[发明专利]全息偏振光分离元件

说明书

技术领域

本发明涉及取出未定偏振光即自然光中的仅具有一个方向的偏振方向的直线偏振光的偏振光元件。

背景技术

在一般的液晶投影器(液晶投影显示装置)中，按照液晶板的原理特性，为了作成图象，必须用偏振板等把出射光中的不需要的光除掉，但是因为原来的利用2色性的偏振板吸收不需要的光，所以被吸收的光会发热，使偏振板的温度上升，从而引起性能的劣化。为了避免这个问题，使用薄膜蒸涂的偏振光分束片来代替偏振板，或者采用日本公开专利JP-A-61-240204或专利登记号2594548号公报(JP-A-63-26604)、JP-A-62-249107号公报所披露的衍射型偏振光元件等来替代偏振板。

但是，原来的方法存在如下问题。

在使用薄膜蒸涂的偏振光分束片的情况下，因为一般的偏振光分束片具有把2片玻璃棱镜贴合起来的形状，所以作为一个整体，有一定的厚度，因此体积和重量都大，例如用作液晶投影器的出射侧偏光板的情况下，投影透镜的背透焦距长，这就要扩大透镜的口径，投影距离增大而且光学系统整体的重量也增大。

在日本公开专利JP-A-61-240204所披露的衍射型偏振光元件的情况下，因为偏振光分离不充分而产生漏光，所以，例如在用作液晶投影器的出射侧偏光板的情况下，就难以得到对比度好的鲜明的图象。与JP-A-61-240204相比，专利登记号2594548号公报(JP-A-63-26604)所揭示的衍射型偏振光元件虽然有良好的偏振光分离度、大的对比度，而且衍射因波长而异的媒质的折射率也较小，但是因为不能使衍射光栅部分的折射率差小，所以不能把衍射角取大。因此，例如在用作液晶投影器的出射侧偏光板的情况下，这就成为使投影透镜的背投焦距延长的主要原因。用日本公开专利JP-A-62-249107所披露的全息偏振光分离元件虽然偏振光的分离度好、分离角度大，但是因为入射光要以对全息图片面法线大的角度入射，结果，例如在用作液晶投影器的出射侧偏光板的情况下，这就成为使投影透镜的背投焦距延长的主要原因。

针对上述的实际情况，本发明所要解决的课题是提供一种不存在因无用偏振光成分的吸收而引起的发热、能抑制性能劣化，而且偏振光的分离度好、能够使系统重量轻且小型化的全息偏振光分离元件以及使用这种全息偏振光分离元件的液晶投影显示装置。

发明的公开

按照本发明的全息偏振光分离元件具有在玻璃基板上形成全息片、并使入射光中的相互正交的直线偏振光成分中的一方直线偏振光成分沿规定的方向出射的功能。所述全息片的作用使入射光的一方的直线偏振光成分衍射，而使另一方直线偏振光成分不衍射地通过，这样就把入射光分离成为衍射直线偏振光和非衍射直线偏振光，进一步行进到所述玻璃基板内部的所述衍射直线偏振光在所述玻璃基板与所述全息偏振光分离元件的周围的媒质的界面处至少全反射一次以上。在能得到高的偏振光分离度并进行偏振光分离时，因为不存在像原来的2色性的吸收偏振光元件那样的无用光成分的吸收，所以不会发热，能够维持长期可靠性，另外，因为能够把板状元件配置得垂直于光学系统的光轴，所以能够得到能以轻的重量构成精致的光学系统的全息偏振光分离元件。

按照本发明的全息偏振光分离元件的特征在于所述衍射直线偏振光和所述非衍射直线偏振光分别由入射光的p偏振光成分和s偏振光成分得到，而且，按照以高分离度进行偏振光分离的全息片的衍射特性的设定条件，把所述全息片的衍射特性设定得使所述衍射直线偏振光和所述非衍射直线偏振光的行进方向的夹角为60°。

按照本发明的全息偏振光分离元件的特征在于所述衍射直线偏振光和所述非衍射直线偏振光分别由入射光的s偏振光成分和p偏振光成分得到，而且，按照以高分离度进行偏振光分离的全息片的衍射特性的设定条件，把所述全息片的衍射特性设定得使所述衍射直线偏振光和所述非衍射直线偏振光的行进方向的夹角为48．2°。

按照本发明的液晶投影显示装置的特征在于设置有液晶板、分别处于该液晶板的入射侧和出射侧的至少第一偏振光片和第二偏振光片，使用上述的按照本发明的全息偏振光分离元件作为所述第一偏振光片和／或第二偏振光片；能够不因光的吸收而发热，并能够以高对比度进行偏振光分离；因为可以使投影透镜的背投焦距缩短，所以能够得到精致的光学系统的液晶投影显示装置。

附图简要说明

图1是按照本发明的全息偏振光分离元件中被分离的衍射光和透过光的说明图。

图2是适用于本发明的全息偏振光分离元件的衍射特性的设定理论的说明图。