光学器件、投影机、制造方法 |
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申请号 | CN201280033008.7 | 申请日 | 2012-06-27 | 公开(公告)号 | CN103635857B | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
申请人 | 西铁城时计株式会社; | 发明人 | 井出昌史; 加藤圣子; 武石贵明; | ||||
摘要 | 本 发明 的光学器件中, 光源 部(110)射出规定 波长 的直线偏振的激光。波长板(121)使由光源部(110)射出的激光通过,并将迟相轴的方向相对于激光的偏振方向(101)调整为约0°。 液晶 单元(123)使通过了波长板(121)的激光通过,并利用可切换的旋转量使通过的激光的偏振方向(101)旋转。波长板(125)使通过了液晶单元(123)的激光通过,并将迟相轴的方向相对于激光的偏振方向(101)调整为约0°。 | ||||||
权利要求 | 1.一种光学器件,其特征在于,具备: |
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说明书全文 | 光学器件、投影机、制造方法技术领域[0001] 本发明涉及生成激光的光学器件、投影机、制造方法以及制造支援装置。 背景技术[0002] 以往,已知一种通过空间光调制装置对从照明装置射出的光进行调制,并将调制后的图像光通过投射透镜等投射光学系而放大投射到屏幕上的投影机。作为投影机的照明 装置,以往利用了金属卤化物灯、卤素灯等,但近年来为了实现照明装置以及投影机的小型化,提出了LD(Laser Diode:激光二极管)的利用。 [0003] 但是,由于激光是相干光,因此被放大投射的影像光中会产生明点以及暗点随机分布的斑点图案(speckle pattern)。斑点图案是由于来自投射光学系的各点的出射光在 不规则的相位关系下发生干涉而产生的,使被投影的影像、图像的品质发生劣化。对此,已知一种通过对从各原色的光源射出的激光的偏振状态分别进行控制来使斑点噪声减少的 图像显示装置(例如,参照下述专利文献1、2)。此外,对光的偏振状态进行控制,并具有3D显示功能的图像显示装置等也被熟知。 [0004] 在先技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1:日本特开2010-160307号公报 [0007] 专利文献2:日本特开2007-121842号公报 发明内容[0008] 发明要解决的课题 [0009] 但是,在上述的现有技术中,由于按照每个原色的光设置对光的偏振状态进行控制的偏振控制装置,或者控制施加电压,因此存在装置的大型化的问题。另一方面,由于在现有的偏振控制装置中存在波长依赖性,因此若通过1个偏振控制装置来对多个原色(波 长)的光进行控制,则由于波长分散导致偏振状态按照每个原色的光而不同,且消光比下 降。因此,存在画质劣化的问题。 [0010] 本发明为了消除上述现有技术的问题点,目的在于提供一种能够在抑制画质劣化的同时实现装置的小型化的光学器件、投影机、制造方法以及制造支援装置。 [0011] 解决课题的手段 [0012] 为了解决上述课题并达成目的,本发明所涉及的光学器件、投影机、制造方法以及制造支援装置的一个方面具备:液晶单元,其使处于规定方向的偏振状态且为规定波长的激光通过,并能够将相对于所述规定方向的指向矢的方向与基板面平行地旋转来进行切 换;波长板,其使从所述液晶单元射出的激光通过,并将迟相轴设定在任意方向上;和控制电路,其对所述指向矢的方向周期性地进行切换,所述光学器件输出通过了所述波长板以 及所述液晶单元的激光。 [0013] 由此,能够通过1个宽频带的光器件来控制规定波长的激光的偏振状态。 [0014] 发明效果 [0015] 根据本发明,能够提供一种能高速地变换激光的偏振方向的光学器件。此外,若采用这种光学器件,则会获得能够在抑制画质劣化的同时实现装置的小型化这一效果。此外,还会获得能够实现具有3D显示功能的装置的小型化这一效果。附图说明 [0016] 图1-1是表示实施方式所涉及的光学器件的构成例的图。 [0017] 图1-2是表示光器件的变形例1的图。 [0018] 图1-3是表示光器件的变形例2的图。 [0019] 图1-4是表示光器件的变形例3的图。 [0020] 图1-5是表示光器件的变形例4的图。 [0021] 图1-6是表示光器件的变形例5的图。 [0022] 图2-1是表示液晶器件的延迟(retardation)的特性的一例的图。 [0023] 图2-2是表示图1-1所示的液晶器件的波长分散特性的一例的图。 [0024] 图3-1是表示光源部的构成例的图。 [0025] 图3-2是表示光源部的变形例1的图。 [0026] 图3-3是表示光源部的变形例2的图。 [0027] 图4-1是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例1的图。 [0028] 图4-2是表示图像引擎的构成例1的变形例的图。 [0029] 图5-1是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例2的图。 [0030] 图5-2是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例3的图。 [0031] 图6-1是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例4的图。 [0032] 图6-2是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例5的图。 [0033] 图7是表示应用了光学器件的投影机的构成例的图。 [0035] 图8-2是表示液晶单元的电极构造的例2的图。 [0036] 图8-3是表示液晶单元的电极构造的例3的图。 [0037] 图8-4是表示液晶单元的电极构造的例4的图。 [0038] 图9-1是表示投影机的利用形态的例1的图。 [0039] 图9-2是表示投影机的利用形态的例2的图。 [0040] 图10是表示实现斑点减少的情况下的控制例的流程图。 [0041] 图11是表示液晶器件的指向矢(director)方向的切换的一例的图。 [0042] 图12是表示实现三维影像的情况下的控制例的流程图。 [0043] 图13-1是表示向液晶单元的施加电压的一例的图。 [0044] 图13-2是表示每1个周期的施加电压的时间的一例的图。 [0045] 图14-1是表示向液晶单元的施加电压的波形的例1的图。 [0046] 图14-2是表示向液晶单元的施加电压的波形的例2的图。 [0047] 图15-1是表示向液晶单元的施加电压的一例的图。 [0048] 图15-2是表示每1个周期的施加电压的时间的一例的图。 [0049] 图16是表示向液晶单元的施加电压的波形的例3的图。 [0051] 图18是表示向液晶单元的电压施加所产生的电场分布的一例的图(其2)。 [0052] 图19是表示向液晶单元的各电极的电压施加模式的一例的图。 [0053] 图20-1是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其1)。 [0054] 图20-2是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其2)。 [0055] 图20-3是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其3)。 [0056] 图20-4是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其4)。 [0057] 图20-5是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其5)。 [0058] 图20-6是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其6)。 [0059] 图20-7是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其7)。 [0060] 图20-8是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图(其8)。 [0061] 图21是表示光学器件的其他变形例的图。 [0062] 图22是表示层叠波长板的动作的一例的图。 [0063] 图23是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的相对于波长的延迟特性的第一例的图表。 [0064] 图24-1是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角特性的第一例(Ψ=3π/8)的图表。 [0065] 图24-2是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角特性的第一例(Ψ=5π/8)的图表。 [0066] 图25是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的相对于波长的延迟特性的第二例的图表。 [0067] 图26-1是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角特性的第二例(Ψ=3π/8)的图表。 [0068] 图26-2是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角特性的第二例(Ψ=5π/8)的图表。 [0069] 图27-1是表示对相位差膜进行了组合的层叠波长板的一例的图。 [0070] 图27-2是表示相位差膜的波长分散特性的例子的图表。 [0071] 图27-3是表示设置了相位差膜的液晶器件的相对于波长的延迟特性的例子的图表。 [0072] 图27-4是表示设置了相位差膜的液晶器件的相对于波长的方位角特性的例子的图表。 [0073] 图27-5是表示基于相位差膜枚数的延迟特性变化的一例的图。 [0074] 图27-6是表示基于相位差膜枚数的方位角特性变化的一例的图。 [0075] 图27-7是表示使相位差膜与波长板的慢轴正交的情况下的基于相位差膜枚数的延迟特性变化的一例的图。 [0076] 图27-8是表示使相位差膜与波长板的慢轴正交的情况下的基于相位差膜枚数的方位角特性变化的一例的图。 [0077] 图28-1是表示光学器件的一例的立体图。 [0078] 图28-2是表示光学器件的其他例子的立体图。 [0079] 图29是表示各波长下的相对于波长板厚度的延迟特性的一例的图表。 [0081] 图31是表示将液晶器件作为1/2波长板来使用的情况下的相对于波长的延迟特性的例子的图表。 [0082] 图32是表示将液晶器件作为1/2波长板来使用的情况下的方位角特性的例子(Ψ=π/4)的图表。 [0084] 图34是表示铁电液晶的分子长轴方向与电场的关系的说明图(其1)。 [0085] 图35是表示铁电液晶的分子长轴方向与电场的关系的说明图(其2)。 具体实施方式[0086] 以下参照附图,对本发明所涉及的光学器件、投影机、制造方法以及制造支援装置的实施方式进行详细说明。 [0087] (实施方式) [0088] 图1-1是表示实施方式所涉及的光学器件的构成例的图。如图1-1所示,实施方式所涉及的光学器件100具备:光源部110、液晶器件120、和控制电路130。其中,光源部110、控制电路130也可以设置在光学器件100的外部。 [0089] 光源部110将规定波长的激光以规定的偏振状态射出。激光例如是在空间或时间上包含多个原色的光的直线偏振的激光。光源部110,具体来说,包含RGB激光源111和保偏光纤112。RGB激光源111包含多个原色(红、绿以及蓝)的光,射出直线偏振的激光。光源部 110例如是分时使各色的光源发光的场序方式的光源部。 [0090] 保偏光纤112,是保持从RGB激光源111射出的激光的偏振状态(直线偏振)并向液晶器件120射出的PMF(Polarization Maintaining Fiber)。偏振方向101示出从保偏光纤 112向液晶器件120射出的激光的偏振方向(例如0°)。 [0091] 液晶器件120包含:作为第2波长板的波长板121、液晶单元123、和波长板125。波长板121、125例如是相同构成的1/4波长板。例如,波长板121、125能够由液晶单元作成。波长板121使从保偏光纤112射出的激光通过。慢轴方向122示出波长板121的慢轴(迟相轴)的方向。慢轴是双折射的折射率最高的轴。 [0092] 如慢轴方向122所示,波长板121的慢轴,相对于从保偏光纤112射出的激光的规定方向的偏振方向101被设定为约0°的角度。因此,波长板121使通过的激光的偏振状态不发 生变化地向液晶单元123射出。 [0093] 液晶单元123使从波长板121射出的激光通过。此外,液晶单元123利用可切换的旋转量使通过的激光的偏振方向旋转。指向矢方向124示出液晶单元123中的液晶分子的指向 矢(director)的方向。如指向矢方向124所示,液晶单元123的指向矢相对于波长板121的慢轴方向122的角度,可在与液晶单元123的基板面平行的方向上切换至约67.5°和约112.5°。 [0094] 在将液晶单元123的指向矢方向124相对于慢轴方向122切换至67.5°的情况下,从液晶单元123射出的激光的偏振状态旋转67.5×2=135°。在将液晶单元123的指向矢方向 124相对于慢轴方向122切换至112.5°的情况下,从液晶单元123射出的激光的偏振状态旋 转112.5°×2=225°。 [0095] 波长板125使从液晶单元123射出的激光通过。慢轴方向126示出了波长板125的慢轴(迟相轴)的方向。如慢轴方向126所示,波长板125的慢轴相对于从保偏光纤112射出的激光的偏振方向101被设定为约0°的角度。通过了波长板125的激光向光学器件100的后级射 出。 [0096] 偏振状态102、103示出了从波长板125射出的激光的偏振方向。在将液晶单元123的指向矢方向124相对于慢轴方向122切换至67.5°的情况下,如偏振状态102所示,从波长 板125射出的激光成为逆时针的圆偏振光。在将液晶单元123的指向矢方向124相对于慢轴 方向122切换至112.5°的情况下,如偏振状态103所示,从波长板125射出的激光成为顺时针的圆偏振光。 [0097] 控制电路130将液晶单元123的指向矢方向124相对于波长板121的慢轴方向122的角度周期性地切换至67.5°和112.5°。例如,控制电路130通过控制向液晶单元123的电极施加的电压来切换液晶单元123的指向矢方向124。 [0098] 如图1-1所示,液晶器件120作为使从保偏光纤112射出的激光的偏振状态成为圆偏振光的1/4波长板而工作。此外,通过切换液晶单元123的指向矢方向124,从而从液晶器件120射出的激光的偏振状态交替地切换为逆时针的圆偏振光和顺时针的圆偏振光。 [0099] 此外,通过将液晶单元123设为由波长板121和波长板125夹着的构成,能够不依赖于向液晶器件120入射的激光的偏振状态地、使液晶器件120对于从液晶器件120射出的激 光而言作为1/4波长板而工作。 [0100] 图1-2是表示光器件的变形例1的图。在图1-2中,对于与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。在能够将向液晶器件120入射的激光的偏振状态相对 于慢轴方向126限定为0°或90°的情况下,如图1-2所示,也可以采用省略了液晶器件120的波长板121的构成。 该情况也能够获得与图1-1所示的光学器件100等同的效果,并且能够减少部件个数。 [0101] 图1-3是表示光器件的变形例2的图。在图1-3中,对于与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图1-3所示,液晶单元123的指向矢方向124也可以 相对于慢轴方向122切换为45°和0°。 [0102] 在此情况下,液晶器件120作为1/2波长板而工作。具体来说,由于慢轴方向122与激光的偏振方向101一致,因此波长板121使入射的激光的偏振状态不发生变化。在液晶单元123的指向矢方向124相对于慢轴方向122为45°的情况下,由于指向矢方向124相对于激 光的偏振方向101倾斜了+45°,因此使从波长板121射出的激光的偏振方向旋转45×2= 90°。由于慢轴方向126相对于来自液晶单元123的激光的偏振方向倾斜了+90°,因此波长 板125使从液晶单元123射出的激光的偏振状态不发生变化。 [0103] 此外,在指向矢方向124相对于激光的偏振方向101为0°的情况下,液晶单元123使从波长板121射出的激光的偏振方向不发生变化。由于慢轴方向126相对于来自液晶单元 123的激光的偏振方向为0°,因此波长板125使从液晶单元123射出的激光的偏振状态不发 生变化。 [0104] 偏振状态104示出了在液晶单元123的指向矢方向124相对于慢轴方向122为45°的情况下从液晶器件120射出的激光的偏振方向。此外,偏振状态105示出了在液晶单元123的指向矢方向124相对于慢轴方向122为0°的情况下从液晶器件120射出的激光的偏振方向。 如偏振状态104、105所示,通过将指向矢方向124相对于慢轴方向122切换为0°和45°,能够将从液晶器件120射出的激光的偏振状态相对于偏振方向101切换到0°以及90°的直线偏 振。 [0105] 图1-4是表示光器件的变形例3的图。在图1-4中,对与图1-3所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图1-4所示,关于将向液晶器件120入射的激光的偏振状态相对于慢轴方向122设为45°的直线偏振的情况进行说明。 [0106] 在此情况下,由于慢轴方向122相对于激光的偏振方向101倾斜了-45°,因此波长板121将入射的激光的偏振状态变换为顺时针的圆偏振。 液晶单元123使相位变化π,因此将从波长板121射出的激光的偏振方向变换为逆时针的圆偏振。由于慢轴方向126为0°,因 此波长板125将从液晶单元123射出的激光的偏振状态相对于向液晶器件120入射的激光变 换为0°的直线偏振后使其通过。 [0107] 图1-5是表示光器件的变形例4的图。在图1-5中,对与图1-3所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图1-5所示,关于将向液晶器件120入射的激光的偏振状态相对于慢轴方向122设为30°的直线偏振的情况进行说明。 [0108] 在此情况下,由于慢轴方向122相对于激光的偏振方向101倾斜了-30°,因此波长板121将入射的激光的偏振状态变换为顺时针的椭圆偏振光(在慢轴方向122的方向上较 长)。液晶单元123使相位变化π,因此将从波长板121射出的激光的偏振方向变换为逆时针的椭圆偏振光(在慢轴方向122的垂直方向上较长)。 [0109] 由于慢轴方向126相对于激光的椭圆偏振的方向垂直,因此波长板125将x轴、y轴方向的相位偏差π/4消除。因此,波长板125将从液晶单元123射出的激光的偏振状态相对于慢轴方向122变换为60°的直线偏振后使其通过。 [0110] 图1-6是表示光器件的变形例5的图。在图1-6中,对与图1-3所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图1-6所示,关于将向液晶器件120入射的激光的偏振状态相对于慢轴方向122设为60°的直线偏振的情况进行说明。 [0111] 在此情况下,由于慢轴方向122相对于激光的偏振方向101倾斜了-60°,因此波长板121将入射的激光的偏振状态变换为顺时针的椭圆偏振(在慢轴方向122的垂直方向上较 长)。液晶单元123使相位变化π,因此将从波长板121射出的激光的偏振方向变换为逆时针的椭圆偏振(在慢轴方向122的方向上较长)。 [0112] 由于慢轴方向126相对于激光的椭圆偏振的方向垂直,因此波长板125将x轴、y轴方向的相位偏差π/4消除。因此,波长板125将从液晶单元123射出的激光的偏振状态相对于慢轴方向122变换为30°的直线偏振后使其通过。 [0113] (液晶器件的波长分散特性) [0114] 接着,对液晶器件120的波长分散特性进行说明。一般的波长板对激光的偏振状态的作用,例如可以如下述式(1)这样表示为琼斯矩阵。Γe表示波长板的延迟(相位差)。Ψe表示波长板的方位(azimuth)角。(Vx,Vy)表示入射偏振光。 [0115] [式1] [0116] [0117] 在液晶器件120中,将波长板121、125的延迟(相位差)设为γ1(=π/2)。此外,将液晶单元123的延迟设为γ2(=π)。液晶单元123的延迟(azimuth)角Ψ,成为液晶单元123的指向矢方向(慢轴方向)相对于波长板121、125的慢轴方向的角度。 [0118] 由波长板121、125以及液晶单元123构成的液晶器件120的琼斯矩阵例如可以通过下述式(2)来表示。另外,在下述式(2)中“×”表示矩阵的积。 [0119] [式2] [0120] [0121] 若将液晶器件120的作用视为1枚一般的波长板的作用,则在上述式(1)所示的琼斯矩阵与上述式(2)所示的琼斯矩阵之间等式成立。根据该等式,液晶器件120的延迟Γe例如可以通过下述式(3)来表示。此外,液晶器件120的激光相对于入射偏振光的方位 (azimuth)角Ψe例如可以通过下述式(4)来表示。 [0122] [式3] [0123] cos(Γe/2)=cos2Ψcos(γ1+γ2/2)+sin2Ψcos(γ1-γ2/2) ...(3) [0124] [式4] [0125] [0126] 在此,延迟γ1、γ2具有波长分散特性。假设2×γ1=γ2,则在满足下述式(5)的情况下,通过了液晶器件120的激光的延迟Γe不受延迟γ1、γ2的影响。 [0127] [式5] [0128] [0129] 由于波长板121、125是1/4波长板,因此延迟γ1=π/2。此外,在液晶单元123作为1/2波长板而工作的情况下,液晶单元123的延迟γ2为π。在此情况下,上述式(3)以及式(4)成为下述式(6)以及式(7)这样。 [0130] [式6] [0131] cos(Γe/2)=sin2Ψ-cos2Ψ=-cos(2Ψ) ...(6) [0132] [式7] [0133] sin(2Ψe)=1 ...(7) [0134] 如上述式(7)所示,作为波长板的液晶器件120的方位(azimuth)角Ψe,与波长板121、125的慢轴和液晶单元123的慢轴之间的方位(azimuth)角Ψ无关,为π/4。 [0135] 图2-1是表示液晶器件的延迟特性的一例的图。在图2-1中,横轴表示波长板121、125的慢轴和液晶单元123的慢轴的方位(azimuth)角Ψ。纵轴表示液晶器件120的延迟Γe。延迟特性210表示与方位(azimuth)角Ψ对应的延迟Γe的特性。如上述式(6)以及延迟特性210所示,液晶器件120的延迟Γe根据波长板121、125的慢轴和液晶单元123的慢轴的 方位(azimuth)角Ψ而在0~2π间变化。 [0136] 此外,在方位(azimuth)角Ψ为π/4的情况下延迟Γe=π,液晶器件120作为相对于入射偏振光而言慢轴被调整为45°的1/2波长板而工作。此外,在方位(azimuth)角Ψ为3π/8的情况下延迟Γe=π/2,液晶器件120作为相对于入射偏振光而言慢轴被调整为45°的1/4波长板而工作。 [0137] 图2-2是表示图1-1所示的液晶器件的波长分散特性的一例的图。在图2-2中,横轴表示光的波长[nm]。纵轴表示液晶器件120的双折射所引起的相位差(延迟)。波长分散特性201作为参考而示出通过了通常的1/4波长板的激光中的相对于波长的相位差特性。通过了通常的1/4波长板的激光的相位差Γ例如可以通过下述式(8)来表示。 [0138] Γ=(2π/λ)×(ne-no)×d …(8) [0139] 在上述式(8)中,λ是光的波长。ne是1/4波长板的快轴(进相轴)的方向的折射率。快轴是双折射的折射率最低的轴。no是1/4波长板的慢轴方向的折射率。d是1/4波长板的厚度。因此,波长分散特性201成为相位差Γ根据波长λ而不同的特性。 [0140] 波长分散特性202示出了在Ψ=3π/8的情况下通过了液晶器件120的激光中的相对于波长的相位差特性。Ψ表示液晶单元123的指向矢方向124相对于波长板121、125的慢 轴的角度。 [0141] 如波长分散特性202所示,可知液晶器件120作为波长依赖性较少的(即宽频带的)1/4波长板而工作。因此,根据光学器件100,能够在抑制波长分散的同时控制激光的偏振状态。由于能够抑制波长分散,因此能够抑制消光比的下降,提高将激光投影到屏幕而得到的图像的画质。 [0142] 此外,通过将偏振状态切换为例如顺时针的圆偏振和逆时针的圆偏振,能够减少将激光投影到屏幕而得到的图像的斑点从而提高画质。此外, 通过将影像的偏振状态切换为例如顺时针的圆偏振光和逆时针的圆偏振光,能够生成圆偏振光滤波器方式的三维图 像。 [0143] 此外,通过液晶器件120能够控制包含多个原色的激光的偏振状态。因此,例如与按照每个原色的光来设置偏振控制装置的情况相比,能够减少部件个数、实现装置的小型 化。 [0144] 此外,液晶单元123可以采用例如向列型液晶(nematic liquid crystal)。或者,液晶单元123可以采用FLC(Ferroelectric Liquid Crystal:铁电液晶)。此外,液晶单元123也可以采用具有将指向矢的方向分别保持为不同方向的多个电极的液晶单元(例如参 照图8-1~图8-4)。 [0145] 采用任意一种液晶单元,都能够将液晶分子的指向矢的方向与基板面平行地进行旋转和切换,并能够使用横向电场仅通过液晶的电场响应速度来控制液晶分子的移动,因 此能够高速地进行激光的偏振状态的切换。通过高速地进行激光的偏振状态的切换,能够 提高斑点的减少效果、或生成帧速率高的三维图像。 [0146] (光源部的构成例) [0147] 接着对光源部的构成进行详细说明。在光源部中,对波长各不相同的多个激光进行合波,成为1道激光。图3-1是表示光源部的构成例的图。图1-1所示的光源部110,例如,如图3-1所示,具备:红色光源311、绿色光源312、蓝色光源313、保偏光纤314~316、组合器(combiner)317、和保偏光纤318。保偏光纤318为与图1-1所示的保偏光纤112相对应的构成。 [0148] 红色光源311(R),发出红色激光并向保偏光纤314射出。绿色光源312(G),发出绿色激光并向保偏光纤315射出。蓝色光源313(B),发出蓝色激光并向保偏光纤316射出。假设红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313所射出的各激光的偏振状态是规定方向的直线偏振。此外,红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313的每一个,例如既可以是直接发出各色激光的激光装置,也可以是SHG(Second Harmonic Generation:第二谐波发生器)方式的激光装置等。 [0149] 保偏光纤314将从红色光源311射出的激光一边保持偏振状态一边向组合器317射出。保偏光纤315将从绿色光源312射出的激光一边保持偏 振状态一边向组合器317射出。 保偏光纤316将从蓝色光源313射出的激光一边保持偏振状态一边向组合器317射出。 [0150] 组合器317是对从保偏光纤314~316射出的各激光进行合波的合波部。组合器317将合波后的激光向保偏光纤318射出。保偏光纤318将从组合器317射出的激光一边保持偏 振状态一边射出。从保偏光纤318射出的激光成为包含红色、绿色以及蓝色的各光的激光。 此外,从保偏光纤318射出的激光的偏振状态成为规定方向的直线偏振。 [0151] 图3-2是表示光源部的变形例1的图。在图3-2中,对与图3-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图3-2所示,光源部110也可以具备:红色光源311、绿色光源312、蓝色光源313、反射镜(mirror)321、和分色镜(dichroic mirror)322、323。 [0152] 红色光源311,发出红色激光并向反射镜321射出。绿色光源312,发出绿色激光并向分色镜322射出。蓝色光源313,发出蓝色激光并向分色镜323射出。反射镜321,使从红色光源311射出的激光发生反射并向分色镜322射出。 [0153] 分色镜322、323,是对由红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313射出的各激光进行合波的合波部。分色镜322使从绿色光源312射出的激光(绿色波长的光)反射并向分色镜323射出。此外,分色镜322使从反射镜321射出的激光(红色波长的光)透过并向分色镜 323射出。 [0154] 分色镜323使从蓝色光源313射出的激光(蓝色波长的光)反射并向光源部110的后级射出。此外,分色镜323使从分色镜322射出的激光(红以及绿色波长的光)透过并向光源部110的后级射出。分色镜322、323分别可以通过例如电介质多层膜来实现。 [0155] 从分色镜323射出的激光成为包含红色、绿色以及蓝色的各光的激光。此外,从分色镜323射出的激光的偏振状态成为规定方向的直线偏振。 [0156] 图3-3是表示光源部的变形例2的图。在图3-3中,对与图3-2所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图3-3所示的光源部110也可以具备:红色光源311、绿色光源312、蓝色光源313、和分色镜322、323。红色光源311发出红色激光并向分色镜322射出。 绿色光源 312发出绿色激光并向分色镜322射出。蓝色光源313发出蓝色激光并向分色镜 323射出。 [0157] 分色镜322使从红色光源311射出的激光(红色波长的光)反射并向分色镜323射出。此外,分色镜322使从绿色光源312射出的激光(绿色波长的光)透过并向分色镜323射出。 [0158] 分色镜323使从蓝色光源313射出的激光(蓝色波长的光)反射并向光源部110的后级射出。此外,分色镜323使从分色镜322射出的激光(红以及绿色波长的光)透过并向光源部110的后级射出。 [0159] 从分色镜323射出的激光成为包含红色、绿色以及蓝色的各光的激光。此外,从分色镜323射出的激光的偏振状态成为规定方向的直线偏振。 [0160] (应用了光学器件的图像引擎的构成例) [0161] 图4-1是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例1的图。在图4-1中,对与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图4-1所示的图像引擎400是应 用了图1-1所示的光学器件100、并采用了LCOS(Liquid Crystal On Silicon,硅上液晶)的图像引擎。图像引擎400具备:光源部110、透镜410、偏振光束分离器420、LCOS430、透镜 440、和液晶器件120。 [0162] 透镜410将从光源部110射出的激光向偏振光束分离器420射出。偏振光束分离器420使从透镜410射出的激光发生反射并向LCOS430射出。此外,偏振光束分离器420将从 LCOS430射出的激光根据偏振状态向透镜440射出。 [0163] LCOS430是在空间上对激光进行调制来形成影像的调制器。LCOS430使从偏振光束分离器420射出的激光向偏振光束分离器420反射。此外,LCOS430根据对激光反射的面的各像素施加的电压,来控制各像素上的反射光的偏振状态。由此,能够按照每个像素来控制从偏振光束分离器420向透镜440侧透过的激光强度。 [0164] 透镜440将从偏振光束分离器420射出的激光集中后向液晶器件120射出。透镜440也可以采用组合多枚透镜的构成。液晶器件120对从透镜440射出的激光的偏振状态进行控 制并向后级射出。从液晶器件120射出的激光例如被投影到屏幕。 [0165] 图4-2是表示图像引擎的构成例1的变形例的图。在图4-2中,对与图4-1同样构成的附加相同的符号并省略说明。在将FLC用于液晶单元123的情况下,由于不需要将通过 偏振光束分离器420后的光集中,因此如图4-2所示,也可以对来自LCOS430的反射光直接 进行投影。 [0166] 图5-1是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例2的图。在图5-1中,对与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图5-1所示的图像引擎500,是应用了图1-1所示的光学器件100,并利用了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微型机电元件)的图像引擎。图像引擎500具备:光源部110、透镜510、液晶器件120、和MEMS反射镜520。 [0167] 透镜510将从光源部110射出的激光向液晶器件120射出。液晶器件120对从透镜510射出的激光的偏振状态进行控制并向MEMS反射镜520射出。透镜510也可以采用组合了 多枚透镜的构成。MEMS反射镜520是在空间上对激光进行调制来形成影像的调制器。MEMS反射镜520具备反射镜521、和旋转轴522、523。反射镜521使从液晶器件120射出的激光发生反射。 [0168] 此外,反射镜521通过来自外部的控制,将旋转轴522、523分别作为旋转轴来进行旋转。旋转轴522、523是角度互不相同的(例如正交的)旋转轴。因此,反射镜521通过可变的角度使激光发生反射。由反射镜521反射的激光被扫描到屏幕。 [0169] 图5-2是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例3的图。在图5-2中,对与图1-1或图5-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图5-2所示的图像引擎 500是图5-1所示的图像引擎500的变形例。 [0170] 图像引擎500具备:光源部110、保偏光纤530、准直透镜541、液晶器件120、准直透镜543、保偏光纤550、准直透镜560、和MEMS反射镜520。保偏光纤530将从光源部110射出的激光一边保持偏振状态一边向准直透镜541射出。 [0171] 准直透镜541对从保偏光纤530射出的激光进行校准并向液晶器件120射出。此外,准直透镜541通过树脂542而固定于液晶器件120。液 晶器件120对从准直透镜541射出的激 光的偏振状态进行控制并向准直透镜543射出。准直透镜543使从液晶器件120射出的激光 向保偏光纤550耦合。此外,准直透镜543通过树脂544而固定于液晶器件120。 [0172] 保偏光纤550将通过准直透镜543而耦合的激光,一边保持偏振状态一边向准直透镜560射出。准直透镜560将从保偏光纤550射出的激光向MEMS反射镜520射出。MEMS反射镜 520通过可变的角度使从准直透镜560射出的激光发生反射。 [0173] 图6-1是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例4的图。在图6-1中,对与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图6-1所示的图像引擎600是应 用了图1-1所示的光学器件100,并利用了DLP(Digital Light Processing,数字光处理: 注册商标)的图像引擎。图像引擎600具备:光源部110、液晶器件120、透镜610、和DLP620。 [0174] 液晶器件120对从光源部110射出的激光的偏振状态进行控制并向透镜610射出。透镜610将从液晶器件120射出的激光向DLP620射出。另外,透镜610也可以采用组合了多枚透镜的构成。DLP620是在空间上对激光进行调制来形成影像的调制器。DLP620使从透镜610射出的激光反射到屏幕侧。此外,DLP620对激光反射的面的各像素上的光的反射角度进行 控制。由此,通过按照DLP620的每个像素使光反射到屏幕,或反射到与屏幕不同的方向,能够按照每个像素对投影到屏幕的激光的强度进行控制。 [0175] 图6-2是表示应用了光学器件的图像引擎的构成例5的图。在图6-2中,对与图1-1、图5-2或图6-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图6-2所示的 图像引擎600是图6-1所示的图像引擎600的变形例。 [0176] 图像引擎600具备:光源部110、保偏光纤530、准直透镜541、液晶器件120、准直透镜543、保偏光纤550、准直透镜560、和DLP620。准直透镜560将激光向DLP620射出。DLP620按照每个像素通过可变的角度使从准直透镜560射出的激光发生反射。 [0177] 如上所述,在液晶器件120中,仅对在光源部进行了合波的1道激光进行调整即可,因此能够使图像引擎整体小型化,此外,调整本身也能够容易地进行。 [0178] (应用了光学器件的投影机的构成例) [0179] 图7是表示应用了光学器件的投影机的构成例的图。在图7中,对与图1-1、图3-1~图3-3、图4-1等所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图7所示的投影机700具备:图像引擎710、控制板720、和电源730。 [0180] 图像引擎710可以应用例如图4-1所示的图像引擎400、图5-1、图5-2所示的图像引擎500、图6-1、图6-2所示的图像引擎600。在此,对图像引擎710应用图4-1所示的图像引擎400的情况进行说明。在此情况下,图像引擎710包含:红色光源311、绿色光源312、蓝色光源313、液晶器件120以及LCOS430。 [0181] 控制板720具备:光源控制器721、液晶元件控制器722、LCOS控制器723、和控制单元724。光源控制器721按照来自控制单元724的控制,来控制向红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313供给的驱动电流,由此对红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313所射出的各激光进行控制。 [0182] 液晶元件控制器722为与图1-1所示的控制电路130对应的构成。液晶元件控制器722按照来自控制单元724的控制,来控制向液晶单元123的电极施加的电压,由此对投影机 700所射出的激光的偏振状态进行控制。具体来说,液晶元件控制器722将液晶单元123的指向矢方向124相对于波长板121的慢轴方向122的角度周期性地切换为67.5°和112.5°。 [0183] 控制单元724具备影像信号处理单元725。影像信号处理单元725进行基于向投影机700输入的影像信号的影像处理。控制单元724基于影像信号处理单元725中的影像处理,在规定的定时对光源控制器721、液晶元件控制器722以及LCOS控制器723进行控制。 [0184] LCOS控制器723按照来自控制单元724的控制,通过控制向LCOS430的电极施加的电压来对激光进行调制,并对投影机700所射出的激光的图像、影像进行控制。由此,通过将投影机700所射出的激光投影 到屏幕能够显示影像。电源730是控制板720的电源。电源730也可以是电池。 [0185] (液晶单元的电极构造的例子) [0186] 图8-1是表示液晶单元的电极构造的例1的图。图8-1所示的液晶单元123是从激光的前进方向观察到的液晶单元123(在图8-2~图8-4中也同样)。电极811~818是液晶单元123的电极。电极811~818分别以0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°的角度被设置。 [0187] 电极811和电极815、电极812和电极816、电极813和电极817、电极814和电极818分别是成组的电极。通过对成组的电极施加电压,能够使液晶单元123中的液晶分子的指向矢与基板面平行地旋转,并控制指向矢方向。例如,通过对电极811以及电极815施加电压,能够将液晶单元123的指向矢方向控制为0°。此外,也可以对成组的电极以外的电极也施加电压。由此,通过使施加于各电极的电压值保持平衡,能够在更大范围内控制液晶单元123的指向矢方向。如此,仅通过液晶的电场响应速度就能够控制液晶分子的移动,因此能够使其高速地工作。 [0188] 在此情况下,向液晶器件120入射的激光的偏振方向以及波长板121、125的慢轴方向122、126,如偏振方向810所示,设为22.5°、67.5°、112.5°、157.5°中的任意方向。由此,通过施加于电极811~818的电压的控制,能够将液晶单元123的指向矢方向相对于波长板 121、125的慢轴方向122、126切换为67.5°以及112.5°的角度。 [0189] 关于图8-1所示的液晶单元123,能够采用例如非专利文献(大寺康夫、千叶贵史、川上彰二郎、“基于旋转电场驱动的液晶偏振控制器件”、光学、30卷1号、29-30页、2001年1月10日)中记载的液晶偏振控制器件。 [0190] 图8-2是表示液晶单元的电极构造的例2的图。图8-2所示的电极821~824是液晶单元123的电极。电极821~824分别以45°、90°、225°、270°的角度被设置。在液晶单元123中,只要将指向矢方向切换为67.5°以及112.5°这两个方向即可,因此如图8-2所示,只要在液晶单元123中设置2组电极即可。 [0191] 在此情况下,向液晶器件120入射的激光的偏振方向以及波长板121、125的慢轴方向122、126,如偏振方向820所示,设为22.5°、67.5°、112.5°、157.5°中的任意方向。由此,通过施加于电极821~824的电压的控制,能够将液晶单元123的指向矢方向相对于波长板 121、125的慢轴方向122、126切换为67.5°以及112.5°的角度。 [0192] 图8-3是表示液晶单元的电极构造的例3的图。图8-3所示的电极831~834是液晶单元123的电极。电极831~834分别以0°、90°、180°、270°的角度被设置。 [0193] 在此情况下,向液晶器件120入射的激光的偏振方向以及波长板121、125的慢轴方向122、126,如偏振方向830所示,设为22.5°、67.5°、112.5°、157.5°中的任意方向。由此,通过施加于电极831~834的电压的控制,能够将液晶单元123的指向矢方向相对于波长板 121、125的慢轴方向122、126切换为67.5°以及112.5°的角度。 [0194] 图8-4是表示液晶单元的电极构造的例4的图。图8-4所示的电极841~848是液晶单元123的电极。电极841~848分别以22.5°、67.5°、112.5°、157.5°、202.5°、247.5°、 292.5°、337.5°的角度被设置。即,电极841~848是使图8-1所示的电极811~818分别各倾斜22.5°而得到的。 [0195] 在此情况下,向液晶器件120入射的激光的偏振方向以及波长板121、125的慢轴方向122、126,如偏振方向840所示,设为0°、45°、90°、135°中的任意方向。由此,通过施加于电极841~848的电压的控制,能够将液晶单元123的指向矢方向相对于波长板121、125的慢轴方向122、126切换为67.5°以及112.5°的角度。 [0196] 如图8-1~图8-4所示,液晶单元123通过具有多个保持指向矢方向的电极的组,从而能够高速地进行多个指向矢方向的切换。具体来说,液晶单元123具有:将指向矢的方向相对于波长板121、125的慢轴方向保持为67.5°的方向的第一电极;和将指向矢的方向相对于波长板121、125的慢轴方向保持为112.5°的方向的第二电极。 [0197] (投影机的利用形态) [0198] 图9-1是表示投影机的利用形态的例1的图。图9-1所示的投影机700例如是图7所示的投影机700。投影机700一边通过光学器件100周 期性地并且高速地切换偏振状态, 一边将激光901向屏幕920射出。由此,能够减少投影到屏幕920的影像、图像的斑点,并提高画质。 [0199] 图9-2是表示投影机的利用形态的例2的图。在图9-2中,对与图9-1同样的构成附加相同的符号并省略说明。如图9-2所示,投影机700将逆时针的圆偏振的激光902、和顺时针的圆偏振的激光903交替地向屏幕920射出。此外,激光902以及激光903分别被调制成 为从不同视点观看的影像。 [0200] 三维镜片930具备:仅透过逆时针的圆偏振的激光902的镜片931;和仅透过顺时针的圆偏振的激光903的镜片932。由此,能够使三维镜片930的佩戴者辨认三维影像。另外,在此虽然对通过圆偏振光的切换来实现三维影像的构成进行了说明,但也可以通过例如不同 方向的直线偏振光的切换来实现三维影像。 [0201] (实现斑点减少的情况下的控制) [0202] 图10是表示实现斑点减少的情况下的控制例的流程图。例如如图9-1所示,在实现斑点减少的情况下,光学器件100通过控制单元724的控制来执行例如图10所示的各步 骤。首先,液晶元件控制器722对液晶单元123的指向矢方向124进行切换(步骤S1001)。 [0203] 接着,LCOS控制器723对LCOS430输入红色用的影像信号(步骤S1002)。接着,光源控制器721将红色光源311接通(步骤S1003)。接着,光源控制器721将红色光源311断开(步骤S1004)。 [0204] 接着,LCOS控制器723对LCOS430输入绿色用的影像信号(步骤S1005)。接着,光源控制器721将绿色光源312接通(步骤S1006)。接着,光源控制器721将绿色光源312断开(步骤S1007)。 [0205] 接着,LCOS控制器723对LCOS430输入蓝色用的影像信号(步骤S1008)。接着,光源控制器721将蓝色光源313接通(步骤S1009)。接着,光源控制器721将蓝色光源313断开(步骤S1010),并返回步骤S1001。通过反复进行以上的各步骤,能够一边通过切换液晶单元123的指向矢方向124来切换偏振状态,一边分时输出各色的激光。 [0206] 由此,每当输出红色、绿色、蓝色的一系列的激光时能够切换液晶单元123的指向矢方向124。不过,例如在以斑点减少为目的的情况下,液 晶单元123的切换,也可以不与红色光源311、绿色光源312、蓝色光源313以及LCOS430的控制同步。 [0207] 图11是表示液晶器件的指向矢方向的切换的一例的图。在图11中,对与图8-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。指向矢1110是液晶单元123的指向矢。状态1101~1104示出了指向矢1110的方向的切换状态。 [0208] 液晶元件控制器722通过施加于电极811~818的电压的控制,每当转移到图10所示的步骤S1001时,使指向矢1110的方向逐个变化45°。由此,能够使指向矢1110的方向按照状态1101、状态1102、状态1103、状态1104、状态1101、…的顺序来切换。 [0209] (实现三维影像的情况下的控制) [0210] 图12是表示实现三维影像的情况下的控制例的流程图。例如如图9-2所示,在通过光学器件100来实现三维影像的情况下,例如,通过控制单元724的控制来反复执行图12 所示的各步骤。 [0211] 首先,液晶元件控制器722对液晶单元123的指向矢方向124进行切换(步骤S1201)。接着,光源控制器721将蓝色光源313断开(步骤S1202)。接着,光源控制器721将红色光源311接通(步骤S1203)。 [0212] 接着,LCOS控制器723将右眼的红色用的影像信号输入到LCOS430(步骤S1204)。液晶元件控制器722对液晶单元123的指向矢方向124进行切换(步骤S1205)。接着,LCOS控制器723将左眼的红色用的影像信号输入到LCOS430(步骤S1206)。 [0213] 接着,液晶元件控制器722对液晶单元123的指向矢方向124进行切换(步骤S1207)。接着,光源控制器721将红色光源311断开(步骤S1208)。接着,光源控制器721将绿色光源312接通(步骤S1209)。 [0214] 接着,LCOS控制器723将右眼的绿色用的影像信号输入到LCOS430(步骤S1210)。液晶元件控制器722对液晶单元123的指向矢方向124进行切换(步骤S1211)。接着,LCOS控制器723将左眼的绿色用的影像信号输入到LCOS430(步骤S1212)。 [0215] 接着,液晶元件控制器722对液晶单元123的指向矢方向124进行切换(步骤S1213)。接着,光源控制器721将绿色光源312断开(步骤S1214)。接着,光源控制器721将蓝色光源313接通(步骤S1215)。 [0216] 接着,LCOS控制器723将右眼的蓝色用的影像信号输入到LCOS430(步骤S1216)。液晶元件控制器722对液晶单元123的指向矢方向124进行切换(步骤S1217)。接着,LCOS控制器723将左眼的蓝色用的影像信号输入到LCOS430(步骤S1218),并返回步骤S1201。 [0217] 通过反复进行以上的各步骤,能够利用右眼用的影像信号和左眼用的影像信号一边切换偏振状态一边输出激光,并实现三维影像。如此,例如在以三维影像为目的的情况 下,使液晶单元123的切换与红色光源311、绿色光源312、蓝色光源313以及LCOS430的控制同步。具体来说,液晶单元123的切换在对右眼用的影像信号和左眼用的影像信号进行切换的定时进行。关于液晶单元123的切换顺序,例如与图11所示的例子同样。 [0218] (向液晶单元的施加电压1) [0219] 图13-1是表示向液晶单元的施加电压的一例的图。在图13-1中,对与图8-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图13-1所示,施加于电极811~818的电压,例如分别设为V0、V0/2(1+1/√2)、V0/2、V0/2(1-1/√2)、0、V0/2(1-1/√2)、V0/2、V0/2(1+1/√2)。针对电极811~818的每1个周期的施加电压V的时间,例如能够通过下述式(9)来算出。 [0220] [式8] [0221] [0222] 图13-2是表示每1个周期的施加电压的时间的一例的图。在图13-2所示的表1320中,电极1~8分别表示电极811~818。如表1320所示,向电极811~818施加的电压分别设为V0、0.854V0、0.5V0、0.146V0、0、0.146V0、0.5V0、0.854V0。此外,针对电极811~818的每1个周期的施加电压V的时间分别设为T、730T/1000、250T/1000、20T/1000、0、20T/1000、 250T/1000、730T/1000。 [0223] (向液晶单元的施加电压的波形1) [0224] 图14-1是表示向液晶单元的施加电压的波形的例1的图。在图14-1中,电极1~8分别表示电极811~818。波形1411~1418分别表示对电极811~818的施加电压的波形。 pulse1~5表示施加电压的波形模式。例如,对电极812和电极818施加相同波形模式 (pulse2)的电压。此外,对电极813和电极817施加相同波形模式(pulse3)的电压。此外,对电极814和电极816施加相同波形模式(pulse4)的电压。 [0225] 液晶元件控制器722,通过对液晶单元123的电极811~818分别施加波形1411~1418那样的电压,能够对液晶单元123的指向矢方向依次进行切换。 [0226] 图14-2是表示向液晶单元的施加电压的波形的例2的图。在图14-2中,对与图14-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。液晶元件控制器722,也可以通 过对液晶单元123的电极811~818分别施加图14-2所示的波形1411~1418那样的电压,来 对液晶单元123的指向矢方向依次进行切换。 [0227] (向液晶单元的施加电压2) [0228] 此外,向电极811~818的电压施加也可以如下来进行。图15-1是表示向液晶单元的施加电压的一例的图。在图15-1中,对与图8-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图15-1所示,对电极811~818施加的电压,例如分别设为V0、V0/√2、0、-V0/√2、-V0、-V0/√2、0、V0/√2。根据上述的电压施加方法,也可以对电极811~818按每 1/8周期施加上述电压值。 [0229] 图15-2是表示每1个周期的施加电压的时间的一例的图。在图15-2所示的表1520中,电极1~8分别表示电极811~818。如表1520所示,向电极811~818施加的电压分别设为V0、0.707V0、0、-0.707V0、-V0、-0.707V0、0、707V0。 [0230] (向液晶单元的施加电压的波形2) [0231] 图16是表示向液晶单元的施加电压的波形的例3的图。在图16中,电极1~8分别表示电极811~818。波形1601~1608分别表示对电极811~818的施加电压的波形。pulse1~8表示施加电压的波形模式。向电极811~ 818施加的电压分别设为V0、0.707V0、0、- 0.707V0、-V0、-0.707V0、0、0.707V0。 [0232] (向液晶单元的电压施加所产生的电场分布) [0233] 图17是表示向液晶单元的电压施加所产生的电场分布的一例的图(其1)。图17所示的电场分布1700,示出了对液晶单元123施加了上述电压(例如图14-1或图16)的情况下的液晶单元123的基板表面的电场分布。区域1701~1710示出了电场强度分别为9~10、8~ 9、7~8、6~7、5~6、4~5、3~4、2~3、1~2、0~1的区域。指向矢方向1720示出了指向矢 1110的方向。 [0234] 图18是表示向液晶单元的电压施加所产生的电场分布的一例的图(其2)。在图18中,对与图17所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图18所示的电场分布 1800示出了对液晶单元123施加了上述电压(例如图14-2)的情况下的液晶单元123的液晶块(bulk)的电场分布。 [0235] (向各电极的电压施加模式) [0236] 图19是表示向液晶单元的各电极的电压施加模式的一例的图。在图19中,对与图14-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图19所示的表1900示出了向液 晶单元123的电极811~818的电压施加模式的一例。如表1900所示,液晶元件控制器722按 照每1个周期使施加于电极811~818的脉冲移位(shift)。 [0237] 例如,液晶元件控制器722,在第1个周期对电极811~818分别施加pulse1、2、3、4、5、4、3、2,在第2个周期对电极811~818分别施加pulse2、3、4、5、4、3、2、1。并且,液晶元件控制器722在第8个周期之后返回第1个周期。 [0238] 图20-1~图20-8是表示电压施加模式中的电场分布的变化的一例的图。在图20-1~图20-8中,对与图17所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。图20-1~图20-8分别所示的电场分布2001~2008分别表示图19所示的表1900的第1个周期~第8 个周期的液晶单元123的电场分布。 [0239] 如图20-1~图20-8所示,通过按照每1个周期使施加于电极811~818的脉冲移位,能够使液晶单元123的电场分布发生变化,并对液晶单元123的指向矢方向124依次进行切换。 [0240] (光学器件的变形例) [0241] 图21是表示光学器件的其他变形例的图。在图21中,对与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图21所示,光学器件100也可以将液晶单元123设为 反射型的液晶单元。在此情况下,图1-1所示的波长板121与波长板125公共化,配置为1个波长板121即可。 [0242] 如图21所示,在液晶单元123的与波长板121相反侧的面设置反射镜1010。液晶单元123通过反射镜1010反射使偏振方向旋转后的激光并向波长板121射出。由此激光将会往 返于液晶单元123,被反射的激光通过液晶单元123将偏振方向旋转与激光从保偏光纤112 入射到液晶单元123时被旋转的偏振方向相同的量。即,由于相对于透过而言通过2倍的光 路,因此液晶单元123实质上作为1/2波长板而发挥作用。波长板121使从液晶单元123射出的激光通过。由此,被液晶单元123反射而通过了波长板121的激光的反射光的偏振状态成 为偏振状态102、103(参照图1-1)。 [0243] 如此,通过将液晶单元123设为反射型的液晶单元,并使激光往返于波长板121,能够获得与图1-1所示的光学器件100同样的效果。由此,由于也可以采用省略了波长板125的构成,因此能够减少部件个数从而能够实现装置的小型化。 [0244] 另外,被液晶单元123反射而通过了波长板121的激光,例如可以利用循环器(circulator)等来取出。此外,也可以通过调整各元件的角度等使得来自光源部110的激光向波长板121入射的位置、与被液晶单元123反射的激光从波长板121射出的位置不同,从而取出激光。 [0245] 图21所示的变形例,不限于图1-1所示的光学器件100,也能够应用于例如图1-2、图1-3~图1-6所示的光学器件100。 [0246] (层叠波长板的设计) [0247] 图22是表示层叠波长板的动作的一例的图。在图22中,对与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。在图22中,x轴对应 于上述规定方向(0°)。z轴对应于光的前进方向。设图22所示的波长板121、125的延迟都为γ1。此外,设波长板121、125上的慢轴方向122、126与规定方向之间的方位角(方位(azimuth)角)都为Ψ1。 [0248] 设液晶单元123的延迟为γ2。此外,设液晶单元123的指向矢方向124与规定方向之间的方位角为Ψ2。在此,将波长板121、125的慢轴方向122、126的方向定义为基准0°。在此情况下,波长板121、125的方位角Ψ1成为0°。因此,波长板121、125与液晶单元123之间的方位角Ψ成为Ψ=Ψ2-Ψ1=Ψ2。 [0249] 图22所示的液晶器件120,将由波长板121、125以及液晶单元123构成的液晶器件120作为1个波长板(层叠波长板)而虚拟地进行了图示。慢轴方向2201示出了液晶器件120的虚拟的慢轴方向。设液晶器件120的慢轴方向2201与规定方向之间的方位角为Ψe。 [0250] 液晶器件120的延迟Γe、和液晶器件120的慢轴方向2201与规定方向之间的方位角Ψe,可以通过基于波长板121、125以及液晶单元123的延迟γ1、γ2、方位角Ψ、和琼斯矩阵的计算而表示为上述式(3)以及式(4)。 [0251] 在上述式(3)以及式(4)中,波长板x(波长板121、125以及液晶单元123)的延迟γx,根据所通过的光的波长而如下述式(10)这样变化。在下述式(10)中,Δnx是波长板x的折射率(双折射)。Δnx例如由波长板x的材料、所通过的光的波长λ来决定。关于Δnx的波长依赖性见后述。dx是波长板x的厚度。 [0252] [式9] [0253] γx=2π·Δnx·dx/λ ...(10) [0254] <将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况> [0255] 在此,对将液晶器件120作为1/4波长板来使用的情况进行说明。为了将液晶器件120作为1/4波长板来使用,只要使液晶器件120的延迟Γe=±π/2×(2n-1)即可(n为自然数,±表示+或-),因此cos(Γe/2)=±1/√2并且sin(Γe/2)=±1/√2。此外,液晶单元 123被设计 为在规定波长(例如绿色的波长)下成为1/2波长板,且γ2=π。因此sin(γ2/2)=1。 [0256] 例如,为了将偏振方向切换为顺时针的圆偏振和逆时针的圆偏振,只要Ψe=45°即可,因此上述式(4)根据上述的cos(Γe/2)=±1/√2并且sin(Γe/2)=±1/√2、和sin(γ2/2)=1,而成为sin(2Ψe)=±√2·sin(2Ψ)=1。因此,只要将波长板121、125与液晶单元123之间的方位角Ψ设为22.5°、67.5°、112.5°或157.5°、即Ψ=π/8×(2n-1)即可。 [0257] 在上述式(3)中,代入上述式(10)、Ψ=π/8×(2n-1)、和由各光源射出的各激光的波长,选择上述式(3)接近±1/√2的波长板121、125的材料以及厚度d1。由此,在由各光源射出的各激光的波长下,能够使液晶器件120(层叠波长板)作为1/4波长板而工作。 [0258] 例如,将波长板121、125与液晶单元123之间的方位角Ψ设为67.5°,以使得液晶单元123中的开关动作容易进行。在此,设蓝色、绿色以及红色的各激光的波长分别为λB、λG以及λR。设波长板121、125中的对蓝色、绿色以及红色的各激光的延迟分别为γ1B、γ1G以及γ1R。延迟γ1B、γ1G、γ1R能够通过上述式(10)、波长板121、125的折射率Δn1、波长板121、125的厚度d1、和波长λB、λG、λR而得到。 [0259] 设液晶单元123中的对蓝色、绿色以及红色的各激光的延迟分别为γ2B、γ2G以及γ2R。延迟γ2B、γ2G、γ2R能够通过上述式(10)、液晶单元123的折射率Δn2、液晶单元123的厚度d2、和波长λB、λG、λR而得到。 [0260] 通过将下述式(11)所示的倍角的公式、Ψ=67.5°、γ1=γ1B,γ1G,γ1R、和γ2=γ2B,γ2G,γ2R代入到上述式(3),能够得到下述式(12)。 [0261] [式10] [0262] [0263] [式11] [0264] [0265] 上述式(12)通过乘积累加公式能够变形为下述式(13)。 [0266] [式12] [0267] [0268] 此外,折射率Δn也根据波长λ而变化。例如,折射率Δn根据Cauchy(柯西)的分散公式能够近似为Δn=a+b/λ2+c/λ4+d/λ6…。a、b、c、d、…是波长板的材料固有的系数。在以下的说明中,通过a+b/λ2+c/λ(4 第3项为止)来近似折射率Δn。 [0269] γ1B、γ1G、γ1R、γ2B、γ2G、γ2R根据上述式(10)能够表示为下述式(14)。其中,设波长板121、125中的系数a、b、c分别为a1、b1、c1。设液晶单元123中的系数a、b、c分别为a2、b2、c2。 [0270] [式13] [0271] γ1B=2π·(a1+b1/λB2+c1/λB4)·d1/λB [0272] γ2B=2π·(a2+b2/λB2+c2/λB4)·d2/λB [0273] γ1G=2π·(a1+b1/λG2+c1/λG4)·d1/λG [0274] γ2G=2π·(a2+b2/λG2+c2/λG4)·d2/λG [0275] λ1R=2π·(a1+b1/λ1R2+c1/λR4)·d1/λR [0276] λ2R=2π·(a2+b2/λ2R2+c2/λR4)·d2/λR ..(14) [0277] 此外,由于液晶单元123在规定波长(例如λG)下作为1/2波长板而工作,因此根据液晶单元123中的系数a2、b2、c2以及上述式(14)来决定液晶单元123的厚度d2。 [0278] 此外,通过对上述式(12)进行变形,液晶器件120中的相对于波长λB、λG、λR的延迟Γe能够表示为下述式(15)。 [0279] [式14] [0280] [0281] 上述式(15)根据乘积累加公式能够变形为下述式(16)。 [0282] [式15] [0283] [0284] 因此,选择波长板121、125的厚度d1,使得上述式(15)或式(16)的相对于波长λB、λG、λR的延迟Γe接近±π/2×(2n-1)。由此,在波长λB、λG、λR的各波长成分下,能够使液晶器件120(层叠波长板)作为1/4波长板而工作。 [0285] 图23是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的相对于波长的延迟特性的第一例的图表。在图23中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示液晶器件120的延迟Γe(相位差)。延迟特性2301作为参考而示出了假定液晶单元123是作为1/4波长板而工作的单体的液晶单元的情况下相对于波长的延迟Γe的变化特性。 [0286] 延迟特性2302示出了由波长板121、125以及液晶单元123构成的液晶器件120中的相对于波长的延迟Γe的变化特性。如延迟特性2302所示,在由波长板121、125以及液晶单元123构成的液晶器件120中,延迟Γe相对于波长而周期性变化。 [0287] 例如,在与蓝色的激光对应的波长448[nm]下,延迟Γe成为约π/2。此外,在与绿色的激光对应的532[nm]下,延迟Γe成为约π/2。此外,在与红色的激光对应的650[nm]下,延迟Γe成为约π/2。 [0288] 如此,通过对波长板121、125的厚度d1进行设计使得在所使用的多个波长下延迟Γe成为希望的值,从而能够在所使用的各波长成分下使液晶器件120作为1/4波长板而工 作。在此情况下,事先使向液晶器件120入射的各激光的偏振方向一致(参照图28-1)。 [0289] 图24-1是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角的特性的第一例(Ψ=3π/8)的图表。图24-2是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角的特性的第一例(Ψ=5π/8)的图表。在图24-1、图24-2中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示液晶器件120的方位角Ψe。 [0290] 图24-1所示的方位角特性2410示出了在液晶器件120中将波长板121、125的慢轴与液晶单元123的慢轴之间的方位角Ψ设为Ψ=3π/8的情况下的相对于波长的方位角Ψe 的变化特性。如方位角特性2410所示,在设Ψ=3π/8的情况下的液晶器件120,在所使用的各波长(448[nm]、532[nm]以及650[nm])下,液晶器件120的方位角Ψe成为约45°。 [0291] 图24-2所示的方位角特性2420示出了在液晶器件120中将波长板121、125的慢轴与液晶单元123的慢轴之间的方位角Ψ设为Ψ=5π/8的情况下的相对于波长的方位角Ψe 的变化特性。如方位角特性2420所示,在设Ψ=5π/8的情况下的液晶器件120,在所使用的各波长(448[nm]、532[nm]以及650[nm])下,液晶器件120的方位角Ψe成为约-45°。 [0292] 如图23~图24-2所示,通过波长板121、125的厚度d1的设计,在所使用的各波长(448[nm]、532[nm]以及650[nm])下,能够将液晶器件120的延迟Γe统一为π/2,将液晶器件 120的方位角Ψe统一为±45°。因此,通过将各波长的入射时的偏振光方向统一为0°或90°,能够使从液晶器件120输出的各波长成分成为相同的圆偏振光。 [0293] 图25是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的相对于波长的延迟特性的第二例的图表。在图25中,对与图23所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。 也可以对波长板121、125的厚度d1进行设计,使得液晶器件120的延迟Γe的特性成为图25 的延迟特性2302。在此情况下,例如,与图23所示的例子相比,能够减小波长板121、125的厚度d1。 [0294] 在此情况下,在与蓝色的激光对应的波长455[nm]、和与红色的激光对应的635[nm]下,延迟Γe也成为约π/2。此外,在与绿色的激光对应的532[nm]下,延迟Γe成为约3π/2(-π/2)。因此,在所使用的各波长(455[nm]、532[nm]以及635[nm])下,能够将液晶器件120的延迟统一为Γe±π/2。由此,在波长λB、λG、λR的各波长成分下,能够使液晶器件120作为1/4波长板而工作。 [0295] 进而,通过事先使绿色的激光的偏振方向相对于蓝色以及红色的偏振方向倾斜90°(例如参照图28-2),能够使从液晶器件120输出的绿色的波长成分、和从液晶器件120输出的蓝色以及红色的各波长成分成为相同的圆偏振光。因此,能够使从液晶器件120输出的各波长成分成为相同的圆偏振光。 [0296] 图26-1是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角特性的第二例(Ψ=3π/8)的图表。图26-2是表示将液晶器件作为1/4波长板来使用的情况下的方位角特性的第二例(Ψ=5π/8)的图表。在图26-1、图26-2中对与图24-1或图24-2所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。 [0297] 在图25所示的例子中,在设Ψ=3π/8的情况下的方位角特性2410成为图26-1那样。在图25所示的例子中,在设Ψ=3π/8的情况下的液晶器件120的方位角Ψe,在所使用的各波长(455[nm]、532[nm]以及635[nm])下也成为约45°。 [0298] 此外,在图25所示的例子中,在设Ψ=5π/8的情况下的方位角特性2420成为图26-2那样。在图25所示的例子中,在设Ψ=5π/8的情况下的液晶器件120的方位角Ψe,在所使用的各波长(455[nm]、532[nm]以及635[nm])下也成为约-45°。 [0299] 如图23~图26-2所示,通过波长板121、125的厚度d1的设计,在所使用的各波长(455[nm]、532[nm]以及635[nm])下,能够使液晶器件120作为1/4波长板而工作。 [0300] 在图23~图26-2所示的例子中,通过将方位角切换为Ψ=3π/8和Ψ=5π/8的组合或者Ψ=π/8和Ψ=7π/8的组合,从而能够将保持延 迟Γe的值不变地使用的各波长下的方位角Ψe切换为±45°,能够作为圆偏振开关器件来使用。 [0301] 这可以通过利用锥形角度为45°的铁电液晶或图8-1所示的液晶单元123,将液晶的指向矢方向124相对于慢轴方向122切换为67.5°和112.5°的组合或者22.5°和157.5°(- 22.5°)的组合来实现。 [0302] (利用相位差膜的构成) [0303] 在上述的例子中,也可以将具有与波长板121、125不同的任意相位差γ3的相位差膜(例如λ/4膜)与波长板121、125组合来使用。由此,能够进行更灵活的调整,使得相位差特性以及方位角特性适合所使用的各波长。 [0304] 图27-1是表示组合了相位差膜的层叠波长板的一例的图。在图27-1中,对于与图22所示的部分相同的部分省略说明。如图27-1所示,例如,可以将相位差膜127设置于波长板121与液晶单元123之间。此外,可以将相位差膜128设置在波长板125的后级。此外,在采用不设置波长板121的构成的情况下,也可以不设置相位差膜127。相位差膜127、128的光轴可以设为与波长板121、125平行或者垂直。 [0305] 首先,对使相位差膜(例如相位差膜127、128)的慢轴与波长板121、125的慢轴平行的情况进行说明。 [0306] 图27-2是表示相位差膜的波长分散特性的例子的图表。图27-3是表示设置了相位差膜的液晶器件的相对于波长的延迟特性的例子的图表。在图27-2以及图27-3中,横 轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示延迟Γe(相位差)。 [0307] 图27-2所示的延迟特性2721示出了波长板121、125的相对于波长的延迟Γe的变化特性。延迟特性2722示出了相位差膜127、128的相对于波长的延迟Γe的变化特性的一 例。图27-2的延迟特性2723示出了相位差膜127、128的相对于波长的延迟Γe的变化特性 的其他例子。 [0308] 相位差膜127、128可以应用如延迟特性2722、2723那样具有与波长板121、125不同的波长分散的相位差膜。而且,设计为使相位差膜127、128与波长板121、125的慢轴一致。 [0309] 图27-3所示的延迟特性2731示出了未设置相位差膜127、128的情况下的液晶器件120的相对于波长的延迟Γe的变化特性。延迟特性2732示出设置了具有延迟特性2722的 相位差膜127、128的情况下的液晶器件120的相对于波长的延迟Γe的变化特性。延迟特性 2733示出设置了具有延迟特性2723的相位差膜127、128的情况下的液晶器件120的相对于 波长的延迟Γe的变化特性。 [0310] 如图27-2以及图27-3所示,通过对相位差膜127、128进行组合能够使取得目标相位差的波长位置变化,因此能够灵活地应对所使用的波长。另外,虽然在上述例子中将λ/ 4膜作为相位差膜127、128来使用,但相位差膜127、128的相位差不限于λ/4。 [0311] 图27-4是表示设置了相位差膜的液晶器件的相对于波长的方位角特性的例子的图表。在图27-4中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示液晶器件120的方位角Ψe。图27-4所示的方位角特性2741示出了未设置相位差膜127、128的情况下的液晶器件120中的相对 于波长的方位角Ψe的变化特性。 [0312] 方位角特性2742示出设置了具有延迟特性2722的相位差膜127、128的情况下的液晶器件120中的相对于波长的方位角Ψe的变化特性。方位角特性2743示出设置了具有延迟 特性2723的相位差膜127、128的情况下的液晶器件120中的相对于波长的方位角Ψe的变化 特性。 [0313] 如方位角特性2741~2743所示,液晶器件120的方位角Ψe,与不设置相位差膜127、128的情况同样地,在相位差成为极小值或极大值的点成为±45deg。 [0314] 图27-5是表示基于相位差膜的枚数的延迟特性变化的一例的图。在图27-5中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示延迟Γe(相位差)。 [0315] 图27-5的延迟特性2751~2753示出了将具有延迟特性2722的相位差膜(例如相位差膜127、128)的枚数设为0枚、1枚、2枚的情况下的延迟Γe的变化特性。 [0316] 如此,通过使相位差膜的枚数变化也能够对液晶器件120的延迟Γe的特性进行调整。此外,也可以将相位差膜(例如相位差膜127、128)的枚数设为3枚以上。 [0317] 图27-6是表示基于相位差膜的枚数的方位角特性变化的一例的图。在图27-6中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示液晶器件120的方位角Ψe。图27-6所示的方位角特性2761~2763示出了将具有延迟特性2722的相位差膜(例如相位差膜127、128)的枚数设为 0枚、1枚、2枚的情况下的方位角Ψe的变化特性。 [0318] 如方位角特性2761~2763所示,液晶器件120的方位角Ψe,与未设置相位差膜127、128的情况同样地,在相位差成为极小值或极大值的点成为±45deg。 [0319] 此外,也可以使相位差膜(例如相位差膜127、128)的慢轴与波长板121、125的慢轴正交来进行组合。 [0320] 图27-7是表示使相位差膜与波长板的慢轴正交的情况下的基于相位差膜的枚数的延迟特性变化的一例的图。在图27-7中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示延迟Γe(相位差)。 [0321] 图27-7的延迟特性2771~2773,示出了在使相位差膜(例如相位差膜127、128)的慢轴与波长板121、125的慢轴正交的情况下,将具有延迟特性2722的相位差膜的枚数设为0枚、1枚、2枚的情况下的延迟Γe的变化特性。 [0322] 如延迟特性2771~2773所示,在使相位差膜的慢轴与波长板121、125的慢轴正交的情况下,与使相位差膜的慢轴与波长板121、125的慢轴平行的情况相比,能够使延迟Γe的变化特性的峰值位置向反方向移位。 [0323] 图27-8是表示使相位差膜与波长板的慢轴正交的情况下的基于相位差膜的枚数的方位角特性变化的一例的图。在图27-8中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示方位角Ψe。 [0324] 图27-8的方位角特性2781~2783,示出了在使相位差膜(例如相位差膜127、128)的慢轴与波长板121、125的慢轴正交的情况下,将具有延迟特性2722的相位差膜的枚数设为0枚、1枚、2枚的情况下的方位角Ψe的变化特性。 [0325] 如方位角特性2781~2783所示,在使相位差膜的慢轴与波长板121、125的慢轴正交的情况下,与使相位差膜的慢轴与波长板121、125的慢轴 平行的情况相比,能够使方位角Ψe的变化特性的峰值位置与延迟Γe的变化特性的峰值位置同样地向反方向移位。 [0326] 图28-1是表示光学器件的一例的立体图。在图28-1中,对与图1-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。如图28-1所示,也可以在红色光源311、绿色光源 312以及蓝色光源313与液晶器件120之间设置偏光板2811~2813。 [0327] 从红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313输出的激光,分别入射到偏光板2811~2813。偏光板2811是仅使从红色光源311射出的激光中的透过偏振方向2821上的直 线偏振光成分透过并向液晶器件120射出的起偏振镜。偏光板2812是仅使从绿色光源312射 出的激光中的透过偏振方向2822上的直线偏振光成分透过并向液晶器件120射出的起偏振 镜。 [0328] 偏光板2813是仅使从蓝色光源313射出的激光中的透过偏振方向2823上的直线偏振光成分透过并向液晶器件120射出的起偏振镜。例如,如图23所示的第一例那样,在所使用的各波长下延迟Γe一致的情况下,如图28-1所示,偏光板2811~2813事先将让透过的 直线偏振成分的透过偏振方向2821~2823都统一为规定方向。由此,能够使从液晶器件120输出的各波长成分成为相同的圆偏振光。 [0329] 另外,在红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313射出直线偏振的激光的情况下,也可以调整红色光源311、绿色光源312以及蓝色光源313的角度,使得来自红色光源 311、绿色光源312以及蓝色光源313的各激光的偏振方向分别与透过偏振方向2821~2823 大体一致。此外,在此情况下,也可以采用省略了偏光板2811~2813的构成。由此,能够抑制偏光板2811~2813中的光损失。 [0330] 偏振方向2831~2833分别示出了从液晶器件120射出的激光中的、红色、绿色以及蓝色的各波长成分下的偏振方向。在图28-1所示的例子中,各波长成分下的偏振方向成为相同方向的圆偏振。 [0331] 图28-2是表示光学器件的其他例子的立体图。在图28-2中,对与图28-1所示的部分同样的部分附加相同的符号并省略说明。例如如图25所示的第二例那样,在所使用的 各波长下延迟Γe成为±π/2的情况下,如 图28-2所示,偏光板2811~2813事先将让透过的直线偏振成分的透过偏振方向2821~2823错开90°。 [0332] 在图25所示的第二例中,在蓝色以及红色的各波长下延迟Γe成为π/2,在绿色的波长下延迟Γe成为3π/2(-π/2)。在此情况下,事先使与红色以及蓝色对应的透过偏振方向2821、2823一致,并且使与绿色对应的透过偏振方向2822相对于透过偏振方向2821、2823错开90°。由此,能够使从液晶器件120输出的各波长成分成为相同的圆偏振光。 [0333] 此外,在图28-1以及图28-2所示的光学器件100中,由于向液晶器件120的各入射偏振光与波长板121(第1枚波长板)的迟相轴方向平行或垂直,因此也可以采用省略了波长板121的构成。 [0334] 图29是表示各波长下的与波长板厚度对应的延迟特性的一例的图表。在图29中,横轴表示波长板121、125的厚度d1。纵轴表示液晶器件120的延迟Γe。延迟特性2901~2903分别示出蓝色、绿色以及红色的波长下的、与波长板121、125的厚度d1对应的延迟Γe的特性。延迟2904示出了π/2的延迟。 [0335] 实施方式所涉及的制造支援装置基于波长板121、125的折射率Δn1(λ)、液晶单元123的厚度d2、液晶单元123的折射率Δn2(λ)、波长板121、125以及液晶单元123的各慢轴之间的角度Ψ、和上述式(15)或式(16),针对各波长成分,算出波长板121、125的每个厚度d1的延迟Γe,并输出每个厚度d1的延迟Γe的计算结果。例如,制造支援装置对于每个厚度d1的延迟Γe的计算结果,通过如图29所示的图表那样进行显示来进行输出。 [0336] 由此,液晶器件120的设计者能够容易地选择液晶器件120的延迟Γe在各波长成分下接近希望的延迟的波长板121、125的厚度d1。例如,通过选择符号2905、2906所示的位置的厚度d1,液晶器件120的延迟Γe在各波长成分下接近π/2,能够设计在各波长成分下作为1/4波长板而工作的液晶器件120。 [0337] <一般的条件式> [0338] 在上述式(15)以及式(16)中,设Ψ=67.5°而示出了延迟Γe,更一般而言,与波长λ对应的延迟Γe可以通过下述式(17)来表示。即, 对波长板121、125的厚度d1进行设计,使得在使用的各波长下,通过下述式(17)算出的延迟Γe接近±π/2×(2n-1)。由此,在所使用的各波长下,能够使液晶器件120作为1/4波长板而工作。 [0339] [式16] [0340] Γe=arccos[cos2Ψcos{2π·Δn1(λ)·d1/λ+π·Δn2(λ)·d2/λ}+sin2Ψcos{2π·Δn1(λ)·d1/λ-π·Δn2(λ)·d2/λ}]×2 ...(17) [0341] 在上述式(17)中,波长板121、125的折射率Δn1(λ),根据上述的Cauchy的分散公式,可以通过a1+b1/λ2+c1/λ4…来近似。此外,液晶单元123的折射率Δn2(λ),可以通过a2+b2/λ2+c2/λ4…来近似。 [0342] 即,设波长板121、125的材料固有的系数为A1、A2、A3、…Am(m为自然数),则波长板121、125的折射率Δn1(λ)可以通过A1+A2/λ2+A3/λ4+A4/λ6…+A(m)/λ^(2(m-1))来近似。此外,设液晶单元123的材料固有的系数为B1、B2、B3、…Bm,则液晶单元123的折射率Δn2(λ)可以通过B1+B2/λ2+B3/λ4+B4/λ6…+B(m)/λ^(2(m-1))来近似。 [0343] 这样,在实施方式所涉及的制造方法中,首先,作为第一决定工序,决定液晶单元123的厚度d2。此外,作为第二决定工序,决定波长板121、125以及液晶单元123的各慢轴之间的角度Ψ。然后,作为第三决定工序,基于第一决定工序以及第二决定工序的各决定结 果,将波长板121、125的厚度d1决定为在所使用的各波长下液晶器件120作为1/4波长板而工作的厚度。另外,第一决定工序以及第二决定工序的顺序也可以调换。 [0344] 由此,在所使用的各波长下,液晶器件120作为1/4波长板而工作,能够抑制每个波长的偏振方向的偏差。因此,例如在投影机700中,能够更高精度地控制激光的各波长成分的偏振状态。因此,能够抑制激光的各波长成分的消光比的散差,提高将激光投影到屏幕而得到的图像的画质。 [0345] 此外,针对各波长成分,可以将偏振状态切换为例如顺时针的圆偏振和逆时针的圆偏振。因此,能够减少将激光投影到屏幕而得到的图像的各波长成分的斑点从而进一步 提高画质。此外,通过将影像的偏振状态切换 为例如顺时针的圆偏振和逆时针的圆偏振,还能够生成圆偏振滤波器方式的三维图像。 [0346] 另外,也可能存在如下情况:在所使用的各波长下,通过上述式(17)算出的延迟Γe成为±π/2×(2n-1)的波长板121、125的厚度d1不明确。对此,例如,优选对波长板121、125的材料、液晶器件120进行设计,使得在各激光的各波段内,延迟Γe成为±π/2×(2n- 1)的波长板121、125的厚度d1至少存在1个。 [0347] 作为各激光的各波段,例如,可以将蓝色的激光的波段设为435~480[nm],将绿色的激光的波段设为500~560[nm],将红色的激光的波段设为610~750[nm]。 [0348] 图30是表示实施方式所涉及的制造支援装置的硬件构成的一例的图。实施方式所涉及的制造支援装置可以通过例如图30所示的信息处理装置3000来实现。信息处理装置 3000具备:CPU3010、主存储器3020、辅助存储器3030、用户接口3040、和通信接口3050。 CPU3010、主存储器3020、辅助存储器3030、用户接口3040以及通信接口3050通过总线3001而连接。 [0349] CPU3010(Central Processing Unit,中央处理器)掌管信息处理装置3000整体的控制。主存储器3020例如是RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)。主存储器3020作为CPU3010的工作区来使用。辅助存储器3030例如是硬盘、光盘、闪存等非挥发存储器。在辅助存储器3030中,存储有使信息处理装置3000工作的各种程序。辅助存储器3030中存储的程序被加载到主存储器3020并通过CPU3010来执行。 [0350] 用户接口3040例如包括受理来自用户的操作输入的输入设备、向用户输出信息的输出设备等。输入器件可以通过例如键(例如键盘)、遥控器等来实现。输出设备可以通过例如显示器、扬声器等来实现。此外,也可以通过触摸面板等来实现输入设备以及输出设备。 用户接口3040通过CPU3010来控制。 [0351] 通信接口3050例如是通过无线或有线来与信息处理装置3000的外部之间进行通信的通信接口。通信接口3050通过CPU3010来控制。 [0352] 例如,在辅助存储器3030中存储上述式(15)或式(16)、进行式(15)或式(16)的运算的运算程序等。此外,从用户接口3040或通信接口3050输入液晶单元123的厚度d2、角度Ψ、使用波长λB、λG、λR等用于进行上述式(15)或式(16)的运算的各参数。从用户接口3040或通信接口3050输入的各参数存储在主存储器3020中。 [0353] CPU3010基于存储在辅助存储器3030中的上述式(15)或式(16)以及运算程序、和存储在主存储器3020中的各参数,针对各波长成分,算出每个厚度d1的延迟Γe。然后,CPU3010例如通过用户接口3040或通信接口3050来输出厚度d1与延迟Γe的关系。 [0354] 不过,信息处理装置3000的构成不限于上述构成。例如,上述式(15)或式(16)、运算程序等也可以不存储在信息处理装置3000中,而是存储在外部的模拟装置中。信息处理装置3000例如也可以经由通信接口3050向外部的模拟装置发送各参数,接收每个厚度d1的 延迟Γe的计算结果,并输出所接收的计算结果。 [0355] <将液晶器件作为1/2波长板来使用的情况> [0356] 接着,对将液晶器件120作为1/2波长板来使用的情况进行说明。另外,在将液晶器件120作为1/2波长板来使用的情况下,由于需要控制液晶单元123的厚度,因此液晶单元123优选采用厚度更容易控制的如图8-1~图8-4所示的、从激光的前进方向来看放射状 地形成了电极的液晶单元。 [0357] 为了将液晶器件120作为1/2波长板来使用,只要使液晶器件120的延迟Γe=±π×(2n-1)即可(n是自然数,±表示+或-),因此cos(Γe/2)=0并且sin(Γe/2)=±1。此外,液晶单元123被设计为在规定波长(例如绿色的波长)下成为1/2波长板,且γ2=π。因此sin(γ2/2)=1。此外,波长板121、125被设计为在规定波长(例如绿色的波长)下成为1/4波长板。 [0358] 例如,为了将偏振方向切换为0度和90度的直线偏振光,只要Ψe=45°即可,因此上述式(4)根据上述cos(Γe/2)=0并且sin(Γe/2)=±1、和sin(γ2/2)=1,从而成为sin(2Ψe)=sin(2Ψ)=1。因此, 只要将波长板121、125与液晶单元123之间的方位角Ψ设为 45°或135°、即Ψ=π/4×(2n-1)即可。 [0359] 在上述式(3)中,代入上述式(10)、Ψ=π/4×(2n-1)、和由各光源所射出的各激光的波长,并重新选择上述式(3)接近0的液晶单元123的材料以及厚度d2。由此,在由各光源射出的各激光的波长下,能够使液晶器件120(层叠波长板)作为1/2波长板而工作。 [0360] 例如,假设将波长板121、125与液晶单元123之间的方位角Ψ设为了45°。通过将Ψ=π/4、γ1=γ1B,γ1G,γ1R、和γ2=γ2B,γ2G,γ2R代入上述式(3),能够得到下述式(18)。 [0361] [式17] [0362] [0363] 上述式(18)根据乘积累加公式可以变形为下述式(19)。 [0364] [式18] [0365] [0366] 此外,如上所述,若通过a+b/λ2+c/λ(4 至第3项)来近似折射率Δn,则γ1B、γ1G、γ1R、γ2B、γ2G、γ2R根据上述式(10)可以表示为上述式(14)。此外,由于波长板121、125在规定波长(例如λG)下作为1/4波长板而工作,因此根据波长板121、125中的系数a1、b1、c1以及上述式(14)来决定波长板121、125的厚度d1。 [0367] 此外,通过对上述式(18)进行变形,从而液晶器件120中的与波长λB、λG、λR对应的延迟Γe可以表示为下述式(20)。 [0368] [式19] [0369] [0370] 上述式(20)根据乘积累加公式可以变形为下述式(21)。 [0371] [式20] [0372] [0373] 因此,对液晶单元123的厚度d2进行选择,使得上述式(19)或式(20)的相对于波长λB、λG、λR的延迟Γe接近±π×(2n-1)。由此,在波长λB、λG、λR的各波长成分下,能够使液晶器件120(层叠波长板)作为1/2波长板而工作。 [0374] 图31是表示将液晶器件作为1/2波长板来使用的情况下的与波长对应的延迟特性的例子的图表。在图31中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示液晶器件120的延迟Γe(相位差)。延迟特性3101,作为参考而示出了在假定液晶单元123是作为1/2波长板而工作的单体的液晶单元的情况下的与波长对应的延迟Γe的变化特性。 [0375] 延迟特性3102示出了由波长板121、125以及液晶单元123构成的液晶器件120中的与波长对应的延迟Γe的变化特性。如延迟特性3102所示,在由波长板121、125以及液晶单元123构成的液晶器件120中,延迟Γe相对于波长而周期性变化。 [0376] 在此,假设与蓝色的激光对应的波长为448[nm]、与绿色的激光对应的波长为510[nm]、与红色的激光对应的波长为660[nm]。例如,在与蓝色的激光对应的波长448[nm]下,延迟Γe成为约π。此外,在与绿色的激光对应的510[nm]以及与红色的激光对应的660[nm]下,延迟Γe也成为约π。 [0377] 如此,通过对液晶单元123的厚度d2进行设计,使得在使用的多个波长下延迟Γe成为希望的值,从而能够在所使用的各波长成分下使液晶器件120作为1/2波长板而工作。 [0378] 图32是表示将液晶器件作为1/2波长板来使用的情况下的方位角特性的例子(Ψ=π/4)的图表。在图32中,横轴表示光的波长λ[nm]。纵轴表示液晶器件120的方位角Ψe。 [0379] 图32所示的方位角特性3210,示出了在液晶器件120中将波长板121、125的慢轴与液晶单元123的慢轴之间的方位角Ψ设为Ψ=π/4的情况下的与波长对应的方位角Ψe的变化特性。如方位角特性3210所示,在设Ψ=π/4的情况下的液晶器件120,在所使用的各波长(448[nm]、510[nm]以及660[nm])下,液晶器件120的方位角Ψe成为约-45°。 [0380] 如图31以及图32所示,通过液晶单元123的厚度d2的设计,能够在所使用的各波长(448[nm]、510[nm]以及660[nm])下,将液晶器件120的延迟Γe统一为π,将液晶器件120的方位角Ψe统一为±45°。因此,通过使各波长的入射时的偏振光方向一致,能够使从液晶器件120输出的各波长成分成为相对于0度的入射直线偏振光旋转了90度的相同的直线偏振 光。 [0381] 在将液晶器件120作为1/2波长板来使用的情况下,利用上述制造支援装置,对液晶单元123的厚度d2进行设计,使得在所使用的各波长下,通过上述式(17)算出的延迟Γe接近±π×(2n-1)。由此,在所使用的各波长下,能够使液晶器件120作为1/2波长板而工作。 [0382] 例如,上述的CPU3010基于存储在辅助存储器3030中的上述式(15)或式(16)以及运算程序、和存储在主存储器3020中的各参数,针对各波长成分,算出每个厚度d2的延迟Γe。然后,CPU3010将厚度d2与延迟Γe的关系通过例如用户接口3040或通信接口3050而输出。 [0383] 这样,在实施方式所涉及的制造方法中,首先,作为第一决定工序,决定波长板121、125的厚度d1。此外,作为第二决定工序,决定波长板121、125以及液晶单元123的各慢轴之间的角度Ψ。然后,作为第三决定工序,基于第一决定工序以及第二决定工序的各决定结果,将液晶单元123的厚度d2决定为在所使用的各波长下液晶器件120作为1/2波长板而 工作的厚度。另外,第一决定工序以及第二决定工序的顺序也可以调换。 [0384] 由此,在所使用的各波长下,液晶器件120作为1/2波长板而工作,能够抑制每个波长的偏振方向偏差。因此,例如在投影机700中,能够更高精度地控制激光的各波长成分的偏振状态。因此,能够抑制激光的各波长成分的消光比的散差,提高将激光投影到屏幕而得到的图像的画质。 [0385] 此外,针对各波长成分,能够将偏振状态切换为例如0度的直线偏振和90度的直线偏振。因此,能够减少将激光投影到屏幕而得到的图像的各波长成分的斑点从而进一步提 高画质。此外,通过将影像的偏振状态切换为例如0度的直线偏振光和90度的直线偏振光,也能够生成直线偏振滤波器方式的三维图像。 [0386] 另外,在所使用的各波长下,也可能存在通过上述式(17)算出的延迟Γe成为±π×(2n-1)的液晶单元123的厚度d2不明确的情况。对此,例如,优选对波长板121、125的材料或液晶器件120进行设计,使得在各激光的各波段内,延迟Γe成为±π×(2n-1)的液晶单元123的厚度d2至少存在1个。 [0387] (采用了铁电液晶的液晶单元的具体例) [0388] 接着,对取代具有图8-1至图8-4所示的电极形状的液晶单元而采用了铁电液晶的液晶单元123的具体例进行说明。在此,对液晶单元123采用铁电液晶的情况进行说明。 [0389] 图33是表示采用了铁电液晶的液晶单元的具体例的剖面图。如图33所示,液晶单元123例如由夹持约2[μm]厚度的液晶层3320的一对玻璃基板3331、3332、和对这2枚玻璃基板3331、3332进行粘接的密封材料3370构成。在玻璃基板3331、3332各自的对置面形成有电极3341、3342,在其上配置有定向膜3351、3352,进行定向处理。电极3341、3342例如是ITO等固态电极。 [0390] 在将液晶器件120作为反射型来使用的情况下,在玻璃基板3332的外侧配置反射板3360。 [0391] 来自波长板121的光,从第一玻璃基板3331侧被照射。被照射的光,透过第一玻璃基板3331、电极3341、定向膜3351、液晶层3320、定向膜3352、电极3342、以及第二玻璃基板 3332而到达反射板3360,在此被反射,沿相反路径前进后射出,并入射到波长板121。 [0392] 此外,通过采用省略了反射板的构成,也可以将图33所示的液晶单元123应用于例如图1-1~图1-6所示的透过型的液晶单元123。 [0393] 接着,对铁电液晶的光电效应进行说明。图34以及图35是表示铁电液晶的分子长轴方向与电场的关系的说明图。在图34以及图35中,示意性地示出从激光的入射侧观察液 晶单元123的情况下的液晶分子,按照图34以及图35对液晶的平均分子长轴方向进行说明。 [0394] 如图34所示,若从附图表面(液晶单元123的第一玻璃基板3331)向背面(液晶单元123的第二玻璃基板3332)施加电场E,则液晶分子LCM的处于第一铁电状态的平均分子长轴方向M,以定向膜的定向轴OA 为中心倾斜角度“θ1”后稳定。另一方面,如图35所示,若从附图背面向表面施加电场E,则液晶分子LCM的处于第二铁电状态的平均分子长轴方向M相对 于定向膜的定向轴OA顺时针倾斜角度“θ2”后稳定。 [0395] 即,液晶分子LCM使分子长轴方向M在描绘为活动直线的圆锥形状的侧面上转移。此外,角度“θ1”与角度“θ2”的和(θ1+θ2)成为处于第一铁电状态的液晶的平均分子长轴方向与处于第二铁电状态的液晶的平均分子长轴方向之间的角度、即圆锥(cone)的中心角θ(即锥角)。通过考虑各种铁电性液晶的材料,能够将中心角θ的角度设定为45°。由此,能够如上述那样将指向矢方向124(液晶分子的方向)切换为与液晶单元123的基板面平行的方 向。 [0396] 此外,可以通过液晶元件来作成以上说明的波长板121、125。并且,在液晶层的两面形成电极,使得能够对液晶元件内施加电压。由此,能够控制向液晶元件的施加电压,并对波长板121、125的相位差进行微调整。此外,波长板121、125的设计以及制造变得容易,还能够应对因温度变化而导致的激光波长移位之类的使用环境的变化。 [0397] 如上所述,根据光学器件、投影机、制造方法以及制造支援装置,能够在抑制画质劣化的同时实现装置的小型化。 [0398] 工业实用性 [0399] 如上,本发明所涉及的光学器件、投影机、制造方法以及制造支援装置,对于放映影像或图像的光学器件、投影机、制造方法以及制造支援装置很有用,尤其适合微型投影机(pico projector)等小型的光学器件。 [0400] 符号说明 [0401] 100 光学器件 [0402] 101,810,820,830,840 偏振方向 [0403] 102~105 偏振状态 [0404] 110 光源部 [0405] 111 RGB激光源 [0406] 112,314~316,318,530,550 保偏光纤 [0407] 120 液晶器件 [0408] 121,125 波长板 [0409] 122,126,2201 慢轴方向 [0410] 123 液晶单元 [0411] 124 指向矢方向 [0412] 127,128 相位差膜 [0413] 130 控制电路 [0414] 201,202 波长分散特性 [0415] 210,2301,2302,2721~2723,2731~2733,2751~2753,2771~2773,2901,3101,3102 延迟特性 [0416] 311 红色光源 [0417] 312 绿色光源 [0418] 313 蓝色光源 [0419] 317 组合器 [0420] 321,521,1010 反射镜 [0421] 322,323 分色镜 [0422] 400,500,600,710 图像引擎 [0423] 410,440,510,610 透镜 [0424] 420 偏振光束分离器 [0425] 430 LCOS [0426] 520 MEMS反射镜 [0427] 522,523 旋转轴 [0428] 541,543,560 准直透镜 [0429] 542,544 树脂 [0430] 620 DLP [0431] 700 投影机 [0432] 720 控制板 [0433] 721 光源控制器 [0434] 722 液晶元件控制器 [0435] 723 LCOS控制器 [0436] 724 控制单元 [0437] 725 影像信号处理单元 [0438] 730 电源 [0439] 811~818,821~824,831~834,841~848,3341,3342 电极 [0440] 901~903 激光 [0441] 920 屏幕 [0442] 930 三维镜片 [0443] 931,932 镜片 [0444] 1101~1104 状态 [0445] 1110 指向矢 [0446] 1320,1520,1900 表 [0447] 1411~1418,1601~1608 波形 [0448] 1700,1800,2001~2008 电场分布 [0449] 1701~1710 区域 [0450] 2410,2420,2741~2743,2761~2763,2781~2783,3210 方位角特性 [0451] 2811~2813 偏光板 [0452] 2821~2823 透过偏振方向 [0453] 2904 延迟 [0454] 3320 液晶层 [0455] 3331,3332 玻璃基板 [0456] 3351,3352 定向膜 [0457] 3360 反射板 [0458] 3370 密封材料 |