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JP2003513303A - 光学素子及びプロジェクションシステム - Google Patents

光学素子及びプロジェクションシステム

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Publication number
JP2003513303A
JP2003513303A JP2001533463A JP2001533463A JP2003513303A JP 2003513303 A JP2003513303 A JP 2003513303A JP 2001533463 A JP2001533463 A JP 2001533463A JP 2001533463 A JP2001533463 A JP 2001533463A JP 2003513303 A JP2003513303 A JP 2003513303A
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JP
Japan
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polarization
optical element
optical axis
main optical
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001533463A
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English (en)
Inventor
イェー アー ビアーホイゼン サージ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Electronics NV
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Publication date
Application filed by Philips Electronics NV filed Critical Philips Electronics NV
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
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    • G—PHYSICS
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  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 偏光を分離するとともに偏光方向を変換するのに適した光学素子は、光学素子の主光軸に対し直交する方向に延在する列に配置され且つ光源からの入射光を、第１の直線偏光方向を有する透過光と、光源に面する側でこの第１の直線偏光方向に対し直交する第２の直線偏光方向を有する反射光とに分離する偏光分離部材を有し、これら偏光分離部材は、主光軸に対しある角度で延在する面を有し、各偏光分離部材は主光軸の方向の厚さと主光軸に対し直交する方向の幅とを有する。光学素子には更に、光源側とは反対側の偏光分離部材の面上に位置するとともに第１又は第２の直線偏光方向を第２又は第１の直線偏光方向に変換する偏光変換部材が設けられている。主光軸の近くに位置する偏光分離部材は主光軸から遠く離した偏光分離部材と異なる幅を有する。主光軸の近くに位置する偏光分離部材の光軸の相互間距離が、主光軸から遠く離した偏光分離部材の光軸の相互間距離と異なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、偏光を分離するとともに、偏光方向を変換するのに適した光学素子
であって、光学素子の主光軸に対し直交する方向に延在する列に配置され且つ光
源からの入射光を、第１の直線偏光方向を有する透過光と、光源に面する側でこ
の第１の直線偏光方向に対し直交する第２の直線偏光方向を有する反射光とに分
離する偏光分離部材を前記光学素子が有し、これら偏光分離部材は、主光軸に対
しある角度で延在する面を有し、各偏光分離部材は主光軸の方向の厚さと主光軸
に対し直交する方向の幅とを有し、光学素子には更に、光源側とは反対側の偏光
分離部材の面上に位置するとともに第１又は第２の直線偏光方向を第２又は第１
の直線偏光方向に変換する偏光変換部材が設けられている当該光学素子に関する
ものである。 本発明は、プロジェクションシステムにも関するものである。
【０００２】 米国特許第 5,764,412号明細書から既知のこのような光学素子においては、並
置された偏光分離部材の入射光の光軸（これら光軸は主光軸に対し平行に延在し
ている）は規則的な間隔で位置している。この場合、偏光分離部材を主光軸から
離してこの主光軸の両側に位置させ、その幅を他の偏光分離部材の幅の２倍にし
て、光源側とは反対側で偏光分離部材の出射光の光軸が入射光の光軸と同じ間隔
となるようにしている。
【０００３】 この既知の光学素子には、光軸に沿って平行に延在し規則的な間隔で並置され
た入射光ビームを分離及び変換するのに適しているにすぎず、従って入射光ビー
ムが異なる間隔で離間されている分野に適していないという欠点がある。
【０００４】 本発明の目的は、既知の光学素子の欠点を回避した光学素子を提供せんとする
にある。
【０００５】 本発明による光学素子においては、主光軸の近くに位置する偏光分離部材が主
光軸から遠く離した偏光分離部材と異なる幅を有し、主光軸の近くに位置する偏
光分離部材の光軸の相互間距離が、主光軸から遠く離した偏光分離部材の光軸の
相互間距離と異なっているようにすることにより、前記の目的を達成する。
【０００６】 偏光分離部材の幅は入射光ビームの光軸間の所望の相互距離に適合させる。こ
のようにすることにより、光学素子は特に、光源と、光変調パネルと、２つの中
間挿入インテグレータプレートとが設けられたＬＣＤプロジェクタであって、光
源から到来しこれらインテグレータプレートから出射される光ビームを異なる距
離で離間させるようにした当該ＬＣＤプロジェクタに用いるのに適したものとな
る。
【０００７】 本発明による光学素子の一例では、主光軸の近くに位置する偏光分離部材が、
主光軸から遠く離した偏光分離部材よりも大きな幅を有していることを特徴とす
る。
【０００８】 このような光学素子は特に、主光軸から遠く離れた側の入射光ビームを主光軸
に近い入射光ビームよりも互いに接近させた上述したＬＣＤプロジェクタに用い
るのに適したものとなる。
【０００９】 本発明による光学素子の他の例では、主光軸の近くに位置する偏光分離部材が
主光軸から遠く離した偏光分離部材よりも厚い厚さを有していることを特徴とす
る。
【００１０】 所定の幅で望まれる各偏光分離部材の厚さをこのようにして決定しうる為、光
学素子を製造するのに最少量の光学材料で充分である。
【００１１】 本発明による光学素子の更に他の例では、全ての偏光分離部材の厚さが同じで
あることを特徴とする。
【００１２】 この場合、光源に面する側と、光源側とは反対側との双方を平坦面となるよう
に容易に処理しうる。
【００１３】 本発明による光学素子の更に他の例では、全ての偏光分離部材が光源に面する
側で共面となっていることを特徴とする。
【００１４】 このような光学素子は、例えば、光源と光学素子との間に位置するインテグレ
ータプレートに容易に固着させることができる。
【００１５】 本発明による光学素子の更に他の例では、主光軸の両側に位置する偏光分離部
材が、光源側とは反対側で互いに交差する面上で互いに並置して延在しているこ
とを特徴とする。
【００１６】 このようにすることにより、偏光分離部材を通る反射光が、幅及び厚さの双方
又はいずれか一方がこれと同じ又はこれより大きい偏光分離部材に入射されるよ
うになる。
【００１７】 本発明の上述した及びその他の観点は、以下の実施例に関する説明から明らか
となるであろう。
【００１８】 図１は、本発明による光学素子１を示しており、これには、この光学素子１の
主光軸３に対し直交する方向に延在する列に配置された複数の偏光分離部材２が
設けられている。各偏光分離部材２は、主光軸３に対し４５°の角度で延在する
面６に沿って互いに連結された２つの光透過性素子４、５を有する。面６は、偏
光方向Ｓの光を透過し且つ偏光方向Ｐの光を反射するフィルタを有する。光透過
性素子４には、光源（図示せず）側とは反対側で、例えば、１／２λ箔のような
偏光変換部材７が設けられており、この偏光変換部材により、光透過性素子４か
ら出射される光の偏光方向を偏光方向Ｓから偏光方向Ｐに変換する。
【００１９】 光透過性素子４は、光源に面する面、すなわち、光源に対向する面１０上に、
不透明な層、すなわち、第１偏光方向に対し反射性の層と、第２偏光方向に対し
透過性の層とを有する。
【００２０】 光透過性素子５は、これに隣接して配置された偏光分離部材２の光透過性素子
４に面８を介して連結され、この面８は偏光方向Ｐに対し反射性の層を有する。
【００２１】 図１の光学素子１では、偏光分離部材２が主光軸３の両側に鏡像関係に配置さ
れ、両側の界面６、８が、光源に面する側で互いに交差するようになっている。
【００２２】 図３から明らかなように、主光軸３の近くに配置された偏光分離部材２の光透
過性素子４、５は幅Ｂ１及び厚さＤ１を有し、主光軸３から離して配置された偏
光分離部材２の光透過性素子４、５は幅Ｂ１及び厚さＤ１よりもそれぞれ小さな
幅Ｂ２及び厚さＤ２を有する。幅Ｂ１及び厚さＤ１の偏光分離部材２と、幅Ｂ２
及び厚さＤ２の偏光分離部材との間には、幅Ｂ１及び厚さＤ２を有する光透過性
素子３′が配置されている。
【００２３】 光透過性素子３′に隣接して位置する幅Ｂ１の光透過性素子５は、光源側とは
反対側で光透過性素子３′を越えて部分的に突出している。素子３′の幅を大き
くすることにより、この素子３′から出射される光ビームの幅が、この素子と並
置された素子５から出射される光ビームの幅Ｂ１と同じとなる。
【００２４】 光学素子１の外よりの側に位置する偏光分離部材２の光軸９は、素子の幅Ｂ２
が小さい為、主光軸３に近接して位置する偏光分離部材２の光軸９よりも互いに
接近して位置する。
【００２５】 図１に示す光学素子１では、光源に面する面が完全に平坦となっている為、光
学素子１を、例えばインテグレータプレート（光分布を改善するためのレンズの
二次元アレイを有する光学装置）のような他の光学素子に容易に取付けることが
できる。
【００２６】 光源から生じ、偏光分離部材２に入射される、光軸９を有する非偏光光ビーム
は面６上で、偏光方向Ｓを有する透過光とこれに対し９０°偏向され偏光方向Ｐ
を有する反射光とに分離される。偏光方向Ｓを有する透過光は、偏光変換部材７
により、偏光方向Ｐを有する光に変換される。面６により反射される光は界面８
で再び９０°偏向され、偏光方向Ｐを変えずに光透過性素子５を出射する。
【００２７】 これと同様にして、光ビームを、偏光方向Ｓの光に変換することもできること
勿論である。
【００２８】 図２は、幅Ｂ２及び厚さＤ２を有する偏光分離部材２を、幅Ｂ１及び厚さＤ１
を有する偏光分離部材に直接連結することにより、光学素子１と相違させた本発
明による光学素子１１の他の例を示す。更に、光透過性素子４、５は光源側とは
反対側で共面となっている。
【００２９】 図３は、界面２６により分離された光透過性素子２４、２５を有する偏光分離
部材２２が設けられ、これが界面２８により並置の偏光分離部材２２に連結され
ている本発明による光学素子の他の例を示す。界面２６、２８には面６、８の場
合と同じ材料が設けられている。光透過性素子２４には光源側とは反対側で偏光
変換部材２７が設けられており、この偏光変換部材２７は偏光変換部材７に対応
する。偏光分離部材２２と偏光分離部材２との相違は、前者の場合、主光軸３の
両側に位置する偏光分離部材２２の界面２６、２７が、光源側とは反対側で互い
に交差し、従って、より良好な光分布が主光軸３を囲んで得られるということで
ある。
【００３０】 主光軸３の近くに位置する偏光分離部材２２は、主光軸３から離れた偏光分離
部材２２の幅Ｂ２及び厚さＤ２よりも大きな幅Ｂ１及び厚さＤ１を有する。主光
軸の両側において、幅Ｂ１及び厚さＤ２を有する光透過性素子２４′が偏光分離
部材２２の２つの群間に位置している。光透過性素子２４、２５は光源側とは反
対側で共面となっている。
【００３１】 図４は、光透過性素子２４、２５を光源に面する側で共面とし、更に、光透過
性素子２４′を無くすことにより、図４に示す光学素子２１と相違させた本発明
による光学素子３１の更に他の例を示す。
【００３２】 図５は、光透過性素子２４、２５が全て同じ厚さＤ１を有し、Ｂ１を主光軸３
の近くに位置する光透過性素子２４、２５の幅とし、Ｂ２を主光軸３から遠く離
れた光透過性素子２４、２５の幅とした本発明による光学素子４１の更に他の例
を示す。このような光学素子４１は比較的容易に製造しうる。
【００３３】 光学素子１、１１、２１、３１又は４１の選択は、例えば、１つの平坦面を光
源に面する側にするのが好ましいか、光源側とは反対側にするのが好ましいかの
所望の分野に依存する。
【００３４】 本発明による光学素子は、特に、光源と、光変調パネルと、２つの中間挿入イ
ンテグレータプレートとが設けられ、主光軸３の近くでインテグレータプレート
から出射する光ビームを、主光軸３から離れてインテグレータプレートから出射
する光ビームよりも互いに離間させるＬＣＤプロジェクタに用いるのに適してい
る。
【００３５】 ２つの異なる幅Ｂ１、Ｂ２を有する偏光分離部材を用いる代りに、それ以上の
異なる幅を有する偏光分離部材を用いることもできること、勿論である。
【００３６】 偏光分離部材を、主光軸３を環状に囲むように延在させ、偏光分離部材の幅が
放射方向で減少するようにすることもできる。
【００３７】 界面６、８、２６、２８を主光軸の両側で互いに平行に延在させることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による光学素子の第１実施例を示す。
【図２】 本発明による光学素子の第２実施例を示す。
【図３】 本発明による光学素子の第３実施例を示す。
【図４】 本発明による光学素子の第４実施例を示す。
【図５】 本発明による光学素子の第５実施例を示す。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年７月１３日（２００１．７．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ ５Ｃ０５８ Ｆターム(参考） 2H049 BA05 BA06 BB03 BC22 2H088 EA12 HA20 HA25 HA28 MA06 2H091 FA10Z FA11Z FA12Z FA29Z FA41Z LA16 LA30 MA07 2H099 AA12 BA09 CA01 2K103 AA05 BC15 BC17 5C058 BA23 EA01 EA02 EA11

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 偏光を分離するとともに、偏光方向を変換するのに適した光学素
    子であって、光学素子の主光軸に対し直交する方向に延在する列に配置され且つ
    光源からの入射光を、第１の直線偏光方向を有する透過光と、光源に面する側で
    この第１の直線偏光方向に対し直交する第２の直線偏光方向を有する反射光とに
    分離する偏光分離部材を前記光学素子が有し、これら偏光分離部材は、主光軸に
    対しある角度で延在する面を有し、各偏光分離部材は主光軸の方向の厚さと主光
    軸に対し直交する方向の幅とを有し、光学素子には更に、光源側とは反対側の偏
    光分離部材の面上に位置するとともに第１又は第２の直線偏光方向を第２又は第
    １の直線偏光方向に変換する偏光変換部材が設けられている当該光学素子におい
    て、 主光軸の近くに位置する偏光分離部材が主光軸から遠く離した偏光分離部材と
    異なる幅を有し、主光軸の近くに位置する偏光分離部材の光軸の相互間距離が、
    主光軸から遠く離した偏光分離部材の光軸の相互間距離と異なっていることを特
    徴とする光学素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学素子において、主光軸の近くに位置する偏
    光分離部材が、主光軸から遠く離した偏光分離部材よりも大きな幅を有している
    ことを特徴とする光学素子。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の光学素子において、主光軸の近くに位置する偏
    光分離部材が、主光軸から遠く離した偏光分離部材よりも厚い厚さを有している
    ことを特徴とする光学素子。
  4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の光学素子において、全ての偏光分離部材
    の厚さが同じであることを特徴とする光学素子。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子において、第１の
    偏光分離部材の幅に等しい幅と、第２の偏光分離部材の厚さに等しい厚さとを有
    する少なくとも第３の偏光分離部材が、主光軸の近くに位置し比較的大きな幅及
    び厚さを有する第１の偏光分離部材と、主光軸から遠く離され比較的小さい幅及
    び厚さを有する第２の偏光分離部材との間に配置されていることを特徴とする光
    学素子。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子において、全ての
    偏光分離部材が光源に面する側で共面となっていることを特徴とする光学素子。
  7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子において、全ての
    偏光分離部材が、光源側とは反対側で共面となっていることを特徴とする光学素
    子。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学素子において、主光軸
    の両側に位置する偏光分離部材が、光源側とは反対側で互いに交差する面上で互
    いに並置して延在していることを特徴とする光学素子。
  9. 【請求項９】 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学素子において、主光軸
    の両側に位置する偏光分離部材が、光源に面する側で互いに交差する面上で互い
    に並置して延在していることを特徴とする光学素子。
  10. 【請求項１０】 光源と、光変調パネルと、これら光源及び光変調パネル間に位
    置し、請求項１〜９のいずれか一項に記載した光学素子とが設けられたプロジェ
    クションシステム。
JP2001533463A 1999-10-28 2000-10-09 光学素子及びプロジェクションシステム Pending JP2003513303A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP99203546 1999-10-28
EP99203546.9 1999-10-28
PCT/EP2000/009946 WO2001031385A1 (en) 1999-10-28 2000-10-09 Optical element and projection system

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JP2003513303A true JP2003513303A (ja) 2003-04-08

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EP (1) EP1147447A1 (ja)
JP (1) JP2003513303A (ja)
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TW (1) TWI234013B (ja)
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