CN101726787B - 1/4波长板、光拾取装置和反射型液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供由具有双折射性和旋光性的石英晶板形成、能够使椭圆率更接近1的光学特性优良的1/4波长板、光拾取装置和反射型液晶显示装置。1/4波长板(1)由切割角度为

特别是

的石英板形成。石英板的光学轴方位角θ对应于切割角度，在15°≤θ＜45°的范围内根据规定的关系式决定。石英板的设计相位差Γ对应于切割角度，根据规定的关系式决定。通过组合这样决定的光学轴方位角θ和设计相位差Γ，从而校正基于石英的旋光性的偏振状态的变化部分，能够将椭圆率设定为接近1的最佳值。

Description

1/4波长板、光拾取装置和反射型液晶显示装置

技术领域

本发明涉及例如在光拾取装置、液晶投影仪等光学装置、光学低通滤波器等光学部件中使用的1/4波长板，特别涉及由石英这种具有双折射性和旋光性的无机晶体材料构成的1/4波长板。进而，本发明涉及使用该1/4波长板的光拾取装置和反射型液晶显示装置。

背景技术

以往，在各种光学用途中使用在线偏振光和圆偏振光之间转换偏振状态的1/4波长的相位板即1/4波长板。一般，1/4波长板利用由通过延伸处理而具有双折射性的聚碳酸酯等有机材料构成的树脂薄膜、用透明基板夹持高分子液晶层的相位差板、石英等具有双折射性的无机晶体材料的晶板制造(例如参照专利文献1～4)。

特别地，最近，在光盘装置的记录再现中使用的光拾取装置中，为了实现记录的高密度化、大容量化，采用波长非常短的高输出的蓝紫色激光器。但是，上述树脂薄膜和液晶材料具有容易吸收从蓝色到紫色以外区域的光的物理特性，所以，吸收蓝紫色激光而发热，可能使材质自身劣化而有损波长板的功能。与此相对，石英等无机晶体材料的耐光性极高，所以，石英波长板在使用蓝紫色激光器的光学系统中特别有利。

开发了各种结构的石英波长板。例如，在专利文献3所述的晶板中，当其光学轴相对于其入射面的法线倾斜时，求出主椭圆偏振光的椭圆率k，通过下述关系式计算晶板的厚度d，由此，能够进行高精度的直线-圆偏振振转换。

cos{(2π/λ)×Δn·d}＝-{2k/(1-k²)}²

其中，λ是入射到所述晶板的光的使用波长，Δn是相对于所述主椭圆偏振光的折射率之差。

一般地，在光拾取装置中，利用1/4波长板将来自半导体激光器的激光束从线偏振光转换为圆偏振光，通过光盘表面使其反射，利用所述1/4波长板恢复成线偏振光后，由受光装置转换为电信号。但是，激光是发散光，所以，透射过1/4波长板时，由于其入射角度依赖性而没有成为完全的圆偏振光而成为椭圆偏振光的分量被光盘表面反射，返回半导体激光器，所以，产生激光器振荡不稳定的问题。关于该问题，在专利文献4所述的晶板中，通过使由光的入射角决定的异常光的折射方向与光学轴以外的晶轴一致且与光学轴正交，由此，由于入射角的变动而引起的通常光和异常光之间的相位差的变化量极小，改善了入射角度依赖性的问题，能够始终将入射的线偏振光大致完全转换为圆偏振光来出射。

并且，公知有如下的相位板：将2张晶板以它们的光学轴相互关于贴合面对称、且从板面的法线方向观察相互平行的方式贴合，由此，能够抵消由于光束入射角的变动而引起的延迟的变化(例如参照专利文献5)。进而，在贴合第一波长板和第二波长板的叠层1/4波长板中，公知有如下结构：在相对于光路稍微倾斜地配置的情况下，预料到由此产生的两波长板的光学轴的偏移，预先错开层叠这些光学轴，由此，作为1/4波长板发挥期望的功能(例如参照专利文献6)。

并且，广泛公知石英所具有的旋光性会对石英波长板的性能造成影响。针对该问题，提出了如下的1/4波长板：以光轴相互交叉的方式重合层叠由具有旋光能的光学材料构成的2个波长板，通过使用庞加莱球的近似式求出的两波长板的相位差、光学轴方位角度、旋光能、以及旋转轴和中性轴所成的角满足规定的关系式，由此，降低旋光能造成的影响，在宽带中特性优良(例如参照专利文献7)。

关于该1/4波长板，使用与该专利文献7的图1相同的图26的庞加莱球进行说明。该图例示出波长λ的光在石英晶体中行进时的作用。设光的入射方向为通过赤道上的2点Cf、Cs的中性轴S1，根据直线双折射对该中性轴S1的方向赋予相位差Γ，根据圆双折射对通过北极和南极的极轴方向LR赋予相位差2ρ，该情况下，考虑它们的合成向量Γ’。设在合成向量Γ’的延长方向上与庞加莱球交叉的2点为Pa、P，关于直线PaP和始终包含中性轴S1和与该中性轴S1正交的中性轴S2在内的面所成的角β，使用相位差向量Γ和相位差向量2ρ由下式表现。

tanβ＝2ρ/Γ

因此，合成向量Γ’由下式表现。

【数式3】

${\mathrm{\Γ}}^{,}=\sqrt{{\mathrm{\Γ}}^2+{\left(2\mathrm{\ρ}\right)}^2}$

其中，设n_e’为异常光折射率，n_o为通常光折射率，n_R为右圆偏振光折射率，n_L为左圆偏振光折射率，d为晶体的厚度，Γ和ρ满足以下的关系。

【数式4】

Γ：基于直线双折射性的相位差

2ρ：基于圆双折射性的相位差

这样，合成向量Γ’是对基于直线双折射性的相位差和基于圆双折射性的相位差进行合成后的合成向量，能够作为在庞加莱球上以直线PaP为旋转轴旋转向量Γ’的动作进行处理。

在上述专利文献7中，在具有旋光能的石英波长板中，为了有效地仿真其相位差特性，关于石英波长板的作用W，在厚度方向上将石英波长板分割为n个旋光片Ti(i＝1～n)和相位片Ri(i＝1～n)，将它们作为交替作用的元件，使用矩阵如下式那样近似。

【数式5】

W＝T_nR_n…T₃R₃T₂R₂T₁R₁

$W=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{T}_k{R}_k$

【专利文献1】日本特开2005-208588号公报

【专利文献2】日本特开2006-40343号公报

【专利文献3】日本特公昭52-4948号公报

【专利文献4】日本特公平3-58081号公报

【专利文献5】日本特公平3-61921号公报

【专利文献6】日本特开2006-40359号公报

【专利文献7】日本特开2005-158121号公报

特别地，在高记录密度光盘装置的光拾取装置中使用的1/4波长板要求椭圆率为0.9以上的高直线-圆偏振光转换性能。但是，上述现有的石英波长板都不是考虑由于石英的旋光性而引起的波长板的偏振状态的变化对椭圆率和相位差双方造成的直接影响而设计的。因此，无法完全排除旋光性的影响，难以使1/4波长板的椭圆率成为0.9以上的高值或实质上接近1。

因此，本申请发明人验证了，在1/4石英波长板中，其旋光性给偏振状态带来何种变化、如何能够解除该偏振状态的变化。首先，在波长λ＝405nm中，关于按照通常手法设计的光学轴方位角θ＝45°、设计相位差Γ＝90°的石英波长板，分别仿真与石英板的切割角度有关的椭圆率、相位差、波长板的厚度t。这里，相位差是指在入射到波长板的光和从该波长板出射的光之间产生的实际相位差。光学轴方位角是指入射到波长板的光的线偏振光的偏振面和投影到该波长板的入射面(或出射面)的晶体光学轴所成的角度。石英板的切割角度是指竖立在石英板的入射面上的法线和石英晶体的Z轴(光学轴)所成的角度。另外，在本仿真中使用右石英。相位差Γ利用公知的下式计算。

Γ＝(360/λ)·(n_e-n_o)t

n_o：通常光折射率

n_e：异常光折射率

图27和图28分别示出以往公知的单板型的石英1/4波长板121、131。图27(A)、(B)的波长板121具有将入射光L的线偏振光转换为右旋的圆偏振光并出射的右旋光性，其光学轴方位角θ为45°。入射到该波长板的线偏振光的光由于石英的双折射性，除了相位差90°以外，作用有基于旋光性的偏振面的旋转，所以，如图27(C)所示，不是圆偏振光，而是成为右旋的椭圆偏振光从出射面出射。另一方面，图28(A)、(B)的波长板131具有将入射光L的线偏振光转换为左旋的圆偏振光并出射的左旋光性，其光学轴方位角θ为135°。入射到该波长板的线偏振光的光同样由于石英的双折射性，除了相位差90°以外，作用有基于旋光性的偏振面的旋转，所以，如图28(C)所示，不是圆偏振光，而是成为左旋的椭圆偏振光从出射面出射。另外，本仿真中使用的波长板具有图27(A)、(B)所示的结构。

图29(A)～(C)示出其结果。根据图29(A)、(B)可知，石英板的切割角度

越大，椭圆率越接近1，相位差维持90°，旋光性的影响小。与此相对，在切割角度为大约5～20°的小范围中，椭圆率为0.9以下，相位差也无法稳定地维持90°。但是，根据图29(C)可知，在切割角度

为大约30～90°的范围中，石英板的厚度薄到10～26μm左右。因此，石英板的强度显著降低，脆弱且易断裂，所以，在制造上和实际使用上的处理非常困难。

为了不成为制造上的困难，石英板的厚度至少需要80μm左右。因此，将石英板的切割角度设定为10°，对相位差和椭圆率的波长依赖性进行仿真。图30是通过通常的设计手法以光学轴方位角θ＝45°、设计相位差Γ＝90°进行设计的情况，用实线示出椭圆率，用点划线示出相位差。如该图所示，在波长λ＝405nm中，椭圆率大约为0.46，相位差为102.2°。

利用图31的庞加莱球对其进行说明时，如下所述。在图30的情况下，设入射光的基准点为P_o＝(1，0，0)，将旋转轴R_o设定在以S2轴为中心从S1轴旋转2θ＝90°的位置，进而使其相对于S1/S2平面向北极(S3)方向倾斜角度2ρ(ρ：石英板的旋光角)。当以该旋转轴R_o为中心使基准点P_o向右旋转相位差δ＝90°时，该球上的点P₁成为实际出射光的位置。这样，在从大幅远离出射圆偏振光的北极的位置出射的椭圆偏振光中，不适于要求高椭圆率的光拾取装置这种光学系统。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述现有问题点而完成的，其目的在于，提供如下的光学特性优良的1/4波长板：由具有双折射性和旋光性、针对短波长高输出的蓝紫色激光器发挥充分的耐光性和可靠性的石英等无机材料的晶板形成，并且，能够使椭圆率为最佳即0.9以上的高值或实际接近1。

进而，本发明的目的在于，通过使用该光学特性优良的1/4波长板，从而实现适用于更高记录密度的光盘装置的光拾取装置、以及与以往相比改善了对比度的反射型液晶显示装置。

本申请发明人针对与图27相关联叙述的石英板，进一步仿真了光学轴方位角和椭圆率之间的关系。图1示出其结果。根据该图可知，在光学轴方位角θ＝35°附近，椭圆率为最大且是0.9以上的良好的值。

在该θ＝35°中，同样设计切割角度

设计相位差Γ_o＝90°的石英板，仿真并验证了相位差和椭圆率的波长依赖性。图2示出其结果，且用实线示出椭圆率，用点划线示出相位差。考虑到制造上的误差和成品率，优选椭圆率更接近1。

因此，验证了设计相位差Γ_o和光学轴方位角θ之间的关系。针对θ＝33°、33.5°、34°、34.5°、35°，仿真与设计相位差有关的椭圆率的变化，图3示出其结果。在设计相位差91.5°、光学轴方位角34°附近，椭圆率能够改善到大约0.99。根据该图可以判明，不仅是光学轴方位角，通过使其与设计相位差相互变化，也能够改善椭圆率。

图4示出此时的相位差和椭圆率的波长依赖性，且用实线示出椭圆率，用点划线示出相位差。根据该图可知，即使考虑到制造上的误差和成品率，在波长405nm附近，也能够确保充分高的椭圆率。

使用图5的庞加莱球对其进行说明。进而，图6(A)、(B)示出分别从S1方向(正面)和S3方向(俯面)观察图5的庞加莱球的图。在图2的情况下，同样设入射光L的基准点为P_o＝(1，0，0)，将旋转轴R₁设定在以S2轴为中心从S1轴旋转2θ＝70°的位置，进而使其相对于S1/S2平面向北极(S3)方向倾斜角度2ρ(ρ：石英板的旋光角)。当以该旋转轴R₁为中心使基准点P_o向右旋转相位差δ₁＝90°时，该球上的点P₁₁成为实际出射光的位置。与在波长λ＝405nm中椭圆率大约为0.46的图30的情况相比，出射光的位置更接近北极，椭圆率更接近1。

在图4的情况下，将旋转轴R₂设定在使旋转轴R₁以稍微向S1轴侧返回的方式旋转得到的位置上。当以该旋转轴R₂为中心使基准点P_o向右旋转相位差δ₂＝91.5°时，该球上的点P₁₂成为实际出射光的位置。与图2的情况相比，出射光的位置更接近北极，椭圆率更接近1。

根据这些仿真结果可以确认到，将基于石英的旋光性的偏振状态的变化部分作为校正量，附加给基于石英的双折射性的相位的变化量即设计相位差和光学轴方位角，由此，使椭圆率成为极其接近1的值，与以往相比能够大幅改善。

进而，本申请发明人针对

以外的切割角度也进行同样的仿真。假设设计相位差Γ_o为90°，使石英板的切割角度从5°到30°每隔5°而阶段地变化，对光学轴方位角θ和椭圆率之间的关系进行仿真。图7示出其结果。针对各切割角度，椭圆率为最大的最佳光学轴方位角如下所示。

根据该结果可知，现有的石英1/4波长板与切割角度无关地将光学轴方位角设定为θ＝45°，与此相对，根据切割角度使光学轴方位角θ从45°变化，由此，能够改善椭圆率。但是，在切割角度

小的情况下，特别是在

时，椭圆率减小到最大为0.76左右，直接作为1/4波长板应用于光拾取装置是不优选的。

因此，进一步使设计相位差Γ_o从90°变化，尝试光学轴方位角的进一步优化以进一步改善椭圆率。图8(A)～图13(A)分别示出对包含各切割角度的最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角进行仿真的设计相位差和椭圆率之间的关系。图8(B)～图13(B)同样针对包含各切割角度的最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角，示出相对于光学轴方位角的变化的椭圆率。根据图8～图13的结果可以确认到，针对各切割角度，存在可靠地满足椭圆率0.9以上的光学轴方位角的范围和设计相位差的范围的组合。

总结这些结果，如下所述。

【表1】

这里，作为光学轴校正量，表现在现有的将线偏振光转换为右旋圆偏振光的石英1/4波长板中与一般设定的光学轴方位角θ＝45°之间的校正量，是从45°减去最佳光学轴方位角后的值。相位差校正量同样表现在现有的将线偏振光转换为右旋圆偏振光的石英1/4波长板中与一般设定的设计相位差Γ_o＝90°之间的校正量，是从最佳设计相位差减去45°后的值。

根据图8(B)～图13(B)的结果，按照每个切割角度提取椭圆率最大的光学轴方位角，在切割角度

的范围内在图14(A)中描绘其关系。进而，在图14(B)中描绘切割角度

和光学轴方位角θ的校正量a之间的关系。根据这些图，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的光学轴方位角θ和切割角度

之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式6】

θ＝45°-a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

同样，根据图8(A)～图13(A)的结果，按照每个切割角度提取椭圆率最大的设计相位差，在切割角度

的范围内在图15(A)中描绘其关系。进而，在图15(B)中描绘切割角度

和相位差Γ的校正量b之间的关系。根据这些图，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的设计相位差Γ和切割角度

之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式7】

Γ＝90°+b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

上述说明是针对将线偏振光转换为右旋圆偏振光的石英1/4波长板进行的。与此相同的分析方法也能够用于将线偏振光转换为左旋圆偏振光的石英1/4波长板。该情况下，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的光学轴方位角θ和切割角度

之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式8】

θ＝135°-a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

同样，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的设计相位差Γ和切割角度

之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式9】

Γ＝90°+b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

这样，针对将线偏振光转换为左旋圆偏振光的石英1/4波长板，也能够将椭圆率最大设定为接近1的值。另外，上述仿真是在1/4波长板中使用右石英的情况。该情况下，众所周知，右石英具有从出射面侧观察使入射光的偏振光向右方向选择的右旋光性。与此相对，左石英具有从出射面侧观察使入射光的偏振光向左方向选择的左旋光性，旋光的朝向向与右石英相反的方向作用。因此，在使用左石英作为1/4波长板的双折射材料的情况下，只要将校正光学轴方位角的朝向即正负方向设定为与右石英的情况相反的朝向即可。

在左石英构成的将线偏振光转换为右旋圆偏振光的1/4波长板的情况下，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的光学轴方位角θ和切割角度

之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式10】

θ＝45°+a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

进而，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的设计相位差Γ和切割角度

之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式11】

Γ＝90°-b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

并且，在左石英构成的将线偏振光转换为左旋圆偏振光的1/4波长板的情况下，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的光学轴方位角θ和切割角度之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式12】

θ＝135°+a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

进而，使椭圆率为最佳即最大能够设定为接近1的值的设计相位差Γ和切割角度

之间的关系，能够像以下的多项式那样一般化。

【数式13】

Γ＝90°-b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

本发明是根据该见解而提出的。根据本发明，为了达成上述目的，提供一种1/4波长板，该1/4波长板由具有双折射性和旋光性的无机材料的晶板构成，对从所述晶板的入射面入射的线偏振光进行转换，将其作为圆偏振光从所述晶板的出射面出射，或者，对从所述晶板的入射面入射的圆偏振光进行转换，将其作为线偏振光从所述晶板的出射面出射，其中，将由竖立在所述晶板的所述入射面的法线和所述晶板的光学轴构成的角度设定在

的范围内，将由光学轴投影线和所述线偏振光的偏振面构成的光学轴方位角θ设定在0°＜θ＜90°且θ≠45°、或者90°＜θ＜180°且θ≠135°的范围内，该光学轴投影线是将所述光学轴投影到所述晶板的所述入射面而得到的，根据所述角度

设定基于所述晶板的双折射性的相位差Γ和所述光学轴方位角θ。

这样，根据晶板的切割角度来设定最佳的光学轴方位角θ和设计相位差Γ的组合，由此，校正基于其旋光性的偏振状态的变化部分，能够使波长板的椭圆率对应于切割角度成为最大、即尽量接近1的最佳值。因此，本实施例的1/4波长板不仅针对特别是在光拾取装置中使用的短波长高输出的蓝紫色激光器发挥充分的耐光性和高可靠性，还能够得到优良的光学特性。

在某个实施例中，所述晶板由石英构成，在所述石英是右石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为0°＜θ＜45°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＞90°，在所述石英是左石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为45°＜θ＜90°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＜90°，由此，能够使1/4波长板的椭圆率对应于切割角度成为尽量接近1的最大值。

在另一实施例中，所述晶板由石英构成，在所述石英是右石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为90°＜θ＜135°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＞90°，在所述石英是左石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为135°＜θ＜180°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＜90°，由此，同样能够使1/4波长板的椭圆率对应于切割角度成为尽量接近1的最大值。

并且，在另一实施例中，将所述晶板的切割角度

设定在

的范围内，由此，能够特别有效地校正基于晶板的旋光性的偏振状态的变化部分。

特别地，优选将切割角度

设定在

的范围内，在石英是右石英的情况下，设光学轴方位角θ为θ＝45°-a、相位差Γ为Γ＝90°+b时，或者在石英是左石英的情况下，设光学轴方位角θ为θ＝45°+a、相位差Γ为Γ＝90°-b时，满足1°≤a≤30°和0°≤b≤12°。并且，优选将切割角度

设定在

的范围内，在石英是右石英的情况下，设光学轴方位角θ为θ＝135°-a、相位差Γ为Γ＝90°+b时，或者在石英是左石英的情况下，设光学轴方位角θ为θ＝135°+a、相位差Γ为Γ＝90°-b时，满足1°≤a≤30°和0°≤b≤12°。

进而，在这些情况下，优选决定为所述a、b分别满足下式。由此，能够将1/4波长板的椭圆率设定为或接近进一步接近1的值。

【数式14】

θ＝45°-a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

【数式15】

Γ＝90°+b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

并且，根据本发明的另一侧面，提供一种光拾取装置，其中，该光拾取装置具有：光源；物镜，其将从该光源出射的光会聚到记录介质上；以及检测器，其检测由记录介质反射的光，该光拾取装置将上述本发明的1/4波长板配置在光源和物镜之间的光路中。如上所述，通过使用将椭圆率设定为更接近1的最佳值的1/4波长板，从而能够实现适用于更高记录密度的光盘装置的光拾取装置。

进而，根据本发明的另一侧面，提供一种反射型液晶显示装置，其中，该反射型液晶显示装置具有：光源；颜色分解光学系统，其将从所述光源出射的光分解为多个不同颜色的光；多个偏振光转换元件，其分别使来自所述颜色分解光学系统的各所述颜色的光透射；多个偏振光分束器，其分别使透射了各所述偏振光转换元件的光透射；多个反射型液晶显示元件，其分别使透射了各所述偏振光分束器的光入射；颜色合成光学系统，其对由各所述反射型液晶显示元件反射的光进行合成；以及投影透镜，其投射由所述颜色合成光学系统合成的光并使其成像，该反射型液晶显示装置将上述本发明的多个1/4波长板分别配置在各反射型液晶显示元件和各偏振光分束器之间的光路中。同样，如上所述，通过使用将椭圆率设定为更接近1的最佳值的1/4波长板，从而能够实现与以往相比改善了对比度的反射型液晶显示装置。

附图说明

图1是示出1/4波长板的光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图2是在θ＝35°、相位差90°的情况下示出相位差、椭圆率的波长依赖性的线图。

图3是针对不同的切割角度示出与设计相位差有关的椭圆率的变化的线图。

图4是在θ＝34°、相位差91.5°的情况下示出相位差、椭圆率的波长依赖性的线图。

图5是利用庞加莱球说明图2、图4的波长板的偏振状态的图。

图6(A)、(B)是分别示出图5的庞加莱球的正面和俯面的图。

图7是示出5～30°的光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图8(A)是在切割角度为5°的情况下针对包含最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角示出设计相位差和椭圆率之间的关系的线图，(B)是示出光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图9(A)是在切割角度为10°的情况下针对包含最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角示出设计相位差和椭圆率之间的关系的线图，(B)是示出光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图10(A)是在切割角度为15°的情况下针对包含最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角示出设计相位差和椭圆率之间的关系的线图，(B)是示出光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图11(A)是在切割角度为20°的情况下针对包含最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角示出设计相位差和椭圆率之间的关系的线图，(B)是示出光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图12(A)是在切割角度为25°的情况下针对包含最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角示出设计相位差和椭圆率之间的关系的线图，(B)是示出光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图13(A)是在切割角度为30°的情况下针对包含最佳光学轴方位角的某个范围的光学轴方位角示出设计相位差和椭圆率之间的关系的线图，(B)是示出光学轴方位角和椭圆率之间的关系的线图。

图14(A)是示出使椭圆率优化的光学轴方位角θ和切割角度

之间的关系的线图，(B)是示出光学轴方位角的校正量a和切割角度

之间的关系的线图。

图15(A)是示出使椭圆率优化的设计相位差Γ和切割角度

之间的关系的线图，(B)是示出设计相位差的校正量b和切割角度

之间的关系的线图。

图16(A)是从光的出射方向观察本发明的1/4波长板的第1实施例的正面图，(B)是其侧面图，(C)是示出其偏振状态的立体图，(D)是利用庞加莱球说明偏振状态的图。

图17是示出图16的波长板即石英板的切割角度的说明图。

图18(A)是从光的出射方向观察第1实施例的变形例的1/4波长板的正面图，(B)是其侧面图，(C)是示出其偏振状态的立体图，(D)是利用庞加莱球说明偏振状态的图。

图19(A)是从光的出射方向观察第1实施例的另一变形例的1/4波长板的正面图，(B)是其侧面图，(C)是示出其偏振状态的立体图，(D)是利用庞加莱球说明偏振状态的图。

图20(A)是从光的出射方向观察第1实施例的又一变形例的1/4波长板的正面图，(B)是其侧面图，(C)是示出其偏振状态的立体图，(D)是利用庞加莱球说明偏振状态的图。

图21(A)是从光的出射方向观察本发明的1/4波长板的第2实施例的正面图，(B)是其侧面图。

图22(A)是从光的出射方向观察第2实施例的变形例的1/4波长板的正面图，(B)是其侧面图。

图23是示出应用了本发明的1/4波长板的光拾取装置的实施例的结构的概略图。

图24是示出应用了本发明的1/4波长板的LCOS型液晶投影仪的实施例的结构的概略图。

图25是示出应用了本发明的1/4波长板的反射型液晶显示装置的实施例的结构的概略图。

图26是利用庞加莱球说明现有的1/4波长板的偏振状态的图。

图27(A)是从光的出射方向观察现有的1/4波长板的正面图，(B)是其侧面图，(C)是示出其偏振状态的立体图。

图28(A)是从光的出射方向观察现有的另一1/4波长板的正面图，(B)是其侧面图，(C)是示出其偏振状态的立体图。

图29(A)～(C)是分别示出与石英板的切割角度有关的椭圆率、相位差、石英板的厚度的线图。

图30是在θ＝45°、相位差90°的情况下示出相位差、椭圆率的波长依赖性的线图。

图31是利用庞加莱球说明图30的波长板的偏振状态的图。

标号说明

1、11、21、31、41、51、67、88a、88b、88c、106、121、131：1/4波长板；1a、11a、21a、31a、43a、53a：入射面；1b、21b、31b、43b、53b：出射面；2、12、22、32、42a、42b、52a、52b：光学轴；3、13、23、33、43、53：偏振面的朝向；41a、41b、51a、51b：石英波长板；60：光拾取装置；61、81、101：光源；62：衍射光栅；63、87a、87b、87c、105、109、113：偏振光分束器；64：准直透镜；65：光盘；66：反射镜；68：物镜；69：光检测器；70：监视器用光检测器；80：液晶投影仪；82a、82b：积分透镜；83、102：偏振光转换元件；84：冷反射镜；85a、85b、103：二色镜；86：折回反射镜；89a、89b、89c、107、110、111：反射型液晶显示元件；90：正交棱镜；91、114：投影透镜；92：屏幕；104：偏振片；100：反射型液晶显示装置；108、112：偏振光旋转元件。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

图16(A)、(B)概略地示出本发明的1/4波长板的第1实施例。本实施例的1/4波长板1由厚度一定的单一石英波长板形成。该石英波长板如图17所示，从由竖立在其入射面1a(或出射面1b)上的法线和光学轴(Z轴)划定的切割角度

在

的范围内的石英板1’切出。特别地，当将切割角度设定在的范围内时，作为1/4波长板，能够加工在制造上没有困难的具有充分强度的厚度的石英波长板。

构成第1实施例的1/4波长板1的石英是右石英，具有将入射光的线偏振转换为右旋圆偏振的右旋光性。波长板1使光学轴方位角θ、即投影到入射面1a的光学轴2和入射光的线偏振的偏振面的朝向3所成的角度比现有的45°小，设定在15°≤θ＜45°的范围内。与切割角度

对应的最佳光学轴方位角θ如与图14相关联地叙述的那样，使用下式决定。

【数式16】

θ＝45°-a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

进而，波长板1的设计相位差Γ使用与图15相关联地叙述的下式，与切割角度

对应地决定最佳值。

【数式17】

Γ＝90°+b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

例如，在设切割角度

为

来设计由右石英构成的1/4波长板1的情况下，根据上述数式16的式子，计算a＝6.1°。因此，最佳的光学轴方位角θ为θ＝45°-6.1°＝38.9°。并且，根据上述数式17的式子，计算b＝0.3，最佳的设计相位差Γ为Γ＝90°+0.3°＝90.3°。

如图16(C)所示，在从1/4波长板1的入射面1a入射的线偏振光中，作用有基于石英的双折射性的相位差和基于旋光性的偏振面的旋转。但是，1/4波长板1如上所述，根据切割角度

来决定最佳的光学轴方位角θ和设计相位差Γ，由此，将相位差δ和光学轴方位角θ设定为最佳值。因此，入射光的线偏振光被转换为椭圆率大致为1的椭圆偏振光，实质上作为圆偏振光从出射面1b出射。

使用图16(D)所示的庞加莱球说明该光学作用。设与S1/S2平面平行的线偏振的入射光的基准点为P_o＝(1，0，0)，将旋转轴R₁设定在以S3轴为中心从S1轴旋转2θ的位置，进而使其相对于S1/S2平面向北极(S3)方向倾斜角度2ρ(ρ：石英板的旋光角)。进而，将旋转轴R₂设定在使旋转轴R₁以稍微向S1轴侧返回的方式旋转的位置上。当以该旋转轴R₂为中心，使基准点P_o向右旋转附加了与一般的设计相位差90°之间的校正量的最佳相位差δ时，到达与该球上的北极大致一致的点P₂。该点P₂成为实际出射光的位置，所以，入射光的线偏振转为圆偏振出射。

图18(A)、(B)概略地示出第1实施例的变形例的1/4波长板1。构成本实施例的1/4波长板11的石英是右石英，具有将入射光的线偏振转换为左旋圆偏振的左旋光性。波长板11使光学轴方位角θ、即投影到入射面11a的光学轴12和入射光的线偏振的偏振面的朝向13所成的角度比现有的135°小，设定在105°≤θ＜135°的范围内。

与切割角度对应的最佳光学轴方位角θ使用上述的下式决定。

【数式18】

θ＝135°-a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

进而，波长板11的设计相位差Γ使用上述的下式，与切割角度对应地决定最佳值。

【数式19】

Γ＝90°+b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

如图18(C)所示，在从1/4波长板11的入射面11a入射的线偏振光中，作用有基于石英的双折射性的相位差和基于旋光性的偏振面的旋转。但是，1/4波长板11如上所述，根据切割角度来决定最佳的光学轴方位角θ和设计相位差Γ，由此，将相位差δ和光学轴方位角θ设定为最佳值。因此，入射光的线偏振被转换为椭圆率大致为1的椭圆偏振，实质上作为圆偏振光从出射面11b出射。

使用图18(D)所示的庞加莱球说明该光学作用。设与S1/S2平面平行的线偏振的入射光的基准点为P_o＝(1，0，0)，将旋转轴R₁设定在以S3轴为中心从S1轴旋转2θ的位置，进而使其相对于S1/S2平面向北极(S3)方向倾斜角度2ρ(ρ：石英板的旋光角)。进而，将旋转轴R₂设定在使旋转轴R₁以稍微向S1轴侧返回的方式旋转的位置上。当以该旋转轴R₂为中心，使基准点P_o向右旋转附加了与一般的设计相位差90°之间的校正量的最佳相位差δ时，到达与该球上的南极大致一致的点P₂。该点P₂成为实际出射光的位置，所以，入射光的线偏振转为圆偏振出射。

图19(A)、(B)概略地示出第1实施例的另一变形例的1/4波长板1。构成本实施例的1/4波长板21的石英是左石英，具有将入射光的线偏振光转换为右旋圆偏振光的右旋光性。波长板21使光学轴方位角θ、即投影到入射面21a的光学轴22和入射光的线偏振光的偏振面的朝向23所成的角度比现有的45°大，设定在45°＜θ≤75°的范围内。

与切割角度

对应的最佳光学轴方位角θ使用上述的下式决定。

【数式20】

θ＝45°+a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

进而，波长板21的设计相位差Γ使用上述的下式，与切割角度

对应地决定最佳值。

【数式21】

Γ＝90°-b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

如图19(C)所示，在从1/4波长板21的入射面21a入射的线偏振光中，作用有基于石英的双折射性的相位差和基于旋光性的偏振面的旋转。但是，1/4波长板21如上所述，根据切割角度

来决定最佳的光学轴方位角θ和设计相位差Γ，由此，将相位差δ和光学轴方位角θ设定为最佳值。因此，入射光的线偏振被转换为椭圆率大致为1的椭圆偏振，实质上作为圆偏振光从出射面21b出射。

使用图19(D)所示的庞加莱球说明该光学作用。设与S1/S2平面平行的线偏振的入射光的基准点为P_o＝(1，0，0)，将旋转轴R₁设定在以S3轴为中心从S1轴旋转2θ的位置，进而使其相对于S1/S2平面向北极(S3)方向倾斜角度2ρ(ρ：石英板的旋光角)。进而，将旋转轴R₂设定在使旋转轴R₁以从S1轴侧稍微前进的方式旋转的位置上。当以该旋转轴R₂为中心，使基准点P_o向右旋转附加了与一般的设计相位差90°之间的校正量的最佳相位差δ时，到达与该球上的北极大致一致的点P₂。该点P₂成为实际出射光的位置，所以，入射光的线偏振转为圆偏振出射。

图20(A)、(B)概略地示出第1实施例的又一变形例的1/4波长板1。构成本实施例的1/4波长板31的石英是左石英，具有将入射光的线偏振光转换为左旋圆偏振光的左旋光性。波长板31使光学轴方位角θ、即投影到入射面31a的光学轴32和入射光的线偏振光的偏振面的朝向33所成的角度比现有的135°大，设定在135°＜θ≤165°的范围内。

与切割角度对应的最佳光学轴方位角θ使用上述的下式决定。

【数式22】

θ＝135°+a

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

进而，波长板31的设计相位差Γ使用上述的下式，与切割角度

对应地决定最佳值。

【数式23】

Γ＝90°-b

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

如图20(C)所示，在从1/4波长板31的入射面31a入射的线偏振中，作用有基于石英的双折射性的相位差和基于旋光性的偏振面的旋转。但是，1/4波长板31如上所述，根据切割角度

来决定最佳的光学轴方位角θ和设计相位差Γ，由此，将相位差δ和光学轴方位角θ设定为最佳值。因此，入射光的线偏振光被转换为椭圆率大致为1的椭圆偏振光，实质上作为圆偏振光从出射面31b出射。

使用图20(D)所示的庞加莱球说明该光学作用。设与S1/S2平面平行的线偏振的入射光的基准点为P_o＝(1，0，0)，将旋转轴R₁设定在以S3轴为中心从S1轴旋转2θ的位置，进而使其相对于S1/S2平面向北极(S3)方向倾斜角度2ρ(ρ：石英板的旋光角)。进而，将旋转轴R₂设定在使旋转轴R₁以从S1轴侧稍微前进的方式旋转的位置上。当以该旋转轴R₂为中心，使基准点P_o向右旋转附加了与一般的设计相位差90°之间的校正量的最佳相位差δ时，到达与该球上的南极大致一致的点P₂。该点P₂成为实际出射光的位置，所以，入射光的线偏振光作为圆偏振光出射。

这样，根据所述石英板的切割角度来设定最佳的光学轴方位角θ和设计相位差Γ的组合，由此，校正基于石英的旋光性的偏振状态的变化部分，能够使波长板1的椭圆率成为接近1的最佳值。因此，本实施例的1/4波长板不仅针对特别是在光拾取装置中使用的短波长高输出的蓝紫色激光器发挥充分的耐光性和高可靠性，还能够得到优良的光学特性。

图21(A)、(B)概略地示出本发明的1/4波长板的第2实施例。本实施例的1/4波长板41构成为层叠相同切割角度

的2张石英波长板41a、41b。石英波长板41a、41b配置成，各自的光学轴42a、42b如图21(A)所示，从入射面43a(或出射面43b)观察是平行的，并且，如图21(B)所示，从侧面观察为是平行的。

1/4波长板41的相位差Γ通过各石英波长板41a、41b的相位差Γa、Γb如下所述表现。在所述石英波长板为右石英且具有右旋光性或左旋光性的情况下，Γ＝Γa+Γb＝90°+b。在所述石英波长板为左石英且具有右旋光性或左旋光性的情况下，Γ＝Γa+Γb＝90°+b。

其中，相位差的校正量b能够利用下式表现。

【数式24】

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

各石英波长板41a、41b的光学轴方位角θ1、θ2与上述第1实施例及其各变形例的情况相同，如下所述决定。即，在所述石英波长板为右石英且具有右旋光性的情况下，θ1＝θ2＝45°-a。在所述石英波长板为右石英且具有左旋光性的情况下，θ1＝θ2＝135°-a。在所述石英波长板为左石英且具有右旋光性的情况下，θ1＝θ2＝45°+a。在所述石英波长板为左石英且具有左旋光性的情况下，θ1＝θ2＝135°+a。

其中，光学轴方位角的校正量a能够利用下式表现。

【数式25】

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

通过如上所述层叠这些石英波长板41a、41b，1/4波长板41校正基于各石英波长板的旋光性的偏振状态的变化部分，能够使其椭圆率成为接近1的最佳值。因此，本实施例的1/4波长板不仅针对特别是在光拾取装置中使用的短波长高输出的蓝紫色激光器发挥充分的耐光性和高可靠性，还能够得到优良的光学特性。

图22(A)、(B)概略地示出上述第2实施例的1/4波长板的变形例。本实施例的1/4波长板51同样构成为层叠相同切割角度

的2张石英波长板51a、51b。石英波长板51a、51b配置成，各自的光学轴52a、52b如图22(A)所示，从入射面53a(或出射面53b)观察是平行的，并且，如图22(B)所示，从侧面观察关于所述两波长板的贴合面对称，且光轴相互匹配。

1/4波长板51的相位差Γ同样通过各石英波长板51a、51b的相位差Γa、Γb如下所述表现。在所述石英波长板为右石英且具有右旋光性或左旋光性的情况下，Γ＝Γa+Γb＝90°+b。在所述石英波长板为左石英且具有右旋光性或左旋光性的情况下，Γ＝Γa+Γb＝90°+b。

其中，相位差的校正量b同样能够利用下式表现。

【数式26】

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889

各石英波长板51a、51b的光学轴方位角θ1、θ2与上述第1实施例及其各变形例的情况相同，如下所述决定。即，在所述石英波长板为右石英且具有右旋光性的情况下，θ1＝θ2＝45°-a。在所述石英波长板为右石英且具有左旋光性的情况下，θ1＝θ2＝135°-a。在所述石英波长板为左石英且具有右旋光性的情况下，θ1＝θ2＝45°+a。在所述石英波长板为左石英且具有左旋光性的情况下，θ1＝θ2＝135°+a。

其中，光学轴方位角的校正量a能够利用下式表现。

【数式25】

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

通过如上所述层叠这些石英波长板51a、51b，1/4波长板51同样校正基于各石英波长板的旋光性的偏振状态的变化部分，能够使其椭圆率成为接近1的最佳值。因此，本实施例的1/4波长板不仅针对特别是在光拾取装置中使用的短波长高输出的蓝紫色激光器发挥充分的耐光性和高可靠性，还能够得到优良的光学特性。

图23示出应用了第1实施例的1/4波长板的光拾取装置的实施例。本实施例的光拾取装置60例如用于Blu-ray Disc(商标)等光盘装置的记录再现，例如具有由放射波长405nm的蓝紫色光即激光的激光二极管构成的光源61。光拾取装置60具有：衍射光栅62，其对来自光源61的激光进行衍射使其成为3个光束；偏振光分束器63，其将透射过该衍射光栅的激光分离为P偏振分量和S偏振分量进行透射或反射；准直透镜64，其使在该偏振光分束器反射的激光成为平行光；反射镜66，其向光盘65反射透射过该准直透镜的激光；1/4波长板67，其将由该反射镜反射的线偏振光的激光转换为圆偏振光；物镜68，其会聚透射过该1/4波长板的激光；以及光检测器69，其检测从光盘65反射的激光。进而，光拾取装置60具有监视器用光检测器70，该监视器用光检测器70检测从光源61出射并透射过偏振光分束器63的激光。

以下说明光拾取装置60的动作。从光源61出射的线偏振的激光在基于3光束法的跟踪控制下，由衍射光栅62分离为3个光束后，S偏振分量被偏振光分束器63反射，通过准直透镜64成为平行光。平行的激光在反射镜66进行全反射，通过1/4波长板67从线偏振光转换为圆偏振光，利用物镜68会聚，对形成于光盘65的信号记录层的凹坑进行照射。由该凹坑反射的激光透射过所述物镜，通过1/4波长板67从圆偏振光转换为线偏振光，在反射镜66进行全反射，透射过准直透镜64和偏振光分束器63，入射到光检测器69进行检测。由此，进行记录在所述光盘中的信号的读取动作。并且，从光源61出射的激光的P偏振光分量透射过偏振光分束器63，入射到监视器用光检测器70进行检测。通过该检测输出，控制从所述激光二极管出射的激光的输出。

本实施例的光拾取装置在1/4波长板67中使用本发明的第1实施例的石英1/4波长板。由此，能够将线偏振光的激光转换为椭圆率为0.9以上的高值或实质上接近1的实质的圆偏振光，由此，能够实现适用于更高记录密度的光盘装置的光拾取装置。

图24示出LCOS型液晶投影仪的实施例，作为应用了第1实施例的1/4波长板的反射型液晶显示装置的一例。本实施例的液晶投影仪80具有：光源81；第1和第2积分透镜82a、82b；偏振光转换元件83；冷反射镜84；构成颜色分解光学系统的第1和第2二色镜85a、85b；以及折回反射镜86。进而，所述投影仪具有：红色用、绿色用和蓝色用的偏振光分束器87a、87b、87c；红色用、绿色用和蓝色用的1/4波长板88a、88b、88c；红色用、绿色用和蓝色用的由LCOS(Liquid Crystal on Silicon)构成的反射型液晶显示元件89a、89b、89c；构成颜色合成光学系统的正交棱镜90；投影透镜91；以及屏幕92。

以下说明液晶投影仪80的动作。从光源81出射的随机光通过第1积分透镜82a成为平行光，通过PS转换元件83将P偏振分量转换为S偏振光并且直接透射S偏振光，进而，通过第2积分透镜82b成为平行光，入射到冷反射镜84。由该冷反射镜反射的光中的绿色光和蓝色光由第1二色镜85a反射，红色光透射过第1二色镜85a，由折回反射镜86反射。所述红色光是S偏振光，由此，被偏振光分束器87a的偏振膜反射，透射过1/4波长板88a，入射到LCOS 89a并反射。此时，所述红色光被调制，再次透射过1/4波长板88a，转换为P偏振光，透射过偏振光分束器87a的偏振膜，入射到正交棱镜90。

由所述第1二色镜反射的绿色光被第2二色镜85b反射，是S偏振光，由此，被偏振光分束器87b的偏振膜反射，透射过1/4波长板88b，入射到LCOS 89b并反射。此时，所述绿色光被调制，再次透射过1/4波长板88b，转换为P偏振光，透射过偏振光分束器87b的偏振膜，入射到正交棱镜90。同样，由所述第1二色镜反射的蓝色光透射过第2二色镜85b，是S偏振光，由此，被偏振光分束器87反射，透射过1/4波长板88c，入射到LCOS 89c并反射。此时，所述蓝色光被调制，再次透射过1/4波长板88c，转换为P偏振光，透射过偏振光分束器87c，入射到正交棱镜90。

正交棱镜90构成为反射所入射的红色光和蓝色光而透射绿色光。因此，对入射到所述正交棱镜的红色光、绿色光和蓝色光进行颜色合成，经由投影透镜91投影到屏幕92上，得到彩色影像。

本实施例的投影仪在红绿蓝各色用的1/4波长板88a、88b、88c中分别使用本发明的第1实施例的石英1/4波长板。由此，能够将线偏振光的激光转换为椭圆率为0.9以上的高值或实质上接近1的实质的圆偏振光，由此，能够实现与以往相比改善了对比度的反射型液晶显示装置。

图25示出应用了第1实施例的1/4波长板的反射型液晶显示装置的另一实施例。本实施例的反射型液晶显示装置100具有：光源101、偏振光转换元件102、二色镜103、偏振片104、偏振光分束器105、1/4波长板106、绿色用的反射型液晶显示元件107、偏振光旋转元件108、偏振光分束器109、红色用的反射型液晶显示元件110、蓝色用的反射型液晶显示元件111、偏振光旋转元件112、构成颜色合成光学系统的偏振光分束器113、以及投影透镜114。

以下说明反射型液晶显示装置100的动作。从光源101出射的白色光通过偏振光转换元件102转换为S偏振光后，通过构成颜色分解光学系统的二色镜103反射绿色光，红色和蓝色混合光透射过二色镜103。被所述二色镜反射的绿色光是S偏振光，由此，被偏振光分束器105的偏振膜反射，透射过1/4波长板106，入射到反射型液晶显示元件107。入射到所述反射型液晶显示元件的绿色光根据图像数据被调制，明亮显示的光作为P偏振光被反射，再次透射过1/4波长板106，透射过偏振光分束器105的偏振膜，入射到偏振光分束器113。

透射过二色镜103的红色和蓝色混合光入射到偏振光旋转元件108，分离为S偏振光的红色光和P偏振光的蓝色光，通过构成颜色分解光学系统的偏振光分束器109的偏振膜反射所述红色光，所述蓝色光透射过偏振光分束器109，分别入射到反射型液晶显示元件110、111。入射到反射型液晶显示元件110的红色光根据图像数据被调制，明亮显示的光作为P偏振光被反射，对显示没有帮助的光作为S偏振光直接反射。P偏振光的红色光透射过偏振光分束器109的偏振面，入射到偏振光旋转元件112，转换为S偏振光并入射到偏振光分束器113。

关于入射到反射型液晶显示元件111的蓝色光，明亮显示的光作为S偏振光被反射，对显示没有帮助的光作为P偏振光直接反射。S偏振光的蓝色光被偏振光分束器109的偏振面反射，入射到偏振光旋转元件112，转换为S偏振光并入射到偏振光分束器113。对入射到偏振光分束器113的P偏振光的绿色光和S偏振光的红色光和蓝色光进行颜色合成并出射，从投影透镜114投影到屏幕上。

本实施例的反射型液晶显示装置也同样在1/4波长板106中使用本发明的第1实施例的石英1/4波长板。由此，能够将线偏振光的激光转换为椭圆率为0.9以上的高值或实质上接近1的实质的圆偏振光，由此，能够实现与以往相比改善了对比度的反射型液晶显示装置。

本发明不限于上述实施例，能够在其技术范围内施加各种变形或变更来实施。例如，以波长λ＝405nm为前提说明了上述实施例的1/4波长板，但是，针对其他波长当然也能够同样应用。并且，本发明的1/4波长板同样能够应用于上述实施例以外的光拾取装置和反射型液晶显示装置。

Claims (8)

1.一种1/4波长板，该1/4波长板由具有双折射性和旋光性的无机材料的晶板构成，对从所述晶板的入射面入射的线偏振光进行转换，将其作为圆偏振光从所述晶板的出射面出射，或者，对从所述晶板的入射面入射的圆偏振光进行转换，将其作为线偏振光从所述晶板的出射面出射，该1/4波长板的特征在于，

将由竖立在所述晶板的所述入射面的法线和所述晶板的光学轴构成的角度

设定在

的范围内，

将由光学轴投影线和所述线偏振光的偏振面构成的光学轴方位角θ设定在0°＜θ＜90°且θ≠45°、或者90°＜θ＜180°且θ≠135°的范围内，该光学轴投影线是将所述光学轴投影到所述晶板的所述入射面而得到的，

根据所述角度

设定基于所述晶板的双折射性的相位差Γ和所述光学轴方位角θ。

2.根据权利要求1所述的1/4波长板，其特征在于，

所述晶板由石英构成，在所述石英是右石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为0°＜θ＜45°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＞90°，在所述石英是左石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为45°＜θ＜90°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＜90°。

3.根据权利要求1所述的1/4波长板，其特征在于，

所述晶板由石英构成，在所述石英是右石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为90°＜θ＜135°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＞90°，在所述石英是左石英的情况下，将所述光学轴方位角θ设定为135°＜θ＜180°，将基于所述石英的双折射性的相位差Γ设定为Γ＜90°。

4.根据权利要求2所述的1/4波长板，其特征在于，

将所述角度

设定在的范围内，在所述石英是右石英的情况下，设所述光学轴方位角θ为θ＝45°-a、所述相位差Γ为Γ＝90°+b时，或者在所述石英是左石英的情况下，设所述光学轴方位角θ为θ＝45°+a、所述相位差Γ为Γ＝90°-b时，满足1°≤a≤30°和0°≤b≤12°。

5.根据权利要求3所述的1/4波长板，其特征在于，

将所述角度

设定在

的范围内，在所述石英是右石英的情况下，设所述光学轴方位角θ为θ＝135°-a、所述相位差Γ为Γ＝90°+b时，或者在所述石英是左石英的情况下，设所述光学轴方位角θ为θ＝135°+a、所述相位差Γ为Γ＝90°-b时，满足1°≤a≤30°和0°≤b≤12°。

6.根据权利要求4或5所述的1/4波长板，其特征在于，

所述a、b满足下式

【数式1】

其中，

A₁＝24.3633333343

A₂＝-6.0380000004

A₃＝0.6068333334

A₄＝-0.0303000000

A₅＝0.0007453333

A₆＝-0.0000072000

和下式

【数式2】

其中，

B₁＝12.8166666674

B₂＝-3.5807222225

B₃＝0.3900833334

B₄＝-0.0206388889

B₅＝0.0005300000

B₆＝-0.0000052889。

7.一种光拾取装置，其特征在于，该光拾取装置具有：

光源；

物镜，其将从所述光源出射的光会聚到记录介质上；

检测器，其检测由所述记录介质反射的光；以及

权利要求1～6中的任一项所述的1/4波长板，其配置在所述光源和所述物镜之间的光路中。

8.一种反射型液晶显示装置，其特征在于，该反射型液晶显示装置具有：

光源；

颜色分解光学系统，其将从所述光源出射的光分解为多个不同颜色的光；

多个偏振光转换元件，其分别使来自所述颜色分解光学系统的各所述颜色的光透射；

多个偏振光分束器，其分别使透射了各所述偏振光转换元件的光透射；

多个反射型液晶显示元件，其分别使透射了各所述偏振光分束器的光入射；

颜色合成光学系统，其对由各所述反射型液晶显示元件反射的光进行合成；

投影透镜，其投射由所述颜色合成光学系统合成的光并使其成像；以及

多个权利要求1～6中的任一项所述的1/4波长板，其分别配置在各所述反射型液晶显示元件和各所述偏振光分束器之间的光路中。

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