JPS63197913A - 偏光変換素子 - Google Patents
偏光変換素子Info
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- JPS63197913A JPS63197913A JP2956287A JP2956287A JPS63197913A JP S63197913 A JPS63197913 A JP S63197913A JP 2956287 A JP2956287 A JP 2956287A JP 2956287 A JP2956287 A JP 2956287A JP S63197913 A JPS63197913 A JP S63197913A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
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- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明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。
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。−例として、薄いプラスチックシー
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ッ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、ローション・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
プリッタがある。
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。−例として、薄いプラスチックシー
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ッ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、ローション・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
プリッタがある。
しかし、従来のシート・ポラライザや偏光ビームスプリ
ッ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・ネマチック）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。さらに液晶や素子の端面
反射により、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
ってしまう。
ッ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・ネマチック）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。さらに液晶や素子の端面
反射により、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
ってしまう。
本発明の目的は、不定偏光の光から直線偏光光を得る偏
光変換素子であって、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。
光変換素子であって、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。
本発明の偏光変換素子は、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ッタと、
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、
２つの前記直線偏光光を合成するための、反射法線方向
が直交するように配置した２枚の全反射ミラーを含む少
なくとも２枚以上の全反射ミラーとから構成されること
を特徴とする。
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ッタと、
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、
２つの前記直線偏光光を合成するための、反射法線方向
が直交するように配置した２枚の全反射ミラーを含む少
なくとも２枚以上の全反射ミラーとから構成されること
を特徴とする。
第５図は本発明の詳細な説明するための図である。偏光
方向３１の直線偏光である入射光３０は全反射ミラー３
２．３３．３４で３回反射を行うと、各反射光３５．３
６．３７の偏光方向は光の進行方向に対し偏光方向３８
，３９．４０のように変化する。このとき、全反射ミラ
ー３３と３４とは、反射法線方向が直交するように配置
されている。第５図から明らかなように光学系を通過し
た反射光３７は進行方向が入射光３０と等しく、かつ、
偏光方向が入射光３０の偏光方向３１と直交する偏光方
向４１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。
方向３１の直線偏光である入射光３０は全反射ミラー３
２．３３．３４で３回反射を行うと、各反射光３５．３
６．３７の偏光方向は光の進行方向に対し偏光方向３８
，３９．４０のように変化する。このとき、全反射ミラ
ー３３と３４とは、反射法線方向が直交するように配置
されている。第５図から明らかなように光学系を通過し
た反射光３７は進行方向が入射光３０と等しく、かつ、
偏光方向が入射光３０の偏光方向３１と直交する偏光方
向４１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。
本発明は、以上の原理を利用し、光源からの不定偏光を
偏光ビームスプリッタに入射させ、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枚以上の全反射
ミラー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。 。
偏光ビームスプリッタに入射させ、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枚以上の全反射
ミラー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図は本発明の第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、偏光ビームスプリンタ、４と、２枚の
全反射ミラー５，６とから構成されている。なお、２枚
の全反射ミラー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。
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、偏光ビームスプリンタ、４と、２枚の
全反射ミラー５，６とから構成されている。なお、２枚
の全反射ミラー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。
偏光ビームスプリッタ４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。
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、全反射ミラー５及び６は、アルミニウムや銀等の
金属反射膜や誘電体多層膜から成る、可視域において反
射率の高い反射ミラーを用いた。
金属反射膜や誘電体多層膜から成る、可視域において反
射率の高い反射ミラーを用いた。
このような構成の偏光変換素子において、光源ｌ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ンタ
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。
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ンタ
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は全反射ミラー５及び６で反射することにより
、それぞれ偏光方向が偏光方向１１．１２のように変化
する。全反射ミラー６で反射された反射光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１
４は等しい。したがって反射光１５ど透過光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１５の分だけ
高めることができた。
、それぞれ偏光方向が偏光方向１１．１２のように変化
する。全反射ミラー６で反射された反射光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１
４は等しい。したがって反射光１５ど透過光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１５の分だけ
高めることができた。
第２図は本発明の第２の実施例を示す図である。
本実施例は、第１の実施例が偏光ビームスプリンタから
の反射光を、全反射ミラーで反射させているのに対し、
ビームスプリッタからの透過光を全反射ミラーで反射さ
せるものである。図中、１６及び１７は反射法線方向が
直交するように配置された全反射ミラーであり、これら
全反射ミラー及び偏光ビームスプリッタ４は、第１の実
施例と同様のものを用いた。
の反射光を、全反射ミラーで反射させているのに対し、
ビームスプリッタからの透過光を全反射ミラーで反射さ
せるものである。図中、１６及び１７は反射法線方向が
直交するように配置された全反射ミラーであり、これら
全反射ミラー及び偏光ビームスプリッタ４は、第１の実
施例と同様のものを用いた。
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３を偏光ビームスプリッタ
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。透過光７は全反射ミラー１６及び１７で反
射することにより、それぞれ偏光方向が偏光方向１１．
１２のように変化する。全反射ミラー１７で反射された
反射光１５は、透過光８と同一の進行方向であり、かつ
、偏光方向１０と１２は等しい。従って反射光１５と反
射光８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
１５の分だけ高めることができた。以上のように、偏光
ビームスプリッタ４からの透過光７を全反射ミラー１６
．１７で反射することにより第１の実施例と同様の効果
が得られた。
と同様にして得られた入射光３を偏光ビームスプリッタ
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。透過光７は全反射ミラー１６及び１７で反
射することにより、それぞれ偏光方向が偏光方向１１．
１２のように変化する。全反射ミラー１７で反射された
反射光１５は、透過光８と同一の進行方向であり、かつ
、偏光方向１０と１２は等しい。従って反射光１５と反
射光８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
１５の分だけ高めることができた。以上のように、偏光
ビームスプリッタ４からの透過光７を全反射ミラー１６
．１７で反射することにより第１の実施例と同様の効果
が得られた。
第３図は本発明の第３の実施例を示す図である。
本実施例は、第１及び第２の実施例が２枚の全反射ミラ
ーを用いるのに対し、４枚の全反射ミラー１８、１９，
２０．２１を用いるようにしたものであり、さらに偏光
度の良い直線偏光光を得るためにシート・ポラライザ２
２を用いている。全反射ミラー１８と１９は、反射法線
方向が直交するように配置されている。なお、４枚の全
反射ミラー及び偏光ビームスプリッタ４は、第１の実施
例と同様のものを用いた。
ーを用いるのに対し、４枚の全反射ミラー１８、１９，
２０．２１を用いるようにしたものであり、さらに偏光
度の良い直線偏光光を得るためにシート・ポラライザ２
２を用いている。全反射ミラー１８と１９は、反射法線
方向が直交するように配置されている。なお、４枚の全
反射ミラー及び偏光ビームスプリッタ４は、第１の実施
例と同様のものを用いた。
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３を偏光ビームスプリンタ
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は全反射ミラー１８及び１９で
反射することにより、それぞれ偏光方向が偏光方向１１
．２３のように変化する。全反射ミラー１９で反射され
た反射光１５は、透過光７と同一の進行方向であり、か
つ、偏光方向９と２３は等しい。全反射ミラー２０で反
射された反射光２８（偏光方向２４）は、さらに、全反
射ミラー２１で反射される。全反射ミラー２１で反射さ
れた反射光２９は、透過光７と同一の進行方向であり、
かつ、偏光方向９と２５は等しい。したがってシート・
ポラライザ２２を透過した反射光２９及び透過光７の偏
光方向２６と２７は等しい。以上のように、偏光ビーム
スプリッタ４の反射光８を全反射ミラー１８、１９．２
０．２１で４回反射させることで第１の実施例と同様の
効果が得られた。さらにシート・ポラライザ２２を光学
系に挿入することにより、さらに偏光度の良い直線偏光
光が得られた。
と同様にして得られた入射光３を偏光ビームスプリンタ
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は全反射ミラー１８及び１９で
反射することにより、それぞれ偏光方向が偏光方向１１
．２３のように変化する。全反射ミラー１９で反射され
た反射光１５は、透過光７と同一の進行方向であり、か
つ、偏光方向９と２３は等しい。全反射ミラー２０で反
射された反射光２８（偏光方向２４）は、さらに、全反
射ミラー２１で反射される。全反射ミラー２１で反射さ
れた反射光２９は、透過光７と同一の進行方向であり、
かつ、偏光方向９と２５は等しい。したがってシート・
ポラライザ２２を透過した反射光２９及び透過光７の偏
光方向２６と２７は等しい。以上のように、偏光ビーム
スプリッタ４の反射光８を全反射ミラー１８、１９．２
０．２１で４回反射させることで第１の実施例と同様の
効果が得られた。さらにシート・ポラライザ２２を光学
系に挿入することにより、さらに偏光度の良い直線偏光
光が得られた。
第４図（ａ）、 （ｂ）は本発明の詳細な説明するた
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）は本発明の偏光変換素子を用
いた場合の光利用効率を示すレベルダイヤグラムである
。合波後の光利用効率は、約８５％と良好であった。最
後にシート・ポラライザを挿入しても７０％程度の光利
用効率が得られた。
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）は本発明の偏光変換素子を用
いた場合の光利用効率を示すレベルダイヤグラムである
。合波後の光利用効率は、約８５％と良好であった。最
後にシート・ポラライザを挿入しても７０％程度の光利
用効率が得られた。
このように本発明によれば、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。
また、本発明の偏光変換素子はモジュール化することに
より、コンパクトな構成で同様の効果を得ることができ
る。
より、コンパクトな構成で同様の効果を得ることができ
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は本発
明の第２の実施例を示す図、第３図は本発明の第３の実
施例を示す図、第４図（ａ）、 （ｂ）は本発明の詳
細な説明するための図、 第５図は本発明の詳細な説明するための図である。 １、・・・・・光源 ２・・・・・コンデンサレンズ ３・・・・・入射光 ４・・・・・偏光ビームスプリッタ ５．６・・・全反射ミラー ７・・・・・透過光 ８．１５・・・反射光 ’ ９．１０．１１．１２．１３．１４・・・偏光方向
２２・・・・・シート・ポラライザ 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 １５：反射光 第」図 第２図 旧°金反射ミラー １９、全反引ミう− 第３図 （０） （ｂ）第４図 手続補正占 昭和６３年 ５月 ９日
明の第２の実施例を示す図、第３図は本発明の第３の実
施例を示す図、第４図（ａ）、 （ｂ）は本発明の詳
細な説明するための図、 第５図は本発明の詳細な説明するための図である。 １、・・・・・光源 ２・・・・・コンデンサレンズ ３・・・・・入射光 ４・・・・・偏光ビームスプリッタ ５．６・・・全反射ミラー ７・・・・・透過光 ８．１５・・・反射光 ’ ９．１０．１１．１２．１３．１４・・・偏光方向
２２・・・・・シート・ポラライザ 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 １５：反射光 第」図 第２図 旧°金反射ミラー １９、全反引ミう− 第３図 （０） （ｂ）第４図 手続補正占 昭和６３年 ５月 ９日
Claims (1)
- （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ッタと、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、２つの前記直線偏光
光を合成するための、反射法線方向が直交するように配
置した２枚の全反射ミラーを含む少なくとも２枚以上の
全反射ミラー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 |
|---|---|---|---|
| JP2956287A JPS63197913A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 偏光変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2956287A JPS63197913A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 偏光変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63197913A true JPS63197913A (ja) | 1988-08-16 |
Family
ID=12279574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2956287A Pending JPS63197913A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 偏光変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63197913A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5267029A (en) * | 1989-12-28 | 1993-11-30 | Katsumi Kurematsu | Image projector |
| US5295018A (en) * | 1991-03-04 | 1994-03-15 | Hitachi, Ltd. | Polarization transforming optics, polarizing beam splitter and liquid crystal display |
| US5359455A (en) * | 1989-12-26 | 1994-10-25 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Polarization forming optical device |
| US5657160A (en) * | 1992-12-03 | 1997-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polarization plane rotator applicable to polarization converter and projection display system |
| WO2004077102A3 (en) * | 2003-02-21 | 2005-05-12 | Wavien Inc | Polarization recovery system using redirection |
| US6969177B2 (en) * | 2001-03-23 | 2005-11-29 | Wavien, Inc. | Polarization recovery system using redirection |
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| JPS59177518A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-08 | Fujitsu Ltd | 偏光面回転方式 |
| JPS6190584A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-08 | Sony Corp | 投射型デイスプレイ装置 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP2956287A patent/JPS63197913A/ja active Pending
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