JPH06347642A - 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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- JPH06347642A JPH06347642A JP5133135A JP13313593A JPH06347642A JP H06347642 A JPH06347642 A JP H06347642A JP 5133135 A JP5133135 A JP 5133135A JP 13313593 A JP13313593 A JP 13313593A JP H06347642 A JPH06347642 A JP H06347642A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反射型の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、偏光装置
の性能を向上させ、高輝度の投写画像を表示できる投写
型表示装置を提供する。 【構成】 屈折率nOが1.52のガラスプリズム12
に入射する光は多層膜14によってS偏光成分とP偏光
成分に分離される。多層膜14は13層構成であり、高
屈折率膜として屈折率nHが2.3の二酸化チタンと、
中間屈折率膜として屈折率nMが1.62の三酸化二ア
ルミニウムと、低屈折率膜として屈折率nLが1.46
の二酸化珪素の3種類の異なる屈折率を有する薄膜を用
いて構成する。 【効果】 P偏光成分の透過率性能に関し、広い波長帯
域にわたって光の入射角依存性による透過率低下を少な
くすることができ、この偏光装置を用いた投写型表示装
置は光利用効率の高い、高輝度の投写画像を表示でき
る。
置と該装置に用いる偏光装置に関するもので、偏光装置
の性能を向上させ、高輝度の投写画像を表示できる投写
型表示装置を提供する。 【構成】 屈折率nOが1.52のガラスプリズム12
に入射する光は多層膜14によってS偏光成分とP偏光
成分に分離される。多層膜14は13層構成であり、高
屈折率膜として屈折率nHが2.3の二酸化チタンと、
中間屈折率膜として屈折率nMが1.62の三酸化二ア
ルミニウムと、低屈折率膜として屈折率nLが1.46
の二酸化珪素の3種類の異なる屈折率を有する薄膜を用
いて構成する。 【効果】 P偏光成分の透過率性能に関し、広い波長帯
域にわたって光の入射角依存性による透過率低下を少な
くすることができ、この偏光装置を用いた投写型表示装
置は光利用効率の高い、高輝度の投写画像を表示でき
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、偏光子と検光子とを共
用する偏光装置、およびその偏光装置を用いて反射型の
ライトバルブに形成される光学像をスクリーン上に拡大
投写する投写型表示装置に関するものである。
用する偏光装置、およびその偏光装置を用いて反射型の
ライトバルブに形成される光学像をスクリーン上に拡大
投写する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。また、高解像度化を図る上で、液晶表示装
置の画素開口率を低下させることなく画素数の大容量化
が可能な反射型の液晶表示装置を用いる方法が提案され
ている(例えば、特開昭61−13885号公報、特開
平2−250026号公報)。
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。また、高解像度化を図る上で、液晶表示装
置の画素開口率を低下させることなく画素数の大容量化
が可能な反射型の液晶表示装置を用いる方法が提案され
ている(例えば、特開昭61−13885号公報、特開
平2−250026号公報)。
【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14)に示す。光源1から出射する平
行に近い光2は、偏光ビームスプリッタ3により反射す
るS偏光成分4と透過するP偏光成分5とに分離され、
S偏光成分4は液晶表示装置6に入射する。液晶表示装
置6は液晶の複屈折性を利用するもので、各画素に光を
反射させる反射電極を有する。液晶層に電圧が印加され
ない場合は、実質的に複屈折性を示さず、また、電圧が
印加されると複屈折性を生じ、所定の偏光方向の直線偏
光が入射すると反射光が楕円偏光となる。S偏光成分4
は液晶表示装置6により、一部がP偏光成分に変換され
て再び偏光ビームスプリッタ3に入射する。反射光に含
まれるP偏光成分は偏光ビームスプリッタ3を透過して
投写レンズ7に入射し、S偏光成分は反射して光源1の
方に進む。このようにして、液晶表示装置6に複屈折性
の変化として形成された光学像は投写レンズ7によりス
クリーン(図示せず)上に拡大投写される。
の概略構成を(図14)に示す。光源1から出射する平
行に近い光2は、偏光ビームスプリッタ3により反射す
るS偏光成分4と透過するP偏光成分5とに分離され、
S偏光成分4は液晶表示装置6に入射する。液晶表示装
置6は液晶の複屈折性を利用するもので、各画素に光を
反射させる反射電極を有する。液晶層に電圧が印加され
ない場合は、実質的に複屈折性を示さず、また、電圧が
印加されると複屈折性を生じ、所定の偏光方向の直線偏
光が入射すると反射光が楕円偏光となる。S偏光成分4
は液晶表示装置6により、一部がP偏光成分に変換され
て再び偏光ビームスプリッタ3に入射する。反射光に含
まれるP偏光成分は偏光ビームスプリッタ3を透過して
投写レンズ7に入射し、S偏光成分は反射して光源1の
方に進む。このようにして、液晶表示装置6に複屈折性
の変化として形成された光学像は投写レンズ7によりス
クリーン(図示せず)上に拡大投写される。
【0004】反射型の液晶表示装置は、画素電極の下に
スイッチング素子を配置できるので、スイッチング素子
を小さくすることなく画素ピッチを小さくでき、高密度
化が容易であり、透過型の液晶表示装置を用いる場合に
比べて明るく、高解像度の投写画像が得られる。
スイッチング素子を配置できるので、スイッチング素子
を小さくすることなく画素ピッチを小さくでき、高密度
化が容易であり、透過型の液晶表示装置を用いる場合に
比べて明るく、高解像度の投写画像が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置6に入射
するS偏光成分4が変換されずに反射され、偏光ビーム
スプリッタ3によって再び光源1側に反射される黒表示
の場合、このS偏光成分が偏光ビームスプリッタ3を透
過して投写レンズ7に入射する光量が多いと投写画像の
コントラストは著しく低下する。従って、高コントラス
トの投写画像を得るためには、偏光ビームスプリッタ3
のS偏光透過率を非常に小さくすることが要求される。
するS偏光成分4が変換されずに反射され、偏光ビーム
スプリッタ3によって再び光源1側に反射される黒表示
の場合、このS偏光成分が偏光ビームスプリッタ3を透
過して投写レンズ7に入射する光量が多いと投写画像の
コントラストは著しく低下する。従って、高コントラス
トの投写画像を得るためには、偏光ビームスプリッタ3
のS偏光透過率を非常に小さくすることが要求される。
【0006】また、液晶表示装置6によって変換された
P偏光成分は、偏光ビームスプリッタ3を透過して投写
レンズ7により画像としてスクリーン上に投写される。
従って、高輝度の投写画像を得るためには、偏光ビーム
スプリッタ3の高いP偏光透過性能が要求される。
P偏光成分は、偏光ビームスプリッタ3を透過して投写
レンズ7により画像としてスクリーン上に投写される。
従って、高輝度の投写画像を得るためには、偏光ビーム
スプリッタ3の高いP偏光透過性能が要求される。
【0007】一般に、偏光ビームスプリッタ3は2つの
ガラスプリズムを接合して立方体形状または直方体形状
をなし、接合面にはブリュースタ角および光の干渉効果
により自然光を互いに偏波面が直行する2つの偏光成分
に分離する作用を有する光学多層膜が形成されているタ
イプものが多く用いられる(米国特許明細書第3,34
6,319号)。多層膜は屈折率の異なる2種類の薄膜
を交互に積層して構成され、特定の波長でP偏光成分の
透過率が100%となるブリュースタ角条件を満たすよ
うに選択される。このブリュースタ角条件は、多層膜面
への入射角をθ G、ガラスプリズムの屈折率をnG、低屈
折率薄膜の屈折率をn1、高屈折率薄膜の屈折率をn2と
すると次式で表される。
ガラスプリズムを接合して立方体形状または直方体形状
をなし、接合面にはブリュースタ角および光の干渉効果
により自然光を互いに偏波面が直行する2つの偏光成分
に分離する作用を有する光学多層膜が形成されているタ
イプものが多く用いられる(米国特許明細書第3,34
6,319号)。多層膜は屈折率の異なる2種類の薄膜
を交互に積層して構成され、特定の波長でP偏光成分の
透過率が100%となるブリュースタ角条件を満たすよ
うに選択される。このブリュースタ角条件は、多層膜面
への入射角をθ G、ガラスプリズムの屈折率をnG、低屈
折率薄膜の屈折率をn1、高屈折率薄膜の屈折率をn2と
すると次式で表される。
【0008】
【数13】
【0009】(数13)の条件を満足していれば、P偏
光の透過率を100%に保ちながらS偏光の透過率は多
層膜の層数を増やすことで小さくすることができる。
光の透過率を100%に保ちながらS偏光の透過率は多
層膜の層数を増やすことで小さくすることができる。
【0010】しかし、このようなタイプの偏光ビームス
プリッタは光の入射角依存による性能劣化が大きく、特
にP偏光成分の透過率低下は著しい。(図14)に示し
た構成で、偏光ビームスプリッタ3に入射する光は完全
な平行光でない場合が多く、偏光ビームスプリッタ3の
前述したような光入射角依存性は光利用効率に大きく悪
影響を及ぼす。
プリッタは光の入射角依存による性能劣化が大きく、特
にP偏光成分の透過率低下は著しい。(図14)に示し
た構成で、偏光ビームスプリッタ3に入射する光は完全
な平行光でない場合が多く、偏光ビームスプリッタ3の
前述したような光入射角依存性は光利用効率に大きく悪
影響を及ぼす。
【0011】一例として、(数13)により、多層膜面
への基準入射角を45゜、低屈折率薄膜の屈折率を1.
46、高屈折率薄膜の屈折率を2.30、プリズムの屈
折率を1.74とし、多層膜は13層の交互構成で、蒸
着面側から第1層と第13層は光学的膜厚がλ0/8
(λ0=730nm)の低屈折率膜、他は光学的膜厚が
λ 0/4の偏光ビームスプリッタを用いた場合、その分
光透過率特性を(図15)に示す。光の入射角が±5゜
変化すると、P偏光成分の透過率は波長によって最大5
0%以上も低下していることがわかる。
への基準入射角を45゜、低屈折率薄膜の屈折率を1.
46、高屈折率薄膜の屈折率を2.30、プリズムの屈
折率を1.74とし、多層膜は13層の交互構成で、蒸
着面側から第1層と第13層は光学的膜厚がλ0/8
(λ0=730nm)の低屈折率膜、他は光学的膜厚が
λ 0/4の偏光ビームスプリッタを用いた場合、その分
光透過率特性を(図15)に示す。光の入射角が±5゜
変化すると、P偏光成分の透過率は波長によって最大5
0%以上も低下していることがわかる。
【0012】この問題に対し、光学系の有効口径を小さ
くすれば光の入射角度の幅を小さくすることができる。
しかし、この方法も光利用効率の低下につながるため充
分な明るさを得ることが困難となる。
くすれば光の入射角度の幅を小さくすることができる。
しかし、この方法も光利用効率の低下につながるため充
分な明るさを得ることが困難となる。
【0013】本発明は上記問題を解決し、P偏光成分の
透過率性能に関し、光の入射依存性が少ない偏光装置を
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。
透過率性能に関し、光の入射依存性が少ない偏光装置を
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。
【0014】
【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、第1の透明体と、第2の透明
体と、第1の透明体と第2の透明体との間に狭持された
透明誘電体多層膜とを備え、透明誘電体多層膜は、第1
の透明体および第2の透明体の有する屈折率より高い屈
折率を有する複数の高屈折率膜と、高屈折率膜の有する
屈折率より低く、第1の透明体および第2の透明体の有
する屈折率より高い屈折率を有する複数の中間屈折率膜
と、中間屈折率膜の有する屈折率より低い屈折率を有す
る複数の低屈折率膜とから構成されるものであり、か
つ、第1の透明体または前記第2の透明体から透明誘電
体多層膜に入射する光の最適入射角θOは以下の条件式
の範囲を満足するものである。
め、本発明の偏光装置は、第1の透明体と、第2の透明
体と、第1の透明体と第2の透明体との間に狭持された
透明誘電体多層膜とを備え、透明誘電体多層膜は、第1
の透明体および第2の透明体の有する屈折率より高い屈
折率を有する複数の高屈折率膜と、高屈折率膜の有する
屈折率より低く、第1の透明体および第2の透明体の有
する屈折率より高い屈折率を有する複数の中間屈折率膜
と、中間屈折率膜の有する屈折率より低い屈折率を有す
る複数の低屈折率膜とから構成されるものであり、か
つ、第1の透明体または前記第2の透明体から透明誘電
体多層膜に入射する光の最適入射角θOは以下の条件式
の範囲を満足するものである。
【0015】
【数14】
【0016】但し、
【0017】
【数15】
【0018】
【数16】
【0019】ここで、nHは高屈折率膜の屈折率、nMは
中間屈折率膜の屈折率、nLは低屈折率膜の屈折率、nO
は第1の透明体および第2の透明体の屈折率である。
中間屈折率膜の屈折率、nLは低屈折率膜の屈折率、nO
は第1の透明体および第2の透明体の屈折率である。
【0020】また、本発明の偏光装置は、液体を保持す
る容器を構成する少なくとも3つの透明板と、枠体とを
備え、前記容器と、少なくとも組立て時に液体である透
明充填材料と、片面に透明誘電体多層膜が形成された透
明平行平面基板とで構成することもできる。
る容器を構成する少なくとも3つの透明板と、枠体とを
備え、前記容器と、少なくとも組立て時に液体である透
明充填材料と、片面に透明誘電体多層膜が形成された透
明平行平面基板とで構成することもできる。
【0021】
【作用】本発明の偏光装置は、透明誘電体多層膜を3種
類の異なる屈折率を有する薄膜で構成することにより、
P偏光成分の分光透過率性能に関し、光の入射角依存に
よる透過率低下を抑制している。
類の異なる屈折率を有する薄膜で構成することにより、
P偏光成分の分光透過率性能に関し、光の入射角依存に
よる透過率低下を抑制している。
【0022】透明誘電体多層膜は、所定の屈折率を有す
る2つの透明体と密着することにより偏光ビームスプリ
ッタとして機能する。多層膜が形成されている透明体側
から数えて偶数層を高屈折率膜とし、低屈折率膜と高屈
折率膜の交互層と、中間屈折率膜と高屈折率膜の交互層
とを組み合わせて構成している。こうすることで、P偏
光成分の透過率特性は(数15)、(数16)より求め
られる2つのブリュースタ角条件θ1と、θ2の間で、入
射角の変化によるP偏光成分の透過率の変化量が小さく
なる。従って、(数14)より、光の基準入射角をθ1
からθ2の間で使用するようにすると、光の入射角依存
によるP偏光成分の透過率低下を抑制できる。この偏光
装置を反射型の複屈折性ライトバルブを使用する投写型
表示装置に用いれば、光利用効率の高い、高輝度の投写
画像を表示できる。
る2つの透明体と密着することにより偏光ビームスプリ
ッタとして機能する。多層膜が形成されている透明体側
から数えて偶数層を高屈折率膜とし、低屈折率膜と高屈
折率膜の交互層と、中間屈折率膜と高屈折率膜の交互層
とを組み合わせて構成している。こうすることで、P偏
光成分の透過率特性は(数15)、(数16)より求め
られる2つのブリュースタ角条件θ1と、θ2の間で、入
射角の変化によるP偏光成分の透過率の変化量が小さく
なる。従って、(数14)より、光の基準入射角をθ1
からθ2の間で使用するようにすると、光の入射角依存
によるP偏光成分の透過率低下を抑制できる。この偏光
装置を反射型の複屈折性ライトバルブを使用する投写型
表示装置に用いれば、光利用効率の高い、高輝度の投写
画像を表示できる。
【0023】また、透明体として少なくとも組立て時に
液体の材料を用いれば、ガラスプリズムより安価な材料
を選択でき、組立て作業、液体充填作業も容易であるの
で、ガラスプリズムを用いた偏光ビームスプリッタに比
べて安価に製造できる。
液体の材料を用いれば、ガラスプリズムより安価な材料
を選択でき、組立て作業、液体充填作業も容易であるの
で、ガラスプリズムを用いた偏光ビームスプリッタに比
べて安価に製造できる。
【0024】本発明の偏光装置の利点は以上明らかなよ
うに、P偏光成分の透過率が光の入射依存による性能劣
化の少ないことである。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、光利用効率の高い、高輝度
の投写画像を表示できることである。
うに、P偏光成分の透過率が光の入射依存による性能劣
化の少ないことである。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、光利用効率の高い、高輝度
の投写画像を表示できることである。
【0025】
【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。
【0026】(図1)は本発明の偏光装置の一実施例の
構成を示すもので、12、13はガラスプリズム、14
は多層膜である。
構成を示すもので、12、13はガラスプリズム、14
は多層膜である。
【0027】ガラスプリズム12は断面が二等辺三角形
の一部を切除して台形状をなした四角柱状のプリズム、
ガラスプリズム13は三角柱状のプリズムを用い、ガラ
スプリズム12、13(いずれも屈折率がnO=1.5
2の硼珪クラウンガラス)は、多層膜14を挟んで接合
している。多層膜14は、平面15、平面16とそれぞ
れ57゜の角度をなすように配置され、ガラスプリズム
12、13と密着することにより、偏光ビームスプリッ
タ11として機能する。平面15から入射する光は多層
膜14によって、平面16より出射するS偏光成分と平
面18より出射するP偏光成分に分離される。
の一部を切除して台形状をなした四角柱状のプリズム、
ガラスプリズム13は三角柱状のプリズムを用い、ガラ
スプリズム12、13(いずれも屈折率がnO=1.5
2の硼珪クラウンガラス)は、多層膜14を挟んで接合
している。多層膜14は、平面15、平面16とそれぞ
れ57゜の角度をなすように配置され、ガラスプリズム
12、13と密着することにより、偏光ビームスプリッ
タ11として機能する。平面15から入射する光は多層
膜14によって、平面16より出射するS偏光成分と平
面18より出射するP偏光成分に分離される。
【0028】多層膜14の構成の拡大モデル図を(図
2)に、設計例を(表1)に示す。
2)に、設計例を(表1)に示す。
【0029】
【表1】
【0030】多層膜14は13層構成であり、低屈折率
膜として二酸化珪素(屈折率nL=1.46)21a、
21b、21c、中間屈折率膜として三酸化二アルミニ
ウム(屈折率nM=1.62)22a、22b、22
c、22d、高屈折率膜として二酸化チタン(屈折率n
H=2.30)23a、23b、23c、23d、23
e、23fを用いている。ガラスプリズム12上に真空
蒸着によって形成され、ガラスプリズム12側から順に
二酸化珪素21a、二酸化チタン22a、三酸化二アル
ミニウム23a、二酸化チタン22b、三酸化二アルミ
ニウム23b、二酸化チタン22c、二酸化珪素21
b、二酸化チタン22d、三酸化二アルミニウム23
c、二酸化チタン22e、三酸化二アルミニウム23
d、二酸化チタン22f、二酸化珪素21cが積層され
ている。各層の光学的膜厚は、二酸化珪素21aと二酸
化珪素21cがλ0/8(λ0=740nm、以下、λ0
は設計主波長)、他の層がλ0/4である。なお、多層
膜14はガラスプリズム13に蒸着しても同様の効果が
得られる。
膜として二酸化珪素(屈折率nL=1.46)21a、
21b、21c、中間屈折率膜として三酸化二アルミニ
ウム(屈折率nM=1.62)22a、22b、22
c、22d、高屈折率膜として二酸化チタン(屈折率n
H=2.30)23a、23b、23c、23d、23
e、23fを用いている。ガラスプリズム12上に真空
蒸着によって形成され、ガラスプリズム12側から順に
二酸化珪素21a、二酸化チタン22a、三酸化二アル
ミニウム23a、二酸化チタン22b、三酸化二アルミ
ニウム23b、二酸化チタン22c、二酸化珪素21
b、二酸化チタン22d、三酸化二アルミニウム23
c、二酸化チタン22e、三酸化二アルミニウム23
d、二酸化チタン22f、二酸化珪素21cが積層され
ている。各層の光学的膜厚は、二酸化珪素21aと二酸
化珪素21cがλ0/8(λ0=740nm、以下、λ0
は設計主波長)、他の層がλ0/4である。なお、多層
膜14はガラスプリズム13に蒸着しても同様の効果が
得られる。
【0031】多層膜14は、ガラスプリズム12側から
数えて偶数層を高屈折率膜の二酸化チタンとし、屈折率
が1.46の二酸化珪素と屈折率が2.30の二酸化チ
タンの交互層と、屈折率が1.62の三酸化二アルミニ
ウムと屈折率が2.30の二酸化チタンの交互層とを組
み合わせて構成している。こうすることで、P偏光成分
の透過率特性は(数15)、(数16)より求められる
2つのブリュースタ角条件54.2゜、60.6゜か
ら、(数14)のように、光の基準入射角を54.2゜
から60.6゜の間で使用するようにすると、入射角の
変化によるP偏光成分の透過率の変化量は少なくなる。
従って、光の入射角依存によるP偏光成分の透過率低下
を抑制できる。
数えて偶数層を高屈折率膜の二酸化チタンとし、屈折率
が1.46の二酸化珪素と屈折率が2.30の二酸化チ
タンの交互層と、屈折率が1.62の三酸化二アルミニ
ウムと屈折率が2.30の二酸化チタンの交互層とを組
み合わせて構成している。こうすることで、P偏光成分
の透過率特性は(数15)、(数16)より求められる
2つのブリュースタ角条件54.2゜、60.6゜か
ら、(数14)のように、光の基準入射角を54.2゜
から60.6゜の間で使用するようにすると、入射角の
変化によるP偏光成分の透過率の変化量は少なくなる。
従って、光の入射角依存によるP偏光成分の透過率低下
を抑制できる。
【0032】(図1)の構成の偏光ビームスプリッタ1
1の波長帯域400nm以上700nm以下における分
光透過率特性を(図3)に示す。多層膜14に入射する
光の基準入射角を57゜とし、入射角が±5゜変化した
場合の特性を表している。(図15)に示したような従
来の偏光ビームスプリッタに比べ、P偏光成分の透過率
は光の入射角が10゜の範囲で変化した場合でも70%
以上と高く、大幅に入射角依存性による透過率低下が低
減されていることがわかる。また、S偏光成分の透過率
も100nm以上の波長帯域にわたって0.5%以下と
充分小さく、高い偏光分離性能を示していることがわか
る。
1の波長帯域400nm以上700nm以下における分
光透過率特性を(図3)に示す。多層膜14に入射する
光の基準入射角を57゜とし、入射角が±5゜変化した
場合の特性を表している。(図15)に示したような従
来の偏光ビームスプリッタに比べ、P偏光成分の透過率
は光の入射角が10゜の範囲で変化した場合でも70%
以上と高く、大幅に入射角依存性による透過率低下が低
減されていることがわかる。また、S偏光成分の透過率
も100nm以上の波長帯域にわたって0.5%以下と
充分小さく、高い偏光分離性能を示していることがわか
る。
【0033】本発明の偏光装置を反射型の複屈折性ライ
トバルブを使用する投写型表示装置に用いる場合、高コ
ントラストの投写画像を表示するためにS偏光成分は高
い反射率性能が必要とされる。多層膜の層数を増やせば
S偏光成分の反射率を大きくすることができるが、投写
画像として充分なコントラストを得るために本発明の偏
光装置に用いる多層膜の層数は少なくとも13層以上が
望ましい。これは以降の他の実施例の偏光装置に用いる
多層膜についても同様である。
トバルブを使用する投写型表示装置に用いる場合、高コ
ントラストの投写画像を表示するためにS偏光成分は高
い反射率性能が必要とされる。多層膜の層数を増やせば
S偏光成分の反射率を大きくすることができるが、投写
画像として充分なコントラストを得るために本発明の偏
光装置に用いる多層膜の層数は少なくとも13層以上が
望ましい。これは以降の他の実施例の偏光装置に用いる
多層膜についても同様である。
【0034】また、本発明の偏光装置を反射型の複屈折
性ライトバルブを使用する投写型表示装置に用いる場
合、不要光となるP偏光成分は(図1)に示した出射面
18より出射するが、一部が再び反射されてスクリーン
側へ出射し、投写画像のコントラストに悪影響を与える
場合がある。その場合は出射面18を微細な凹凸を形成
した面とし、外側に光を吸収する塗料を塗装するなどの
光吸収手段を設けることでコントラストの低下を防ぐこ
とができる。
性ライトバルブを使用する投写型表示装置に用いる場
合、不要光となるP偏光成分は(図1)に示した出射面
18より出射するが、一部が再び反射されてスクリーン
側へ出射し、投写画像のコントラストに悪影響を与える
場合がある。その場合は出射面18を微細な凹凸を形成
した面とし、外側に光を吸収する塗料を塗装するなどの
光吸収手段を設けることでコントラストの低下を防ぐこ
とができる。
【0035】なお、本発明の偏光装置に用いる多層膜へ
の光の入射角、および多層膜の構成は本実施例に限定さ
れるものではなく、ガラスプリズムの屈折率と薄膜の屈
折率の組み合わせが(数14)、(数15)、(数1
6)の条件を満たしていれば、他の入射角、および構成
であってもよい。
の光の入射角、および多層膜の構成は本実施例に限定さ
れるものではなく、ガラスプリズムの屈折率と薄膜の屈
折率の組み合わせが(数14)、(数15)、(数1
6)の条件を満たしていれば、他の入射角、および構成
であってもよい。
【0036】以下に本発明の偏光装置の他の実施例につ
いて説明する。(図4)は本発明の偏光装置の構成を示
すもので、32は枠体、33、34、35、36は透明
板、39は偏光分離ミラーである。
いて説明する。(図4)は本発明の偏光装置の構成を示
すもので、32は枠体、33、34、35、36は透明
板、39は偏光分離ミラーである。
【0037】枠体32に4枚のガラス製の透明板33、
34、35、36が装着され、液体を保持できる容器が
構成されている。4枚の透明板33、34、35、36
は入射窓、または出射窓となる。枠体32の内側には偏
光分離ミラー39を挿入し、透明板33、34とそれぞ
れ66゜の角度をなすように配置されている。容器の内
部には、注入口37、38から、少なくとも組立て時に
液体である透明充填材料を充填している。
34、35、36が装着され、液体を保持できる容器が
構成されている。4枚の透明板33、34、35、36
は入射窓、または出射窓となる。枠体32の内側には偏
光分離ミラー39を挿入し、透明板33、34とそれぞ
れ66゜の角度をなすように配置されている。容器の内
部には、注入口37、38から、少なくとも組立て時に
液体である透明充填材料を充填している。
【0038】偏光分離ミラー39は屈折率1.52、厚
さ1mmの白板ガラスの片面に(図2)に示した構成と
同様の多層膜(λ0=720nm)が形成されたもので
あり、周囲の透明充填材料と密着することにより、偏光
ビームスプリッタ31として機能する。
さ1mmの白板ガラスの片面に(図2)に示した構成と
同様の多層膜(λ0=720nm)が形成されたもので
あり、周囲の透明充填材料と密着することにより、偏光
ビームスプリッタ31として機能する。
【0039】透明充填材料は、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
明充填材料が偏光分離ミラー39、透明板33、34、
35、36との間に空気を含むことなく密着させること
が容易である。透明板33、34、35、36として用
いる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、透明充填材料は体積が小さいので材料コストは
安価となり、液体の充填作業は容易であるので、ガラス
製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。
体であるのが都合がよい。組立て時に液体であれば、透
明充填材料が偏光分離ミラー39、透明板33、34、
35、36との間に空気を含むことなく密着させること
が容易である。透明板33、34、35、36として用
いる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、透明充填材料は体積が小さいので材料コストは
安価となり、液体の充填作業は容易であるので、ガラス
製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。
【0040】透明充填材料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、多層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。透明充填材料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KE1051(屈折率nO=1.40)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
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、多層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。透明充填材料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KE1051(屈折率nO=1.40)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
【0041】
【化1】
【0042】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
【0043】
【化2】
【0044】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
【0045】
【化3】
【0046】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、透明充填材料
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OF1
13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、透明充填材料
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OF1
13を用いることができる。
【0047】透明板33から入射する光は透明充填材料
を透過して偏光分離ミラー39へ66゜の角度で入射し
た後、偏光分離ミラー39によってS偏光成分とP偏光
成分に分離される。S偏光成分は透明充填材料を透過し
て透明板34より出射し、P偏光成分は透明充填材料を
透過して透明板35より出射する。
を透過して偏光分離ミラー39へ66゜の角度で入射し
た後、偏光分離ミラー39によってS偏光成分とP偏光
成分に分離される。S偏光成分は透明充填材料を透過し
て透明板34より出射し、P偏光成分は透明充填材料を
透過して透明板35より出射する。
【0048】偏光ビームスプリッタ31も前述した実施
例と同様に、偏光分離ミラー39上に形成された多層膜
を、屈折率が1.46の二酸化珪素と屈折率が2.30
の二酸化チタンの交互層と、屈折率が1.62の三酸化
二アルミニウムと屈折率が2.30の二酸化チタンの交
互層とを組み合わせて13層構成としている。P偏光成
分の透過率特性は(数15)、(数16)より求められ
る2つのブリュースタ角条件61.7゜、71.1゜か
ら、(数17)のように、光の基準入射角を61.7゜
から71.1゜の間で使用するようにすると、入射角の
変化によるP偏光成分の透過率の変化量は少なくなる。
従って、光の入射角依存によるP偏光成分の透過率低下
を抑制できる。
例と同様に、偏光分離ミラー39上に形成された多層膜
を、屈折率が1.46の二酸化珪素と屈折率が2.30
の二酸化チタンの交互層と、屈折率が1.62の三酸化
二アルミニウムと屈折率が2.30の二酸化チタンの交
互層とを組み合わせて13層構成としている。P偏光成
分の透過率特性は(数15)、(数16)より求められ
る2つのブリュースタ角条件61.7゜、71.1゜か
ら、(数17)のように、光の基準入射角を61.7゜
から71.1゜の間で使用するようにすると、入射角の
変化によるP偏光成分の透過率の変化量は少なくなる。
従って、光の入射角依存によるP偏光成分の透過率低下
を抑制できる。
【0049】偏光ビームスプリッタ31の波長帯域40
0nm以上700nm以下における分光透過率特性を
(図5)に示す。偏光分離ミラー39に入射する光の基
準入射角を66゜とし、入射角が±5゜変化した場合の
特性を表している。この場合も(図15)に示したよう
な従来の偏光ビームスプリッタに比べ、P偏光成分の透
過率は光の入射角が10゜の範囲で変化した場合でも8
0%以上と高く、大幅に入射角依存性による透過率低下
が低減されていることがわかる。
0nm以上700nm以下における分光透過率特性を
(図5)に示す。偏光分離ミラー39に入射する光の基
準入射角を66゜とし、入射角が±5゜変化した場合の
特性を表している。この場合も(図15)に示したよう
な従来の偏光ビームスプリッタに比べ、P偏光成分の透
過率は光の入射角が10゜の範囲で変化した場合でも8
0%以上と高く、大幅に入射角依存性による透過率低下
が低減されていることがわかる。
【0050】本発明の偏光装置を反射型の複屈折性ライ
トバルブを使用する投写型表示装置に用いる場合も、不
要光となるP偏光成分は(図4)に示した透明板35よ
り出射するが、一部が再び反射されてスクリーン側へ出
射し、投写画像のコントラストに悪影響を与える場合が
ある。その場合は透明板35を除き、透明板35部分の
出射窓のない枠体を用い、P偏光成分の入射面を微細な
凹凸を形成した面としたうえ、内側に光を吸収する塗料
を塗装するなどの光吸収手段を設けることでコントラス
トの低下を防ぐことができる。
トバルブを使用する投写型表示装置に用いる場合も、不
要光となるP偏光成分は(図4)に示した透明板35よ
り出射するが、一部が再び反射されてスクリーン側へ出
射し、投写画像のコントラストに悪影響を与える場合が
ある。その場合は透明板35を除き、透明板35部分の
出射窓のない枠体を用い、P偏光成分の入射面を微細な
凹凸を形成した面としたうえ、内側に光を吸収する塗料
を塗装するなどの光吸収手段を設けることでコントラス
トの低下を防ぐことができる。
【0051】以下に、本発明の投写型表示装置の実施例
について説明する。(図6)は本発明の偏光装置を用い
た投写型表示装置の一実施例の構成を示すもので、41
は光源、42は前置偏光子、43は偏光子および検光子
として共用される偏光装置、44は反射型の液晶パネ
ル、45は投写レンズである。偏光装置43は(図1)
に示した偏光ビームスプリッタ11と同一のものを用い
ている。また、光源41はメタルハライドランプを用
い、液晶パネル44はツイストネマチック液晶を用いた
ものである。
について説明する。(図6)は本発明の偏光装置を用い
た投写型表示装置の一実施例の構成を示すもので、41
は光源、42は前置偏光子、43は偏光子および検光子
として共用される偏光装置、44は反射型の液晶パネ
ル、45は投写レンズである。偏光装置43は(図1)
に示した偏光ビームスプリッタ11と同一のものを用い
ている。また、光源41はメタルハライドランプを用
い、液晶パネル44はツイストネマチック液晶を用いた
ものである。
【0052】前置偏光子42はガラス基板の両面に光学
薄膜を形成したものを空気層を挟んで3枚重ね、所定の
波長においてP偏光の透過率が略100%となるように
傾斜させて配置している。光学薄膜は実用上透明な薄膜
材料の中で最も屈折率が高い二酸化チタン(屈折率2.
3)を用い、膜厚の最適化により少ない面数で効率よく
S偏光を反射している。前置偏光子42の分光透過率特
性を(図7(a))、(図7(b))に示す。光の入射
角は72.2°、(図7(a))はP偏光の透過率、
(図7(b))はS偏光の透過率を示している。(図7
(a))、(図7(b))よりP偏光は90%以上の高
い透過率を示し、S偏光は0.1%以下の極めて低い透
過率を示していることが分かる。
薄膜を形成したものを空気層を挟んで3枚重ね、所定の
波長においてP偏光の透過率が略100%となるように
傾斜させて配置している。光学薄膜は実用上透明な薄膜
材料の中で最も屈折率が高い二酸化チタン(屈折率2.
3)を用い、膜厚の最適化により少ない面数で効率よく
S偏光を反射している。前置偏光子42の分光透過率特
性を(図7(a))、(図7(b))に示す。光の入射
角は72.2°、(図7(a))はP偏光の透過率、
(図7(b))はS偏光の透過率を示している。(図7
(a))、(図7(b))よりP偏光は90%以上の高
い透過率を示し、S偏光は0.1%以下の極めて低い透
過率を示していることが分かる。
【0053】前置偏光子42から出射するP偏光は偏光
装置43によってS偏光として反射されるように、前置
偏光子42の入射面(薄膜形成面の法線と光軸46とを
含む面)と偏光装置43の入射面(多層膜面47の法線
と光軸46とを含む面)とが互いに直交するように配置
している。
装置43によってS偏光として反射されるように、前置
偏光子42の入射面(薄膜形成面の法線と光軸46とを
含む面)と偏光装置43の入射面(多層膜面47の法線
と光軸46とを含む面)とが互いに直交するように配置
している。
【0054】光源41から出射する自然光が前置偏光子
42に入射すると、偏光方向が画面垂直方向に向いた直
線偏光が出射する。直線偏光は偏光子としての偏光装置
43に入射し、多層膜47によってS偏光成分として液
晶パネル44の方向へ反射される。反射型の液晶パネル
44に入射したS偏光成分は反射光が楕円偏光に変調さ
れて再び検光子としての偏光装置43へ入射する。液晶
パネル44からの反射光のうち、P偏光成分に変換され
た光は偏光装置43を透過し、投写レンズ45によって
スクリーン(図示せず)へ投写され、変換されないS偏
光成分は再び偏光装置43によって反射され、光源41
の方向へ進む。
42に入射すると、偏光方向が画面垂直方向に向いた直
線偏光が出射する。直線偏光は偏光子としての偏光装置
43に入射し、多層膜47によってS偏光成分として液
晶パネル44の方向へ反射される。反射型の液晶パネル
44に入射したS偏光成分は反射光が楕円偏光に変調さ
れて再び検光子としての偏光装置43へ入射する。液晶
パネル44からの反射光のうち、P偏光成分に変換され
た光は偏光装置43を透過し、投写レンズ45によって
スクリーン(図示せず)へ投写され、変換されないS偏
光成分は再び偏光装置43によって反射され、光源41
の方向へ進む。
【0055】偏光装置43は(図3)に示したように、
光の入射角依存性が少なく、多層膜面への入射角が±5
°変化した場合でもP偏光成分の透過率が400nm〜
700nmの広い波長帯域に渡って70%以上を示すの
で、本発明の投写型表示装置は光利用効率の高い、高輝
度の投写画像を表示できる。
光の入射角依存性が少なく、多層膜面への入射角が±5
°変化した場合でもP偏光成分の透過率が400nm〜
700nmの広い波長帯域に渡って70%以上を示すの
で、本発明の投写型表示装置は光利用効率の高い、高輝
度の投写画像を表示できる。
【0056】偏光装置43は(図1)に示した偏光ビー
ムスプリッタ11を用いたが、前述した他の実施例の偏
光装置を用いてもよい。
ムスプリッタ11を用いたが、前述した他の実施例の偏
光装置を用いてもよい。
【0057】(図6)に示した構成で、偏光装置43を
偏光子および検光子として共用する場合、入射光線の広
がり角が大きくなると検光子に入射する偏光方向が最適
に使用できず、投写画像のコントラスト低下を招く。こ
の場合は(図8)に示すように、偏光装置43と液晶パ
ネル44との間に1/4波長板48を配置するとよい。
偏光子および検光子として共用する場合、入射光線の広
がり角が大きくなると検光子に入射する偏光方向が最適
に使用できず、投写画像のコントラスト低下を招く。こ
の場合は(図8)に示すように、偏光装置43と液晶パ
ネル44との間に1/4波長板48を配置するとよい。
【0058】1/4波長板48は投写レンズ45から出
射する光の中心的な波長において、進相軸と遅相軸とで
位相差が1/4波長となるものを用い、進相軸または遅
相軸が偏光装置43の入射光軸46と反射光軸49とを
含む平面に直交するように配置する。こうすることで、
光線が偏光装置43に斜めに入射する場合、偏光子とし
ての偏光装置43から出射する光線は偏光方向が理想的
な方向から回転した直線偏光となるが、光線が1/4波
長板48を2回通過すると偏光方向が反対方向に2倍回
転した直線偏光となり、この偏光方向は偏光装置43を
検光子として最適に使用できるようになる。従って、偏
光装置43として使用できる入射光の広がり角が大きく
なり、投写画像はコントラストを低下させることなく明
るくすることができる。
射する光の中心的な波長において、進相軸と遅相軸とで
位相差が1/4波長となるものを用い、進相軸または遅
相軸が偏光装置43の入射光軸46と反射光軸49とを
含む平面に直交するように配置する。こうすることで、
光線が偏光装置43に斜めに入射する場合、偏光子とし
ての偏光装置43から出射する光線は偏光方向が理想的
な方向から回転した直線偏光となるが、光線が1/4波
長板48を2回通過すると偏光方向が反対方向に2倍回
転した直線偏光となり、この偏光方向は偏光装置43を
検光子として最適に使用できるようになる。従って、偏
光装置43として使用できる入射光の広がり角が大きく
なり、投写画像はコントラストを低下させることなく明
るくすることができる。
【0059】また、偏光装置43から出射して1/4波
長板48の偏光装置43側面で反射する光は、偏光方向
が補正されないのでコントラストを低下させる要因とな
る。そこで、1/4波長板48を透明接着剤、または透
明粘着剤などにより偏光装置43に固着すると、1/4
波長板48の表面反射がなくなるのでコントラストはさ
らに向上する。
長板48の偏光装置43側面で反射する光は、偏光方向
が補正されないのでコントラストを低下させる要因とな
る。そこで、1/4波長板48を透明接着剤、または透
明粘着剤などにより偏光装置43に固着すると、1/4
波長板48の表面反射がなくなるのでコントラストはさ
らに向上する。
【0060】(図4)に示した偏光ビームスプリッタ3
1を偏光装置として用いる場合、1/4波長板は透明板
34の透明充填材料側の面に固着しても同様の効果が得
られる。
1を偏光装置として用いる場合、1/4波長板は透明板
34の透明充填材料側の面に固着しても同様の効果が得
られる。
【0061】光源41はランプ、ランプからの出射光を
略平行光に変換する集光光学系、紫外線と赤外線を除去
するフィルターなどから構成される。ランプとしてメタ
ルハライドランプを用いたが、他にハロゲンランプやキ
セノンランプなどを用いてもよい。
略平行光に変換する集光光学系、紫外線と赤外線を除去
するフィルターなどから構成される。ランプとしてメタ
ルハライドランプを用いたが、他にハロゲンランプやキ
セノンランプなどを用いてもよい。
【0062】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9)はその構成を示したも
のであり、51は光源、52は前置偏光子、53、5
4、55は色分解光学系を構成するダイクロイックミラ
ー、56、57、58は偏光装置、59、60、61は
1/4波長板、62、63、64は反射型の液晶パネ
ル、65、66、67は投写レンズであり、前置偏光子
52、液晶パネル62、63、64は先の実施例と同じ
ものを用いている。また、偏光装置56、57、58は
(図1)の偏光ビームスプリッタ11と同じ構成のもの
を用いているが、多層膜の設計主波長は色分解光学系に
よって分解される3色光にそれぞれ応じて異なってい
る。さらに、1/4波長板59、60、61も3色の光
の中心波長に進相層と遅相軸の位相差をそれぞれ対応さ
せたものを用いている。
施例について説明する。(図9)はその構成を示したも
のであり、51は光源、52は前置偏光子、53、5
4、55は色分解光学系を構成するダイクロイックミラ
ー、56、57、58は偏光装置、59、60、61は
1/4波長板、62、63、64は反射型の液晶パネ
ル、65、66、67は投写レンズであり、前置偏光子
52、液晶パネル62、63、64は先の実施例と同じ
ものを用いている。また、偏光装置56、57、58は
(図1)の偏光ビームスプリッタ11と同じ構成のもの
を用いているが、多層膜の設計主波長は色分解光学系に
よって分解される3色光にそれぞれ応じて異なってい
る。さらに、1/4波長板59、60、61も3色の光
の中心波長に進相層と遅相軸の位相差をそれぞれ対応さ
せたものを用いている。
【0063】光源51は赤、緑、青の3原色の色成分を
含む光を出射する。光源51からの光は前置偏光子52
に入射し、直線偏光が出射する。直線偏光は青反射ダイ
クロイックミラー53、緑反射ダイクロイックミラー5
4、赤反射ダイクロイックミラー55により、青、緑、
赤の3色光に分離される。3色の光はそれぞれ対応する
偏光子としての偏光装置56、57、58に入射した
後、S偏光成分として反射され、1/4波長板59、6
0、61を経て対応する反射型の液晶パネル62、6
3、64にそれぞれ入射する。液晶パネル62、63、
64によってそれぞれ反射された光は、楕円偏光に変調
されて再び1/4波長板59、60、61を経た後、検
光子としての偏光装置56、57、58へ入射する。液
晶パネル62、63、64からの反射光のうち、P偏光
成分に変換された光は偏光装置56、57、58を透過
し、投写レンズ65、66、67によって投写されスク
リーン(図示せず)上で合成される。また、変換されな
いS偏光成分は再び偏光装置56、57、58によって
反射され、光源51の方向へ進む。
含む光を出射する。光源51からの光は前置偏光子52
に入射し、直線偏光が出射する。直線偏光は青反射ダイ
クロイックミラー53、緑反射ダイクロイックミラー5
4、赤反射ダイクロイックミラー55により、青、緑、
赤の3色光に分離される。3色の光はそれぞれ対応する
偏光子としての偏光装置56、57、58に入射した
後、S偏光成分として反射され、1/4波長板59、6
0、61を経て対応する反射型の液晶パネル62、6
3、64にそれぞれ入射する。液晶パネル62、63、
64によってそれぞれ反射された光は、楕円偏光に変調
されて再び1/4波長板59、60、61を経た後、検
光子としての偏光装置56、57、58へ入射する。液
晶パネル62、63、64からの反射光のうち、P偏光
成分に変換された光は偏光装置56、57、58を透過
し、投写レンズ65、66、67によって投写されスク
リーン(図示せず)上で合成される。また、変換されな
いS偏光成分は再び偏光装置56、57、58によって
反射され、光源51の方向へ進む。
【0064】本実施例の投写型表示装置においても、偏
光装置56、57、58はそれぞれ光の入射角依存性が
少なく、多層膜面への入射角が±5°変化した場合でも
P偏光成分の透過率が70%以上を示すので、本発明の
投写型表示装置は光利用効率の高い、高輝度の投写画像
を表示できる。
光装置56、57、58はそれぞれ光の入射角依存性が
少なく、多層膜面への入射角が±5°変化した場合でも
P偏光成分の透過率が70%以上を示すので、本発明の
投写型表示装置は光利用効率の高い、高輝度の投写画像
を表示できる。
【0065】また、本実施例の投写型表示装置において
も、偏光装置56、57、58は(図1)に示した偏光
ビームスプリッタ11と同じ構成のものを用いたが、前
述した他の実施例の偏光装置を用いてもよい。
も、偏光装置56、57、58は(図1)に示した偏光
ビームスプリッタ11と同じ構成のものを用いたが、前
述した他の実施例の偏光装置を用いてもよい。
【0066】次に、本発明の偏光装置の他の実施例につ
いて説明する。P偏光成分の透過率性能に関しては前述
した実施例と同様に入射角依存性が少なく、さらにS偏
光成分についてもその透過率性能は可視光全波長帯域に
渡って極めて小さく、しかも使用波長帯域における入射
角依存性を少なくするには、分光透過率特性の異なる2
種類の多層膜を用いればよい。
いて説明する。P偏光成分の透過率性能に関しては前述
した実施例と同様に入射角依存性が少なく、さらにS偏
光成分についてもその透過率性能は可視光全波長帯域に
渡って極めて小さく、しかも使用波長帯域における入射
角依存性を少なくするには、分光透過率特性の異なる2
種類の多層膜を用いればよい。
【0067】(図10)は本発明の偏光装置の一実施例
の構成を示すもので、72、73はガラスプリズム、7
4はガラス基板、75は第1の多層膜、76は第2の多
層膜である。
の構成を示すもので、72、73はガラスプリズム、7
4はガラス基板、75は第1の多層膜、76は第2の多
層膜である。
【0068】ガラスプリズム72は断面が二等辺三角形
の一部を切除して台形状をなした四角柱状のプリズム、
ガラスプリズム73は三角柱状のプリズムであり、いず
れも屈折率がnO=1.52の硼珪クラウンガラスを用
いている。ガラス基板74は厚さ1mmの白板ガラス
(屈折率1.52)を用い、両面には第1の多層膜75
と第2の多層膜76が形成されている。
の一部を切除して台形状をなした四角柱状のプリズム、
ガラスプリズム73は三角柱状のプリズムであり、いず
れも屈折率がnO=1.52の硼珪クラウンガラスを用
いている。ガラス基板74は厚さ1mmの白板ガラス
(屈折率1.52)を用い、両面には第1の多層膜75
と第2の多層膜76が形成されている。
【0069】ガラスプリズム72、73は、第1の多層
膜75、ガラス基板74、第2の多層膜76を挟んで接
合している。第1の多層膜75、第2の多層膜76は、
平面77、平面78とそれぞれ57゜の角度をなすよう
に配置され、ガラスプリズム72、73、およびガラス
基板74と密着することにより、偏光ビームスプリッタ
71として機能する。平面77から入射する光81は第
1の多層膜75、第2の多層膜76によって、平面78
より出射するS偏光成分82a、82bと平面79より
出射するP偏光成分83に分離される。
膜75、ガラス基板74、第2の多層膜76を挟んで接
合している。第1の多層膜75、第2の多層膜76は、
平面77、平面78とそれぞれ57゜の角度をなすよう
に配置され、ガラスプリズム72、73、およびガラス
基板74と密着することにより、偏光ビームスプリッタ
71として機能する。平面77から入射する光81は第
1の多層膜75、第2の多層膜76によって、平面78
より出射するS偏光成分82a、82bと平面79より
出射するP偏光成分83に分離される。
【0070】第1の多層膜75は(図2)に示した構成
と同様であり、低屈折率膜として二酸化珪素(屈折率n
L=1.46)、中間屈折率膜として三酸化二アルミニ
ウム(屈折率nM=1.62)、高屈折率膜として二酸
化チタン(屈折率nH=2.30)を用いた13層構成
である(λ0=840nm)。また、第2の多層膜76
は二酸化珪素と二酸化チタンの2種類の薄膜を交互に積
層した15層構成であり(λ0=580nm)、ガラス
基板側から数えて第1層と第15層の光学的膜厚がλ0
/8、他の各層の光学的膜厚がλ0/4である。
と同様であり、低屈折率膜として二酸化珪素(屈折率n
L=1.46)、中間屈折率膜として三酸化二アルミニ
ウム(屈折率nM=1.62)、高屈折率膜として二酸
化チタン(屈折率nH=2.30)を用いた13層構成
である(λ0=840nm)。また、第2の多層膜76
は二酸化珪素と二酸化チタンの2種類の薄膜を交互に積
層した15層構成であり(λ0=580nm)、ガラス
基板側から数えて第1層と第15層の光学的膜厚がλ0
/8、他の各層の光学的膜厚がλ0/4である。
【0071】(図10)の構成の偏光ビームスプリッタ
71の波長帯域400nm以上700nm以下における
分光透過率特性を(図11)に示す。多層膜75に入射
する光の基準入射角を57゜とし、入射角が±5゜変化
した場合の特性を表している。P偏光成分の透過率は光
の入射角が10゜の範囲で変化した場合でも70%以上
と高いうえに、S偏光成分の透過率も400nm以上7
00nm以下の範囲で0.3%以下と極めて小さく、非
常に広い波長帯域にわたって高い偏光分離性能を示して
いることがわかる。
71の波長帯域400nm以上700nm以下における
分光透過率特性を(図11)に示す。多層膜75に入射
する光の基準入射角を57゜とし、入射角が±5゜変化
した場合の特性を表している。P偏光成分の透過率は光
の入射角が10゜の範囲で変化した場合でも70%以上
と高いうえに、S偏光成分の透過率も400nm以上7
00nm以下の範囲で0.3%以下と極めて小さく、非
常に広い波長帯域にわたって高い偏光分離性能を示して
いることがわかる。
【0072】第1の多層膜75と第2の多層膜76は互
いに設計主波長λ0が異なるため、S偏光成分を反射す
る波長帯域も異なる。すなわち、設計主波長λ0の大き
い第1の多層膜75は長波長側の反射を、設計主波長λ
0の小さい第2の多層膜76は短波長側の反射をそれぞ
れ分担し、S偏光成分の総合的な分光透過率特性は非常
に広帯域に渡って極めて小さく、しかも使用波長帯域に
おいて、光の入射角依存性による波長シフトを排除でき
る。また、P偏光透過率性能についても、第1の多層膜
75は(図2)と同様の構成であるので、前述の実施例
と同様に光の入射角依存性が少ない。第2の多層膜76
は入射角依存性によるP偏光透過率の変化が大きいが、
設計主波長が小さいため、透過率が大幅に低下する波長
領域は紫外光領域にあり、可視光を使用する投写型表示
装置に用いる場合はそれほど問題とはならない。
いに設計主波長λ0が異なるため、S偏光成分を反射す
る波長帯域も異なる。すなわち、設計主波長λ0の大き
い第1の多層膜75は長波長側の反射を、設計主波長λ
0の小さい第2の多層膜76は短波長側の反射をそれぞ
れ分担し、S偏光成分の総合的な分光透過率特性は非常
に広帯域に渡って極めて小さく、しかも使用波長帯域に
おいて、光の入射角依存性による波長シフトを排除でき
る。また、P偏光透過率性能についても、第1の多層膜
75は(図2)と同様の構成であるので、前述の実施例
と同様に光の入射角依存性が少ない。第2の多層膜76
は入射角依存性によるP偏光透過率の変化が大きいが、
設計主波長が小さいため、透過率が大幅に低下する波長
領域は紫外光領域にあり、可視光を使用する投写型表示
装置に用いる場合はそれほど問題とはならない。
【0073】なお、(図10)に示した偏光ビームスプ
リッタ71は第1の多層膜75と第2の多層膜76とを
異なる構成としたが、いずれも(図2)に示した構成と
同様とし、設計主波長のみ異なる組み合わせとしてもよ
い。
リッタ71は第1の多層膜75と第2の多層膜76とを
異なる構成としたが、いずれも(図2)に示した構成と
同様とし、設計主波長のみ異なる組み合わせとしてもよ
い。
【0074】また、(図4)に示した偏光ビームスプリ
ッタ31のような構成の場合についても、偏光分離ミラ
ー39を両面に多層膜を形成したものを用いれば、同様
の効果が得られる。
ッタ31のような構成の場合についても、偏光分離ミラ
ー39を両面に多層膜を形成したものを用いれば、同様
の効果が得られる。
【0075】また、(図10)に示した偏光ビームスプ
リッタ71を(図6)に示した投写型表示装置に用いる
偏光装置43として用いれば、光源41からの光を広い
波長帯域にわったて利用でき、さらに投写画像を明るく
することができる。
リッタ71を(図6)に示した投写型表示装置に用いる
偏光装置43として用いれば、光源41からの光を広い
波長帯域にわったて利用でき、さらに投写画像を明るく
することができる。
【0076】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、91は光源、92は前置偏光子、93は偏
光装置、94は1/4波長板、95はダイクロイックプ
リズム、96、97、98は液晶パネル、99は投写レ
ンズであり、前置偏光子92、液晶パネル96、97、
98は(図8)の実施例と同じものを用いている。ま
た、偏光装置93は(図10)に示した偏光ビームスプ
リッタ71と同じものを用いている。
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、91は光源、92は前置偏光子、93は偏
光装置、94は1/4波長板、95はダイクロイックプ
リズム、96、97、98は液晶パネル、99は投写レ
ンズであり、前置偏光子92、液晶パネル96、97、
98は(図8)の実施例と同じものを用いている。ま
た、偏光装置93は(図10)に示した偏光ビームスプ
リッタ71と同じものを用いている。
【0077】光源91は赤、緑、青の3原色の色成分を
含む光を出射する。光源91からの光は前置偏光子92
に入射し、偏光方向が画面垂直方向に向いた直線偏光が
出射する。直線偏光は偏光子としての偏光装置93に入
射した後、S偏光成分として反射され、1/4波長板9
4を経た後、ダイクロイックプリズム95によって赤、
緑、青の3色光に分解される。3色光は対応する反射型
の液晶パネル95、97、98にそれぞれ入射し、反射
光が楕円偏光に変調されて再びダイクロイックプリズム
95によって合成された後、1/4波長板94を経て検
光子としての偏光装置93へ入射する。液晶パネル9
6、97、98からの反射光のうち、P偏光成分に変換
された光は偏光装置93を透過し、投写レンズ99によ
ってスクリーン(図示せず)へ投写され、変換されない
S偏光成分は再び偏光装置93によって反射され、光源
91の方向へ進む。
含む光を出射する。光源91からの光は前置偏光子92
に入射し、偏光方向が画面垂直方向に向いた直線偏光が
出射する。直線偏光は偏光子としての偏光装置93に入
射した後、S偏光成分として反射され、1/4波長板9
4を経た後、ダイクロイックプリズム95によって赤、
緑、青の3色光に分解される。3色光は対応する反射型
の液晶パネル95、97、98にそれぞれ入射し、反射
光が楕円偏光に変調されて再びダイクロイックプリズム
95によって合成された後、1/4波長板94を経て検
光子としての偏光装置93へ入射する。液晶パネル9
6、97、98からの反射光のうち、P偏光成分に変換
された光は偏光装置93を透過し、投写レンズ99によ
ってスクリーン(図示せず)へ投写され、変換されない
S偏光成分は再び偏光装置93によって反射され、光源
91の方向へ進む。
【0078】本実施例の投写型表示装置は、S偏光成分
の透過率が可視光全領域にわたって極めて小さい本発明
の偏光装置を用いているので、1つ偏光装置のみで明る
く、高いコントラストの投写画像を表示することができ
る。
の透過率が可視光全領域にわたって極めて小さい本発明
の偏光装置を用いているので、1つ偏光装置のみで明る
く、高いコントラストの投写画像を表示することができ
る。
【0079】また、1/4波長板94は、偏光装置93
とダイクロイックプリズム95に狭持されるように、そ
れぞれ固着してもよい。こうすれば、1/4波長板94
の表面反射による不要光が生じないため、投写画像のコ
ントラストはさらに向上する。
とダイクロイックプリズム95に狭持されるように、そ
れぞれ固着してもよい。こうすれば、1/4波長板94
の表面反射による不要光が生じないため、投写画像のコ
ントラストはさらに向上する。
【0080】また、1/4波長板94は赤、緑、青3色
の光の中心波長に進相層と遅相軸の位相差をそれぞれ対
応させ、液晶パネル96、97、98とダイクロイック
プリズム95の間に3つ配置する構成としてもよい。
の光の中心波長に進相層と遅相軸の位相差をそれぞれ対
応させ、液晶パネル96、97、98とダイクロイック
プリズム95の間に3つ配置する構成としてもよい。
【0081】(図12)に示した構成で光源91から出
射する光を3色に分解する色分解光学系は色分離面をX
字状にクロスさせたダイクロイックプリズム95を用い
たが、(図13)に示すように2つの色分離ミラー10
1、102を用いた構成としてもよい。
射する光を3色に分解する色分解光学系は色分離面をX
字状にクロスさせたダイクロイックプリズム95を用い
たが、(図13)に示すように2つの色分離ミラー10
1、102を用いた構成としてもよい。
【0082】光源91はランプ、ランプからの出射光を
略平行光に変換する集光光学系、紫外線と赤外線を除去
するフィルターなどから構成される。ランプとしてメタ
ルハライドランプを用いたが、他にハロゲンランプやキ
セノンランプなどを用いてもよい。
略平行光に変換する集光光学系、紫外線と赤外線を除去
するフィルターなどから構成される。ランプとしてメタ
ルハライドランプを用いたが、他にハロゲンランプやキ
セノンランプなどを用いてもよい。
【0083】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
信号に応じて複屈折性の変化として光学像を形成するも
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
信号に応じて複屈折性の変化として光学像を形成するも
のならライトバルブとして用いることができる。
【0084】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、3つの異
なる屈折率を有する薄膜の組み合わせによる多層膜構成
を用いているので、P偏光成分の透過率が光の入射依存
による性能劣化の少ない偏光装置を提供できる。また、
2つの異なる多層膜を備えた透明平行平板を2つの透明
体の間に狭持する構成とすれば、S偏光成分の反射率も
広い波長帯域に渡って極めて高く、かつ、光の入射角依
存性の少ない偏光装置を提供することができる。さら
に、この偏光装置を用いて投写型表示装置を構成すれ
ば、高輝度で、高コントラスト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ができ、非常に大きな効
果がある。
なる屈折率を有する薄膜の組み合わせによる多層膜構成
を用いているので、P偏光成分の透過率が光の入射依存
による性能劣化の少ない偏光装置を提供できる。また、
2つの異なる多層膜を備えた透明平行平板を2つの透明
体の間に狭持する構成とすれば、S偏光成分の反射率も
広い波長帯域に渡って極めて高く、かつ、光の入射角依
存性の少ない偏光装置を提供することができる。さら
に、この偏光装置を用いて投写型表示装置を構成すれ
ば、高輝度で、高コントラスト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ができ、非常に大きな効
果がある。
【図1】本発明の一実施例における偏光装置の斜視図
【図2】本発明の偏光装置の多層膜構成の拡大モデル図
【図3】本発明の偏光装置の一実施例における分光透過
率特性図
率特性図
【図4】本発明の一実施例における偏光装置の一部破断
斜視図
斜視図
【図5】本発明の偏光装置の他の実施例における分光透
過率特性図
過率特性図
【図6】本発明の投写型表示装置の一実施例における概
略構成図
略構成図
【図7】前置偏光子の分光透過率特性図
【図8】本発明の投写型表示装置の他の実施例における
概略構成図
概略構成図
【図9】本発明の投写型表示装置の他の実施例における
概略構成図
概略構成図
【図10】本発明の一実施例における偏光装置の側断面
図
図
【図11】本発明の偏光装置の他の実施例における分光
透過率特性図
透過率特性図
【図12】本発明の投写型表示装置の他の実施例におけ
る概略構成図
る概略構成図
【図13】本発明の投写型表示装置の他の実施例におけ
る概略構成図
る概略構成図
【図14】従来の投写型表示装置の概略構成図
【図15】従来の偏光装置の分光透過率特性図
11、31、43、56、57、58、71、93 偏
光装置 12、13、72、73 ガラスプリズム 14、75、76 多層膜 32 枠体 33、34、35、36 透明板 39 偏光分離ミラー 41、51、91 光源 42、52、92 前置偏光子 44、62、63、64、96、97、98 液晶パネ
ル 45、65、66、67、99 投写レンズ 48、59、60、61、94 1/4波長板 53、54、55、101、102 ダイクロイックミ
ラー 95 ダイクロイックプリズム
光装置 12、13、72、73 ガラスプリズム 14、75、76 多層膜 32 枠体 33、34、35、36 透明板 39 偏光分離ミラー 41、51、91 光源 42、52、92 前置偏光子 44、62、63、64、96、97、98 液晶パネ
ル 45、65、66、67、99 投写レンズ 48、59、60、61、94 1/4波長板 53、54、55、101、102 ダイクロイックミ
ラー 95 ダイクロイックプリズム
Claims (47)
- 【請求項1】第1の透明体と、第2の透明体と、前記第
1の透明体と前記第2の透明体との間に狭持された透明
誘電体多層膜とを備え、前記透明誘電体多層膜は、前記
第1の透明体および第2の透明体の有する屈折率より高
い屈折率を有する複数の高屈折率膜と、前記高屈折率膜
の有する屈折率より低く、前記第1の透明体および第2
の透明体の有する屈折率より高い屈折率を有する複数の
中間屈折率膜と、前記中間屈折率膜の有する屈折率より
低い屈折率を有する複数の低屈折率膜とから構成され、
かつ、前記第1の透明体または前記第2の透明体から前
記透明誘電体多層膜に入射する光の最適入射角θOは以
下の条件式の範囲内であることを特徴とする偏光装置。 【数1】 但し、 【数2】 【数3】 nH:高屈折率膜の屈折率 nM:中間屈折率膜の屈折率 nL:低屈折率膜の屈折率 nO:第1の透明体および第2の透明体の屈折率 - 【請求項2】透明体はガラス材料である請求項1記載の
偏光装置。 - 【請求項3】透明誘電体多層膜は少なくとも13層以上
の構成である請求項1記載の偏光装置。 - 【請求項4】透明誘電体多層膜は、第1の透明体側また
は第2の透明体側から数えて偶数層が高屈折率膜である
請求項1記載の偏光装置。 - 【請求項5】透明誘電体多層膜は、第1の透明体側また
は第2の透明体側から数えて第1層および最終層の光学
的膜厚が設計主波長の1/8であり、他の層の光学的膜
厚が設計主波長の1/4である請求項1記載の偏光装
置。 - 【請求項6】透明体はS偏光成分の出射面に1/4波長
板が固着され、前記1/4波長板は進相軸または遅相軸
が光の入射光軸とS偏光成分の出射光軸とを含む平面に
直交するように配置した請求項1記載の偏光装置。 - 【請求項7】少なくとも3つの透明板と、枠体と、少な
くとも組立て時に液体である透明充填材料と、片面に透
明誘電体多層膜が形成された透明平行平面基板とを備
え、前記透明板と前記枠体は液体を保持する容器を構成
し、前記容器に前記透明充填材料が充填され、かつ、前
記透明誘電体多層膜は、前記透明充填材料の有する屈折
率より高い屈折率を有する複数の高屈折率膜と、前記高
屈折率膜の有する屈折率より低く、前記透明充填材料の
有する屈折率より高い屈折率を有する複数の中間屈折率
膜と、前記中間屈折率膜の有する屈折率より低い屈折率
を有する複数の低屈折率膜とから構成され、かつ、前記
透明充填材料から前記透明誘電体多層膜または前記透明
平行平面基板に入射する光の最適入射角θOは以下の条
件式の範囲内であることを特徴とする偏光装置。 【数4】 但し、 【数5】 【数6】 nH:高屈折率膜の屈折率 nM:中間屈折率膜の屈折率 nL:低屈折率膜の屈折率 nO:透明充填材料の屈折率 - 【請求項8】透明充填材料は透明シリコーン樹脂である
請求項7記載の偏光装置。 - 【請求項9】透明充填材料は組立て完了後に固体または
ゲル状である請求項7記載の偏光装置。 - 【請求項10】透明充填材料は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
7記載の偏光装置。 - 【請求項11】透明充填材料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7記載の偏
光装置。 - 【請求項12】透明誘電体多層膜は少なくとも13層以
上の構成である請求項7記載の偏光装置。 - 【請求項13】透明誘電体多層膜は、透明平行平面基板
側から数えて偶数層が高屈折率膜である請求項7記載の
偏光装置。 - 【請求項14】透明誘電体多層膜は、透明平行平面基板
側から数えて第1層および最終層の光学的膜厚が設計主
波長の1/8であり、他の層の光学的膜厚が設計主波長
の1/4である請求項7記載の偏光装置。 - 【請求項15】S偏光成分の出射窓となる透明板は、透
明充填材料との密着する面、またはもう一方の面に1/
4波長板が固着され、前記1/4波長板は進相軸または
遅相軸が光の入射光軸とS偏光成分の出射光軸とを含む
平面に直交するように配置した請求項7記載の偏光装
置。 - 【請求項16】光源と、前記光源の出射光から略直線偏
光を取り出す前置偏光子と、前記前置偏光子からの略直
線偏光に対し偏光子および検光子として共用される偏光
装置と、前記偏光装置からの偏光状態を変調して光を反
射する反射型のライトバルブと、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投写する投写レンズと
を具備し、前記偏光装置として請求項1から請求項15
のいずれかに記載の偏光装置を用いたことを特徴とする
投写型表示装置。 - 【請求項17】前置偏光子は透明平行平板を空気層を挟
んで複数枚重ねて構成したものであり、前記平行平板は
両面に前記平行平板の屈折率よりも高い屈折率を有する
薄膜を形成していることを特徴とする請求項16記載の
投写型表示装置。 - 【請求項18】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項16記載の投写型表示装置。 - 【請求項19】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前置偏光子と、
前記前置偏光子からの出力光を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出力される3つの各
々の原色光に対応して設けられ、かつ偏光子および検光
子として共用される3つの偏光装置と、前記偏光装置か
らの偏光状態を変調して光を反射する3つの反射型のラ
イトバルブと、前記ライトバルブに形成された光学像を
スクリーン上に投写する投写レンズとを具備し、前記偏
光装置として請求項1から請求項15のいずれかに記載
の偏光装置を用いたことを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項20】前置偏光子は透明平行平板を空気層を挟
んで複数枚重ねて構成したものであり、前記平行平板は
両面に前記平行平板の屈折率よりも高い屈折率を有する
薄膜を形成している請求項19記載の投写型表示装置。 - 【請求項21】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項19記載の投写型表示装置。 - 【請求項22】3つの偏光装置は入射する光の波長に応
じて透明誘電体多層膜の設計主波長がそれぞれ異なる請
求項19記載の投写型表示装置。 - 【請求項23】第1の透明体と、第2の透明体と、両面
に2つの透明誘電体多層膜が形成された透明平行平面基
板とを備え、前記透明平行平面基板は前記第1の透明体
と前記第2の透明体との間に狭持され、前記透明誘電体
多層膜の少なくとも一方は、前記第1、第2の透明体お
よび前記透明平行平面基板の有する屈折率より高い屈折
率を有する複数の高屈折率膜と、前記高屈折率膜の有す
る屈折率より低く、前記第1、第2の透明体および前記
透明平行平面基板の有する屈折率より高い屈折率を有す
る複数の中間屈折率膜と、前記中間屈折率膜の有する屈
折率より低い屈折率を有する複数の低屈折率膜とから構
成され、かつ、前記第1の透明体または前記第2の透明
体から前記透明誘電体多層膜のいずれかに入射する光の
最適入射角θOは以下の条件式の範囲内であることを特
徴とする偏光装置。 【数7】 但し、 【数8】 【数9】 nH:高屈折率膜の屈折率 nM:中間屈折率膜の屈折率 nL:低屈折率膜の屈折率 nO:透明体の屈折率 - 【請求項24】透明体はガラス材料である請求項23記
載の偏光装置。 - 【請求項25】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、互いに屈折率の異なる2種類の光学薄膜を交互に
積層した多層膜で構成されている請求項23記載の偏光
装置。 - 【請求項26】2つの透明誘電体多層膜は分光透過率特
性が互いに異なる請求項23記載の偏光装置。 - 【請求項27】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、少なくとも13層以上の構成である請求項23記
載の偏光装置。 - 【請求項28】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、透明平行平面基板側から数えて偶数層が高屈折率
膜である請求項23記載の偏光装置。 - 【請求項29】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、透明平行平面基板側から数えて第1層、および最
終層の光学的膜厚が設計主波長の1/8であり、他の層
の光学的膜厚が設計主波長の1/4である請求項23記
載の偏光装置。 - 【請求項30】透明体はS偏光成分の出射面に1/4波
長板が固着され、前記1/4波長板は進相軸または遅相
軸が光の入射光軸とS偏光成分の出射光軸とを含む平面
に直交するように配置した請求項23記載の偏光装置。 - 【請求項31】少なくとも3つの透明板と、枠体と、少
なくとも組立て時に液体である透明充填材料と、両面に
2つの透明誘電体多層膜が形成された透明平行平面基板
とを備え、前記透明板と前記枠体は液体を保持する容器
を構成し、前記容器に前記透明充填材料が充填され、か
つ、前記透明誘電体多層膜の少なくとも一方は、前記透
明充填材料の有する屈折率より高い屈折率を有する複数
の高屈折率膜と、前記高屈折率膜の有する屈折率より低
く、前記透明充填材料の有する屈折率より高い屈折率を
有する複数の中間屈折率膜と、前記中間屈折率膜の有す
る屈折率より低い屈折率を有する複数の低屈折率膜とか
ら構成され、かつ、前記透明充填材料から前記透明誘電
体多層膜のいずれかに入射する光の最適入射角θOは以
下の条件式の範囲内である偏光装置。 【数10】 但し、 【数11】 【数12】 nH:高屈折率膜の屈折率 nM:中間屈折率膜の屈折率 nL:低屈折率膜の屈折率 nO:透明充填材料の屈折率 - 【請求項32】透明充填材料は透明シリコーン樹脂であ
る請求項31記載の偏光装置。 - 【請求項33】透明充填材料は組立て完了後に固体また
はゲル状である請求項31記載の偏光装置。 - 【請求項34】透明充填材料は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
31記載の偏光装置。 - 【請求項35】透明充填材料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31記載の
偏光装置。 - 【請求項36】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、互いに屈折率の異なる2種類の光学薄膜を交互に
積層した多層膜で構成されている請求項31記載の偏光
装置。 - 【請求項37】2つの透明誘電体多層膜は分光透過率特
性が互いに異なる請求項31記載の偏光装置。 - 【請求項38】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、少なくとも13層以上の構成である請求項31記
載の偏光装置。 - 【請求項39】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、透明平行平面基板側から数えて偶数層が高屈折率
膜である請求項31記載の偏光装置。 - 【請求項40】2つの透明誘電体多層膜の少なくとも一
方は、透明平行平面基板側から数えて第1層、および最
終層の光学的膜厚が設計主波長の1/8であり、他の層
の光学的膜厚が設計主波長の1/4である請求項31記
載の偏光装置。 - 【請求項41】S偏光成分の出射窓となる透明板は、透
明充填材料との密着する面、またはもう一方の面に1/
4波長板が固着され、前記1/4波長板は進相軸または
遅相軸が光の入射光軸とS偏光成分の出射光軸とを含む
平面に直交するように配置した請求項31記載の偏光装
置。 - 【請求項42】光源と、前記光源の出射光から略直線偏
光を取り出す前置偏光子と、前記前置偏光子からの略直
線偏光子に対して偏光子および検光子として共用される
偏光装置と、前記偏光装置からの偏光状態を変調して光
を反射する反射型のライトバルブと、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投写する投写レン
ズとを具備し、前記偏光装置として請求項23から請求
項41のいずれかに記載の偏光装置を用いたことを特徴
とする投写型表示装置。 - 【請求項43】前置偏光子は透明平行平板を空気層を挟
んで複数枚重ねて構成したものであり、前記平行平板は
両面に前記平行平板の屈折率よりも高い屈折率を有する
薄膜を形成している請求項42記載の投写型表示装置。 - 【請求項44】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項42記載の投写型表示装置。 - 【請求項45】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前置偏光子と、
前記前置偏光子からの略直線偏光に対して偏光子および
検光子として共用される偏光装置と、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
色分解手段から出力される3つの各々の原色光の偏光状
態を変調して光を反射する3つの反射型のライトバルブ
と、前記ライトバルブに形成された光学像をスクリーン
上に投写する投写レンズとを具備し、前記偏光装置とし
て請求項23から請求項41のいずれかに記載の偏光装
置を用いたことを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項46】前置偏光子は透明平行平板を空気層を挟
んで複数枚重ねて構成したものであり、前記平行平板は
両面に前記平行平板の屈折率よりも高い屈折率を有する
薄膜を形成している請求項45記載の投写型表示装置。 - 【請求項47】ライトバルブは液晶表示装置である請求
項45記載の投写型表示装置。
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