JPH01265206A - 偏光素子 - Google Patents
偏光素子Info
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- JPH01265206A JPH01265206A JP9411888A JP9411888A JPH01265206A JP H01265206 A JPH01265206 A JP H01265206A JP 9411888 A JP9411888 A JP 9411888A JP 9411888 A JP9411888 A JP 9411888A JP H01265206 A JPH01265206 A JP H01265206A
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- Polarising Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は各種表示体、光スイヅチ、光アイソレータ、光
学フィルター、各種光測定機等に有用な偏光素子、特に
偏光分離合成素子に関するものである。
学フィルター、各種光測定機等に有用な偏光素子、特に
偏光分離合成素子に関するものである。
従来、通常の光源が発する自然光から直線偏光を得る場
合には、ウオラストン形、ローション形などの複屈折性
プリズム、あるいは光吸収の二色性を利用した一方向延
伸配向フイルム等が利用されてきた。
合には、ウオラストン形、ローション形などの複屈折性
プリズム、あるいは光吸収の二色性を利用した一方向延
伸配向フイルム等が利用されてきた。
しかし、複屈折性プリズムは大きな単結晶体を精密加工
して作る必要があることから非常に高価であるばかりか
、特定の用途に要求される望ましい形状または配置に容
易に形成できない。さらに、得られる単結晶体の大きさ
に限度があるため、それがまた利用の範囲を著しく限定
しているなどの問題を有していた。一方、延伸配向フィ
ルムは有機重合体物質により形成されているため、量産
性に優れ安価である反面、光吸収の二色性を利用してい
るため、フィルム自体が入射光の一部を吸収することに
なり光透過率が低い。さらに、強い光に対しては光吸収
に伴う発熱作用により、フィルム自身が自己破壊を生じ
る場合があるなどの欠点を有していた。
して作る必要があることから非常に高価であるばかりか
、特定の用途に要求される望ましい形状または配置に容
易に形成できない。さらに、得られる単結晶体の大きさ
に限度があるため、それがまた利用の範囲を著しく限定
しているなどの問題を有していた。一方、延伸配向フィ
ルムは有機重合体物質により形成されているため、量産
性に優れ安価である反面、光吸収の二色性を利用してい
るため、フィルム自体が入射光の一部を吸収することに
なり光透過率が低い。さらに、強い光に対しては光吸収
に伴う発熱作用により、フィルム自身が自己破壊を生じ
る場合があるなどの欠点を有していた。
そこで、本発明は以上のような問題点を解決するもので
、その目的とするところは、本質的に光吸収がなくコン
パクトかつ安価な偏光素子を提供することにある。
、その目的とするところは、本質的に光吸収がなくコン
パクトかつ安価な偏光素子を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の偏光素子は、入射光
束を偏光面が互いに直交する２つの直線偏光成分に分離
する手段と、該分離された２つの直線偏光成分を各々空
間的に異なる位置に集光する手段と、該集光する手段に
より得られた一方の直線偏光成分の偏光面を旋回させる
手段により成ることを特徴とする。また、前記偏光素子
を入射光束に垂直な面内に複数構成して成ることを特徴
とする。
束を偏光面が互いに直交する２つの直線偏光成分に分離
する手段と、該分離された２つの直線偏光成分を各々空
間的に異なる位置に集光する手段と、該集光する手段に
より得られた一方の直線偏光成分の偏光面を旋回させる
手段により成ることを特徴とする。また、前記偏光素子
を入射光束に垂直な面内に複数構成して成ることを特徴
とする。
方解石や一軸配向性高分子重合体などの光学的異方性媒
体に、通常の光源が発する自然光を入射すると、媒質中
の光学的異方軸に相応した振動面を有する２つの光束（
常光及び異常光）に分離される。この現象は媒質の屈折
能が２つの光線軸間で異なるために生じる。
体に、通常の光源が発する自然光を入射すると、媒質中
の光学的異方軸に相応した振動面を有する２つの光束（
常光及び異常光）に分離される。この現象は媒質の屈折
能が２つの光線軸間で異なるために生じる。
第１図は本発明の偏光素子の構成断面図であり、この第
１図に基付いて本発明の詳細な説明する。
１図に基付いて本発明の詳細な説明する。
まず、光学的異方性材料で構成された複屈折層（１０２
）により入射光線は常光線（１０３） と異常光線（
１０４） に分離され、両光線が空間的に重なり合わ
ないように、−旦異なる位置にレンズ（１０５）を用い
て集光される。この場合、常光線の偏光方向は紙面と平
行、異常光線の偏光方向は紙面に対し垂直方向とする。
）により入射光線は常光線（１０３） と異常光線（
１０４） に分離され、両光線が空間的に重なり合わ
ないように、−旦異なる位置にレンズ（１０５）を用い
て集光される。この場合、常光線の偏光方向は紙面と平
行、異常光線の偏光方向は紙面に対し垂直方向とする。
次に、常光線または異常光線のどちらか一方の偏光面を
回転させて（第１図では異常光）、他方（第１図では常
光）の偏光面と合わせてやれば、入射光線は吸収される
事なく、すべて特定の偏光方向（第１図では常光線と同
じ紙面に平行な振動方向となる）を有する光束Ｈ。
回転させて（第１図では異常光）、他方（第１図では常
光）の偏光面と合わせてやれば、入射光線は吸収される
事なく、すべて特定の偏光方向（第１図では常光線と同
じ紙面に平行な振動方向となる）を有する光束Ｈ。
８）に変換することが可能となる。
以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。
但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない
。
。
［実施例１］
光学的異方性材料から成る複屈折層（１０２） に入
射した光は互いに直交する偏光面を有する一対の直線偏
光成分（常光線（１０３） 、異常光線（１０４））に
分離される。複屈折層による２つの偏光成分の分離角は
、複屈折層を形成する材料の複屈折能と複屈折層の形状
（層の下部に設けられたテーパーの角度）により決定さ
れる。そのため材料の選択とテーパーの角度の決定が電
要となる。−例を挙げると常光及び異常光に対する屈折
率が各々１．５．２．０である複屈折性材料で複屈折層
を形成し、その場合のテーパーの角度を１０″とすると
、複屈折層による常光線及び異常光線の分離角は約５．
２°となる。本実施例ではこの値を採用した。
射した光は互いに直交する偏光面を有する一対の直線偏
光成分（常光線（１０３） 、異常光線（１０４））に
分離される。複屈折層による２つの偏光成分の分離角は
、複屈折層を形成する材料の複屈折能と複屈折層の形状
（層の下部に設けられたテーパーの角度）により決定さ
れる。そのため材料の選択とテーパーの角度の決定が電
要となる。−例を挙げると常光及び異常光に対する屈折
率が各々１．５．２．０である複屈折性材料で複屈折層
を形成し、その場合のテーパーの角度を１０″とすると
、複屈折層による常光線及び異常光線の分離角は約５．
２°となる。本実施例ではこの値を採用した。
複屈折層を形成する材料は方解石、石英などの無ａ単結
晶、あるいは−軸配向性の有ａ重合体など透明で複屈折
性を示す材料であれば使用可能であるが、加工性を考え
た場合、後者の方が優れている。有機重合体物質はフィ
ルム、シート、コーテイング膜、繊維など種々の形に形
成または成形できる。このような重合体物質の一例を挙
げると、例えばポリイミド化合物の一種であるポリ〔２
゜２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ビフ
ェニレン） −２”、２”−ジメトキシ−４゜４″−ビ
フェニレンジカルボキシアミドが使用可能である。
晶、あるいは−軸配向性の有ａ重合体など透明で複屈折
性を示す材料であれば使用可能であるが、加工性を考え
た場合、後者の方が優れている。有機重合体物質はフィ
ルム、シート、コーテイング膜、繊維など種々の形に形
成または成形できる。このような重合体物質の一例を挙
げると、例えばポリイミド化合物の一種であるポリ〔２
゜２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ビフ
ェニレン） −２”、２”−ジメトキシ−４゜４″−ビ
フェニレンジカルボキシアミドが使用可能である。
複屈折層はシート状の重合体物質を一方向延伸配向した
後、加圧成形して得た。複屈折層により分離された互い
に偏光面が直交する常光及び異常光は、レンズ体（１０
５） により各々集光され、各々異なる位置に焦点を
形成する。このレンズ体は通常の光学的等方性材料を用
いて形成すればよい。
後、加圧成形して得た。複屈折層により分離された互い
に偏光面が直交する常光及び異常光は、レンズ体（１０
５） により各々集光され、各々異なる位置に焦点を
形成する。このレンズ体は通常の光学的等方性材料を用
いて形成すればよい。
その成形方法は種々あるが、加圧成形法、射出成形法が
代表例である。次に、異常光線の焦点位置に（常光線の
焦点位置でも良い）にλ／２の位相差層（１０６）
を形成し、異常光線が位相差層を通過することにより光
線の偏光面が９０°旋回するように構成した。つまり、
偏光素子の出射端に於いてはすべての光線の偏光方向は
一方向に揃ったことになる。
代表例である。次に、異常光線の焦点位置に（常光線の
焦点位置でも良い）にλ／２の位相差層（１０６）
を形成し、異常光線が位相差層を通過することにより光
線の偏光面が９０°旋回するように構成した。つまり、
偏光素子の出射端に於いてはすべての光線の偏光方向は
一方向に揃ったことになる。
従来の偏光板を用いた方法では光透過率が最大５０％程
度であったのに対して、本発明の偏光素子を用いた方法
ではほとんど１００％近い光透過率が得られる。焦点を
通過した光は集光時と同じ角度を持って広がるが、以上
の構成をある程度微小なサイズ（本実施例では集光レン
ズ径が１００μｍ）で実現すれば、光線の発散性はそれ
ほど問題とはならず、光の吸収を伴わずに入射光のほと
んど全てを、偏光面の揃った出射光とすることが可能で
ある。
度であったのに対して、本発明の偏光素子を用いた方法
ではほとんど１００％近い光透過率が得られる。焦点を
通過した光は集光時と同じ角度を持って広がるが、以上
の構成をある程度微小なサイズ（本実施例では集光レン
ズ径が１００μｍ）で実現すれば、光線の発散性はそれ
ほど問題とはならず、光の吸収を伴わずに入射光のほと
んど全てを、偏光面の揃った出射光とすることが可能で
ある。
［実施例２］
第２図は本発明の偏光素子の応用例を示したもので、偏
光素Ｐと従来の偏光板を組み合わせ°（構成した偏光素
子を示す構成断面図である。本発明の偏光素子を単独で
使用しても、かなり偏光面の揃った光束を得ることがで
きるが、第２図に示すようにλ／２の位相差層（１０Ｂ
） の後方に、透過光の偏光方向に揃えて従来の偏光
板（２０１） を配置すれば、極めて偏光方向の揃っ
た出射光を得ることができる。本発明の偏光素子を光学
測定機器などに組み込む場合には上記のような構成とす
ることが望ましい。
光素Ｐと従来の偏光板を組み合わせ°（構成した偏光素
子を示す構成断面図である。本発明の偏光素子を単独で
使用しても、かなり偏光面の揃った光束を得ることがで
きるが、第２図に示すようにλ／２の位相差層（１０Ｂ
） の後方に、透過光の偏光方向に揃えて従来の偏光
板（２０１） を配置すれば、極めて偏光方向の揃っ
た出射光を得ることができる。本発明の偏光素子を光学
測定機器などに組み込む場合には上記のような構成とす
ることが望ましい。
［実施例３］
第３図は本発明の偏光素子を入射光束に垂直な面内に複
数構成した場合の概略構成を示したものである。この場
合、円形レンズを平面上に並べてレンズアレイとしたも
のを用いてもよいが、集光効率の高さ及び製造の容易さ
から、レンチキュラーレンズを平面状に並べてレンズア
レイとしたものが使いやすい。偏光素子を２次元の平面
状に多数個並べる東により、大面積の各神表示体（例え
ば液晶表示体）あるいは各種照明装置などに応用するこ
とが可能となる。
数構成した場合の概略構成を示したものである。この場
合、円形レンズを平面上に並べてレンズアレイとしたも
のを用いてもよいが、集光効率の高さ及び製造の容易さ
から、レンチキュラーレンズを平面状に並べてレンズア
レイとしたものが使いやすい。偏光素子を２次元の平面
状に多数個並べる東により、大面積の各神表示体（例え
ば液晶表示体）あるいは各種照明装置などに応用するこ
とが可能となる。
以上説明したように本発明の偏光素子は、大射光束を偏
光面が互いに直交する２つの直線偏光成分に分離する手
段と、該分離された２つの直線偏光成分を各々空間的に
異なる位置に集光する手段と、該集光する手段により得
られた一方の直線偏光成分の偏光面を旋回させる手段に
より成る構成をとることにより、入射した光のほとんど
全てを偏光面が揃った出射光に、高効率で変換すること
が可能である。同様の目的で使用される従来の偏光板と
は異なり、本発明の偏光素子は本質的に光吸収が無いた
め、強い光線を入射させた場合にも、発熱による自己破
壊を招く事なく安定的に機能す本発明の偏光素子は上記
の特性を活かして、偏光を必要とする各種表示体、特に
液晶表示体、光アイソレータ、光スィッチ、光学フィル
タや、それらを構成要素とする各種光学測定ｉ器等、広
範囲の応用が可能である。
光面が互いに直交する２つの直線偏光成分に分離する手
段と、該分離された２つの直線偏光成分を各々空間的に
異なる位置に集光する手段と、該集光する手段により得
られた一方の直線偏光成分の偏光面を旋回させる手段に
より成る構成をとることにより、入射した光のほとんど
全てを偏光面が揃った出射光に、高効率で変換すること
が可能である。同様の目的で使用される従来の偏光板と
は異なり、本発明の偏光素子は本質的に光吸収が無いた
め、強い光線を入射させた場合にも、発熱による自己破
壊を招く事なく安定的に機能す本発明の偏光素子は上記
の特性を活かして、偏光を必要とする各種表示体、特に
液晶表示体、光アイソレータ、光スィッチ、光学フィル
タや、それらを構成要素とする各種光学測定ｉ器等、広
範囲の応用が可能である。
第１図は本発明の偏光素子の原理構造を説明するための
構成断面図。 第２図は本発明の偏光素子に従来の偏光板を組み合わせ
て構成した偏光素子の構成断面図。 第３図は本発明の偏光素子を平面状に多数組み合わせて
構成した偏光素子の構成概略図。 １０１・・・入射光束 １０２・・・複屈折層 １０３・・・常光線 １０４・・・異常光線 １０５・・・レンズ層 １０６・・・λ／２位相差層 １０７・・・透明開口部 １０８・・・出射光束 １０９・・・常光線の偏光方向（紙面に対して平行） １１０・・・異常光線の偏光方向（紙面に対して垂直） １１１・・・λ／２位相差層を透過後の光束の偏光方向
（紙面に対して平行） ２０１・・・偏光板 ２０２・・・偏光板の偏光方向（紙面に対して平行） ３０１・・・複屈折層部 ３０２・・・レンズアレイ肩部 ３０３・・・＾／２位相差層部 ３０４・・・偏光子肩部 第１図
構成断面図。 第２図は本発明の偏光素子に従来の偏光板を組み合わせ
て構成した偏光素子の構成断面図。 第３図は本発明の偏光素子を平面状に多数組み合わせて
構成した偏光素子の構成概略図。 １０１・・・入射光束 １０２・・・複屈折層 １０３・・・常光線 １０４・・・異常光線 １０５・・・レンズ層 １０６・・・λ／２位相差層 １０７・・・透明開口部 １０８・・・出射光束 １０９・・・常光線の偏光方向（紙面に対して平行） １１０・・・異常光線の偏光方向（紙面に対して垂直） １１１・・・λ／２位相差層を透過後の光束の偏光方向
（紙面に対して平行） ２０１・・・偏光板 ２０２・・・偏光板の偏光方向（紙面に対して平行） ３０１・・・複屈折層部 ３０２・・・レンズアレイ肩部 ３０３・・・＾／２位相差層部 ３０４・・・偏光子肩部 第１図
Claims (2)
- （１）入射光束を偏光面が互いに直交する２つの直線偏
光成分に分離する手段と、該分離された２つの直線偏光
成分を各々空間的に異なる位置に集光する手段と、該集
光する手段により得られた一方の直線偏光成分の偏光面
を旋回させる手段により成ることを特徴とする偏光素子
。 - （２）第１項記載の偏光素子を入射光束に垂直な面内に
複数構成して成ることを特徴とする偏光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63094118A JP2718057B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 偏光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63094118A JP2718057B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 偏光素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8278377A Division JP2900896B2 (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 偏光素子および照明装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01265206A true JPH01265206A (ja) | 1989-10-23 |
| JP2718057B2 JP2718057B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=14101514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63094118A Expired - Lifetime JP2718057B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 偏光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2718057B2 (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| WO1997045768A1 (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-04 | Seiko Epson Corporation | Projection display |
| US5748369A (en) * | 1992-10-29 | 1998-05-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarizing beam splitter and an illuminating device provided with the same |
| US5751388A (en) * | 1995-04-07 | 1998-05-12 | Honeywell Inc. | High efficiency polarized display |
| JP2000171633A (ja) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Ricoh Co Ltd | 偏光変換素子及び該偏光変換素子を用いた表示装置 |
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| US9122140B2 (en) | 2010-12-29 | 2015-09-01 | 3M Innovative Properties Company | Refractive polarization converter and polarized color combiner |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2900896B2 (ja) | 1996-10-21 | 1999-06-02 | セイコーエプソン株式会社 | 偏光素子および照明装置 |
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| JPS6363503A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-19 | Hitachi Ltd | 多段圧延機 |
| JPS63150922U (ja) * | 1987-03-23 | 1988-10-04 |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63094118A patent/JP2718057B2/ja not_active Expired - Lifetime
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