(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる偏光成分を含む光を発する光源と、前記光源の後方に位置する平面型のミラーと、前記光源の前方に位置する平板状の位相差板と、前記位相差板の前方に位置する反射機能および偏光機能を同時に備えた平板状の反射型直線偏光素子とが設けられ、
前記ミラーの反射平面と、前記位相差板の透過平面と、前記反射型直線偏光素子の反射平面とが、互いに平行に配置されており、
前記光源から発せられた一方の偏光成分は、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して前記反射型直線偏光素子の前方へ出射され、
前記光源から発せられた他方の偏光成分は、前記位相差板を透過し前記反射型直線偏光素子の反射平面によってこの反射平面と平行な前記位相差板に向けて反射されて、前記位相差板を透過して戻り、さらに前記ミラーの反射平面で反射されて、この反射光が前記一方の偏光成分と共に、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して、前記反射型直線偏光素子の前方へ出射されることを特徴とする直線偏光光源。
【請求項２】
異なる偏光成分を含む光を発する光源と、前記光源の後方に位置する楕円の内面の少なくとも１部を反射面としたミラーと、前記光源の前方に位置する平板状の位相差板と、前記位相差板の前方に位置する反射機能および偏光機能を同時に備えた平板状の反射型直線偏光素子とが設けられ、
前記光源が前記楕円面の１つの焦点付近に配置され、前記位相差板の出射平面と前記反射型直線偏光素子の反射平面が、前記楕円の焦点間を結ぶ中心線と垂直に配置されており、
前記光源から発せられた一方の偏光成分は、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して前記反射型直線偏光素子の前方へ出射され、
前記光源から発せられた他方の偏光成分は、前記位相差板を透過し前記反射型直線偏光素子の反射平面によってこの反射平面と平行な前記位相差板に向けて反射されて、前記位相差板を透過して戻り、さらに前記ミラーで反射されて、この反射光が前記一方の偏光成分と共に、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して、前記反射型直線偏光素子の前方へ出射されることを特徴とする直線偏光光源。
【請求項３】
前記反射型直線偏光素子の前方にレンズが設けられ、前記レンズの焦点が、前記楕円面
の他の焦点付近に一致しており、前記反射型直線偏光素子を透過した光が前記レンズを透過して平行光として出射される請求項２記載の直線偏光光源。
【請求項４】
前記位相差板は、異なる偏光成分に対し波長の１／４の位相差を生じさせるものである請求項１ないし３のいずれかに記載の直線偏光光源。
【請求項５】
前記位相差板の光学軸と、前記反射型直線偏光素子の偏光軸とがほぼ４５度の角度差を成す請求項４記載の直線偏光光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
近年、光のＰ波を用いた直線偏光光源は、例えば液晶表示素子に用いた液晶表示装置に用いられるようになってきた。液晶表示素子は低消費電力のフラットパネルディスプレイやプロジェクション用のライトバルブとして広く応用されている。例えば、特開昭  ６１−１２２６２６公報に見られる投写型ディスプレイ（以下、プロジェクタと称する）に、詳細な開示が成されている。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来技術を、特開昭６１−１２２６２６公報に記載された図面を用いて説明する。図４は、従来例を説明するためのプロジェクタの構成図である。図４において、発光反射部１０１は、キセノンランプからなる光源１０２と反射器を構成する球面状反射鏡からなる。発光反射部１０１からの光は、コンデンサレンズ１０５に供給され平行光とされる。コンデンサレンズ１０５からの光は、絞り板１０６を通過して偏光子を構成する偏光キューブビームスプリッタよりなる偏光ビームスプリッタ１０７に供給され、所定の偏光面を有する偏光、すなわちＰ偏光成分Ｌｐのみが通過する。この偏光ビームスプリッタ１０７からの偏光は、カマボ形レンズ１０８に供給され、水平方向に伸びる細帯状の偏光断面を有する光束とされた後、透明支持板１０９に支持されたラインライトバルブ１１０に照明光源として供給される。
【０００３】
さらに、図４は上記基本構成の他に、λ／４光学位相差板である位相差板１２３が絞り板１０６と偏光ビームスプリッタ１０７の光正面側入射面との間に配置されており、さらに、反射鏡１２２が偏光ビームスプリッタ１０７の前記光正面側入射面と直交する偏光ビームスプリッタ１０７の側部に配設されている。上記従来技術の基本構成に、当該上記構成が追加されているため、偏光ビームスプリッタ１０７で反射されたＳ偏光成分Ｌｓが反射鏡１２２で反射され、Ｓ偏光成分Ｌｓの光の方向は反転される。Ｓ偏光成分の光は位相差板１２を往復通するので偏光面がπ／２だけ回転させられてＰ偏光成分Ｌｐ’の光となり、Ｐ偏光成分Ｌｐと同光軸で合成されて、カマボコ形レンズ１０８へ向けて偏光ビームスプリッタを光が出てゆく。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、偏光光源はランダムな偏光のうち半分の偏光しか利用できず残りの半分は捨ててしまっており効率が悪いとの問題を有していたが、上記の図４に説明した技術では効率の悪さがかなり改善されたものの、構成が複雑で部材を多く必要とするため価格が高価となってしまう問題を有している。また、従来技術では偏光キューブビームスプリッタを用いていることもあり装置が大型になり、近年の薄型、小型の指向に反する問題を有するとともに、光源から反射鏡の間の距離が長く、光源から反射鏡の間を往復する光が途中で漏れたり、発散して光の利用効率も悪かった。さらに、偏光ビームスプリッタは反射面に誘電体多層膜を蒸着した直角プリズムを張り合わせた構成のため価格が高く、また直角プリズムの中をＰ波、Ｓ波の光が透過するため、光の減衰が生じる問題を有する。
本発明は光源としての効率を躍的に向上させると共に上記問題点を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、異なる偏光成分を含む光を発する光源と、前記光源の後方に位置する平面型のミラーと、前記光源の前方に位置する平板状の位相差板と、前記位相差板の前方に位置する反射機能および偏光機能を同時に備えた平板状の反射型直線偏光素子とが設けられ、
前記ミラーの反射平面と、前記位相差板の透過平面と、前記反射型直線偏光素子の反射平面とが、互いに平行に配置されており、
前記光源から発せられた一方の偏光成分は、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して前記反射型直線偏光素子の前方へ出射され、
前記光源から発せられた他方の偏光成分は、前記位相差板を透過し前記反射型直線偏光素子の反射平面によってこの反射平面と平行な前記位相差板に向けて反射されて、前記位相差板を透過して戻り、さらに前記ミラーの反射平面で反射されて、この反射光が前記一方の偏光成分と共に、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して、前記反射型直線偏光素子の前方へ出射されることを特徴とする直線偏光光源である。
【０００６】
また、本発明は、異なる偏光成分を含む光を発する光源と、前記光源の後方に位置する楕円の内面の少なくとも１部を反射面としたミラーと、前記光源の前方に位置する平板状の位相差板と、前記位相差板の前方に位置する反射機能および偏光機能を同時に備えた平板状の反射型直線偏光素子とが設けられ、
前記光源が前記楕円面の１つの焦点付近に配置され、前記位相差板の出射平面と前記反射型直線偏光素子の反射平面が、前記楕円の焦点間を結ぶ中心線と垂直に配置されており、
前記光源から発せられた一方の偏光成分は、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して前記反射型直線偏光素子の前方へ出射され、
前記光源から発せられた他方の偏光成分は、前記位相差板を透過し前記反射型直線偏光素子の反射平面によってこの反射平面と平行な前記位相差板に向けて反射されて、前記位相差板を透過して戻り、さらに前記ミラーで反射されて、この反射光が前記一方の偏光成分と共に、前記位相差板および前記反射型直線偏光素子を板厚方向へ透過して、前記反射型直線偏光素子の前方へ出射されることを特徴とする直線偏光光源である。
【０００７】
また、前記反射型直線偏光素子の前方にレンズが設けられ、前記レンズの焦点が、前記楕円面の他の焦点付近に一致しており、前記反射型直線偏光素子を透過した光が前記レンズを透過して平行光として出射されるものとすることが可能である。
【０００８】
また、前記位相差板は、異なる偏光成分に対し例えば波長の１／４の位相差を生じさせるものである。
この場合、前記位相差板の光学軸と、前記反射型直線偏光素子の偏光軸とがほぼ４５度の角度差を成すもので形成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本願の１実施の形態を示す説明図である。
光源１を挟み光源１の一方の側であるところの図１に於ける光源１の前方側は、光源１の光を出射する部位であり、さらには反射型直線偏光子４からの反射光の入射部位である光りの入出射側をなしている。その入出射側には、光が透過する基板上に微細な反射パターンを形成して光の第１の偏光を透過し光の第２の偏光は反射する反射型直線偏光素子４が配置されている。当該技術からすると、第１の偏光１０はＰ偏光成分であり、第２の偏光１１はＳ偏光成分である。一方、光源１に対して他方の側である反射側には光を反射す
る反射部材であるところのミラー２が配設されている。さらに、光源１の前方に設けられた反射型直線偏光素子４とミラー２との間には位相差板３を配置している。
【００１０】
図１の動作を、反射部材の作用と偏光素子の作用、それぞれから説明をしてみると、第１の偏光１０は反射型直線偏光素子４を通過し偏光光源からの出射光１５となる。一方、第２の偏光１１は反射型直線偏光素子４によって反射光１２の如く反射されミラー２に当たり、さらにミラー２により反射される。
上記説明に、位相差板３が加わると、位相差板３を通過した光は楕円偏光１３となる。楕円偏光１３はミラー２で反射し逆回りの楕円偏光１４となり再び位相差板３を通過し、偏光１０と同じ成分を有する偏光１５となり非常に高効率に反射型直線偏光素子４を通過する。位相板３は可視光に対しほぼ４分の１波長の位相差を生ずる位相差板であり、その光学軸は反射型直線偏光素子４の偏光軸に対しほぼ４５度の角度に設置された時に該直線偏光光源の効率が最大となり、ランダムな偏光光源の光をほぼ１００％の効率で１種類の偏光に変換できる。
【００１１】
図３は、反射型直線偏光素子４の実施の形態である。数千オングストロームのピッチでアルミ、クロム等の導電性の金属線状パタン４１とすると、線方向の直線偏光は反射し、それと垂直方向の直線偏光は透過する反射型の直線偏光素子が得られる。
【００１２】
図２は本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
図２において、本実施の形態の特徴はミラー２が楕円面の少なくとも１部の曲面を用いた楕円ミラーであり、光源１は該楕円の１つの焦点３２付近に配置され、反射型直線偏光素子４は該楕円の２つの焦点３２、３３の間に配置されている事にある。前記他の実施の形態では光源１の光はほぼすべて１種類の直線偏光として反射型直線偏光素子４を通過し更に焦点３３を通過する。よって焦点３３を疑似点光源とみなした高効率直線偏光光源とみる事ができる。レンズ３１を焦点が楕円焦点３３となるように配置すれば、非常に高効率の平行直線偏光光源が得られる。
【００１３】
【発明の効果】
以上の実施の形態で明らかな如く、本発明の効果は従来捨てていた他の一方の偏光も利用する事を可能とし、従来にない高効率の直線偏光光源を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す説明図。
【図３】反射型直線偏光素子を示す説明図。
【図４】従来例を説明するためのプロジェクタの構成図である。
【符号の説明】
１  光源
２  ミラー
３  位相差板
４  反射型直線偏光素子
【図１】
0003595142.tif 000002
【図２】
0003595142.tif 000003
【図３】
0003595142.tif 000004
【図４】
0003595142.tif 000005