JPH0437817A - 偏光作成光学装置 - Google Patents

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［１３−１８７１０１号公報、特開昭
６３−２７１３１３号公報、実開昭６３−１５０９２２
号公報、特開昭６３−１６８６２２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
ム光から効率よく直線偏光を作る際に、ビーム幅の拡大
が少なく、出射ビームに明るさのむらが生じない装置を
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膜と、該偏光膜
からの反射光を入射させて偏光面の９０”回転した反射
光成分を得るプリズム反射面と、該プリズム反射面での
反射光が上記偏光膜を透過した光と上記光源からの光の
うち直接上記偏光膜を透過した光とのいずれかの光路を
２つの光が交わるように変化させる反射鏡と、かくして
交わった２つの光の進行方向を揃えて合成するプリズム
とを有し、上記プリズム反射面は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、該
プリズム反射面は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いることを
特徴とする、偏光作成光学装置、 である。

また、本発明の請求項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の構成要素のプリズ
ム反射面の代わりに、１／４波長板と平面鏡とを重ねた
ものを用いてなる、偏光作成光学装置、 である。

また、本発明の請求項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の構成要素のプリズ
ム反射面の前に位相板を配置してなる、偏光作成光学装
置、 である。

更に、本発明の請求項４に記載の偏光作成光学装置は、 光源からの光のうちｐ偏光成分光及びＳ偏光成分光の一
方を直角に反射させ且つ他方を透過させる直交配置の２
つの偏光膜と、これら２つの偏光膜の対称面位置に配置
された騒波長板と、上記２つの偏光膜の各々により直角
に反射され上記騒波長板を通過して偏光面が９０”回転
し上記２つの偏光膜のうちの他方を透過した光の光路を
上記光源からの光のうち直接上記２つの偏光膜のうちの
他方を透過した光と交わる様に変化させる対称配置の２
つの反射鏡と、かくして交わった２つの光の進行方向を
揃えて合成する対称配置の２つのプリズムと、該２つの
プリズムからの出射光を更に揃えて合成する手段とを有
していることを特徴とする、偏光作成光学装置、 である。

更に、本発明の請求項５に記載の偏光作成光学装置は、 光源からの光のうち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膜と、該偏光膜
からの反射光または透過光を通過させて偏光面を９０゛
回転させる局波長板と、上記偏光膜からの反射光及び透
過光のうちの一方の光路を２つの光が交わるように変化
させる反射鏡と、かくして交わった２つの光の進行方向
を揃えて合成するプリズムとを有することを特徴とする
、偏光作成光学装置、 である。

また、本発明の請求項６に記載の偏光作成光学装置は、 請求項５に記載の偏光作成光学装置の構成要素の怪波長
板の代わりに、Ｔ　Ｎ　＞１品セルを用いてなる、偏光
作成光学装置、 である。

［イ乍用］ 本発明の偏光作成光学装置は、光源からの光を偏光ビー
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
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１１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１４ａに入射した直線偏光光１２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１４ａ、１４ｂが完全導体の反射面で
あれば、１４ａ、１４ｂで反射した光１３の成分Ｆｐ’
の向きが反転し結果として１２に対して１３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△を生じ、ま
た両者の振幅も異なり、反射光１３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、Δは小さいほど完全
導体の面に近（、効率も高い。

・第１０図にプリズム反射面の一例を示す。

基板１５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１５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１５
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１
５の屈折率が２１７２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９
０°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
６７％となる。

次に、残液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１２図は残液長板を使った反射面
の例であり、反射鏡１９の前に％波長板２０を置いて構
成される。入射光２１は反射鏡１９で反射する前後に残
液長板２０を通過することによって偏光面を９０”回転
した反射光２２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
依存性を小さくするために、異なる波長分散を持つ複屈
折材料を合わせてなるＫ　ｙｌ’！し波長様を用いても
よい。

尚、上記２つの手段をあｔ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１３図は位相板２３とプリズム反射面２４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Ｆｐｏどの位相差ΔがＯ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−八を位相板２３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２３は反射前後に通過するため、レタデーショ
ンが一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
くてすむため、全体での波長依存性は小さく、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
く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△＝７０°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、局波長板を使い、入射光の偏光面と
％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。

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ように向かい合わせ、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
の分子軸はこれらの基板の間で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。

従って、ＴＮ液晶セルの作用は光線の通る向きに関係し
、一方向にＳ偏光→ｐ偏光の作用を持っとき、逆方向に
はｐ偏光−８偏光の作用しか持たないことになる。

以上の様にして得られた偏光回転成分と偏光膜で分離さ
れたもう一方の成分とのうちの一方を反射鏡で反射させ
て方向を変え、両偏光ビームの交わる位置において１つ
の光ビームに合成する。

こうすることによって、偏光作成によるビーム幅の拡大
が少な（、また光ビーム合成の手段としてマイクロプリ
ズムを並べてなるものを（資）うことによって、出射ビ
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。

先ず、請求項１の実施例を示すが、この中の構成要素の
プリズム反射面を％波長板と平面鏡とを重ねたものに置
き換えたものが請求項２の実施例に、またプリズム反射
面の前に位相板を配置したものが請求項３の実施例にな
る。

第１図及び第２図はそれぞれ請求項１の実施例の平面図
であり、第３図は第１図の装置の斜視図である。

第１図の実施例において、光源６ａの光は曲面鏡６ｂで
平行光にされ、偏光膜３に入射し、ｐ偏光の成分は偏光
膜３を透過して合成プリズム列２で屈折して出射する。

一方、Ｓ偏光の成分は偏光膜３で反射し、プリズム反射
面４で反射することによってｐ偏光に変換され、今度は
偏光膜３を透過し、反射鏡５で方向を変えて合成プリズ
ム列２から出射する。

ここで、合成プリズム列２の各小面が出射光の進行方向
となす角をθ、入射光の進行方向となす角をφとすると
き、 ｎ　ｃｏｓφ：　ＣＯ３θ　　　　　　　・・−（１）
が成り立つ。なお、ここでｎはプリズムの屈折率である
。

プリズム列２は傾きの異なる２種類の小面が交互に並ん
で構成されており、光源側から直接偏光膜３を通過して
きた光と反射鏡５からの反射光とのそれぞれが異なる傾
きの小面で上記式（１）に従って屈折して出ることによ
って進行方向が揃えられる。

このためには、それぞれの角φ、θを適当な値に設定し
なければならないが、簡単には両成分光のφ、θの大き
さを等しくとればよく　（符号はとりかだによる）、ま
た出射光の進行方向を法線とする面上に三角プリズムが
並んだ形のものにするのが良い。これにより、両成分光
が均一に混じりあうので、明るさや色のむらの発生を防
ぐことができる。

第１８図は第１図のプリズム列を単一のプリズムに置き
換えたもので、請求項１の実施例の１つであるが、この
場合には部品のサイズが大きくなるだけでなく、光源側
から直接偏光膜３を通過してきた光と反射鏡５からの反
射光とがビームの断面内で分離している。これら２つの
成分は、偏光膜のＳ′偏光に対する反射率とｐ偏光に対
する透過率とが厳密には等しくないことに加え、後者が
プリズム反射面４での損失や偏光面の回転の不完全さ（
波長に依存）や反射鏡５での損失（Ａｌ蒸着で１０〜２
０％、Ａｇ蒸着で５〜１０％程度）などにより強度が低
下するので、スペクトルにも変化がある。従って、第１
８図のものでは出射光に強度や色のむらを生じ、この点
では好ましくない。

厳密には、第１図のものもプリズムの配列周期のむらを
持っている。しかし、これは出射ビームの広がり角にも
依存するが、プリズムの周期を十分小さくとればほとん
ど目たたなくなる。

ここで、合成プリズムの形状を決める角度θについて述
べる。

第９図に示すように、θを大きくとりすぎると、入射光
の一部１６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。こうならないためには、φ≧２０で
あればよい。従って、 ｎｃｏｓ２θ≧ｎ　ＣＯ８φ＝　　ｃｏｓθ　　・−−
（２）θ≦　ｃｏｓ−’（［１＋（１＋８ｎ”）””］
／４ｎｌ・　・　・　（３） となる。

設計に当たっては、材料の屈折率ｎから上記式（３）を
満たすようにθを決定し、上記式（１）からφを求め、
これをもとに反射鏡５の位置と角度とを決めれば良い。

ただし、θは小さいほど屈折角が太き（、ビームの広が
り角を拡大する効果が太き（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（３）の等号が成り立
つように選ぶのがよい。

一方、出射ビームの幅は入射ビームのそれの１／ｃｏｓ
θとなって増加する。この点では、θは小さいほどビー
ム幅の増加は少ない。

例えば、材料としてポリメチルメタクリレートを使うと
すれば、ｎ＝１．４９で、上記式（３）の等号を採用す
ればθ＝２６．５°となり、ビーム幅は１．１２倍にな
る。第１図がほぼこの場合にあたるが、ビーム幅の拡大
は僅かであることがわかる。

第２図は、第１図の光源とプリズム反射面の位置とを入
れ変えた実施例で、機能的には第１図のものと同様であ
る。レイアウトに適する方を選択すれば良い。液晶プロ
ジェクタ−の用途では、発熱源（光１（ｉｉｉ）を液晶
ライトバルブ（プリズム列２に隣接して配置される）か
ら離しておくのがよい為、第１図の構成の採用が好まし
い。

また、第１図及び第２図における偏光膜３は、通常の偏
光ビームスプリッタ−（ＰＢＳ）に使われる物と同じで
あって、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してなる誘電体多
層膜であって、ｐ偏光のみを透過しＳ偏光を反射する性
質を持つ。ここで、光線の入射角は４５°にとるのが一
般的であるが、必ずしも４５°でなければならないわけ
ではない。第１６図は入射角が４５°より大きい場合の
例であるが、最もよい偏光性能が得られる入射角は、使
用される透明材料の屈折率や多層膜を構成する蒸着物質
の屈折率によって決まり、必ずしも４５°ではない。し
かしながら、実際には通常のＰＢＳと同じ４５°の入射
角で設計するのが簡単で、またサイズの点でも有利であ
る。

本実施例は付随的な作用としてミキシング作用を持って
いる。第８図は入射光線の入射位置とそれぞれの出射位
置とを示したものである。これから分るように、一方の
端に入射した光のｓｍ光成分とｐ偏光成分とは、それぞ
れ両端に分かれて出射し、言い替えればＳ偏光成分はｐ
偏光に変換されると共にビームの中心に対して鏡面対称
の位置に移動することになる。従って、入射光に位置に
よる明るさの不均一がある場合には、上記ミキシング作
用によって、この不均一の非対称成分が減少する効果が
期待できる。

上記ミキシング効果を有効に利用しつつ、コンパクト化
を進めたものが第４図に示す装置である。

一般に、ミラー付きランプやレンズと電球との組み合わ
せによって作られる光は軸対称の明るさ分布を持ってお
り、その点で前述のミキシング効果のみによる不均一性
の減少はあまり効果的なものではない。そこで、以上の
様な構成のユニ・シト２組を対称形に配置しく但し光源
は共通）、それぞれの出射光を合成するプリズムを設け
たものが第４図の実施例である。こうすることによって
、ミキシングはそれぞれが非対称性を持ちやすい半分ず
つのビームで行われる。第４図ではこれらがもう一度プ
リズム８で合成される際にもミキシングが行われる。

第４図の点線で囲まれた部分の２方向の光の合成手段は
、プリズム８の様な形状でなくとも良く、例えば第５図
のような単一のプリズム９でも良いし、第６図のように
反射手段を使って進行ベクトルを一致させるものでも良
い。

第４図の実施例では、プリズム反射面の反射によって偏
光面の回転を行っており、両方のユニットのプリズム反
射面が隣接配置されている。ところで、これら２つのプ
リズム反射面を一枚の坏波長板に置き換えて、類似の機
能を発揮させることができる。これが請求項４の実施例
である。

第７図は請求項４の実施例を示す。本実施例において、
右側のユニットに入射した光源光のＳ偏光成分は、偏光
膜３ａで反射した後に届波長板１１を通過することによ
り偏光面を回転しｐ偏光とされた上で、対称形に置かれ
た左側のユニットに入り、偏光膜３ｂを透過し更に反射
鏡５ｂで反射してプリズム２ｂから出射する。そして、
プリズム８で、光源から直接上記右側のユニットの偏光
膜３ａを透過したｐ偏光と合成される。左側のユニット
に入射した光源光も同様にしてｐ偏光となってプリズム
８から出射する。

このように、第４図の実施例の２枚のプリズム反射面を
１枚の１／２波長板に置き換えることができる。坏波長
板は、その光学軸が偏光面と４５°をなすように設置す
ることによって偏光面の回転を行い、その効果は光の通
過する向きに依存しないため、この様な使い方が可能に
なる。

言うまでもないことであるが、プリズム８の合成手段の
代りに第５図のような単一のプリズムを用いても良いし
、第６図のように反射手段を使って進行ベクトルを一致
させても良い。

第１５図は通常のＰＢＳを使って請求項１の装置を構成
した実施例である。これはＰＢＳと合成プリズム２を有
するものを含む５つの三角プリズムとを含んで構成され
、これらは屈折率の低い透明接着剤１７で接着されてい
る。このため、光ビームの側面付近の光が全反射によっ
てプリズム内に閉じこめられ、導波路が形成されるため
に、効率よ（光が合成プリズムまで導かれる。但し、こ
の実施例は第１図の実施例に比較してサイズが大きくな
る。

次に、第１４図及び第１７図は請求項５の実施例である
。

第１４図で、Ａからの入射光の内、ｐ偏光成分はＰＢＳ
を通過し、またＳ偏光成分はＰＢＳ’支び１／２波長板
１１及び反射鏡５を経てｐ偏光となり、これらは合成プ
リズム２で合成される。これらの実施例は第１５図の実
施例と同様に三角プリズムを屈折率の低い透明接着剤で
貼り付けて作られているが、ビームの広がり角が小さい
光源を使うのであれば導波路を形成する必要はなく、一
体成形したもので十分である。

実際にはＳ偏光を通しｐ偏光を反射する偏光膜及びＰＢ
Ｓを実現するのが困難であるため、請求項１〜４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、上記請求項５の実施例ではｓ、ｐのいずれの
偏光をも得ることができる。

第１４図はｐ偏光を得る構成であるが、図で入射光の位
置をＡからＢに移すことにより、あるいは坏波長板の位
置をＣからＣに移すことにより、Ｓ偏光が得られる。ま
た両方を移動すればｐ偏光となる。これを利用して、Ａ
、Ｂに異なる色の光源を置き、色によって偏光面が異な
る光を得たり、ＡＢに同様の光源を置き、スイッチを切
り替える事によって（どちらか一方をＯＮにする）偏光
面を瞬時に切り替えたり、双方の光源の明るさを変えて
偏光度を連続的に変化させたりすることもできる。

第１７図の実施例は第１４図の実施例の％波長板の位置
を変えたもので、その作用は全く同じである。

第１７図の実施例や第１４図の実施例の届波長板をＴＮ
液晶セルで置き換えたものが請求項６の実施例である。

ＴＮ液晶セルの作用は１／２波長板と同等であるが、Ｔ
Ｎ液晶セルは入射偏光面と出射偏光面とを特定しなけれ
ばならないので、前述したようにＡ、Ｂ双方に別の光源
を置いて特殊な効果を得ることはできない。

請求項２に記載の局波長板、請求項４，５に記載の１／
２波長板、及び請求項３に記載の位相板としては、雲母
、水晶等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を示す高分
子フィルムを所定の倍率に延伸したものなどが使われる
。

また、請求項６に記載のＴＮ液晶セルは、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
が互いに直交するように向かい合わせ、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
はこれらの基板の間で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。

この様に、ＴＮ液晶セルを使ったものは、偏光面を回転
する性質が波長依存性を持たない点で、白色光源を使用
するのに有利である。しかしながら、セルを通過する際
の光の損失を少なくすることや、液晶の温度特性に注意
しなければならない等、局波長板に比較して取扱いがや
や雛しい。

一方、坏波長板は、偏光面の回転効率が波長依存性を持
つけれども、可視光全域にそこそこの効果（８０％以上
）を示し、白色光源を適用することも十分可能である。

請求項１〜４の実施例では偏光面を回転した成分が更に
偏光膜を通ってから出射するため、偏光度の高い出力光
が得られるのに対し、請求項５゜６の実施例ではそのま
ま出力されるために、偏光回転光に偏光面の直交する成
分が混じって、偏光度が若干低下することがある。従っ
て、高い偏光度が要求される用途には、出力光を更に偏
光フィルターを通して偏光度を上げることが好ましい。

以上の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、レンズを使ったビーム光源であ
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、本発明装置は、ランダム偏光の光
源から小型の簡単な装置を使って、ビーム幅の拡大が少
なく明るさむらの発生が少ない方法で、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２図、第４図、第７図、第８図、第１４図〜
第１８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３図は本発明の偏光作成光学装置の斜視図である。 第５図及び第６図はいずれも本発明の偏光作成光学装置
に使用される光合成手段を示す平面図である。 第９図は光合成プリズム列における光通過状態を示す図
である。 第１０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１１図は該プリズム反射
面の機能を説明する図である。 第１２図及び第１３図はそれぞれ残液長板と平面鏡との
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、実線はｐ偏光成分、点線は
Ｓ偏光成分を表す。 ２・・・合成プリズム列 ３・・・偏光膜 ４・・・プリズム反射面 ５・・・反射鏡 ６ａ・・・光源 ６ｂ・・・凹面鏡 ８・・・合成プリズム列 ９、ｌＯ・・・合成プリズム １１・・・局波長板 １２・・・入射光 １３・・・反射光 １４ａ、１４ｂ・・・反射面 １５・・・プリズム反射面 １７・・・低屈折率接着剤層 １８・・・ＰＢＳ １９・・・平面鏡 ２０・・・波長板 ２１・・・入射光 ２２・・・反射光 第 図 ２３・・・位相板 ２４・・・プリズム反射面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光のうち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膜と、該
   偏光膜から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プリズム反射面と、該プリズム反射
   面での反射光が上記偏光膜を透過した光と上記光源から
   の光のうち直接上記偏光膜を透過した光とのいずれかの
   光路を２つの光が交わるように変化させる反射鏡と、か
   くして交わった２つの光の進行方向を揃えて合成するプ
   リズムとを有し、上記プリズム反射面は多数の反射鏡面
   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、該プリズム反射面は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いる
   ことを特徴とする、偏光作成光学装置。
2. （２）請求項１に記載の偏光作成光学装置の構成要素の
   プリズム反射面の代わりに、１／４波長板と平面鏡とを
   重ねたものを用いてなる、偏光作成光学装置。
3. （３）請求項１に記載の偏光作成光学装置の構成要素の
   プリズム反射面の前に位相板を配置してなる、偏光作成
   光学装置。
4. （４）光源からの光のうちｐ偏光成分光及びｓ偏光成分
   光の一方を直角に反射させ且つ他方を透過させる直交配
   置の２つの偏光膜と、これら２つの偏光膜の対称面位置
   に配置された１／２波長板と、上記２つの偏光膜の各々
   により直角に反射され上記に波長板を通過して偏光面が
   ９０°回転し上記２つの偏光膜のうちの他方を透過した
   光の光路を上記光源からの光のうち直接上記２つの偏光
   膜のうちの他方を透過した光と交わる様に変化させる対
   称配置の２つの反射鏡と、かくして交わった２つの光の
   進行方向を揃えて合成する対称配置の２つのプリズムと
   、該２つのプリズムからの出射光を更に揃えて合成する
   手段とを有していることを特徴とする、偏光作成光学装
   置。
5. （５）光源からの光のうち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膜と、該
   偏光膜からの反射光または透過光を通過させて偏光面を
   ９０°回転させるに波長板と、上記偏光膜からの反射光
   及び透過光のうちの一方の光路を２つの光が交わるよう
   に変化させる反射鏡と、かくして交わった２つの光の進
   行方向を揃えて合成するプリズムとを有することを特徴
   とする、偏光作成光学装置。
6. （６）請求項５に記載の偏光作成光学装置の構成要素の
   １／２波長板の代わりに、ＴＮ液晶セルを用いてなる、
   偏光作成光学装置。