JPH01277203A - 偏光素子 - Google Patents
偏光素子Info
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- JPH01277203A JPH01277203A JP10608888A JP10608888A JPH01277203A JP H01277203 A JPH01277203 A JP H01277203A JP 10608888 A JP10608888 A JP 10608888A JP 10608888 A JP10608888 A JP 10608888A JP H01277203 A JPH01277203 A JP H01277203A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は各種表示体、光スィッチ、光アイソレータ、光
学フィルター、各種光測定機等に有用な偏光素子、特に
偏光分離合成素子に関するものである。
学フィルター、各種光測定機等に有用な偏光素子、特に
偏光分離合成素子に関するものである。
従来、通常の光源が発する自然光から直線偏光を得る場
合には、ウオラストン形、ローション形などの複屈折性
プリズム、あるいは光吸収の二色性を利用した一方向延
伸配向フィルム等が利用されてきた。
合には、ウオラストン形、ローション形などの複屈折性
プリズム、あるいは光吸収の二色性を利用した一方向延
伸配向フィルム等が利用されてきた。
しかし、通常の複屈折性プリズムを用いた場合には、プ
リズムにより分離された２つの光束の光軸が重ならず、
入射光に対しである角度をもって分離されるため、その
後の光束の処理が複雑になり全体の寸法が大きくなると
いう問題を有していた。一方、延伸配向フィルムは有機
重合体物質により形成されているため、量産性に優れ安
価である反面、光吸収の二色性を利用しているため、フ
ィルム自体が入射光の一部を吸収することになり光透過
率が低い。さらに、強い光に対しては光吸収に伴う発熱
作用により、フィルム自身が自己破壊を生じる場合があ
るなどの問題を有していた。
リズムにより分離された２つの光束の光軸が重ならず、
入射光に対しである角度をもって分離されるため、その
後の光束の処理が複雑になり全体の寸法が大きくなると
いう問題を有していた。一方、延伸配向フィルムは有機
重合体物質により形成されているため、量産性に優れ安
価である反面、光吸収の二色性を利用しているため、フ
ィルム自体が入射光の一部を吸収することになり光透過
率が低い。さらに、強い光に対しては光吸収に伴う発熱
作用により、フィルム自身が自己破壊を生じる場合があ
るなどの問題を有していた。
そこで、本発明は以上のような問題点を解決するもので
、その目的とするところは、光吸収が少なく、入射光に
対する出射光の光軸ずれが無く、コンパクトかつ安価な
偏光素子を提供することにある。
、その目的とするところは、光吸収が少なく、入射光に
対する出射光の光軸ずれが無く、コンパクトかつ安価な
偏光素子を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の偏光素子は、偏光面
が互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、どちらか
片方の偏光成分のみを集光する手段と、該集光された直
線偏光成分の偏光面を旋回させる手段より成ることを特
徴とする。また、前記偏光素子を入射光束に垂直な面内
に複数構成してアレイ化したことを特徴とする。
が互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、どちらか
片方の偏光成分のみを集光する手段と、該集光された直
線偏光成分の偏光面を旋回させる手段より成ることを特
徴とする。また、前記偏光素子を入射光束に垂直な面内
に複数構成してアレイ化したことを特徴とする。
方解石や一軸配向性高分子重合体などの光学的異方性媒
体に、通常の光源が発する自然光を入射すると、媒質中
の光学的異方軸に相応した振動面を有する２つの光束（
常光及び異常光）に分離される。この現象は媒質の屈折
能が２つの光線軸間で異なるために生じる。つまり、−
軸性複屈折性材料に於ては常光成分に対しｎｏ、異常光
成分に対してはｎｅなる２つの屈折率を有することにな
る。
体に、通常の光源が発する自然光を入射すると、媒質中
の光学的異方軸に相応した振動面を有する２つの光束（
常光及び異常光）に分離される。この現象は媒質の屈折
能が２つの光線軸間で異なるために生じる。つまり、−
軸性複屈折性材料に於ては常光成分に対しｎｏ、異常光
成分に対してはｎｅなる２つの屈折率を有することにな
る。
第１図は本発明の偏光素子の構成断面図であり、この第
１図に基付いて本発明の詳細な説明する。
１図に基付いて本発明の詳細な説明する。
複屈折性を示す光学的異方性材料により形成された複屈
折層（１０２）の片面は平板状に、また相対する面はレ
ンズ形状に加工され、さらに、上記複屈折層と隙間なく
密接するように、等方性材料からなる等古層（１０３）
が形成されている。ここで、等古層の屈折１！ｎｉは複
屈折層の有する２つの屈折率（ｎｏ、ｎｅ） のうち
小さい方と同じ値となっている。第１図ではｎｏ＜ｎｅ
と仮定した場合（したがってｎ ｉ＝ ｎ ｏ） を
示す。
折層（１０２）の片面は平板状に、また相対する面はレ
ンズ形状に加工され、さらに、上記複屈折層と隙間なく
密接するように、等方性材料からなる等古層（１０３）
が形成されている。ここで、等古層の屈折１！ｎｉは複
屈折層の有する２つの屈折率（ｎｏ、ｎｅ） のうち
小さい方と同じ値となっている。第１図ではｎｏ＜ｎｅ
と仮定した場合（したがってｎ ｉ＝ ｎ ｏ） を
示す。
いま、入射光線中の常光成分（１０４）に注゛目すると
複屈折層（１０２）、等古層（１０３）間においては屈
折率差がないため、常光成分に対しては２つの層は光学
的に同質な一体層と見なすことが出来る。
複屈折層（１０２）、等古層（１０３）間においては屈
折率差がないため、常光成分に対しては２つの層は光学
的に同質な一体層と見なすことが出来る。
つまり、常光成分に対しては同等屈折作用を受けない。
他方、異常光成分（１０５）に注目すると複屈折層（１
０２）、等古層（１０３）間においてはｎ ｅ＞ ｎ
ｉなる屈折率差が存在するため、２つの層の境界面にお
いて光は屈折作用を受け、複屈折層（１０２）のレンズ
形状に応じて焦点（１０８）を形成する。次に、異常光
成分の偏光方向を回転させて常光成分の偏光方向と合わ
せてやれば、入射光線は吸収されることなく、偏光方向
がよく揃った出射光（１１１）を得ることが出来る。
０２）、等古層（１０３）間においてはｎ ｅ＞ ｎ
ｉなる屈折率差が存在するため、２つの層の境界面にお
いて光は屈折作用を受け、複屈折層（１０２）のレンズ
形状に応じて焦点（１０８）を形成する。次に、異常光
成分の偏光方向を回転させて常光成分の偏光方向と合わ
せてやれば、入射光線は吸収されることなく、偏光方向
がよく揃った出射光（１１１）を得ることが出来る。
以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。
但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない
。
。
［実施例１］
まず、複屈折層（１０２）を形成する材料は方解石、石
英などの無機単結晶、あるいは−軸配向性の有機重合体
など透明で複屈折性を示す材料であれば使用可能である
が、加工性を考えた場合、後者の方が優れている。有機
重合体物質はフィルム、シート、コーテイング膜、繊維
など種々の形に形成または成形できる。このような重合
体９Ｉ質の一例を挙げると、例えばポリイミド化合物の
一種であるポリ（２，２’−ビス（トリフルオロメチル
）−４，４’−ビフェニレンツー２〜，２−−ジメトキ
シ−４，４−一ビフェニレンジカルボキシアミドが使用
可能である。なお、この重合体物質の屈折率はｎ ｏ＝
１．５、ｎ ｅ＝ ２．０である。
英などの無機単結晶、あるいは−軸配向性の有機重合体
など透明で複屈折性を示す材料であれば使用可能である
が、加工性を考えた場合、後者の方が優れている。有機
重合体物質はフィルム、シート、コーテイング膜、繊維
など種々の形に形成または成形できる。このような重合
体９Ｉ質の一例を挙げると、例えばポリイミド化合物の
一種であるポリ（２，２’−ビス（トリフルオロメチル
）−４，４’−ビフェニレンツー２〜，２−−ジメトキ
シ−４，４−一ビフェニレンジカルボキシアミドが使用
可能である。なお、この重合体物質の屈折率はｎ ｏ＝
１．５、ｎ ｅ＝ ２．０である。
この重合体物質を一方向延伸配向した後、プレス成形し
て片方の面にレンズ形状を形成した。このレンズ体はか
まぼこ状のレンチキュラーレンズであり、一方向にのみ
集光が可能である。レンズ体の概要はピッチが２５０μ
ｍであり、境界面における屈折率差が０．５の場合にレ
ンズの焦点距離が２．０ｍｍになるように設計した。つ
ぎに、複屈折層のレンズが形成されている側に、ポリメ
チルメタアクリレイトからなる等方性プラスチック層（
等古層（１０３）、 ｎ ｏ＝ １．５）を注型により
形成した。さらに、複屈折層に形成されたレンズ体の焦
点位置に透明なスペーサー（１０６）を介してλ／２の
位相差層（１０７）を形成し、異常光線が位相差層を通
過することにより光線の偏光方向が９０°旋回するよう
に構成した。
て片方の面にレンズ形状を形成した。このレンズ体はか
まぼこ状のレンチキュラーレンズであり、一方向にのみ
集光が可能である。レンズ体の概要はピッチが２５０μ
ｍであり、境界面における屈折率差が０．５の場合にレ
ンズの焦点距離が２．０ｍｍになるように設計した。つ
ぎに、複屈折層のレンズが形成されている側に、ポリメ
チルメタアクリレイトからなる等方性プラスチック層（
等古層（１０３）、 ｎ ｏ＝ １．５）を注型により
形成した。さらに、複屈折層に形成されたレンズ体の焦
点位置に透明なスペーサー（１０６）を介してλ／２の
位相差層（１０７）を形成し、異常光線が位相差層を通
過することにより光線の偏光方向が９０°旋回するよう
に構成した。
いま、第１図において常光成分（偏光方向が紙面に平行
）を実線で、異常光成分（偏光方向が紙面に垂直）を破
線で示すと、上記構成をとることにより、偏光素子に入
射した光のうち常光成分は複屈折層（１０２）と等古層
（１０３）の界面において、回答屈折作用を受けず直進
（１０４）するのに対して、異常光成分は界面での屈折
率変化にともなう光の屈折作用を受け、光が空間的に凝
集され位相差層上に焦点を結ぶ。位相差層を透過するこ
とにより異常光成分の偏光方向は９０°旋回するため、
常光成分の偏光方向と同一となる。なお、位相差層に入
射した常光成分も同様に偏光方向の旋回作用を受けるが
、全光透過面積（つまり、透明開口部（１０８）と位相
差層部（１０７）の和）に対する位相差層の占める割合
が小さければ、偏光方向が充分に揃った出射光を得るこ
とが可能である。ちなみに、本実施例の場合透明開口部
と位相差層部の面積比を４：１としたため、全出射光に
対して偏光方向が揃っている光の割合は約９０％と非常
に高い。
）を実線で、異常光成分（偏光方向が紙面に垂直）を破
線で示すと、上記構成をとることにより、偏光素子に入
射した光のうち常光成分は複屈折層（１０２）と等古層
（１０３）の界面において、回答屈折作用を受けず直進
（１０４）するのに対して、異常光成分は界面での屈折
率変化にともなう光の屈折作用を受け、光が空間的に凝
集され位相差層上に焦点を結ぶ。位相差層を透過するこ
とにより異常光成分の偏光方向は９０°旋回するため、
常光成分の偏光方向と同一となる。なお、位相差層に入
射した常光成分も同様に偏光方向の旋回作用を受けるが
、全光透過面積（つまり、透明開口部（１０８）と位相
差層部（１０７）の和）に対する位相差層の占める割合
が小さければ、偏光方向が充分に揃った出射光を得るこ
とが可能である。ちなみに、本実施例の場合透明開口部
と位相差層部の面積比を４：１としたため、全出射光に
対して偏光方向が揃っている光の割合は約９０％と非常
に高い。
従来の偏光板は光吸収の二色性を利用して特定の偏光成
分のみを取り出していたため、光吸収にともなう発熱作
用により、強い光に対しては熱破壊の危険性を有してい
た。それに対して、本発明の偏光素子は、はとんど光吸
収作用を生じないため、強い光を入射した場合にも熱破
壊を生じることなく、高効率で偏光方向の変換を行なう
ことが可能である。
分のみを取り出していたため、光吸収にともなう発熱作
用により、強い光に対しては熱破壊の危険性を有してい
た。それに対して、本発明の偏光素子は、はとんど光吸
収作用を生じないため、強い光を入射した場合にも熱破
壊を生じることなく、高効率で偏光方向の変換を行なう
ことが可能である。
従来の偏光板を用いた方法では光透過率が最大５０％程
度であったのに対して、本発明の偏光素子を用いた方法
ではほとんど１００％近い光透過率が得られる。焦点を
通過した光は集光時と同じ角度を持って広がるが、以上
の構成をある程度微小なサイズ（本実施例では集光レン
ズ径が２５０μｍ）で、しかも焦点距離をある程度長く
（つまり光の広がり角が小さい）とった構成とすれば、
光線の発散性はそれほど問題とはならず、光の吸収を伴
わずに入射光のほとんど全てを、偏光方向の揃った出射
光とすることが可能である。
度であったのに対して、本発明の偏光素子を用いた方法
ではほとんど１００％近い光透過率が得られる。焦点を
通過した光は集光時と同じ角度を持って広がるが、以上
の構成をある程度微小なサイズ（本実施例では集光レン
ズ径が２５０μｍ）で、しかも焦点距離をある程度長く
（つまり光の広がり角が小さい）とった構成とすれば、
光線の発散性はそれほど問題とはならず、光の吸収を伴
わずに入射光のほとんど全てを、偏光方向の揃った出射
光とすることが可能である。
［実施例２］
第２図は本発明の偏光素子の応用例を示したもので、偏
光素子と従来の偏光板を組み合わせて構成した偏光素子
を示す構成断面図である。本発明の偏光素子を単独で使
用しても、かなり偏光方向の揃った光束を得ることがで
きるが、第２図に示すようにλ／２の位相差層（１０７
） の後方に、透過光の偏光方向に揃えて従来の偏光
板（２０１，偏光方向が紙面に対して平行である光のみ
が透過でき−る）を配置すれば、極めて偏光方向の揃っ
た出射光を得ることができる。本発明の偏光素子を液晶
表示素子、照明装置や光学測定機器などに組み込む場合
には上記のような構成とすることが理想的である。
光素子と従来の偏光板を組み合わせて構成した偏光素子
を示す構成断面図である。本発明の偏光素子を単独で使
用しても、かなり偏光方向の揃った光束を得ることがで
きるが、第２図に示すようにλ／２の位相差層（１０７
） の後方に、透過光の偏光方向に揃えて従来の偏光
板（２０１，偏光方向が紙面に対して平行である光のみ
が透過でき−る）を配置すれば、極めて偏光方向の揃っ
た出射光を得ることができる。本発明の偏光素子を液晶
表示素子、照明装置や光学測定機器などに組み込む場合
には上記のような構成とすることが理想的である。
以上説明したように本発明の偏光素子は、偏光面が互い
に直交する２つの直線偏光成分のうち、どちらか片方の
偏光成分のみを集光する手段と、該集光された直線偏光
成分の偏光面を旋回させる手段より成ることにより、入
射した光のほとんど全てを偏光面が揃った出射光に、高
効率で変換することが可能である。同様の目的で使用さ
れる従来の偏光板とは異なり、本発明の偏光素子は本質
的に光吸収が無いため、強い光線を入射させた場合にも
、発熱による自己破壊を招くことなく安定的に機能する
。
に直交する２つの直線偏光成分のうち、どちらか片方の
偏光成分のみを集光する手段と、該集光された直線偏光
成分の偏光面を旋回させる手段より成ることにより、入
射した光のほとんど全てを偏光面が揃った出射光に、高
効率で変換することが可能である。同様の目的で使用さ
れる従来の偏光板とは異なり、本発明の偏光素子は本質
的に光吸収が無いため、強い光線を入射させた場合にも
、発熱による自己破壊を招くことなく安定的に機能する
。
本発明の偏光素子は上記の特性を活かして、偏光を必要
とする各種表示体、特に液晶表示体、光アイソレータ、
光スィッチ、光学フィルタや、それらを構成要素とする
各種光学測定機器等、広範囲の応用が可能である。
とする各種表示体、特に液晶表示体、光アイソレータ、
光スィッチ、光学フィルタや、それらを構成要素とする
各種光学測定機器等、広範囲の応用が可能である。
第１図は本発明の偏光素子の原理構造を説明するための
構成断面図。 第２図は本発明の偏光素子に従来の偏光板を組み合わせ
て構成した偏光素子の構成断面図。 １０１・・・入射光束 １０２・・・複屈折層 １０３・・・等古層 １０４・・・常光線 １０５・・・異常光線 １０６・・・スペーサー １０７・・・＾／２位相差層 １０日・・・透明開口部 １０９・・・出射光束 ２０１・・・偏光板 第１図
構成断面図。 第２図は本発明の偏光素子に従来の偏光板を組み合わせ
て構成した偏光素子の構成断面図。 １０１・・・入射光束 １０２・・・複屈折層 １０３・・・等古層 １０４・・・常光線 １０５・・・異常光線 １０６・・・スペーサー １０７・・・＾／２位相差層 １０日・・・透明開口部 １０９・・・出射光束 ２０１・・・偏光板 第１図
Claims (2)
- （１）偏光面が互いに直交する２つの直線偏光成分のう
ち、どちらか片方の偏光成分のみを集光する手段と、該
集光された直線偏光成分の偏光面を旋回させる手段より
成ることを特徴とする偏光素子。 - （２）第１項記載の偏光素子を入射光束に垂直な面内に
複数構成してアレイ化したことを特徴とする偏光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10608888A JPH01277203A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 偏光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10608888A JPH01277203A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 偏光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01277203A true JPH01277203A (ja) | 1989-11-07 |
Family
ID=14424797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10608888A Pending JPH01277203A (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 偏光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01277203A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751388A (en) * | 1995-04-07 | 1998-05-12 | Honeywell Inc. | High efficiency polarized display |
| US7466485B2 (en) * | 2003-02-05 | 2008-12-16 | Au Optronics Corp. | Switchable display apparatus |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP10608888A patent/JPH01277203A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751388A (en) * | 1995-04-07 | 1998-05-12 | Honeywell Inc. | High efficiency polarized display |
| US5999239A (en) * | 1995-04-07 | 1999-12-07 | Honeywell Inc. | Method for making a polarization-sensitive optical element |
| US6310671B1 (en) | 1995-04-07 | 2001-10-30 | Honeywell, Inc. | Polarization sensitive scattering element |
| US7466485B2 (en) * | 2003-02-05 | 2008-12-16 | Au Optronics Corp. | Switchable display apparatus |
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