JPH04362902A - 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 - Google Patents
偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置Info
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- JPH04362902A JPH04362902A JP3120054A JP12005491A JPH04362902A JP H04362902 A JPH04362902 A JP H04362902A JP 3120054 A JP3120054 A JP 3120054A JP 12005491 A JP12005491 A JP 12005491A JP H04362902 A JPH04362902 A JP H04362902A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は偏光照明装置及び該偏光
照明装置を用いた投写型表示装置に関するものである。
照明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】偏光照明を用いた例として図１１に示す
ような液晶投写型表示装置がある。ランプ９０９より放
射された自然光はリフレクタ９１０で集光され偏光子９
０８により直線偏光光に変換される。この直線偏光光が
偏光照明光として液晶デバイス（以下ＬＣＤと記す）９
０６を照明する。ＬＣＤ９０６は該偏光照明光の偏光面
を変調し、検光子９０７により画像情報が検出された後
、この画像が投写レンズ９１１によりスクリーン（不図
示）に投写される。
ような液晶投写型表示装置がある。ランプ９０９より放
射された自然光はリフレクタ９１０で集光され偏光子９
０８により直線偏光光に変換される。この直線偏光光が
偏光照明光として液晶デバイス（以下ＬＣＤと記す）９
０６を照明する。ＬＣＤ９０６は該偏光照明光の偏光面
を変調し、検光子９０７により画像情報が検出された後
、この画像が投写レンズ９１１によりスクリーン（不図
示）に投写される。
【０００３】偏光子９０８及び検光子９０７として一般
には安価な偏光板が用いられる他、偏光ビームスプリッ
タを用いたものも提案されている。
には安価な偏光板が用いられる他、偏光ビームスプリッ
タを用いたものも提案されている。
【０００４】しかし、いずれの場合も入射する自然光の
うちの半分を損失しているので光の利用効率が悪いとい
う問題点がある。それに対して偏光ビームスプリッタで
自然光を２つの直線偏光成分に分離し、一方の偏光成分
の偏光方向を回転させ、他方の偏光方向に合わせ両方の
偏光光を照明光として用いる偏光変換系が提案されてい
る。
うちの半分を損失しているので光の利用効率が悪いとい
う問題点がある。それに対して偏光ビームスプリッタで
自然光を２つの直線偏光成分に分離し、一方の偏光成分
の偏光方向を回転させ、他方の偏光方向に合わせ両方の
偏光光を照明光として用いる偏光変換系が提案されてい
る。
【０００５】この方法だと、自然光のほとんどを照明光
として利用できるので光利用効率が大幅にアップする。
として利用できるので光利用効率が大幅にアップする。
【０００６】照明光として使う直線偏光光の偏光方向は
ＬＣＤの液晶分子の配向方向に合わせる。一般にＬＣＤ
の液晶の配向方向は図１４に示すようにＬＣＤの端に対
してほぼ４５度に設定されている。これは液晶の配向方
向をＬＣＤの端に対して傾けることによりコントラスト
を高くする為である。偏光変換系から出射する直線偏光
光の偏光方向を傾ける方法としては、例えば、図１２、
図１３に示すようなものが考えられる。図１２は、前述
した偏光変換系の例にλ／２板を組み合わせたもので、
自然光は偏光ビームスプリッタの多層膜１００１で２つ
の直線偏光成分Ｓ、Ｐに分けられ、偏光成分Ｓは直角プ
リズム１００２の全反射面で偏光成分Ｐと同一進行方向
に曲げられた後、λ／２板１００３ａで偏光成分Ｐと同
じ偏光方向に偏光方向を回転させられる。このようにし
て同じ進行方向、同じ偏光方向となった２つの光束を、
λ／２板１００３ｂに入射させることにより、このλ／
２板１００３ｂの光学軸に依存した方向に、２つの光束
の偏光方向を傾けることができる。
ＬＣＤの液晶分子の配向方向に合わせる。一般にＬＣＤ
の液晶の配向方向は図１４に示すようにＬＣＤの端に対
してほぼ４５度に設定されている。これは液晶の配向方
向をＬＣＤの端に対して傾けることによりコントラスト
を高くする為である。偏光変換系から出射する直線偏光
光の偏光方向を傾ける方法としては、例えば、図１２、
図１３に示すようなものが考えられる。図１２は、前述
した偏光変換系の例にλ／２板を組み合わせたもので、
自然光は偏光ビームスプリッタの多層膜１００１で２つ
の直線偏光成分Ｓ、Ｐに分けられ、偏光成分Ｓは直角プ
リズム１００２の全反射面で偏光成分Ｐと同一進行方向
に曲げられた後、λ／２板１００３ａで偏光成分Ｐと同
じ偏光方向に偏光方向を回転させられる。このようにし
て同じ進行方向、同じ偏光方向となった２つの光束を、
λ／２板１００３ｂに入射させることにより、このλ／
２板１００３ｂの光学軸に依存した方向に、２つの光束
の偏光方向を傾けることができる。
【０００７】図１３は、λ／２板の代わりにλ／４板を
用いた例で、偏光成分Ｓを直角プリズム１００２の全反
射面で偏光成分Ｐと同一進行方向に曲げるところまでは
図１２と同じだが、２つの光束の光路上にλ／４板１１
１２ａを該２つの光束がそれぞれ円偏光になるように配
置し、更にλ／４板１１１２ｂを、該２つの円偏光光束
が所定の直線偏光光になるように配置するものである。
用いた例で、偏光成分Ｓを直角プリズム１００２の全反
射面で偏光成分Ｐと同一進行方向に曲げるところまでは
図１２と同じだが、２つの光束の光路上にλ／４板１１
１２ａを該２つの光束がそれぞれ円偏光になるように配
置し、更にλ／４板１１１２ｂを、該２つの円偏光光束
が所定の直線偏光光になるように配置するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
及び図１３に示す偏光変換系には以下のような問題があ
る。
及び図１３に示す偏光変換系には以下のような問題があ
る。
【０００９】どちらの場合も少なくとも一方の光束は複
数の位相板を通過しなければならないので、位相板の表
面反射による光量ロスが大きくなる。また、位相板は波
長依存性を示す為、白色光のような広帯域の光の偏光面
をある状態に変更しようとする場合、例えば位相板が白
色光のＧ成分の波長に対して設計されていると、Ｇ成分
の波長とは異なる波長を持つＢ、Ｒ成分に対してはＧ成
分と同じ量だけ位相をずらすことができなくなる。した
がって、Ｇ成分の殆どの部分は予め決めた状態に偏光面
が設定されるが、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分は、この状
態に偏光面が設定されない。
数の位相板を通過しなければならないので、位相板の表
面反射による光量ロスが大きくなる。また、位相板は波
長依存性を示す為、白色光のような広帯域の光の偏光面
をある状態に変更しようとする場合、例えば位相板が白
色光のＧ成分の波長に対して設計されていると、Ｇ成分
の波長とは異なる波長を持つＢ、Ｒ成分に対してはＧ成
分と同じ量だけ位相をずらすことができなくなる。した
がって、Ｇ成分の殆どの部分は予め決めた状態に偏光面
が設定されるが、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分は、この状
態に偏光面が設定されない。
【００１０】偏光変換系は特定の偏光面を持つ光を供給
する系であるから、この偏光面を持たない光は、利用さ
れないことになる。したがって位相板の波長依存性の為
、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分が損失することになり、そ
の上、系からの光が緑色がかったものになる。このよう
な損失と色づきは、位相板を通過する回数に依存して大
きくなるから、図１２、図１３の如、複数の位相板を通
過させる形態では、この問題が顕著に生じる。特に図１
２においては位相板を通過する回数が違うので２つの光
束の間での光量差や色のアンバランスが起きてしまう。 また、位相板をひとつの光路上に複数枚設けるとその分
、コストが高くなるだけでなく、位相板の光学軸の角度
合わせが厳密になり製造工程も複雑になる。
する系であるから、この偏光面を持たない光は、利用さ
れないことになる。したがって位相板の波長依存性の為
、Ｂ、Ｒ成分のかなりの部分が損失することになり、そ
の上、系からの光が緑色がかったものになる。このよう
な損失と色づきは、位相板を通過する回数に依存して大
きくなるから、図１２、図１３の如、複数の位相板を通
過させる形態では、この問題が顕著に生じる。特に図１
２においては位相板を通過する回数が違うので２つの光
束の間での光量差や色のアンバランスが起きてしまう。 また、位相板をひとつの光路上に複数枚設けるとその分
、コストが高くなるだけでなく、位相板の光学軸の角度
合わせが厳密になり製造工程も複雑になる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決する為に成されたものであり、本発明は、入射光を互
いに偏光方向が直交する第１、第２の直線偏光光に分離
する手段と、該第１直線偏光光の偏光面を回転させる第
１のλ／２板と該第２直線偏光光の偏光面を回転させる
第２のλ／２板とを備え、該第１、第２のλ／２板の光
学軸の方向が互いに４５度を成すよう該第１、第２のλ
／２板を配置することを特徴とする。
決する為に成されたものであり、本発明は、入射光を互
いに偏光方向が直交する第１、第２の直線偏光光に分離
する手段と、該第１直線偏光光の偏光面を回転させる第
１のλ／２板と該第２直線偏光光の偏光面を回転させる
第２のλ／２板とを備え、該第１、第２のλ／２板の光
学軸の方向が互いに４５度を成すよう該第１、第２のλ
／２板を配置することを特徴とする。
【００１２】
【実施例】図１に本発明の実施例を示す。同じ大きさの
直角プリズム１０２ｂ、１０２ｃの接着部に膜１０１が
設けられている。膜１０１は金属薄膜の多層膜等で形成
され、偏光してない自然光を２つの互いに直交する直線
偏光成分に分離する機能を有する。プリズム１０２ｂと
１０２ｃと膜１０１で形成される部分は、一般に言われ
る偏光ビームスプリッタであり、入射光を２つの直線偏
光に分離する手段である。
直角プリズム１０２ｂ、１０２ｃの接着部に膜１０１が
設けられている。膜１０１は金属薄膜の多層膜等で形成
され、偏光してない自然光を２つの互いに直交する直線
偏光成分に分離する機能を有する。プリズム１０２ｂと
１０２ｃと膜１０１で形成される部分は、一般に言われ
る偏光ビームスプリッタであり、入射光を２つの直線偏
光に分離する手段である。
【００１３】直角プリズム１０２ａは、プリズム１０２
ｂに隣接して設置もしくは張り合せて設置されている。 プリズム１０２ａはプリズム１０２ｂの膜１０１を透過
して進行してくる偏光成分をプリズム１０２ａの底面（
斜線で示される面）で全反射させて膜１０１で反射した
偏光成分の光路と平行な光路に向ける。このプリズム１
０１ａが２つの偏光光の進行方向を同じにする手段であ
る。
ｂに隣接して設置もしくは張り合せて設置されている。 プリズム１０２ａはプリズム１０２ｂの膜１０１を透過
して進行してくる偏光成分をプリズム１０２ａの底面（
斜線で示される面）で全反射させて膜１０１で反射した
偏光成分の光路と平行な光路に向ける。このプリズム１
０１ａが２つの偏光光の進行方向を同じにする手段であ
る。
【００１４】λ／２板１０３ａ及び１０３ｂはプリズム
１０２ａ及び１０２ｃより出射してくる光の光路上にプ
リズム１０２ａ及び１０２ｃに密着して設けられている
。このλ／２板１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれの光学
軸は互いに４５度をなすように設定されている。このλ
／２板１０３ａ及び１０３ｂは２つの偏光成分の偏光方
向（振動方向）を任意の方向に揃える手段である。
１０２ａ及び１０２ｃより出射してくる光の光路上にプ
リズム１０２ａ及び１０２ｃに密着して設けられている
。このλ／２板１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれの光学
軸は互いに４５度をなすように設定されている。このλ
／２板１０３ａ及び１０３ｂは２つの偏光成分の偏光方
向（振動方向）を任意の方向に揃える手段である。
【００１５】本実施例の働きについて図２〜５を用いて
説明する。
説明する。
【００１６】まず図２に光路を示す。この図は図１を上
から見たものであり、同一実施例において、同一符号を
付したものは同一構成要素を示す。Ｌ、Ｐ、Ｓは光を示
す記号である。
から見たものであり、同一実施例において、同一符号を
付したものは同一構成要素を示す。Ｌ、Ｐ、Ｓは光を示
す記号である。
【００１７】入射光Ｌ２１はプリズム１０２ｃの面に、
その左側より図のように垂直に入射する。この入射光Ｌ
２１は自然光で偏光していない。入射光Ｌ２１はプリズ
ム１０２ｃ内を進行し、膜１０１に達する。膜１０１は
、入射角４５度の自然光に対して、図中紙面に垂直な偏
光方向を持つ成分のみを反射し、紙面に平行な偏光軸を
持つ偏光成分を透過させるように設計されている。ここ
で反射された偏光成分をＳ偏光光、透過された偏光成分
をＰ偏光光と呼ぶ。図中ではＳ２１及びＰ２１として示
されている。
その左側より図のように垂直に入射する。この入射光Ｌ
２１は自然光で偏光していない。入射光Ｌ２１はプリズ
ム１０２ｃ内を進行し、膜１０１に達する。膜１０１は
、入射角４５度の自然光に対して、図中紙面に垂直な偏
光方向を持つ成分のみを反射し、紙面に平行な偏光軸を
持つ偏光成分を透過させるように設計されている。ここ
で反射された偏光成分をＳ偏光光、透過された偏光成分
をＰ偏光光と呼ぶ。図中ではＳ２１及びＰ２１として示
されている。
【００１８】偏光光Ｓ２１と入射光Ｌ２１は進行方向が
垂直である。膜１０１で反射された偏光光Ｓ２１は、プ
リズム１０２ｃの出射面より出射する。この出射面には
λ／２板１０３ａが設けられており、偏光光Ｓ２１はλ
／２板１０３ａを透過する。このとき、偏光光Ｓ２１の
偏光方向は、紙面に垂直で進行方向にも垂直であったの
が、進行方向の矢印を中心に回転され、光Ｌ２２となる
。λ／２板の働きについては後述する。
垂直である。膜１０１で反射された偏光光Ｓ２１は、プ
リズム１０２ｃの出射面より出射する。この出射面には
λ／２板１０３ａが設けられており、偏光光Ｓ２１はλ
／２板１０３ａを透過する。このとき、偏光光Ｓ２１の
偏光方向は、紙面に垂直で進行方向にも垂直であったの
が、進行方向の矢印を中心に回転され、光Ｌ２２となる
。λ／２板の働きについては後述する。
【００１９】一方、膜１０１を透過した偏光光Ｐ２１は
、プリズム１０２ｂ内を進行し、プリズム１０２ｂの出
射面に隣接したプリズム１０２ａに入射し、プリズム１
０２ａの底面（図中直角二等辺三角形１０２ａの底辺部
分の面）で全反射される。更にプリズム１０２ａの出射
面にλ／２板１０３ｂが設けられており、入射光Ｐ２１
はλ／２板１０３ｂを通過する。このとき紙面に平行で
あり進行方向に垂直であった入射光Ｐ２１の偏光方向は
、進行方向の矢印を中心軸として回転され、光Ｌ２３と
なる。
、プリズム１０２ｂ内を進行し、プリズム１０２ｂの出
射面に隣接したプリズム１０２ａに入射し、プリズム１
０２ａの底面（図中直角二等辺三角形１０２ａの底辺部
分の面）で全反射される。更にプリズム１０２ａの出射
面にλ／２板１０３ｂが設けられており、入射光Ｐ２１
はλ／２板１０３ｂを通過する。このとき紙面に平行で
あり進行方向に垂直であった入射光Ｐ２１の偏光方向は
、進行方向の矢印を中心軸として回転され、光Ｌ２３と
なる。
【００２０】光Ｌ２３と光Ｌ２２の偏光方向が同じにな
るようにλ／２板１０３ａ及び１０３ｂの光学軸を設定
するのが本発明のポイントのひとつである。
るようにλ／２板１０３ａ及び１０３ｂの光学軸を設定
するのが本発明のポイントのひとつである。
【００２１】λ／２板１０３ａ及び１０３ｂを出射面方
向から見た図を第３図に示す。３０４ａ及び３０４ｂは
それぞれλ／２板１０３ａ、１０３ｂの光学軸の方向を
示す破線である。ｕｕ′ｔはこの光学軸にある任意の点
を示しておりｔは破線３０４ａ、３０４ｂの交点である
。
向から見た図を第３図に示す。３０４ａ及び３０４ｂは
それぞれλ／２板１０３ａ、１０３ｂの光学軸の方向を
示す破線である。ｕｕ′ｔはこの光学軸にある任意の点
を示しておりｔは破線３０４ａ、３０４ｂの交点である
。
【００２２】本発明では∠ｕｔｕ′＝４５°となるよう
にλ／２板１０３ａ及び１０３ｂが設計されている。∠
ｕｔｕ′＝４５°となるようにして構成された本実施例
においてその出射光、例えば光Ｌ２２と光Ｌ２３は同じ
方向の偏光軸を持って出射される。この理由を図４及び
図５を用いて説明する。
にλ／２板１０３ａ及び１０３ｂが設計されている。∠
ｕｔｕ′＝４５°となるようにして構成された本実施例
においてその出射光、例えば光Ｌ２２と光Ｌ２３は同じ
方向の偏光軸を持って出射される。この理由を図４及び
図５を用いて説明する。
【００２３】図４はλ／２板の働きを説明するための図
である。λ／２板は位相板の一種で、水晶や方解石等の
複屈折結晶を、研磨することによって製作される。正方
形のλ／２板１０３には光学軸４０４と呼ばれるｔｕが
ある。
である。λ／２板は位相板の一種で、水晶や方解石等の
複屈折結晶を、研磨することによって製作される。正方
形のλ／２板１０３には光学軸４０４と呼ばれるｔｕが
ある。
【００２４】今光学軸４０４からθ４１の方向に振動す
る直線偏光光Ｌ４１が入射するとき、この入射光は２つ
の直線偏光光つまりｔｕ方向に振動する偏光光（異常光
線）Ｌ４４と、ｔｕに垂直に振動する偏光光（常光線）
Ｌ４３に分けて考えられる。矢印の方向が振動方向、つ
まり偏光方向を示す。異常光線屈折率ｎｅが常光線屈折
率ｎ０より大きいとき、異常光線Ｌ４４の方が航路が長
くなる。このように通過後に２つの光線に位相差を生じ
この位相差をπ（１／２波長）としたのがλ／２板であ
る。このため、２つの光線は通過後光Ｌ４４、Ｌ４５と
なるので出射光はＬ４２という直線偏光光となる。光Ｌ
４３、Ｌ４５は振幅が同じなのでθ４１＝θ４２となる
。つまりλ／２板の前後の偏光光の偏光方向は光学軸か
らの角度が等しくなる。通常λ／２板は光学軸に対して
４５度の直線偏光を入射させ、９０°回転した出射光を
得ている。図５で本発明の偏光方向をそろえる手段を説
明する。図５は図３に仮想の基準軸ｘｘ′ｙ、入射光Ｓ
２１、Ｐ２１及び出射光Ｌ２２、Ｌ２３を追記入してい
る。ｘとｘ′はｙに垂直である。また、入射光Ｓ２１、
Ｐ２１は偏光方向を示しており、これは図２のＳ２１、
Ｐ２１と同一である。進行方向は紙面に垂直、紙面の向
こう側から手前側である。ｔｕとｘのなす角の大きさを
θ５１、ｔｕ′とｘ′のなす角の大きさをθ５２とする
。このときθ５２−θ５１＝∠ｕｔｕ′となる。
る直線偏光光Ｌ４１が入射するとき、この入射光は２つ
の直線偏光光つまりｔｕ方向に振動する偏光光（異常光
線）Ｌ４４と、ｔｕに垂直に振動する偏光光（常光線）
Ｌ４３に分けて考えられる。矢印の方向が振動方向、つ
まり偏光方向を示す。異常光線屈折率ｎｅが常光線屈折
率ｎ０より大きいとき、異常光線Ｌ４４の方が航路が長
くなる。このように通過後に２つの光線に位相差を生じ
この位相差をπ（１／２波長）としたのがλ／２板であ
る。このため、２つの光線は通過後光Ｌ４４、Ｌ４５と
なるので出射光はＬ４２という直線偏光光となる。光Ｌ
４３、Ｌ４５は振幅が同じなのでθ４１＝θ４２となる
。つまりλ／２板の前後の偏光光の偏光方向は光学軸か
らの角度が等しくなる。通常λ／２板は光学軸に対して
４５度の直線偏光を入射させ、９０°回転した出射光を
得ている。図５で本発明の偏光方向をそろえる手段を説
明する。図５は図３に仮想の基準軸ｘｘ′ｙ、入射光Ｓ
２１、Ｐ２１及び出射光Ｌ２２、Ｌ２３を追記入してい
る。ｘとｘ′はｙに垂直である。また、入射光Ｓ２１、
Ｐ２１は偏光方向を示しており、これは図２のＳ２１、
Ｐ２１と同一である。進行方向は紙面に垂直、紙面の向
こう側から手前側である。ｔｕとｘのなす角の大きさを
θ５１、ｔｕ′とｘ′のなす角の大きさをθ５２とする
。このときθ５２−θ５１＝∠ｕｔｕ′となる。
【００２５】まず、１０３ａ側について。光学軸ｔｕと
入射光Ｓ２１のなす角の大きさはθ５１なので、前述し
たように光学軸ｔｕと出射光Ｌ２２のなす角の大きさも
θ５１となる。よってｙと出射光Ｌ２２のなす角の大き
さは（９０−２×θ５１）となる。
入射光Ｓ２１のなす角の大きさはθ５１なので、前述し
たように光学軸ｔｕと出射光Ｌ２２のなす角の大きさも
θ５１となる。よってｙと出射光Ｌ２２のなす角の大き
さは（９０−２×θ５１）となる。
【００２６】次に、１０３ｂ側である。光学軸ｔｕ′と
入射光Ｐ２１のなす角の大きさは（９０−θ５２）、前
述したように光学軸ｔｕ′と出射光Ｌ２３のなす角の大
きさも（９０−θ５２）となる。よってｙ軸と出射光Ｌ
２３のなす角は｛２×（９０−θ５２）｝である。
入射光Ｐ２１のなす角の大きさは（９０−θ５２）、前
述したように光学軸ｔｕ′と出射光Ｌ２３のなす角の大
きさも（９０−θ５２）となる。よってｙ軸と出射光Ｌ
２３のなす角は｛２×（９０−θ５２）｝である。
【００２７】出射光Ｌ２２と出射光Ｌ２３を同じ方向に
揃えるためにはＬ２２とＬ２３が平行になれば良いので
、９０−２×θ５１＝２×（９０−θ５２）つまり、θ
５２−θ５１＝４５ となる。この事と前述した事から∠ｕｔｕ′の大きさ＝
４５°、すなわち２つの光学軸ｔｕ、ｔｕ′が４５度を
なすとき、偏光方向がそろうことを示している。
揃えるためにはＬ２２とＬ２３が平行になれば良いので
、９０−２×θ５１＝２×（９０−θ５２）つまり、θ
５２−θ５１＝４５ となる。この事と前述した事から∠ｕｔｕ′の大きさ＝
４５°、すなわち２つの光学軸ｔｕ、ｔｕ′が４５度を
なすとき、偏光方向がそろうことを示している。
【００２８】自然光の入射光は従来のランプと放物面リ
フレクター等により可能であるが、本発明では入射面の
２倍の広さが出射面となるのでリフレクターの開口を小
さく出来る。
フレクター等により可能であるが、本発明では入射面の
２倍の広さが出射面となるのでリフレクターの開口を小
さく出来る。
【００２９】図６に他の実施例を示す。６０１、６０２
ｂ、６０２ｃは１０１、１０２ｂ、１０２ｃに対応する
。６０１、６０２ｂ、６０２ｃは一般に言う偏光ビーム
スプリッタで入射した自然光を２つの直線偏光に分離す
る手段である。入射した自然光Ｌ６１は６０１により２
つの直線偏光Ｓ６１とＰ６１に分離される。Ｓ６１は紙
面に垂直な偏光方向を有する直線偏光であり、Ｐ６１は
紙面に平行で進行方向に垂直な偏光方向を有する直線偏
光である。
ｂ、６０２ｃは１０１、１０２ｂ、１０２ｃに対応する
。６０１、６０２ｂ、６０２ｃは一般に言う偏光ビーム
スプリッタで入射した自然光を２つの直線偏光に分離す
る手段である。入射した自然光Ｌ６１は６０１により２
つの直線偏光Ｓ６１とＰ６１に分離される。Ｓ６１は紙
面に垂直な偏光方向を有する直線偏光であり、Ｐ６１は
紙面に平行で進行方向に垂直な偏光方向を有する直線偏
光である。
【００３０】ミラー６０５は２つの偏光成分の進行方向
を揃えるための手段である。ミラー６０５はプリズム６
０２ｂの出射面に４５度をなしており、ミラーの端は、
プリズム６０２ｂの直角の端に接している。このミラー
はアルミ材の研磨や、ガラス材に多層薄膜のコーティン
グをしたものなどである。反射率は１００％に近いもの
が良く、反射率が低いと、出射光Ｌ６３とＬ６２で光量
の差が生じる可能性がある。この場合は、出射光Ｌ６２
の光路上にＮＤフィルターなどの減光素子を設け、出射
光Ｌ６３とＬ６２の光量を等しくすれば良い。
を揃えるための手段である。ミラー６０５はプリズム６
０２ｂの出射面に４５度をなしており、ミラーの端は、
プリズム６０２ｂの直角の端に接している。このミラー
はアルミ材の研磨や、ガラス材に多層薄膜のコーティン
グをしたものなどである。反射率は１００％に近いもの
が良く、反射率が低いと、出射光Ｌ６３とＬ６２で光量
の差が生じる可能性がある。この場合は、出射光Ｌ６２
の光路上にＮＤフィルターなどの減光素子を設け、出射
光Ｌ６３とＬ６２の光量を等しくすれば良い。
【００３１】λ／２板６０３ａ、６０３ｂは、１０３ａ
、１０３ｂに対応し、２つの偏光成分の偏光方向を揃え
るための手段である。その働きについては前述した通り
であり、２つの偏光光Ｐ６１、Ｓ６１はλ／２板６０３
ａ、６０３ｂを通過する事により偏光方向が同じ出射光
Ｌ６２、Ｌ６３として射出される。
、１０３ｂに対応し、２つの偏光成分の偏光方向を揃え
るための手段である。その働きについては前述した通り
であり、２つの偏光光Ｐ６１、Ｓ６１はλ／２板６０３
ａ、６０３ｂを通過する事により偏光方向が同じ出射光
Ｌ６２、Ｌ６３として射出される。
【００３２】ミラー６０５と直角プリズム６０２ｂの接
合部の精度やλ／２板６０３ａ、６０３ｂの接合部の精
度が悪いなどの理由により、出射光Ｌ６２とＬ６３によ
って照明される被照明体上で照明光のつなぎ目が生じる
事がある。この場合、ミラー６０５と直角プリズム６０
２ｂのなす角を４５度ではなく、数度調整すると良い。 例えば、４５度より小さくすれば出射光Ｌ６３の少なく
とも一部が出射光Ｌ６２と重なり、つなぎ目が目立たな
くなる。 また、出射光Ｌ６３の光路上にくさび形のガラス素子を
設置し、出射光Ｌ６３の少なくとも一部を出射光Ｌ６２
に重ねてつなぎ目を目立たなくしても良い。同様に出射
光Ｌ６２の光路、もしくはＬ６２とＬ６３の両方の光路
にくさび形のガラス素子を設置してもよい。
合部の精度やλ／２板６０３ａ、６０３ｂの接合部の精
度が悪いなどの理由により、出射光Ｌ６２とＬ６３によ
って照明される被照明体上で照明光のつなぎ目が生じる
事がある。この場合、ミラー６０５と直角プリズム６０
２ｂのなす角を４５度ではなく、数度調整すると良い。 例えば、４５度より小さくすれば出射光Ｌ６３の少なく
とも一部が出射光Ｌ６２と重なり、つなぎ目が目立たな
くなる。 また、出射光Ｌ６３の光路上にくさび形のガラス素子を
設置し、出射光Ｌ６３の少なくとも一部を出射光Ｌ６２
に重ねてつなぎ目を目立たなくしても良い。同様に出射
光Ｌ６２の光路、もしくはＬ６２とＬ６３の両方の光路
にくさび形のガラス素子を設置してもよい。
【００３３】図７に別の実施例を示す。７０１〜７０５
、Ｌ７１〜Ｌ７３、Ｓ７１、Ｐ７１は６０１〜６０５、
Ｌ６１〜Ｌ６３、Ｓ６１、Ｐ６１に対応する。
、Ｌ７１〜Ｌ７３、Ｓ７１、Ｐ７１は６０１〜６０５、
Ｌ６１〜Ｌ６３、Ｓ６１、Ｐ６１に対応する。
【００３４】前記２つの実施例は入射自然光を２つの直
線偏光に分離し、進行方向を揃えてから、偏光方向を揃
えていた。
線偏光に分離し、進行方向を揃えてから、偏光方向を揃
えていた。
【００３５】本実施例は入射自然光を２つの直線偏光に
分離し、偏光方向を（被照明体から見て）揃えた後に進
行方向を揃えている。
分離し、偏光方向を（被照明体から見て）揃えた後に進
行方向を揃えている。
【００３６】λ／２板７０３ｂは直角プリズム７０２ｂ
に密着して設置されている。入射自然光Ｌ７１が７０１
で２つの直線偏光Ｐ７１、Ｓ７１に分離され、直線偏光
Ｐ７１、Ｓ７１はプリズム７０２ｃ、７０２ｂから出射
すると同時にλ／２板である７０３ａ、７０３ｂを透過
する。このとき２つの偏光光Ｐ７１、Ｓ７１は偏光方向
が進行方向を中心に回転され、被照明体から見て偏光方
向が揃えられる。
に密着して設置されている。入射自然光Ｌ７１が７０１
で２つの直線偏光Ｐ７１、Ｓ７１に分離され、直線偏光
Ｐ７１、Ｓ７１はプリズム７０２ｃ、７０２ｂから出射
すると同時にλ／２板である７０３ａ、７０３ｂを透過
する。このとき２つの偏光光Ｐ７１、Ｓ７１は偏光方向
が進行方向を中心に回転され、被照明体から見て偏光方
向が揃えられる。
【００３７】λ／２板７０３ａ及び７０３ｂの光学軸は
，光路をたどり被照明体に投影した場合に互い４５度の
角度になるように設置する。
，光路をたどり被照明体に投影した場合に互い４５度の
角度になるように設置する。
【００３８】この実施例の場合、ミラー７０５と直角プ
リズム７０２ｂの間にλ／２板７０３ｂが設置されるの
で出射光Ｌ７２、Ｌ７３によって照明される被照明体上
でつなぎ目が目立つ可能性がある。その場合、前述した
ように出射光Ｌ７２、Ｌ７３を重ねるようにして目立た
なくすれば良い。
リズム７０２ｂの間にλ／２板７０３ｂが設置されるの
で出射光Ｌ７２、Ｌ７３によって照明される被照明体上
でつなぎ目が目立つ可能性がある。その場合、前述した
ように出射光Ｌ７２、Ｌ７３を重ねるようにして目立た
なくすれば良い。
【００３９】図８に本発明の偏光素子を用いた液晶投写
表示装置を示す。８０１〜８０３は１０１〜１０３に対
応する。この部分は入射自然光Ｌ８１を２つの直線偏光
Ｓ８１、Ｐ８１に分離し、同じ進行方向、同じ偏光方向
にする手段である。直線偏光Ｓ８１、Ｐ８１に付記した
両側矢印は偏光方向（偏光軸）を示している。
表示装置を示す。８０１〜８０３は１０１〜１０３に対
応する。この部分は入射自然光Ｌ８１を２つの直線偏光
Ｓ８１、Ｐ８１に分離し、同じ進行方向、同じ偏光方向
にする手段である。直線偏光Ｓ８１、Ｐ８１に付記した
両側矢印は偏光方向（偏光軸）を示している。
【００４０】直線偏光Ｓ８１及びＰ８１はλ／２板８０
３ａ、８０３ｂを透過し、偏光光の振動方向がそろった
直線偏光Ｌ８２及びＬ８３となる。これについては後述
する。
３ａ、８０３ｂを透過し、偏光光の振動方向がそろった
直線偏光Ｌ８２及びＬ８３となる。これについては後述
する。
【００４１】直線偏光Ｌ８２及びＬ８３は、ＬＣＤ８０
６に入射する。ＬＣＤ８０６は従来の液晶の配向方向が
ＬＣＤの端に対して４５度傾いたものである。このＬＣ
Ｄは多くの画素に分れており、更にそれぞれの画素の中
に多数の液晶分子が配列している。入力信号に応じて、
画素ごとに該液晶分子の配列が変化し該入射光を回転さ
せたりすることによって画像変調がかけられる。画像変
調がかけられた光は検光子８０７により、必要な光情報
Ｌ８４として検出され投写レンズ８１１によりスクリー
ン（不図示）上に投写される。検光子８０７は偏光板や
偏光ビームスプリッタ等を用いる。
６に入射する。ＬＣＤ８０６は従来の液晶の配向方向が
ＬＣＤの端に対して４５度傾いたものである。このＬＣ
Ｄは多くの画素に分れており、更にそれぞれの画素の中
に多数の液晶分子が配列している。入力信号に応じて、
画素ごとに該液晶分子の配列が変化し該入射光を回転さ
せたりすることによって画像変調がかけられる。画像変
調がかけられた光は検光子８０７により、必要な光情報
Ｌ８４として検出され投写レンズ８１１によりスクリー
ン（不図示）上に投写される。検光子８０７は偏光板や
偏光ビームスプリッタ等を用いる。
【００４２】また本実施例において光源部分は不図示で
あるが、光源として従来のようにランプリフレクターを
組み合わせたものやレーザー陰極線管等が考えられる。
あるが、光源として従来のようにランプリフレクターを
組み合わせたものやレーザー陰極線管等が考えられる。
【００４３】また、λ／２板８０３とＬＣＤ８０６の間
にダイクロイック膜やホログラムなど波長選択性のある
材料を用いた、白色光をＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に分ける色
分解系を、ＬＣＤはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に対応
したものを、ＬＣＤ８０６と検光子８０７もしくは検光
子８０７と投写レンズ８０８の間に各ＬＣＤで画像変調
がかけられたＲ、Ｇ、Ｂ各色成分を合成する色合成系を
置くことによってカラー投写型表示装置が実現できる。 また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分離合成だけでなく、２色若し
くは更に多色であっても有効である。
にダイクロイック膜やホログラムなど波長選択性のある
材料を用いた、白色光をＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に分ける色
分解系を、ＬＣＤはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色成分に対応
したものを、ＬＣＤ８０６と検光子８０７もしくは検光
子８０７と投写レンズ８０８の間に各ＬＣＤで画像変調
がかけられたＲ、Ｇ、Ｂ各色成分を合成する色合成系を
置くことによってカラー投写型表示装置が実現できる。 また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分離合成だけでなく、２色若し
くは更に多色であっても有効である。
【００４４】図５を用いてλ／２板８０３ａ、８０３ｂ
について説明する。λ／２板８０３ａ，８０３ｂは１０
３ａ、１０３ｂに対応する。また、Ｓ８１、Ｐ８１、Ｌ
８２、Ｌ８３の偏光の振動方向はＳ２１、Ｐ２１、Ｌ２
２、Ｌ２３に対応する。
について説明する。λ／２板８０３ａ，８０３ｂは１０
３ａ、１０３ｂに対応する。また、Ｓ８１、Ｐ８１、Ｌ
８２、Ｌ８３の偏光の振動方向はＳ２１、Ｐ２１、Ｌ２
２、Ｌ２３に対応する。
【００４５】ＬＣＤ８０６は従来例で示したＬＣＤのよ
うな方向に（ＬＣＤの端に対して４５度）に液晶が配向
されているのでこの方向の振動方向を持った直線偏光を
必要とする。つまり２つの直交する直線偏光Ｓ２１及び
Ｐ２１をそれぞれ偏光軸を４５度回転させ、Ｌ２２及び
Ｌ２３として出射するようにλ／２板の光学軸を設定す
れば、必要な直線偏光の照明光が得られる。
うな方向に（ＬＣＤの端に対して４５度）に液晶が配向
されているのでこの方向の振動方向を持った直線偏光を
必要とする。つまり２つの直交する直線偏光Ｓ２１及び
Ｐ２１をそれぞれ偏光軸を４５度回転させ、Ｌ２２及び
Ｌ２３として出射するようにλ／２板の光学軸を設定す
れば、必要な直線偏光の照明光が得られる。
【００４６】図５より明らかなように、２θ５１＝４５
°、２（９０°−θ５２）＝４５°になるようにすれば
Ｓ２１及びＰ２１が４５度回転し、Ｌ２２及びＬ２３と
なる。このときθ５１＝２２，５°、θ５２＝６７，５
°である。これは先に述べた通り、２つの光学軸のなす
角＝θ５２−θ５１＝４５°を満たしている。
°、２（９０°−θ５２）＝４５°になるようにすれば
Ｓ２１及びＰ２１が４５度回転し、Ｌ２２及びＬ２３と
なる。このときθ５１＝２２，５°、θ５２＝６７，５
°である。これは先に述べた通り、２つの光学軸のなす
角＝θ５２−θ５１＝４５°を満たしている。
【００４７】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の
構成が可能であることはいうまでもない。例えば、偏光
照明系からの２つの光束は必ずしも互いに平行である必
要はなく、図１の直角プリズム１０２ａの全反射面の角
度や、図６、７のミラー６０５、７０５の傾ける角度を
変えたり、少なくとも一方の光路にくさび形のガラス素
子を置くなどにより２つの光束間に角度を持たせてもよ
い。又、入射光をＰ偏光とＳ偏光の２つの直線偏光光に
分離する手段も、ここで示した偏光ビームスプリッタだ
けでなく、光学的一軸性材料から作られる複屈折レンズ
（後述の実施例など）やグラーントムソンプリズム、ウ
ォラストンプリズム、ローションプリズムなど、入射光
を互いに直交する偏光成分に分離することができる部材
を目的に応じて使い分けてもよい。
ものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の
構成が可能であることはいうまでもない。例えば、偏光
照明系からの２つの光束は必ずしも互いに平行である必
要はなく、図１の直角プリズム１０２ａの全反射面の角
度や、図６、７のミラー６０５、７０５の傾ける角度を
変えたり、少なくとも一方の光路にくさび形のガラス素
子を置くなどにより２つの光束間に角度を持たせてもよ
い。又、入射光をＰ偏光とＳ偏光の２つの直線偏光光に
分離する手段も、ここで示した偏光ビームスプリッタだ
けでなく、光学的一軸性材料から作られる複屈折レンズ
（後述の実施例など）やグラーントムソンプリズム、ウ
ォラストンプリズム、ローションプリズムなど、入射光
を互いに直交する偏光成分に分離することができる部材
を目的に応じて使い分けてもよい。
【００４８】図９は本発明の偏光素子の他の実施例の一
部を示したものの断面図である。
部を示したものの断面図である。
【００４９】１３１３は複屈折性を有する光学材料を用
いたシリンドリカルレンズを同一平面内に複数配置した
レンズアレーである。１３０３ａ、１３０３ｂは旋光物
質によって作られたλ／２板である。
いたシリンドリカルレンズを同一平面内に複数配置した
レンズアレーである。１３０３ａ、１３０３ｂは旋光物
質によって作られたλ／２板である。
【００５０】シリンドリカルレンズ１３１３は紙面内方
向に常光屈折率ｎ０、紙面に垂直な方向に異常光屈折率
ｎｅとなるように複屈折性を有する光学材料により構成
されている。
向に常光屈折率ｎ０、紙面に垂直な方向に異常光屈折率
ｎｅとなるように複屈折性を有する光学材料により構成
されている。
【００５１】入射面は曲率１／ｒ、出射面は平面となっ
ている。このような集光レンズにおいて焦点距離は近似
的に常光線に対してはｆ０＝ｒ／（ｎ０−１）、異常光
線に対してはｆｅ＝ｒ／（ｎｅ−１）となる。本実施例
においてはｎｅ＞ｎ０である。無偏光の平行光（ａ）の
、紙面内に振動方向を持つ成分の光束は常光線として焦
点距離ｆ０の位置に集光し、平行光（ａ）の紙面に対し
て垂直な振動方向を持つ成分の光束は異常光線として焦
点距離ｆｅの位置に集光する。
ている。このような集光レンズにおいて焦点距離は近似
的に常光線に対してはｆ０＝ｒ／（ｎ０−１）、異常光
線に対してはｆｅ＝ｒ／（ｎｅ−１）となる。本実施例
においてはｎｅ＞ｎ０である。無偏光の平行光（ａ）の
、紙面内に振動方向を持つ成分の光束は常光線として焦
点距離ｆ０の位置に集光し、平行光（ａ）の紙面に対し
て垂直な振動方向を持つ成分の光束は異常光線として焦
点距離ｆｅの位置に集光する。
【００５２】λ／２板１３０３ａはスリット１３１４ａ
を有し、異常光線Ｌｅの集光位置にスリット１３１４ａ
がくるように配置されている。一方、λ／２板１３０３
ｂはスリット１３１４ｂを有し、常光線Ｌ０の集光位置
にスリット１３１４ｂがくるように配置されている。こ
れらのスリット１３１４ａ、１３１４ｂによってλ／２
板１３０３ａ、１３０３ｂのそれぞれ異常光線、常光線
への旋光作用が除去される。
を有し、異常光線Ｌｅの集光位置にスリット１３１４ａ
がくるように配置されている。一方、λ／２板１３０３
ｂはスリット１３１４ｂを有し、常光線Ｌ０の集光位置
にスリット１３１４ｂがくるように配置されている。こ
れらのスリット１３１４ａ、１３１４ｂによってλ／２
板１３０３ａ、１３０３ｂのそれぞれ異常光線、常光線
への旋光作用が除去される。
【００５３】λ／２板１３０３ａの光学軸は紙面に対し
て２２．５度をなすように設定されている。このため、
λ／２板１３０３ａを通過する際に常光線Ｌ０はλ／２
板１３０３ａの作用を受けて、紙面に対して４５度を成
すような振動方向を持つ直線偏光光Ｌとなる。一方異常
光線Ｌｅはスリット１３１４ａを通過するため、λ／２
板１３０３ａの作用を受けない。
て２２．５度をなすように設定されている。このため、
λ／２板１３０３ａを通過する際に常光線Ｌ０はλ／２
板１３０３ａの作用を受けて、紙面に対して４５度を成
すような振動方向を持つ直線偏光光Ｌとなる。一方異常
光線Ｌｅはスリット１３１４ａを通過するため、λ／２
板１３０３ａの作用を受けない。
【００５４】λ／２板１３０３ｂの光学軸は紙面に対し
て６７．５度をなし、λ／２板１３０３ａの光学軸に対
して４５度を成すように設定されている。このため、λ
／２板１３０３ｂを通過する際に異常光線Ｌｅはλ／２
板１３０３ｂの作用を受けて、常光線Ｌ０と同じように
紙面に対して４５度を成すような振動方向を持つ直線偏
光光Ｌとなる。一方、先にλ／２板１３０３ａで作用を
受けた常光線Ｌ０はスリット１３１４ｂを通過するため
、λ／２板１３０３ｂの作用は受けない。
て６７．５度をなし、λ／２板１３０３ａの光学軸に対
して４５度を成すように設定されている。このため、λ
／２板１３０３ｂを通過する際に異常光線Ｌｅはλ／２
板１３０３ｂの作用を受けて、常光線Ｌ０と同じように
紙面に対して４５度を成すような振動方向を持つ直線偏
光光Ｌとなる。一方、先にλ／２板１３０３ａで作用を
受けた常光線Ｌ０はスリット１３１４ｂを通過するため
、λ／２板１３０３ｂの作用は受けない。
【００５５】以上示すように、λ／２板１３０３ａ、１
３０３ｂの光学軸が出射光側から見てほぼ４５度を成す
ように設定すれば、異常光線と常光線を共に同一の振動
方向を持つ直線偏光光に変換することが出来る。後はそ
の条件を逸脱しない範囲でλ／２板１３０３ａと１３０
３ｂの光学軸を定めれば、本実施例のような紙面に対し
て４５度を成す偏光方向以外の、所望の偏光方向を持っ
た直線偏光光を得ることもできる。
３０３ｂの光学軸が出射光側から見てほぼ４５度を成す
ように設定すれば、異常光線と常光線を共に同一の振動
方向を持つ直線偏光光に変換することが出来る。後はそ
の条件を逸脱しない範囲でλ／２板１３０３ａと１３０
３ｂの光学軸を定めれば、本実施例のような紙面に対し
て４５度を成す偏光方向以外の、所望の偏光方向を持っ
た直線偏光光を得ることもできる。
【００５６】本実施例では、入射光束を複数の光束とし
て扱い単位素子ごとに入射させているが、分割数を増す
とサイズの縮小効果が期待でき、したがって光源からＬ
ＣＤまでの距離を短縮できて、照明光の集光効率が向上
する。
て扱い単位素子ごとに入射させているが、分割数を増す
とサイズの縮小効果が期待でき、したがって光源からＬ
ＣＤまでの距離を短縮できて、照明光の集光効率が向上
する。
【００５７】また、各部材１３１３、１３０３ａ、１３
０３ｂの各間隔は空気を仮定したが、ガラス等を封入す
ることにより一体化を図っても良いし、シリンドリカル
レンズ１３１３の代わりにハエノメレンズを用いても良
い。また、単一の複屈折レンズを用いた形態も可能であ
るのはいうまでもない。
０３ｂの各間隔は空気を仮定したが、ガラス等を封入す
ることにより一体化を図っても良いし、シリンドリカル
レンズ１３１３の代わりにハエノメレンズを用いても良
い。また、単一の複屈折レンズを用いた形態も可能であ
るのはいうまでもない。
【００５８】本実施例ではシリンドリカルレンズの出射
面を平面としたが、入射面を平面としても良いし両面に
曲面を有したレンチキュラーレンズのようなものでも構
わない。ハエノメレンズを用いたときにはλ／２板には
スリットではなくピンホールを形成する。また、複屈折
性を有する光学素子を用いた集光手段として、フレネル
レンズを用いても良いし、本実施例の偏光素子はコンパ
クトなプレートタイプに構成されるので、投写表示装置
に適してるだけでなく、コンパクトな故にカラー投写表
示装置の各色に対応したＬＣＤ毎に設置することが出来
、波長依存性を有するλ／２板を各色別に構成出来るの
で、光利用効率のアップや良好な色再現性を実現出来る
。
面を平面としたが、入射面を平面としても良いし両面に
曲面を有したレンチキュラーレンズのようなものでも構
わない。ハエノメレンズを用いたときにはλ／２板には
スリットではなくピンホールを形成する。また、複屈折
性を有する光学素子を用いた集光手段として、フレネル
レンズを用いても良いし、本実施例の偏光素子はコンパ
クトなプレートタイプに構成されるので、投写表示装置
に適してるだけでなく、コンパクトな故にカラー投写表
示装置の各色に対応したＬＣＤ毎に設置することが出来
、波長依存性を有するλ／２板を各色別に構成出来るの
で、光利用効率のアップや良好な色再現性を実現出来る
。
【００５９】図１０は本発明の偏光素子の他の実施例の
一部を示したものの断面図である。
一部を示したものの断面図である。
【００６０】これは偏光照明系のうち複屈折性を有する
光学素子を用いた集光手段として、レンズアレー１４１
３ａと複屈折平板１４１３ｂを用いたものである。λ／
２板１４０３ａと１４０３ｂは前実施例と同じである。 レンズアレー１４１３ａは、等方性の屈折率ｎを有する
光学材料で作られたレンズであり、焦点距離は入射面の
曲率を１／ｒとしてｆ＝ｒ／（ｎ−１）である。一方、
複屈折平板１４１３ｂは、紙面内方向に常光線屈折率ｎ
０、紙面に垂直な方向に異常光線屈折率ｎｅとなるよう
に複屈折光学材料により構成されている。レンズアレー
１４１３ａにより、入射光束（ａ）は焦点距離ｆ＝ｒ／
（ｎ−１）に集光されるが、複屈折平板１４１３ｂを設
けたことにより集光位置は、常光線はΔ０＝ｄ（１−１
／ｎ０）、異常光線はΔｅ＝ｄ（１−１／ｎｅ）だけ出
射側にずれる（ただしｄは複屈折平板１４１３ｂの厚さ
）。それぞれの集光位置にピンホールを有したλ／２板
１４０３ａ及び１４０３ｂを設けている。以下の作用は
前実施例に等しい。本発明では複屈折部材をあらためて
レンズアレイに加工するという必要がないのでコストを
下げることができる。
光学素子を用いた集光手段として、レンズアレー１４１
３ａと複屈折平板１４１３ｂを用いたものである。λ／
２板１４０３ａと１４０３ｂは前実施例と同じである。 レンズアレー１４１３ａは、等方性の屈折率ｎを有する
光学材料で作られたレンズであり、焦点距離は入射面の
曲率を１／ｒとしてｆ＝ｒ／（ｎ−１）である。一方、
複屈折平板１４１３ｂは、紙面内方向に常光線屈折率ｎ
０、紙面に垂直な方向に異常光線屈折率ｎｅとなるよう
に複屈折光学材料により構成されている。レンズアレー
１４１３ａにより、入射光束（ａ）は焦点距離ｆ＝ｒ／
（ｎ−１）に集光されるが、複屈折平板１４１３ｂを設
けたことにより集光位置は、常光線はΔ０＝ｄ（１−１
／ｎ０）、異常光線はΔｅ＝ｄ（１−１／ｎｅ）だけ出
射側にずれる（ただしｄは複屈折平板１４１３ｂの厚さ
）。それぞれの集光位置にピンホールを有したλ／２板
１４０３ａ及び１４０３ｂを設けている。以下の作用は
前実施例に等しい。本発明では複屈折部材をあらためて
レンズアレイに加工するという必要がないのでコストを
下げることができる。
【００６１】以上の実施例では、λ／２板に２つの直線
偏光光を通過させる事によって偏光方向を回転させてい
るが、λ／４板に該２つの直線偏光光を透過させ、反射
部材を介して該λ／４板に再度透過させる事によって、
偏光方向の回転した出射光を得る事もできる。つまりこ
の場合、反射部材を介して、λ／４板を２回透過させる
事により、λ／２板と同等の働きを持たせるのである。 また、位相板だけでなく、液晶など他の旋光性のある物
質を用いても同じような効果が得られる。本発明の用途
は、液晶−光学シャッターを用いたプリンタヘッド（液
晶プリンタ）などＬＣＤを照射するものの他、自動車の
ヘッドライトなど直線偏光光を必要とするもの全てに適
用できる。
偏光光を通過させる事によって偏光方向を回転させてい
るが、λ／４板に該２つの直線偏光光を透過させ、反射
部材を介して該λ／４板に再度透過させる事によって、
偏光方向の回転した出射光を得る事もできる。つまりこ
の場合、反射部材を介して、λ／４板を２回透過させる
事により、λ／２板と同等の働きを持たせるのである。 また、位相板だけでなく、液晶など他の旋光性のある物
質を用いても同じような効果が得られる。本発明の用途
は、液晶−光学シャッターを用いたプリンタヘッド（液
晶プリンタ）などＬＣＤを照射するものの他、自動車の
ヘッドライトなど直線偏光光を必要とするもの全てに適
用できる。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、入射光
を互いに偏光方向が直交する第１、第２の直線偏光光に
分離する手段と、該第１直線偏光光の偏光面を回転させ
る第１のλ／２板と該第２直線偏光光の偏光面を回転さ
せる第２のλ／２板とを備え、該第１、第２のλ／２板
の光学軸の方向が互いに４５度を成すよう該第１、第２
のλ／２板を配置したので、液晶の配向方向に該２つの
直線偏光光の偏光軸を合わせることができる。また、本
発明は、ひとつの光路につき１枚の位相板を用いるだけ
で、偏光軸が任意の傾きを持った、光利用効率の良い偏
光照明光を得ることができるので、製造時における光学
軸の角度合わせ要因が減少する、色のアンバランスや表
面反射を最小限に押さえることができる、ひいては高性
能でしかも従来よりコストを大幅に切り下げた偏光照明
系を得ることが出来る。液晶表示装置では、液晶の配向
、その他諸条件に最適な角度の偏光方向を持った直線偏
光光でＬＣＤを照射できるので、コントラストが高く、
明るい、ムラのない画像が提供できる、などのメリット
がある。
を互いに偏光方向が直交する第１、第２の直線偏光光に
分離する手段と、該第１直線偏光光の偏光面を回転させ
る第１のλ／２板と該第２直線偏光光の偏光面を回転さ
せる第２のλ／２板とを備え、該第１、第２のλ／２板
の光学軸の方向が互いに４５度を成すよう該第１、第２
のλ／２板を配置したので、液晶の配向方向に該２つの
直線偏光光の偏光軸を合わせることができる。また、本
発明は、ひとつの光路につき１枚の位相板を用いるだけ
で、偏光軸が任意の傾きを持った、光利用効率の良い偏
光照明光を得ることができるので、製造時における光学
軸の角度合わせ要因が減少する、色のアンバランスや表
面反射を最小限に押さえることができる、ひいては高性
能でしかも従来よりコストを大幅に切り下げた偏光照明
系を得ることが出来る。液晶表示装置では、液晶の配向
、その他諸条件に最適な角度の偏光方向を持った直線偏
光光でＬＣＤを照射できるので、コントラストが高く、
明るい、ムラのない画像が提供できる、などのメリット
がある。
【図１】本発明の実施例を示す構成図である。
【図２】第１図の偏光素子における光路の説明図である
。
。
【図３】第１図の偏光素子におけるλ／２板の説明図で
ある。
ある。
【図４】λ／２板の作用の説明図である。
【図５】第１図の偏光素子におけるλ／２板の作用の説
明図である。
明図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図８】本発明の偏光素子を用いた液晶投写型表示装置
の構成図である。
の構成図である。
【図９】本発明の他の実施例の一部を示す構成図である
。
。
【図１０】本発明の他の実施例の一部を示す構成図であ
る。
る。
【図１１】従来例の説明図である。
【図１２】従来例の説明図である。
【図１３】従来例の説明図である。
【図１４】一般的なＬＣＤの分子の配向を示す図である
。
。
Ｌ、Ｐ、Ｓ 光線もしくはその振動方向ｘ、ｘ′、ｙ
図中に仮定した基準軸ｔ、ｕ、ｕ′ λ／２板の
光学軸上の点図中番号の下２ケタについて ０１ 偏光ビームスプリッタの多層膜０２ 直角（
三角柱）のプリズム ０３ λ／２板 ０４ λ／２板の光学軸 ０５ ミラー ０６ ＬＣＤ ０７ 検光子（偏光板、偏光ビームスプリッタ）０８
偏光子（偏光板、偏光ビームスプリッタ）０９
ランプ １０ リフレクター １１ 投写レンズ １２ λ／４板
図中に仮定した基準軸ｔ、ｕ、ｕ′ λ／２板の
光学軸上の点図中番号の下２ケタについて ０１ 偏光ビームスプリッタの多層膜０２ 直角（
三角柱）のプリズム ０３ λ／２板 ０４ λ／２板の光学軸 ０５ ミラー ０６ ＬＣＤ ０７ 検光子（偏光板、偏光ビームスプリッタ）０８
偏光子（偏光板、偏光ビームスプリッタ）０９
ランプ １０ リフレクター １１ 投写レンズ １２ λ／４板
Claims (8)
- 【請求項１】 入射光を互いに偏光方向が直交する第
１、第２の直線偏光光に分離する手段と、該第１直線偏
光光の偏光面を回転させる第１のλ／２板と該第２直線
偏光光の偏光面を回転させる第２のλ／２板とを備え、
該第１、第２のλ／２板の光学軸の方向が互いに４５度
を成すよう該第１、第２のλ／２板を配置することを特
徴とする偏光素子。 - 【請求項２】 前記２つの直線偏光光の光路を互いに
平行にする手段を有することを特徴とする請求項１の偏
光素子。 - 【請求項３】 前記分離手段は、入射光を前記第１、
第２直線偏光光に分離すると共に該直線偏光光を互いに
異なる位置に集光せしめる複屈折性を備えた素子を有す
る集光手段よりなり、前記第１、第２のλ／２板は各々
所定のスリットを備え、該各々の集光位置にスリットが
くるように該第１、第２のλ／２板を配置したことを特
徴とする請求項１記載の偏光素子。 - 【請求項４】 前記集光手段は、複屈折性を備えた素
子を有する部材がアレイ化されたものであり、前記第１
、第２のλ／２板は各々該アレイ化された部材に対応し
た開口の配列を有することを特徴とする請求項３記載の
偏光素子。 - 【請求項５】 前記偏光方向が一致した２つの直線偏
光光を、液晶デバイスに照射する際、該液晶デバイスの
液晶分子の配向方向と該２つの直線偏光光の偏光方向と
がほぼ一致するように前記第１、第２のλ／２板の各光
学軸を設定することを特徴とする請求項１、２、３又は
４記載の偏光素子。 - 【請求項６】 光源、該光源からの光を平行にする平
行光束形成手段、直線偏光光を変調することにより画像
を形成する画像形成手段、該画像形成手段により形成さ
れた画像光を投影する投影手段を有する投写型表示装置
において、該平行光束形成手段からの平行光束を互いに
偏光方向が直交する第１、第２の直線偏光光に分離する
手段と、該第１直線偏光光の偏光面を回転させる第１の
λ／２板と該第２直線偏光光の偏光面を回転させる第２
のλ／２板とを備え、該第１、第２のλ／２板の光学軸
の方向が互いに４５度を成すよう該第１、第２のλ／２
板を配置した偏光素子を、該平行光束形成手段と該画像
形成手段の間に有することを特徴とする投写型表示装置
。 - 【請求項７】 前記画像形成手段はＲＧＢ３原色に対
応した３つの画像形成装置からなり、該画像形成手段と
前記平行光束形成手段の間に白色光をＲＧＢの３原色に
分解し該各々対応した画像形成装置に入射させる色分解
手段を有していることを特徴とする請求項６記載の投写
型表示装置。 - 【請求項８】 前記偏光素子は、前記第１、第２のλ
／２板を前記ＲＧＢ３原色各々の波長に対応させた３つ
の偏光変換装置からなり、該ＲＧＢの各光路に該各々対
応した偏光変換装置を配置したことを特徴とする請求項
７記載の投写型表示装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12005491A JP3165704B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-05-24 | 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 |
| CA002064669A CA2064669C (en) | 1991-04-05 | 1992-04-01 | Polarizing element and image display apparatus having the polarizing element |
| EP92105775A EP0507316B1 (en) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Polarizing element and image display apparatus having the polarizing element |
| DE69207937T DE69207937T2 (de) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Polarisierendes Element und Bildanzeigegerät mit diesem polarisierenden Element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312691 | 1991-04-05 | ||
| JP3-73126 | 1991-04-05 | ||
| JP12005491A JP3165704B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-05-24 | 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362902A true JPH04362902A (ja) | 1992-12-15 |
| JP3165704B2 JP3165704B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=26414276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12005491A Expired - Fee Related JP3165704B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-05-24 | 偏光素子及び該偏光素子を用いた投写型表示装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0507316B1 (ja) |
| JP (1) | JP3165704B2 (ja) |
| CA (1) | CA2064669C (ja) |
| DE (1) | DE69207937T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002268139A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Sony Corp | 液晶表示装置、液晶プロジェクタ装置及びパネル冷却方法 |
| JP2007155835A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Kyocera Kinseki Corp | 偏光変換素子 |
| JP2008070723A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Ricoh Co Ltd | 偏光変換ユニット、画像投影装置、偏光変換方法、及び画像投影方法 |
| WO2016121309A1 (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | デクセリアルズ株式会社 | 偏光変換素子及びこれを用いた光学機器 |
| WO2016189871A1 (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | デクセリアルズ株式会社 | 光源ユニット及び投影装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4307178C2 (de) * | 1993-03-08 | 1996-09-19 | Lueder Ernst | Vorrichtung und Verfahren zur Polarisation von Licht |
| US6798475B2 (en) * | 1999-03-02 | 2004-09-28 | International Business Machines Corporation | Reflective light valve |
| DE102007055480B3 (de) * | 2007-11-21 | 2009-08-13 | Audi Ag | Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs |
| CN111771158B (zh) * | 2019-01-31 | 2023-07-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 背光源、背光模组和显示装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3522985A (en) * | 1965-10-23 | 1970-08-04 | Polaroid Corp | High-transmission light polarizer |
| NL8901167A (nl) * | 1989-05-10 | 1990-12-03 | Philips Nv | Methode voor de vervaardiging van een polarisatiefilter, een aldus verkregen polarisatiefilter en een display dat voorzien is van het polarisatiefilter. |
| FR2658925B1 (fr) * | 1990-02-23 | 1993-04-23 | Sextant Avionique | Dispositif d'eclairage en lumiere polarisee et materiel de visualisation comportant au moins un tel dispositif. |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP12005491A patent/JP3165704B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-01 CA CA002064669A patent/CA2064669C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-03 DE DE69207937T patent/DE69207937T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-03 EP EP92105775A patent/EP0507316B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002268139A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-18 | Sony Corp | 液晶表示装置、液晶プロジェクタ装置及びパネル冷却方法 |
| JP2007155835A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Kyocera Kinseki Corp | 偏光変換素子 |
| JP2008070723A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Ricoh Co Ltd | 偏光変換ユニット、画像投影装置、偏光変換方法、及び画像投影方法 |
| WO2016121309A1 (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | デクセリアルズ株式会社 | 偏光変換素子及びこれを用いた光学機器 |
| WO2016189871A1 (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | デクセリアルズ株式会社 | 光源ユニット及び投影装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2064669A1 (en) | 1992-10-06 |
| EP0507316B1 (en) | 1996-01-31 |
| DE69207937D1 (de) | 1996-03-14 |
| EP0507316A2 (en) | 1992-10-07 |
| EP0507316A3 (en) | 1992-10-21 |
| CA2064669C (en) | 1999-07-27 |
| DE69207937T2 (de) | 1996-07-11 |
| JP3165704B2 (ja) | 2001-05-14 |
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