JP2016136165A

JP2016136165A - Optical device

Info

Publication number: JP2016136165A
Application number: JP2013098421A
Authority: JP
Inventors: 拓也小松; Takuya Komatsu; 嘉高佐藤; Yoshitaka Sato; 竜也平井; Tatsuya Hirai
Original assignee: COLORLINK JAPAN KK
Current assignee: COLORLINK JAPAN KK
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2016-07-28
Also published as: WO2014181539A1

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which a requirement of a movement member moving an optical component complicates a configuration.SOLUTION: An optical device comprises: a diffraction unit that diffracts laser light of linear polarization and emits the laser light; and a direction conversion unit that converts at least a part of +1-th order light and at least a part of -1-th order light emitted from the diffraction unit into a parallel direction and emits them in the parallel direction. The optical device further comprises: an incident side modulation unit that modulates a polarization direction of the linear polarization laser light into a multiple direction; a first birefringent unit that divides light modulated by the incident side modulation unit into a first direction, and emits first light and second light; an emission side modulation unit that modulates a polarization direction of the first light and the second light emitted from the first birefringent unit into the multiple direction; and a second birefringent unit that divides light modulated by the emission side modulation unit in a second direction different from the first direction, and emits the light as advancing light in parallel with each other.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device.

レーザ光を光源とする装置において、光学部品を移動させることによってスペックルノイズを低減する光学装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］特表２００４−５２９３７５号公報 In an apparatus using laser light as a light source, an optical apparatus that reduces speckle noise by moving an optical component is known (for example, see Patent Document 1).
[Patent Document 1] Japanese translations of PCT publication No. 2004-529375

しかしながら、上述の装置では、光学部品を移動させる移動部材が必要となるので、構成が複雑になるといった課題がある。 However, since the above-described apparatus requires a moving member that moves the optical component, there is a problem that the configuration is complicated.

本発明の第１の態様においては、直線偏光のレーザ光を回折して出射する回折部と、前記回折部から出射された＋１次光の少なくとも一部と−１次光の少なくとも一部とを平行な方向に変換して出射する方向変換部とを備える光学装置を提供する。 In the first aspect of the present invention, a diffractive portion that diffracts and emits linearly polarized laser light, and at least a part of the + 1st order light and at least a part of the −1st order light emitted from the diffractive part are provided. An optical device is provided that includes a direction changing unit that converts the light into a parallel direction and emits the light.

本発明の第２の態様においては、直線偏光のレーザ光の偏光方向を多方向に変調する入射側変調部と、前記入射側変調部が変調した光を第１方向に分割して、第１光及び第２光を出射する第１複屈折部と、前記第１複屈折部から出射された前記第１光及び前記第２光の偏光方向を多方向に変調する出射側変調部と、前記出射側変調部が変調した光を前記第１方向とは異なる第２方向で分割して、且つ、互いに平行に進行する光として出射する第２複屈折部とを備える光学装置を提供する。 In the second aspect of the present invention, the incident-side modulation unit that modulates the polarization direction of the linearly polarized laser beam in multiple directions, and the light modulated by the incident-side modulation unit are divided into the first direction, and the first A first birefringence unit that emits light and second light, an emission-side modulation unit that modulates polarization directions of the first light and the second light emitted from the first birefringence unit in multiple directions, An optical device is provided that includes a second birefringence unit that divides the light modulated by the emission-side modulation unit in a second direction different from the first direction and emits the light traveling in parallel with each other.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

光学装置２４が設けられたプロジェクタ１０の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a projector 10 provided with an optical device 24. FIG. 光学装置２４の断面図である。2 is a cross-sectional view of an optical device 24. FIG. 回折格子４２の概略断面図である。3 is a schematic sectional view of a diffraction grating 42. FIG. 液晶層６２の平面図である。4 is a plan view of a liquid crystal layer 62. FIG. 光学装置２４の回折格子に入射する偏光と、回折した光の関係を示す実験結果の写真である。6 is a photograph of experimental results showing the relationship between polarized light incident on the diffraction grating of the optical device 24 and diffracted light. 光学装置２４の分解斜視図である。3 is an exploded perspective view of the optical device 24. FIG. 回折格子に入射する光の波長と、回折格子が出射する０次光の強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wavelength of the light which injects into a diffraction grating, and the intensity | strength of the 0th-order light which a diffraction grating radiate | emits. 光学装置２４から出射される光のばらつきを説明する図である。It is a figure explaining the dispersion | variation in the light radiate | emitted from the optical apparatus 24. FIG. 別の実施形態による光学装置１２４の分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of an optical device 124 according to another embodiment. 基板４０、４４に対する回折格子４２、４６の配置を変更した形態を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the form which changed arrangement | positioning of the diffraction gratings 42 and 46 with respect to the board | substrates 40 and 44. FIG. 基板４０、４４に対する回折格子４２、４６の配置を変更した形態を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the form which changed arrangement | positioning of the diffraction gratings 42 and 46 with respect to the board | substrates 40 and 44. FIG. 基板４０、４４に対する回折格子４２、４６の配置を変更した形態を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the form which changed arrangement | positioning of the diffraction gratings 42 and 46 with respect to the board | substrates 40 and 44. FIG. 入射側から見た回折格子４２、４６の液晶層６２の分子６４の配向方向を説明する図である。It is a figure explaining the orientation direction of the molecule | numerator 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction gratings 42 and 46 seen from the incident side. 入射側から見た回折格子４２、４６の液晶層６２の分子６４の配向方向を説明する図である。It is a figure explaining the orientation direction of the molecule | numerator 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction gratings 42 and 46 seen from the incident side. 別の実施形態による光学装置２２４の分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of an optical device 224 according to another embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図１は、光学装置２４が設けられたプロジェクタ１０の全体構成図である。図１に矢印で示す上下及び前をプロジェクタ１０の上下方向及び前方とする。プロジェクタ１０は、レーザ光源１２、１４、１６から出射されたレーザ光によって画像を生成して、スクリーン３０に投影する。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of the projector 10 provided with the optical device 24. The up and down and front directions indicated by arrows in FIG. The projector 10 generates an image with the laser light emitted from the laser light sources 12, 14, and 16 and projects the image on the screen 30.

図１に示すように、プロジェクタ１０は、レーザ光源１２、１４、１６と、ダイクロイックミラー１８、２０と、ＭＥＭＳミラー２２と、光学装置２４と、投影部２６と、制御部２８とを備える。 As shown in FIG. 1, the projector 10 includes laser light sources 12, 14, 16, dichroic mirrors 18, 20, a MEMS mirror 22, an optical device 24, a projection unit 26, and a control unit 28.

レーザ光源１２は、ＭＥＭＳミラー２２に向けて、上下方向を偏光方向とする直線偏光のレーザ光である赤色光ＲＬを出射する。レーザ光源１４は、ダイクロイックミラー１８に向けて、上下方向を偏光方向とする直線偏光のレーザ光である緑色光ＧＬを出射する。レーザ光源１６は、ダイクロイックミラー２０に向けて、上下方向を偏光方向とする直線偏光のレーザ光である青色光ＢＬを出射する。 The laser light source 12 emits red light RL, which is linearly polarized laser light having a vertical direction as a polarization direction, toward the MEMS mirror 22. The laser light source 14 emits green light GL, which is linearly polarized laser light having a vertical polarization direction, toward the dichroic mirror 18. The laser light source 16 emits blue light BL, which is linearly polarized laser light having a vertical direction as a polarization direction, toward the dichroic mirror 20.

ダイクロイックミラー１８、２０は、一例として、誘電体多層膜を含む。ダイクロイックミラー１８、２０は、ダイクロイックプリズムであってもよい。 As an example, the dichroic mirrors 18 and 20 include a dielectric multilayer film. The dichroic mirrors 18 and 20 may be dichroic prisms.

ダイクロイックミラー１８は、レーザ光源１４が出射する緑色光ＧＬの進路上に配置されている。ダイクロイックミラー１８は、緑色光ＧＬを反射して、その他の波長の光を透過する。従って、ダイクロイックミラー１８は、レーザ光源１２が出射した赤色光ＲＬを透過する。一方、ダイクロイックミラー１８は、レーザ光源１４が出射した緑色光ＧＬをＭＥＭＳミラー２２に向けて反射する。 The dichroic mirror 18 is disposed on the path of the green light GL emitted from the laser light source 14. The dichroic mirror 18 reflects the green light GL and transmits light of other wavelengths. Accordingly, the dichroic mirror 18 transmits the red light RL emitted from the laser light source 12. On the other hand, the dichroic mirror 18 reflects the green light GL emitted from the laser light source 14 toward the MEMS mirror 22.

ダイクロイックミラー２０は、レーザ光源１６が出射する青色光ＢＬの進路上に配置されている。ダイクロイックミラー２０は、青色光ＢＬを反射して、その他の波長の光を透過する。従って、ダイクロイックミラー２０は、レーザ光源１２が出射した赤色光ＲＬを透過する。また、ダイクロイックミラー２０は、レーザ光源１４が出射してダイクロイックミラー１８によって反射された緑色光ＧＬを透過する。一方、ダイクロイックミラー２０は、レーザ光源１６が出射した青色光ＢＬをＭＥＭＳミラー２２に向けて反射する。 The dichroic mirror 20 is disposed on the path of the blue light BL emitted from the laser light source 16. The dichroic mirror 20 reflects the blue light BL and transmits light of other wavelengths. Accordingly, the dichroic mirror 20 transmits the red light RL emitted from the laser light source 12. The dichroic mirror 20 transmits the green light GL emitted from the laser light source 14 and reflected by the dichroic mirror 18. On the other hand, the dichroic mirror 20 reflects the blue light BL emitted from the laser light source 16 toward the MEMS mirror 22.

ＭＥＭＳミラー２２は、レーザ光源１２から出射された赤色光ＲＬ、ダイクロイックミラー１８によって反射された緑色光ＧＬ、ダイクロイックミラー２０によって反射された青色光ＢＬの進路上に配置されている。ＭＥＭＳミラー２２は、２次元面内で移動する。ＭＥＭＳミラー２２は、移動しつつ光を反射することにより、スクリーン３０上に画像を投影する。 The MEMS mirror 22 is disposed on the path of the red light RL emitted from the laser light source 12, the green light GL reflected by the dichroic mirror 18, and the blue light BL reflected by the dichroic mirror 20. The MEMS mirror 22 moves in a two-dimensional plane. The MEMS mirror 22 projects an image on the screen 30 by reflecting light while moving.

光学装置２４は、直線偏光である赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬを回折して、スペックルノイズを低減する。光学装置２４の詳細は、後述する。 The optical device 24 diffracts the red light RL, the green light GL, and the blue light BL, which are linearly polarized light, to reduce speckle noise. Details of the optical device 24 will be described later.

投影部２６は、画像を形成する光であって、光学装置２４から出射された光を拡大して、スクリーン３０へと画像を投影する。 The projection unit 26 enlarges the light that forms the image and is emitted from the optical device 24, and projects the image onto the screen 30.

制御部２８は、プロジェクタ１０の制御全般を司る。制御部２８の一例は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置である。制御部２８は、レーザ光源１２、１４、１６のオン・オフを切り替える。制御部２８は、ＭＥＭＳミラー２２の反射及び位置を制御して、画像を生成する。 The control unit 28 governs overall control of the projector 10. An example of the control unit 28 is an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit). The control unit 28 switches the laser light sources 12, 14, 16 on and off. The control unit 28 controls the reflection and position of the MEMS mirror 22 to generate an image.

上述したプロジェクタ１０では、制御部２８が、レーザ光源１２、１４、１６のいずれかをオンにして、レーザ光を出射させる。例えば、制御部２８が、レーザ光源１２をオンにして、赤色光ＲＬを出射させる。赤色光ＲＬは、ダイクロイックミラー１８、２０を透過して、ＭＥＭＳミラー２２に達する。投影する赤色の画像に対応させて、制御部２８は、ＭＥＭＳミラー２２の反射及び位置を制御する。これにより、ＭＥＭＳミラー２２は、赤色光ＲＬを光学装置２４の方向へと反射する。光学装置２４は、スペックルノイズを低減できる状態に赤色光ＲＬを変換して、投影部２６へと出射する。投影部２６は、赤色光ＲＬによって構成される画像をスクリーン３０へ拡大して投影する。同様に、制御部２８は、レーザ光源１４、１６を順次オン状態するとともに、ＭＥＭＳミラー２２の反射及び位置を制御することによって、緑色光ＧＬ及び青色光ＢＬによって構成される画像をスクリーン３０に投影する。これにより、プロジェクタ１０は、スペックルノイズを低減したカラー画像を投影することができる。 In the projector 10 described above, the control unit 28 turns on one of the laser light sources 12, 14, and 16 to emit laser light. For example, the control unit 28 turns on the laser light source 12 and emits red light RL. The red light RL passes through the dichroic mirrors 18 and 20 and reaches the MEMS mirror 22. The control unit 28 controls the reflection and position of the MEMS mirror 22 in correspondence with the red image to be projected. As a result, the MEMS mirror 22 reflects the red light RL toward the optical device 24. The optical device 24 converts the red light RL into a state where speckle noise can be reduced, and emits the red light RL to the projection unit 26. The projection unit 26 magnifies and projects an image composed of the red light RL onto the screen 30. Similarly, the control unit 28 sequentially turns on the laser light sources 14 and 16 and controls the reflection and position of the MEMS mirror 22 to project an image composed of the green light GL and the blue light BL onto the screen 30. To do. Thereby, the projector 10 can project a color image with reduced speckle noise.

図２は、光学装置２４の断面図である。図２に矢印で前と示す方向を、光学装置２４に入射する光Ｌ０の進行方向である前方とする。光学装置２４に入射する光Ｌ００は、レーザ光源１２、１４、１６から出射されてＭＥＭＳミラー２２によって反射された上下方向を偏光方向とする直線偏光である。尚、入射する直線偏光は、上下方向でなくてもよい。換言すれば、光学装置２４の向きは、入射する直線偏光の偏光方向に対して、自由に設定できる。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical device 24. The direction indicated by the arrow in FIG. 2 is the forward direction in which the light L0 incident on the optical device 24 travels. The light L00 incident on the optical device 24 is linearly polarized light whose polarization direction is the vertical direction emitted from the laser light sources 12, 14, and 16 and reflected by the MEMS mirror 22. The incident linearly polarized light may not be in the vertical direction. In other words, the direction of the optical device 24 can be freely set with respect to the polarization direction of the incident linearly polarized light.

図２に示すように、光学装置２４は、基板４０と、回折格子４２と、基板４４と、回折格子４６と、１／４波長板４８と、基板５０と、回折格子５２と、基板５４と、回折格子５６と、基板５８とを有する。図２においては、基板４０から基板５８までを貼り合わせているが、基板４０から基板５８までの一部または全てを離間させてもよい。 As shown in FIG. 2, the optical device 24 includes a substrate 40, a diffraction grating 42, a substrate 44, a diffraction grating 46, a quarter wavelength plate 48, a substrate 50, a diffraction grating 52, and a substrate 54. , A diffraction grating 56 and a substrate 58. In FIG. 2, the substrate 40 to the substrate 58 are bonded together, but a part or all of the substrate 40 to the substrate 58 may be separated.

基板４０、４４、５０、５４、５８の一例は、光学的に等方なガラス基板である。基板４０、４４、５０、５４、５８の一例は、平面状で且つ光の進行方向から見て四角形状である。基板４０、４４、５０、５４、５８の厚みは、例えば、０．２１ｍｍである。基板４０、４４、５０、５４、５８の順で、ＭＥＭＳミラー２２によって反射された光Ｌ００の入射側から出射側に沿って配列されている。基板４０、４４、５０、５４、５８は、入射する光Ｌ００の進行方向に対して略垂直に配置されている。 An example of the substrates 40, 44, 50, 54, 58 is an optically isotropic glass substrate. An example of the substrates 40, 44, 50, 54, and 58 has a planar shape and a rectangular shape when viewed from the light traveling direction. The thickness of the substrates 40, 44, 50, 54, 58 is, for example, 0.21 mm. The substrates 40, 44, 50, 54, and 58 are arranged in this order from the incident side to the outgoing side of the light L00 reflected by the MEMS mirror 22. The substrates 40, 44, 50, 54, and 58 are disposed substantially perpendicular to the traveling direction of the incident light L00.

回折格子４２、４６、５２、５６の一例は、液晶分子の配向方向が平面内で周期的に変化する液晶偏光回折格子である。即ち、回折格子４２、４６、５２、５６は、偏光状態に基づいて偏光を回析する。例えば、回折格子４２、４６、５２、５６は、偏光状態に基づいて、一の回折光（例えば、＋１次光）の強度を大きくして、他の回折光（例えば、−１次光）の強度を小さくする。また、回折格子４２、４６、５２、５６は、偏光状態を変調する。例えば、回折格子４２、４６、５２、５６は、直線偏光を円偏光に変調する。また、回折格子４２、４６、５２、５６は、右回りの円偏光を左回りの円偏光、または、左回りの円偏光を右回りの円偏光に変調する。 An example of the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 is a liquid crystal polarization diffraction grating in which the alignment direction of liquid crystal molecules periodically changes in a plane. That is, the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 diffract polarized light based on the polarization state. For example, the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 increase the intensity of one diffracted light (for example, + 1st order light) based on the polarization state, and the other diffracted light (for example, −1st order light). Reduce strength. The diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 modulate the polarization state. For example, the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 modulate linearly polarized light into circularly polarized light. The diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 modulate clockwise circularly polarized light into counterclockwise circularly polarized light or counterclockwise circularly polarized light into clockwise circularly polarized light.

回折格子４２は、回折部の一例である。回折格子４２は、基板４０と、基板４４との間に配置されている。換言すれば、回折格子４２は、回折格子４２、４６、５２、５６のうち、最も光の入射側に配置されている。回折格子４２は、入射する直線偏光のレーザ光を回析して出射する。 The diffraction grating 42 is an example of a diffraction part. The diffraction grating 42 is disposed between the substrate 40 and the substrate 44. In other words, the diffraction grating 42 is disposed on the most light incident side among the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56. The diffraction grating 42 diffracts and emits incident linearly polarized laser light.

回折格子４６は、方向変換部の一例である。回折格子４６は、基板４４と基板５０との間であって、１／４波長板４８の入射側の面に配置されている。回折格子４６は、回折格子４２よりも出射側に配置されている。回折格子４６は、回折格子４２から出射された＋１次光の少なくとも一部と−１次光の少なくとも一部とを平行な方向に変換した円偏光を出射する。 The diffraction grating 46 is an example of a direction conversion unit. The diffraction grating 46 is disposed between the substrate 44 and the substrate 50 and on the incident side surface of the quarter-wave plate 48. The diffraction grating 46 is disposed on the emission side with respect to the diffraction grating 42. The diffraction grating 46 emits circularly polarized light obtained by converting at least part of the + 1st order light emitted from the diffraction grating 42 and at least part of the −1st order light in parallel directions.

１／４波長板４８は、基板４４と基板５０との間であって、回折格子４６の出射側の面に設けられている。１／４波長板４８は、回折格子４２、４６と、回折格子５２、５６との間に配置されている。１／４波長板４８は、入射する偏光の偏光状態を変調する。例えば、１／４波長板４８は、入射する直線偏光を円偏光に変調して、また、入射する円偏光を直線偏光に変調する。従って、１／４波長板４８は、回折格子４６が出射した円偏光を直線偏光にして出射する。 The quarter-wave plate 48 is provided between the substrate 44 and the substrate 50 and on the exit side surface of the diffraction grating 46. The quarter wavelength plate 48 is disposed between the diffraction gratings 42 and 46 and the diffraction gratings 52 and 56. The quarter wavelength plate 48 modulates the polarization state of the incident polarized light. For example, the quarter wave plate 48 modulates incident linearly polarized light into circularly polarized light, and modulates incident circularly polarized light into linearly polarized light. Therefore, the quarter wave plate 48 emits the circularly polarized light emitted from the diffraction grating 46 as linearly polarized light.

回折格子５２は、第２回折部の一例である。回折格子５２は、基板５０と基板５４との間であって、回折格子４６及び１／４波長板４８の出射側に設けられている。回折格子５２は、回折格子５６の入射側に配置されている。回折格子５２は、１／４波長板４８から出射された直線偏光を回折格子４２の回折方向と異なる方向に回折して出射する。 The diffraction grating 52 is an example of a second diffraction unit. The diffraction grating 52 is provided between the substrate 50 and the substrate 54 and on the emission side of the diffraction grating 46 and the quarter wavelength plate 48. The diffraction grating 52 is disposed on the incident side of the diffraction grating 56. The diffraction grating 52 diffracts and emits the linearly polarized light emitted from the quarter-wave plate 48 in a direction different from the diffraction direction of the diffraction grating 42.

回折格子５６は、第２方向変換部の一例である。回折格子５６は、基板５４と基板５８との間であって、回折格子５２の出射側に配置されている。換言すれば、回折格子５６は、回折格子４２、４６、５２、５６のうち、最も出射側に配置されている。回折格子５６は、回折格子５２によって回折された＋１次光の少なくとも一部と−１次光の少なくとも一部とを平行な方向に進行する円偏光に変換して出射する。また、回折格子５６は、出射する光が互いに重なるように出射する。 The diffraction grating 56 is an example of a second direction conversion unit. The diffraction grating 56 is disposed between the substrate 54 and the substrate 58 and on the emission side of the diffraction grating 52. In other words, the diffraction grating 56 is disposed on the most output side of the diffraction gratings 42, 46, 52, 56. The diffraction grating 56 converts at least a part of the + 1st order light and at least a part of the −1st order light diffracted by the diffraction grating 52 into circularly polarized light traveling in parallel directions and emits the converted light. Further, the diffraction grating 56 emits the emitted light so that they overlap each other.

図３は、回折格子４２の概略断面図である。図４は、液晶層６２の平面図である。尚、回折格子４６、５２、５６も回折格子４２と同様の構成である。図３に示すように、回折格子４２は、基板４０上に形成された配向層６０と、配向層６０上に形成された液晶層６２とを有する。基板４０の法線方向において配列された液晶層６２の分子６４の配向は、互いに同じ方向である。図４は、基板４０から同じ距離、即ち、同じ層における液晶層６２の分子６４の配向方向を示す。図４に示すように、液晶層６２の分子６４の配向は、平面内で、即ち同じ層において徐々に且つ周期的に変化する。ここで、基板４０の法線方向から見た平面視において、同じ配向を有する分子６４が配列された方向を、ストライプが延びる方向とする。また、平面視において、分子６４の配向が変化する方向をストライプの周期性の方向とする。従って、ストライプが延びる方向は、ストライプの周期性の方向と直交する。これにより、液晶層６２は、入射した偏光を回析する。尚、回折された光、例えば、０次光及び±１次光は、ストライプの周期性の方向に沿って配列される。図３及び図４に示す回折格子４２は、ホログラフィ装置等によって、液晶層６２に異なる偏光、例えば、右回りの円偏光及び左回りの円偏光を異なる方向から照射して配向させることによって製造することができる。これにより、回折格子４２は、偏光の偏光状態を変調するとともに、偏光を回折することができる。 FIG. 3 is a schematic sectional view of the diffraction grating 42. FIG. 4 is a plan view of the liquid crystal layer 62. The diffraction gratings 46, 52, and 56 have the same configuration as the diffraction grating 42. As shown in FIG. 3, the diffraction grating 42 includes an alignment layer 60 formed on the substrate 40 and a liquid crystal layer 62 formed on the alignment layer 60. The alignment of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 arranged in the normal direction of the substrate 40 is in the same direction. FIG. 4 shows the alignment direction of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 in the same layer, that is, in the same layer from the substrate 40. As shown in FIG. 4, the orientation of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 changes gradually and periodically in a plane, that is, in the same layer. Here, the direction in which the molecules 64 having the same orientation are arranged in a plan view viewed from the normal direction of the substrate 40 is defined as a direction in which the stripe extends. Further, in the plan view, the direction in which the orientation of the molecules 64 changes is defined as the direction of the stripe periodicity. Therefore, the direction in which the stripe extends is orthogonal to the direction of the periodicity of the stripe. Thereby, the liquid crystal layer 62 diffracts the incident polarized light. The diffracted light, for example, the 0th order light and the ± 1st order light are arranged along the direction of the periodicity of the stripe. The diffraction grating 42 shown in FIGS. 3 and 4 is manufactured by irradiating the liquid crystal layer 62 with different polarized light, for example, clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light from different directions and aligning them with a holography device or the like. be able to. Thereby, the diffraction grating 42 can modulate the polarization state of the polarized light and diffract the polarized light.

図５は、光学装置１２４の回折格子４２、４６、５２、５６に入射する偏光と、回折させた光の関係を示す実験結果の写真である。図５に示す回折格子は、回折格子４２、４６、５２、５６のうち、いずれか１枚に対応する。図５の上図は、光の進行方向と略垂直な面における投影された回折光の図である。図５の上図において、白丸が大きいほど対応する回折光の強度が大きいことを示す。図５の下図は、回折格子が回折した回折光の進路を示す平面図である。図５の下図において、線が太いほど回折光の強度が大きいことを示す。図５に示すように、光学装置１２４の回折格子に入射した光が、右回りの円偏光であった場合、回折格子は、−１次光の強度を最も大きくして、＋１次光の強度を略０にする。光学装置１２４の回折格子に入射した光が、直線偏光であった場合、回折格子は、±１次光の強度を略等しくするとともに、０次光の強度を小さくする。光学装置１２４の回折格子に入射した光が、左回りの円偏光であった場合、回折格子は、＋１次光の強度を最も大きくして、−１次光の強度を略０にする。 FIG. 5 is a photograph of experimental results showing the relationship between the polarized light incident on the diffraction gratings 42, 46, 52 and 56 of the optical device 124 and the diffracted light. The diffraction grating shown in FIG. 5 corresponds to any one of the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56. The upper diagram of FIG. 5 is a diagram of the diffracted light projected on a plane substantially perpendicular to the traveling direction of the light. In the upper diagram of FIG. 5, the larger the white circle, the greater the intensity of the corresponding diffracted light. The lower diagram of FIG. 5 is a plan view showing the path of diffracted light diffracted by the diffraction grating. In the lower diagram of FIG. 5, the thicker the line, the greater the intensity of the diffracted light. As shown in FIG. 5, when the light incident on the diffraction grating of the optical device 124 is clockwise circularly polarized light, the diffraction grating maximizes the intensity of the −1st order light and the intensity of the + 1st order light. Is substantially zero. When the light incident on the diffraction grating of the optical device 124 is linearly polarized light, the diffraction grating makes the ± first-order light intensities substantially equal and reduces the zero-order light intensity. When the light incident on the diffraction grating of the optical device 124 is counterclockwise circularly polarized light, the diffraction grating maximizes the intensity of the + 1st order light and makes the intensity of the −1st order light substantially zero.

図６は、光学装置２４の分解斜視図である。図６において、前方及び上下方向の両方に平行な方向を水平方向とする。尚、図６では、基板４０、４４、５０、５４、５８を省略している。 FIG. 6 is an exploded perspective view of the optical device 24. In FIG. 6, a direction parallel to both the front direction and the vertical direction is defined as a horizontal direction. In FIG. 6, the substrates 40, 44, 50, 54, and 58 are omitted.

図６に示すように、回折格子４２は、水平方向に平行なストライプを有する格子パターンＰＧ１を有する。尚、図６の回折格子４２の面内に記載の点線の延びる方向は、ストライプの延びる方向である。即ち、回折格子４２の格子パターンＰＧ１は、上下方向に沿って周期性を有する。 As shown in FIG. 6, the diffraction grating 42 has a grating pattern PG1 having stripes parallel to the horizontal direction. The direction in which the dotted line extends in the plane of the diffraction grating 42 in FIG. 6 is the direction in which the stripe extends. That is, the grating pattern PG1 of the diffraction grating 42 has periodicity along the vertical direction.

回折格子４６は、回折格子４２と同じであることが好ましい。回折格子４２及び回折格子４６が同じである一例は、互いに同じ機能を有する形態である。この場合、回折格子４２及び回折格子４６は、同じ波長の光が入射した場合、同じ方向に同じ偏光状態の偏光を回析させる。従って、回折格子４２及び回折格子４６が互いに異なる材料で形成されている場合、回折格子４２及び回折格子４６が同じであることは、機能が同じであれば厚み等の構造が異なる場合も含む概念である。回折格子４２及び回折格子４６が同じである他の例は、互いの格子パターンＰＧ１及び格子パターンＰＧ２が同じ構造を有し、格子パターンＰＧ１及び格子パターンＰＧ２のストライプを互いに平行に配置する形態である。ここでいう格子パターンが同じ構造を有する形態の一例は、格子パターンＰＧ１、ＰＧ２のストライプの周期、及び、格子パターンＰＧ１、ＰＧ２の厚みが同じである形態のことである。尚、ストライプの周期が同じであるとは、格子パターンＰＧ１、ＰＧ２を構成する液晶層６２の分子６４が同じ材料からなり、当該分子６４の配向方向のパターンが同じであることを意味する。ここで、格子パターンＰＧ１、ＰＧ２の構造が互いに同じで、且つ、互いにストライプが平行に配置されていれば、ストライプの延びる方向にずれていてもよい。即ち、例えば、入射側から見て、同じ領域で重なっている格子パターンＰＧ１、ＰＧ２の液晶層６２の分子６４の配向方向が互いに平行でなくてもよい。また、格子パターンＰＧ１、ＰＧ２の構造が互いに同じで、且つ、互いにストライプが平行に配置されていれば、一方の格子パターンＰＧ１を他方の格子パターンＰＧ２に対して、法線方向を回転軸として、１８０°回転させた状態で配置してもよい。この場合、液晶層６２の分子６４の配向方向が同じとは、互いの液晶層６２の分子６４の配向方向が鏡像の関係、即ち、同じ面に液晶層６２の分子６４を投影した場合、線対称の関係を含む。 The diffraction grating 46 is preferably the same as the diffraction grating 42. An example in which the diffraction grating 42 and the diffraction grating 46 are the same is a form having the same function. In this case, the diffraction grating 42 and the diffraction grating 46 diffract polarized light having the same polarization state in the same direction when light having the same wavelength is incident. Therefore, when the diffraction grating 42 and the diffraction grating 46 are formed of different materials, the fact that the diffraction grating 42 and the diffraction grating 46 are the same includes a case where the structure such as the thickness is different if the functions are the same. It is. Another example in which the diffraction grating 42 and the diffraction grating 46 are the same is a form in which the grating patterns PG1 and PG2 have the same structure and the stripes of the grating patterns PG1 and PG2 are arranged in parallel to each other. . An example of a form in which the lattice patterns have the same structure here is a form in which the stripe periods of the lattice patterns PG1 and PG2 and the thicknesses of the lattice patterns PG1 and PG2 are the same. Note that the same stripe period means that the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 constituting the lattice patterns PG1 and PG2 are made of the same material, and the alignment patterns of the molecules 64 are the same. Here, as long as the lattice patterns PG1 and PG2 have the same structure and the stripes are arranged in parallel to each other, they may be shifted in the stripe extending direction. That is, for example, when viewed from the incident side, the alignment directions of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 of the lattice patterns PG1 and PG2 overlapping in the same region may not be parallel to each other. Further, if the lattice patterns PG1 and PG2 have the same structure and the stripes are arranged in parallel to each other, one lattice pattern PG1 with respect to the other lattice pattern PG2, with the normal direction as the rotation axis, You may arrange | position in the state rotated 180 degrees. In this case, the alignment directions of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 are the same. When the alignment directions of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 are mirror images, that is, when the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 are projected on the same surface, Includes symmetric relationships.

回折格子５２は、上下方向に平行なストライプを有する格子パターンＰＧ３を有する。回折格子５２は、回折格子４２、４６の格子パターンＰＧ１、ＰＧ２と同じ格子パターンＰＧ３を有し、且つ、回折格子４２、４６の格子パターンＰＧ１、ＰＧ２のストライプと直交するストライプの格子パターンＰＧ３を有する。 The diffraction grating 52 has a grating pattern PG3 having stripes parallel to the vertical direction. The diffraction grating 52 has the same grating pattern PG3 as the grating patterns PG1 and PG2 of the diffraction gratings 42 and 46, and has a grating pattern PG3 of a stripe orthogonal to the stripes of the grating patterns PG1 and PG2 of the diffraction gratings 42 and 46. .

回折格子５６は、回折格子５２の格子パターンＰＧ３と同じ格子パターンＰＧ４であって、格子パターンＰＧ３と平行に配置された格子パターンＰＧ４を有する。 The diffraction grating 56 has the same grating pattern PG4 as the grating pattern PG3 of the diffraction grating 52, and has a grating pattern PG4 arranged in parallel with the grating pattern PG3.

次に、光学装置２４の動作について説明する。 Next, the operation of the optical device 24 will be described.

まず、直線偏光のレーザ光である光Ｌ００が、回折格子４２に入射する。回折格子４２の格子パターンＰＧ１は、上下方向に周期性を有するので、回折格子４２は光Ｌ００を上下方向に回折する。これにより、回折格子４２は、前方に進行する０次光Ｌ１０と、斜め上方に進行する＋１次光Ｌ１１と、斜め下方に進行する−１次光Ｌ１２とを出射する。０次光Ｌ１０は上下方向を偏光方向とする直線偏光である。回折格子４２は液晶偏光回折格子なので、±１次光Ｌ１１、Ｌ１２を円偏光として出射する。±１次光Ｌ１１、Ｌ１２は、互いに逆回りの円偏光である。尚、±ｎ次光（ｎ≧２）は強度が弱くスペックルノイズによる影響も小さいので、説明を省略する。 First, light L00, which is linearly polarized laser light, enters the diffraction grating 42. Since the grating pattern PG1 of the diffraction grating 42 has periodicity in the vertical direction, the diffraction grating 42 diffracts the light L00 in the vertical direction. Thereby, the diffraction grating 42 emits the 0th-order light L10 traveling forward, the + 1st-order light L11 traveling obliquely upward, and the −1st-order light L12 traveling obliquely downward. The zero-order light L10 is linearly polarized light with the vertical direction as the polarization direction. Since the diffraction grating 42 is a liquid crystal polarization diffraction grating, the ± first-order lights L11 and L12 are emitted as circularly polarized light. The ± first-order lights L11 and L12 are circularly polarized lights that are reverse to each other. The ± nth-order light (n ≧ 2) has a weak intensity and is less affected by speckle noise, and therefore will not be described.

回折格子４２が出射した光Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２は、回折格子４６に入射する。回折格子４６の格子パターンＰＧ２は、上下方向に周期性を有するので、回折格子４６は入射した光Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２を上下方向に回折する。ここで、回折格子４２及び回折格子４６は、互いに同じ格子パターンＰＧ１、ＰＧ２であって、互いに平行に配置された格子パターンＰＧ１、ＰＧ２を有する。従って、回折格子４６は、斜め上方に進行しつつ入射した＋１次光Ｌ１１の一部を回折して、回折格子４２に入射した光Ｌ００の進行方向と同じ前方に進行する−１次光Ｌ２２として出射する。尚、−１次光Ｌ２２は、＋１次光Ｌ１１の逆回りの円偏光である。また、回折格子４６は、斜め下方に進行しつつ入射した−１次光Ｌ１２の一部を回折して、回折格子４２に入射した光Ｌ００の進行方向と同じ前方に進行する＋１次光Ｌ２３として出射する。尚、＋１次光Ｌ２３は、−１次光Ｌ１２の逆回りの円偏光である。これにより、回折格子４６は、−１次光Ｌ２２及び＋１次光Ｌ２３を互いに平行な進行方向を有する光として出射する。尚、回折格子４６は、回折格子４２が出射した０次光Ｌ１０を上下方向に回折した光Ｌ２０、Ｌ２１を出射するが、当該光Ｌ２０、Ｌ２１の強度は弱いので説明を省略する。 Lights L10, L11, and L12 emitted from the diffraction grating 42 enter the diffraction grating 46. Since the grating pattern PG2 of the diffraction grating 46 has periodicity in the vertical direction, the diffraction grating 46 diffracts incident light L10, L11, L12 in the vertical direction. Here, the diffraction grating 42 and the diffraction grating 46 have the same grating patterns PG1 and PG2 and are arranged in parallel to each other. Accordingly, the diffraction grating 46 diffracts a part of the + first-order light L11 that is incident while traveling obliquely upward, and serves as a first-order light L22 that travels forward in the same direction as the light L00 that has entered the diffraction grating 42. Exit. The −1st order light L22 is circularly polarized light in the reverse direction of the + 1st order light L11. In addition, the diffraction grating 46 diffracts a part of the −1st order light L12 incident while traveling obliquely downward, and as the + 1st order light L23 traveling forward in the same direction as the traveling direction of the light L00 incident on the diffraction grating 42. Exit. The + 1st order light L23 is circularly polarized light that is reverse to the −1st order light L12. Thereby, the diffraction grating 46 emits the −1st order light L22 and the + 1st order light L23 as light having traveling directions parallel to each other. The diffraction grating 46 emits light L20 and L21 obtained by diffracting the 0th-order light L10 emitted from the diffraction grating 42 in the vertical direction. However, the intensity of the light L20 and L21 is weak, and thus the description thereof is omitted.

回折格子４６が出射した光Ｌ２２、Ｌ２３は、１／４波長板４８に入射する。光Ｌ２２、Ｌ２３は、互いに逆回りの円偏光なので、１／４波長板４８は、光Ｌ２２、Ｌ２３を互いに偏光方向が直交する直線偏光Ｌ３０、Ｌ３１として出射する。例えば、１／４波長板４８は、−１次光Ｌ２２を上下方向に平行な偏光方向を有する直線偏光Ｌ３０として出射する。また、１／４波長板４８は、＋１次光Ｌ２３を水平方向に平行な偏光方向を有する直線偏光Ｌ３１として出射する。 Lights L22 and L23 emitted from the diffraction grating 46 enter the quarter-wave plate 48. Since the lights L22 and L23 are circularly polarized light opposite to each other, the quarter-wave plate 48 emits the lights L22 and L23 as linearly polarized lights L30 and L31 whose polarization directions are orthogonal to each other. For example, the quarter wavelength plate 48 emits the −1st order light L22 as linearly polarized light L30 having a polarization direction parallel to the vertical direction. The quarter-wave plate 48 emits the + 1st order light L23 as linearly polarized light L31 having a polarization direction parallel to the horizontal direction.

１／４波長板４８が出射した直線偏光Ｌ３０、Ｌ３１は、回折格子５２に入射する。回折格子５２は、入射した光を回折する。ここで、回折格子５２の格子パターンＰＧ３は、水平方向に周期性を有するので、回折格子５２は、入射する直線偏光Ｌ３０、Ｌ３１を水平方向に回析して出射する。従って、回折格子５２は、上下方向を偏光方向とする直線偏光Ｌ３０を、０次光Ｌ４０と、水平方向に回析させた±１次光Ｌ４１、Ｌ４２とを出射する。より具体的には、回折格子５２は、偏光状態を維持したまま前方に進行する０次光Ｌ４０と、左斜め方向に進行する円偏光の＋１次光Ｌ４１と、右斜め前方に進行する円偏光の−１次光Ｌ４２とを出射する。尚、＋１次光Ｌ４１の円偏光の向きは、−１次光Ｌ４２の円偏光の向きと逆である。一方、回折格子５２は、水平方向を偏光方向とする直線偏光Ｌ３１を、０次光Ｌ４３と、水平方向に回折させた±１次光Ｌ４４、Ｌ４５とを出射する。より具体的には、回折格子５２は、偏光状態を維持したまま前方に進行する０次光Ｌ４３と、左斜め方向に進行する円偏光の＋１次光Ｌ４４と、右斜め前方に進行する円偏光の−１次光Ｌ４５とを出射する。尚、＋１次光Ｌ４４の円偏光の向きは、−１次光Ｌ４５の円偏光の向きと逆である。 The linearly polarized light L30 and L31 emitted from the quarter wave plate 48 is incident on the diffraction grating 52. The diffraction grating 52 diffracts incident light. Here, since the grating pattern PG3 of the diffraction grating 52 has periodicity in the horizontal direction, the diffraction grating 52 diffracts and emits the incident linearly polarized light L30 and L31 in the horizontal direction. Accordingly, the diffraction grating 52 emits the zero-order light L40 and the ± first-order lights L41 and L42 obtained by diffracting the linearly polarized light L30 whose polarization direction is the vertical direction in the horizontal direction. More specifically, the diffraction grating 52 includes zero-order light L40 that travels forward while maintaining the polarization state, circularly-polarized + first-order light L41 that travels in the diagonally left direction, and circularly polarized light that travels forward and diagonally to the right. Of the first-order light L42. The direction of the circularly polarized light of the + 1st order light L41 is opposite to the direction of the circularly polarized light of the −1st order light L42. On the other hand, the diffraction grating 52 emits 0th-order light L43 and ± first-order light L44 and L45 obtained by diffracting linearly polarized light L31 whose polarization direction is the horizontal direction in the horizontal direction. More specifically, the diffraction grating 52 includes a zero-order light L43 that travels forward while maintaining a polarization state, a circularly-polarized + 1st-order light L44 that travels in the diagonally left direction, and a circularly polarized light that travels in the diagonally forward right direction. Of the first-order light L45. The direction of the circularly polarized light of the + 1st order light L44 is opposite to the direction of the circularly polarized light of the −1st order light L45.

回折格子５２が出射した光Ｌ４０、Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ４５は、回折格子５６に入射する。回折格子５６の格子パターンＰＧ４は、水平方向に周期性を有するので、回折格子５６は入射した光Ｌ４０、Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ４５を水平方向に回折する。回折格子５２及び回折格子５６は、互いに同じ格子パターンＰＧ３、ＰＧ４であって、互いに平行に配置された格子パターンＰＧ３、ＰＧ４を有する。従って、回折格子５６は、左斜め方向に進行しつつ入射した＋１次光Ｌ４１、Ｌ４４の一部を回折して、回折格子５２に入射した直線偏光Ｌ３０、Ｌ３１の進行方向と同じ前方に進行する−１次光Ｌ５２、Ｌ５６として出射する。−１次光Ｌ５２、Ｌ５６は、それぞれ＋１次光Ｌ４１、Ｌ４４の逆回りの円偏光である。また、回折格子５６は、右斜め方向に進行しつつ入射した−１次光Ｌ４２、Ｌ４５の一部を回析して、回折格子５２に入射した直線偏光Ｌ３０、Ｌ３１の進行方向と同じ前方に進行する＋１次光Ｌ５３、Ｌ５７として出射する。＋１次光Ｌ５３、Ｌ５７は、それぞれ−１次光Ｌ４２、Ｌ４５の逆回りの円偏光である。尚、回折格子５６は、上下方向または水平方向を偏光方向とする直線偏光である０次光Ｌ４０、Ｌ４３を回折して、左右斜め前方に進行する±１次光Ｌ５０、Ｌ５１、Ｌ５４、Ｌ５５として出射する。当該±１次光Ｌ５０、Ｌ５１、Ｌ５４、Ｌ５５は、強度が小さいので説明を省略する。これにより、光学装置２４は、入射した光Ｌ００を、水平方向及び上下方向に分割して、光Ｌ００よりも強度を弱くして、且つ、互いに重なりつつ、互いに平行に進行する４個の±１次光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５６、Ｌ５７として出射する。 Lights L40, L41, L42, L43, L44, and L45 emitted from the diffraction grating 52 enter the diffraction grating 56. Since the grating pattern PG4 of the diffraction grating 56 has periodicity in the horizontal direction, the diffraction grating 56 diffracts incident light L40, L41, L42, L43, L44, and L45 in the horizontal direction. The diffraction grating 52 and the diffraction grating 56 have the same grating patterns PG3 and PG4 and are arranged in parallel to each other. Therefore, the diffraction grating 56 diffracts a part of the + 1st order light L41 and L44 incident while traveling in the left oblique direction, and proceeds forward in the same direction as the traveling direction of the linearly polarized light L30 and L31 incident on the diffraction grating 52. -Emitted as primary light L52, L56. The −1st order lights L52 and L56 are circularly polarized light in the reverse directions of the + 1st order lights L41 and L44, respectively. In addition, the diffraction grating 56 diffracts part of the −1st order light L42 and L45 incident while traveling in the right oblique direction, and is in the same front as the traveling direction of the linearly polarized light L30 and L31 incident on the diffraction grating 52. It is emitted as traveling + 1st order light L53, L57. The + 1st order lights L53 and L57 are circularly polarized light in the reverse directions of the −1st order lights L42 and L45, respectively. The diffraction grating 56 diffracts 0th-order light L40 and L43, which are linearly polarized light whose vertical or horizontal direction is the polarization direction, and travels as ± first-order light L50, L51, L54, and L55 that travel diagonally forward. Exit. Since the ± primary lights L50, L51, L54, and L55 have low intensity, the description thereof is omitted. As a result, the optical device 24 divides the incident light L00 in the horizontal direction and the vertical direction so that the intensity is weaker than that of the light L00, and four ± 1 traveling in parallel while overlapping each other. The secondary lights L52, L53, L56, and L57 are emitted.

図７は、回折格子に入射する光の波長と、回折格子が出射する０次光の強度との関係を示すグラフである。尚、図７の実験では、ストライプ間の間隔が３μｍの周期性を有する格子パターンの回折格子を用いた。図７に示すように、光学装置２４は、各回折格子が、５３２ｎｍの波長の光が入射した場合、０次光を最も弱めることができることが好ましい。これにより、人間の眼の感度の高い、緑色の光の０次光を弱めることができるので、光の斑を低減できる。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the wavelength of light incident on the diffraction grating and the intensity of the 0th-order light emitted from the diffraction grating. In the experiment of FIG. 7, a diffraction grating having a grating pattern having a periodicity of 3 μm between stripes was used. As shown in FIG. 7, in the optical device 24, it is preferable that each diffraction grating can attenuate the zero-order light most when light having a wavelength of 532 nm is incident. Thereby, since the 0th order light of the green light with high sensitivity of human eyes can be weakened, light spots can be reduced.

図８は、光学装置２４から出射される光のばらつきを説明する図である。図８において、細い点線で囲まれた領域が、１画素ＰＸである。１画素ＰＸには、停止したＭＥＭＳミラー２２が反射した光が、達する。ここで、光学装置２４は、ＭＥＭＳミラー２２が反射した光を４個の平行に進行する光に分割して、出射する。図８において、太線で示す４個の四角が、分割された光のうち、強度の大きい４個の光の到達領域を示す。４個の光のうち、画素ＰＸの対角線上に配置された２個の光は、互いに同じ方向回りの円偏光である。４個の光は、回折格子５６によって互いに重なるように出射される。４個の光は、画素ＰＸを１１０％拡大した領域の内部に収まることが好ましい。 FIG. 8 is a diagram for explaining variation in light emitted from the optical device 24. In FIG. 8, a region surrounded by a thin dotted line is one pixel PX. The light reflected by the stopped MEMS mirror 22 reaches one pixel PX. Here, the optical device 24 divides the light reflected by the MEMS mirror 22 into four light beams traveling in parallel and emits the light. In FIG. 8, four squares indicated by bold lines indicate the arrival areas of four light beams having high intensity among the divided lights. Of the four lights, two lights arranged on the diagonal line of the pixel PX are circularly polarized light around the same direction. The four lights are emitted by the diffraction grating 56 so as to overlap each other. It is preferable that the four lights fall within an area obtained by enlarging the pixel PX by 110%.

分割された４個の光が画素ＰＸを１１０％拡大した領域に収まる具体例について説明する。基板４０、４４、５０、５４、５８は、０．２１ｍｍの厚みを有するガラス基板とする。この場合、光学装置２４の全体の厚みは、約１．１ｍｍとなる。回折格子４２、４６、５２、５６の格子パターンＰＧ１からＰＧ４のストライプの周期性は、５．４μｍとする。この場合、回折格子４２、４６、５２、５６は、５３２ｎｍの波長の光を５．６５６６ｄｅｇの回折角度で回析させた±１次光を出射する。このように構成した場合、スクリーン３０のサイズが１２ｉｎｃｈ、解像度が１２８０×７２０の条件下で、光学装置２４は、画素ＰＸを１１０％拡大した領域に、分割した４個の光を収めることができる。 A specific example will be described in which the four divided lights fall within a region obtained by enlarging the pixel PX by 110%. The substrates 40, 44, 50, 54, and 58 are glass substrates having a thickness of 0.21 mm. In this case, the total thickness of the optical device 24 is about 1.1 mm. The periodicity of the stripes of the grating patterns PG1 to PG4 of the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 is 5.4 μm. In this case, the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56 emit ± first-order light obtained by diffracting light having a wavelength of 532 nm at a diffraction angle of 5.6666 degrees. When configured in this manner, the optical device 24 can store the four divided lights in an area where the pixel PX is enlarged by 110% under the condition that the size of the screen 30 is 12 inches and the resolution is 1280 × 720. .

上述したように、光学装置２４は、入射する直線偏光のレーザ光である光Ｌ００を、入射した領域を中心とする点対称の位置に分割し、互いに対称な偏光方向を有し、且つ、分割された光のうちで強度の強い±１次光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５６、Ｌ５７が互いに平行に進行するように出射する。このように光学装置２４は、光を分割することにより且つ互いに対称な偏光方向とすることにより強度を弱めることができる。また、光学装置２４は、入射した領域を中心とする点対称に分割した±１次光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５６、Ｌ５７を平行に進行させることによって、±１次光Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５６、Ｌ５７が互いに大きく離れて１個の画素を形成することを抑制できる。この結果、光学装置２４は、画像の劣化を抑制しつつ、スペックルノイズを低減することができる。更に、光学装置２４は、回折格子４２、４６、５２、５６を駆動させる必要がないので、構成を簡略化できる。 As described above, the optical device 24 divides the light L00, which is an incident linearly polarized laser beam, into point-symmetric positions with the incident region as the center, has polarization directions that are symmetrical to each other, and is divided. Among the emitted light, the ± 1 st order light L52, L53, L56, L57 having high intensity is emitted so as to travel in parallel with each other. In this way, the optical device 24 can weaken the intensity by dividing the light and making the polarization directions symmetrical to each other. Further, the optical device 24 causes the ± primary lights L52, L53, L56, and L57 to travel in parallel by causing the ± primary lights L52, L53, L56, and L57 divided in a point-symmetric manner with the incident region as the center to travel in parallel. It is possible to suppress the formation of one pixel that is far away from each other. As a result, the optical device 24 can reduce speckle noise while suppressing image deterioration. Furthermore, since the optical device 24 does not need to drive the diffraction gratings 42, 46, 52, and 56, the configuration can be simplified.

図９は、別の実施形態による光学装置１２４の分解斜視図である。図９に示すように、光学装置１２４は、回折格子１４２と、回折格子１４６とを有する。回折格子１４２及び回折格子１４６は、上述した回折格子４２及び回折格子４６と同じ構成を有し、同じ向きに配置されている。尚、上述した実施形態と同様に、回折格子１４２及び回折格子１４６のそれぞれの面には、基板が設けられている。 FIG. 9 is an exploded perspective view of an optical device 124 according to another embodiment. As shown in FIG. 9, the optical device 124 includes a diffraction grating 142 and a diffraction grating 146. The diffraction grating 142 and the diffraction grating 146 have the same configuration as the diffraction grating 42 and the diffraction grating 46 described above, and are arranged in the same direction. As in the above-described embodiment, a substrate is provided on each surface of the diffraction grating 142 and the diffraction grating 146.

光学装置１２４においても、回折格子１４２、１４６に直線偏光のレーザ光である光Ｌ００が入射する。この場合、回折格子１４２、１４６は、光Ｌ００の一部を回折して、前方に進行する円偏光である−１次光Ｌ２２及び＋１次光Ｌ２３として出射する。尚、回折格子１４６が出射する−１次光Ｌ２２及び＋１次光Ｌ２３の円偏光の回転方向は互いに逆向きである。これにより、光学装置１２４は、回折格子１４２の格子パターンが有する周期性の方向に光Ｌ００を分割することにより、スペックルノイズを低減することができる。また、光学装置１２４では、回折格子１４６が、分割した±１次光Ｌ２２、Ｌ２３を平行に出射することにより、±１次光Ｌ２２、Ｌ２３が離れることを抑制できるので、画像の劣化を抑制できる。 Also in the optical device 124, the light L 00 that is linearly polarized laser light is incident on the diffraction gratings 142 and 146. In this case, the diffraction gratings 142 and 146 diffract a part of the light L00 and emit it as −1st order light L22 and + 1st order light L23, which are circularly polarized light traveling forward. The rotation directions of the circularly polarized light of the −1st order light L22 and the + 1st order light L23 emitted from the diffraction grating 146 are opposite to each other. Thereby, the optical device 124 can reduce speckle noise by dividing the light L00 in the periodic direction of the grating pattern of the diffraction grating 142. Further, in the optical device 124, since the diffraction grating 146 emits the divided ± first-order lights L22 and L23 in parallel, it is possible to suppress the separation of the ± first-order lights L22 and L23, thereby suppressing image deterioration. .

図１０、図１１、図１２は、基板４０、４４に対する回折格子４２、４６の配置を変更した形態を説明する断面図である。尚、図１０から図１２は、基板４０、４４及び回折格子４２、４６の図であるが、基板５０、５４及び回折格子５２、５６についても同様に変更してよい。図１０に示すように、回折格子４２、４６をそれぞれ基板４０、４４の入射側に配置してもよい。図１１に示すように、回折格子４２を基板４０の出射側に配置して、回折格子４６を基板４４の入射側に配置してもよい。図１２に示すように、回折格子４２を基板４０の入射側に、回折格子４６を基板４４の出射側に配置してもよい。 10, 11, and 12 are cross-sectional views illustrating a form in which the arrangement of the diffraction gratings 42 and 46 with respect to the substrates 40 and 44 is changed. 10 to 12 are diagrams of the substrates 40 and 44 and the diffraction gratings 42 and 46, but the substrates 50 and 54 and the diffraction gratings 52 and 56 may be similarly changed. As shown in FIG. 10, the diffraction gratings 42 and 46 may be disposed on the incident side of the substrates 40 and 44, respectively. As shown in FIG. 11, the diffraction grating 42 may be disposed on the emission side of the substrate 40, and the diffraction grating 46 may be disposed on the incident side of the substrate 44. As shown in FIG. 12, the diffraction grating 42 may be arranged on the incident side of the substrate 40 and the diffraction grating 46 may be arranged on the emission side of the substrate 44.

図１３、図１４は、入射側から見た回折格子４２、４６の液晶層６２の分子６４の配向方向を説明する図である。尚、図１３、図１４は、回折格子４２、４６の図であるが、回折格子５２、５６についても同様である。図１３、図１４は、説明上、回折格子４２、４６をずらして図示している。実際には、図１３、図１４において、回折格子４２の四隅と、回折格子４６の四隅は、一致するように配置されている。 FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the orientation direction of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction gratings 42 and 46 as viewed from the incident side. 13 and 14 are diagrams of the diffraction gratings 42 and 46, but the same applies to the diffraction gratings 52 and 56. FIG. 13 and 14 show the diffraction gratings 42 and 46 shifted for the sake of explanation. Actually, in FIGS. 13 and 14, the four corners of the diffraction grating 42 and the four corners of the diffraction grating 46 are arranged to coincide with each other.

図１３に示すように、回折格子４２の液晶層６２の分子６４を、回折格子４６の液晶層６２の分子６４と平行にしてもよい。例えば、図２、及び、図１０に示すように、基板４０、４４の同じ側、即ち、入射側または出射側に回折格子４２、４６の両方を配置する形態に有効である。これにより、同じ構造の回折格子及び基板を貼り合わせて光学装置を製造することができる。 As shown in FIG. 13, the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction grating 42 may be parallel to the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction grating 46. For example, as shown in FIG. 2 and FIG. 10, it is effective for a configuration in which both of the diffraction gratings 42 and 46 are arranged on the same side of the substrates 40 and 44, that is, the incident side or the outgoing side. Thereby, an optical apparatus can be manufactured by bonding together diffraction gratings and substrates having the same structure.

一方、図１４に示すように、回折格子４２の液晶層６２の分子６４を、回折格子４６の液晶層６２の分子６４とストライプの周期性の方向を対称軸とする線対称、即ち、鏡像の関係にしてもよい。例えば、図１１、及び、図１２に示すように、基板４０、４４の異なる側、即ち、入射側と出射側、または、出射側と入射側に回折格子４２、４６のそれぞれを配置する形態に有効である。これにより、同じ構造の回折格子及び基板を貼り合わせて光学装置を製造することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 14, the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction grating 42 are line-symmetric with respect to the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction grating 46 and the direction of the periodicity of the stripes, ie, mirror images. It may be related. For example, as shown in FIGS. 11 and 12, the diffraction gratings 42 and 46 are arranged on different sides of the substrates 40 and 44, that is, on the incident side and the emission side, or on the emission side and the incident side, respectively. It is valid. Thereby, an optical apparatus can be manufactured by bonding together diffraction gratings and substrates having the same structure.

尚、回折格子４２、４６の液晶層６２の分子６４の配向方向は、適宜変更してよい。例えば、図１３、図１４において、回折格子４２、４６の分子の配向方向をストライプの周期性の方向を対称軸とする線対称の方向にしてもよい。 The orientation direction of the molecules 64 of the liquid crystal layer 62 of the diffraction gratings 42 and 46 may be changed as appropriate. For example, in FIG. 13 and FIG. 14, the orientation direction of the molecules of the diffraction gratings 42 and 46 may be a line-symmetrical direction with the direction of the periodicity of the stripe as the symmetry axis.

図１５は、別の実施形態による光学装置２２４の分解斜視図である。光学装置２２４には、上下方向を偏光方向とする直線偏光の光Ｌ００が入射する。図１５に示すように、光学装置２２４は、１／４波長板２４０と、入射側変調部の一例である複屈折部材２４２と、１／４波長板２４４と、出射側変調部の一例である複屈折部材２４６とを備える。複屈折部材２４２、２４６は、例えば、水晶等の材料によって構成される。 FIG. 15 is an exploded perspective view of an optical device 224 according to another embodiment. Linearly polarized light L00 with the vertical direction as the polarization direction is incident on the optical device 224. As shown in FIG. 15, the optical device 224 is an example of a quarter-wave plate 240, a birefringent member 242 that is an example of an incident-side modulator, a quarter-wave plate 244, and an exit-side modulator. A birefringent member 246. The birefringent members 242, 246 are made of, for example, a material such as quartz.

１／４波長板２４０は、光学装置２２４において、最も入射側に配置されている。１／４波長板２４０は、入射する直線偏光のレーザ光である光Ｌ００を円偏光Ｌ６０に変調させて、出射する。 The quarter wavelength plate 240 is disposed on the most incident side in the optical device 224. The quarter-wave plate 240 modulates the incident light L00, which is linearly polarized laser light, into circularly polarized light L60 and emits it.

複屈折部材２４２は、１／４波長板２４０の出射側に配置されている。複屈折部材２４２は、側面視において、前方から傾斜した光軸、例えば、４５°傾斜した光学軸を有する。ここでいう、光学軸は、遅相軸または進相軸のことである。光学軸は、水平方向を法線とする側面と平行である。複屈折部材２４２は、入射する円偏光Ｌ６０を上下方向に分割して、常光Ｌ７０及び異常光Ｌ７１を出射する。常光Ｌ７０は、光学軸と直交する水平方向を偏光方向とする直線偏光である。一方、異常光Ｌ７１は、光学軸と平行、即ち、側面と平行な上下方向を偏光方向とする直線偏光である。 The birefringent member 242 is disposed on the exit side of the quarter wavelength plate 240. The birefringent member 242 has an optical axis inclined from the front, for example, an optical axis inclined by 45 ° in a side view. The optical axis here is a slow axis or a fast axis. The optical axis is parallel to the side surface normal to the horizontal direction. The birefringent member 242 divides the incident circularly polarized light L60 in the vertical direction and emits ordinary light L70 and extraordinary light L71. The ordinary light L70 is linearly polarized light whose polarization direction is a horizontal direction orthogonal to the optical axis. On the other hand, the extraordinary light L71 is linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the optical axis, that is, the vertical direction parallel to the side surface.

１／４波長板２４４は、複屈折部材２４２の出射側に配置されている。１／４波長板２４４は、入射する直線偏光のレーザ光である常光Ｌ７０及び異常光Ｌ７１を円偏光Ｌ８０及び円偏光Ｌ８１に変調させて、出射する。円偏光Ｌ８０及び円偏光Ｌ８１は、互いに逆回りの円偏光である。 The quarter wave plate 244 is disposed on the exit side of the birefringent member 242. The quarter-wave plate 244 modulates the ordinary light L70 and the extraordinary light L71, which are incident linearly polarized laser light, into a circularly polarized light L80 and a circularly polarized light L81 and emits the modulated light. The circularly polarized light L80 and the circularly polarized light L81 are circularly polarized lights that are reverse to each other.

複屈折部材２４６は、平面視において、前方から傾斜した光軸、例えば、４５°傾斜した光学軸を有する。光学軸は、上下方向を法線とする上下面と平行である。複屈折部材２４６は、円偏光Ｌ８０及び円偏光Ｌ８１をそれぞれ左右方向に分割して、互いに平行に進行する常光Ｌ９０、異常光Ｌ９１、常光Ｌ９２、異常光Ｌ９３を出射する。即ち、複屈折部材２４６は、複屈折部材２４２が分割する方向と異なる方向である水平方向で光を分割する。常光Ｌ９０、Ｌ９２は、光学軸と直交する水平方向を偏光方向とする直線偏光である。一方、異常光Ｌ９１、Ｌ９３は、光学軸と平行、即ち、上下面と平行な上下方向を偏光方向とする直線偏光である。 The birefringent member 246 has an optical axis tilted from the front, for example, an optical axis tilted by 45 ° in plan view. The optical axis is parallel to the upper and lower surfaces whose normal is the vertical direction. The birefringent member 246 divides the circularly polarized light L80 and the circularly polarized light L81 in the left-right direction, and emits ordinary light L90, extraordinary light L91, ordinary light L92, and extraordinary light L93 that travel parallel to each other. That is, the birefringent member 246 divides light in a horizontal direction that is different from the direction in which the birefringent member 242 divides. Ordinary lights L90 and L92 are linearly polarized light whose polarization direction is the horizontal direction orthogonal to the optical axis. On the other hand, the extraordinary lights L91 and L93 are linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the optical axis, that is, the vertical direction parallel to the top and bottom surfaces.

このように、光学装置２２４は、常光Ｌ９０、異常光Ｌ９１、常光Ｌ９２、及び、異常光Ｌ９３が、一直線上に配置されないように分割する。これにより、光学装置２２４は、常光Ｌ９０、異常光Ｌ９１、常光Ｌ９２、及び、異常光Ｌ９３の位置のばらつきを小さくすることができるので、スペックルノイズを低減しつつ、画像の劣化を抑制できる。 As described above, the optical device 224 divides the ordinary light L90, the extraordinary light L91, the ordinary light L92, and the extraordinary light L93 so that they are not arranged in a straight line. Accordingly, the optical device 224 can reduce variations in the positions of the ordinary light L90, the extraordinary light L91, the ordinary light L92, and the extraordinary light L93, and thus can suppress image degradation while reducing speckle noise.

尚、実施形態では、入射側変調部及び出射側変調部として、複屈折部材２４２、２４６を例に上げたが、入射側変調部及び出射側変調部は、入射する直線偏光の偏光方向を多方向に変調する構成であればよい。従って、入射側変調部及び出射側変調部は、入射する直線偏光の偏光方向を多方向に変調した円偏光及び自然光を出射する構成であってもよい。 In the embodiment, the birefringent members 242 and 246 are exemplified as the incident-side modulation unit and the emission-side modulation unit. However, the incident-side modulation unit and the emission-side modulation unit have many polarization directions of linearly polarized light that is incident. Any configuration that modulates in the direction may be used. Therefore, the incident-side modulation unit and the emission-side modulation unit may be configured to emit circularly polarized light and natural light obtained by modulating the polarization direction of incident linearly polarized light in multiple directions.

上述した各実施形態における各構成の配置、形状、個数等の数値、機能は適宜変更してよい。また、各実施形態、及び、各実施形態の一部を組み合わせてもよい。 The numerical values and functions such as the arrangement, shape, number, etc., of each component in each embodiment described above may be changed as appropriate. Moreover, you may combine each embodiment and a part of each embodiment.

例えば、回折格子４２、４６の格子パターンＰＧ１、ＰＧ２のストライプは、格子パターンＰＧ３のストライプと直交してなくてもよく、交差していればよい。 For example, the stripes of the grating patterns PG1 and PG2 of the diffraction gratings 42 and 46 do not have to be orthogonal to the stripes of the grating pattern PG3, and need only intersect.

回折格子の格子パターンの方向と、直線偏光の偏光方向の関係は適宜変更してよい。例えば、直線偏光Ｌ００の偏光方向は、格子パターンＰＧ１の周期性の方向に対して、傾斜していてもよく、平行であってもよい。この場合、±１次光は、格子パターンＰＧ１の周期性の方向に沿って、回折されて出射される。尚、他の回折格子の格子パターンについても同様である。 The relationship between the direction of the grating pattern of the diffraction grating and the polarization direction of linearly polarized light may be changed as appropriate. For example, the polarization direction of the linearly polarized light L00 may be inclined or parallel to the periodic direction of the grating pattern PG1. In this case, the ± first-order light is diffracted and emitted along the periodic direction of the grating pattern PG1. The same applies to the grating patterns of other diffraction gratings.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

１０プロジェクタ
１２レーザ光源
１４レーザ光源
１６レーザ光源
１８ダイクロイックミラー
２０ダイクロイックミラー
２２ＭＥＭＳミラー
２４光学装置
２６投影部
２８制御部
３０スクリーン
４０基板
４２回折格子
４４基板
４６回折格子
４８１／４波長板
５０基板
５２回折格子
５４基板
５６回折格子
５８基板
６０配向層
６２液晶層
６４分子
１２４光学装置
１４２回折格子
１４６回折格子
２２４光学装置
２４０１／４波長板
２４２複屈折部材
２４４１／４波長板
２４６複屈折部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projector 12 Laser light source 14 Laser light source 16 Laser light source 18 Dichroic mirror 20 Dichroic mirror 22 MEMS mirror 24 Optical apparatus 26 Projection part 28 Control part 30 Screen 40 Substrate 42 Diffraction grating 44 Substrate 46 Diffraction grating 48 1/4 Wave plate 50 Substrate 52 Diffraction grating 54 Substrate 56 Diffraction grating 58 Substrate 60 Alignment layer 62 Liquid crystal layer 64 Molecule 124 Optical device 142 Diffraction grating 146 Diffraction grating 224 Optical device 240 1/4 wavelength plate 242 Birefringent member 244 1/4 Wave plate 246 Birefringent member

Claims

A diffraction unit that diffracts and emits linearly polarized laser light;
An optical apparatus comprising: a direction changing unit that converts at least a part of the + 1st order light emitted from the diffraction part and at least a part of the −1st order light into parallel directions and emits them.

A quarter-wave plate that is provided on the exit side of the direction conversion unit and converts the light emitted by the direction conversion unit into linearly polarized light;
A second diffractive part that diffracts and emits the linearly polarized light emitted from the quarter-wave plate in a direction different from the diffraction direction of the diffractive part;
2. The second direction conversion unit further comprising: a second direction conversion unit that converts at least a part of the + 1st order light diffracted by the second diffraction unit and at least a part of the −1st order light into parallel directions and outputs the parallel direction. Optical device.

The diffraction part includes a first diffraction grating,
The optical device according to claim 1, wherein the direction changing unit includes a second diffraction grating having the same function as the first diffraction grating.

The diffraction part includes a first diffraction grating,
4. The device according to claim 1, wherein the direction changing unit includes a second diffraction grating having the same structure as the first grating pattern of the first diffraction grating and having a second grating pattern arranged in parallel. 5. The optical device according to item 1.

A quarter-wave plate that is provided on the exit side of the direction conversion unit and converts the light emitted by the direction conversion unit into linearly polarized light;
A second diffractive portion including a third diffraction grating that diffracts and emits the linearly polarized light emitted from the quarter-wave plate in a direction different from the diffraction direction of the diffractive portion;
A fourth diffraction grating having the same function as the third diffraction grating, wherein at least a part of the + 1st order light and at least a part of the −1st order light diffracted by the second diffraction part are converted into parallel directions; The optical device according to claim 3, further comprising a second direction conversion unit that emits light.

A quarter-wave plate that is provided on the exit side of the direction conversion unit and converts the light emitted by the direction conversion unit into linearly polarized light;
A second diffractive part that diffracts and emits the linearly polarized light emitted from the quarter-wave plate in a direction different from the diffraction direction of the diffractive part;
A second direction converter that converts at least a part of the + 1st order light diffracted by the second diffracting part and at least a part of the −1st order light into parallel directions and emits the converted light;
The second diffraction part includes a third diffraction grating having a third grating pattern intersecting with the first grating pattern,
5. The optical device according to claim 4, wherein the second direction changing unit includes a fourth diffraction grating having the same structure as the third grating pattern and having a fourth grating pattern arranged in parallel.

The optical device according to claim 6, wherein the first grating pattern is orthogonal to the third grating pattern.

The optical device according to claim 3, wherein the first diffraction grating and the second diffraction grating have a liquid crystal unit that diffracts polarized light.

The optical device according to claim 2, wherein the direction changing unit or the second direction changing unit diffracts the emitted light so as to overlap each other.

An incident-side modulator that modulates the polarization direction of linearly polarized laser light in multiple directions;
A first birefringence unit that divides light modulated by the incident side modulation unit in a first direction and emits first light and second light;
An emission-side modulation unit that modulates the polarization directions of the first light and the second light emitted from the first birefringence unit in multiple directions;
An optical device comprising: a second birefringence unit that divides the light modulated by the emission side modulation unit in a second direction different from the first direction and emits the light traveling in parallel with each other.