JPH05323118A - 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 - Google Patents
偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置Info
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- JPH05323118A JPH05323118A JP4127162A JP12716292A JPH05323118A JP H05323118 A JPH05323118 A JP H05323118A JP 4127162 A JP4127162 A JP 4127162A JP 12716292 A JP12716292 A JP 12716292A JP H05323118 A JPH05323118 A JP H05323118A
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- polarization
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ライトバルブを用いる投写型表示装置と該装
置に用いる偏光装置に関するもので、特に投写型表示装
置の入射側偏光板の信頼性を向上させ、安価でコンパク
トな偏光装置を提供する。 【構成】 枠体１１と透明板１２、１３と偏光選択性ミ
ラー１４により液体を保持する容器を構成してプリズム
体をなし、容器内に組立て時には液体である透明体１６
を充填する。偏光選択性ミラー１４は空気層１５形成面
に基板１９の屈折率よりも高い屈折率を有する光学薄膜
２０を着けたものであり、自然光が入射すると直線偏光
に近い光を出射する特性が得られる。 【効果】 空気層１５を形成し、光軸に対して斜めとな
る偏光選択性ミラー１４を備えたプリズム状の偏光装置
なので厚さが薄くなり、ガラス基板１９に光学薄膜２０
を着ける構成であるため耐熱性、耐光性に優れ、安価に
製造できる。この偏光装置を投写型表示装置に用いると
入射側偏光板の温度上昇を抑制できる。
置に用いる偏光装置に関するもので、特に投写型表示装
置の入射側偏光板の信頼性を向上させ、安価でコンパク
トな偏光装置を提供する。 【構成】 枠体１１と透明板１２、１３と偏光選択性ミ
ラー１４により液体を保持する容器を構成してプリズム
体をなし、容器内に組立て時には液体である透明体１６
を充填する。偏光選択性ミラー１４は空気層１５形成面
に基板１９の屈折率よりも高い屈折率を有する光学薄膜
２０を着けたものであり、自然光が入射すると直線偏光
に近い光を出射する特性が得られる。 【効果】 空気層１５を形成し、光軸に対して斜めとな
る偏光選択性ミラー１４を備えたプリズム状の偏光装置
なので厚さが薄くなり、ガラス基板１９に光学薄膜２０
を着ける構成であるため耐熱性、耐光性に優れ、安価に
製造できる。この偏光装置を投写型表示装置に用いると
入射側偏光板の温度上昇を抑制できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自然光が入射すると直
線偏光に近い光が出射する偏光装置、およびその偏光装
置を用いた投写型表示装置に関するものである。
線偏光に近い光が出射する偏光装置、およびその偏光装
置を用いた投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
方法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバ
ルブとして液晶表示装置を用いる投写型表示装置が注目
されている。
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する
方法が従来よりよく知られている。最近では、ライトバ
ルブとして液晶表示装置を用いる投写型表示装置が注目
されている。
【０００３】この液晶表示装置を用いた投写型表示装置
の概略構成を（図１３）に示す。光源１から出た光は液
晶表示装置２を透過して投写レンズ３に入射する。液晶
表示装置２は、液晶セル４、入射側偏光板５、出射側偏
光板６で構成されている。液晶セル４は、２枚のガラス
基板７、８の間にツイストネマティック液晶９を封入し
たものであり、ガラス基板７、８の液晶層側面には、そ
れぞれマトリックス状透明電極が設けられている。入射
側偏光板５と出射側偏光板６の各吸収軸は直交してい
る。透明電極に電圧を印加しない場合、入射側偏光板を
出射した直線偏光が液晶セル４内で旋光性により９０°
回転するので、透過率は最大となる。電圧を印加すると
電圧に応じて旋光性が減少し、透過率が減少する。この
ようにして、液晶表示装置２に透過率の変化として映像
信号に応じた光学像が形成され、この光学像は投写レン
ズ３によりスクリーン１０上に拡大投写される。
の概略構成を（図１３）に示す。光源１から出た光は液
晶表示装置２を透過して投写レンズ３に入射する。液晶
表示装置２は、液晶セル４、入射側偏光板５、出射側偏
光板６で構成されている。液晶セル４は、２枚のガラス
基板７、８の間にツイストネマティック液晶９を封入し
たものであり、ガラス基板７、８の液晶層側面には、そ
れぞれマトリックス状透明電極が設けられている。入射
側偏光板５と出射側偏光板６の各吸収軸は直交してい
る。透明電極に電圧を印加しない場合、入射側偏光板を
出射した直線偏光が液晶セル４内で旋光性により９０°
回転するので、透過率は最大となる。電圧を印加すると
電圧に応じて旋光性が減少し、透過率が減少する。この
ようにして、液晶表示装置２に透過率の変化として映像
信号に応じた光学像が形成され、この光学像は投写レン
ズ３によりスクリーン１０上に拡大投写される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】（図１３）に示した構
成で、入射側偏光板５の自然光に対する透過率は約４０
％であり、透過しない成分の大半は吸収され熱になる。
入射側偏光板５の温度が上昇すると、輻射により液晶セ
ル４も温度上昇する。偏光板と液晶は耐熱性と耐光性に
限界があり、強烈光の照射により偏光板の偏光度が劣化
したり、液晶セルの画質が劣化するため、長期にわたり
高画質の投写画像を表示できないという問題がある。
成で、入射側偏光板５の自然光に対する透過率は約４０
％であり、透過しない成分の大半は吸収され熱になる。
入射側偏光板５の温度が上昇すると、輻射により液晶セ
ル４も温度上昇する。偏光板と液晶は耐熱性と耐光性に
限界があり、強烈光の照射により偏光板の偏光度が劣化
したり、液晶セルの画質が劣化するため、長期にわたり
高画質の投写画像を表示できないという問題がある。
【０００５】この問題に対し、一般には液晶セル４、偏
光板５、６を冷却ファンにより冷却する方法があるが、
冷却ファンの騒音が問題となる。入射側偏光板５に直線
偏光を入射させれば、入射側偏光板の光吸収量が低減す
ることから、光源の直後に偏光ビームスプリッタを配置
する方法（米国特許明細書第４，４６４，０１８号）が
提案されている。また、ガラスの代わりに液体を用いた
偏光ビームスプリッタ（米国特許明細書第４，４６４，
０１９号）も提案されている。しかし、従来提案されて
いる偏光ビームスプリッタはいずれも体積が大きく、セ
ットをコンパクトにまとめるのが困難という問題があ
る。
光板５、６を冷却ファンにより冷却する方法があるが、
冷却ファンの騒音が問題となる。入射側偏光板５に直線
偏光を入射させれば、入射側偏光板の光吸収量が低減す
ることから、光源の直後に偏光ビームスプリッタを配置
する方法（米国特許明細書第４，４６４，０１８号）が
提案されている。また、ガラスの代わりに液体を用いた
偏光ビームスプリッタ（米国特許明細書第４，４６４，
０１９号）も提案されている。しかし、従来提案されて
いる偏光ビームスプリッタはいずれも体積が大きく、セ
ットをコンパクトにまとめるのが困難という問題があ
る。
【０００６】また、結晶体の複屈折性を利用した偏光子
であるグラントムソンプリズムやグランテイラープリズ
ムは、非常に高価であるため採用は難しい。
であるグラントムソンプリズムやグランテイラープリズ
ムは、非常に高価であるため採用は難しい。
【０００７】光源の直後に前置偏光板を配置することも
考えられ、前置偏光板は入射側偏光板ほど高偏光度を要
求されないので、前置偏光板としてヨウ素系偏光板に比
べて耐熱性、耐光性が有利な染料系偏光板を用いる方法
（特開昭６３−４２１７号公報）が提案されている。し
かし、前置偏光板により入射側偏光板の発熱は抑制され
るが、光源の近くは温度が高く、前置偏光板の耐熱性、
耐光性の限界を越えてしまうので、採用は困難である。
いずれにしても、入射側偏光板の耐熱性、耐光性の限界
を克服しようとすると新たな問題を生じるため、明るく
高画質の投写画像を得るのは困難であった。
考えられ、前置偏光板は入射側偏光板ほど高偏光度を要
求されないので、前置偏光板としてヨウ素系偏光板に比
べて耐熱性、耐光性が有利な染料系偏光板を用いる方法
（特開昭６３−４２１７号公報）が提案されている。し
かし、前置偏光板により入射側偏光板の発熱は抑制され
るが、光源の近くは温度が高く、前置偏光板の耐熱性、
耐光性の限界を越えてしまうので、採用は困難である。
いずれにしても、入射側偏光板の耐熱性、耐光性の限界
を克服しようとすると新たな問題を生じるため、明るく
高画質の投写画像を得るのは困難であった。
【０００８】本発明は上記問題を解決し、しかも安価で
コンパクトな偏光装置を提供することを目的とする。ま
た、その偏光装置を用いて長期にわたり明るく高画質の
投写画像を表示できる投写型表示装置を提供することを
目的とする。
コンパクトな偏光装置を提供することを目的とする。ま
た、その偏光装置を用いて長期にわたり明るく高画質の
投写画像を表示できる投写型表示装置を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の偏光装置は、入射窓と偏光選択性ミラーを有
し、液体を保持する容器と少なくとも組立て時に液体で
ある透明体とを具備してプリズム状をなす第１のプリズ
ム体と、偏光選択性ミラーと出射窓を有し、液体を保持
する容器と少なくとも組立て時に液体である透明体とを
具備してプリズム状をなすと第２のプリズム体とで構成
され、第１のプリズム体の偏光選択性ミラーと第２のプ
リズム体の偏光選択性ミラーは互いに空気層を形成し、
空気層形成面側にそれぞれ基板の屈折率よりも高い屈折
率を有する光学薄膜と着けたものであって、所定の光軸
に沿って入射するＰ偏光に対してそれぞれ透過率が略最
大となるように偏光選択性ミラーを光軸に対して傾斜さ
せたものである。
本発明の偏光装置は、入射窓と偏光選択性ミラーを有
し、液体を保持する容器と少なくとも組立て時に液体で
ある透明体とを具備してプリズム状をなす第１のプリズ
ム体と、偏光選択性ミラーと出射窓を有し、液体を保持
する容器と少なくとも組立て時に液体である透明体とを
具備してプリズム状をなすと第２のプリズム体とで構成
され、第１のプリズム体の偏光選択性ミラーと第２のプ
リズム体の偏光選択性ミラーは互いに空気層を形成し、
空気層形成面側にそれぞれ基板の屈折率よりも高い屈折
率を有する光学薄膜と着けたものであって、所定の光軸
に沿って入射するＰ偏光に対してそれぞれ透過率が略最
大となるように偏光選択性ミラーを光軸に対して傾斜さ
せたものである。
【００１０】本発明の偏光装置は第１のプリズム体と第
２のプリズム体の間に少なくとも１つの偏光選択性ミラ
ー板を配置し、少なくとも２つ以上の空気層を形成して
用いることもできる。また、本発明の偏光装置は、偏光
選択性ミラーが形成する空気層の断面がジグザグとなる
ように配置して用いることもできる。
２のプリズム体の間に少なくとも１つの偏光選択性ミラ
ー板を配置し、少なくとも２つ以上の空気層を形成して
用いることもできる。また、本発明の偏光装置は、偏光
選択性ミラーが形成する空気層の断面がジグザグとなる
ように配置して用いることもできる。
【００１１】また、本発明の偏光装置はライトバルブを
用いた投写型表示装置に用いることができる。
用いた投写型表示装置に用いることができる。
【００１２】
【作用】本発明の偏光装置は、ガラス基板に光学薄膜を
着けた偏光選択性ミラーと、空気層と、透明体とを組み
合わせることにより、偏光ビームスプリッタとして機能
させる。
着けた偏光選択性ミラーと、空気層と、透明体とを組み
合わせることにより、偏光ビームスプリッタとして機能
させる。
【００１３】光線が空気中から光学薄膜を透過して基板
に斜めに入射する場合の反射率は、Ｓ偏光入射とＰ偏光
入射の２つの場合に分けて考えるとよく、Ｓ偏光反射率
ＲS、Ｐ偏光反射率ＲPは次のように表わせる。
に斜めに入射する場合の反射率は、Ｓ偏光入射とＰ偏光
入射の２つの場合に分けて考えるとよく、Ｓ偏光反射率
ＲS、Ｐ偏光反射率ＲPは次のように表わせる。
【００１４】
【数９】
【００１５】
【数１０】
【００１６】
【数１１】
【００１７】
【数１２】
【００１８】
【数１３】
【００１９】
【数１４】
【００２０】
【数１５】
【００２１】ここに、ｒS1、ｒS2、ｒP1、ｒP2は光学薄
膜により形成される境界面の反射係数であり、添字Ｓは
Ｓ偏光入射、添字ＰはＰ偏光入射、添字１は外部媒質と
光学薄膜の境界面、添字２は光学薄膜と基板の境界面を
表わす。ｄは光学薄膜の膜厚、λは空気中での光線の主
波長である。ｎ0は外部媒質の屈折率、ｎ1は光学薄膜の
屈折率、ｎ2は基板の屈折率、θ0は外部媒質から光学薄
膜に入射する光線の入射角、θ1は光学薄膜中の屈折
角、θ2は基板中の屈折角であり、スネルの法則から、
次式の関係が成り立つ。
膜により形成される境界面の反射係数であり、添字Ｓは
Ｓ偏光入射、添字ＰはＰ偏光入射、添字１は外部媒質と
光学薄膜の境界面、添字２は光学薄膜と基板の境界面を
表わす。ｄは光学薄膜の膜厚、λは空気中での光線の主
波長である。ｎ0は外部媒質の屈折率、ｎ1は光学薄膜の
屈折率、ｎ2は基板の屈折率、θ0は外部媒質から光学薄
膜に入射する光線の入射角、θ1は光学薄膜中の屈折
角、θ2は基板中の屈折角であり、スネルの法則から、
次式の関係が成り立つ。
【００２２】
【数１６】
【００２３】以上の式から入射角θ0が与えられたと
き、ＲS，ＲPは sin2（γ／２）の関数となり、膜厚
ｄ、波長λによって異なる値をとることが分かる。外部
媒質を空気（ｎ0＝１）、基板の屈折率をｎ2＝１．５２
とし、ｎ1＞ｎ2 とした場合、ＲS、ＲPは、（図１）に
示すように、それぞれ２つの曲線の間（斜線を付した領
域）に存在する。２つの曲線のうち、一方は sin2（γ
／２）＝１の場合であり、他方は sin2（γ／２）＝０
の場合である。後者の曲線は光学薄膜の着いていない基
板と空気の境界面における反射率と等しい。
き、ＲS，ＲPは sin2（γ／２）の関数となり、膜厚
ｄ、波長λによって異なる値をとることが分かる。外部
媒質を空気（ｎ0＝１）、基板の屈折率をｎ2＝１．５２
とし、ｎ1＞ｎ2 とした場合、ＲS、ＲPは、（図１）に
示すように、それぞれ２つの曲線の間（斜線を付した領
域）に存在する。２つの曲線のうち、一方は sin2（γ
／２）＝１の場合であり、他方は sin2（γ／２）＝０
の場合である。後者の曲線は光学薄膜の着いていない基
板と空気の境界面における反射率と等しい。
【００２４】ＲPの２つの曲線はそれぞれある入射角
θA、θBで０となり、入射角θCで２つの曲線が交差す
る。（図１）から、光学薄膜がある膜厚の場合に、ＲP
が最小となる入射角θ0は、θAとθBの間に存在し、ま
た、θA≦θ0≦θBのとき、ＲSがＲPに比べてかなり高
くなることが分かる。透過率は１００％から反射率を引
いたものと考えればよいから、Ｐ偏光透過率が最大とな
る入射角θ0は、θAとθBの間に存在し、θA≦θ0≦θB
のとき、Ｐ偏光透過率が１００％に近くなり、Ｓ偏光透
過率が１００％よりかなり小さくなる。なお、ＲSを高
くするには、入射角はθA≦θ0≦θCと選ぶよりも、θC
≦θ0≦θBと選ぶのが望ましい。
θA、θBで０となり、入射角θCで２つの曲線が交差す
る。（図１）から、光学薄膜がある膜厚の場合に、ＲP
が最小となる入射角θ0は、θAとθBの間に存在し、ま
た、θA≦θ0≦θBのとき、ＲSがＲPに比べてかなり高
くなることが分かる。透過率は１００％から反射率を引
いたものと考えればよいから、Ｐ偏光透過率が最大とな
る入射角θ0は、θAとθBの間に存在し、θA≦θ0≦θB
のとき、Ｐ偏光透過率が１００％に近くなり、Ｓ偏光透
過率が１００％よりかなり小さくなる。なお、ＲSを高
くするには、入射角はθA≦θ0≦θCと選ぶよりも、θC
≦θ0≦θBと選ぶのが望ましい。
【００２５】（図１）から、入射角θ0がθBであり、そ
してsin2（γ／２）＝１となれば、ＲPが０％となり、
ＲS が非常に高い値になることが分かる。このための条
件として、（数１０）、（数１３）、（数１４）、（数
１５）から、次の２つが導かれる。
してsin2（γ／２）＝１となれば、ＲPが０％となり、
ＲS が非常に高い値になることが分かる。このための条
件として、（数１０）、（数１３）、（数１４）、（数
１５）から、次の２つが導かれる。
【００２６】
【数１７】
【００２７】
【数１８】
【００２８】（数１６）、（数１７）より、空気中での
入射角θ0は次のようになる。
入射角θ0は次のようになる。
【００２９】
【数１９】
【００３０】
【数２０】
【００３１】ＲPが０％となる現象は、屈折率の異なる
２つの媒質の境界面においてある入射角でＲPが０％と
なる現象とよく似ている。この場合の入射角または屈折
角は、一般的にブリュースター角と呼ばれている。（数
１７）、（数１９）のθ0は、一般的なブリュースター
角と区別して疑似ブリュースター角とよぶことにする。
（数１７）、（数１８）の条件が成り立つときのＲS
は、（数９）を利用すると、次のようになる。
２つの媒質の境界面においてある入射角でＲPが０％と
なる現象とよく似ている。この場合の入射角または屈折
角は、一般的にブリュースター角と呼ばれている。（数
１７）、（数１９）のθ0は、一般的なブリュースター
角と区別して疑似ブリュースター角とよぶことにする。
（数１７）、（数１８）の条件が成り立つときのＲS
は、（数９）を利用すると、次のようになる。
【００３２】
【数２１】
【００３３】（数２１）でｎ0＝１とすると、ｎ1がｎ2
に比べて大きいほど、ＲSが大きくなることが分かる。
つまり、ＲS を大きくするには、ガラス基板に比べてで
きる限り高屈折率の光学薄膜を着けるとよい。
に比べて大きいほど、ＲSが大きくなることが分かる。
つまり、ＲS を大きくするには、ガラス基板に比べてで
きる限り高屈折率の光学薄膜を着けるとよい。
【００３４】光が基板中から光学薄膜へ斜めに入射し外
部媒質へ出射する場合も同様であり、ＲPが０％となる
条件は（数１７）、（数１８）を満たしているときに成
り立つ。この場合の疑似ブリュースター角θ2も（数１
６）、（数１７）、（数２０）より、次のようになる。
部媒質へ出射する場合も同様であり、ＲPが０％となる
条件は（数１７）、（数１８）を満たしているときに成
り立つ。この場合の疑似ブリュースター角θ2も（数１
６）、（数１７）、（数２０）より、次のようになる。
【００３５】
【数２２】
【００３６】また、ＲSも同様に（数２１）より求めら
れる。Ｓ偏光透過率を低くするためにｎ1を高くすると
空気中での入射角θ0が大きくなり、プレートタイプの
偏光選択性ミラーでは光軸方向の厚さが極端に長くな
る。本発明の偏光装置は、斜めの空気層を形成する偏光
選択性ミラー面を備えたプリズムタイプであり、光は光
軸に対してプリズムへ略垂直に入射後、基板側から偏光
選択性ミラー面へ入射角θ2で入射し、空気層中で斜め
となって再びもう一方の偏光選択性ミラー面へ入射角θ
0で入射するようにし、さらにプリズムから略垂直で空
気中へ出射するような構成にしてあるので、偏光選択性
ミラー面の傾ける角度はθ2でよく、一般にθ2＜θ0で
あるので光軸方向のスペースは少なくてすみ、偏光装置
のコンパクト化に大きな効果がある。また、複数の偏光
選択性ミラーを用いて空気層の断面がジグザグとなるよ
うにに配置する場合は、偏光装置の厚さをさらに薄くで
きる。その結果、この偏光装置を用いた投写型表示装置
をコンパクトにまとめられる。
れる。Ｓ偏光透過率を低くするためにｎ1を高くすると
空気中での入射角θ0が大きくなり、プレートタイプの
偏光選択性ミラーでは光軸方向の厚さが極端に長くな
る。本発明の偏光装置は、斜めの空気層を形成する偏光
選択性ミラー面を備えたプリズムタイプであり、光は光
軸に対してプリズムへ略垂直に入射後、基板側から偏光
選択性ミラー面へ入射角θ2で入射し、空気層中で斜め
となって再びもう一方の偏光選択性ミラー面へ入射角θ
0で入射するようにし、さらにプリズムから略垂直で空
気中へ出射するような構成にしてあるので、偏光選択性
ミラー面の傾ける角度はθ2でよく、一般にθ2＜θ0で
あるので光軸方向のスペースは少なくてすみ、偏光装置
のコンパクト化に大きな効果がある。また、複数の偏光
選択性ミラーを用いて空気層の断面がジグザグとなるよ
うにに配置する場合は、偏光装置の厚さをさらに薄くで
きる。その結果、この偏光装置を用いた投写型表示装置
をコンパクトにまとめられる。
【００３７】また、この偏光装置を偏光板を用いる投写
型表示装置に用いれば、入射側偏光板の吸収量を低減で
きるので、入射側偏光板の信頼性を向上できる。
型表示装置に用いれば、入射側偏光板の吸収量を低減で
きるので、入射側偏光板の信頼性を向上できる。
【００３８】本発明の偏光装置の利点は以上明らかなよ
うに、安価で、耐熱性、耐光性に優れ、不要光の出射が
少なく、しかも厚さが薄いことである。また、本発明の
偏光装置を用いた投写型表示装置の利点は、長期にわた
り明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、しかも
セットがコンパクトとなることである。
うに、安価で、耐熱性、耐光性に優れ、不要光の出射が
少なく、しかも厚さが薄いことである。また、本発明の
偏光装置を用いた投写型表示装置の利点は、長期にわた
り明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、しかも
セットがコンパクトとなることである。
【００３９】
【実施例】本発明の実施例について、添付図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００４０】（図２）は本発明の基本となる偏光装置の
一実施例の構成を示すもので、１１は枠体、１２、１３
は透明板、１４は偏光選択性ミラー、１５は空気層、１
６は透明体である。
一実施例の構成を示すもので、１１は枠体、１２、１３
は透明板、１４は偏光選択性ミラー、１５は空気層、１
６は透明体である。
【００４１】枠体１１の両端にそれぞれガラス製の透明
板１２、１３と偏光選択性ミラー１４が装着されて液体
を保持できる容器が構成され、２つのプリズム体をなし
ている。２枚の透明板１２、１３は、それぞれ入射窓、
出射窓となる。偏光選択性ミラー１４は光軸に対して斜
めに配置され、スペーサー１７によって厚さが約０．１
ｍｍとなるように略平行な空気層１５を形成している。
容器の内部には、注入口１８から、少なくとも組立て時
に液体である透明体１６を充填している。
板１２、１３と偏光選択性ミラー１４が装着されて液体
を保持できる容器が構成され、２つのプリズム体をなし
ている。２枚の透明板１２、１３は、それぞれ入射窓、
出射窓となる。偏光選択性ミラー１４は光軸に対して斜
めに配置され、スペーサー１７によって厚さが約０．１
ｍｍとなるように略平行な空気層１５を形成している。
容器の内部には、注入口１８から、少なくとも組立て時
に液体である透明体１６を充填している。
【００４２】偏光選択性ミラー１４の構成を（図３）に
示す。ガラス基板１９の空気層１５形成面側に光学薄膜
２０を蒸着している。光学薄膜２０は吸収が少なく、高
屈折率のものを用いるのが望ましい。光学薄膜２０とし
て可視光の領域で使用できる材料とその屈折率を（表
１）に示す。この中で、屈折率が２．３と最も高い二酸
化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛のいずれかを光学
薄膜２０として用いるとよい。
示す。ガラス基板１９の空気層１５形成面側に光学薄膜
２０を蒸着している。光学薄膜２０は吸収が少なく、高
屈折率のものを用いるのが望ましい。光学薄膜２０とし
て可視光の領域で使用できる材料とその屈折率を（表
１）に示す。この中で、屈折率が２．３と最も高い二酸
化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛のいずれかを光学
薄膜２０として用いるとよい。
【００４３】
【表１】
【００４４】ガラス基板１９中から光学薄膜２０への入
射角θ2、或いは空気中から光学薄膜２０への入射角θ0
が（数１６）、（数１７）を満たし、光学薄膜２０の
厚さｄが主波長において（数１８）を満たすようにする
とよい。外部媒質を空気、光学薄膜２０を二酸化チタ
ン、基板１９を白板ガラスとすると、（表２）に示すよ
うに、ｎ0 ＝１、ｎ1＝２．３、ｎ2＝１．５２であり、
θ0＝７２．２°、θ1＝２４．５°、θ2＝３８．８゜
となる。主波長をλ＝５００ｎｍとすると、ｄ＝５９．
７ｎｍとなる。このとき、（数２１）からＲS ＝０．７
１８となる。なお、透明体１６の屈折率はガラス基板１
９の屈折率に近ければよい。透明体１６の屈折率が１．
４の場合、スネルの法則より偏光選択性ミラー１４は光
軸に対して４２．９゜傾けて配置すればよい。
射角θ2、或いは空気中から光学薄膜２０への入射角θ0
が（数１６）、（数１７）を満たし、光学薄膜２０の
厚さｄが主波長において（数１８）を満たすようにする
とよい。外部媒質を空気、光学薄膜２０を二酸化チタ
ン、基板１９を白板ガラスとすると、（表２）に示すよ
うに、ｎ0 ＝１、ｎ1＝２．３、ｎ2＝１．５２であり、
θ0＝７２．２°、θ1＝２４．５°、θ2＝３８．８゜
となる。主波長をλ＝５００ｎｍとすると、ｄ＝５９．
７ｎｍとなる。このとき、（数２１）からＲS ＝０．７
１８となる。なお、透明体１６の屈折率はガラス基板１
９の屈折率に近ければよい。透明体１６の屈折率が１．
４の場合、スネルの法則より偏光選択性ミラー１４は光
軸に対して４２．９゜傾けて配置すればよい。
【００４５】
【表２】
【００４６】（表２）に示した構成で、（図２）に示し
た偏光装置に平行光が入射する場合の分光透過率特性を
（図４）に示す。入射角θ0、θ2は疑似ブリュースター
角となるθ0＝７２．２゜、θ2＝３８．８゜である。波
長領域４００〜７００ｎｍでＰ偏光透過率は９５％以上
になり、Ｓ偏光透過率は１０％以下となる。同一の光学
薄膜が２面あるために、Ｓ偏光透過率は非常に小さくな
る。（図４）から、（図２）に示した偏光装置は、自然
光が入射した場合に、直線偏光に近い光を効率良く取り
出せることが分かる。
た偏光装置に平行光が入射する場合の分光透過率特性を
（図４）に示す。入射角θ0、θ2は疑似ブリュースター
角となるθ0＝７２．２゜、θ2＝３８．８゜である。波
長領域４００〜７００ｎｍでＰ偏光透過率は９５％以上
になり、Ｓ偏光透過率は１０％以下となる。同一の光学
薄膜が２面あるために、Ｓ偏光透過率は非常に小さくな
る。（図４）から、（図２）に示した偏光装置は、自然
光が入射した場合に、直線偏光に近い光を効率良く取り
出せることが分かる。
【００４７】偏光装置のＳ偏光透過率が約２０％より小
さければ、入射側偏光板の温度上昇抑制の効果が十分に
認められることを確認している。偏光装置のＳ偏光透過
率を約２０％より小さくするには、偏光選択性ミラー１
面あたりのＳ偏光反射率がＲ S ≦０．５５となればよ
く、ｎ0＝１、ｎ2＝１．５２とすると、（数２１）から
ｎ1 ≧２．０の条件が求められる。この場合の薄膜材料
は、二酸化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸化
二タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸化二インジウ
ム、酸化亜鉛、二酸化ハフニウムのいずれかを用いれ
ば、光学特性、耐久性ともに良好となる。
さければ、入射側偏光板の温度上昇抑制の効果が十分に
認められることを確認している。偏光装置のＳ偏光透過
率を約２０％より小さくするには、偏光選択性ミラー１
面あたりのＳ偏光反射率がＲ S ≦０．５５となればよ
く、ｎ0＝１、ｎ2＝１．５２とすると、（数２１）から
ｎ1 ≧２．０の条件が求められる。この場合の薄膜材料
は、二酸化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸化
二タンタル、二酸化ジルコニウム、三酸化二インジウ
ム、酸化亜鉛、二酸化ハフニウムのいずれかを用いれ
ば、光学特性、耐久性ともに良好となる。
【００４８】（図５）に示すように、２つのプリズム体
の間に偏光選択性ミラー面を両面に備えた平行平面板２
１を配置し、偏光選択性ミラー１４面が形成する空気層
１５を２つにすれば、Ｓ偏光透過率をさらに低くするこ
とができる。この場合のＳ偏光透過率を約２０％より小
さくするには、ＲS ≦０．３３となればよく、ｎ0＝
１、ｎ2＝１．５２とすると、（数２１）からｎ1 ≧
１．７の条件が求められる。この場合の薄膜材料は、二
酸化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸化二タン
タル、二酸化ジルコニウム、三酸化二インジウム、酸化
亜鉛、二酸化ハフニウム、三酸化二イットリウム、一酸
化シリコンのいずれかを用いれば、光学特性、耐久性と
もに良好となる。偏光選択性ミラーの面数が多くなるほ
ど、Ｓ偏光透過率を小さくできる。
の間に偏光選択性ミラー面を両面に備えた平行平面板２
１を配置し、偏光選択性ミラー１４面が形成する空気層
１５を２つにすれば、Ｓ偏光透過率をさらに低くするこ
とができる。この場合のＳ偏光透過率を約２０％より小
さくするには、ＲS ≦０．３３となればよく、ｎ0＝
１、ｎ2＝１．５２とすると、（数２１）からｎ1 ≧
１．７の条件が求められる。この場合の薄膜材料は、二
酸化チタン、二酸化セリウム、硫化亜鉛、五酸化二タン
タル、二酸化ジルコニウム、三酸化二インジウム、酸化
亜鉛、二酸化ハフニウム、三酸化二イットリウム、一酸
化シリコンのいずれかを用いれば、光学特性、耐久性と
もに良好となる。偏光選択性ミラーの面数が多くなるほ
ど、Ｓ偏光透過率を小さくできる。
【００４９】また、（図６）および（図７）に示すよう
に、偏光選択性ミラー１４、または偏光選択性ミラー１
４，２１を複数に分割して空気層１５の断面がジグザグ
となるように配置すれば、光軸方向の厚さが薄くなり、
偏光装置をよりコンパクトにできる。
に、偏光選択性ミラー１４、または偏光選択性ミラー１
４，２１を複数に分割して空気層１５の断面がジグザグ
となるように配置すれば、光軸方向の厚さが薄くなり、
偏光装置をよりコンパクトにできる。
【００５０】偏光選択性ミラー１４によって反射された
不要なＳ偏光が、偏光装置から斜め方向に出射し、入射
側偏光板に入射する場合がある。この場合には枠体１１
の透明体１６との接触面に黒色つや消し塗装を施し、不
要なＳ偏光が拡散、または吸収されるようにするとよ
い。
不要なＳ偏光が、偏光装置から斜め方向に出射し、入射
側偏光板に入射する場合がある。この場合には枠体１１
の透明体１６との接触面に黒色つや消し塗装を施し、不
要なＳ偏光が拡散、または吸収されるようにするとよ
い。
【００５１】（図８）は本発明の偏光装置を前置偏光装
置として用いた投写型表示装置の一実施例の構成を示す
もので、３２は光源、３３は前置偏光装置、３４は入射
側偏光板、３５は液晶セル、３６は出射側偏光板、３７
は投写レンズである。前置偏光装置３３は（図６）に示
したものと同一の構成である。
置として用いた投写型表示装置の一実施例の構成を示す
もので、３２は光源、３３は前置偏光装置、３４は入射
側偏光板、３５は液晶セル、３６は出射側偏光板、３７
は投写レンズである。前置偏光装置３３は（図６）に示
したものと同一の構成である。
【００５２】光源３２はランプと凹面鏡で構成され、ラ
ンプから出た光は凹面鏡により集光されて、前置偏光装
置３３、入射側偏光板３４、液晶セル３５、出射側偏光
板３６の順に透過して、投写レンズ３７に入射する。入
射側偏光板３４の偏光軸３８と出射側偏光板３６の偏光
軸３９は、それぞれ画面垂直方向４０に対して＋４５
°、−４５°としている。前置偏光装置３３は、隣接す
る偏光選択性ミラー面１４の交線４１が入射側偏光板３
４の偏光軸３８と垂直となるように配置している。
ンプから出た光は凹面鏡により集光されて、前置偏光装
置３３、入射側偏光板３４、液晶セル３５、出射側偏光
板３６の順に透過して、投写レンズ３７に入射する。入
射側偏光板３４の偏光軸３８と出射側偏光板３６の偏光
軸３９は、それぞれ画面垂直方向４０に対して＋４５
°、−４５°としている。前置偏光装置３３は、隣接す
る偏光選択性ミラー面１４の交線４１が入射側偏光板３
４の偏光軸３８と垂直となるように配置している。
【００５３】光源３２からの自然光が光軸３１に沿って
前置偏光装置３３に入射すると、光軸３１に沿って強い
Ｐ成分４２と弱いＳ成分４３が出射し、光軸３１に対し
て斜め方向に強いＳ成分が出射する。この強いＳ成分
は、前置偏光装置３３と入射側偏光板３４が離れていれ
ば、入射側偏光板３４には入射しない。Ｐ成分４２は入
射側偏光板３４を最大の透過率で透過し、Ｓ成分は入射
側偏光板３４で吸収される。前置偏光装置３３を用いな
い場合に比べると、入射側偏光板３４の光の吸収量が大
幅に低減するので、発熱量が少なくなり、入射側偏光板
３４の温度上昇が抑制される。また、液晶セル３５の温
度上昇も抑制される。その結果、入射側偏光板３４と液
晶セル３５の信頼性が向上する。
前置偏光装置３３に入射すると、光軸３１に沿って強い
Ｐ成分４２と弱いＳ成分４３が出射し、光軸３１に対し
て斜め方向に強いＳ成分が出射する。この強いＳ成分
は、前置偏光装置３３と入射側偏光板３４が離れていれ
ば、入射側偏光板３４には入射しない。Ｐ成分４２は入
射側偏光板３４を最大の透過率で透過し、Ｓ成分は入射
側偏光板３４で吸収される。前置偏光装置３３を用いな
い場合に比べると、入射側偏光板３４の光の吸収量が大
幅に低減するので、発熱量が少なくなり、入射側偏光板
３４の温度上昇が抑制される。また、液晶セル３５の温
度上昇も抑制される。その結果、入射側偏光板３４と液
晶セル３５の信頼性が向上する。
【００５４】本発明の偏光装置は、光軸方向の厚さが薄
くなるので、投写型表示装置の中で偏光装置を配置する
場所の制約が少なくなる。例えば、光源３２と液晶セル
３５の間に平面ミラーと前置偏光装置３３を配置するこ
とができ、平面ミラーの使用により投写型表示装置をコ
ンパクトにすることもできる。
くなるので、投写型表示装置の中で偏光装置を配置する
場所の制約が少なくなる。例えば、光源３２と液晶セル
３５の間に平面ミラーと前置偏光装置３３を配置するこ
とができ、平面ミラーの使用により投写型表示装置をコ
ンパクトにすることもできる。
【００５５】偏光装置に用いる透明体１６は、少なくと
も組立て時に液体であるのが都合がよい。組立て時に液
体であれば、透明体１６が偏光選択性ミラー１４、透明
板１２、１３に空気を含むことなく密着させることが容
易である。ガラスプリズム接合型の偏光ビームスプリッ
タで、多層膜面をジグザグにする場合、ガラスプリズム
の加工、接合の作業が複雑になるために、大幅なコスト
高を招く。しかし、本発明の偏光装置の場合、ガラス基
板はガラスプリズムに比べて圧倒的に安価であり、透明
体は体積が小さいので材料コストは安価となり、ガラス
基板の枚数が増えても液体の充填作業は容易であるの
で、ガラスプリズムを用いた偏光ビームスプリッタに比
べて圧倒的に安価に製造できる。
も組立て時に液体であるのが都合がよい。組立て時に液
体であれば、透明体１６が偏光選択性ミラー１４、透明
板１２、１３に空気を含むことなく密着させることが容
易である。ガラスプリズム接合型の偏光ビームスプリッ
タで、多層膜面をジグザグにする場合、ガラスプリズム
の加工、接合の作業が複雑になるために、大幅なコスト
高を招く。しかし、本発明の偏光装置の場合、ガラス基
板はガラスプリズムに比べて圧倒的に安価であり、透明
体は体積が小さいので材料コストは安価となり、ガラス
基板の枚数が増えても液体の充填作業は容易であるの
で、ガラスプリズムを用いた偏光ビームスプリッタに比
べて圧倒的に安価に製造できる。
【００５６】透明体１６として透明シリコーン樹脂を用
いるとよい。シリコーン樹脂は一般に耐熱性が良好であ
り、またガラス基板、光学薄膜も耐熱性が良好であるの
で、偏光装置を高温の光源に近接して配置することがで
きる。液体の場合にはシリコーンオイルを用いるとよ
い。透明体としてさらに望ましい材料は、組立て時に液
体、組立て完了後は固体またはゲル状の材料であり、使
用時に液体漏洩の心配が回避される。このような材料と
して、信越化学工業（株）製の透明シリコーン樹脂ＫＥ
−１０５１を用いることができる。これは、２種類の液
体で供給されており、Ａ液とＢ液の両方に化学式
いるとよい。シリコーン樹脂は一般に耐熱性が良好であ
り、またガラス基板、光学薄膜も耐熱性が良好であるの
で、偏光装置を高温の光源に近接して配置することがで
きる。液体の場合にはシリコーンオイルを用いるとよ
い。透明体としてさらに望ましい材料は、組立て時に液
体、組立て完了後は固体またはゲル状の材料であり、使
用時に液体漏洩の心配が回避される。このような材料と
して、信越化学工業（株）製の透明シリコーン樹脂ＫＥ
−１０５１を用いることができる。これは、２種類の液
体で供給されており、Ａ液とＢ液の両方に化学式
【００５７】
【化１】
【００５８】で表わされるシリコーンオイルが含まれ、
Ａ液には化学式
Ａ液には化学式
【００５９】
【化２】
【００６０】で表わされる本体物質と、微量の白金触媒
が含まれ、Ｂ液には化学式
が含まれ、Ｂ液には化学式
【００６１】
【化３】
【００６２】で表わされる架橋物質が含まれている。Ａ
液とＢ液を混合し、室温放置または加熱すると、本体物
質のビニル基と架橋物質の水素が結合し、シリコーンゴ
ムの巨大分子を形成する。シリコーンオイルは架橋反応
の前後で変化せず、シリコーンゴムの間にシリコーンオ
イルがはいり込んだ構造となる。この反応は付加反応で
あるので、原理的には副生成物を生じず、架橋反応が表
面、内部とも均一に進行する。また、ゲル状で変形しや
すいため、周囲温度により熱膨脹しても全体が均一に体
積変化し、応力歪みをほとんど発生しない。そのため、
偏光ビームスプリッタで排除しなければならない複屈折
が非常に少ないという特徴がある。また、透明体１６と
して組立て時に液体であり、紫外線照射によりゲル状に
変化する透明シリコーン樹脂を用いてもよい。例えば、
信越化学工業（株）製の透明シリコーン樹脂ＯＦ−１１
３を用いることができる。
液とＢ液を混合し、室温放置または加熱すると、本体物
質のビニル基と架橋物質の水素が結合し、シリコーンゴ
ムの巨大分子を形成する。シリコーンオイルは架橋反応
の前後で変化せず、シリコーンゴムの間にシリコーンオ
イルがはいり込んだ構造となる。この反応は付加反応で
あるので、原理的には副生成物を生じず、架橋反応が表
面、内部とも均一に進行する。また、ゲル状で変形しや
すいため、周囲温度により熱膨脹しても全体が均一に体
積変化し、応力歪みをほとんど発生しない。そのため、
偏光ビームスプリッタで排除しなければならない複屈折
が非常に少ないという特徴がある。また、透明体１６と
して組立て時に液体であり、紫外線照射によりゲル状に
変化する透明シリコーン樹脂を用いてもよい。例えば、
信越化学工業（株）製の透明シリコーン樹脂ＯＦ−１１
３を用いることができる。
【００６３】偏光装置を光源に近接して配置する場合、
透明体の温度変化による体積変化が問題となる。この問
題の解決には、枠体１１の一部を透明体の体積変化に応
じて容易に変形する構成にするとよい。このような枠体
の構成を（図９）に示す。薄いシリコーンゴムで構成さ
れた内枠体２２が、金属製の外枠体２３の内側に配置さ
れている。内枠体２２の両端部にフランジ２４が設けら
れており、フランジ２４を挟んで透明板１２、１３を外
枠体２３に押えつけることにより、内枠体２２と透明板
１２、１３で液体を保持する容器が構成される。内枠体
２２の構成を（図１０）に示す。内枠体２２には偏光選
択性ミラー１４の端部を挿入する溝２５が形成され、隣
接する溝の間には注入口１８を有した凸部２６が形成さ
れている。温度変化により透明体の体積が変化しても、
凸部２６が変形するので、例えば透明板１２、１３が割
れるという問題は解決される。
透明体の温度変化による体積変化が問題となる。この問
題の解決には、枠体１１の一部を透明体の体積変化に応
じて容易に変形する構成にするとよい。このような枠体
の構成を（図９）に示す。薄いシリコーンゴムで構成さ
れた内枠体２２が、金属製の外枠体２３の内側に配置さ
れている。内枠体２２の両端部にフランジ２４が設けら
れており、フランジ２４を挟んで透明板１２、１３を外
枠体２３に押えつけることにより、内枠体２２と透明板
１２、１３で液体を保持する容器が構成される。内枠体
２２の構成を（図１０）に示す。内枠体２２には偏光選
択性ミラー１４の端部を挿入する溝２５が形成され、隣
接する溝の間には注入口１８を有した凸部２６が形成さ
れている。温度変化により透明体の体積が変化しても、
凸部２６が変形するので、例えば透明板１２、１３が割
れるという問題は解決される。
【００６４】投写型表示装置のランプ３１として、一般
にハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドラ
ンプを用いられる。これらのランプはすべて赤外線を放
射し、キセノンランプ、メタルハライドランプは紫外線
を放射する。紫外線は液晶の劣化を促進し、赤外線は液
晶の温度を上昇させるという問題がある。そのため、偏
光装置の入射側または出射側の透明板１２、１３に、可
視光を透過し、赤外線および紫外線を反射する多層膜を
蒸着するとよい。また、入射側透明板１２または出射側
透明板１３を赤外線吸収ガラスや紫外線吸収ガラスとす
ることもできる。こうすれば、偏光装置が赤外線と紫外
線を除去するので、部品点数を削減でき、合理的であ
る。
にハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドラ
ンプを用いられる。これらのランプはすべて赤外線を放
射し、キセノンランプ、メタルハライドランプは紫外線
を放射する。紫外線は液晶の劣化を促進し、赤外線は液
晶の温度を上昇させるという問題がある。そのため、偏
光装置の入射側または出射側の透明板１２、１３に、可
視光を透過し、赤外線および紫外線を反射する多層膜を
蒸着するとよい。また、入射側透明板１２または出射側
透明板１３を赤外線吸収ガラスや紫外線吸収ガラスとす
ることもできる。こうすれば、偏光装置が赤外線と紫外
線を除去するので、部品点数を削減でき、合理的であ
る。
【００６５】ライトバルブとして液晶表示装置を用いる
場合、投写画像の画質を左右対称とするために、（図
８）に示したように、入射側偏光板３４と出射側偏光板
３６の各偏光軸３８、３９を画面垂直方向４０に対して
＋４５°および−４５°とするのが一般的である。この
場合、前置偏光装置３３からの出射光が効率良く入射側
偏光板３４を透過する必要があるので、前置偏光装置３
３はその枠体１１の各側面が画面垂直方向４０を基準に
して４５°傾斜させて配置することになる。これでは、
セット全体をコンパクトにまとめるのが困難である。セ
ットをコンパクトにまとめるには、前置偏光装置３３の
枠体１１の各側面が画面垂直方向および画面水平方向に
向くのが望ましい。
場合、投写画像の画質を左右対称とするために、（図
８）に示したように、入射側偏光板３４と出射側偏光板
３６の各偏光軸３８、３９を画面垂直方向４０に対して
＋４５°および−４５°とするのが一般的である。この
場合、前置偏光装置３３からの出射光が効率良く入射側
偏光板３４を透過する必要があるので、前置偏光装置３
３はその枠体１１の各側面が画面垂直方向４０を基準に
して４５°傾斜させて配置することになる。これでは、
セット全体をコンパクトにまとめるのが困難である。セ
ットをコンパクトにまとめるには、前置偏光装置３３の
枠体１１の各側面が画面垂直方向および画面水平方向に
向くのが望ましい。
【００６６】このためには、（図１１）に示すように、
入射側偏光板３４の直前に１／２波長板４３を配置する
とよい。前置偏光装置３３から画面垂直方向に向いた直
線偏光４４が出射し、１／２波長板４３はその進相軸４
５が画面垂直方向４０に対して２２．５°の方向に向い
ている。前置偏光装置３３からの直線偏光４４が１／２
波長板４３に入射すると、画面垂直方向に対して偏波面
が４５°の方向に向いた直線偏光が出射し、この直線偏
光は入射側偏光板３４を透過する。１／２波長板４３
は、その進相軸または遅相軸の方向が、前置偏光装置３
３から出るＰ偏光成分４４の方向と入射側偏光板３４の
偏光軸３８の方向を２等分する方向に向くように配置す
るとよい。１／２波長板は、進相軸に向いた直線偏光と
遅相軸に向いた直線偏光が同一位相で入射した場合に、
出射面で両者の位相差が１／２波長となるものである。
（図１１）の構成では、光源３２から出る光のスペクト
ルが広いので、全波長で位相差を１／２波長とすること
は不可能であるが、視感度の高い緑のスペクトルで位相
差が１／２波長となるようにすれば、実用上問題はない
ようである。
入射側偏光板３４の直前に１／２波長板４３を配置する
とよい。前置偏光装置３３から画面垂直方向に向いた直
線偏光４４が出射し、１／２波長板４３はその進相軸４
５が画面垂直方向４０に対して２２．５°の方向に向い
ている。前置偏光装置３３からの直線偏光４４が１／２
波長板４３に入射すると、画面垂直方向に対して偏波面
が４５°の方向に向いた直線偏光が出射し、この直線偏
光は入射側偏光板３４を透過する。１／２波長板４３
は、その進相軸または遅相軸の方向が、前置偏光装置３
３から出るＰ偏光成分４４の方向と入射側偏光板３４の
偏光軸３８の方向を２等分する方向に向くように配置す
るとよい。１／２波長板は、進相軸に向いた直線偏光と
遅相軸に向いた直線偏光が同一位相で入射した場合に、
出射面で両者の位相差が１／２波長となるものである。
（図１１）の構成では、光源３２から出る光のスペクト
ルが広いので、全波長で位相差を１／２波長とすること
は不可能であるが、視感度の高い緑のスペクトルで位相
差が１／２波長となるようにすれば、実用上問題はない
ようである。
【００６７】以下に、本発明の投写型表示装置の他の実
施例について説明する。（図１２）はその構成を示した
ものであり、６１は光源、６２は前置偏光装置、６６，
６７，６８は１／２波長板、６９，７０，７１は入射側
偏光板、７２，７３，７４は液晶セル、７５，７６，７
７は出射側偏光板、８１は投写レンズである。前置偏光
装置６２は（図６）に示したものと同じである。
施例について説明する。（図１２）はその構成を示した
ものであり、６１は光源、６２は前置偏光装置、６６，
６７，６８は１／２波長板、６９，７０，７１は入射側
偏光板、７２，７３，７４は液晶セル、７５，７６，７
７は出射側偏光板、８１は投写レンズである。前置偏光
装置６２は（図６）に示したものと同じである。
【００６８】光源６１は赤、緑、青の３原色の色成分を
含む光を出射する。光源６１からの光は前置偏光装置６
２に入射し、画面垂直方向に向いた直線偏光が出射す
る。直線偏光はダイクロイックミラー６３，６４，平面
ミラー６５を組み合わせた色分解光学系に入射し、３つ
の原色光に分解される。各原色光は、それぞれフィール
ドレンズ６６，６７，６８、１／２波長板６９，７０，
７１、入射側偏光板７２，７３，７４、液晶セル７５，
７６，７７、出射側偏光板７８，７９，８０の順に透過
する。各出射側偏光板７８，７９，８０を出射した光
は、ダイクロイックミラー８１，８２、平面ミラー８３
を組み合わせた色合成光学系により、１つの光に合成さ
れた後、投写レンズ８４に入射する。この場合も、入射
側偏光板７２，７３，７４を最大の透過率で透過するよ
うに１／２波長板６９，７０，７１が配置されている。
また、偏光装置６２の透明体には２液混合後ゲル状に変
化する透明シリコーン樹脂を用いている。前置偏光装置
６２が光軸６０に沿って直線偏光に近い光を出射し、不
要な偏光成分が光軸６０に対して斜め方向に出射する。
前置偏光装置６２から入射側偏光板７２，７３，７４ま
での距離が長いため、前置偏光装置６２から出射する不
要偏光成分は入射側偏光板７２，７３，７４には入射し
ないので、入射側偏光板７２，７３，７４の吸収が低減
し、入射側偏光板７２，７３，７４の発熱は抑制され
る。また、前置偏光装置６２は耐熱性が良好なため前置
偏光装置６２を光源６１に近接して配置することがで
き、また前置偏光装置６２が薄いのでセットをコンパク
トにまとめることができる。
含む光を出射する。光源６１からの光は前置偏光装置６
２に入射し、画面垂直方向に向いた直線偏光が出射す
る。直線偏光はダイクロイックミラー６３，６４，平面
ミラー６５を組み合わせた色分解光学系に入射し、３つ
の原色光に分解される。各原色光は、それぞれフィール
ドレンズ６６，６７，６８、１／２波長板６９，７０，
７１、入射側偏光板７２，７３，７４、液晶セル７５，
７６，７７、出射側偏光板７８，７９，８０の順に透過
する。各出射側偏光板７８，７９，８０を出射した光
は、ダイクロイックミラー８１，８２、平面ミラー８３
を組み合わせた色合成光学系により、１つの光に合成さ
れた後、投写レンズ８４に入射する。この場合も、入射
側偏光板７２，７３，７４を最大の透過率で透過するよ
うに１／２波長板６９，７０，７１が配置されている。
また、偏光装置６２の透明体には２液混合後ゲル状に変
化する透明シリコーン樹脂を用いている。前置偏光装置
６２が光軸６０に沿って直線偏光に近い光を出射し、不
要な偏光成分が光軸６０に対して斜め方向に出射する。
前置偏光装置６２から入射側偏光板７２，７３，７４ま
での距離が長いため、前置偏光装置６２から出射する不
要偏光成分は入射側偏光板７２，７３，７４には入射し
ないので、入射側偏光板７２，７３，７４の吸収が低減
し、入射側偏光板７２，７３，７４の発熱は抑制され
る。また、前置偏光装置６２は耐熱性が良好なため前置
偏光装置６２を光源６１に近接して配置することがで
き、また前置偏光装置６２が薄いのでセットをコンパク
トにまとめることができる。
【００６９】また、（図１２）に示した構成では、前置
偏光装置６２から斜め方向に出射するＳ成分が入射側偏
光板７３に入射し、入射側偏光板７３の発熱が大きくな
る場合がある。この場合には、前置偏光装置６２を（図
１２）に示した状態から９０゜回転して配置し、前置偏
光装置６２から出射するＰ成分の方向が画面垂直方向と
平行になるようにするとよい。さらに、前置偏光装置６
２から斜め方向に出射するＳ成分が色分解光学系の匡体
の内壁で吸収されるようにするとよい。こうすることに
より、入射側偏光板７３の発熱が抑制される。
偏光装置６２から斜め方向に出射するＳ成分が入射側偏
光板７３に入射し、入射側偏光板７３の発熱が大きくな
る場合がある。この場合には、前置偏光装置６２を（図
１２）に示した状態から９０゜回転して配置し、前置偏
光装置６２から出射するＰ成分の方向が画面垂直方向と
平行になるようにするとよい。さらに、前置偏光装置６
２から斜め方向に出射するＳ成分が色分解光学系の匡体
の内壁で吸収されるようにするとよい。こうすることに
より、入射側偏光板７３の発熱が抑制される。
【００７０】以上の実施例ではライトバルブとして液晶
表示装置を用いた例を示したが、電気光学結晶など映像
信号に応じて旋光性や複屈折性などの変化として光学像
を形成し、少なくとも入射側に偏光板を用いるものなら
ライトバルブとして用いることができる。
表示装置を用いた例を示したが、電気光学結晶など映像
信号に応じて旋光性や複屈折性などの変化として光学像
を形成し、少なくとも入射側に偏光板を用いるものなら
ライトバルブとして用いることができる。
【００７１】
【発明の効果】以上のように本発明の偏光装置は、ガラ
ス基板に光学薄膜を着けた偏光選択性ミラーと、空気層
と、透明体とを組み合わせることにより、偏光ビームス
プリッタとして機能させたものであるので、安価で、耐
熱性、耐光性に優れ、しかも厚さの薄い偏光装置を提供
することができ、また、この偏光装置を用いることによ
り入射側偏光板の信頼性が向上するので、長期にわたり
明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、しかもコ
ンパクトな投写型表示装置を提供することができ、非常
に大きな効果がある。
ス基板に光学薄膜を着けた偏光選択性ミラーと、空気層
と、透明体とを組み合わせることにより、偏光ビームス
プリッタとして機能させたものであるので、安価で、耐
熱性、耐光性に優れ、しかも厚さの薄い偏光装置を提供
することができ、また、この偏光装置を用いることによ
り入射側偏光板の信頼性が向上するので、長期にわたり
明るく高画質の投写画像を表示でき、安価で、しかもコ
ンパクトな投写型表示装置を提供することができ、非常
に大きな効果がある。
【図１】偏光選択性ミラーの反射率と入射角の関係を示
す特性図
す特性図
【図２】本発明の偏光装置の一実施例の構成図
【図３】偏光選択性ミラーの概略構成図
【図４】本発明の偏光装置の分光透過率特性を示す特性
図
図
【図５】本発明の偏光装置の他の実施例の概略構成図
【図６】本発明の偏光装置の他の実施例の概略構成図
【図７】本発明の偏光装置の他の実施例の概略構成図
【図８】本発明の投写型表示装置の一実施例の構成を示
す斜視図
す斜視図
【図９】枠体の側断面図
【図１０】内枠体の破断斜視図
【図１１】本発明の投写型表示装置の他の実施例の構成
を示す斜視図
を示す斜視図
【図１２】本発明の投写型表示装置の他の実施例の構成
を示す概略構成図
を示す概略構成図
【図１３】従来の投写型表示装置の概略構成図
１１ 枠体 １２ 入射側透明板 １３ 出射側透明板 １４ 偏光選択性ミラー １５ 空気層 １６ 透明体 ３２ 光源 ３３ 偏光装置 ３４ 入射側偏光板 ３５ 液晶セル ３６ 出射側偏光板 ３７ 投写レンズ ６２ 偏光装置 ７２、７３、７４ 入射側偏光板 ７５、７６、７７ 液晶セル ７８、７９、８０ 出射側偏光板 ８４ 投写レンズ
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 33/12 7316−2Ｋ
Claims (33)
- 【請求項１】入射窓と偏光選択性ミラーを有し、液体を
保持する容器と少なくとも組立て時に液体である透明体
とを具備してプリズム状をなす第１のプリズム体と、偏
光選択性ミラーと出射窓を有し、液体を保持する容器と
少なくとも組立て時に液体である透明体とを具備してプ
リズム状をなすと第２のプリズム体とで構成され、前記
第１のプリズム体の前記偏光選択性ミラーと前記第２の
プリズム体の前記偏光選択性ミラーとでその間に空気層
を形成し、前記空気層形成面側にそれぞれ基板の屈折率
よりも高い屈折率を有する光学薄膜を着けたものであっ
て、所定の光軸に沿って入射するＰ偏光に対してそれぞ
れ透過率が略最大となるように前記偏光選択性ミラーを
前記光軸に対して傾斜させた偏光装置。 - 【請求項２】透明体は透明シリコーン樹脂である請求項
１記載の偏光装置。 - 【請求項３】透明体は組立て完了後に固体またはゲル状
である請求項１記載の偏光装置。 - 【請求項４】透明体は２液混合後に付加反応によりゲル
状に変化する透明シリコーン樹脂である請求項１記載の
偏光装置。 - 【請求項５】透明体は紫外線照射によりゲル状に変化す
る透明シリコーン樹脂である請求項１記載の偏光装置。 - 【請求項６】空気中の屈折率をｎ0、光学薄膜の屈折率
をｎ1、基板の屈折率をｎ2、前記光学薄膜の膜厚をｄ、
空気層への出射角、または空気層からの入射角をθ0、
前記光学薄膜中の屈折角をθ1、前記基板中から前記光
学薄膜面への入射角、または前記光学薄膜面から前記基
板中への屈折角をθ2、空気中における主波長をλとし
て、次の条件を満足する請求項１記載の偏光装置。 【数１】 【数２】 - 【請求項７】光学薄膜は屈折率が２．０以上である請求
項１記載の偏光装置。 - 【請求項８】光学薄膜は二酸化チタン、二酸化セリウ
ム、硫化亜鉛のいずれかである請求項１記載の偏光装
置。 - 【請求項９】透明体の体積変化に応じて容器の一部が変
形する請求項１記載の偏光装置。 - 【請求項１０】入射窓または出射窓が赤外線除去手段ま
たは紫外線除去手段または両方を有する請求項１記載の
偏光装置。 - 【請求項１１】入射窓と偏光選択性ミラーを有し、液体
を保持する容器と少なくとも組立て時に液体である透明
体とを具備してプリズム状をなす第１のプリズム体と、
少なくとも１つの偏光選択性ミラー板と、偏光選択性ミ
ラーと出射窓を有し、液体を保持する容器と少なくとも
組立て時に液体である透明体とを具備してプリズム状を
なすと第２のプリズム体とで構成され、それぞれの前記
偏光選択性ミラーは互いに少なくとも２つの空気層を形
成し、前記空気層形成面側にそれぞれ基板の屈折率より
も高い屈折率を有する光学薄膜と着けたものであって、
所定の光軸に沿って入射するＰ偏光に対してそれぞれ透
過率が略最大となるように前記偏光選択性ミラーを前記
光軸に対して傾斜させた偏光装置。 - 【請求項１２】空気中の屈折率をｎ0、光学薄膜の屈折
率をｎ1、基板の屈折率をｎ2、前記光学薄膜の膜厚を
ｄ、空気層への出射角、または空気層からの入射角をθ
0、前記光学薄膜中の屈折角をθ1、前記基板中から前記
光学薄膜面への入射角、または前記光学薄膜面から前記
基板中への屈折角をθ2、空気中における主波長をλと
して、次の条件を満足する請求項１１記載の偏光装置。 【数３】 【数４】 - 【請求項１３】光学薄膜は屈折率が１．７以上である請
求項１１記載の偏光装置。 - 【請求項１４】透明体の体積変化に応じて容器の一部が
変形する請求項１１記載の偏光装置。 - 【請求項１５】入射窓または出射窓が赤外線除去手段ま
たは紫外線除去手段または両方を有する請求項１１記載
の偏光装置。 - 【請求項１６】入射窓と偏光選択性ミラーを有し、液体
を保持する容器と少なくとも組立て時に液体である透明
体とを具備してプリズム状をなす複数の第１のプリズム
体と、偏光選択性ミラーと出射窓を有し、液体を保持す
る容器と少なくとも組立て時に液体である透明体とを具
備してプリズム状をなすと複数の第２のプリズム体とで
構成され、前記第１のプリズム体の前記偏光選択性ミラ
ーと前記第２のプリズム体の前記偏光選択性ミラーは互
いに空気層を形成し、前記空気層は断面がジグザグとな
るように配置され、かつ前記空気層形成面側にそれぞれ
基板の屈折率よりも高い屈折率を有する光学薄膜と着け
たものであって、所定の光軸に沿って入射するＰ偏光に
対してそれぞれ透過率が略最大となるように前記偏光選
択性ミラーを前記光軸に対して傾斜させた偏光装置。 - 【請求項１７】空気中の屈折率をｎ0、光学薄膜の屈折
率をｎ1、基板の屈折率をｎ2、前記光学薄膜の膜厚を
ｄ、空気層への出射角、または空気層からの入射角をθ
0、前記光学薄膜中の屈折角をθ1、前記基板中から前記
光学薄膜面への入射角、または前記光学薄膜面から前記
基板中への屈折角をθ2、空気中における主波長をλと
して、次の条件を満足する請求項１６記載の偏光装置。 【数５】 【数６】 - 【請求項１８】光学薄膜は屈折率が２．０以上である請
求項１６記載の偏光装置。 - 【請求項１９】光学薄膜は二酸化チタン、二酸化セリウ
ム、硫化亜鉛のいずれかである請求項１６記載の偏光装
置。 - 【請求項２０】透明体の体積変化に応じて容器の一部が
変形する請求項１６記載の偏光装置。 - 【請求項２１】入射窓または出射窓が赤外線除去手段ま
たは紫外線除去手段または両方を有する請求項１６記載
の偏光装置。 - 【請求項２２】入射窓と偏光選択性ミラーを有し、液体
を保持する容器と少なくとも組立て時に液体である透明
体とを具備してプリズム状をなす複数の第１のプリズム
体と、複数の偏光選択性ミラー板と、偏光選択性ミラー
と出射窓を有し、液体を保持する容器と少なくとも組立
て時に液体である透明体とを具備してプリズム状をなす
と複数の第２のプリズム体とで構成され、それぞれの前
記偏光選択性ミラーは互いに少なくとも２つの空気層を
形成し、前記空気層は断面がジグザグとなるように配置
され、かつ前記空気層形成面側にそれぞれ基板の屈折率
よりも高い屈折率を有する光学薄膜と着けたものであっ
て、所定の光軸に沿って入射するＰ偏光に対してそれぞ
れ透過率が略最大となるように前記偏光選択性ミラーを
前記光軸に対して傾斜させた偏光装置。 - 【請求項２３】空気中の屈折率をｎ0、光学薄膜の屈折
率をｎ1、基板の屈折率をｎ2、前記光学薄膜の膜厚を
ｄ、空気層への出射角、または空気層からの入射角をθ
0、前記光学薄膜中の屈折角をθ1、前記基板中から前記
光学薄膜面への入射角、または前記光学薄膜面から前記
基板中への屈折角をθ2、空気中における主波長をλと
して、次の条件を満足する請求項２２記載の偏光装置。 【数７】 【数８】 - 【請求項２４】光学薄膜は屈折率が１．７以上である請
求項２２記載の偏光装置。 - 【請求項２５】透明体の体積変化に応じて容器の一部が
変形する請求項２２記載の偏光装置。 - 【請求項２６】入射窓または出射窓が赤外線除去手段ま
たは紫外線除去手段または両方を有する請求項２２記載
の偏光装置。 - 【請求項２７】光源と、前記光源の出射光から略直線偏
光を取り出す偏光装置と、少なくとも入射側に偏光板を
有するライトバルブと、前記ライトバルブに形成された
光学像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを具
備し、前記偏光装置は請求項１から請求項４２のいずれ
かに記載の偏光装置であり、前記偏光装置の出射光が前
記入射側偏光板を略最大の透過率で透過するようにした
投写型表示装置。 - 【請求項２８】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項２７記載の投写型表示装置。 - 【請求項２９】ライトバルブの入射側偏光板の直前に１
／２波長板が配置され、前記入射側偏光板の吸収軸の方
向は画面垂直方向に対して略４５°であり、偏光装置は
略直線偏光の偏波面が画面垂直方向または画面水平方向
に向くようにし、前記偏光装置の出射光が略最大の透過
率で前記入射側偏光板を透過するように前記１／２波長
板を配置した請求項２７記載の投写型表示装置。 - 【請求項３０】３原色の色成分を放射する光源と、前記
光源の出射光から略直線偏光を取り出す偏光装置と、前
記偏光装置からの出力光を３つの原色光に分解する色分
解手段と、前記色分解手段からの出力光が入射し少なく
とも入射側に偏光板を有する３つのライトバルブと、前
記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン上に拡
大投写する投写レンズとを具備し、前記偏光装置は請求
項１から請求項４２のいずれかに記載の偏光装置であ
り、前記偏光装置の出射光が前記入射側偏光板を略最大
の透過率で透過するようにした投写型表示装置。 - 【請求項３１】ライトバルブは、液晶表示装置である請
求項３０記載の投写型表示装置。 - 【請求項３２】ライトバルブの入射側偏光板の直前に１
／２波長板が配置され、前記入射側偏光板の吸収軸の方
向は画面垂直方向に対して略４５°であり、偏光装置は
略直線偏光の偏波面が画面垂直方向または画面水平方向
に向くようにし、前記偏光装置の出射光が略最大の透過
率で前記入射側偏光板を透過するように前記１／２波長
板を配置した請求項３０記載の投写型表示装置。 - 【請求項３３】３つのライトバルブの画面中心を通る光
軸は同一平面上にあり、偏光選択性ミラーから出射する
直線偏光の偏波面が前記平面と垂直である請求項３０記
載の投写型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4127162A JPH05323118A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4127162A JPH05323118A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05323118A true JPH05323118A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=14953183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4127162A Pending JPH05323118A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05323118A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5572362A (en) * | 1992-04-20 | 1996-11-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Condenser lens, polarizing element, light source apparatus, and projection display apparatus |
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| US6667834B2 (en) * | 1994-12-28 | 2003-12-23 | Seiko Epson Corporation | Polarization luminaire and projection display |
| JP2005250057A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Hitachi Ltd | 投射型映像表示装置、それに用いる光学ユニット、及び偏光分離用構造体 |
| JP2007183333A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-07-19 | Fujinon Sano Kk | 撮像装置 |
| WO2015166822A1 (ja) * | 2014-05-01 | 2015-11-05 | 住友電気工業株式会社 | 光学部品 |
| CN110646956A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-03 | 中国科学院上海高等研究院 | 剪切连续可调的双折射分束器 |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP4127162A patent/JPH05323118A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5572362A (en) * | 1992-04-20 | 1996-11-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Condenser lens, polarizing element, light source apparatus, and projection display apparatus |
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| US10267967B2 (en) | 2014-05-01 | 2019-04-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical component for the polarization of infrared laser light |
| CN110646956A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-03 | 中国科学院上海高等研究院 | 剪切连续可调的双折射分束器 |
| CN110646956B (zh) * | 2019-09-27 | 2023-06-16 | 中国科学院上海高等研究院 | 剪切连续可调的双折射分束器 |
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