JPH0526561Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は不定偏光光から直線偏光光を得る偏光
変換素子に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、不定偏光光から直線偏光光を得るには、
不定偏光光を偏光子や複屈折性のある結晶を透過
させたり、境界面で反射させることにより、直線
偏光光を選択する素子が用いられている。一例と
して、薄いプラスチツクシート等に沃素等を配向
させて吸着させる等により偏光膜を作成し、画面
に保護プラスチツクシート等を接着した構造のシ
ート・ポラライザや、複屈折性のある結晶中の常
光線と異常光線の光の進行方向の違いから直線偏
光光を取り出すニコル・プリズム、ローシヨン・
プリズム等がある。また、２つの直角プリズムの
斜辺の一方に半透膜をコートして斜辺どうしを接
合し、透過光と反射光とを互いに直交した直線偏
光光として取り出す偏光ビームスプリツタがあ
る。

しかし、従来のシート・ポラライザや偏光ビー
ムスプリツタを単独で用いる場合、不用の偏光成
分の光を吸収あるいは反射するため、光源の光利
用効率は半分以下と低くならざるを得ない。

そこで、実願昭62−073013号記載のもののよう
に光源の光利用効率が高い偏光変換素子が提案さ
れている。第２図は前記考案の素子例を示す図で
ある。第２図において偏光変換素子は偏光ビーム
スプリツタ３４と４個の直角プリズム３５，３
６，３７，３８とから構成され、不定偏光光であ
る入射光３１が偏光ビームスプリツタ３４に入射
すると、Ｐ偏光成分の直線偏光光はそのまま透過
光３２としてそのまま偏光変換素子から出射し
て、Ｓ偏光成分の直線偏光光は４個の直角プリズ
ム３５，３６，３７，３８によつて偏光方向４０
がＰ偏光成分の偏光方向３９と等しくなるように
90°回転されて反射光３３として出射することに
より、不定偏光光から効率良く直線偏光を得るこ
とができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上記偏光変換素子は、入射光が特に発
散光の場合、Ｓ偏光成分の直線偏光光は、４個の
直角プリズムの全反射面での損失と、光束の拡が
りによる出射面開口制限による損失と、４個の直
角プリズムの光路差での光束拡がりによる単位面
積当りの強度の低下が生じる。

本考案の目的は入射光が、発散光の場合であつ
ても光源の不定偏光光から効率良く直線偏光光を
得る偏光変換素子を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の偏光変換素子は、光源からの不定偏光
光を主にＰ偏光成分の直線偏光光とＳ偏光成分の
直線偏光光とに空間的分離を行うための偏光ビー
ムスプリツタと、前記Ｐ偏光成分の直線偏光光と
前記Ｓ偏光成分の直線偏光光のどちらか一方の直
線偏光光の偏光方向と、もう一方の直線偏光光の
偏光方向とが等しくなるように、前記偏光ビーム
スプリツタにより分離された２つの直線偏光光路
のうちの一方の光路中に配置した、偏光方向を
90°回転させ、２つの前記直線偏光光を合成する
２個の直角プリズムと、もう一方の光路中に配置
した偏光方向を保持する２個の直角プリズムとか
ら構成されることを特徴とする。

〔作用〕

すなわち、本考案は、偏光ビームスプリツタに
よつて分離されたＰ，Ｓ偏光成分の直線偏光光路
中にそれぞれ等しい数の直角プリズムを配置する
ことにより光路差の影響を小さくすることがで
き、かつ直角プリズムの光路長が短いため、出射
面開口制限による損失も少なくすることができ、
入射光が発散光の場合であつても光源の不定偏光
光から効率良く直線偏光光を得ることが可能にな
る。

〔実施例〕

第１図は本考案の実施例を示す図である。

この偏光変換素子は、偏光ビームスプリツタ５
と４個の直角プリズム６，７，８，９とから構成
されており、入射光３は偏光ビームスプリツタ５
でＰ偏光成分の偏光方向１２を有するＰ偏光光１
０とＳ偏光成分の偏光方向１６を有するＳ偏光光
１１とに分離される。直角プリズム６，７はＰ偏
光光１０の光路中に偏光方向１２を保持するよう
に、直角プリズム８，９はＳ偏光光１１の光路中
に偏光方向１６を90°回転するようにそれぞれ配
置してある。偏光ビームスプリツタ５は２つの直
角プリズムの斜辺の一方に、金属膜や誘電体多層
膜等から成る半透膜をコートして斜辺どうしを接
合したもので、特に可視域の波長の光に対して有
効にＰ偏光光１０とＳ偏光光１１とに分離できる
ものを用いた。また直角プリズム６，７，８及び
９は、斜辺において可視域の波長の光に対して全
反射条件を満足する屈折率を持つ光学ガラス、例
えばBK7のような材質のものを用いた。偏光ビ
ームスプリツタ５と直角プリズム６，７，８及び
９を第１図に示す構成で貼り合わすには、端面で
の光の損失が生じないように、ガラス材と屈折率
の整合がとられている光学用接着剤（レンズボン
ド、紫外線硬化型接着材等）を用いて接着した。
さらに偏光ビームスプリツタ５の光の入射面と、
直角プリズム７及び９の光の出射面には、反射に
よる損失を少なくするために誘電体多層膜による
反射防止膜を施した。

このような構成の偏光変換素子において、キセ
ノンランプやハロゲンランプ等の光源１から不定
偏光光（偏光方向４の直交成分Ｓ，Ｐで表され
る）が放射され、コンデンサレンズ２で集光した
後入射光３として偏光変換素子に入射する。入射
光３は偏光ビームスプリツタ５によつて偏光方向
１２を有するＰ偏光光１０と、偏光方向１６を有
するＳ偏光光１１の直線偏光光として分離され
る。Ｐ偏光光１０は直角プリズム６及び７で全反
射され出射光２０を得る。ただし偏光方向１２は
１３，１４，１５と同一方向のまま保持される。
Ｓ偏光光１１は直角プリズム８及び９で全反射さ
れ出射光２１を得る。しかし偏光方向１６は全反
射するうちに、偏光方向が１７，１８，１９と変
化する。偏光方向１９は偏光方向１６に比べて
90°回転したことになる。すなわち、偏光方向１
５と偏光方向１９は等しく、出射光２０，２１を
合成することにより光源１からの不定偏光光を殆
ど損失することなしに直線偏光光に変換すること
ができる。

入射光が若干の拡がり角を持つ発散光の場合に
問題となる。出射面開口制限による損失やＰ偏光
光１０とＳ偏光光１１の光路差での光束拡がりに
よる単位面積当りの強度の低下は、Ｐ偏光光１０
とＳ偏光光１１にそれぞれ２個ずつ直角プリズム
６，７，８，９を配置した構成により光路差が生
じないため、最低限におさえることができる。

また、出射光２０，２１の少なくともどちから
一方の光路中にくさび形プリズムを挿入すると任
意の位置で出射光２０と出射光２１を合成するこ
とができ、さらに、出射光２０，２１の光路中に
シート・ポラライザを挿入するとより一層偏光度
の良い直線偏光光が得られる。

本実施例においては、入射光３と出射２０，２
１の進行方向が等しいが、直角プリズム７及び９
を90°回転させることにより出射光２０，２１の
進行方向を折り曲げても同様の効果が得られる。

本考案の偏光変換素子を用いると、光源の不定
偏光光から直線偏光光への変換効率は75％以上が
得られ、従来用いれるシート・ポラライザの変換
効率40％に比べて約２倍の光利用効率が得られ
た。

尚、実施例では偏光ビームスプリツタ及び各直
角プリズムを接着してコンパクトにした構成をし
たが、接着しないで互いに離して配置した構成で
もよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、不定偏
光の光から直線偏光光を得る偏光変換素子におい
て、光源の光利用効率が高く、かつ入射光が発散
光であつても効率良く直線偏光光に変換する偏光
変換素子を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す図、第２図は従
来の素子例を示す図である。 １……光源、２……コンデンサレンズ、３……
入射光、４，１２，１３，１４，１５，１６，１
７，１８，１９……偏光方向、５……偏光ビーム
スプリツタ、６，７，８，９……直角プリズム、
１０……Ｐ偏光光、１１……Ｓ偏光光、２０，２
１……出射光。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光源からの不定偏光光を主にＰ偏光成分の直線
   偏光光とＳ偏光成分の直線偏光光とに空間的分離
   を行うための偏光ビームスプリツタと、前記Ｐ偏
   光成分の直線偏光光と前記Ｓ偏光成分の直線偏光
   光のどちらか一方の直線偏光光の偏光方向と、も
   う一方の直線偏光光の偏光方向とが等しくなるよ
   うに、前記偏光ビームスプリツタにより分離され
   た２つの直線偏光光路のうちの一方の光路中に配
   置した、偏光方向を90°回転させ、２つの前記直
   線偏光光を合成する２個の直角プリズムと、もう
   一方の光路中に配置した偏光方向を保持する２個
   の直角プリズムとから構成されることを特徴とす
   る偏光変換素子。