JP2013130810A - Depolarizing element, optical measuring device, and projection type display device - Google Patents

Depolarizing element, optical measuring device, and projection type display device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a depolarizing element which exhibits a spacial distribution of phase differences without separating an incident light and without depending on a polarization state of the incident light for light of a wide wavelength region and acquires high depolarization for the light of the wide wavelength region.SOLUTION: The depolarizing element comprises a first birefringent medium layer and a second birefringent medium layer. Each of the first birefringent medium layer and the second birefringent medium layer has a uniform thickness and includes at least one region of two types of regions respectively having the same phase difference and a different direction of a phase advancing axis in each of depolarizing element planes. A boundary between the two regions included in the first birefringent medium layer and a boundary between the two regions included in the second birefringent medium layer are aligned with each other. A ratio of a phase difference in the first birefringent medium layer and a phase difference in the second birefringent medium layer is 2±0.1:1. An angle between the phase advancing axes in the two types of regions included in the second birefringent medium layer is 45°±4°.

Description

本発明は、入射光の偏光性を解消する偏光解消素子、それを用いた光計測機器および投射型表示装置に関する。   The present invention relates to a depolarizing element that eliminates the polarization of incident light, an optical measuring instrument using the same, and a projection display device.

光計測機器の一つに、ツェルニ・ターナ型の光学系を有する光スペクトルアナライザがある。ツェルニ・ターナ型と呼ばれるこのような光計測機器では、入射する被測定光を回折格子に導き、回折格子で回折された光をレンズまたは凹面鏡で絞り、焦点位置に配されたスリットに通して、光量を検出する。このとき、回折格子で回折される方向が光の波長によって異なることを利用し、特定の波長光のみがスリットを通るように回折格子を適宜回転させることで、被測定光の波長毎の光量を計測できる。   One of the optical measuring instruments is an optical spectrum analyzer having a Zerni-Turna type optical system. In such an optical measuring instrument called Zerni-Turna type, incident light to be measured is guided to the diffraction grating, the light diffracted by the diffraction grating is stopped by a lens or a concave mirror, and passed through a slit arranged at the focal position, Detect the amount of light. At this time, utilizing the fact that the direction diffracted by the diffraction grating varies depending on the wavelength of the light, by appropriately rotating the diffraction grating so that only light of a specific wavelength passes through the slit, the amount of light for each wavelength of the light to be measured can be reduced. It can be measured.

ツェルニ・ターナ型の光計測機器において、回折格子は一般に斜入射で使われる。このため、入射面に平行なp偏光成分と入射面に垂直なs偏光成分に対する回折効率が異なり、被測定光の偏光状態によっては被測定光の波長毎の光量を正しく計測できないという問題があった。   In Czerni-Turna type optical measuring instruments, diffraction gratings are generally used at oblique incidence. For this reason, the diffraction efficiencies for the p-polarized light component parallel to the incident surface and the s-polarized light component perpendicular to the incident surface are different, and the amount of light for each wavelength of the measured light cannot be measured correctly depending on the polarization state of the measured light. It was.

このような、回折格子での回折効率の偏光依存性の影響を避けるために、ツェルニ・ターナ型の光計測機器では、回折格子の前に被測定光の偏光性を解消する偏光解消素子(偏光解消板、偏光スクランブラーとも呼ばれる。)を配置して、回折格子に入射する被測定光の偏光度を低減させ自然光に近い状態に変換することが行われていた。   In order to avoid the influence of the polarization dependence of the diffraction efficiency on the diffraction grating, in the Zerni-Turna type optical measuring instrument, the depolarization element (polarization) that cancels the polarization of the measured light before the diffraction grating. A canceling plate, also called a polarization scrambler) is arranged to reduce the degree of polarization of the light to be measured incident on the diffraction grating and convert it to a state close to natural light.

図19は、ツェルニ・ターナ型の光計測機器の一例を示す構成図である。図19に示す例では、光は入射スリット91から入射され、偏光解消素子92を通過後、凹面鏡93に収束される。そして、回折格子94に入射され、回折格子94の回折作用によって波長ごとに分散される。回折格子94で回折された光は、凹面鏡95により出射スリット96上の焦点位置に結合される。このように焦点位置に配された出射スリット96を通った光の光量を検出する。   FIG. 19 is a configuration diagram illustrating an example of a Zerni-Turna type optical measuring device. In the example shown in FIG. 19, light enters from the entrance slit 91, passes through the depolarization element 92, and is converged on the concave mirror 93. Then, the light enters the diffraction grating 94 and is dispersed for each wavelength by the diffraction action of the diffraction grating 94. The light diffracted by the diffraction grating 94 is coupled to the focal position on the exit slit 96 by the concave mirror 95. In this way, the amount of light passing through the exit slit 96 disposed at the focal position is detected.

このようなツェルニ・ターナ型の光計測機器に用いられる偏光解消素子の例が、特許文献1に記載されている。図20は、特許文献1に記載されている偏光解消素子の例を示す構成図である。図20に示す偏光解消素子92は、楔形に加工した水晶などの複屈折性結晶を2枚貼り合わせて構成されている。より具体的には、2枚の楔形の複屈折性結晶921、922が、常光屈折を示す結晶軸である常光軸と異常光屈折を示す結晶軸である異常光軸とが互いに重なるように、斜面を向かい合わせて貼り合わされている。図20において、923は1枚目の複屈折結晶921の常光軸を示し、924は2枚目の複屈折結晶922の常光軸を示している。   An example of a depolarizing element used in such a Zerni-Turna type optical measuring instrument is described in Patent Document 1. FIG. 20 is a configuration diagram illustrating an example of a depolarizing element described in Patent Document 1. The depolarizing element 92 shown in FIG. 20 is configured by bonding two birefringent crystals such as quartz processed into a wedge shape. More specifically, the two wedge-shaped birefringent crystals 921 and 922 are arranged such that the ordinary optical axis that is the crystal axis showing ordinary light refraction and the extraordinary optical axis that is the crystal axis showing extraordinary light refraction overlap each other. It is pasted with the slopes facing each other. In FIG. 20, 923 indicates the ordinary optical axis of the first birefringent crystal 921, and 924 indicates the ordinary optical axis of the second birefringent crystal 922.

このような偏光解消素子92に直線偏光や円偏光などの偏光性のある光を入射すると、入射した光は、1枚目の複屈折性結晶921の常光軸を進む偏光成分と異常軸を進む偏光成分とに分かれて結晶内を進み、それぞれ2枚目の複屈折性結晶922に入射する。1枚目の複屈折性結晶921の常光軸を進んだ偏光成分は、2枚目の複屈折性結晶922の異常光軸を進む。一方、1枚目の複屈折性結晶921の異常光軸を進んだ偏光成分は、2枚目の複屈折性結晶922の常光軸を進む。このとき、当該素子を透過する場所によって1枚目の複屈折性結晶921を進む距離と2枚目の複屈折性結晶922を進む距離とが異なるため、位相差に空間的分布が生じる。偏光解消素子92は、この位相差の空間的分布を利用して、入射光を場所ごとに偏光状態が異なる光に変換する。結果、偏光解消素子92から出射された光は、さまざまな偏光状態が重なりあい、平均として偏光性が解消されたとみなすことができる。   When light having polarization such as linearly polarized light or circularly polarized light is incident on such a depolarizing element 92, the incident light travels along the polarization component that travels along the normal optical axis of the first birefringent crystal 921 and the abnormal axis. The light is divided into polarized light components and travels through the crystal, and is incident on the second birefringent crystal 922. The polarization component that has traveled along the normal optical axis of the first birefringent crystal 921 travels along the extraordinary optical axis of the second birefringent crystal 922. On the other hand, the polarization component that has traveled along the extraordinary optical axis of the first birefringent crystal 921 travels along the ordinary optical axis of the second birefringent crystal 922. At this time, since the distance traveled through the first birefringent crystal 921 and the travel distance traveled through the second birefringent crystal 922 differ depending on the location where the element is transmitted, a spatial distribution occurs in the phase difference. The depolarization element 92 converts the incident light into light having a different polarization state for each location by using the spatial distribution of the phase difference. As a result, the light emitted from the depolarization element 92 can be regarded as having the polarization properties canceled as an average by overlapping various polarization states.

楔形の複屈折性結晶を2枚貼り合わせてなる偏光解消素子を用いる場合、貼り合わせ面である斜面によって入射光に屈折が生じ、光の進む方向が変わる。すなわち、1枚目の複屈折性結晶921の常光軸を進んで2枚目の複屈折性結晶922の異常光軸を進む偏光成分の屈折する角度と、1枚目の複屈折性結晶921の異常光軸を進んで2枚目の複屈折性結晶922の常光軸を進む偏光成分の屈折する角度とが異なるため、当該素子を出射する光はその偏光成分に応じて2つに分離する。さらに、光の波長によって屈折する角度が異なるため、出射する光の分離する角度は波長によって異なる。   In the case of using a depolarizing element in which two wedge-shaped birefringent crystals are bonded together, the incident light is refracted by the inclined surface that is the bonding surface, and the traveling direction of the light changes. That is, the angle at which the polarization component refracts traveling along the normal optical axis of the first birefringent crystal 921 and along the extraordinary optical axis of the second birefringent crystal 922, and the first birefringent crystal 921 Since the angle of refracting the polarization component that travels along the extraordinary optical axis and travels along the ordinary optical axis of the second birefringent crystal 922 is different, the light emitted from the element is separated into two according to the polarization component. Furthermore, since the angle of refraction differs depending on the wavelength of light, the angle at which the emitted light is separated differs depending on the wavelength.

光計測機器における回折格子94の偏光依存性を解消するには、偏光解消素子92によって分離される光の両方を出射スリット96に通す必要がある。しかし、光の波長によって偏光解消素子92が出射する光の分離する角度が異なるために、スリット幅が被測定光の最大波長によって制限されるという問題があった。なお、偏光解消素子の常光軸または異常光軸に沿って直線偏光を入射させれば光は分離しないが、この場合は同じ直線偏光で出射することになり、そもそもの目的である偏光性を解消できない。   In order to eliminate the polarization dependency of the diffraction grating 94 in the optical measuring instrument, it is necessary to pass both of the lights separated by the depolarization element 92 through the exit slit 96. However, there is a problem that the slit width is limited by the maximum wavelength of the light to be measured because the angle at which the light emitted from the depolarization element 92 is separated differs depending on the wavelength of the light. Note that if linearly polarized light is incident along the normal or extraordinary optical axis of the depolarizer, the light will not be separated, but in this case it will be emitted with the same linearly polarized light, and the original polarization property will be eliminated. Can not.

その一方で、波長分解能を向上するには、スリット幅を狭めることが有効である。結果、波長分解能の向上と被測定光の最大波長とがトレードオフの関係をもつという望まない制約があった。   On the other hand, it is effective to narrow the slit width in order to improve the wavelength resolution. As a result, there is an undesired restriction that the improvement in wavelength resolution and the maximum wavelength of the light to be measured have a trade-off relationship.

そこで、特許文献1には、複屈折性結晶の複屈折軸と楔形の傾斜方向を工夫して、スリットの長手方向に光を分離させることでスリット幅を狭くする方法が記載されている。特許文献1に記載されている光計測機器では、回折格子94のp偏光成分とs偏光成分に対して、偏光解消素子92の常光軸または異常光軸が45°方向となるように偏光解消素子92を配置することで偏光性を解消する機能を保持させつつ、偏光解消素子92による光の分離方向がスリット幅の長手方向に合うようにしている。   Therefore, Patent Document 1 describes a method of narrowing the slit width by devising the birefringent axis of the birefringent crystal and the wedge-shaped tilt direction and separating the light in the longitudinal direction of the slit. In the optical measuring instrument described in Patent Document 1, the depolarization element is set so that the normal or extraordinary optical axis of the depolarization element 92 is 45 ° with respect to the p-polarized component and the s-polarized component of the diffraction grating 94. By disposing 92, the light separating direction by the depolarizing element 92 matches the longitudinal direction of the slit width while maintaining the function of eliminating the polarization.

ところで、偏光解消素子の他の用途として、スクリーンに投影画像を表示する投射型表示装置(プロジェクタ)におけるスペックルノイズを改善するために偏光解消素子を用いることが提案されている。   By the way, as another application of the depolarizing element, it has been proposed to use the depolarizing element in order to improve speckle noise in a projection display device (projector) that displays a projected image on a screen.

従来、投射型表示装置の光源は超高圧水銀(UHP)ランプが使用されてきたが、単色性に優れていることや光源の長寿命化の観点から、光源にレーザーを使用することが提案されている。この他にも、UHPランプはその性質から赤色の波長である645nm近傍の波長帯域がブロードなスペクトルとなることから、赤色光源としてレーザーを使用し、青色・緑色波長帯にはUHPランプを使用するといった併用型の光源を使用することなどが提案されている。   Conventionally, an ultra-high pressure mercury (UHP) lamp has been used as a light source for a projection display device. However, it is proposed to use a laser as a light source from the viewpoint of excellent monochromaticity and long life of the light source. ing. In addition, since the UHP lamp has a broad spectrum in the wavelength band near 645 nm, which is the red wavelength, the laser is used as the red light source, and the UHP lamp is used in the blue and green wavelength bands. It has been proposed to use a combined light source.

しかし、レーザーを光源とした投射型表示装置では、光源のコヒーレント性が高いため、画像を表示するスクリーンの凹凸によって散乱された光が眼の網膜上で干渉して粒状のスペックルノイズが発生するおそれがあるという問題があった。スペックルノイズが発生すると、投影画像の画質が劣化するため好ましくない。このような画像投射装置において、コヒーレント性を有する光を発光する光源と該光源が発光した光を変調して画像光を生成する画像光生成手段との間または画像光生成手段と該画像光生成手段が生成した画像光を投影する投影手段との間に偏光解消素子を配置し、入射光の位相を変調させることによって、スペックルノイズを低減できる。   However, in a projection display device using a laser as a light source, the light source is highly coherent, so that light scattered by the unevenness of the screen displaying the image interferes on the retina of the eye and generates granular speckle noise. There was a problem of fear. When speckle noise occurs, the image quality of the projected image is deteriorated, which is not preferable. In such an image projection apparatus, between the light source that emits coherent light and the image light generation unit that modulates the light emitted from the light source to generate image light, or between the image light generation unit and the image light generation Speckle noise can be reduced by disposing a depolarizing element between the projection means for projecting the image light generated by the means and modulating the phase of the incident light.

例えば、特許文献2には、画像投影装置におけるスペックルノイズを低減させる目的で、ストライプ状または市松模様状の平面パターンを有する偏光解消素子を用いる例が記載されている。図21および図22は、特許文献2に記載されている偏光解消素子を示す構成図である。図21および図22に示す偏光解消素子81、82は、それぞれ緑色波長帯の光に対して180°の位相を有する1/2波長板として機能する複屈折性領域801と、等方性領域802とを1つの組みとして、この組を複数配置した構造を有している。   For example, Patent Document 2 describes an example in which a depolarizing element having a stripe-like or checkered plane pattern is used for the purpose of reducing speckle noise in an image projection apparatus. 21 and 22 are configuration diagrams showing the depolarizing element described in Patent Document 2. FIG. The depolarizers 81 and 82 shown in FIGS. 21 and 22 each have a birefringent region 801 that functions as a half-wave plate having a phase of 180 ° with respect to light in the green wavelength band, and an isotropic region 802. As a set, and a plurality of the sets are arranged.

特許第2995985号公報Japanese Patent No. 2995985 特開2006−047421号公報JP 2006-047421 A

特許文献1に記載された方法によれば、光計測機器において、偏光解消素子による被測定光の最大波長の制約を受けずに、スリット幅を細くできる可能性がある。しかし、この方法においても偏光解消素子が被測定光を分離することに変わりはないため、装置への組み込み精度によって、スリット幅を狭められる限界が決められてしまう。   According to the method described in Patent Literature 1, there is a possibility that the slit width can be narrowed in the optical measurement device without being restricted by the maximum wavelength of the light to be measured by the depolarization element. However, even in this method, since the depolarizing element does not change the light to be measured, the limit for narrowing the slit width is determined by the accuracy of incorporation into the apparatus.

すなわち、従来の偏光解消素子では、計測する光が複数に分離してしまい、かつ、入射する光の波長によって分離する方向がかわってしまうという問題があった。このため、ツェルニ・ターナ型の光計測機器に用いた場合に、一定幅以上のスリットを使うしかなく、波長分解能の向上が難しかった。   That is, the conventional depolarizing element has a problem that the light to be measured is separated into a plurality of parts and the direction of separation is changed depending on the wavelength of the incident light. For this reason, when used in a Zerni-Turna type optical measuring instrument, it is necessary to use a slit having a certain width or more, and it is difficult to improve the wavelength resolution.

また、従来の偏光解消素子では、特定の波長の光に対してしか高い偏光解消性を得ることができないという問題があった。このため、レーザー光のようにコヒーレント性の高い光を光源に使用する投射型表示装置に用いた場合に、青色、緑色、赤色のレーザー光の全てに対して高い偏光解消性を得るためには、青色、緑色、赤色のレーザー光用にそれぞれ最適化した3つの偏光解消素子を用意しなければならず、光学系の小型化・簡単化の妨げになっていた。また、小型化・簡単化のために視感度の高い緑色のレーザー光に対してのみ偏光解消素子を適用した場合には、青色のレーザー光および赤色のレーザー光によるスペックルノイズが残留してしまうという問題があった。   Further, the conventional depolarizing element has a problem that high depolarization can be obtained only for light of a specific wavelength. For this reason, in order to obtain high depolarization for all blue, green, and red laser light when used in a projection display device that uses highly coherent light such as laser light as a light source. Three depolarizers optimized for blue, green, and red laser beams had to be prepared, which hindered miniaturization and simplification of the optical system. In addition, when depolarizing elements are applied only to green laser light with high visibility for miniaturization and simplification, speckle noise due to blue laser light and red laser light remains. There was a problem.

本発明は、かかる問題に鑑み、広い波長域の光に対して、入射する光を分離させることなく、かつ入射する光の偏光状態に依存せずに、位相差に空間的分布を発現させることができる偏光解消素子の提供を目的とする。より具体的には、広い波長域に対応可能で、入射する光を分離させることなく、かつ入射する光の偏光状態に依存せずに、出射する光の特定の偏光成分とそれに直交する偏光成分のそれぞれの光量を一定の割合に変換できる偏光解消素子の提供を目的とする。   In view of such a problem, the present invention makes it possible to express a spatial distribution in a phase difference without separating incident light with respect to light in a wide wavelength range and without depending on the polarization state of incident light. An object of the present invention is to provide a depolarizing element capable of achieving the above. More specifically, a specific polarization component of the emitted light and a polarization component orthogonal to the incident light can be handled without separating the incident light and without depending on the polarization state of the incident light. An object of the present invention is to provide a depolarizing element capable of converting each of the light quantities of the light into a certain ratio.

また、本発明は、広い波長域の光に対して、高い偏光解消性を得られる偏光解消素子の提供を目的とする。より具体的には、広い波長域に対応可能で、入射する特定の偏光方向の直線偏光を無偏光、すなわち偏光度をゼロとする光に変換できる偏光解消素子の提供を目的とする。   Another object of the present invention is to provide a depolarizing element that can obtain high depolarization properties for light in a wide wavelength range. More specifically, an object of the present invention is to provide a depolarizing element that can cope with a wide wavelength range and can convert linearly polarized light having a specific polarization direction to non-polarized light, that is, light having a polarization degree of zero.

本発明による偏光解消素子は、第1の複屈折性媒質層と、第2の複屈折性媒質層とを備え、第1の複屈折性媒質層および第2の複屈折性媒質層は、それぞれ厚さが均一であり、かつそれぞれ素子面内に、位相差が等しく進相軸方向が異なる2種類の領域を少なくとも各々1つ含み、第1の複屈折性媒質層に含まれる各領域の境界線と第2の複屈折性媒質層に含まれる各領域の境界線とが一致しており、第1の複屈折性媒質層の有する位相差と第2の複屈折性媒質層の有する位相差の比が2±0.1:1であり、第2の複屈折性媒質層に含まれる2種類の領域の進相軸のなす角度が45°±4°であることを特徴とする。なお厚さが均一であるとは、第1の複屈折性媒質層の表面と裏面、つまり両界面の平行度が0.1°以下をいい、第2の複屈折性媒質層においても両界面の平行度が0.1°以下をいう。   The depolarizing element according to the present invention includes a first birefringent medium layer and a second birefringent medium layer, wherein the first birefringent medium layer and the second birefringent medium layer are respectively A boundary between each region included in the first birefringent medium layer, including at least one of each of two types of regions having a uniform thickness and a different phase difference and a fast axis direction in the element plane. The phase difference of the first birefringent medium layer and the phase difference of the second birefringent medium layer are coincident with the boundary line of each region included in the second birefringent medium layer. The ratio is 2 ± 0.1: 1, and the angle formed by the fast axes of the two types of regions included in the second birefringent medium layer is 45 ° ± 4 °. The uniform thickness means that the parallelism of the front and back surfaces of the first birefringent medium layer, that is, both interfaces is 0.1 ° or less. The degree of parallelism is 0.1 ° or less.

また、第2の複屈折性媒質層の有する位相差は、当該偏光解消素子に入射する光のうち最も短い波長の光に対して300°以下であるとともに、最も長い波長の光に対して60°以上であってもよい。   The phase difference of the second birefringent medium layer is 300 ° or less with respect to the light with the shortest wavelength among the light incident on the depolarizing element, and 60 with respect to the light with the longest wavelength. It may be more than °.

また、本発明による偏光解消素子は、入射する光の波長が800nm〜1700nmの帯域にあり、第2の複屈折性媒質層の有する位相差は、入射する光のうち最も短い波長の光に対して300°以下であるとともに、最も長い波長の光に対して60°以上であってもよい。   The depolarizing element according to the present invention has a wavelength of incident light in a band of 800 nm to 1700 nm, and the second birefringent medium layer has a phase difference with respect to light having the shortest wavelength among incident light. And may be 60 ° or more with respect to light having the longest wavelength.

また、本発明による偏光解消素子は、入射する光の波長が380nm〜820nmの帯域にあり、第2の複屈折性媒質層の有する位相差は、入射する光のうち最も短い波長の光に対して300°以下であるとともに、最も長い波長の光に対して60°以上であってもよい。   The depolarizing element according to the present invention has a wavelength of incident light in a band of 380 nm to 820 nm, and the phase difference of the second birefringent medium layer is smaller than the light having the shortest wavelength among the incident light. And may be 60 ° or more with respect to light having the longest wavelength.

また、第1の複屈折性媒質層および第2の複屈折性媒質層は、それぞれ素子面内に、位相差が等しく進相軸方向が異なる2種類の領域を各々2つ以上含み、第1の複屈折性媒質層および第2の複屈折性媒質層において、第1の進相軸方向を有する領域と第2の進相軸方向を有する領域とがともに素子面内に均一に分布するよう配置されていてもよい。   Further, each of the first birefringent medium layer and the second birefringent medium layer includes two or more of two types of regions having the same phase difference and different fast axis directions in the element plane. In the birefringent medium layer and the second birefringent medium layer, the region having the first fast axis direction and the region having the second fast axis direction are both uniformly distributed in the element plane. It may be arranged.

また、本発明による光計測機器は、入射する被測定光を回折格子に導き、回折格子で回折された光をレンズまたは凹面鏡で絞り、焦点位置に配されたスリットに通して、光量を検出するツェルニ・ターナ型の光学系を有する光計測機器であって、回折格子の前段に、上述のいずれかの偏光解消素子を備え、偏光解消素子により、回折格子に入射する被測定光の位相差に空間的分布を発現させることを特徴とする。   The optical measuring instrument according to the present invention guides incident light to be measured to the diffraction grating, stops the light diffracted by the diffraction grating with a lens or a concave mirror, and passes the light through the slit arranged at the focal position to detect the light quantity. An optical measuring instrument having a Zerni-Turner type optical system, comprising one of the depolarizing elements described above in front of the diffraction grating, and the depolarizing element that adjusts the phase difference of the light to be measured incident on the diffraction grating. It is characterized by expressing a spatial distribution.

また、本発明による投射型表示装置は、光源にレーザー光を使用する投射型表示装置であって、光源と、光源が発光した光を変調して画像光を生成する画像光生成手段との間、または画像光生成手段と、画像光生成手段が生成した画像光を投影する投影手段との間に、上述の偏光解消素子のうち2種類の領域を各々2つ以上含む偏光解消素子を備え、偏光解消素子に特定の偏光方向の直線偏光を入射して、無偏光の光に変換させることを特徴とする。   The projection display device according to the present invention is a projection display device that uses laser light as a light source, and is provided between the light source and image light generation means that generates image light by modulating light emitted from the light source. Or a depolarizing element including at least two of the two types of depolarizing elements described above between the image light generating means and the projecting means for projecting the image light generated by the image light generating means, It is characterized in that linearly polarized light having a specific polarization direction is incident on the depolarizing element and converted into non-polarized light.

本発明によれば、広い波長域の光に対して、入射する光を分離させることなく、かつ入射する光の偏光状態に依存せずに、位相差に空間的分布を発現させることができる偏光解消素子を提供できる。従って、ツェルニ・ターナ型の光計測機器に用いた場合に、回折格子の偏光依存性の影響をさけることができるだけでなく、被測定光の最大波長の制約を受けずに波長分解能を向上させることができる。   According to the present invention, polarized light capable of expressing a spatial distribution in a phase difference without separating incident light with respect to light in a wide wavelength range and without depending on the polarization state of incident light. A cancellation element can be provided. Therefore, when used in Zerni-Turna type optical measurement equipment, not only can the influence of polarization dependence of the diffraction grating be avoided, but also the wavelength resolution can be improved without being restricted by the maximum wavelength of the light to be measured. Can do.

また、本発明によれば、広い波長域の光に対して、高い偏光解消性を得られる偏光解消素子を提供できる。従って、レーザーを光源に使用する投射型表示装置に用いた場合に、スペックルノイズを低減できるだけでなく、1つの偏光解消素子だけで、青色、緑色、赤色のレーザー光の全てに対して高い偏光解消性を得ることができるので、投射型表示装置を小型化・簡単化できる。   Further, according to the present invention, it is possible to provide a depolarizing element that can obtain high depolarization properties with respect to light in a wide wavelength range. Therefore, when used in a projection display device that uses a laser as a light source, not only can speckle noise be reduced, but only one depolarization element can be used to achieve high polarization for all blue, green, and red laser light. Since the resolvability can be obtained, the projection display device can be reduced in size and simplified.

第1の実施形態の偏光解消素子の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the depolarizing element of 1st Embodiment. 第1の実施形態の偏光解消素子の平面パターンの一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the plane pattern of the depolarizing element of 1st Embodiment. 第1の実施形態の偏光解消素子の平面パターンの他の例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the other example of the plane pattern of the depolarizer of 1st Embodiment. 第1の実施形態の偏光解消素子の平面パターンの他の例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the other example of the plane pattern of the depolarizer of 1st Embodiment. 偏光解消素子に適用するパラメータに与える制約条件の一例を示す表。The table | surface which shows an example of the constraint condition given to the parameter applied to a depolarizing element. 偏光解消素子の光学設計における評価関数F(δ,θ)の値に対する、第1層第1領域131の進相軸方向θと第2の複屈折性媒質層14の有する位相差δとの関係を示す等高線図。The relationship between the fast axis direction θ of the first layer first region 131 and the phase difference δ of the second birefringent medium layer 14 with respect to the value of the evaluation function F (δ, θ) in the optical design of the depolarizing element FIG. 偏光解消素子に適用するパラメータに与える制約条件の他の例を示す表。The table | surface which shows the other example of the restrictions given to the parameter applied to a depolarizer. 第1の複屈折性媒質層13における、光の波長λと位相差δの関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the light wavelength λ and the phase difference δ in the first birefringent medium layer 13. 第1の実施形態の偏光解消素子の他の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structural example of the depolarizing element of 1st Embodiment. 第1の実施形態の偏光解消素子の他の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structural example of the depolarizing element of 1st Embodiment. 第1の実施形態の偏光解消素子の他の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structural example of the depolarizing element of 1st Embodiment. 第2の実施形態の偏光解消素子の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the structural example of the depolarizing element of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の偏光解消素子の平面パターンの一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the plane pattern of the depolarizing element of 2nd Embodiment. 第1の実施例の偏光解消素子の評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the depolarizing element of a 1st Example. 第1の実施例の偏光解消素子の評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the depolarizing element of a 1st Example. 第1の実施例の偏光解消素子の評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the depolarizing element of a 1st Example. 第1の実施例の偏光解消素子の評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the depolarizing element of a 1st Example. 第2の実施例の偏光解消素子の評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the depolarizing element of a 2nd Example. ツェルニ・ターナ型の光計測機器の構成図。The block diagram of a Zerni-Turna type optical measuring instrument. ツェルニ・ターナ型の光計測機器に用いられる従来の偏光解消素子の構成例を示す斜視図。The perspective view which shows the structural example of the conventional depolarizing element used for a Czerny-Turner type optical measuring device. 画像投影装置に用いられる従来の偏光解消素子の平面パターンの例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of the plane pattern of the conventional depolarizing element used for an image projector. 画像投影装置に用いられる従来の偏光解消素子の平面パターンの他の例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the other example of the planar pattern of the conventional depolarizing element used for an image projector.

実施形態1.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態の偏光解消素子は、ツェルニ・ターナ型の光計測機器に用いる場合を想定し、入射する光を分離させることなく、広い波長域の光に対して、入射する光の偏光状態に依存せずに、光のX軸方向の偏光成分の強度とそれに直交するY軸方向の偏光成分の強度とが略等しい光を出射させる特性を発現させたものである。
Embodiment 1. FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The depolarization element of the present embodiment is assumed to be used in a Zerni-Turna type optical measuring instrument, and depends on the polarization state of incident light with respect to light in a wide wavelength range without separating incident light. In this case, the light is emitted such that the intensity of the polarization component in the X-axis direction of light and the intensity of the polarization component in the Y-axis direction orthogonal thereto are emitted.

図1は、第1の実施形態の偏光解消素子10の例を示す断面図である。図1に示す偏光解消素子10は、2枚の透明基板11、12の間に、2つの複屈折性媒質層すなわち第1の複屈折層13と第2の複屈折性媒質層14とが設けられている。2つの複屈折性媒質層13、14は、それぞれ素子面内において進相軸方向(または遅相軸方向)が異なる2種類の領域を各々1つ(図1に示す例では、領域131と132または領域141と142)を含んでいる。換言すると、2つの複屈折性媒質層13、14はそれぞれ平面上(図1におけるX−Y平面上)で領域が2つに分割され、分割された2つの領域は互いに進相軸方向が異なっている。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a depolarizing element 10 according to the first embodiment. The depolarizing element 10 shown in FIG. 1 includes two birefringent medium layers, that is, a first birefringent layer 13 and a second birefringent medium layer 14 between two transparent substrates 11 and 12. It has been. The two birefringent medium layers 13 and 14 each have one of two types of regions having different fast axis directions (or slow axis directions) in the element plane (in the example shown in FIG. 1, the regions 131 and 132). Or regions 141 and 142). In other words, each of the two birefringent medium layers 13 and 14 is divided into two regions on the plane (on the XY plane in FIG. 1), and the two divided regions have different fast axis directions. ing.

図1に示す例では、第1の複屈折性媒質層13において、第1の進相軸方向を持つ領域(図1では左側の領域)を第1層第1領域131とし、第2の進相軸方向を持つ領域(図1では右側の領域)を第1層第2領域132として示している。同様に、第2の複屈折性媒質層14において、第1の進相軸方向を持つ領域(図1では左側の領域)を第2層第1領域141とし、第2の進相軸方向を持つ領域(図1では右側の領域)を第2層第2領域142として示している。   In the example shown in FIG. 1, in the first birefringent medium layer 13, the region having the first fast axis direction (the left region in FIG. 1) is defined as the first layer first region 131, and the second advance The region having the phase axis direction (the region on the right side in FIG. 1) is shown as the first layer second region 132. Similarly, in the second birefringent medium layer 14, the region having the first fast axis direction (the left region in FIG. 1) is the second layer first region 141, and the second fast axis direction is A region having the right side (the region on the right side in FIG. 1) is shown as a second layer second region 142.

図2は、偏光解消素子10の平面パターンの一例を示す説明図である。なお、図2(a)は、図1に示した偏光解消素子10の透明基板11を透して見た第1の複屈折性媒質層13の平面パターンを模式的に示している。また、図2(b)は、図1に示した偏光解消素子10の透明基板11および第1の複屈折性媒質層13を透して見た第2の複屈折性媒質層14の平面パターンを模式的に示している。なお、図2のA−A’で切りだした断面図が図1に相当する。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a planar pattern of the depolarizer 10. 2A schematically shows a planar pattern of the first birefringent medium layer 13 viewed through the transparent substrate 11 of the depolarizer 10 shown in FIG. FIG. 2B shows a planar pattern of the second birefringent medium layer 14 viewed through the transparent substrate 11 and the first birefringent medium layer 13 of the depolarizer 10 shown in FIG. Is schematically shown. A cross-sectional view taken along A-A ′ in FIG. 2 corresponds to FIG. 1.

偏光解消素子10の平面パターンは、設計者によって自由に決めることができる。例えば、図3や図4に示すような平面パターンであってもよい。すなわち、当該素子を上面(入射面)から見た場合に、例えばその平面上を横方向に2分割するように形成してもよいし、また例えば、斜め方向に2分割するように形成してもよい。なお、図3および図4は、本実施形態に係る偏光解消素子10の平面パターン図の一例であって、いずれも図1に示した偏光解消素子10の透明基板11を透して見た第1の複屈折性媒質層13の平面パターンを模式的に示している。図3のB−B’、図4のC−C’で切りだした断面図が図1に相当する。   The planar pattern of the depolarizing element 10 can be freely determined by the designer. For example, a planar pattern as shown in FIGS. 3 and 4 may be used. That is, when the element is viewed from the upper surface (incident surface), for example, the plane may be formed so as to be divided into two in the lateral direction, or, for example, formed so as to be divided into two in the oblique direction. Also good. 3 and 4 are examples of a plan pattern diagram of the depolarizing element 10 according to the present embodiment, both of which are seen through the transparent substrate 11 of the depolarizing element 10 shown in FIG. 1 schematically shows a planar pattern of one birefringent medium layer 13. A cross-sectional view taken along B-B 'in FIG. 3 and C-C' in FIG. 4 corresponds to FIG.

偏光解消素子10の平面パターンは、入射する光の径内における第1層第1領域131と第1層第2領域132の面積比が50:50になるように設計するのが最適である。   The plane pattern of the depolarizing element 10 is optimally designed so that the area ratio of the first layer first region 131 and the first layer second region 132 within the diameter of the incident light is 50:50.

ただし、偏光解消素子に入射する光の位置がずれて、光の径内における第1層第1領域131と第1層第2領域132の面積比が50:50を維持しなくても、面積比として40:60〜60:40の間であれば実用上所望の特性を得ることができる。実用上所望の特性については後述する。   However, even if the position of the light incident on the depolarizing element is shifted and the area ratio of the first layer first region 131 and the first layer second region 132 within the diameter of the light does not maintain 50:50, the area If the ratio is between 40:60 and 60:40, practically desired characteristics can be obtained. The practically desired characteristics will be described later.

また、図2(a)(b)に示すように、第1の複屈折媒質層13と第2の複屈折性媒質層14の平面パターンは等しく、第1の複屈折媒質層13と第2の複屈折媒質層14とで境界線が一致していることが最も好ましい。このことから、入射する光の径内における第2層第1領域141と第2層第2領域142の面積比も50:50になるように偏光解消素子10の平面パターンを設計するのが最適である。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the first birefringent medium layer 13 and the second birefringent medium layer 14 have the same planar pattern, and the first birefringent medium layer 13 and the second birefringent medium layer 13 It is most preferable that the boundary line coincides with the birefringent medium layer 14. For this reason, it is optimal to design the planar pattern of the depolarizer 10 so that the area ratio of the second layer first region 141 and the second layer second region 142 within the diameter of the incident light is also 50:50. It is.

なお、第1層境界線と第2層境界線とが一致していることは最も好ましいが、入射する光の直径に対して1/100程度のずれであれば実用上所望の特性を得ることは可能である。実用上所望の特性については後述する。   Although it is most preferable that the first layer boundary line and the second layer boundary line coincide with each other, practically desired characteristics can be obtained as long as the deviation is about 1/100 of the diameter of incident light. Is possible. The practically desired characteristics will be described later.

また、第1層第1領域131と第1層第2領域132とは同じ複屈折性材料からなり、第1の複屈折性媒質層13全体で均一な厚みを有している。従って、第1層第1領域131と第1層第2領域132とで位相差は等しい。なお均一な厚みとは、第1の複屈折性媒質層の両界面において界面の平行度が0.1°以下をいう。   The first layer first region 131 and the first layer second region 132 are made of the same birefringent material and have a uniform thickness throughout the first birefringent medium layer 13. Accordingly, the first layer first region 131 and the first layer second region 132 have the same phase difference. The uniform thickness means that the parallelism of the interface is 0.1 ° or less at both interfaces of the first birefringent medium layer.

同様に、第2層第1領域141と第2層第2領域142とは同じ複屈折性材料からなり、第2の複屈折性媒質層14全体で均一な厚みを有している。従って、第2層第1領域141と第2層第2領域142とで位相差は等しい。   Similarly, the second layer first region 141 and the second layer second region 142 are made of the same birefringent material and have a uniform thickness throughout the second birefringent medium layer 14. Accordingly, the second layer first region 141 and the second layer second region 142 have the same phase difference.

このように、偏光解消素子10の2層の複屈折性媒質層13、14の厚みが均一であって、複屈折性媒質層の貼り合わせ面において斜面が形成されないため、楔形の複屈折性結晶を貼り合わせた従来の偏光解消素子のように斜面による屈折作用によって光が分離することはない。   As described above, since the thickness of the two birefringent medium layers 13 and 14 of the depolarizing element 10 is uniform and no slope is formed on the bonding surface of the birefringent medium layer, a wedge-shaped birefringent crystal is formed. The light is not separated by the refracting action due to the inclined surface unlike the conventional depolarizing element in which is bonded.

次に、本実施形態に係る偏光解消素子10の具体的な構成について図1および図2を用いて説明する。   Next, a specific configuration of the depolarizer 10 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

透明基板11、12は、入射する光に対して透明であれば、樹脂板、樹脂フィルムなど種々の材料を使用できる。例えば、ガラスや石英ガラスなどの光学的等方性材料を用いてもよい。また、透明基板11、12の空気との界面に、多層膜による反射防止膜を備えると、フレネル反射による光反射損失を低減できるので好ましい。   As long as the transparent substrates 11 and 12 are transparent to incident light, various materials such as a resin plate and a resin film can be used. For example, an optically isotropic material such as glass or quartz glass may be used. In addition, it is preferable to provide an antireflection film made of a multilayer film at the interface between the transparent substrates 11 and 12 and the air because light reflection loss due to Fresnel reflection can be reduced.

第1の複屈折性媒質層13および第2の複屈折性媒質層14を構成する複屈折性材料としては、複屈折性を有する液晶モノマーを配向させたのち重合した高分子液晶、微細な凹凸状の格子形状により発生する構造複屈折または、凹凸上の格子形状の上に光学多層膜を積層してなるフォトニック結晶、水晶やLiNbOなどの複屈折性結晶や、例えばポリカーボネートなどの有機フィルムを延伸した複屈折性フィルムも使用できる。 Examples of the birefringent material constituting the first birefringent medium layer 13 and the second birefringent medium layer 14 include a polymer liquid crystal obtained by aligning a birefringent liquid crystal monomer and polymerized, and fine irregularities. Birefringence generated due to the shape of a lattice, or a photonic crystal formed by laminating an optical multilayer film on an uneven lattice shape, a birefringent crystal such as crystal or LiNbO 3 , or an organic film such as polycarbonate A birefringent film obtained by stretching can also be used.

高分子液晶を用いる場合、液晶モノマーを配向させた方向が遅相軸の方向になる。複屈折性媒質層の材料として高分子液晶を用いることは、配向方向を変えることが容易であるため好ましい。すなわち、各複屈折性媒質層において、領域毎に異なる進相軸方向(または遅相軸方向)を持たせることが容易にできて好ましい。   When a polymer liquid crystal is used, the direction in which the liquid crystal monomer is aligned is the slow axis direction. It is preferable to use a polymer liquid crystal as a material for the birefringent medium layer because the orientation direction can be easily changed. That is, it is preferable that each birefringent medium layer has different fast axis directions (or slow axis directions) for each region.

また、フォトニック結晶を用いる場合は、微細な凹凸状の格子形状の長手方向とその長手方向と直交する方向が複屈折軸(進相軸あるいは遅相軸)の方向になる。複屈折性媒質層の材料としてフォトニック結晶を用いることは、微細な凹凸形状の長手方向を変えることが容易であるため好ましい。すなわち、高分子液晶を用いる場合と同様、各複屈折性媒質層において領域毎に異なる進相軸方向(または遅相軸方向)を持たせることが容易にできて好ましい。   In the case of using a photonic crystal, the longitudinal direction of the fine concavo-convex lattice shape and the direction orthogonal to the longitudinal direction become the direction of the birefringence axis (fast axis or slow axis). It is preferable to use a photonic crystal as the material of the birefringent medium layer because it is easy to change the longitudinal direction of the fine uneven shape. That is, as in the case of using a polymer liquid crystal, it is preferable that each birefringent medium layer can have different fast axis directions (or slow axis directions) for each region.

また、複屈折性媒質層の材料として、複屈折性結晶や複屈折性フィルムも使用できる。この場合、各複屈折性媒質層における各分割領域のサイズに切り出した材料を並べて透明基板に貼り合わせることで、領域毎に異なる進相軸方向(または遅相軸方向)を持たせた構成とできる。   Further, a birefringent crystal or a birefringent film can also be used as a material for the birefringent medium layer. In this case, a configuration in which the fast axis direction (or the slow axis direction) is different for each region by arranging the materials cut out in the size of each divided region in each birefringent medium layer and bonding them to the transparent substrate, it can.

次に、本実施形態に係る偏光解消素子10が所望の特性を得るための光学設計について説明する。ここで、所望の特性とは、偏光解消素子10に入射する広い波長域の光に対し、その偏光状態に依存せず、出射する光のX軸方向の偏光成分の強度と、それに直交するY軸方向の偏光成分の強度とが略等しくなる特性をいう。   Next, an optical design for obtaining the desired characteristics by the depolarizer 10 according to the present embodiment will be described. Here, the desired characteristic is that the light of a wide wavelength range incident on the depolarizing element 10 does not depend on the polarization state, and the intensity of the polarization component in the X-axis direction of the emitted light and the Y that is orthogonal thereto. A characteristic in which the intensity of the polarization component in the axial direction becomes substantially equal.

なお、以降の説明では、角度の定義として、図2の座標系において、X軸を基準(0°)としY軸方向(90°)への時計回りの方向を正とする。   In the following description, as the definition of the angle, in the coordinate system of FIG. 2, the X axis is the reference (0 °) and the clockwise direction to the Y axis direction (90 °) is positive.

まず、光の偏光状態をストークスパラメータを用いて表現する。ストークスパラメータは、(S,S,S,S)の4成分からなり、Sは光の強度を表す。簡便化のために、偏光解消素子10において、入射する光の強度を変える吸収、反射、散乱、偏光子等の要因はないものと考え、S=1とし、(S,S,S)の3成分で偏光状態を考える。 First, the polarization state of light is expressed using Stokes parameters. The Stokes parameter is composed of four components (S 0 , S 1 , S 2 , S 3 ), and S 0 represents the intensity of light. For simplification, it is considered that there are no factors such as absorption, reflection, scattering, and polarizer that change the intensity of incident light in the depolarizing element 10, and S 0 = 1 and (S 1 , S 2 , S 3 ) Consider the polarization state with the three components.

+S +S は0〜1の間の値を有し、0のとき無偏光(自然光に相当)、1のとき完全偏光であり、その中間のとき部分偏光という。自然光は、さまざまな完全偏光の集合、合成として考えられる。以下では偏光解消素子10に入射する光を完全偏光として設計する。代表的な偏光をストークスパラメータを用いて例示すると、X方向の直線偏光は(1,0,0)、Y方向の直線偏光は(−1,0,0)、45°方向の直線偏光は(0,1,0)、−45°方向の直線偏光は(0,−1,0)、右回り円偏光は(0,0,1)、左回り円偏光は(0,0,−1)である。 S 1 2 + S 2 2 + S 3 2 has a value between 0 and 1; when it is 0, it is unpolarized (corresponding to natural light); when it is 1, it is completely polarized; Natural light can be considered as a set or composition of various perfectly polarized light. Hereinafter, the light incident on the depolarizer 10 is designed as completely polarized light. When representative polarization is exemplified using Stokes parameters, linear polarization in the X direction is (1, 0, 0), linear polarization in the Y direction is (-1, 0, 0), and linear polarization in the 45 ° direction is ( (0,1,0), linearly polarized light in the -45 ° direction is (0, -1,0), clockwise circularly polarized light is (0,0,1), and counterclockwise circularly polarized light is (0,0, -1). It is.

偏光解消素子10に入射する光の偏光状態を(Sin,Sin,Sin)とし、偏光解消素子10から出射する光の偏光状態を(Sout,Sout,Sout)とする。また、偏光解消素子10の第1層第1領域131および第2層第1領域141を透過する光を(Sout,Sout,Sout)とし、偏光解消素子10の第1層第2領域132および第2層第2領域142を透過する光を(Sout,Sout,Sout)とする。さらに、入射する光の径内における第1層第1領域131の面積(第2層第1領域141も同じ)をR1、第1層第2領域132の面積(第2層第2領域142も同じ)をR2としたとき、以下の式(1)の関係が成り立つ。 The polarization state of the light incident on the depolarization element 10 is (S 1 in, S 2 in, S 3 in), and the polarization state of the light emitted from the depolarization element 10 is (S 1 out, S 2 out, S 3). out). In addition, the light transmitted through the first layer first region 131 and the second layer first region 141 of the depolarizer 10 is (S 1 out 1 , S 2 out 1 , S 3 out 1 ), and the depolarizer 10 Let the light transmitted through the first layer second region 132 and the second layer second region 142 be (S 1 out 2 , S 2 out 2 , S 3 out 2 ). Further, the area of the first layer first region 131 within the diameter of the incident light (the same applies to the second layer first region 141) is R1, and the area of the first layer second region 132 (the second layer second region 142 is also equal). When the same is defined as R2, the relationship of the following formula (1) is established.

次に、光が偏光解消素子10の透明基板11側から入射して、第1の複屈折性媒質層13、第2の複屈折性媒質層14の順に透過し、透明基板12から出射するときの、2つの複屈折性媒質層13,14が入射する光の偏光状態に及ぼす作用について説明する。   Next, when light enters from the transparent substrate 11 side of the depolarizing element 10, passes through the first birefringent medium layer 13 and the second birefringent medium layer 14 in this order, and exits from the transparent substrate 12. The action of the two birefringent medium layers 13 and 14 on the polarization state of incident light will be described.

第1の複屈折性媒質層13の厚みは均一で第1層第1領域131の位相差と第1層第2領域132の位相差は等しくδとし、第1層第1領域131の進相軸方向をθ11、第1層第2領域132の進相軸方向をθ12とする。同様に、第2の複屈折性媒質層14の厚みは均一で第2層第1領域141の位相差と第2層第2領域142の位相差は等しくδとし、第2層第1領域141の進相軸方向をθ21、第2層第2領域142の進相軸方向をθ22とする。すると、第i層第j領域による偏光状態を変化させる作用を、以下の式(2)のミューラー行列Mijを用いて記述できる。ここで、iは1または2、jは1または2である。 The phase difference between the phase difference and the first layer a second region 132 of the first layer first region 131 in the thickness of the first birefringent medium layer 13 uniform and equal [delta] 1, advances the first layer first region 131 The phase axis direction is θ 11 , and the fast axis direction of the first layer second region 132 is θ 12 . Similarly, the phase difference between the phase difference and the second layer second region 142 of the second birefringent medium layer 14 has a thickness in a homogeneous second layer first region 141 is equally [delta] 2, the second layer first region The fast axis direction of 141 is θ 21 , and the fast axis direction of the second layer second region 142 is θ 22 . Then, the effect | action which changes the polarization state by the i-th layer j-th area | region can be described using the Mueller matrix Mij of the following formula | equation (2). Here, i is 1 or 2, and j is 1 or 2.

このとき、偏光解消素子10に入射する光のうち、第1層第1領域131と第2層第1領域141とを透過する光の偏光状態は、以下の式(3−1)で表される。また、第1層第2領域132と第2層第2領域142とを透過する光の偏光状態は、以下の式(3−2)で表される。   At this time, the polarization state of the light transmitted through the first layer first region 131 and the second layer first region 141 among the light incident on the depolarizing element 10 is expressed by the following equation (3-1). The Moreover, the polarization state of the light which permeate | transmits the 1st layer 2nd area | region 132 and the 2nd layer 2nd area | region 142 is represented by the following formula | equation (3-2).

以上より、偏光解消素子10を出射する光の偏光状態は、式(1)、式(3−1)、(式3−2)を用いて、以下の式(4)で表される。   From the above, the polarization state of the light emitted from the depolarizing element 10 is expressed by the following formula (4) using formula (1), formula (3-1), and formula (3-2).

次に、偏光解消素子10の所望の特性、すなわち入射する光の偏光状態に依存せず、出射する光のX軸方向の偏光成分の強度とそれに直交するY軸方向の偏光成分の強度とが等しくなる特性と、出射の偏光状態を表すストークスパラメータとの関係について説明する。   Next, the desired characteristic of the depolarizer 10, that is, the intensity of the polarization component in the X-axis direction of the emitted light and the intensity of the polarization component in the Y-axis direction orthogonal thereto are independent of the polarization state of the incident light. The relationship between the equal characteristics and the Stokes parameters representing the output polarization state will be described.

出射光のX軸方向の偏光成分の強度IXとY軸方向の偏光成分の強度Iは、ストークスパラメータを用いると、以下の式(5)のように表すことができる。 The intensity I X of the polarization component in the X-axis direction and the intensity I Y of the polarization component in the Y-axis direction of the emitted light can be expressed as the following formula (5) using Stokes parameters.

式(5)より、強度IXと強度IYが等しくなるには、Soutがゼロになればよいことがわかる。すなわち、偏光解消素子10を構成する第i層第j領域の有する位相差δij、進相軸方向θijの各パラメータを、入射する光の偏光状態に依存せずにSoutがゼロになるように決めればよい。 From equation (5), it can be seen that in order for the intensity I X and the intensity I Y to be equal, S 1 out only needs to be zero. That is, S 1 out becomes zero regardless of the phase difference δ ij and the fast axis direction θ ij of the i-th layer and j-th region constituting the depolarizing element 10 without depending on the polarization state of incident light. You just have to decide.

ところで、Soutの値は、式(4)に式(2)を代入して得られるが非常に煩雑である。さらに、偏光解消素子10を特徴づけるパラメータは、δ11,δ12,δ21,δ22,θ11,θ12,θ21,θ22の計8個あるので、設計の簡便化のためにいくつかのパラメータに制約をあたえ、それらの制約のもとに値を求めたほうがよい。なお、制約を与えずに、コンピュータを用いて各パラメータを求めることも可能である。 By the way, the value of S 1 out can be obtained by substituting Equation (2) into Equation (4), but is very complicated. Furthermore, since there are a total of eight parameters δ 11 , δ 12 , δ 21 , δ 22 , θ 11 , θ 12 , θ 21 , and θ 22 that characterize the depolarizing element 10, some parameters are used to simplify the design. It is better to give constraints to these parameters and find the values under those constraints. In addition, it is also possible to obtain each parameter using a computer without giving restrictions.

入射する光の偏光状態の一例として、X軸方向の直線偏光(1、0、0)が偏光解消素子10に入射するときにSoutがゼロになるように、偏光解消素子10の各パラメータに制約を与える場合を以下に示す。 As an example of the polarization state of incident light, each parameter of the depolarization element 10 is set so that S 1 out becomes zero when linearly polarized light (1, 0, 0) in the X-axis direction enters the depolarization element 10. The case where a constraint is imposed on is shown below.

まず、実用上、入射する光の径内における第1層第1領域131の面積R1と第1層第2領域132の面積R2が等しいものとして考えるのは有効である。例えば、面積R1と面積R2の比を6:4のように故意に偏らせるほうが難しいからである。ここで、演算の便宜上、入射する光の面積を1として、面積R1=面積R2=0.5とする。なお、面積R1と面積R2が等しい条件からずれた場合の許容値すなわち面積比の公差については後述する。   First, in practice, it is effective to consider that the area R1 of the first layer first region 131 and the area R2 of the first layer second region 132 within the diameter of incident light are equal. For example, it is more difficult to intentionally bias the ratio of the area R1 and the area R2 to 6: 4. Here, for convenience of calculation, the area of incident light is set to 1, and area R1 = area R2 = 0.5. Note that the tolerance when the area R1 and the area R2 deviate from the same condition, that is, the tolerance of the area ratio will be described later.

次に、第1の複屈折性媒質層13が有する位相差(より具体的には、第1層第1領域131および第1層第2領域132がともに有する位相差)δと、第2の複屈折性媒質層14が有する位相差(より具体的には、第2層第1領域141および第2層第2領域142がともに有する位相差)δの比が2:1であるとし、位相差δを2π、位相差δをπとする。位相差は入射する光の波長によって異なる値であるので、位相差がδ=2π、δ=πとなる光の波長が入射していると考える。なお、位相差δと位相差δの比が2:1からずれた場合の許容値すなわち位相差比の公差については後述する。 Next, (more specifically, the phase difference with the first layer first region 131 and the first layer second region 132 are both) phase difference first birefringent medium layer 13 has a [delta] 1, second phase difference with the birefringent medium layer 14 (more specifically, the phase difference with the second layer the first region 141 and the second layer second region 142 are both) the ratio of [delta] 2 is 2: a 1 The phase difference δ 1 is 2π and the phase difference δ 2 is π. Since the phase difference is different depending on the wavelength of incident light, it is considered that the wavelength of light having a phase difference of δ 1 = 2π and δ 2 = π is incident. Note that the tolerance when the ratio of the phase difference δ 1 and the phase difference δ 2 deviates from 2: 1, that is, the tolerance of the phase difference ratio will be described later.

第1の複屈折性媒質層13が有する位相差δが2πであることから、第1層第1領域131および第1層第2領域132では、当該領域の進相軸方向θ11、θ12にかかわらず、透過する光の偏光状態を変えないことになる。 Since the phase difference δ 1 of the first birefringent medium layer 13 is 2π, in the first layer first region 131 and the first layer second region 132, the fast axis directions θ 11 , θ of the region Regardless of 12 , the polarization state of the transmitted light is not changed.

このとき、第2層第1領域141の進相軸方向θ21が22.5°、第2層第2領域142の進相軸方向θ22が−22.5°であれば、偏光解消素子10に入射するX軸方向の直線偏光(1、0、0)は、第1領域側(より具体的には、第1層第1領域131と第2層第1領域141)を透過すれば45°方向の直線偏光(0、1、0)に変換される。同様に、第2領域側(より具体的には、第1層第2領域132と第2層第2領域142)を透過すれば−45°方向の直線偏光(0、−1、0)に変換される。 At this time, if the fast axis direction θ 21 of the second layer first region 141 is 22.5 ° and the fast axis direction θ 22 of the second layer second region 142 is −22.5 °, the depolarizer If the X-axis direction linearly polarized light (1, 0, 0) incident on the light is transmitted through the first region side (more specifically, the first layer first region 131 and the second layer first region 141). It is converted into linearly polarized light (0, 1, 0) in the 45 ° direction. Similarly, if the light passes through the second region side (more specifically, the first layer second region 132 and the second layer second region 142), it becomes linearly polarized light (0, -1, 0) in the -45 ° direction. Converted.

これらのパラメータおよび入射する光の偏光状態を上述の式(4)に代入すると、偏光解消素子10を出射する光の偏光状態(Sout,Sout,Sout)として(0、0、0)が得られる。これは、Soutはゼロであって、出射光のX軸方向の偏光成分の強度IとY軸方向の偏光成分の強度Iが等しい状態であることを意味している。 By substituting these parameters and the polarization state of the incident light into the above equation (4), the polarization states (S 1 out, S 2 out, S 3 out) of the light emitted from the depolarization element 10 are (0, 0). , 0) is obtained. This means that S 1 out is zero, and the intensity I X of the polarization component in the X-axis direction and the intensity I Y of the polarization component in the Y-axis direction of the emitted light are equal.

ここまでは、第1の複屈折性媒質層13の位相差δが2π、第2の複屈折性媒質層14の位相差δがπとなる特定の光の波長に対してのみ、Soutがゼロになるように、いくつかのパラメータを決めてきた。次に、より広い波長域の光に対して、かつ偏光解消素子10に入射する光の偏光状態に依存せず、Soutをゼロにするための十分条件として、各パラメータに制約を与えていく。 So far, a phase difference [delta] 1 of the first birefringent medium layer 13 is 2 [pi, only the wavelength of a specific light phase difference [delta] 2 of the second birefringent medium layer 14 becomes [pi, S Several parameters have been determined so that 1 out becomes zero. Next, with respect to light in a wider wavelength range and without depending on the polarization state of the light incident on the depolarization element 10, each parameter is constrained as a sufficient condition for making S 1 out zero. Go.

光の波長域を拡げるということは、波長に依存する量である位相差の幅を拡げることである。以下では、一例として、第1の複屈折性媒質層13の位相差δが2π、第2の複屈折性媒質層14の位相差δがπという制約を、δがδの2倍であるという制約のみに変更する。すなわち、δ=δとし、δ=2δ=2δとする。 Expanding the wavelength range of light means expanding the width of the phase difference, which is an amount dependent on the wavelength. In the following, 2 as an example, the phase difference [delta] 1 of the first birefringent medium layer 13 is 2 [pi, the constraint that the phase difference [delta] 2 is π of the second birefringent medium layer 14, [delta] 1 is [delta] 2 Change only to the constraint of being double. That is, δ 2 = δ and δ 1 = 2δ 2 = 2δ.

また、残りのパラメータである第1層第1領域131の進相軸方向θ11および第1層第2領域132の進相軸方向θ12に、θ11=θ、θ12=−θ11=−θという制約を与える。この制約によって、第1層第1領域131と第1層第2領域132の偏光状態を変化させる作用に相反性を持たせることができる。 Further, the fast axis theta 12 of the fast axis direction theta 11 and the first layer a second region 132 of the first layer first region 131 is the remaining parameters, θ 11 = θ, θ 12 = -θ 11 = The restriction of −θ is given. Due to this restriction, the action of changing the polarization state of the first layer first region 131 and the first layer second region 132 can be made reciprocal.

図5は、ここまでに各パラメータに与えた制約を整理した表である。図5に示す値を偏光解消素子10の各パラメータとして式(4)、式(2)に代入すると、Soutは以下の式(6)で与えられる。 FIG. 5 is a table in which the constraints given to each parameter are arranged so far. Substituting the values shown in FIG. 5 into the equations (4) and (2) as the parameters of the depolarizer 10, S 1 out is given by the following equation (6).

式(6)において、入射する光の偏光状態に依存せずにSoutをゼロにする場合、式(6)の右辺のSinの係数がゼロであればよいことがわかる。 In Expression (6), when S 1 out is set to zero without depending on the polarization state of incident light, it is understood that the coefficient of S 1 in on the right side of Expression (6) may be zero.

ここで、Sinの係数を評価関数F(δ,θ)、すなわち以下の式(7)とする。 Here, the coefficient of S 1 in is an evaluation function F (δ, θ), that is, the following expression (7).

図6は、上述の式(7)を計算した結果、横軸をδ、縦軸をθとして得られる評価関数F(δ,θ)の値をプロットした等高線図である。図6において点線で囲って示すように、評価関数F(δ,θ)の値が0を示すδとθの組み合わせとして、第1層第1領域131の進相軸方向として定義したθが79°の近傍にあるとき、第2の複屈折性媒質層14の位相差として定義したδの値の範囲が最も広くなることがわかる。   FIG. 6 is a contour diagram in which the values of the evaluation function F (δ, θ) obtained by calculating the above-described formula (7) and having the horizontal axis as δ and the vertical axis as θ are plotted. As indicated by a dotted line in FIG. 6, θ defined as the fast axis direction of the first layer first region 131 is 79 as a combination of δ and θ where the value of the evaluation function F (δ, θ) is 0. It can be seen that the range of the value of δ defined as the phase difference of the second birefringent medium layer 14 becomes the widest when it is in the vicinity of °.

ここで、偏光解消素子10の実用上の所望の特性として、出射光のX軸方向の偏光成分の強度IとY軸方向の偏光成分の強度Iが等しい状態に幅を持たせ、強度Iの割合を0.45〜0.55としてもよい。これは、強度Iの割合を0.55〜0.45とすることと同義である。このような場合には、上述の式(5)、式(6)から評価関数F(δ,θ)の値は−0.1〜0.1になる。 Here, as a practically desired characteristic of the depolarizer 10, the intensity is given to a state where the intensity I X of the polarization component in the X-axis direction of the outgoing light is equal to the intensity I Y of the polarization component in the Y-axis direction. the ratio of I X may be 0.45 to 0.55. This is synonymous with setting the ratio of the strength I Y to 0.55 to 0.45. In such a case, the value of the evaluation function F (δ, θ) is −0.1 to 0.1 from the above equations (5) and (6).

このような場合には、第1層第1領域131の進相軸方向として定義したθの範囲として79±2°、第2の複屈折性媒質層14の有する位相差として定義したδの範囲として83°〜276°が得られる。既に説明した通り、位相差は光の波長に依存する量であるので、本例の場合は、偏光解消素子10によって所望の特性が得られる波長の範囲としては、第2の複屈折性媒質層14の有する位相差が83°を示す波長から276°を示す波長までの範囲となることがわかる。   In such a case, the range of θ defined as the fast axis direction of the first layer first region 131 is 79 ± 2 °, and the range of δ defined as the phase difference of the second birefringent medium layer 14 As a result, 83 ° to 276 ° is obtained. As already described, since the phase difference is an amount depending on the wavelength of light, in this example, the second birefringent medium layer is used as the wavelength range in which desired characteristics can be obtained by the depolarizer 10. It can be seen that the phase difference of 14 is in a range from a wavelength indicating 83 ° to a wavelength indicating 276 °.

また、偏光解消素子10の実用上の所望の特性として、出射光のX軸方向の偏光成分の強度Iの割合を0.4〜0.6としてもよい。これは、強度Iの割合を0.6〜0.4とすることと同義である。このような場合には、評価関数F(δ,θ)の値は−0.2〜0.2になる。すると、第1層第1領域131の進相軸方向として定義したθの範囲(許容幅)が拡大されて78°±4°になる。なお、第2の複屈折性媒質層14の位相差として定義したδの範囲は83°〜276°のままである。第1層第1領域131の進相軸方向θの許容幅が拡大することは、偏光解消素子10の製造時の誤差の許容範囲を拡げることができ好ましい。 Further, as a practically desired characteristic of the depolarizer 10, the ratio of the intensity I X of the polarization component in the X-axis direction of the emitted light may be set to 0.4 to 0.6. This is synonymous with setting the ratio of the intensity I Y to 0.6 to 0.4. In such a case, the value of the evaluation function F (δ, θ) is −0.2 to 0.2. Then, the range (allowable width) of θ defined as the fast axis direction of the first layer first region 131 is expanded to 78 ° ± 4 °. Note that the range of δ defined as the phase difference of the second birefringent medium layer 14 remains 83 ° to 276 °. Increasing the allowable width of the first layer first region 131 in the fast axis direction θ is preferable because the allowable range of errors in manufacturing the depolarizer 10 can be expanded.

または、第1層第1領域131の進相軸方向θの範囲(許容幅)を維持して77°±2°とし、第2の複屈折性媒質層14の位相差δの範囲を拡大して60°〜300°とする組み合わせを選択してもよい。この場合には、偏光解消素子10に入射する光の波長域を拡げることができ好ましい。   Alternatively, the range (allowable width) of the fast axis direction θ of the first layer first region 131 is maintained to 77 ° ± 2 °, and the range of the phase difference δ of the second birefringent medium layer 14 is expanded. A combination of 60 ° to 300 ° may be selected. In this case, the wavelength range of light incident on the depolarizing element 10 can be expanded, which is preferable.

また、例えば、図6において一点鎖線で囲って示すように、θが−56°近傍のとき、δの範囲が105°〜250°となっており、位相差の条件として比較的広い範囲が得られることがわかる。換言すると、θが−56°近傍のとき、偏光解消素子10によって所望の特性が得られる波長の範囲として、第2の複屈折性媒質層14の有する位相差が105°を示す波長から250°を示す波長までの範囲となることがわかる。このような場合にも、偏光解消素子10として、広い帯域の波長で所望の特性を得られることがわかる。   Further, for example, as shown by being surrounded by a one-dot chain line in FIG. 6, when θ is in the vicinity of −56 °, the range of δ is 105 ° to 250 °, and a relatively wide range is obtained as a condition for the phase difference. I understand that In other words, when θ is in the vicinity of −56 °, the second birefringent medium layer 14 has a phase difference of 250 ° from a wavelength at which the second birefringent medium layer 14 has 105 ° as a wavelength range in which desired characteristics can be obtained by the depolarizer 10. It turns out that it becomes the range to the wavelength which shows. Even in such a case, it is understood that the depolarizer 10 can obtain desired characteristics with a wide band of wavelengths.

また、例えば、図6において二点鎖線で囲って示すように、δが125°〜237°のとき、θが71°±11°という広い範囲が得られることがわかる。すなわち、偏光解消素子10に入射する光の波長域が、第2の複屈折性媒質層14の有する位相差δが125°を示す光の波長と237°を示す光の波長の間である場合に、第1層第1領域131の進相軸方向θが71°±11°という広い公差内で、偏光解消素子10は所望の特性を得られる。   Further, for example, as shown by being surrounded by a two-dot chain line in FIG. 6, when δ is 125 ° to 237 °, a wide range of θ of 71 ° ± 11 ° is obtained. That is, when the wavelength range of the light incident on the depolarizing element 10 is between the wavelength of the light having the phase difference δ of the second birefringent medium layer 14 indicating 125 ° and the wavelength of the light indicating 237 °. In addition, the depolarizing element 10 can obtain desired characteristics within a wide tolerance that the fast axis direction θ of the first layer first region 131 is 71 ° ± 11 °.

上述の例はあくまで一例であって、具体的には、偏光解消素子10に求める特性、使用する光の波長域、偏光解消素子10の製造時の誤差の許容範囲によって、第1層第1領域131の進相軸方向θの範囲、第2の複屈折性媒質層14の有する位相差δの範囲を適宜決めればよい。なお、θとδが決まれば、図5に示した制約条件から他のパラメータの値も決まる。   The above-described example is merely an example. Specifically, the first layer and the first region are determined depending on characteristics required for the depolarizer 10, a wavelength range of light to be used, and an allowable error in manufacturing the depolarizer 10. The range of the fast axis direction θ of 131 and the range of the phase difference δ of the second birefringent medium layer 14 may be determined as appropriate. If θ and δ are determined, the values of other parameters are also determined from the constraint conditions shown in FIG.

また、分割領域の面積比が1:1からずれた場合の許容値、第1の複屈折性媒質層13と第2の複屈折性媒質層14との位相差比が2:1からずれた場合の許容値、または第2層第1領域141の進相軸方向θ21が22.5°からずれた場合もしくは第2層第2領域142の進相軸方向θ22が−22.5°からずれた場合の許容値の例を図7の表に示す。なお、図7に示す許容値は、偏光解消素子10に入射する広い波長域の光に対し、その偏光状態に依存せず、出射する光のX軸方向の偏光成分の強度が0.4〜0.6であるとした場合の許容値である。 Further, the allowable value when the area ratio of the divided regions is deviated from 1: 1, the phase difference ratio between the first birefringent medium layer 13 and the second birefringent medium layer 14 is deviated from 2: 1. Or when the fast axis direction θ 21 of the second layer first region 141 deviates from 22.5 °, or the fast axis direction θ 22 of the second layer second region 142 is −22.5 °. The table of FIG. 7 shows an example of allowable values in the case of deviation from the above. Note that the tolerance shown in FIG. 7 does not depend on the polarization state of light in a wide wavelength range incident on the depolarizing element 10, and the intensity of the polarization component in the X-axis direction of the emitted light is 0.4 to 0.4. This is an allowable value when 0.6.

図7に示すように、分割領域の面積比については、入射する光の面積を1とした場合に、0.45:0.55〜0.55:0.45としてもよい。また、位相差比については、2±0.1:1としてもよい。また、第2層第1領域141の進相軸方向θ21と第2層第2領域142の進相軸方向θ22については、それぞれ±2°を公差としてもよい。 As shown in FIG. 7, the area ratio of the divided regions may be 0.45: 0.55 to 0.55: 0.45 when the area of incident light is 1. The phase difference ratio may be 2 ± 0.1: 1. Further, the fast axis direction theta 21 of the second layer the first region 141 and for the fast axis theta 22 of the second layer second region 142 may be tolerances ± 2 °, respectively.

以上のような光学設計方法に基づき決定したパラメータを用いて偏光解消素子10を作製することによって、上述したような所望の特性を有する偏光解消素子10を得ることができる。   By producing the depolarization element 10 using the parameters determined based on the optical design method as described above, the depolarization element 10 having the desired characteristics as described above can be obtained.

なお、偏光解消素子10の特性をさらに一般化して、偏光解消素子10に入射する広い波長域の光に対し、その偏光状態に依存せず、出射する光のX軸からθout回転した方向の偏光成分の強度とそれに直交する方向の偏光成分の強度とが略等しくなる特性を所望の特性としてもよい。この場合、偏光解消素子10を特徴づけるパラメータのうち、各領域の進相軸方向にθout加算すればよい。   In addition, the characteristics of the depolarizing element 10 are further generalized, and polarization of light in a direction rotated by θout from the X axis of the emitted light is independent of the polarization state with respect to light in a wide wavelength range incident on the depolarizing element 10. A characteristic in which the intensity of the component and the intensity of the polarization component in a direction orthogonal thereto may be set as a desired characteristic. In this case, among the parameters that characterize the depolarizer 10, θout may be added in the fast axis direction of each region.

なお、上述の光学設計方法では、透明基板11側から光が入射する前提で、本実施形態の偏光解消素子10が所望の特性を得るための各パラメータを決めたが、これらのパラメータによれば、素子を90°、180°、270°回転させたとしても同様の特性を得ることができる。さらには、表裏を反転させ、2×θout回転させた状態で透明基板12側から入射しても同様の特性が得られる。   In the optical design method described above, the parameters for the depolarization element 10 of the present embodiment to obtain desired characteristics are determined on the assumption that light is incident from the transparent substrate 11 side. Even if the element is rotated by 90 °, 180 °, and 270 °, similar characteristics can be obtained. Furthermore, the same characteristics can be obtained even when the light is incident from the transparent substrate 12 side with the front and back reversed and rotated by 2 × θout.

また、第1層第1領域131の進相軸方向と第1層第2領域132の進相軸方向を入れ替え、同時に、第2層第1領域141の進相軸方向と第2層第2領域142の進相軸方向を入れ替えた場合にも、同様の特性が得られる。   Further, the fast axis direction of the first layer first region 131 and the fast axis direction of the first layer second region 132 are interchanged, and at the same time, the fast axis direction of the second layer first region 141 and the second layer second region Similar characteristics can be obtained when the fast axis direction of the region 142 is switched.

補足として、位相差と波長の関係を説明する。図8は、第1の複屈折性媒質層13における、光の波長λ(横軸)と位相差δ(縦軸)の関係を示したグラフである。δとλには、以下の式(8)の関係がある。   As a supplement, the relationship between the phase difference and the wavelength will be described. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the light wavelength λ (horizontal axis) and the phase difference δ (vertical axis) in the first birefringent medium layer 13. δ and λ have the relationship of the following formula (8).

ここで、dは複屈折性媒質層の厚みを示している。また、Δnは複屈折性材料の複屈折の大きさであって、波長(λ)の関数である。Δnは係数A、B、Cを用いて以下の式(9のような波長分散式を用いて近似できる。A、B、Cは複屈折性材料によって決まる固有の値である。これらの式をグラフ化したのが図8のグラフである。   Here, d represents the thickness of the birefringent medium layer. Δn is the birefringence magnitude of the birefringent material and is a function of the wavelength (λ). Δn can be approximated using the following equations (9) using coefficients A, B, and C. A, B, and C are specific values determined by the birefringent material. The graph of FIG. 8 is a graph.

すなわち、第2の複屈折性媒質層14の有しうる最小の位相差がδminのときに波長が最も長くなり(λmax)、最大の位相差がδmaxのときに波長が最も短くなる(λmin)関係を有する。   That is, the wavelength is the longest when the minimum phase difference that the second birefringent medium layer 14 can have is δmin (λmax), and the wavelength is the shortest when the maximum phase difference is δmax (λmin). Have a relationship.

また、本実施形態に係る偏光解消素子10は、構成要素である透明基板の枚数を減らして構成し、薄型化できる。図9〜図11は、本実施形態に係る偏光解消素子10の他の構成例を示す断面図である。例えば、図9に示すように、透明基板12上に、第2層第1領域141と第2層第2領域142を含む第2の複屈折性媒質層14を積層し、さらにその上に第1層第1領域131と第1層第2領域132を含む第1の複屈折性媒質層13を積層した構成であってもよい。なお、第1の複屈折性媒質層13と空気の界面に、図示しない反射防止膜を施してもよい。   Further, the depolarizing element 10 according to the present embodiment can be configured by reducing the number of transparent substrates that are constituent elements, and can be thinned. 9-11 is sectional drawing which shows the other structural example of the depolarizing element 10 which concerns on this embodiment. For example, as shown in FIG. 9, the second birefringent medium layer 14 including the second layer first region 141 and the second layer second region 142 is laminated on the transparent substrate 12, and the second birefringent medium layer 14 is further formed thereon. The first birefringent medium layer 13 including the first layer first region 131 and the first layer second region 132 may be stacked. An antireflection film (not shown) may be applied to the interface between the first birefringent medium layer 13 and the air.

また、例えば図10に示すように、透明基板11上に、第1層第1領域131と第1層第2領域132を含む第1の複屈折性媒質層13を積層し、さらにその上に第2層第1領域141と第2層第2領域142を含む第2の複屈折性媒質層14を積層した構成であってもよい。なお、第2の複屈折性媒質層14と空気の界面に、図示しない反射防止膜を施してもよい。   For example, as shown in FIG. 10, the first birefringent medium layer 13 including the first layer first region 131 and the first layer second region 132 is laminated on the transparent substrate 11, and further on it. The second birefringent medium layer 14 including the second layer first region 141 and the second layer second region 142 may be stacked. An antireflection film (not shown) may be applied to the interface between the second birefringent medium layer 14 and the air.

また、例えば図11に示すように、透明基板11の一方の面に、第1層第1領域131と第1層第2領域132を含む第1の複屈折性媒質層13を積層し、他方の面に、第2層第1領域141と第2層第2領域142を含む第2の複屈折性媒質層14を積層した構成であってもよい。なお、第1の複屈折性媒質層13と空気の界面および第2の複屈折性媒質層14と空気の界面に、図示しない反射防止膜を施してもよい。   For example, as shown in FIG. 11, the first birefringent medium layer 13 including the first layer first region 131 and the first layer second region 132 is laminated on one surface of the transparent substrate 11, and the other The second birefringent medium layer 14 including the second layer first region 141 and the second layer second region 142 may be laminated on the surface. An antireflection film (not shown) may be applied to the interface between the first birefringent medium layer 13 and the air and the interface between the second birefringent medium layer 14 and the air.

以上のように、本実施形態によれば、入射する広い波長域の光に対し、その偏光状態に依存せず、出射する光のX軸方向の偏光成分の強度とそれに直交するY軸方向の偏光成分の強度とが略等しくなる偏光解消素子10を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the intensity of the polarization component in the X-axis direction of the emitted light and the Y-axis direction orthogonal to the intensity of the emitted light do not depend on the polarization state of the incident light in a wide wavelength range. It is possible to obtain the depolarizing element 10 in which the intensity of the polarization component is substantially equal.

また、本実施形態の偏光解消素子10を用いれば、ツェルニ・ターナ型の光学系を有する光計測機器において、広い波長域の光に対して、入射する光を分離させることなく、かつ入射する光の偏光状態に依存せずに、回折格子に被測定光を入射させることができる。このため、偏光解消素子による被測定光の最大波長の制約を受けずに、スリット幅を小さくできる。従って、波長分解能を向上できる。   In addition, if the depolarizing element 10 of the present embodiment is used, in an optical measuring instrument having a Zerni-Turner type optical system, incident light is separated without separating incident light with respect to light in a wide wavelength range. The light to be measured can be incident on the diffraction grating without depending on the polarization state. For this reason, the slit width can be reduced without being restricted by the maximum wavelength of the light to be measured by the depolarizer. Therefore, the wavelength resolution can be improved.

なお、ツェルニ・ターナ型の光計測機器に組み込む場合には、図19に示した例のように回折格子の前段に偏光解消素子10を配置すればよい。   In the case of incorporating into a Zerni-Turna type optical measuring instrument, the depolarizing element 10 may be arranged in front of the diffraction grating as in the example shown in FIG.

実施形態2.
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の偏光解消素子は、レーザーを光源とする投射型表示装置に用いる場合を想定し、広い波長域に対して、完全偏光として入射するθin方向の直線偏光を無偏光に変換する特性を発現させたものである。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The depolarization element of this embodiment assumes the case where it is used for a projection display device using a laser as a light source, and has the characteristic of converting linearly polarized light in the θin direction, which is incident as complete polarized light, into non-polarized light over a wide wavelength range. It has been expressed.

図12は、本発明の第2の実施形態に係る偏光解消素子20の例を示す断面図である。図12に示す偏光解消素子10は、第1の実施形態と同様、2枚の透明基板21、22の間に、2層の複屈折性媒質層すなわち第1の複屈折性媒質層23と第2の複屈折性媒質層24とが設けられている。また、2つの複屈折性媒質層23、24は、それぞれ素子面内において進相軸方向(または遅相軸方向)が異なる2種類の領域を各々2つ以上(図12に示す例では、領域231群と232群または領域241群と242群)含んでいる。換言すると、2つの複屈折性媒質層23、24は、それぞれ平面上(図12におけるX−Y平面上)において領域が4以上に分割され、分割された各領域は2つの異なる進相軸方向のうちの一方の進相軸方向を有している。本実施形態では、さらに、各層において第1の進相軸方向を有する領域と第2の進相軸方向を有する領域がともに素子面内において均一に分布するよう配置する。なお、第1の進相軸方向を有する領域の面積と第2の進相軸方向を有する領域の面積は略同一であることが好ましい。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the depolarizing element 20 according to the second embodiment of the present invention. As in the first embodiment, the depolarizing element 10 shown in FIG. 12 includes two birefringent medium layers, that is, the first birefringent medium layer 23 and the second birefringent medium layer 23 between the two transparent substrates 21 and 22. Two birefringent medium layers 24 are provided. Further, each of the two birefringent medium layers 23 and 24 has two or more of two types of regions having different fast axis directions (or slow axis directions) in the element plane (in the example shown in FIG. 231 group and 232 group or region 241 group and 242 group). In other words, each of the two birefringent medium layers 23 and 24 is divided into four or more regions on a plane (on the XY plane in FIG. 12), and each of the divided regions has two different fast axis directions. One of the fast axis directions. In the present embodiment, the regions having the first fast axis direction and the regions having the second fast axis direction are arranged so as to be uniformly distributed in the element plane in each layer. The area of the region having the first fast axis direction is preferably substantially the same as the area of the region having the second fast axis direction.

例えば、第1の進相軸方向を有する領域と第2の進相軸方向を有する領域とを1つの組みとして、これらの組みを隣接する領域間で進相軸方向が異なるように配してもよい。すなわち、本実施形態の偏光解消素子20は、第1の実施形態の偏光解消素子10のサイズを光の径内に対して十分に小さくし、それを上下左右方向に連結して素子全体での領域分割数を増やしたものとみなしてもよい。   For example, the region having the first fast axis direction and the region having the second fast axis direction are set as one set, and these sets are arranged so that the fast axis directions are different between adjacent regions. Also good. That is, the depolarizing element 20 of the present embodiment has the size of the depolarizing element 10 of the first embodiment sufficiently small with respect to the light diameter, and is connected in the vertical and horizontal directions so that It may be considered that the number of area divisions is increased.

図12に示す例では、第1の複屈折性媒質層23において、第1の進相軸方向を持つ領域をおのおの第1層第1領域231とし、第2の進相軸方向を持つ領域をおのおの第1層第2領域232として示している。同様に、第2の複屈折性媒質層24において、第1の進相軸方向を持つ領域をおのおの第2層第1領域241とし、第2の進相軸方向を持つ領域をおのおの第2層第2領域242として示している。   In the example shown in FIG. 12, in the first birefringent medium layer 23, the region having the first fast axis direction is defined as the first layer first region 231, and the region having the second fast axis direction is defined. Each is shown as a first layer second region 232. Similarly, in the second birefringent medium layer 24, the region having the first fast axis direction is defined as the second layer first region 241, and the region having the second fast axis direction is defined as the second layer. This is shown as a second region 242.

図13は、本実施形態に係る偏光解消素子20の平面パターンの一例を示す説明図である。なお、図13(a)は、図12に示した偏光解消素子20の透明基板21を透して見た第1の複屈折性媒質層23の平面パターンを模式的に示している。また、図13(b)は、図12に示した偏光解消素子20の透明基板21および第1の複屈折性媒質層23を透して見た第2の複屈折性媒質層24の平面パターンを模式的に示している。なお、図13のD−D’で切りだした断面図が図12に相当する。   FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of a planar pattern of the depolarizing element 20 according to the present embodiment. FIG. 13A schematically shows a planar pattern of the first birefringent medium layer 23 viewed through the transparent substrate 21 of the depolarizer 20 shown in FIG. FIG. 13B shows a planar pattern of the second birefringent medium layer 24 seen through the transparent substrate 21 and the first birefringent medium layer 23 of the depolarizer 20 shown in FIG. Is schematically shown. A cross-sectional view taken along D-D ′ in FIG. 13 corresponds to FIG. 12.

図13(a)(b)に示すように、本例では、第1の複屈折媒質層23と第2の複屈折性媒質層24の平面パターンは等しい。すなわち、第1層第1領域231と第1層第2領域232の境界線である第1層境界線と、第2層第1領域141と第2層第2領域142の境界線である第2層境界線とは一致している。なお、第1層境界線と第2層境界線とが一致していることは最も好ましいが、入射する光の直径に対して1/100程度のずれであれば実用上所望の特性を得ることは可能である。実用上所望の特性については後述する。   As shown in FIGS. 13A and 13B, in this example, the planar patterns of the first birefringent medium layer 23 and the second birefringent medium layer 24 are equal. That is, the first layer boundary line that is the boundary line between the first layer first region 231 and the first layer second region 232, and the boundary line between the second layer first region 141 and the second layer second region 142. It coincides with the two-layer boundary line. Although it is most preferable that the first layer boundary line and the second layer boundary line coincide with each other, practically desired characteristics can be obtained as long as the deviation is about 1/100 of the diameter of incident light. Is possible. The practically desired characteristics will be described later.

なお、図13では、偏光解消素子20の領域分割数を64分割で示しているが、領域分割数はこの限りではない。例えば、領域分割数が多いほど、光の径内における両領域すなわち第1の進相軸方向を持つ領域と第2の進相軸方向を持つ領域の面積の占める割合が平均化されて等しくなるので、光が入射する位置と分割領域とのずれに対して寛容になるため好ましい。また、光の径内における領域数が多いほど、光の径内で不偏的に無偏光となるので好ましい。しかし、一つ一つの分割領域の面積が小さくなると、加工精度の要求が厳しくなるので、製造時の誤差の許容範囲を考慮して適宜決めればよい。   In FIG. 13, the area division number of the depolarizing element 20 is shown as 64 divisions, but the area division number is not limited to this. For example, as the number of area divisions increases, the proportion of the area of both areas within the light diameter, that is, the area having the first fast axis direction and the area having the second fast axis direction is averaged and equalized. Therefore, it is preferable because it becomes tolerant to the deviation between the position where the light is incident and the divided region. Further, it is preferable that the number of regions in the light diameter is larger, because the light becomes unpolarized within the light diameter. However, as the area of each divided region becomes smaller, the requirement for processing accuracy becomes stricter. Therefore, it may be appropriately determined in consideration of the allowable range of errors during manufacturing.

偏光解消素子20は、第1の実施形態に係る偏光解消素子10と同様の光学設計で作製できる。以下では、本実施形態に係る偏光解消素子20の機能を説明するために、図5に示した制約条件で各パラメータで設計した偏光解消素子20を例に用いる。   The depolarizing element 20 can be manufactured with the same optical design as the depolarizing element 10 according to the first embodiment. Hereinafter, in order to explain the function of the depolarizing element 20 according to the present embodiment, the depolarizing element 20 designed with each parameter under the constraint conditions shown in FIG. 5 is used as an example.

偏光解消素子20を出射する光の偏光状態(Sout,Sout,Sout)は、上述の式(2)、式(4)を用いて演算すると、以下の式(10)で与えられる。なお、R1は入射する光の径内における第1層第1領域231群の面積の総和(第2層第1領域231群の面積の総和も同じとする)を用い、R2は入射する光の径内における第1層第2領域232群の面積の総和(第2層第2領域242群の面積の総和も同じとする)を用いればよい。 When the polarization states (S 1 out, S 2 out, S 3 out) of the light emitted from the depolarizing element 20 are calculated using the above formulas (2) and (4), the following formula (10) is obtained. Given. R1 uses the sum of the areas of the first layer first region 231 group within the diameter of the incident light (the sum of the areas of the second layer first region 231 group is also the same), and R2 is the incident light The total area of the first layer / second area 232 group within the diameter (the total area of the second layer / second area 242 group may be the same) may be used.

なお、式(10)のうち、Soutを示す式は、上述の式(6)と同じである。また、偏光解消素子20に入射する光の偏光状態(Sin,Sin,Sin)がX軸方向の直線偏光(1,0,0)である場合、SoutとSoutはゼロになる。また、Soutは、上述の式(7)で定義した評価関数F(δ,θ)と同じ数式で与えられる。 Among the formula (10), wherein indicating the S 1 out is the same as the above equation (6). In addition, when the polarization state (S 1 in, S 2 in, S 3 in) of the light incident on the depolarizer 20 is linearly polarized light (1, 0, 0) in the X-axis direction, S 2 out and S 3 out becomes zero. Further, S 1 out is given by the same equation as the evaluation function F (δ, θ) defined by the above equation (7).

ここで、光の偏光度合の指標として、以下の式(11)で与えられる偏光度Pを考える。偏光度Pが0のとき無偏光すなわち自然光に相当し、1のとき完全偏光であり、その中間のとき部分偏光である。   Here, the degree of polarization P given by the following equation (11) is considered as an index of the degree of polarization of light. When the polarization degree P is 0, it corresponds to non-polarized light, that is, natural light, when it is 1, it is completely polarized light, and when it is in the middle, it is partially polarized light.

偏光解消素子20の出射光の偏光状態は、Sout=F(δ,θ)、Sout=Sout=0であるので、出射偏光の偏光度PはF(δ,θ)に他ならない。すなわち、本実施形態の偏光解消素子20は、特定の方向の直線偏光が入射されることを前提に、第1の実施形態で示した光学設計方法において、入射する光の波長域が広くても評価関数F(δ,θ)が略ゼロになるようなパラメータを有するように作製されればよいことがわかる。これは、第1の実施形態の偏光解消素子10が有するパラメータを用いて作製された偏光解消素子20に、0°の方向の直線偏光を入射すれば、第1の実施形態の偏光解消素子10が許容した波長域の光に対して、出射光の偏光度が略ゼロである無偏光の光に変換されることを意味している。 Since the polarization state of the outgoing light of the depolarizing element 20 is S 1 out = F (δ, θ) and S 2 out = S 3 out = 0, the polarization degree P of the outgoing polarization is F (δ, θ). There is nothing else. That is, the depolarizing element 20 of the present embodiment assumes that linearly polarized light in a specific direction is incident, and the optical design method shown in the first embodiment has a wide wavelength range of incident light. It can be seen that the evaluation function F (δ, θ) may be made so as to have a parameter such that it is substantially zero. If the linearly polarized light in the direction of 0 ° is incident on the depolarizing element 20 produced using the parameters of the depolarizing element 10 of the first embodiment, the depolarizing element 10 of the first embodiment. Means that the light in the wavelength range allowed is converted to non-polarized light whose polarization degree of the emitted light is substantially zero.

ここで、0°ではなく特定のθin方向の直線偏光を無偏光に変換する場合は、偏光解消素子20を特徴づけるパラメータのうち、各領域の進相軸方向にθinを加算すればよい。これにより、偏光解消素子20の所望の特性である、広い波長域の光に対して、完全偏光として入射するθin方向の直線偏光を無偏光に変換する特性を発現できる。   Here, when converting linearly polarized light in a specific θin direction instead of 0 ° into non-polarized light, among the parameters characterizing the depolarizing element 20, θin may be added in the fast axis direction of each region. Thereby, the characteristic which is the desired characteristic of the depolarization element 20, and converts the linearly polarized light in the θin direction, which is incident as complete polarized light, into non-polarized light with respect to light in a wide wavelength range can be developed.

なお、本実施形態の偏光解消素子20の所望の特性は、広い波長域に対して、完全偏光として入射するθin方向の直線偏光を無偏光に変換する特性であるが、出射光の偏光度Pは必ずしも0でなくてもよい。例えば、出射光の偏光度Pが0.1以下であれば、実用上無偏光とみなしてもよい。その上で、例えば、出射光の偏光度Pが0.05以下や0.01以下であれば、より無偏光状態に近いので、より良い特性とみなしてもよい。従って、用途によって偏光解消素子20の所望の特性を設定し、各パラメータの中心値および公差を決めるのが好ましい。   Note that the desired characteristic of the depolarizer 20 of the present embodiment is a characteristic that converts linearly polarized light in the θin direction that is incident as complete polarized light into non-polarized light with respect to a wide wavelength range. May not necessarily be 0. For example, if the degree of polarization P of the emitted light is 0.1 or less, it may be considered practically non-polarized light. In addition, for example, if the degree of polarization P of the emitted light is 0.05 or less or 0.01 or less, it is closer to a non-polarized state, and may be regarded as better characteristics. Therefore, it is preferable to set desired characteristics of the depolarizing element 20 according to the application and determine the center value and tolerance of each parameter.

以上のように、本実施形態の偏光解消素子20を用いれば、コヒーレント性の高いレーザー光などを光源とする投射型表示装置において、広い波長域の光に対して直線偏光を偏光度が略ゼロの無偏光に変換し、可干渉性を低減できる。従って、投射画像の全面にわたってスペックルノイズを安定して低減できる。また、これにより投射型表示装置に搭載する偏光解消素子の個数を削減でき、光学系を小型化・簡単化できる。   As described above, when the depolarizing element 20 of the present embodiment is used, in a projection type display device using a highly coherent laser beam or the like as a light source, the degree of polarization of linearly polarized light with respect to light in a wide wavelength range is substantially zero. It is possible to reduce the coherence. Therefore, speckle noise can be stably reduced over the entire projected image. In addition, this makes it possible to reduce the number of depolarizing elements mounted on the projection display device, and to reduce the size and simplify the optical system.

なお、投射型表示装置に組み込む場合には、光源と、光源が発光した光を変調して画像光を生成する画像光生成手段との間、または、画像光生成手段と、画像光生成手段が生成した画像光を投影する投影手段との間に、特定の偏光方向の直線偏光が入射されるように偏光解消素子20を配置すればよい。ここで、画像光生成手段とは、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)や液晶パネルなどの空間光変調器である。また、投影手段とは、例えば、空間光変調器によって変調された光をスクリーンに投影する投影レンズ系である。光源は、1つのレーザー光源のみを使用する構成であっても、異なる波長の光を出射するレーザー光源を複数配置する構成であっても、コヒーレント性を有さない光源とレーザー光源とを組み合わせて用いる構成であってもよい。また、レーザー光源より出射された光束をコリメートしたり集光したりするレンズ系を、レーザー光源と投影レンズとの間に追加してもかまわない。また、空間変調器をスキャニングミラーとして、レーザー光源からの光を直接スクリーンに掃引投影する構成であってもよい。   When incorporated in a projection display device, a light source and an image light generation unit that modulates light emitted from the light source to generate image light, or an image light generation unit and an image light generation unit are provided. What is necessary is just to arrange | position the depolarization element 20 so that the linearly polarized light of a specific polarization direction may inject between the projection means which projects the produced | generated image light. Here, the image light generating means is, for example, a spatial light modulator such as a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal panel. The projection means is, for example, a projection lens system that projects light modulated by a spatial light modulator onto a screen. Whether the light source is configured to use only one laser light source or a plurality of laser light sources that emit light of different wavelengths, a combination of a light source that does not have coherency and a laser light source is combined. The structure to be used may be used. Further, a lens system for collimating or condensing the light beam emitted from the laser light source may be added between the laser light source and the projection lens. Alternatively, the spatial modulator may be a scanning mirror, and the light from the laser light source may be directly projected onto the screen.

このような投射型表示装置では、例えば、光源から出射された光が、位相変調素子としての偏光解消素子20を経て、空間光変調器に入射する。空間光変調器に入射した光束は、画像信号に応じて変調され、投影レンズ系によりスクリーンなどに投影される。このとき、偏光解消素子20には偏光方向が上述の角度の定義における0°またはθin方向の直線偏光が入射されるよう各部品を配置してもよい。   In such a projection display device, for example, light emitted from a light source enters a spatial light modulator via a depolarization element 20 as a phase modulation element. The light beam incident on the spatial light modulator is modulated according to the image signal and projected onto a screen or the like by the projection lens system. At this time, each component may be disposed on the depolarizing element 20 so that the linearly polarized light whose polarization direction is 0 ° or θin in the definition of the angle described above is incident.

このように構成することによって、レーザーを光源とする投射型表示装置では、広い波長域の光に対して直線偏光を偏光解消素子20によって偏光度が略ゼロの無偏光に変換できるので、可干渉性を低減できる。   With this configuration, in a projection display device using a laser as a light source, linearly polarized light can be converted into non-polarized light having a polarization degree of substantially zero by the depolarizer 20 with respect to light in a wide wavelength range. Can be reduced.

次に、具体的な例を用いて本発明の構成の一例を詳細に説明する。第1の実施例は、図1および図2に示した第1の実施形態に係る偏光解消素子10の実施例である。本実施例では、波長800nm〜1700nmの帯域の光に対して、その偏光状態に依存せず、出射する光のX軸(0°)方向の偏光成分の強度と、それに直交するY軸(90°)方向の偏光成分の強度とが略等しい特性を有した偏光解消素子を作製する。   Next, an example of the configuration of the present invention will be described in detail using a specific example. The first example is an example of the depolarizing element 10 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2. In the present embodiment, the intensity of the polarization component in the X-axis (0 °) direction of the emitted light and the Y-axis (90 perpendicular to the X-axis (90 °) direction of the light with a wavelength of 800 nm to 1700 nm are not dependent on the polarization state. °) A depolarizing element having a characteristic in which the intensity of the polarization component in the direction is substantially equal.

本実施例では、透明基板11として石英ガラスを用いる。まず、透明基板11の空気側の面に反射防止膜を成膜する。次に、図示しないポリイミド膜を成膜したのち、ラビングを施して配向膜とする。このとき、第1層第1領域131のみを配向処理するため、第1層第2領域132をステンレス製のマスクを用いてマスキングしてから、−11°の方向にラビングする。次に、第1層第2領域132のみを配向処理するため、第1層第1領域131をステンレス製のマスクを用いてマスキングしてから、+11°の方向にラビングする。   In this embodiment, quartz glass is used as the transparent substrate 11. First, an antireflection film is formed on the air side surface of the transparent substrate 11. Next, after forming a polyimide film (not shown), rubbing is performed to form an alignment film. At this time, in order to align only the first layer first region 131, the first layer second region 132 is masked with a stainless steel mask and then rubbed in a direction of -11 °. Next, in order to align only the first layer second region 132, the first layer first region 131 is masked with a stainless steel mask and then rubbed in the direction of + 11 °.

次に、透明基板11の配向処理を施した面に、厚さ9.3μmの高分子液晶層を均一に成膜し、第1の複屈折性媒質層13を形成する。高分子液晶は、上述の式(9)における複屈折Δnの波長分散式の係数が、A=0.095、B=0.0082、C=−2.3×10−6となる物性を有するものを用いている。 Next, a polymer liquid crystal layer having a thickness of 9.3 μm is uniformly formed on the surface of the transparent substrate 11 on which the alignment treatment has been performed, thereby forming the first birefringent medium layer 13. The polymer liquid crystal has physical properties such that the coefficient of the wavelength dispersion formula of the birefringence Δn in the above-described formula (9) is A = 0.095, B = 0.0082, and C = −2.3 × 10 −6. Something is used.

このとき、第1の複屈折性媒質層13の有する位相差は、波長800nmの光に対して451°、波長1700nmの光に対して193°である。また、進相軸方向はラビング方向に直交するため、第1層第1領域131の進相軸方向θ11は79°である。また、第1層第2領域132の進相軸方向θ12は−79°である。 At this time, the phase difference of the first birefringent medium layer 13 is 451 ° for light having a wavelength of 800 nm and 193 ° for light having a wavelength of 1700 nm. Further, since the fast axis direction is orthogonal to the rubbing direction, the fast axis direction θ 11 of the first layer first region 131 is 79 °. Further, the fast axis direction theta 12 of the first layer second region 132 is -79 °.

次に、透明基板11の場合と同様に、空気側の表面に反射防止膜を施した石英ガラスからなる透明基板12に、第2層第1領域141と第2層第2領域142を有する第2の複屈折性媒質層14を形成する。ここでは、第2層第1領域141の進相軸方向θ21が、22.5°、および第2層第2領域142の遅相軸方向θ22が、−22.5°になるように配向処理がなされている。なお、第2の複屈折性媒質層14の材料は、第1の複屈折性媒質層13の材料と同じ高分子液晶を用い、4.65μmの厚さに均一に成膜する。第2の複屈折性媒質層14の有する位相差は、波長800nmの光に対して225.5°、波長1700nmの光に対して96.5°である。 Next, as in the case of the transparent substrate 11, the second layer first region 141 and the second layer second region 142 are provided on the transparent substrate 12 made of quartz glass having an antireflection film on the air side surface. Two birefringent medium layers 14 are formed. Here, the fast axis direction θ 21 of the second layer first region 141 is 22.5 °, and the slow axis direction θ 22 of the second layer second region 142 is −22.5 °. An orientation process has been performed. The second birefringent medium layer 14 is made of the same polymer liquid crystal as that of the first birefringent medium layer 13 and is uniformly formed to a thickness of 4.65 μm. The phase difference of the second birefringent medium layer 14 is 225.5 ° for light with a wavelength of 800 nm and 96.5 ° for light with a wavelength of 1700 nm.

次に、第1の複屈折性媒質層13と第2の複屈折媒質層14とが向かい合うように、図示しない透明な接着剤を用いて貼り合わせる。接着剤としては、紫外線硬化型の接着剤を用いる。   Next, the first birefringent medium layer 13 and the second birefringent medium layer 14 are bonded together using a transparent adhesive (not shown) so as to face each other. As the adhesive, an ultraviolet curable adhesive is used.

このようにして作製された偏光解消素子10の透明基板11側から、図2の第1層第1領域131と第1層第2領域132のそれぞれの領域を通る光の面積が等しくなるように光を入射すると、屈折によって光が分離することなく、直進透過することを確認できる。これは、偏光解消素子10の2層の複屈折性媒質層13、14の厚みが均一であり、境界面に斜面が形成されていないためである。   The areas of light passing through the first layer first region 131 and the first layer second region 132 of FIG. 2 are equal from the transparent substrate 11 side of the depolarizer 10 thus manufactured. When light is incident, it can be confirmed that the light passes straight without being separated by refraction. This is because the thicknesses of the two birefringent medium layers 13 and 14 of the depolarizing element 10 are uniform, and no slope is formed on the boundary surface.

次に、偏光解消素子10の特性の評価結果を図14〜17に示す。図14〜17は、本実施例の偏光解消素子10の評価結果を示すグラフである。図14〜17において、グラフの縦軸は、出射光量を1として規格化した、X軸方向の偏光成分の強度とY軸方向の偏光成分の強度を示している。また、グラフの横軸は、入射光の波長である。図14〜17では、入射光として、波長が800nm〜1700nmの光について評価した結果を示している。   Next, evaluation results of characteristics of the depolarizer 10 are shown in FIGS. 14-17 is a graph which shows the evaluation result of the depolarizing element 10 of a present Example. 14-17, the vertical axis | shaft of the graph has shown the intensity | strength of the polarization component of the X-axis direction and the intensity | strength of the polarization component of the Y-axis direction normalized with the emitted light quantity as 1. In FIG. The horizontal axis of the graph is the wavelength of incident light. 14 to 17 show the results of evaluating light having a wavelength of 800 nm to 1700 nm as incident light.

図14は、入射偏光として偏光方向が0°の直線偏光を入射して得られた結果を示すグラフである。また、図15は、入射偏光として偏光方向が90°の直線偏光を入射して得られた結果を示すグラフである。また、図16は、入射偏光として右回りの円偏光を入射して得られた結果を示すグラフである。また、図17は、入射偏光として左回りの円偏光を入射して得られた結果を示すグラフである。なお、いずれの場合も、偏光解消素子10の透明基板11側から、図2の第1の領域131、141と第2の領域132、142のそれぞれの領域を通る光の面積が等しくなるように入射している。   FIG. 14 is a graph showing a result obtained by entering linearly polarized light having a polarization direction of 0 ° as incident polarized light. FIG. 15 is a graph showing a result obtained by entering linearly polarized light having a polarization direction of 90 ° as incident polarized light. FIG. 16 is a graph showing the results obtained by entering clockwise circularly polarized light as incident polarized light. FIG. 17 is a graph showing the results obtained by making counterclockwise circularly polarized light incident as incident polarized light. In any case, the area of light passing through the first region 131, 141 and the second region 132, 142 in FIG. 2 from the transparent substrate 11 side of the depolarizer 10 is equal. Incident.

なお、図16〜17においてY方向成分の強度を示す点線が消えている箇所は、X方向成分の強度を示す実線と重なっていることを示している。例えば、図16および図17では、X方向成分の強度とY方向成分の強度が等しいため線が重なって示されている。   16 to 17, the portion where the dotted line indicating the intensity of the Y direction component disappears indicates that it overlaps with the solid line indicating the intensity of the X direction component. For example, in FIGS. 16 and 17, the X-direction component intensity and the Y-direction component intensity are equal, so that the lines are overlapped.

式(6)より、出射光のストークスパラメータのSout成分がゼロであれば、X方向成分の強度とY方向成分の強度が等しくなることが分かる。また、式(6)より、Sinがゼロまたはその係数となる評価関数F(δ,θ)がゼロになる場合にSoutがゼロになることが分かる。図16および図17に示す結果の通り、本実施例の偏光解消素子10に、右回り円偏光や左回り円偏光のようにストークスパラメータのSin成分がゼロの光が入射した場合、波長に依存せずに、出射光のX方向成分の強度とY方向成分の強度とが等しくなる。 From equation (6), it can be seen that if the S 1 out component of the Stokes parameter of the emitted light is zero, the intensity of the X direction component is equal to the intensity of the Y direction component. Further, from the equation (6), it is understood that S 1 out becomes zero when S 1 in is zero or the evaluation function F (δ, θ) that is a coefficient thereof is zero. As shown in FIGS. 16 and 17, when light having zero S 1 in component of the Stokes parameter is incident on the depolarizing element 10 of this embodiment, such as clockwise circularly polarized light or counterclockwise circularly polarized light, The intensity of the X direction component of the emitted light is equal to the intensity of the Y direction component.

また、偏光状態は、偏光方向が0°および90°の直線偏光の合成、あるいは右回り円偏光と左回り円偏光の合成であると考えてもよいので、図14と図15とが示している結果、または図16と図17とが示している結果は、本実施例の偏光解消素子10によれば、少なくとも波長が800nm〜1700nmの光に対し、入射偏光に依らず、出射する光のX方向成分の強度とY方向成分の強度が略等しく0.5であることを意味している。   Further, since the polarization state may be considered as a combination of linearly polarized light having a polarization direction of 0 ° and 90 °, or a combination of clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light, FIG. 14 and FIG. 16 and FIG. 17 show that according to the depolarizing element 10 of the present embodiment, at least the light with a wavelength of 800 nm to 1700 nm is emitted regardless of the incident polarization. It means that the intensity of the X direction component and the intensity of the Y direction component are substantially equal to 0.5.

次に、第2の実施例について説明する。第2の実施例は、図12および図13に示した第2の実施形態に係る偏光解消素子20の実施例である。本実施例では、波長380nm〜820nmの帯域の光に対して、完全偏光として入射するθin方向の直線偏光を無偏光に変換する特性を得る偏光解消素子を作製する。   Next, a second embodiment will be described. The second example is an example of the depolarizing element 20 according to the second embodiment shown in FIGS. 12 and 13. In this example, a depolarizing element is obtained that obtains the characteristic of converting linearly polarized light in the θin direction incident as complete polarized light into non-polarized light with respect to light in a wavelength band of 380 nm to 820 nm.

作製方法は、第1の実施例の偏光解消素子10と同様である。すなわち、まず、空気側の表面に反射防止膜を施した石英ガラスからなる透明基板21に第1層第1領域231群と第1層第2領域232群とを有する第1の複屈折性媒質層23を形成する。なお、第1層第1領域231群の進相軸方向θ11はそれぞれ79°になるように配向処理がなされている。また、第1層第2領域232群の進相軸方向θ12はそれぞれ−79°になるように配向処理がなされている。第1の複屈折性媒質層23の複屈折性材料としての高分子液晶は、複屈折Δnを示す式(9)の係数が、A=0.0861、B=0.0037、C=−8.1×10−7となる物性を有するものを用いている。 The manufacturing method is the same as that of the depolarizing element 10 of the first embodiment. That is, first, a first birefringent medium having a first layer first region 231 group and a first layer second region 232 group on a transparent substrate 21 made of quartz glass having an antireflection film on the air side surface. Layer 23 is formed. Incidentally, alignment treatment is performed so fast axis theta 11 of the first layer first region 231 group respectively become 79 °. The alignment process fast axis theta 12 of the first layer second region 232 groups so that each becomes -79 ° have been made. The polymer liquid crystal as the birefringent material of the first birefringent medium layer 23 has coefficients of formula (9) indicating birefringence Δn of A = 0.0861, B = 0.0037, C = −8. A material having physical properties of 1 × 10 −7 is used.

第1の複屈折性媒質層23の高分子液晶の厚みは4.65μmの均一の厚さとした。このとき、第1の複屈折性媒質層23の有する位相差は、波長400nmの光に対して456°、波長700nmの光に対して224°である。   The thickness of the polymer liquid crystal of the first birefringent medium layer 23 was a uniform thickness of 4.65 μm. At this time, the phase difference of the first birefringent medium layer 23 is 456 ° for light having a wavelength of 400 nm and 224 ° for light having a wavelength of 700 nm.

次に、空気側の表面に反射防止膜を施した石英ガラスからなる透明基板22に、第2層第1領域241群と第2層第2領域242群を有する第2の複屈折性媒質層24を形成する。なお、第2層第1領域241群の進相軸方向θ21はそれぞれ22.5°になるように配向処理がなされている。また、第2層第2領域242群の進相軸方向θ22はそれぞれ−22.5°になるように配向処理がなされている。第2の複屈折性媒質層の複屈折性材料としての高分子液晶は、上述の式(9)の複屈折Δnの波長分散式の係数が、A=0.0314、B=0.0013、C=−5.5×10−6となる物性を有するものを用いている。 Next, a second birefringent medium layer having a second layer first region 241 group and a second layer second region 242 group on a transparent substrate 22 made of quartz glass having an antireflection film on the air side surface. 24 is formed. The orientation process is performed so that the fast axis direction θ 21 of the second layer first region 241 group is 22.5 °. Further, the orientation process is performed so that the fast axis direction θ 22 of the second layer second region 242 group is −22.5 °, respectively. The polymer liquid crystal as the birefringent material of the second birefringent medium layer has a coefficient of the wavelength dispersion formula of the birefringence Δn of the above formula (9) as A = 0.0314, B = 0.0013, A material having physical properties of C = −5.5 × 10 −6 is used.

第2の複屈折性媒質層24の高分子液晶の厚みを、6.38μmで均一とした。このとき、第2の複屈折性媒質層24の有する位相差は、波長400nmの光に対して227°、波長700nmの光に対して112°である。   The thickness of the polymer liquid crystal of the second birefringent medium layer 24 was made uniform at 6.38 μm. At this time, the phase difference of the second birefringent medium layer 24 is 227 ° for light having a wavelength of 400 nm and 112 ° for light having a wavelength of 700 nm.

次に、第1の複屈折性媒質層23と第2の複屈折媒質層24とが向かい合うように、図示しない透明な接着剤を用いて貼り合わせる。接着剤としては、紫外線硬化型の接着剤を用いる。   Next, the first birefringent medium layer 23 and the second birefringent medium layer 24 are bonded together using a transparent adhesive (not shown) so that they face each other. As the adhesive, an ultraviolet curable adhesive is used.

このようにして作製された偏光解消素子20の特性の評価結果を図18に示す。図18において、グラフの縦軸は、出射光の偏光度Pを示している。また、グラフの横軸は、入射光の波長である。図18では、入射光として、波長が350nm〜850nmで、偏光方向が0°の直線偏光の光について評価した結果を示している。より具体的には、そのような入射光を偏光解消素子20の透明基板21側から入射したときの出射光の偏光度の評価結果を示している。   FIG. 18 shows the evaluation results of the characteristics of the depolarizing element 20 produced in this way. In FIG. 18, the vertical axis of the graph indicates the degree of polarization P of the emitted light. The horizontal axis of the graph is the wavelength of incident light. FIG. 18 shows the result of evaluating linearly polarized light having a wavelength of 350 nm to 850 nm and a polarization direction of 0 ° as incident light. More specifically, the evaluation result of the degree of polarization of the emitted light when such incident light is incident from the transparent substrate 21 side of the depolarizing element 20 is shown.

図18に示すように、本実施例の偏光解消素子20によれば、少なくとも波長が350nm〜850nmの光に対して、出射光は、その偏光度が0.05以下で略無偏光の状態に変換されることがわかる。   As shown in FIG. 18, according to the depolarizing element 20 of this example, the emitted light has a degree of polarization of 0.05 or less and is substantially unpolarized with respect to light having a wavelength of 350 nm to 850 nm. It turns out that it is converted.

(比較例)
次に、比較例として図20に示すような斜面を有する偏光解消素子92に入射する光が分離する事例について説明する。本比較例では、偏光解消素子92として、小さいほうの頂角が10°の楔型の水晶が、その斜面を向かい合わせてかつ、常光屈折を示す結晶軸(常光軸)と異常光屈折を示す結晶軸(異常光軸)が互いに重なるように、斜面を向かい合わせて貼り合わされたものを例に説明する。
(Comparative example)
Next, as a comparative example, a case where light incident on a depolarizing element 92 having a slope as shown in FIG. 20 is separated will be described. In this comparative example, a wedge-shaped quartz crystal having a small apex angle of 10 ° as the depolarizing element 92 faces the inclined surface and exhibits ordinary light refraction and extraordinary light refraction. A description will be given of an example in which the crystal axes (abnormal optical axes) are bonded so that the inclined surfaces face each other so that they overlap each other.

水晶の常光屈折率nの波長分散を以下の式(12)で、また異常光屈折率nの波長分散を以下の式(13)で近似的に与えるとする。なお、Ao,Bo,Co,Ae,Be,Ceは定数であって、Ao=1.5137、Bo=0.0046、Co=−0.0001、Ae=1.5405、Be=0.0046、Ce=−0.0001である。 In the ordinary light following equation wavelength dispersion of the refractive index n o crystal 12, also an approximately given by equation (13) below the wavelength dispersion of the extraordinary refractive index n e. Ao, Bo, Co, Ae, Be, and Ce are constants, and Ao = 1.5137, Bo = 0.0006, Co = −0.0001, Ae = 1.5405, Be = 0.0006, Ce = −0.0001.

入射する光の波長λが1300nmのとき、n=1.5343、n=1.5432である。波長1300nmであって、偏光方向が45°の直線偏光が従来の偏光解消素子92に垂直に入射する場合、1枚目の楔型水晶の常光軸を通って2枚目の楔形水晶の異常光軸を通る光の成分と、1枚目の楔型水晶の異常光軸を通って2枚目の楔形水晶の常光軸を通る光の成分の2つに分けられる。 When the wavelength λ of the incident light is 1300 nm, n o = 1.5343 and n e = 1.5432. When linearly polarized light having a wavelength of 1300 nm and a polarization direction of 45 ° is perpendicularly incident on the conventional depolarizing element 92, the extraordinary light of the second wedge-shaped crystal passes through the normal optical axis of the first wedge-shaped crystal. The light component that passes through the axis and the light component that passes through the abnormal optical axis of the first wedge-shaped quartz crystal and passes through the ordinary optical axis of the second wedge-shaped quartz crystal are divided into two.

1枚目の楔型水晶の常光軸を通る光の成分は斜面に対し10°で入射し、常光屈折率と異常光屈折率の差によって屈折し、斜面に対し9.942°の方向に進む。さらに、2枚目の楔型水晶の空気界面に対し−0.058°で入射し、異常光屈折率と空気の屈折率の差によって屈折し、空気界面に対し−0.089°の方向で空気中に出射する。なお、屈折して進む方向はスネルの法則により算出できる。   The component of the light passing through the normal optical axis of the first wedge-shaped quartz is incident on the inclined surface at 10 °, refracted by the difference between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index, and proceeds in the direction of 9.942 ° with respect to the inclined surface. . Further, the light enters the air interface of the second wedge-shaped crystal at −0.058 °, is refracted due to the difference between the extraordinary refractive index and the refractive index of air, and in the direction of −0.089 ° to the air interface. Emits into the air. The direction of refraction can be calculated according to Snell's law.

同様に、1枚目の楔型水晶の異常光軸を通る光の成分は斜面に対し10°で入射し、異常光屈折率と常光屈折率の差によって屈折し、斜面に対し10.058°の方向に進む。さらに、2枚目の楔型水晶の空気界面に対し0.058°で入射し、常光屈折率と空気の屈折率の差によって屈折し、空気界面に対し0.090°の方向で空気中に出射する。   Similarly, the light component passing through the extraordinary optical axis of the first wedge-shaped quartz is incident on the slope at 10 °, refracted by the difference between the extraordinary refractive index and the ordinary refractive index, and 10.58 ° to the slope. Proceed in the direction of Furthermore, the light enters the air interface of the second wedge-shaped quartz at 0.058 °, is refracted by the difference between the ordinary refractive index and the refractive index of air, and enters the air in the direction of 0.090 ° with respect to the air interface. Exit.

すなわち、1枚目の楔型水晶の常光軸を通って2枚目の楔形水晶の異常光軸を通る光の成分と、1枚目の楔型水晶の異常光軸を通って2枚目の楔形水晶の常光軸を通る光の成分は、0.179°の分離角を持って従来の偏光解消素子92を出射することになる。また、式(12)および式(13)にあるように、水晶の屈折率には波長分散を有しているので、分離角も波長によって異なることもわかる。   That is, the light component passing through the abnormal optical axis of the second wedge-shaped crystal through the normal optical axis of the first wedge-shaped crystal and the second component passing through the abnormal optical axis of the first wedge-shaped crystal. The component of the light passing through the ordinary optical axis of the wedge-shaped quartz exits the conventional depolarizing element 92 with a separation angle of 0.179 °. Further, as shown in the equations (12) and (13), it can be seen that since the refractive index of quartz has wavelength dispersion, the separation angle also varies depending on the wavelength.

本発明は、入射光の偏光性を解消する用途に幅広く適用できるが、特に、ツェルニ・ターナ型の光学系を有する光計測機器において波長分解能を向上する用途に好適に適用可能である。また、レーザーを光源とする投射型表示装置において、光学系を小型化・簡単化しつつスペックルノイズを低減する用途にも好適に適用可能である。   The present invention can be widely applied to applications that eliminate the polarization of incident light, but is particularly applicable to applications that improve wavelength resolution in an optical measuring instrument having a Zerni-Turner type optical system. Further, the projection display device using a laser as a light source can be suitably applied to an application for reducing speckle noise while miniaturizing and simplifying an optical system.

10、20 偏光解消素子
11、12、21、22 透明基板
13、23 第1の複屈折性媒質層
131、231 第1層第1領域
132、232 第1層第2領域
14、24 第2の複屈折性媒質層
141、241 第2層第1領域
142、242 第2層第2領域
10, 20 Depolarization element 11, 12, 21, 22 Transparent substrate 13, 23 First birefringent medium layer 131, 231 First layer first region 132, 232 First layer second region 14, 24 Second Birefringent medium layer 141, 241 Second layer first region 142, 242 Second layer second region

Claims (7)

第1の複屈折性媒質層と、
第2の複屈折性媒質層とを備え、
前記第1の複屈折性媒質層および前記第2の複屈折性媒質層は、それぞれ厚さが均一であり、かつそれぞれ素子面内に、位相差が等しく進相軸方向が異なる2種類の領域を少なくとも各々1つ含み、
前記第1の複屈折性媒質層に含まれる各領域の境界線と前記第2の複屈折性媒質層に含まれる各領域の境界線とが一致しており、
前記第1の複屈折性媒質層の有する位相差と前記第2の複屈折性媒質層の有する位相差の比が2±0.1:1であり、
前記第2の複屈折性媒質層に含まれる前記2種類の領域の進相軸のなす角度が45°±4°である
ことを特徴とする偏光解消素子。
A first birefringent medium layer;
A second birefringent medium layer,
The first birefringent medium layer and the second birefringent medium layer are each of two types of regions having a uniform thickness and having the same phase difference and different fast axis directions in the element plane. Each including at least one
The boundary line of each region included in the first birefringent medium layer and the boundary line of each region included in the second birefringent medium layer are coincident,
The ratio of the phase difference of the first birefringent medium layer to the phase difference of the second birefringent medium layer is 2 ± 0.1: 1.
The depolarizing element, wherein an angle formed by the fast axes of the two types of regions included in the second birefringent medium layer is 45 ° ± 4 °.
前記第2の複屈折性媒質層の有する位相差は、当該偏光解消素子に入射する光のうち最も短い波長の光に対して300°以下であるとともに、最も長い波長の光に対して60°以上である
請求項1に記載の偏光解消素子。
The phase difference of the second birefringent medium layer is 300 ° or less with respect to the light with the shortest wavelength among the light incident on the depolarizing element, and 60 ° with respect to the light with the longest wavelength. The depolarizing element according to claim 1.
入射する光の波長が800nm〜1700nmの帯域にあり、
前記第2の複屈折性媒質層の有する位相差は、入射する光のうち最も短い波長の光に対して300°以下であるとともに、最も長い波長の光に対して60°以上である
請求項1または請求項2に記載の偏光解消素子。
The wavelength of the incident light is in the band of 800 nm to 1700 nm,
The phase difference of the second birefringent medium layer is 300 ° or less with respect to light having the shortest wavelength among incident light and 60 ° or more with respect to light having the longest wavelength. The depolarizing element according to claim 1 or 2.
入射する光の波長が380nm〜820nmの帯域にあり、
前記第2の複屈折性媒質層の有する位相差は、入射する光のうち最も短い波長の光に対して300°以下であるとともに、最も長い波長の光に対して60°以上である
請求項1または請求項2に記載の偏光解消素子。
The wavelength of the incident light is in the band of 380 nm to 820 nm,
The phase difference of the second birefringent medium layer is 300 ° or less with respect to light having the shortest wavelength among incident light and 60 ° or more with respect to light having the longest wavelength. The depolarizing element according to claim 1 or 2.
前記第1の複屈折性媒質層および前記第2の複屈折性媒質層は、それぞれ素子面内に、位相差が等しく進相軸方向が異なる2種類の領域を各々2つ以上含み、
前記第1の複屈折性媒質層および前記第2の複屈折性媒質層において、第1の進相軸方向を有する領域と第2の進相軸方向を有する領域とがともに素子面内に均一に分布するよう配されている
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の偏光解消素子。
The first birefringent medium layer and the second birefringent medium layer each include two or more of two types of regions having the same phase difference and different fast axis directions in the element plane,
In the first birefringent medium layer and the second birefringent medium layer, both the region having the first fast axis direction and the region having the second fast axis direction are uniform in the element plane. The depolarizing element according to any one of claims 1 to 4, wherein the depolarizer is arranged so as to be distributed.
入射する被測定光を回折格子に導き、回折格子で回折された光をレンズまたは凹面鏡で絞り、焦点位置に配されたスリットに通して、光量を検出するツェルニ・ターナ型の光学系を有する光計測機器であって、
前記回折格子の前段に、請求項1〜4のいずれかに記載の偏光解消素子を備え、
前記偏光解消素子により、前記回折格子に入射する被測定光の位相差に空間的分布を発現させる
ことを特徴とする光計測機器。
Light with a Zerni-Turner type optical system that guides incident measured light to the diffraction grating, stops the light diffracted by the diffraction grating with a lens or a concave mirror, and passes it through a slit arranged at the focal position to detect the amount of light A measuring instrument,
The depolarizing element according to any one of claims 1 to 4 is provided in a front stage of the diffraction grating,
A spatial distribution is expressed in the phase difference of the light to be measured incident on the diffraction grating by the depolarizing element.
光源にレーザー光を使用する投射型表示装置であって、
光源と、前記光源が発光した光を変調して画像光を生成する画像光生成手段との間、または前記画像光生成手段と、前記画像光生成手段が生成した画像光を投影する投影手段との間に、請求項5に記載の偏光解消素子を備え、
前記偏光解消素子に特定の偏光方向の直線偏光を入射して、無偏光の光に変換させる
ことを特徴とする投射型表示装置。
A projection display device that uses laser light as a light source,
Between the light source and the image light generating means for generating image light by modulating the light emitted from the light source, or the image light generating means, and a projecting means for projecting the image light generated by the image light generating means Between, the depolarizing element according to claim 5 is provided,
A projection-type display device, wherein linearly polarized light having a specific polarization direction is incident on the depolarizing element and converted into non-polarized light.
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