JPH04139416A

JPH04139416A - 偏光作成光学装置

Info

Publication number: JPH04139416A
Application number: JP26052190A
Authority: JP
Inventors: Noriji Ooishi; 則司大石
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1992-05-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ランダムな偏光特性を持ったビーム光を直線
偏光に変える装置に関する。

［従来技術］例えば、液晶プロジェクタ−の光源として、また光源の
映り込みを嫌う照明（ガラス越しの照明や水面を通した
照明等）に直線偏光のビーム光が役立つことが知られて
いる。

この様な直線偏光は、従来ランダムな偏光特性の光源（
例えばタングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノン
ランプ、メタルハライドランプなど）の光を偏光板に通
すことによって作られているが、この際に光源光のうち
透過光の偏光面と垂直な成分がカットされるため、利用
できる透過光は光源光の高々５０％である。

このように、偏光板を用いた方法では損失が大きいとい
う問題点がある。

この損失を避ける方法として、まず光源光を偏光ビーム
スプリッタ−で２つの直線偏光成分に分け、その一方の
偏光面を９０’回転させてからもう一方に合流させる方
法が考えられる。

この考えを実現した例として、特開昭６３−１９７９１
３号公報、実開昭６３−１８７１０１号公報、特開昭６
３−２７１３１３号公報、実開昭６３−１５０９２２号
公報、特開昭６３−１６１１１６２２号公報がある。

上記特開昭６３−１９７９１３号公報及び実開昭６３−
１８７１０１号公報では、偏光ビームスプリッタ−で分
けられた一方の成分を２つの反射面で反射させて偏光面
を回転させている。この様に反射によって偏光面を回転
させることは波長依存性を持たない点で好ましい。しか
しながら、反射光の光路を確保するために装置のサイズ
が太き（なり、この点では好ましくない。

また、上記特開昭６３−２７１３１３号公報及び実開昭
６３−１５０９２２号公報のものは、装置サイズが大き
い点で好ましくない。

また、上記特開昭６３−１６８６２２号公報では、偏光
面の回転にＴＮ液晶を用いており、比較的小型の装置で
、かつ極めて簡単な構造で前記の機能を実現しており、
この点で好ましい。しかし、偏光ビームスプリッタ−で
反射したＳ偏光成分と偏光ビームスプリッタ−を透過し
た後に偏光面を回転したｐ偏光成分とが、空間的に分か
れて出射ビームを構成するために、ビーム幅が入射ビー
ム幅の倍になり、また偏光回転成分には液晶層を通過す
る際に若干の減衰があるため、出射ビームに明るさのむ
らを生じるという欠点がある。

［発明が解決しようとする課題］本発明の解決しようとする課題は、ランダム偏光のビー
ム光からビーム幅の拡大なく効率よ（直線偏光を作る装
置を提供することである。

［課題を解決するための手段］本発明の請求項１に記載の偏光作成光学装置は、光源からの光の一部を反射させる反射部材と、該反射部
材の反射光と上記光源からの光の他部との進行方向を揃
えて合成するためのものであって片面にプリズム列を有
する第１プリズム形成板とからなる光ビーム幅縮小部と
、該光ビーム幅縮小部からの光のうちｐ偏光成分光及びＳ
偏光成分光の一方を反射させ且つ他方を透過させる偏光
ビームスプリッタ−と、該偏光ビームスプリッタ−の反
射光を入射させて偏光面のｑｎＩｌ（３）畦１．か府射
晃陥４ル促スは射王印し該反射手段での反射光が上言己
偏光ビームスプリッタ−を透過した光と上記光ビーム幅
縮小部からの光のうち直接上記偏光ビームスプリッタ−
を透過した光との進行方向を揃えて合成するための、片
面にプリズム列を有する第２プリズム形成板とからなる
偏光部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の偏光作成光学装置は、請求項１に記載
の偏光作成光学装置において、上記偏光ビームスプリッ
タ−の偏光膜面が上記第２プリズム形成板から離隔して
おり、該偏光ビームスプリッタ−から８射する光の少な
くとも一部を上記第２プリズム形成板へと導く反射部材
を有するものである。

請求項３に記載の偏光作成光学装置は、請求項１に記載
の偏光作成光学装置において、上記反射手段が、多数の
反射鏡面が隣接するものどうし互いに直交して該隣接反
射鏡面により形成される稜線と直交する方向に多数配列
されてなｒｌ　　スＩＭ　＊　ｅｒｒ　層晃面！７　柑
１　、　ｌ−ｔ）　Ｆ５１ｈ＋　ｍ　面１１１Ｆ＋ｌ　
玄ｍが４５°の角度をなす様に配置されてなるプリズム
反射面であることを特徴とする請求項４に記載の偏光作成光学装置は、請求項３に記載
の偏光作成光学装置において、上記反射手段の前に位相
板を配置してなるものである。

請求項５に記載の偏光作成光学装置は、請求項１に記載
の偏光作成光学装置において、上記反射手段が、１／２
波長板と平面鏡とを重ねたものであることを特徴とする請求項６に記載の偏光作成光学装置は、光源からの光の
一部を反射させる反射部材と、該反射部材の反射光と上
記光源からの光の他部との進行方向を揃えて合成するた
めのものであって片面にプリズム列を有する第１プリズ
ム形成板とからなる光ビーム幅縮小部と、該光ビーム幅縮小部からの光のうちｐ偏光成分光及びＳ
偏光成分光の一方を反射させ且つ他方を透過させる偏光
ビームスプリッタ−と、該偏光ビームスプリッタ−の反
射光及び透過光のうちの一方を入射させて偏光面の９０
°回転した透過光成分を得る透過手段と、該透過手段の
透過光と上記偏光ビームスプリッタ−の反射光及び透過
光のうちの他方との進行方向を揃えて合成するための、
片面にプリズム列を有する第２プリズム形成板と、上記
透過手段の透過光の少なくとも一部及び上記偏光ビーム
スプリッタ−の反射光及び透過光のうちの他方の少なく
とも一部を上記第２プリズム形成板へと導く反射部材と
からなる偏光部と、を有することを特徴とする請求項７に記載の偏光作成光学装置は、請求項６に記載
の偏光作成光学装置において、上記透過手段がイ波長板
であるものである。

請求項８に記載の偏光作成光学装置は、請求項６に記載
の偏光作成光学装置において、上記透過手段がＴＮ液晶
セルであるものである。

請求項９に記載の偏光作成光学装置は、請求項１または
６に記載の偏光作成光学装置において、上記偏光ビーム
スプリッタ−が、２枚の透明板の間に偏光多層膜が挟持
されており各透明板の外面側に面法線と４５°の角度を
なし互いに直交する２つの面をもつプリズムが複数並列
配置されて形成されているものである。

請求項１０に記載の偏光作成光学装置は、請求項１また
は６に記載の偏光作成光学装置において、上記偏光ビー
ムスプリッタ−が、１枚の透明板と直角プリズムの斜面
との間に偏光多層膜が挟持されており上記透明板の外面
側に面法線と４５’の角度をなし互いに直交する２つの
面をもつプリズムが複数並列配置されて形成されている
ものである。

請求項１１に記載の偏光作成光学装置は、上記偏光ビー
ムスプリッタ−から出射する光の少なくとも一部を上記
第２プリズム形成板へと導く反射部材を除去してなる上
記請求項２に記載の偏光作成光学装置複数を、各光ビー
ム幅縮小部からの出射光が平行になる様に、隣接させて
並列に配置してなるものである。

請求項１２に記載の偏光作成光学装置は、上記透過手段
の透過光の少なくとも一部及び上記偏光ビームスプリッ
タ−の反射光及び透過光のうちの他方の少なくとも一部
を上記第２プリズム形成板へと導く反射部材を除去して
なる上記請求項６に記載の偏光作成光学装置複数を、各
光ビーム幅縮小部からの出射光が平行になる様に、隣接
させて並列に配置してなるものである。

請求項１３に記載の偏光作成光学装置は、上記請求項１
に記載の光ビーム幅縮小部２つを第１プリズム形成板ど
うしが隣接する様に配置し、該２つの第１プリズム形成
板の対称面位置に八−フミラーを配置し、一方の光ビー
ム幅縮小部からの出射光のうちのハーフミラ−透過光と
他方の光ビーム幅縮小部からの出射光のうちのハーフミ
ラ−反射光とを偏光部の第１の部分へと導き、且つ上記
他方の光ビーム幅縮小部からの出射光のうちのハーフミ
ラ−透過光と上記一方の光ビーム幅縮小部からの出射光
のうちのハーフミラ−反射光とを偏光部の第２の部分へ
と導き、上記偏光部の第１の部分及び第２の部分がいず
れも上記請求項１に記載の偏光部からなり、これら２つ
の部分からの出射光の進行方向が揃えられる様にされて
いるものである。

［作用］本発明の偏光作成光学装置は、光源からの光を光ビーム
幅縮小部で幅縮小した後に、偏光ビームスプリッタ−で
２つの直線偏光成分に分け、その一方の偏光面を９０″
回転させてからもう一方に合流させるものであり、偏光
面を回転させる手段として、偏光面を９０″回転させる
機能を持つ反射体または透過体を用いる。

先ず、偏光面を９０″回転させる機能を持つ反射体につ
いて説明する。

第１４図はプリズム反射面での反射で偏光面が９０″回
転した成分が得られる様子を示す原理図である。

面２６ａに入射した直線偏光光２４は、プリズムの稜線
に平行な電場ベクトルの成分Ｆｓと垂直な成分Ｆｐとに
分けられるが、面２６　ａ、　　２６　ｂが完全導体の
反、射面であれば、２６ａ、２６ｂで反射した光２５の
成分Ｆｐ’の向きが反転し結果として２４に対して２５
は偏光面が９０″回転した光となる。

しかしながら、実際には完全導体の反射面は存在せず、
一般にＦｓ’　とＦｐ’　との間に位相差Δを生じ、ま
た両者の振幅も異なり、反射光２５は楕円偏光になる。

従って、この楕円偏光の偏光面が入射光のそれと直交す
る成分のみが有効である。ここで、△は小さいほど完全
導体の面に近く、効率も高い。

第１３図にプリズム反射面の一例を示す。

基板２３の片面に多数の反射鏡面が形成されており、隣
接する反射鏡面どうしは互いに直交しており、該隣接反
射鏡面により形成される稜線と直交する方向に多数の反
射鏡面が配列されている。

該反射鏡面は基板面の法線方向Ｕに対し例えば４５°を
なす。ここで、隣接反射鏡面の直交する条件は法線方向
Ｕに沿って入射した光が該法線方向に反射する為に必要
な条件であり、また該反射鏡面が法線方向Ｕとなす角は
４５°とするのが効率の面で最も好ましい。

上記反射鏡面は、基板２３の片面に所定の形状を形成し
た後に蒸着や鍍金により金属層を形成すること、あるい
は誘電体多層膜の形成により得ることができ、基板２３
として透明材料を用いれば、平面の側を入射面としプリ
ズム面を裏面鏡として使うこともできる。更に、基板２
３の屈折率が２１″より大きければ、プリズム面を全反
射面として使っても良い。金属層あるいは誘電体多層膜
による反射鏡面では、金属の種類や膜厚、多層膜の設計
の違いにより前述の位相差Δはまちまちであるが、プリ
ズムの全反射を使う場合には屈折率から計算でき、−例
として屈折率が１．４９の場合（ポリメチルメタクリレ
ート）にはΔ＝７０″である。これから、偏光面の９０
”回転した成分は６７％となるが、全反射は１００％近
い反射率が得られることから、反射面での効率はほぼ６
７％となる。

次に、４波長板を使って偏光面を９０″回転させる方法
について説明する。第１５図はに波長板を使った反射面
の例であり、反射鏡１５の前に属波長板１６を置いて構
成される。入射光１７は反射鏡１８で反射する前後に属
波長板１６を通過することによって偏光面を９０″回転
した反射光１８となる。

ここで用いる反射鏡は金属ミラーでも良いし、誘電体多
層膜を使ったものでも良い。また波長板の片面に金属ミ
ラーや誘電体多層膜を形成して反射鏡としても良い。

この方法では、波長板を用いるために、偏光面が９０’
回転した反射光の得られる効率は波長依存性を持ち、白
色光を用いる場合には好ましいとはいえない。この波長
依存性を小さ（するために、異なる波長分散を持つ複屈
折材料を合わせてなる色消し波長板を用いてもよい。

尚、上記２つの手段をあわせて用いることによって、よ
り効率よく偏光面の回転を行うことができる。

第１６図は位相板１９とプリズム反射面２０とを用いた
反射面の例である。プリズム反射面による反射では、反
射光の各成分Ｆｓ　　とＦｐ　　どの位相差Δが０でな
いため反射光が楕円偏光になるが、同じ大きさで符号が
逆の位相差−Δを位相板１９によって作り、結果として
位相差を打ち消し、偏光面が９０°回転した直線偏光を
得る。位相板１９は反射前後に通過するため、レタデー
ションが−Δ／２になるようなものを使えば良い。

この場合には、位相板で与えるべき位相差が比較的小さ
（てすむため、全体での波長依存性は小さ（、白色光に
も十分適用できる。プリズム反射面は前述のものならど
んなものでも使うことができるが、なかでも反射率が高
（Δの計算が容易な全反射プリズムを使うものが最も好
ましい。例えば、上記ポリメチルメタクリレートのプリ
ズムを使う場合にはΔ＝７００であるから、３５°のレ
タデーションを与える位相板を使って、可視光全域にわ
たって極めて高い効率が容易に得られる。

次に、偏光面を９０°回転させる機能を持つ透過体につ
いて説明する。

この様な例として、坏波長板を使い、入射光の偏光面と
１／２波長板の光学軸とのなす角が４５°になるように
透過させるものがある。

この方法では、光線の通る向きに関係なく偏光面が回転
する為、双方向光通過の際に作用が必要とされる場合に
使用できる。但し、その作用が波長依存性を持つので、
白色光を用いる場合には好ましいとはいえない。

坏波長板としては、雲母、水晶等の無機物の結晶を所定
の厚さに成形したものや、ポリカーボネートやポリエス
テル等の複屈折性を示す高分子フィルムを所定の倍率に
延伸してなるものを用いることができる。

また、ＴＮ液晶セルを用いる方法がある。これは、ラビ
ング等によって一軸配向処理を行った一対の透明基板を
、配向軸が互いに直交する様に向かい合わせ、これらの
間にネマティック液晶を充填させたもので、液晶分子の
分子軸はこれら基板の間で９０’捩れたヘリカル構造を
形成し、入射偏光光の偏光面をこのヘリカル構造に沿っ
て回転させるものである。

以上の様にして得られた偏光面回転成分と偏光ビームス
プリッタ−で分離されたもう一方の成分とを第２プリズ
ム形成板により進行方向を揃えて合成する。

偏光部において光ビーム幅の拡大があっても、光ビーム
幅縮小部において光ビーム幅を縮小せしめているので、
装置全体として偏光作成によるビーム幅の拡大をなくす
ことができる。

また、マイクロプリズムを並べてなるプリズム形成板を
使うことによって、出射光ビームにおける明るさむらの
発生を避けることができる。

［実施例］以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は請求項１の実施例の平面図であり、第５図はそ
の斜視図である。

本実施例において、光源５の光は曲面鏡６で平行光にさ
れ、その半分は第１プリズム形成板１全体に４５°の角
度で入射し、該第１プリズム形成板１で屈折して出射す
る。また、光源５からの光の他の半分は、反射部材７全
体に４５°の角度で入射し、反射により９０°偏向せし
められ、上記第１プリズム形成板１全体に４５″の角度
で入射し、該第１プリズム形成板１で屈折して出射する
。ここで、第１プリズム形成板１の各小プリズムの形状
及び屈折率を適宜選択することにより、上記２つの出射
光を平行に揃えることができる。

該第１プリズム形成板ｌからの出射光のビーム幅は光源
からの入射光のビーム幅の１／　（２）”２になる。上
記第１プリズム形成板１及び反射部材７により光ビーム
幅縮小部が構成される。

以上の様にして第１プリズム形成板１から出射した光は
、ミラー型偏光ビームスプリッタ−３に角度４５°で入
射し、ｐ偏光の成分は偏光ビームスプリッタ−３を透過
して第２プリズム形成板２で屈折して出射する。一方、
Ｓ偏光の成分は偏光ビームスプリッタ−３で反射し、プ
リズム反射面４で逆向きに反射することによって偏光面
の９０゛回転を受けてｐ偏光に変換され、今度は偏光ビ
ームスプリッタ−３を透過し、第２プリズム形成板２で
屈折して出射する。ここで、第２プリズム形成板２の各
小プリズムの形状及び屈折率を適宜選択することにより
、上記２つの出射光を平行に揃えることができる。上記
偏光ビームスプリッタ−３、プリズム反射面４及び第２
プリズム形成板２により偏光部が構成される。該偏光部
において光ビーム幅が（２）Ｉ／２倍に拡大されるが、
該偏光部から出射光のビーム幅は上記光ビーム幅縮小部
への入射光のビーム幅と同一である。

第６図は請求項２の実施例の平面図である。

本実施例では、プリズム型偏光ビームスプリッタ−１３
を用いており、該偏光ビームスプリッタ−からの２つの
出射光のそれぞれの半分を２枚の反射部材７を用いて第
２プリズム形成板２へと導いている。これにより、上記
第１図の実施例と同様、偏光部から出射光のビーム幅を
光ビーム幅縮小部への入射光のビーム幅と同一にするこ
とができる。

また、本実施例の光ビーム幅縮小部では、直角プリズム
の１つの面に小プリズム列を形成してなる導光体９を用
いており、反射部材として上記直角プリズムの全反射面
を用いている。

以上の２つの実施例においては反射手段としてプリズム
反射面４を用いている（請求項３）、本発明では、反射
手段として、該プリズム反射面の前に位相板を配置して
なるもの（請求項４）や、４波長板と平面鏡とを重ねた
もの（請求項５）を用いることができる。

第１７図は請求項６の実施例の平面図である。

本実施例において、光ビーム幅縮小部は上記第６図の実
施例のものと同一である。

本実施例の偏光部においては、上記第６図の実施例のも
のと同様なプリズム型偏光ビームスプリッタ−１３が用
いられているが、その配置が異なる。そして、該偏光ビ
ームスプリッタ−１３の１つの光出射面には、偏光面の
９０゛回転した透過光成分を得る透過手段２７が付され
ている。

従って、第１プリズム形成板１から出射した光のうちの
ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ−１３を透過し、更
に透過手段２７を透過する際に偏光面の９０゛回転を受
けてＳ偏光に変換される。

方、第１プリズム形成板ｌから８射した光のうちのＳ偏
光成分は偏光ビームスプリッタ−１３で反射する。これ
ら２つのＳ偏光は、上記第６図の実施例と同様にして、
第２プリズム形成板２へと導かれ、進行方向を揃えられ
て出射する。

本実施例では、偏光部から出射する光がＳ偏光であるが
、上記透過手段２７を第１７図における２７゛の位置に
配置することにより５ｐ偏光を得ることができる。

実際には、Ｓ偏光を透過しｐ偏光を反射する偏光ビーム
スプリッタ−を実現するのは困難であるため、請求項１
〜５の実施例により得られる偏光は実質的にｐ偏光のみ
である。これに対し、上記請項６の実施例では、Ｓ偏光
、ｐ偏光のいずれをも得ることができる。

上記偏光面の９０゛回転した透過光成分を得る透過手段
としては、％波長板（請求項７）やＴＮ液晶セル（Ｍ求
項８）を用いることができる。

上記第１図の実施例で用いられているミラー型偏光ビー
ムスプリッタ−３は、透明板上に光学薄膜を多層にコー
トしたもので、Ｓ偏光成分とｐ偏光成分の反射率が異な
ることを利用してこれらを分離するものである。このタ
イプはカバーできる波長帯域が狭いので単色光に使用が
限定されるが、平板状であるため小さな場所しかとらな
いという利点がある。

一方、第６図の実施例で用いられているプリズム型偏光
ビームスプリッタ−１３は２つの直角ブリズムを偏光多
層膜をはさんで貼り合わせた構造のもので、はぼ可視光
全域をカバーする広帯域のものができ、白色光に適用で
きる。但し、偏光部から出射する光ビームの幅を大きく
広げない様にするためには、反射部材７が必要となる。

尚、ここで言う偏光多層膜とは、屈折率の高い物質と低
い物質とを屈折角がブリュースター角になるように交互
に積層されてなる誘電多層膜である。

次に、第３図及び第４図は請求項９の実施例の平面図で
あり、偏光ビームスプリッタ−１０として第１０図に示
されるものを用いている。

該偏光ビームスプリッタ−１０は、第１Ｏ図に示す様に
、直角プリズム列を形成した透明板の間に偏光多層膜１
４を形成したものでり、該偏光多層膜１４は上記プリズ
ム型偏光ビームスプリッタ−のそれと同じものである。

透明板上に形成された各々のプリズムの面がプリズム型
偏光ビームスプリッタ−の入射面及び反射面と同じ働き
をして、結果的にプリズム型偏光ビームスプリッタ−と
同じ機能を示す。この様なものはレーザー光のようなコ
ヒーレント光に適用される場合には、そのコヒーレンス
を乱し好ましくないが、本発明の用途のようにインコヒ
ーレントな光源に用いるには問題がない。また第３図及
び第４図かられかるように、入射角β＝４５°で使い、
ミラー型とほぼ同じ使い方ができる。

尚、第３図の実施例の光ビーム幅縮小部では、反射部材
として直角プリズム１１の斜面を用いており、第４図の
実施例の光ビーム幅縮小部では、反射部材として第９図
に示す様な片面に小プリズム列を形成してなる透明板１
２を用いている。これらプリズム１１及び透明板１２の
屈折率は（２）””以上である。

次に、第２図は請求項１０の実施例の平面図であり、偏
光ビームスプリッタ−８として第１１図に示されるもの
を用いている。

該偏光ビームスプリッタ−８は、第１１図に示す様に、
プリズム型偏光ビームスプリッタ−の半分を直角プリズ
ム列を形成した透明板に置き換えたものであり、その働
きはプリズム型偏光ビームスプリッタ−と同じである。

第２図の実施例では、この偏光ビームスプリッタ−８の
二つの側面がそれぞれ光ビーム幅縮小部及びプリズム反
射面４に対面し、直角プリズムが導光体としての働きを
している。

なお、上記第１０図及び第１１図の偏光ビームスプリッ
タ−の制作方法は基本的にプリズム型と同じであり、一
方の透明板ないしはプリズムを有する透明ブロックに偏
光多層膜を蒸着などによって形成し、もう一方の透明板
ないしは透明ブロックを接着すればよい。

第８図は上記第１プリズム形成板１または上記第２プリ
ズム形成板２における光通過の様子を示す概略図であり
、本図から分かる様に、プリズム形成板１．２の法線方
向に光を出射させるためには、小プリズム面がプリズム
形成板の法線方向となす角度θを下記式（１）、（２）
を満たす様に選べばよい。

ｎ　５ｉｎａ＝　ｓｉｎβ　　　　　　　−−−（１）
ｎ　ｃｏｓ　（α＋θ）　＝　ｃｏｓθ　　　・・・（
２）なお、ここでｎはプリズム形成板１，２の屈折率で
ある。

上記βはプリズム形成板１，２への入射角であり、４５
°であるから、上記式（１）、（２）から、ｓｉｎα＝　　１／（ｎ　、２＋、’２）　　　　　　
　　・　・　・　（３）ｔａｎθ＝　（２ｎ　２　−１
）ｌ／２　−２１／２　　　、　　・・（４）であり、
θ〉０であるから、上記式（４）より、ｎ　＞　（３／
２）　””でなければならないことがわかる。

そして、α≧θとなる様にθを選択するのが好ましい。

もし、ａくθであれば、第１２図（ａ）に示すように、
入射光２１の一部２２がプリズムの反対の傾斜の面に反
射して方向を変え、平行な出射光とならないため、効率
の低下をまねき好ましくない。第１２図（ｂ）に示すよ
うに損失光を生じないためには、上記式（３）から、ｔ
ａｎａ　＝　　（ｓｉｎ２ａ／（１−ｓｉｎ２ａ））”
”＝　１／（２ｎ　”　−１）　”” であり、またａ≧θからｔａｎα≧ｔａｎθであり、こ
れらと上記式（４）とから、ｎ≦　（（３＋３”２）／２）””＝１．５３８・・・
（５）となり、これがプリズム形成板の好ましい屈折率の範囲
である。但し、ｎが上記式（５）の範囲より大きくなっ
て、第１２図（ａ）のように損失光が生じても、α崎θ
であれば、効率は急激には低下しない。

更に、θは小さいほど屈折角が太き（、光ビームの広が
り角を拡大する効果が大きくなるため、集光効率が低下
するので、この観点からは上記式（５）の等号が成り立
つように選ぶのがよい。

第７図は第１図の実施例を並列に配置した実施例である
。本実施例では、第２プリズム形成板２及び偏光ビーム
スプリッタ−３が一体化されている。本実施例によれば
、装置全体の体積を著しく小さくでき、小型軽量化が達
成できる。

第２０図は第７図の実施例の光ビーム幅縮小部と偏光部
とを離して配列したものに相当する。

第１９図は請求項１１の実施例の平面図である。本実施
例は、第６図の実施例を並列に配置し、反射部材７を除
去したものに相当する。

また、第１８図は請求項１２の実施例の平面図である。

本実施例は、第１７図の実施例を並列に配置し、反射部
材７を除去したものに相当する。

第１９図及び第１８図から分かる様に、これらの実施例
では、第２プリズム形成板２が一体化されており、異な
る光ビーム幅縮小部に入射した光が第２プリズム形成板
２において合流する。

第２１図は請求項１３の実施例の平面図である。本実施
例は、第１図の実施例の光ビーム幅縮小部を第１プリズ
ム形成板１どうじが隣接する様に逆向きに並列配置し、
該第１プリズム形成板ｌの対称面位置にハーフミラ−３
０を配置して、各第１プリズム形成板１から出射する光
をハーフミラ−３０に入射させ、該ハーフミラ−の各側
においてハーフミラ−透過光とハーフミラ−反射光とを
合流させた後に、偏光部へと導いている。

この様に、左右の光ビーム幅縮小部からの光のおのおの
が左右の偏光部に振り分けられるため、光源５や凹面鏡
６に左右の非対称性（例えば、光源５のフィラメントの
位置が左右どちらかにずれること等による）に基づく入
射光の明るさ斑があったとしても、打ち消されて均一性
の良好な出力光が得られる。

本発明の説明図には、光源に曲面ミラーを使ったビーム
光源を用いたが、レンズを用いたビーム光源であっても
全（同様であることは言うまでもない。

［発明の効果］以上説明したように、本発明製雪は、ランダム偏光の光
源から小型の簡単な装置を使って、ビーム幅を拡大させ
ることなしに、直線偏光の光を効率よく作ることを可能
にした。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図、第６図、第７図、第１７図〜第２１図
はいずれも本発明の偏光作成光学装置の平面図である。第５図は本発明の偏光作成光学装置の斜視図である。第８図及び第１２図はいずれもプリズム形成板における
光通過状態を示す図である。第９図は反射部材の例を示す図である。第１０図及び第１１図は偏光ビームスプリッタ−を示す
図である。第１３図は本発明の偏光作成光学装置に使用されるプリ
ズム反射面の説明図であり、第１４図は該プリズム反射
面の機能を説明する図である。第１５図及び第１６図はそれぞれ４波長板と平面鏡との
組み合わせによる反射面の例及びプリズム反射面の前に
位相板を配置した反射面の例を示す図である。なお、図中の光線のうちで、ｐ偏光成分は実線で示され
ており、Ｓ偏光成分は点線で示されている。１：第１プリズム形成板、２：第２プリズム形成板、３．８，１０，１３：偏光ビームスプリッタ− ４，２０ニブリズム反射面、５：光源、　　　　　６：凹面鏡、７：反射部材、　　９：導光体、１１：直角プリズム、１２：透明板、　　　１４：偏光多層膜、１５：平面鏡
、　　　１６：４波長板、１７．２１，２４：入射光、１８．２５：反射光、１９：位相板、　　２２：損失光、２６ａ。２６ｂ＝反射面、３０：ハーフミラ−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源からの光の一部を反射させる反射部材と、該
反射部材の反射光と上記光源からの光の他部との進行方
向を揃えて合成するためのものであって片面にプリズム
列を有する第１プリズム形成板とからなる光ビーム幅縮
小部と、該光ビーム幅縮小部からの光のうちｐ偏光成分光及びｓ
偏光成分光の一方を反射させ且つ他方を透過させる偏光
ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターの反
射光を入射させて偏光面の９０゜回転した反射光成分を
得る反射手段と、該反射手段での反射光が上記偏光ビー
ムスプリッターを透過した光と上記光ビーム幅縮小部か
らの光のうち直接上記偏光ビームスプリッターを透過し
た光との進行方向を揃えて合成するための、片面にプリ
ズム列を有する第２プリズム形成板とからなる偏光部と
、を有することを特徴とする、偏光作成光学装置。
（２）上記偏光ビームスプリッターの偏光膜面が上記第
２プリズム形成板から離隔しており、該偏光ビームスプ
リッターから出射する光の少なくとも一部を上記第２プ
リズム形成板へと導く反射部材を有する、請求項１に記
載の偏光作成光学装置。
（３）上記反射手段が、多数の反射鏡面が隣接するもの
どうし互いに直交して該隣接反射鏡面により形成される
稜線と直交する方向に多数配列されてなり、入射光の偏
光面に対し上記反射鏡面配列方向が４５゜の角度をなす
様に配置されてなるプリズム反射面であることを特徴と
する、請求項１に記載の偏光作成光学装置。
（４）上記反射手段の前に位相板を配置してなる、請求
項３に記載の偏光作成光学装置。
（５）上記反射手段が、１／４波長板と平面鏡とを重ね
たものであることを特徴とする、請求項１に記載の偏光
作成光学装置。
（６）光源からの光の一部を反射させる反射部材と、該
反射部材の反射光と上記光源からの光の他部との進行方
向を揃えて合成するためのものであって片面にプリズム
列を有する第１プリズム形成板とからなる光ビーム幅縮
小部と、該光ビーム幅縮小部からの光のうちｐ偏光成分光及びｓ
偏光成分光の一方を反射させ且つ他方を透過させる偏光
ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターの反
射光及び透過光のうちの一方を入射させて偏光面の９０
゜回転した透過光成分を得る透過手段と、該透過手段の
透過光と上記偏光ビームスプリッターの反射光及び透過
光のうちの他方との進行方向を揃えて合成するための、
片面にプリズム列を有する第２プリズム形成板と、上記
透過手段の透過光の少なくとも一部及び上記偏光ビーム
スプリッターの反射光及び透過光のうちの他方の少なく
とも一部を上記第２プリズム形成板へと導く反射部材と
からなる偏光部と、を有することを特徴とする、偏光作成光学装置。
（７）上記透過手段が１／２波長板である、請求項６に
記載の偏光作成光学装置。
（８）上記透過手段がＴＮ液晶セルである、請求項６に
記載の偏光作成光学装置。
（９）上記偏光ビームスプリッターが、２枚の透明板の
間に偏光多層膜が挟持されており各透明板の外面側に面
法線と４５゜の角度をなし互いに直交する２つの面をも
つプリズムが複数並列配置されて形成されているもので
ある、請求項１または６に記載の偏光作成光学装置。
（１０）上記偏光ビームスプリッターが、１枚の透明板
と直角プリズムの斜面との間に偏光多層膜が挟持されて
おり上記透明板の外面側に面法線と４５゜の角度をなし
互いに直交する２つの面をもつプリズムが複数並列配置
されて形成されているものである、請求項１または６に
記載の偏光作成光学装置。
（１１）上記偏光ビームスプリッターから出射する光の
少なくとも一部を上記第２プリズム形成板へと導く反射
部材を除去してなる上記請求項２に記載の偏光作成光学
装置複数を、各光ビーム幅縮小部からの出射光が平行に
なる様に、隣接させて並列に配置してなる、偏光作成光
学装置。
（１２）上記透過手段の透過光の少なくとも一部及び上
記偏光ビームスプリッターの反射光及び透過光のうちの
他方の少なくとも一部を上記第２プリズム形成板へと導
く反射部材を除去してなる上記請求項６に記載の偏光作
成光学装置複数を、各光ビーム幅縮小部からの出射光が
平行になる様に、隣接させて並列に配置してなる、偏光
作成光学装置。
（１３）上記請求項１に記載の光ビーム幅縮小部２つを
第１プリズム形成板どうしが隣接する様に配置し、該２
つの第１プリズム形成板の対称面位置にハーフミラーを
配置し、一方の光ビーム幅縮小部からの出射光のうちの
ハーフミラー透過光と他方の光ビーム幅縮小部からの出
射光のうちのハーフミラー反射光とを偏光部の第１の部
分へと導き、且つ上記他方の光ビーム幅縮小部からの出
射光のうちのハーフミラー透過光と上記一方の光ビーム
幅縮小部からの出射光のうちのハーフミラー反射光とを
偏光部の第２の部分へと導き、上記偏光部の第１の部分
及び第２の部分がいずれも上記請求項１に記載の偏光部
からなり、これら２つの部分からの出射光の進行方向が
揃えられる様にされている、偏光作成光学装置。