JPH0458214A - Polarized light generating optical device - Google Patents

Polarized light generating optical device

Info

Publication number
JPH0458214A
JPH0458214A JP16824690A JP16824690A JPH0458214A JP H0458214 A JPH0458214 A JP H0458214A JP 16824690 A JP16824690 A JP 16824690A JP 16824690 A JP16824690 A JP 16824690A JP H0458214 A JPH0458214 A JP H0458214A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
prism
polarizing
polarization
beam splitter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16824690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norimori Ooishi
則司 大石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP16824690A priority Critical patent/JPH0458214A/en
Priority to EP19900119539 priority patent/EP0422661A3/en
Priority to US07/597,819 priority patent/US5124841A/en
Publication of JPH0458214A publication Critical patent/JPH0458214A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To efficiently generate linearly polarized light by dividing the light from a light source to two linearly polarized light components by a polarizing beam splitter and rotating the plane of polarization of one of them by 90 deg. to join this component to the other. CONSTITUTION:The light of a light source 5 is collimated to parallel rays by a curved mirror 6 and is made incident at 45 deg. on a mirror type polarizing beam splitter 3, and the p-polarized light component is transmitted through a polarizing beam splitter 3 and is refracted by a first prism forming plate 2 and is emitted. The s-polarized light component is reflected by the polarizing beam splitter 3 and is reflected in the opposite direction by a prism reflection face 4, and thereby, this component has the plane of polarization rotated at 90 deg. and is converted to p-polarized light and is transmitted through the polarizing beam splitter 3 and is refracted by the first prism forming plate 2 and is emitted. Forms and refractive indexes of respective small prisms of the first prisms forming plate 2 are properly selected to make these two emitted light parallel.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for converting a beam of light with random polarization characteristics into linearly polarized light.

[従来技術J 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。
[Prior Art J] For example, it is known that a linearly polarized light beam is useful as a light source for a liquid crystal projector, or for illumination where reflections of the light source are avoided (lighting through glass, lighting through water, etc.).

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、メタルパライトランプなど)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。
Such linearly polarized light is conventionally used as a light source with random polarization characteristics (
It is produced by passing the light from a tungsten lamp, halogen lamp, xenon lamp, metal paralite lamp, etc.) through a polarizing plate, but at this time, the component of the source light that is perpendicular to the polarization plane of the transmitted light is cut off. Therefore, the usable transmitted light is at most 50% of the light source light.

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。
As described above, the method using a polarizing plate has a problem in that the loss is large.

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。
One way to avoid this loss is to first split the source light into two linearly polarized components using a polarizing beam splitter, rotate one of the polarization planes by 90'', and then merge them into the other.

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63−168622号公報がある。
An example of realizing this idea is Japanese Patent Laid-Open No. 63-19791
Publication No. 3, Japanese Utility Model Publication No. 187101/1983, Japanese Patent Application Publication No. 1983
There are JP-A-3-271313, JP-A-63-150922, and JP-A-63-168622.

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
が大きくなり、この点では好ましくない。
The above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No. 197913/1983 and Utility Model Application No. 63-
In Japanese Patent No. 187101, one component separated by a polarizing beam splitter is reflected by two reflecting surfaces to rotate the plane of polarization. Rotating the plane of polarization by reflection in this manner is preferable in that there is no wavelength dependence, but the size of the apparatus increases in order to secure the optical path of the reflected light, which is not preferable in this respect.

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。
Furthermore, the devices disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 63-271313 and Japanese Utility Model Application Publication No. 63-150922 are undesirable because of their large device size.

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。
Furthermore, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-168622, a TN liquid crystal is used to rotate the plane of polarization, and the above function is achieved with a relatively small device and an extremely simple structure.
It is preferable in this respect. However, since the S-polarized light component reflected by the polarizing beam splitter and the P-polarized light component whose plane of polarization has been rotated after passing through the polarizing beam splitter are spatially separated to form the output beam, the beam width differs from that of the incident beam. In addition, since the polarization rotation component is slightly attenuated when passing through the liquid crystal layer, there is a drawback that the output beam has uneven brightness.

[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(直線偏光を作る際に、ビーム幅の拡大
がな(、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。
[Problems to be Solved by the Invention] The problems to be solved by the present invention are to improve the efficiency (when producing linearly polarized light from a beam of randomly polarized light, to increase the beam width (and to prevent uneven brightness in the output beam). The purpose is to provide a device that does not cause such problems.

[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ビームスプリッ
タ−と、該偏光ビームスプリッタ−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−を透過した光と上記光源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1プリ
ズム形成板とからなる偏光部と、上記第1プリズム形成
板により合成された光の少なくとも一部を反射させる反
射面と、該反射面での反射光と上記第1プリズム形成板
により合成された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2プ
リズム形成板とからなる光ビーム合成部と、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−から出射する光の少なくとも一部を上記第1プリズ
ム形成板へと導く反射体を有するものである。
[Means for Solving the Problems] The polarized light creating optical device according to claim 1 of the present invention provides polarized light that reflects one of the p-polarized component light and the S-polarized component light of the light from the light source and transmits the other. a beam splitter; a reflecting means for receiving reflected light from the polarizing beam splitter to obtain a reflected light component with a plane of polarization rotated by 90 degrees; a polarizing unit comprising a first prism forming plate having a prism row on one side for aligning and combining the light and the light directly transmitted through the polarizing beam splitter among the light from the light source; a reflecting surface that reflects at least a portion of the light synthesized by the first prism forming plate; and aligning the traveling direction of the reflected light from the reflecting surface and the other part of the light synthesized by the first prism forming plate. The polarization creating optical device according to claim 2, further comprising: a second prism forming plate for combining the light beams and having a prism row on one side; The polarization creating optical device described in 1. has a reflector that guides at least a portion of the light emitted from the polarization beam splitter to the first prism forming plate.

また、請求項3に記載の偏光作成光学装置は、請求項1
に記載の偏光部2組と、各偏光部からの光の進行方向を
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2プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と
を有す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1または
3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ものであり、 請求項5に記載の偏光作成光学装置は、請求項4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り、 請求項6に記載の偏光作成光学装置は、請求項1または
3に記載の偏光作成光学装置において、上記反射手段が
、属波長板と平面鏡とを重ねたものであることを特徴と
するものである。
Further, the polarization creating optical device according to claim 3 is provided in claim 1.
It has a light beam combining section consisting of the two sets of polarizing sections described in , and a second prism forming plate which is for aligning and combining the traveling directions of the light from each polarizing section and having a prism row on one side. The polarized light creating optical device according to claim 4 is characterized in that in the polarized light creating optical device according to claim 1 or 3, the reflecting means has a plurality of adjacent reflecting mirror surfaces that are orthogonal to each other. The prism reflecting surfaces are arranged in large numbers in a direction orthogonal to the ridgeline formed by adjacent reflecting mirror surfaces, and are arranged so that the direction in which the reflecting mirror surfaces are arranged forms an angle of 45° with respect to the polarization plane of the incident light. The polarized light creating optical device according to claim 5 is characterized in that the polarized light creating optical device according to claim 4 is configured such that a phase plate is disposed in front of the reflecting means. The polarization creating optical device according to claim 6 is the polarization creating optical device according to claim 1 or 3, characterized in that the reflecting means is a combination of a wavelength plate and a plane mirror. .

また、請求項7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2つの偏光ビームスプリッタ
−と、これら2つの偏光ビームスプリッタ−の間に配置
されたイ波長板と、上記2つの偏光ビームスプリッタ−
の各々により反射され上記1/2波長板を通過して偏光
面が90°回転し上記2つの偏光ビームスプリッタ−の
うちの他方を透過した光と上記光源からの光のうち直接
上記2つの偏光ビームスプリッタ−のうちの他方を透過
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1プリズム形成板2つとからなる偏
光部と。
Further, the polarization creating optical device according to claim 7 includes two polarization beam splitters that reflect one of the p-polarized component light and the S-polarized component light of the light from the light source and transmit the other; An wavelength plate placed between the polarizing beam splitters and the above two polarizing beam splitters.
The light that is reflected by each of the above, passes through the 1/2 wavelength plate, the polarization plane is rotated by 90 degrees, and is transmitted through the other of the above two polarizing beam splitters, and the light that is directly polarized among the light from the above light source. a polarizing section consisting of two first prism forming plates each having a prism array on one side for aligning and combining the light transmitted through the other beam splitter with the light traveling in the same direction;

上記各第1プリズム形成板により合成された光の少なく
とも一部を反射させる反射面2つと、該2つの反射面で
の反射光の進行方向を揃えて合成し及び/または各反射
面での反射光と各反射面に対応する上記第1プリズム形
成板により合成された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
2プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と、を有す
ることを特徴とする 請求項8に記載の偏光作成光学装置は、請求項1.3ま
たは7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−がミラー型のものであり、 請求項9に記載の偏光作成光学装置は、請求項1.3ま
たは7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り、請求項10
に記載の偏光作成光学装置は、請求項1.3または7に
記載の偏光作成光学装置におい手、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。
two reflecting surfaces that reflect at least a portion of the light synthesized by each of the first prism forming plates, and combining the reflected light from the two reflecting surfaces in the same direction and/or reflecting the light from each reflecting surface; A second prism forming plate having a prism row on one side and for aligning and synthesizing the light and other parts of the light synthesized by the first prism forming plate corresponding to each reflecting surface, and having a prism row on one side. The polarization creating optical device according to claim 8 is characterized in that the polarization creating optical device has a light beam combining section of The polarization creating optical device according to claim 9 is the polarization creating optical device according to claim 1.3 or 7, wherein the polarizing beam splitter has a polarizing multilayer film between two transparent plates. Claim 10: A prism is formed by arranging a plurality of prisms sandwiched in parallel on the outer surface side of each transparent plate and having two surfaces that form an angle of 45° with the surface normal and are orthogonal to each other.
In the polarization creating optical device according to claim 1.3 or 7, the polarization beam splitter has a polarization multilayer film between one transparent plate and the slope of the right angle prism. is sandwiched between the prisms, and a plurality of prisms each having two surfaces forming an angle of 45 degrees with the surface normal and orthogonal to each other are arranged in parallel on the outer surface side of the transparent plate.

更に、請求項11に記載の偏光作成光学装置は、 請求
項1に記載の偏光部及び/または請求項7に記載の偏光
部が、隣接するものどうしで互いに第1プリズム形成板
が対称的配置となる様にして複数配列されており、該偏
光部配列の第1プリズム形成板側に上記偏光部から出射
する光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2プリズム形成板が配列さ
れていることを特徴とする。
Furthermore, in the polarization creating optical device according to claim 11, the first prism forming plates are arranged symmetrically with respect to each other in the polarizing section according to claim 1 and/or the polarizing section according to claim 7. A plurality of prisms are arranged in such a manner that the first prism forming plate side of the polarizing part array aligns and synthesizes the traveling direction of the light emitted from the polarizing part, and has a prism row on one side. It is characterized in that second prism forming plates are arranged.

[作用] 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。
[Function] The polarization creating optical device of the present invention splits light from a light source into two linearly polarized components using a polarizing beam splitter, rotates one polarization plane by 90 degrees, and then merges it into the other. As a means for rotating the plane of polarization, a reflector or a transmitter having a function of rotating the plane of polarization by 90° is used.

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。
First, a reflector having the function of rotating the plane of polarization by 90'' will be explained.

第19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。
FIG. 19 is a principle diagram showing how a component whose polarization plane is rotated by 90'' is obtained by reflection on a prism reflecting surface.

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26a、26b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。
The linearly polarized light 24 incident on the surface 26a is divided into an electric field vector component Fs parallel to the ridgeline of the prism and a perpendicular component Fp. If the surfaces 26a and 26b are perfect conductor reflecting surfaces, the electric field vectors 26a and 26b Component Fp' of light 25 reflected by
As a result, the polarization plane of light 25 is rotated by 90 degrees compared to light 24.

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。
However, in reality, there is no reflective surface that is a perfect conductor.
Generally, a phase difference Δ is generated between Fs' and Fp', and the amplitudes of the two are also different, so that the reflected light 25 becomes elliptically polarized light.

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
導体の面に近く、効率も高い。
Therefore, only the component whose polarization plane of this elliptically polarized light is orthogonal to that of the incident light is effective. Here, the smaller Δ, the closer the surface is to a perfect conductor and the higher the efficiency.

第18図にプリズム反射面の一例を示す。FIG. 18 shows an example of a prism reflective surface.

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。
A large number of reflective mirror surfaces are formed on one side of the substrate 23, adjacent reflective mirror surfaces are orthogonal to each other, and a large number of reflective mirror surfaces are arranged in a direction perpendicular to the ridgeline formed by the adjacent reflective mirror surfaces. .

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。
The reflecting mirror surface forms an angle of, for example, 45° with respect to the normal direction U of the substrate surface.Here, the condition that the adjacent reflecting mirror surfaces are orthogonal is such that the light incident along the normal direction U is reflected in the normal direction. This is a necessary condition, and it is most preferable in terms of efficiency that the angle between the reflecting mirror surface and the normal direction U is 45°.

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。
The reflective mirror surface can be obtained by forming a predetermined shape on one side of the substrate 23 and then forming a metal layer by vapor deposition or plating, or by forming a dielectric multilayer film.
If a transparent material is used as the prism, the plane side can be used as the incident surface and the prism surface can be used as a back mirror. Furthermore, the substrate 2
If the refractive index of 3 is greater than 21'', the prism surface may be used as a total reflection surface.For reflective mirror surfaces made of metal layers or dielectric multilayer films, the above-mentioned differences may occur due to differences in the type of metal, film thickness, and design of the multilayer film. The phase difference Δ varies, but when total reflection of a prism is used, it can be calculated from the refractive index. For example, when the refractive index is 1.49 (polymethyl methacrylate), Δ=70°. From now on, 90 of the plane of polarization
'The rotated component is 67%, but total reflection yields nearly 100% reflectance, so the efficiency at the reflective surface is approximately 67%.
It becomes 7%.

次に、属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20図は属波長板を使った反射面
の例であり、反射鏡15の前に残液長板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。
Next, a method of rotating the plane of polarization by 90'' using a wavelength plate will be explained. FIG. 20 shows an example of a reflective surface using a wavelength plate. The incident light 17 passes through the wavelength plate 16 before and after being reflected by the reflecting mirror 18, thereby becoming reflected light 18 with its plane of polarization rotated by 90''.

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。
The reflecting mirror used here may be a metal mirror or one using a dielectric multilayer film. Alternatively, a metal mirror or a dielectric multilayer film may be formed on one side of the wavelength plate to serve as a reflecting mirror.

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犬ない、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色消し波長板を用いてもよい。
In this method, since a wave plate is used, the plane of polarization is 90"
The efficiency of the rotated reflected light is wavelength dependent, which is not preferable when using white light.In order to reduce this wavelength dependence, birefringent materials with different wavelength dispersions are combined. An achromatic wave plate may also be used.

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。
Note that by using the above two means together, the plane of polarization can be rotated more efficiently.

第21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−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0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。
FIG. 21 is an example of a reflective surface using a phase plate 19 and a prism reflective surface 20. In the reflection by the prism reflecting surface, the reflected light becomes elliptically polarized light because the phase difference Δ between each component Fs' and Fpo of the reflected light is not O. The 0 phase plate 19 that cancels the phase difference and obtains linearly polarized light with a polarization plane rotated by 90'' passes through before and after reflection, so it is sufficient to use one with a retardation of -Δ/2.

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Δ=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。
In this case, since the phase difference to be provided by the phase plate is relatively small, the overall wavelength dependence is small and it can be sufficiently applied to white light. Any of the prism reflecting surfaces mentioned above can be used, but it is most preferable to use a total reflection prism, which has a high reflectance and allows easy calculation of Δ. For example, when using the polymethyl methacrylate prism described above, since Δ=70°, extremely high efficiency can be easily obtained over the entire visible light range using a phase plate that provides 35° retardation.

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。
Next, a transmitting body having the function of rotating the plane of polarization by 90'' will be described.

この様な例として、1/2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。
An example of this is one that uses a 1/2 wavelength plate and transmits the incident light so that the angle between the polarization plane of the incident light and the optical axis of the 1/2 wavelength plate is 45°.

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。
In this method, the plane of polarization is rotated regardless of the direction in which the light ray passes, so it can be used when an effect is required when passing light in both directions. However, since the effect is wavelength dependent,
This is not preferable when using white light.

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1プリズ
ム形成板により進行方向を揃えて合成する。そして、該
第1プリズム形成板からの出射光ビームを、第2プリズ
ム形成板を含む光ビーム合成部において、総合ビーム幅
を減少させる様に再合成する。こうすることによって、
偏光作成によるビーム幅の拡大をな(すことができる。
The polarization plane rotation component obtained as described above and the other component separated by the polarization beam splitter are combined with the first prism forming plate so that their traveling directions are aligned. Then, the light beams emitted from the first prism forming plate are recombined in a light beam combining section including a second prism forming plate so as to reduce the total beam width. By doing this,
The beam width can be expanded by creating polarization.

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。
Furthermore, by using a prism forming plate formed by arranging microprisms, it is possible to avoid uneven brightness in the emitted light beam.

[実施例] 以下、本発明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be explained in detail below.

第22図、第23図、第27図及び第26図はいずれも
請求項1の実施例の平面図である。これらは請求項4,
8の実施例でもある。
FIG. 22, FIG. 23, FIG. 27, and FIG. 26 are all plan views of the embodiment of claim 1. These are claim 4,
This is also an example of No. 8.

第22図の実施例において、光源5の光は曲面鏡6で平
行光にされ、ミラー型偏光ビームスプリッタ−27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−27を透過して第1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−
27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−27を透過し、第1
プリズム形成板2で屈折して出射する。
In the embodiment shown in FIG. 22, the light from the light source 5 is made into parallel light by the curved mirror 6, and enters the mirror-type polarizing beam splitter 27 at an angle of 45 degrees, and the p-polarized light component is transmitted through the polarizing beam splitter 27. The light is refracted by the first prism forming plate 2 and output. On the other hand, the S-polarized component is transmitted through the polarizing beam splitter.
27 and reflected in the opposite direction by the prism reflecting surface 4, the polarization plane is rotated by 90° and converted into p-polarized light, which is then transmitted through the polarizing beam splitter 27 and the first
The light is refracted by the prism forming plate 2 and emitted.

ここで、第1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−27、プリズム反射面4及び第1プリズム形成板2
により偏光部が構成される。
Here, by appropriately selecting the shape and refractive index of each small prism of the first prism forming plate 2, the two emitted lights can be aligned in parallel. The polarizing beam splitter 27, the prism reflecting surface 4 and the first prism forming plate 2
The polarizing section is configured by:

以上の様にして第1プリズム形成板2から出射した光の
うち、該第1プリズム形成板2の半分から出た光部分は
第2プリズム形成板1全体に45°の角度で入射し、該
第2プリズム形成板2で屈折して出射する。また、第1
プリズム形成板2の他の半分から出た光部分は、反射鏡
7全体に45°の角度で入射し、反射により9G”偏向
せしめられ、上記第2プリズム形成板1全体に45゜の
角度で入射し、該第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2プリズム形
成板1からの出射光のビーム幅は光源からの入射光のビ
ーム幅と同一になる。上記反射鏡7及び第2プリズム形
成板1により光ビーム合成部が構成される。
Of the light emitted from the first prism forming plate 2 as described above, the light portion emitted from half of the first prism forming plate 2 enters the entire second prism forming plate 1 at an angle of 45°, and The light is refracted by the second prism forming plate 2 and output. Also, the first
The light portion emitted from the other half of the prism forming plate 2 is incident on the entire reflecting mirror 7 at an angle of 45 degrees, and is deflected by 9 G'' by reflection, and is incident on the entire second prism forming plate 1 at an angle of 45 degrees. The light enters, is refracted by the second prism forming plate 2, and is emitted.Here, by appropriately selecting the shape and refractive index of each small prism of the second prism forming plate 1, the two emitted light beams are made parallel to each other. The beam width of the light emitted from the second prism forming plate 1 is the same as the beam width of the incident light from the light source.The light beam combining section is formed by the reflecting mirror 7 and the second prism forming plate 1. configured.

第13図は上記第1プリズム形成板2または上記第2プ
リズム形成板1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。
FIG. 13 is a schematic diagram showing how light passes through the first prism forming plate 2 or the second prism forming plate 1. As can be seen from this figure, the light is directed in the normal direction of the prism forming plates 1 and 2. In order to emit the light, the angle θ that the small prism surface makes with the normal direction of the prism forming plate is calculated using the following formulas (1) and (2).
) should be selected so as to satisfy.

n 5Lna= sinβ       −−−(1)
n cos (α+θ) = cosθ   +拳@(
2)なお、ここでnはプリズム形成板1.2の屈折率で
ある。
n5Lna=sinβ---(1)
n cos (α+θ) = cosθ + fist @(
2) Note that n here is the refractive index of the prism forming plate 1.2.

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=17(n・21′2)・・・(3)tanθ
=(2n 2−1 ) +72−2 r/M   、 
 、  、 (4)であり、θ〉O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。
The above β is the angle of incidence on the prism forming plates 1 and 2, and is 45
°, so from the above equations (1) and (2), Sinα=17(n・21'2)...(3) tanθ
= (2n 2-1 ) +72-2 r/M,
, , (4) and θ>O, it can be seen from the above equation (4) that n > (3/2) "".

そして、α≧θとなる様にθを選択するのが好ましい。Preferably, θ is selected so that α≧θ.

もし、αくθであれば、第17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17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 =  (sin”a/(1−sin”a))”
”= 17 (2n ” −1) Iixであり、また
α≧θからtanα≧tanθであり、これらと上記式
(4)とから、 n≦ ((3+3’/”  )/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)の範囲より太き(なっ
て、第17図(a)のように損失光が生じても、α→θ
であれば、効率は急激には低下しない。
If α less θ, as shown in Figure 17(a),
A portion 22 of the incident light 21 is reflected on the opposite inclined surface of the prism and changes direction, and does not become parallel outgoing light, which is undesirable as it leads to a decrease in efficiency. In order to prevent loss of light as shown in FIG. 17(b), from the above equation (3), t
ana = (sin”a/(1-sin”a))”
”= 17 (2n ” −1) Iix, and from α≧θ, tanα≧tanθ, and from these and the above formula (4), n≦ ((3+3′/”)/2)””=1 .538
・ ・ ・ (5) This is the preferable refractive index range of the prism forming plate. However, even if n is wider than the range of equation (5) above (so that light loss occurs as shown in FIG. 17(a), α → θ
If so, the efficiency will not drop sharply.

更に、θは小さいほど屈折角が大きく、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。
Furthermore, the smaller θ is, the larger the refraction angle is, and the greater the effect of expanding the spread angle of the light beam, which reduces the light collection efficiency, so from this point of view, it is selected so that the equality sign in equation (5) above holds true. It is better.

第27図の実施例は、光源5、曲面鏡6及び反射鏡7の
配置が上記第22図の実施例と異なるのみであり、機能
は同等である。
The embodiment shown in FIG. 27 differs from the embodiment shown in FIG. 22 only in the arrangement of the light source 5, curved mirror 6, and reflecting mirror 7, and the functions are the same.

上記第22図の実施例及び第27図の実施例に用いられ
る反射117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が、入射角及び反射角が45°であ
ることを利用して、第14図のように屈折率が21ノ2
以上の透明板の片面に直角プリズムの列を形成したもの
を用い、全反射鏡とすることもできる。
The reflection 117 used in the embodiment shown in FIG. 22 and the embodiment shown in FIG. As shown in Figure 14, the refractive index is 21/2.
It is also possible to use a transparent plate as described above with a row of rectangular prisms formed on one side to form a total reflection mirror.

第23図及び第26図の実施例では、同様に全反射鏡を
利用している。第26図の実施例では、直角プリズム3
1をそのまま使っている。第23図の実施例では、直角
プリズムの光出射面に細かな直角プリズムの列を形成し
たもの9を第1プリズム形成板2からの全出射光の導光
体として用いている。
The embodiments shown in FIGS. 23 and 26 similarly utilize total reflection mirrors. In the embodiment of FIG. 26, the right angle prism 3
I am using 1 as is. In the embodiment shown in FIG. 23, a rectangular prism 9 in which a row of fine rectangular prisms are formed on the light exit surface is used as a light guide for all the light emitted from the first prism forming plate 2.

以上の実施例で用いられるミラー型偏光ビームスプリッ
タ−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。
The mirror-type polarizing beam splitter used in the above embodiments is a transparent plate coated with multiple optical thin films, and separates the S-polarized light component and the P-polarized light component by taking advantage of their different reflectances. It is something. This type can cover a narrow wavelength band, so its use is limited to monochromatic light, but it has the advantage that it takes up only a small space because it is flat.

次に、第29図及び第30図は請求項1,2の実施例の
平面図である。これらの実施例では、プリズム型偏光ビ
ームスプリッタ−29が用いられている。該プリズム型
偏光ビームスプリッタ−は2つの直角プリズムを偏光多
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。
Next, FIGS. 29 and 30 are plan views of embodiments of claims 1 and 2. In these embodiments, a prism type polarizing beam splitter 29 is used. The prism-type polarizing beam splitter has a structure in which two right-angled prisms are bonded together with a polarizing multilayer film sandwiched between them, and can be used for a wide band that covers almost the entire visible light range, and can be applied to white light.

なお、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。
Note that the polarizing multilayer film referred to herein is a dielectric multilayer film formed by alternately laminating a material with a high refractive index and a material with a low refractive index such that the refraction angle is Brewster's angle.

これらの実施例では、上記プリズム型偏光ビームスプリ
ッタ−29の2つの面からの出射光のうちの半分を第1
プリズム形成板2へと導(ために、2枚の反射#128
を用いている。該反射鏡は上記反射鏡7と同様、第14
図のように屈折率が2171以上の透明板の片面に直角
プリズムの列を形成したものでもよいし、上記第26図
の直角プリズム31を用いてもよい。
In these embodiments, half of the light emitted from the two surfaces of the prism-type polarizing beam splitter 29 is
guided to the prism forming plate 2 (therefore, the two reflective #128
is used. Similar to the above-mentioned reflecting mirror 7, this reflecting mirror is the 14th reflecting mirror.
As shown in the figure, a transparent plate having a refractive index of 2171 or more with a row of right angle prisms formed on one side may be used, or the right angle prism 31 shown in FIG. 26 may be used.

また、第30図の実施例は、プリズム型偏光ビームスプ
リッタ−の広帯域性を利用し、第2プリズム形成板1を
2枚と、グイクロイックミラー30a、30bとを使っ
て、更に色分離の機能を持たせたものである。例えば、
30aを赤を透過し緑、青を反射するミラー、30bを
緑、青を透過し赤を反射するミラーとすれば、それぞれ
赤とシアンの偏光光が得られる。
Further, the embodiment shown in FIG. 30 takes advantage of the broadband property of the prism-type polarizing beam splitter, and uses two second prism forming plates 1 and gicroic mirrors 30a and 30b to achieve further color separation. It has a function. for example,
If 30a is a mirror that transmits red and reflects green and blue, and 30b is a mirror that transmits green and blue and reflects red, red and cyan polarized light can be obtained, respectively.

次に、第1図及び第4図は請求項1.9の実施例の平面
図であり、それぞれ上記第22図及び第23図の実施例
のミラー型偏光ビームスプリッタ−27を第15図の偏
光ビームスプリッタ−に替えたものである。
Next, FIGS. 1 and 4 are plan views of the embodiment of claim 1.9, and the mirror type polarizing beam splitter 27 of the embodiment of FIGS. 22 and 23 is replaced with that of FIG. 15, respectively. This is a replacement for a polarizing beam splitter.

第1図及び第4図における偏光ビームスプリッタ−3は
、第15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14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1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。
As shown in FIG. 15, the polarizing beam splitter 3 in FIG. 1 and FIG. This is the same as that of a prism type polarizing beam splitter. The surface of each prism formed on a transparent plate functions in the same way as the incident surface and reflection surface of a prism-type polarizing beam splitter, and as a result, it exhibits the same function as a prism-type polarizing beam splitter. When applied to coherent light such as laser light, it disturbs the coherence and is undesirable, but there is no problem when used as an incoherent light source as in the present invention. Furthermore, as can be seen from FIGS. 1 and 4, it can be used at an incident angle β=45@, and can be used in almost the same way as the mirror type.

次に、第2図及び第3図は請求項1,10の実施例の平
面図であり、第9図は第2図の実施例の斜視図である。
Next, FIGS. 2 and 3 are plan views of embodiments according to claims 1 and 10, and FIG. 9 is a perspective view of the embodiment of FIG. 2.

これら実施例においては、偏光ビームスプリッタ−8と
して、第16図のものを使用している。
In these embodiments, the polarizing beam splitter 8 shown in FIG. 16 is used.

該偏光ビームスプリッタ−8は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図及び第3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
それぞれ光源5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。
The polarizing beam splitter 8 is a prism-type polarizing beam splitter in which half is replaced with a transparent plate having a row of right-angled prisms, and its function is the same as that of the prism-type polarizing beam splitter. In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the two sides of the polarizing beam splitter 8 face the light source 5 and the prism reflecting surface 4, respectively, and the right-angle prism functions as a light guide.

なお、上記第15図及び第16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。
The method for manufacturing the polarizing beam splitter shown in FIGS. 15 and 16 above is basically the same as that for the prism type, in which a polarizing multilayer film is formed by vapor deposition on one transparent plate or a transparent block having a prism. Just glue the other transparent plate or transparent block.

次に、第24図及び第28図はいずれも請求項3の実施
例の平面図である。これらは請求項4゜8の実施例でも
ある。
Next, FIG. 24 and FIG. 28 are both plan views of the embodiment of claim 3. These are also embodiments of claim 4.8.

第24図の実施例において、上記第22図の実施例にお
ける偏光部2つが、双方の出射光が内側を向くように対
称形に配置されている。そして、これら2つの偏光部の
出射光が重なる位置に第2プリズム形成板1が配置され
ており、ここで平行光に合成される。
In the embodiment shown in FIG. 24, the two polarizing sections in the embodiment shown in FIG. 22 are arranged symmetrically so that the emitted light from both faces inward. The second prism forming plate 1 is disposed at a position where the emitted light from these two polarizing parts overlaps, and is combined into parallel light here.

このような本実施例によれば、単に上記第22図の実施
例を2つ配置したものと比べて反射鏡7が省かれており
、且つ上記第22図の実施例と同一の出射光断面積を得
るためには全体の体積は約半分で良い、更に1本実施例
は入射光ビームの左右の異なる位置の光が出射面上で合
成されるミキシング効果を持っており、入射光ビームの
断面内の光量斑を減少させる働きを持っている。
According to this embodiment, the reflecting mirror 7 is omitted compared to the case in which two of the embodiments shown in FIG. In order to obtain the area, the total volume only needs to be about half.Furthermore, this embodiment has a mixing effect in which the lights at different positions on the left and right sides of the incident light beam are combined on the output surface. It has the function of reducing light intensity unevenness within the cross section.

第28図の実施例は、光源5、曲面鏡6及びプリズム反
射面4の配置が上記第24図の実施例と異なっており、
2つの光源からの光を偏光合成するものである。どちら
の光源からの光も出射面上に広がって出射するため、ど
ちらか一方の光源を切っても出射光ビームの分布はほと
んど変わらず、強度のみが減少する。この性質を利用し
て光の強度を2〜3段階(例えば、強と弱の光源を使え
ば、[弱のみ]<[強のみ]〈[弱十強]の3段階に切
り替えられる)に変えたり、異なる色の光源2つをセッ
トして、出射光の色合いを変えたりすることができる。
The embodiment shown in FIG. 28 differs from the embodiment shown in FIG. 24 in the arrangement of the light source 5, curved mirror 6, and prism reflecting surface 4.
It combines the polarization of light from two light sources. Since the light from both light sources spreads on the output surface and is emitted, even if one of the light sources is turned off, the distribution of the emitted light beam will hardly change, and only the intensity will decrease. Using this property, you can change the intensity of the light into 2 to 3 levels (for example, if you use a strong and weak light source, you can switch it to 3 levels: [weak only] < [strong only] < [weak 10 strong]) Or, by setting two light sources of different colors, you can change the hue of the emitted light.

次に、第25図は請求項7,8の実施例の平面図である
Next, FIG. 25 is a plan view of an embodiment according to claims 7 and 8.

本実施例においては、上記第22図の実施例の装置2つ
がプリズム反射面部分を合わせる様に対称形に配置され
、但しプリズム反射面4の代わりに1枚の1/2波長板
10が配置されている。
In this embodiment, the two devices of the embodiment shown in FIG. has been done.

そして、光源5、曲面鏡6及び第2プリズム形成板1が
共通化されている。
The light source 5, curved mirror 6, and second prism forming plate 1 are commonly used.

このような本実施例によれば、上記第24図の実施例と
同程度の小型化が可能になる。
According to this embodiment, the size can be reduced to the same extent as the embodiment shown in FIG. 24 above.

第5図は請求項3,4.10の実施例の平面図であり、
第6図及び第7図はいずれも請求項7゜10の実施例の
平面図である。
FIG. 5 is a plan view of an embodiment of claim 3, 4.10,
6 and 7 are both plan views of an embodiment of claim 7.10.

これら実施例においては、偏光ビームスプリッタ−8と
して、上記第16図のものを使用しており、ミラー型偏
光ビームスプリッタ−を使う場合と同様な小型化が可能
である。
In these embodiments, the polarizing beam splitter 8 shown in FIG. 16 is used, and the same size reduction as in the case of using a mirror type polarizing beam splitter is possible.

第7図の実施例においては、上記第6図の実施例の第2
プリズム形成板工の位置を変える事によって、左右の偏
光部からの光が混じり合うようにして、ミキシング効果
を増している。
In the embodiment shown in FIG. 7, the second embodiment of the embodiment shown in FIG.
By changing the position of the prism-forming board, the light from the left and right polarizing sections is mixed, increasing the mixing effect.

なお、以上の実施例中のプリズム反射面の前に位相板を
お(ことにより請求項5の実施例を得ることができ、ま
たプリズム反射面4を属波長板と平面鏡を重ねたもので
置き換えることにより請求項6の実施例を得ることがで
きる。
Note that in the above embodiments, a phase plate may be placed in front of the prism reflecting surface (thereby, the embodiment of claim 5 can be obtained, and the prism reflecting surface 4 may be replaced with a combination of a wavelength plate and a plane mirror). Thus, an embodiment of claim 6 can be obtained.

次に、請求項11の実施例を第8図に示す。Next, an embodiment of claim 11 is shown in FIG.

この実施例は請求項3,7の考え方を発展させたもので
あり、請求項1に記載の偏光部及び/または請求項7に
記載の偏光部を複数並べる事によって、同一の出射光断
面積を得るために要する全体の体積を減少させ得るもの
で、特に幅の広い光の偏光を得る場合に有効である。
This embodiment is a development of the concept of claims 3 and 7, and by arranging a plurality of polarizing parts according to claim 1 and/or polarizing parts according to claim 7, the same emitted light cross section can be obtained. It is possible to reduce the overall volume required to obtain the polarization of light, and is particularly effective when obtaining wide polarization of light.

例えば、第8図の実施例は中央に第6図の実施例の偏光
部を2つ並設し、両端にそれぞれ第2図の実施例の偏光
部を配置し、全体に共通の第2プリズム形成板1を配置
したものである。同一の出射光断面積を得るためには、
第5図及び第6図の実施例の約1/3、第1〜4図の実
施例の約1/6の体積でよい。本実施例では、第6図の
実施例及び第2図の実施例のユニットを単に複数配列し
たものとは異なり、反射鏡7を省き更にプリズム形成板
1を一体化した構成であるため、部品数も少なくなる。
For example, in the embodiment shown in FIG. 8, two polarizing sections of the embodiment shown in FIG. 6 are arranged in parallel in the center, polarizing sections of the embodiment shown in FIG. A forming plate 1 is arranged. In order to obtain the same emitted light cross section,
The volume may be about 1/3 that of the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, and about 1/6 that of the embodiment shown in FIGS. 1-4. In this embodiment, unlike the embodiment in FIG. 6 and the embodiment in FIG. The number will also decrease.

このように、本発明装置の構成要素のプリズム形成板、
プリズム反射面、偏光ビームスプリッタ−などを、精度
及び強度が許す限り薄(小さくする事によって、同じ幅
に配列する構成要素の数を増やし、装置厚さを薄(する
事が出来る。
In this way, the prism forming plate of the component of the device of the present invention,
By making the prism reflecting surface, polarizing beam splitter, etc. as thin as possible for accuracy and strength, the number of components arranged in the same width can be increased and the thickness of the device can be made thinner.

第10図は請求項11の実施例の一部を示したものであ
る。
FIG. 10 shows a part of an embodiment of claim 11.

本実施例は偏光部Bと光ビーム合成部Aとが複数個繰り
返し配列されて構成されている。偏光部Bの例を具体的
に挙げたものが第12図(a)〜(f)であり、光ビー
ム合成部Aの例を具体的に挙げたものが第11図(a)
〜(d)である。これらの図において、上記実施例にお
けると同様の部材には同一の符号が付されている。
In this embodiment, a plurality of polarizing sections B and light beam combining sections A are repeatedly arranged. FIGS. 12(a) to (f) show specific examples of the polarizing section B, and FIG. 11(a) shows specific examples of the light beam combining section A.
~(d). In these figures, the same members as in the above embodiment are given the same reference numerals.

偏光部Bの例において、12は残液長板であり、13は
平面鏡である。尚、%波長板12と平面鏡13との組合
わせを用いる場合は、両ス波長板13の光学軸を揃えて
あれば平面鏡13のかわりにハーフミラ−を用いてもよ
く、この場合、透過光については2枚の属波長板がイ波
長板として作用する。
In the example of the polarizing section B, 12 is a residual liquid long plate, and 13 is a plane mirror. In addition, when using a combination of the % wavelength plate 12 and the plane mirror 13, a half mirror may be used instead of the plane mirror 13 as long as the optical axes of both wavelength plates 13 are aligned. In this case, two wavelength plates act as wavelength plates.

光ビーム合成部Aの例において、9Wは隣接する2つの
導光体9を一体化したものである。
In the example of the light beam combining section A, 9W is one in which two adjacent light guides 9 are integrated.

(b)と(C)の違いはミキシング効果にあり、(b)
が(a)と同様に隣合う偏光部からの光が混じり合うの
に対して、(c)では第10図のAと同様に混じり合う
事はない。更に、(d)はより大きなミキシングの効果
を得るためにハーフミラ−11を導光体中に設けたもの
である0図から解るように、偏光部の異なる位置の光が
多数混じって出射光を構成している。このようにするこ
とによって、入射光の斑を減少させる事が出来る。この
均一化効果は第10図の繰り返し単位A、Bの大きさに
よっても大きく左右され、入射光の斑の周期と同程度の
大きさのとき、特に大きな効果が得られる。
The difference between (b) and (C) is in the mixing effect, and (b)
As in (a), the lights from adjacent polarization sections mix together, whereas in (c), as in A of FIG. 10, they do not mix. Furthermore, in (d), a half mirror 11 is installed in the light guide in order to obtain a greater mixing effect.As can be seen from Figure 0, a large number of lights from different positions of the polarizing section are mixed together to form the output light. It consists of By doing this, it is possible to reduce the unevenness of the incident light. This uniformity effect is greatly influenced by the size of the repeating units A and B in FIG. 10, and a particularly large effect can be obtained when the repeating units A and B in FIG.

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。
In the explanatory drawings of the present invention, a beam light source using a curved mirror is used as a light source, but it goes without saying that the same applies to a beam light source using a lens.

[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。
[Effects of the Invention] As explained above, the device of the present invention makes it possible to efficiently generate linearly polarized light from a randomly polarized light source using a small and simple device without expanding the beam width. I made it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第8図、第22図〜第30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9図は本発明の偏光作成光学装置の斜視図である。 第10図は本発明の偏光作成光学装置の一部の平面図で
あり、第11図及び第12図はそれぞれその光ビーム合
成部A及び偏光部Bの具体例を示す図である。 第13図及び第17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14図は反射鏡の例を示す図である。 第15図及び第16図は偏光ビームスプリッタ−を示す
図である。 第18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19図は該プリズム反射
面の機能を説明する図である。 第20図及び第21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、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2プリズム形成板、 2:第1プリズム形成板、 3.8,27: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、 7.28:反射鏡、 9:導光体、    10:H波長板 11:ハーフミラ− 12,16:図波長板、 13.15:平面鏡、 14:偏光多層膜、 13.15:平面鏡、 17.21.24:入射光、 18.25:反射光、 19:位相板、  22:損失光、 26a、26b:反射面、 30a、30b:ダイクロイツクミラ−31=直角プリ
ズム。 代理人 弁理士  山 下 穣 子 弟1図 第2図 第 図 第 図 第 図 第3図 第4図 第 図 第 図 ↑ ↑ ↑ 第 図 第 図 I 第 図 第 図 第 図 (b) 第 図 (b) ■ 第 図 ■U −一一一〇 第22図 第23図 第24図 第25図 第20図 第 図 第28N
1 to 8 and 22 to 30 are all plan views of the polarization creating optical device of the present invention. FIG. 9 is a perspective view of the polarization creating optical device of the present invention. FIG. 10 is a plan view of a part of the polarization creating optical device of the present invention, and FIGS. 11 and 12 are diagrams showing specific examples of the light beam combining section A and polarizing section B, respectively. FIG. 13 and FIG. 17 are both diagrams showing the state of light passing through the prism forming plate. FIG. 14 is a diagram showing an example of a reflecting mirror. FIGS. 15 and 16 are diagrams showing polarizing beam splitters. FIG. 18 is an explanatory diagram of a prism reflective surface used in the polarization creating optical device of the present invention, and FIG. 19 is a diagram explaining the function of the prism reflective surface. FIGS. 20 and 21 are diagrams showing an example of a reflecting surface formed by a combination of a residual liquid elongated plate and a plane mirror, and an example of a reflecting surface formed by disposing a phase plate in front of a prism reflecting surface, respectively. Note that among the light rays in the figure, the p-polarized light component is shown by a solid line, and the s-polarized light component is shown by a dotted line. 1: Second prism forming plate, 2: First prism forming plate, 3.8, 27: Polarizing beam splitter-4, 20 nibrism reflecting surface, 5: Light source, 6: Concave mirror, 7.28: Reflecting mirror, 9: Light guide, 10: H wavelength plate 11: Half mirror, 12, 16: Figure wavelength plate, 13.15: Plane mirror, 14: Polarizing multilayer film, 13.15: Plane mirror, 17.21.24: Incident light, 18. 25: Reflected light, 19: Phase plate, 22: Loss light, 26a, 26b: Reflective surface, 30a, 30b: Dichroic mirror - 31 = Right angle prism. Agent Patent Attorney Minoru Yamashita Child 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure ↑ ↑ ↑ Figure Figure I Figure Figure I Figure Figure (b) Figure (b) ) ■Figure■U-1110Figure 22Figure 23Figure 24Figure 25Figure 20Figure 28N

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (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ビームス
プリッターと、該偏光ビームスプリッターからの反射光
を入射させて偏光面の90゜回転した反射光成分を得る
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源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
1プリズム形成板とからなる偏光部と、上記第1プリズ
ム形成板により合成された光の少なくとも一部を反射さ
せる反射面と、該反射面での反射光と上記第1プリズム
形成板により合成された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2プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と、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から出射する光の少
なくとも一部を上記第1プリズム形成板へと導く反射体
を有する、請求項1に記載の偏光作成光学装置。 (3)請求項1に記載の偏光部2組と、各偏光部からの
光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2プリズム形成板とからなる光
ビーム合成部とを有することを特徴とする、偏光作成光
学装置。 (4)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または3に記載の偏光作成光学装置。 (5)上記反射手段の前に位相板を配置してなる、請求
項4に記載の偏光作成光学装置。(6)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または3に記載の偏光作成光学装置
。 (7)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2つの偏光ビ
ームスプリッターと、これら2つの偏光ビームスプリッ
ターの間に配置された1/2波長板と、上記2つの偏光
ビームスプリッターの各々により反射され上記1/2波
長板を通過して偏光面が90゜回転し上記2つの偏光ビ
ームスプリッターのうちの他方を透過した光と上記光源
からの光のうち直接上記2つの偏光ビームスプリッター
のうちの他方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1プリズム形成
板2つとからなる偏光部と、 上記各第1プリズム形成板により合成された光の少なく
とも一部を反射させる反射面2つと、該2つの反射面で
の反射光の進行方向を揃えて合成し及び/または各反射
面での反射光と各反射面に対応する上記第1プリズム形
成板により合成された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
2プリズム形成板とからなる光ビーム合成部と、 を有することを特徴とする、偏光作成光学装置。 (8)上記偏光ビームスプリッターがミラー型のもので
ある、請求項1、3または7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、3または7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、3または
7に記載の偏光作成光学装置。 (11)請求項1に記載の偏光部及び/または請求項7
に記載の偏光部が、隣接するものどうしで互いに第1プ
リズム形成板が対称的配置となる様にして複数配列され
ており、該偏光部配列の第1プリズム形成板側に上記偏
光部から出射する光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2プリズム形
成板が配列されていることを特徴とする、偏光作成光学
装置。
[Scope of Claims] (1) A polarizing beam splitter that reflects one of the p-polarized component light and the s-polarized component light of the light from the light source and transmits the other, and a polarized beam splitter that allows the reflected light from the polarized beam splitter to be incident. a reflecting means for obtaining a reflected light component whose polarization plane has been rotated by 90 degrees; a light reflected by the reflecting means that is transmitted through the polarizing beam splitter; and a light that is directly transmitted through the polarizing beam splitter among the light from the light source. a polarizing section comprising a first prism forming plate having a prism row on one side for aligning and synthesizing the light in the traveling direction; and a reflecting surface for reflecting at least a part of the light synthesized by the first prism forming plate. and a second prism forming plate having a prism row on one side and for aligning and synthesizing the light reflected by the reflecting surface and the other part of the light synthesized by the first prism forming plate. A light beam combining section comprising: (2) The polarization creating optical device according to claim 1, further comprising a reflector that guides at least a portion of the light emitted from the polarization beam splitter to the first prism forming plate. (3) Light comprising two sets of polarizing sections according to claim 1 and a second prism forming plate having a prism row on one side and for aligning and synthesizing the traveling directions of light from each polarizing section. 1. A polarization creating optical device, comprising a beam combining section. (4) The reflecting means has a large number of adjacent reflecting mirror surfaces arranged in a direction orthogonal to each other and a ridge line formed by the adjacent reflecting mirror surfaces, and the reflecting means has a plurality of reflecting mirror surfaces arranged in a direction orthogonal to the ridge line formed by the adjacent reflecting mirror surfaces, and the reflecting means 4. The polarization creating optical device according to claim 1, wherein the polarization creating optical device is a prism reflecting surface arranged such that the mirror arrangement direction forms an angle of 45 degrees. (5) The polarization creating optical device according to claim 4, further comprising a phase plate disposed in front of the reflecting means. (6) The polarization creating optical device according to claim 1 or 3, wherein the reflecting means is a combination of a quarter wavelength plate and a plane mirror. (7) Two polarizing beam splitters that reflect one of the p-polarized component light and the s-polarized component light of the light from the light source and transmit the other, and a 1/2 polarized beam splitter that is placed between these two polarized beam splitters. Light that is reflected by the wavelength plate and each of the two polarizing beam splitters, passes through the half-wave plate, the plane of polarization is rotated by 90 degrees, and is transmitted through the other of the two polarizing beam splitters, and from the light source. a polarizing unit consisting of two first prism forming plates each having a prism array on one side, for aligning and combining the light that has directly passed through the other of the two polarizing beam splitters, out of the light; two reflecting surfaces that reflect at least a portion of the light synthesized by each of the first prism forming plates, and combining the reflected light from the two reflecting surfaces in the same direction and/or reflecting the light from each reflecting surface; A second prism forming plate having a prism row on one side and for aligning and synthesizing the light and other parts of the light synthesized by the first prism forming plate corresponding to each reflecting surface, and having a prism row on one side. What is claimed is: 1. An optical device for creating polarized light, comprising: a light beam combining section; (8) The polarization creating optical device according to claim 1, 3 or 7, wherein the polarization beam splitter is of a mirror type. (9) The polarizing beam splitter has a polarizing multilayer film sandwiched between two transparent plates, and a prism having two surfaces that make an angle of 45 degrees with the surface normal and are orthogonal to each other on the outer surface of each transparent plate. 8. The polarization creating optical device according to claim 1, wherein the optical device is formed by arranging a plurality of them in parallel. (10) The polarizing beam splitter has a polarizing multilayer film sandwiched between one transparent plate and the slope of a right-angled prism, and the polarizing multilayer film is formed on the outer surface side of the transparent plate at an angle of 45° with the surface normal, and is orthogonal to each other. 8. The polarization creating optical device according to claim 1, wherein the polarization creating optical device is formed by arranging a plurality of prisms having two surfaces in parallel. (11) The polarizing portion according to claim 1 and/or claim 7
A plurality of the polarizing parts described in 1 are arranged in such a manner that adjacent first prism forming plates are arranged symmetrically with respect to each other, and the polarizing parts are emitted from the polarizing parts to the first prism forming plate side of the polarizing part arrangement. What is claimed is: 1. A polarization creating optical device, characterized in that a second prism forming plate is arranged to align and synthesize the traveling directions of the light beams, and has a prism row on one side.
JP16824690A 1989-10-13 1990-06-28 Polarized light generating optical device Pending JPH0458214A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16824690A JPH0458214A (en) 1990-06-28 1990-06-28 Polarized light generating optical device
EP19900119539 EP0422661A3 (en) 1989-10-13 1990-10-11 Polarization forming optical device and polarization beam splitter
US07/597,819 US5124841A (en) 1989-10-13 1990-10-15 Polarization forming optical device and polarization beam splitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16824690A JPH0458214A (en) 1990-06-28 1990-06-28 Polarized light generating optical device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0458214A true JPH0458214A (en) 1992-02-25

Family

ID=15864469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16824690A Pending JPH0458214A (en) 1989-10-13 1990-06-28 Polarized light generating optical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0458214A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08234143A (en) * 1994-12-29 1996-09-13 Sharp Corp Illumination system and display device
FR2735875A1 (en) * 1995-06-21 1996-12-27 Thomson Multimedia Sa OPTICAL POLARIZATION DEVICE AND LIQUID CRYSTAL VALVE-TYPE PROJECTION SYSTEM USING SUCH OPTICAL DEVICE
US5973833A (en) * 1997-08-29 1999-10-26 Lightware, Inc. High efficiency polarizing converter
USRE39243E1 (en) 1996-12-18 2006-08-22 Seiko Epson Corporation Optical element, polarization illumination device, and projector
WO2007141953A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Illumination device and projection type video display device using same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08234143A (en) * 1994-12-29 1996-09-13 Sharp Corp Illumination system and display device
FR2735875A1 (en) * 1995-06-21 1996-12-27 Thomson Multimedia Sa OPTICAL POLARIZATION DEVICE AND LIQUID CRYSTAL VALVE-TYPE PROJECTION SYSTEM USING SUCH OPTICAL DEVICE
EP0757274A1 (en) * 1995-06-21 1997-02-05 THOMSON multimedia Optical polarising device and liquid crystal projection system using such an optical device
US5900973A (en) * 1995-06-21 1999-05-04 Thomson Multimedia S.A. Optical polarization device and projection system of liquid crystal valve type utilizing such a device
USRE39243E1 (en) 1996-12-18 2006-08-22 Seiko Epson Corporation Optical element, polarization illumination device, and projector
USRE40251E1 (en) 1996-12-18 2008-04-22 Seiko Epson Corporation Optical element, polarization illumination device, and projector
US5973833A (en) * 1997-08-29 1999-10-26 Lightware, Inc. High efficiency polarizing converter
WO2007141953A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Illumination device and projection type video display device using same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5124841A (en) Polarization forming optical device and polarization beam splitter
US5359455A (en) Polarization forming optical device
KR0152982B1 (en) Illumination system for an lcd display system
US6830339B2 (en) Polarized light recuperation apparatus
JPH11234598A (en) Polarized lighting device and projection type display device
JPH06138413A (en) Plate type polarized light separating device and polarized light illuminating device using the same
JPH03122631A (en) Projection type liquid crystal display device
WO1998008118A1 (en) Polarized light separating/combining optical element, polarized light illuminating apparatus and projection-type display device
JPH10232314A (en) Optical polarizing device
JPH03126910A (en) Polarization light source device and polarization beam splitter
JP2012509512A (en) Color synthesizer for polarization conversion
JPH04212102A (en) Dichroic mirror and projection type display device using this mirror
JPH03156421A (en) Polarized light source device
JPWO2003001277A1 (en) Illumination optics and projector
JPH08500456A (en) Optical projection equipment
JPH0458214A (en) Polarized light generating optical device
JP3528798B2 (en) Polarized illumination device and projection display device
JPH03157621A (en) Polarization light source
JP3528797B2 (en) Polarized illumination device and projection display device
JPH04139416A (en) Polarized light generating optical device
JP2752751B2 (en) Display device
JPH04177335A (en) Projection type liquid crystal display device
JPH0478816A (en) Polarized lighting device and projection type display device equipped with same
JPH0815525A (en) Polarization beam splitter and liquid crystal projector
JPH0458215A (en) Polarized light generating optical device