリカル
レンズ１３１３の代わりにハエノメレンズを用いても良
い。また、単一の複屈折レンズを用いた形態も可能であ
るのはいうまでもない。
【００５８】本実施例ではシリンドリカルレンズの出射
面を平面としたが、入射面を平面としても良いし両面に
曲面を有したレンチキュラーレンズのようなものでも構
わない。ハエノメレンズを用いたときにはλ／２板には
スリットではなくピンホールを形成する。また、複屈折
性を有する光学素子を用いた集光手段として、フレネル
レンズを用いても良いし、本実施例の偏光素子はコンパ
クトなプレートタイプに構成されるので、投写表示装置
に適してるだけでなく、コンパクトな故にカラー投写表
示装置の各色に対応したＬＣＤ毎に設置することが出
来、波長依存性を有するλ／２板を各色別に構成出来る
ので、光利用効率のアップや良好な色再現性を実現出来
る。
面を平面としたが、入射面を平面としても良いし両面に
曲面を有したレンチキュラーレンズのようなものでも構
わない。ハエノメレンズを用いたときにはλ／２板には
スリットではなくピンホールを形成する。また、複屈折
性を有する光学素子を用いた集光手段として、フレネル
レンズを用いても良いし、本実施例の偏光素子はコンパ
クトなプレートタイプに構成されるので、投写表示装置
に適してるだけでなく、コンパクトな故にカラー投写表
示装置の各色に対応したＬＣＤ毎に設置することが出
来、波長依存性を有するλ／２板を各色別に構成出来る
ので、光利用効率のアップや良好な色再現性を実現出来
る。
【００５９】図１０は本発明の偏光素子の他の実施例の
一部を示したものの断面図である。
一部を示したものの断面図である。
【００６０】これは偏光照明系のうち複屈折性を有する
光学素子を用いた集光手段として、レンズアレー１４１
３ａと複屈折平板１４１３ｂを用いたものである。λ／
２板１４０３ａと１４０３ｂは前実施例と同じである。
レンズアレー１４１３ａは、等方性の屈折率ｎを有する
光学材料で作られたレンズであり、焦点距離は入射面の
曲率を１／ｒとしてｆ＝ｒ／（ｎ−１）である。一方、
複屈折平板１４１３ｂは、紙面内方向に常光線屈折率ｎ
0、紙面に垂直な方向に異常光線屈折率ｎeとなるように
複屈折光学材料により構成されている。レンズアレー１
４１３ａにより、入射光束（ａ）は焦点距離ｆ＝ｒ／
（ｎ−１）に集光されるが、複屈折平板１４１３ｂを設
けたことにより集光位置は、常光線はΔ0＝ｄ（１−１
／ｎ0）、異常光線はΔe＝ｄ（１−１／ｎe）だけ出射
側にずれる（ただしｄは複屈折平板１４１３ｂの厚
さ）。それぞれの集光位置にピンホールを有したλ／２
板１４０３ａ及び１４０３ｂを設けている。以下の作用
は前実施例に等しい。本発明では複屈折部材をあらため
てレンズアレイに加工するという必要がないのでコスト
を下げることができる。
光学素子を用いた集光手段として、レンズアレー１４１
３ａと複屈折平板１４１３ｂを用いたものである。λ／
２板１４０３ａと１４０３ｂは前実施例と同じである。
レンズアレー１４１３ａは、等方性の屈折率ｎを有する
光学材料で作られたレンズであり、焦点距離は入射面の
曲率を１／ｒとしてｆ＝ｒ／（ｎ−１）である。一方、
複屈折平板１４１３ｂは、紙面内方向に常光線屈折率ｎ
0、紙面に垂直な方向に異常光線屈折率ｎeとなるように
複屈折光学材料により構成されている。レンズアレー１
４１３ａにより、入射光束（ａ）は焦点距離ｆ＝ｒ／
（ｎ−１）に集光されるが、複屈折平板１４１３ｂを設
けたことにより集光位置は、常光線はΔ0＝ｄ（１−１
／ｎ0）、異常光線はΔe＝ｄ（１−１／ｎe）だけ出射
側にずれる（ただしｄは複屈折平板１４１３ｂの厚
さ）。それぞれの集光位置にピンホールを有したλ／２
板１４０３ａ及び１４０３ｂを設けている。以下の作用
は前実施例に等しい。本発明では複屈折部材をあらため
てレンズアレイに加工するという必要がないのでコスト
を下げることができる。
【００６１】以上の実施例では、λ／２板に２つの直線
偏光光を通過させる事によって偏光方向を回転させてい
るが、λ／４板に該２つの直線偏光光を透過させ、反射
部材を介して該λ／４板に再度透過させる事によって、
偏光方向の回転した出射光を得る事もできる。つまりこ
の場合、反射部材を介して、λ／４板を２回透過させる
事により、λ／２板と同等の働きを持たせるのである。
また、位相板だけでなく、液晶など他の旋光性のある物
質を用いても同じような効果が得られる。本発明の用途
は、液晶−光学シャッターを用いたプリンタヘッド（液
晶プリンタ）などＬＣＤを照射するものの他、自動車の
ヘッドライトなど直線偏光光を必要とするもの全てに適
用できる。
偏光光を通過させる事によって偏光方向を回転させてい
るが、λ／４板に該２つの直線偏光光を透過させ、反射
部材を介して該λ／４板に再度透過させる事によって、
偏光方向の回転した出射光を得る事もできる。つまりこ
の場合、反射部材を介して、λ／４板を２回透過させる
事により、λ／２板と同等の働きを持たせるのである。
また、位相板だけでなく、液晶など他の旋光性のある物
質を用いても同じような効果が得られる。本発明の用途
は、液晶−光学シャッターを用いたプリンタヘッド（液
晶プリンタ）などＬＣＤを照射するものの他、自動車の
ヘッドライトなど直線偏光光を必要とするもの全てに適
用できる。
【００６２】
【発明の効果】以上、本発明によれば、２枚のλ／２板
を用いるだけで、偏光軸が任意の傾きを持った、光利用
効率の良い偏光照明光を得ることができるので、製造時
における光学軸の角度合わせ要因が減少する、色のアン
バランスや表面反射を最小限に押さえることができる、
ひいては高性能でしかも従来よりコストを大幅に切り下
げた偏光照明系を得ることが出来る。液晶表示装置で
は、液晶の配向、その他諸条件に最適な角度の偏光方向
を持った直線偏光光でＬＣＤを照射できるので、コント
ラストが高く、明るい、ムラのない画像が提供できる、
などのメリットがある。
を用いるだけで、偏光軸が任意の傾きを持った、光利用
効率の良い偏光照明光を得ることができるので、製造時
における光学軸の角度合わせ要因が減少する、色のアン
バランスや表面反射を最小限に押さえることができる、
ひいては高性能でしかも従来よりコストを大幅に切り下
げた偏光照明系を得ることが出来る。液晶表示装置で
は、液晶の配向、その他諸条件に最適な角度の偏光方向
を持った直線偏光光でＬＣＤを照射できるので、コント
ラストが高く、明るい、ムラのない画像が提供できる、
などのメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎となる偏光素子の一例を示す構成
図である。
図である。
【図２】第１図の偏光素子における光路の説明図であ
る。
る。
【図３】第１図の偏光素子におけるλ／２板の説明図で
ある。
ある。
【図４】λ／２板の作用の説明図である。
【図５】第１図の偏光素子におけるλ／２板の作用の説
明図である。
明図である。
【図６】本発明の基礎となる偏光素子の他の例を示す構
成図である。
成図である。
【図７】本発明の基礎となる偏光素子の別の例を示す構
成図である。
成図である。
【図８】偏光素子を用いた液晶投写型表示装置の構成図
である。
である。
【図９】本発明の偏光素子の一実施例の一部を示す構成
図である。
図である。
【図１０】本発明の偏光素子の他の実施例の一部を示す
構成図である。
構成図である。
【図１１】従来例の説明図である。
【図１２】従来例の説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【図１４】一般的なＬＣＤの分子の配向を示す図であ
る。
る。
Ｌ、Ｐ、Ｓ 光線もしくはその振動方向 ｘ、ｘ′、ｙ 図中に仮定した基準軸 ｔ、ｕ、ｕ′ λ／２板の光学軸上の点 図中番号の下２ケタについて ０１ 偏光ビームスプリッタの多層膜 ０２ 直角（三角柱）のプリズム ０３ λ／２板 ０４ λ／２板の光学軸 ０５ ミラー ０６ ＬＣＤ ０７ 検光子（偏光板、偏光ビームスプリッタ） ０８ 偏光子（偏光板、偏光ビームスプリッタ） ０９ ランプ １０ リフレクター １１ 投写レンズ １２ λ／４板 １３ 複屈折性を有する光学素子を用いた集光手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 G03B 33/12
Claims (7)
- 【請求項１】 入射光を互いに偏光方向が直交する第
１、第２の直線偏光光に分離する手段と、該第１直線偏
光光の偏光面を回転させる第１のλ／２板と該第２直線
偏光光の偏光面を回転させる第２のλ／２板とを備え、
該第１、第２のλ／２板の光学軸の方向が互いに４５度
を成すよう該第１、第２のλ／２板を配置した偏光素子
であって、前記分離手段は、入射光を前記第１、第２直
線偏光光に分離すると共に前記第1、第2の直線偏光光を
それらの進行方向に関して互いに異なる位置に集光せし
める複屈折性を備えた素子を有する集光手段よりなり、
前記集光手段側から順に前記第1の直線偏光光の集光位
置、前記第2の直線集光光の集光位置があり、前記第
１、第２のλ／２板は各々所定の開口を備え、前記第１
のλ／２板はその開口が前記第1の直線偏光光の集光位
置にくるように配置され、前記第2のλ／２板はその開
口が前記第２の直線偏光光の集光位置にくるように配置
され、前記第1の直線偏光光のうち前記第１のλ／２板
の開口を通過して前記第2のλ／２板の前記開口以外の
部分に入射した光の偏光面が回転し、前記第２の直線偏
光光のうち前記第１のλ／２板の前記開口以外の部分に
入射した光の偏光面が回転して前記第2のλ／２板の開
口を通過することを特徴とする偏光素子。 - 【請求項２】 前記集光手段は、前記第1、第2直線偏光
光の組を複数組形成するように前記複屈折性を備えた素
子がアレイ化されたものであり、前記第１、第２のλ／
２板は各々該アレイ化された素子に対応したアレイ化さ
れた前記開口をすることを特徴とする請求項１記載の偏
光素子。 - 【請求項３】 前記偏光方向が一致した２つの直線偏光
光を、液晶デバイスに照射する際、該液晶デバイスの液
晶分子の配向方向と該２つの直線偏光光の偏光方向とが
ほぼ一致するように前記第１、第２のλ／２板の各光学
軸を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の
偏光素子。 - 【請求項４】 光源、該光源からの光を直線偏光光に変
換する光学系、該直線偏光光を変調することにより画像
を形成する画像形成手段、該画像形成手段により形成さ
れた画像光を投影する投影手段を有する投写型表示装置
において、前記光学系は、請求項１，２又は３に記載の
偏光素子を有することを特徴とする投 写型表示装置。 - 【請求項５】 前記光学系は、前記光源からの光を平行
光束にして前記偏光素子に向ける平行光束形成手段を有
することを特徴とする請求項４記載の投写型表示装置。 - 【請求項６】 前記画像形成手段はＲＧＢの３原色に対
応した３つの画像形成装置からなり、該画像形成手段と
前記平行光束形成手段の間に白色光を前記３原色の光束
に分解し該各々対応した画像形成装置に入射させる色分
解手段を有していることを特徴とする請求項５記載の投
写型表示装置。 - 【請求項７】 前記偏光素子を3個有し、該3つの偏光素
子を前記３原色の光束の光路の互いに異なる光路に配置
したことを特徴とする請求項６記載の投写型表示装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12005491A JP3165704B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-05-24 | 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 |
| CA002064669A CA2064669C (en) | 1991-04-05 | 1992-04-01 | Polarizing element and image display apparatus having the polarizing element |
| DE69207937T DE69207937T2 (de) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Polarisierendes Element und Bildanzeigegerät mit diesem polarisierenden Element |
| EP92105775A EP0507316B1 (en) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Polarizing element and image display apparatus having the polarizing element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312691 | 1991-04-05 | ||
| JP3-73126 | 1991-04-05 | ||
| JP12005491A JP3165704B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-05-24 | 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362902A JPH04362902A (ja) | 1992-12-15 |
| JP3165704B2 true JP3165704B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=26414276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12005491A Expired - Fee Related JP3165704B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-05-24 | 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0507316B1 (ja) |
| JP (1) | JP3165704B2 (ja) |
| CA (1) | CA2064669C (ja) |
| DE (1) | DE69207937T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4307178C2 (de) * | 1993-03-08 | 1996-09-19 | Lueder Ernst | Vorrichtung und Verfahren zur Polarisation von Licht |
| US6798475B2 (en) * | 1999-03-02 | 2004-09-28 | International Business Machines Corporation | Reflective light valve |
| JP2002268139A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Sony Corp | 液晶表示装置、液晶プロジェクタ装置及びパネル冷却方法 |
| JP4597848B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2010-12-15 | 京セラキンセキ株式会社 | 偏光変換素子 |
| JP4943790B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2012-05-30 | 株式会社リコー | 偏光変換ユニット、及び画像投影装置 |
| DE102007055480B3 (de) * | 2007-11-21 | 2009-08-13 | Audi Ag | Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs |
| JP2016139050A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | デクセリアルズ株式会社 | 偏光変換素子及びこれを用いた光学機器 |
| JP2016224186A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | デクセリアルズ株式会社 | 光源ユニット及び投影装置 |
| US11215876B2 (en) * | 2019-01-31 | 2022-01-04 | Chongqing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Backlight source, backlight module and display device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3522985A (en) * | 1965-10-23 | 1970-08-04 | Polaroid Corp | High-transmission light polarizer |
| JPS6063503A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-11 | Fujitsu Ltd | 偏光分離素子 |
| JPS63271313A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Nikon Corp | 偏光器 |
| NL8901167A (nl) * | 1989-05-10 | 1990-12-03 | Philips Nv | Methode voor de vervaardiging van een polarisatiefilter, een aldus verkregen polarisatiefilter en een display dat voorzien is van het polarisatiefilter. |
| FR2658925B1 (fr) * | 1990-02-23 | 1993-04-23 | Sextant Avionique | Dispositif d'eclairage en lumiere polarisee et materiel de visualisation comportant au moins un tel dispositif. |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP12005491A patent/JP3165704B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-01 CA CA002064669A patent/CA2064669C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-03 DE DE69207937T patent/DE69207937T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-03 EP EP92105775A patent/EP0507316B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0507316A2 (en) | 1992-10-07 |
| EP0507316A3 (en) | 1992-10-21 |
| CA2064669A1 (en) | 1992-10-06 |
| DE69207937T2 (de) | 1996-07-11 |
| DE69207937D1 (de) | 1996-03-14 |
| JPH04362902A (ja) | 1992-12-15 |
| EP0507316B1 (en) | 1996-01-31 |
| CA2064669C (en) | 1999-07-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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