JPH058562Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH058562Y2 JPH058562Y2 JP1987073013U JP7301387U JPH058562Y2 JP H058562 Y2 JPH058562 Y2 JP H058562Y2 JP 1987073013 U JP1987073013 U JP 1987073013U JP 7301387 U JP7301387 U JP 7301387U JP H058562 Y2 JPH058562 Y2 JP H058562Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- linearly polarized
- polarized light
- polarization direction
- polarization
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
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。
変換素子に関するものである。
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、両面
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。
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、両面
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。直線
偏光光を利用する装置の例として、TN（ツイス
ト・ネマチツク）液晶を用いた液晶表示装置の場
合、偏光子２枚を透過する間に光源からの光は60
％以上が損失する。さらに液晶表示素子の端面反
射、吸収、開口制限により、装置全体の光利用効
率は20％程度になり、表示のために十分な光量を
得るには、光源の輝度を高くしなければならない
ので、消費電力が大きなものになつてしまう。
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。直線
偏光光を利用する装置の例として、TN（ツイス
ト・ネマチツク）液晶を用いた液晶表示装置の場
合、偏光子２枚を透過する間に光源からの光は60
％以上が損失する。さらに液晶表示素子の端面反
射、吸収、開口制限により、装置全体の光利用効
率は20％程度になり、表示のために十分な光量を
得るには、光源の輝度を高くしなければならない
ので、消費電力が大きなものになつてしまう。
本考案の目的は、不定偏光の光から直線偏光光
を得る偏光変換素子であつて、光源の光利用効率
を高めるための素子を提供することにある。
を得る偏光変換素子であつて、光源の光利用効率
を高めるための素子を提供することにある。
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、どちら
か一方の偏光方向を90°回転させ、２つの前記直
線偏光光を合成する２個の直角プリズムを含む少
なくとも２個以上の直角プリズムとから構成され
ることを特徴とする。
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、どちら
か一方の偏光方向を90°回転させ、２つの前記直
線偏光光を合成する２個の直角プリズムを含む少
なくとも２個以上の直角プリズムとから構成され
ることを特徴とする。
第５図は本考案の原理を説明するための図であ
る。偏光方向５１の直線偏光である入射光５０は
全反射ミラー５２，５３，５４で３回反射を行う
と、各反射光５５，５６，５７の偏光方向は光の
進行方向に対し偏光方向５８，５９，６０のよう
に変化する。第５図から明らかなように光学系を
通過した反射光５７は進行方向が入射光５０と等
しく、かつ、偏光方向が入射光５０の偏光方向５
１と直交する偏光方向６１になる。このように全
反射ミラーを用いることにより、直線偏光光の偏
光方向を任意に変換することが可能である。
る。偏光方向５１の直線偏光である入射光５０は
全反射ミラー５２，５３，５４で３回反射を行う
と、各反射光５５，５６，５７の偏光方向は光の
進行方向に対し偏光方向５８，５９，６０のよう
に変化する。第５図から明らかなように光学系を
通過した反射光５７は進行方向が入射光５０と等
しく、かつ、偏光方向が入射光５０の偏光方向５
１と直交する偏光方向６１になる。このように全
反射ミラーを用いることにより、直線偏光光の偏
光方向を任意に変換することが可能である。
本考案は、以上の原理を利用し、光源からの不
定偏光を偏光ビームスプリツタに入射させ、互い
に直交する直線偏光の透過光と反射光とに空間的
に分離した後、透過光と反射光のどちらか一方を
少なくとも２個以上の直角プリズムで複数回反射
させることにより、２つの光の偏光方向が等しく
なるように合成することで光源の光利用効率の高
い偏光変換素子を得ている。
定偏光を偏光ビームスプリツタに入射させ、互い
に直交する直線偏光の透過光と反射光とに空間的
に分離した後、透過光と反射光のどちらか一方を
少なくとも２個以上の直角プリズムで複数回反射
させることにより、２つの光の偏光方向が等しく
なるように合成することで光源の光利用効率の高
い偏光変換素子を得ている。
第１図は本考案の第１の実施例を示す図であ
る。この偏光変換素子は、キセノンランプやハロ
ゲンランプ等の光源１と、光源１からの光を平行
光束にするコンデンサレンズ２と、偏光ビームス
プリツタ４と、２個の直角プリズム５，６とから
構成されている。なお、２個の直角プリズム５と
６とは、反射法線方向が直交するように配置して
いる。偏光ビームスプリツタ４は２個の直角プリ
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、特に可視域内で有効にＰ−偏光とＳ−偏
光とに分離できるものを用いた。また、直角プリ
ズム５及び６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ものである。
る。この偏光変換素子は、キセノンランプやハロ
ゲンランプ等の光源１と、光源１からの光を平行
光束にするコンデンサレンズ２と、偏光ビームス
プリツタ４と、２個の直角プリズム５，６とから
構成されている。なお、２個の直角プリズム５と
６とは、反射法線方向が直交するように配置して
いる。偏光ビームスプリツタ４は２個の直角プリ
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、特に可視域内で有効にＰ−偏光とＳ−偏
光とに分離できるものを用いた。また、直角プリ
ズム５及び６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ものである。
偏光ビームスプリツタ４と直角プリズム５及び
６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
の整合がとれている光学用接着材（レンズボン
ド、紫外線硬化型接着剤等）を用いて接着した。
６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
の整合がとれている光学用接着材（レンズボン
ド、紫外線硬化型接着剤等）を用いて接着した。
このような構成の偏光変換素子において、光源
１から不定偏光の光を放射し、コンデンサレンズ
２で平行光束にし、入射光３を得る。入射光３を
偏光ビームスプリツタ４に入射させると、透過光
７はＰ−偏光（偏光方向９）の直線偏光、反射光
８はＳ−偏光（偏光方向１０）の直線偏光にな
る。反射光８は直角プリズム５及び６で全反射す
ることにより、それぞれ偏光方向が偏光方向１
１，１２のように変化する。直角プリズム６から
出射される反射光１５は、透過光７と同一の進行
方向であり、かつ、偏光方向１３と１４は等し
い。したがつて反射光１５と透過光７を合成する
ことにより、光源１からの不定偏光光を直線偏光
光に変換する際の光利用効率は合成した反射光１
５の分だけ高めることができた。
１から不定偏光の光を放射し、コンデンサレンズ
２で平行光束にし、入射光３を得る。入射光３を
偏光ビームスプリツタ４に入射させると、透過光
７はＰ−偏光（偏光方向９）の直線偏光、反射光
８はＳ−偏光（偏光方向１０）の直線偏光にな
る。反射光８は直角プリズム５及び６で全反射す
ることにより、それぞれ偏光方向が偏光方向１
１，１２のように変化する。直角プリズム６から
出射される反射光１５は、透過光７と同一の進行
方向であり、かつ、偏光方向１３と１４は等し
い。したがつて反射光１５と透過光７を合成する
ことにより、光源１からの不定偏光光を直線偏光
光に変換する際の光利用効率は合成した反射光１
５の分だけ高めることができた。
第２図は本考案の第２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
２４と、４個の直角プリズム２５，２６，２７，
２８とを図示のように貼り合わせたものである。
る。この偏光変換素子は、偏光ビームスプリツタ
２４と、４個の直角プリズム２５，２６，２７，
２８とを図示のように貼り合わせたものである。
このような構成の偏光変換素子において、第１
の実施例と同様にして得られた入射光２１を偏光
ビームスプリツタ２４に入射させると透過光２２
はＰ−偏光（偏光方向２９）の直線偏光、反射光
はＳ−偏光の直線偏光になる。反射光は、４個の
直角プリズム２５，２６，２７，２８で４回全反
射させることにより、それぞれ偏光方向が変化
し、直角プリズム２８から出射された反射光２３
の偏光方向は３０で示す方向となる。反射光２３
は、透過光２２と同一の進行方向であり、かつ、
偏光方向２９と３０とは等しい。従つて、第１の
実施例と同様に、反射光２３と透過光２２を合成
することにより、光源からの不定偏光光を直線偏
光光に変換する際の光利用効率は合成した反射光
２３の分だけ高めることができた。さらに第１の
実施例に比べて、透過光２２と反射光２３の光軸
間の距離を小さくすることができた。
の実施例と同様にして得られた入射光２１を偏光
ビームスプリツタ２４に入射させると透過光２２
はＰ−偏光（偏光方向２９）の直線偏光、反射光
はＳ−偏光の直線偏光になる。反射光は、４個の
直角プリズム２５，２６，２７，２８で４回全反
射させることにより、それぞれ偏光方向が変化
し、直角プリズム２８から出射された反射光２３
の偏光方向は３０で示す方向となる。反射光２３
は、透過光２２と同一の進行方向であり、かつ、
偏光方向２９と３０とは等しい。従つて、第１の
実施例と同様に、反射光２３と透過光２２を合成
することにより、光源からの不定偏光光を直線偏
光光に変換する際の光利用効率は合成した反射光
２３の分だけ高めることができた。さらに第１の
実施例に比べて、透過光２２と反射光２３の光軸
間の距離を小さくすることができた。
第３図は本考案の第３の実施例を示す図であ
る。本実施例は、偏光ビームスプリツタ３４と、
４個の直角プリズム３５，３６，３７，３８とを
図示のように貼り合わせた、第２の実施例と同様
の構成のものに、さらに反射光３３の出射面に、
くさび型プリズム３９を貼り合わせ、かつ、偏光
度の良い直線偏向光を得るために光学系にシー
ト・ポラライザ４２を挿入している。
る。本実施例は、偏光ビームスプリツタ３４と、
４個の直角プリズム３５，３６，３７，３８とを
図示のように貼り合わせた、第２の実施例と同様
の構成のものに、さらに反射光３３の出射面に、
くさび型プリズム３９を貼り合わせ、かつ、偏光
度の良い直線偏向光を得るために光学系にシー
ト・ポラライザ４２を挿入している。
このような構成の偏光変換素子において、第１
の実施例と同様にして得られた入射光３１を偏光
ビームスプリツタ３４に入射させると透過光３２
はＰ−偏光（偏光方向４０）の直線偏光、反射光
はＳ−偏光の直線偏光になる。反射光は、４個の
直角プリズム３５，３６，３７，３８で４回全反
射させることにより、それぞれ偏光方向が変化
し、直角プリズム３８からの反射光３３は、くさ
び型プリズム３９で光路を変えられ出射される。
反射光３３の偏光方向は４１で示す方向であり、
透過光３２の偏光方向４０と等しい。
の実施例と同様にして得られた入射光３１を偏光
ビームスプリツタ３４に入射させると透過光３２
はＰ−偏光（偏光方向４０）の直線偏光、反射光
はＳ−偏光の直線偏光になる。反射光は、４個の
直角プリズム３５，３６，３７，３８で４回全反
射させることにより、それぞれ偏光方向が変化
し、直角プリズム３８からの反射光３３は、くさ
び型プリズム３９で光路を変えられ出射される。
反射光３３の偏光方向は４１で示す方向であり、
透過光３２の偏光方向４０と等しい。
本実施例では、任意の位置で透過光３２と反射
光３３を合成することができ、また、シート・ポ
ラライザ４２が光学系に挿入されているので、偏
光度の良い直線偏光光が得られた。
光３３を合成することができ、また、シート・ポ
ラライザ４２が光学系に挿入されているので、偏
光度の良い直線偏光光が得られた。
なお、第３の実施例において、くさび型プリズ
ム３９は反射光３３の光路中だけでなく、透過光
３２の光路中に挿入しても同様の効果が得られ
る。
ム３９は反射光３３の光路中だけでなく、透過光
３２の光路中に挿入しても同様の効果が得られ
る。
第４図ａ，ｂは第３の実施例の効果を説明する
ための図である。第４図ａはシート・ポラライザ
を単独で使用した場合の光利用効率を示し、40％
弱と低いものである。第４図ｂは第３の実施例の
偏光変換素子を用いた場合の光利用効率を示すレ
べルダイヤグラムである。プリズムの全反射を利
用しているため、光学系での損失は少なく、最後
にシート・ポラライザを挿入しても76％の光利用
効率が得られた。
ための図である。第４図ａはシート・ポラライザ
を単独で使用した場合の光利用効率を示し、40％
弱と低いものである。第４図ｂは第３の実施例の
偏光変換素子を用いた場合の光利用効率を示すレ
べルダイヤグラムである。プリズムの全反射を利
用しているため、光学系での損失は少なく、最後
にシート・ポラライザを挿入しても76％の光利用
効率が得られた。
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、光源の光利用効率の高い偏光変換素子を得る
ことができた。
光の光から直線偏光光を得る偏光変換素子におい
て、光源の光利用効率の高い偏光変換素子を得る
ことができた。
第１図は本考案の第１の実施例を示す図、第２
図は本考案の第２の実施例を示す図、第３図は本
考案の第３の実施例を示す図、第４図ａ，ｂは第
３の実施例の効果を説明するための図、第５図は
本考案の原理を説明するための図である。 １……光源、２……コンデンサレンズ、３，２
１，３１……入射光、４，２８，３８……偏光ビ
ームスプリツタ、５，６……直角プリズム、７，
２２，３２……透過光、９，１０，１１，１２，
１３，１４……偏光方向、１５，２３，３３……
反射光、４２……シート・ポラライザ。
図は本考案の第２の実施例を示す図、第３図は本
考案の第３の実施例を示す図、第４図ａ，ｂは第
３の実施例の効果を説明するための図、第５図は
本考案の原理を説明するための図である。 １……光源、２……コンデンサレンズ、３，２
１，３１……入射光、４，２８，３８……偏光ビ
ームスプリツタ、５，６……直角プリズム、７，
２２，３２……透過光、９，１０，１１，１２，
１３，１４……偏光方向、１５，２３，３３……
反射光、４２……シート・ポラライザ。
Claims (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、どちらか一方の偏光方向を90°回
転させ、２つの前記直線偏光光を合成する２個の
直角プリズムを含む少なくとも２個以上の直角プ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987073013U JPH058562Y2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987073013U JPH058562Y2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63187101U JPS63187101U (ja) | 1988-11-30 |
| JPH058562Y2 true JPH058562Y2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=30916972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987073013U Expired - Lifetime JPH058562Y2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH058562Y2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5975220A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-04-27 | Jeol Ltd | 光学プリズム |
| JP2580104B2 (ja) * | 1984-10-09 | 1997-02-12 | ソニー株式会社 | 投射型デイスプレイ装置 |
-
1987
- 1987-05-18 JP JP1987073013U patent/JPH058562Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63187101U (ja) | 1988-11-30 |
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