叠层波长板、光拾取装置、偏振光变换元件及投影型显示装置的制作方法

专利名称：叠层波长板、光拾取装置、偏振光变换元件及投影型显示装置的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及重叠配置由石英等具有多折射性的无机晶体材料构成的两个波 长板的叠层构造的波长板，进一步涉及使用了这种叠层波长板的光拾取装置、偏振光变换 元件及投影型显示装置。
背景技术：
一直以来，在用于光盘装置的记录再现的光拾取装置、偏振光变换元件、液晶投影 仪等投影型显示装置这样的光学装置中，广泛使用1/2波长板，该1/2波长板将入射光的线 偏振光形成为使其偏振面旋转了规定角度(例如90° )后的线偏振光的射出光而射出。对 于单板波长板而言，其相位差由板厚决定，因此，仅针对规定波长才能发挥1/2波长板的功 能。为了在很宽的波段中均能发挥1/2波长板的功能，开发出以光轴彼此交叉的方式贴合 两片以上的单板波长板而成的叠层波长板(例如参照专利文献1)。最近，在用于光盘装置的记录再现的光拾取装置中，为了实现记录的高密度化和 大容量化，采用波长非常短且高输出的蓝紫色激光。另外，对于液晶投影仪而言，随着光学 引擎的长寿命化，作为构成光学引擎的光学部件之一的1/2波长板，也要求实现耐久性及 长期可靠性。但是，专利文献1所述的1/2波长板具有这样的结构该结构是通过对聚碳酸酯等 高分子膜实施延展处理、并层叠多层产生1/2波长的相位差的延展膜而形成的。因此，1/2 波长板的高分子膜会吸收蓝紫色激光而发热，可能导致材质自身劣化，从而损害作为波长 板所发挥的功能。与此相对，石英或方解石等无机晶体材料的耐光性极高，因此，由石英等 构成的波长板特别有利于使用蓝紫色激光这样的光学系统。另外，对于光盘记录再现装置而言，要求具有能够针对蓝光盘、DVD、⑶等多种不同 标准进行记录/再现的功能。一般情况下，蓝光盘的使用波长为405nm，DVD为660nm，⑶为 785nm。因此，希望光拾取装置的1/2波长板能在所有这些波段中或某两个波段中发挥作 用。另一方面，要求液晶投影仪的偏振光变换元件所使用的1/2波长板能在400 700nm 的宽波段内保持180°的相位差。一般情况下，1/2波长板具有相位差随波长变化而变化的波长依赖性，因此，在目 标波长前后的波段中，相位差增大或减小。因此，提出了如下的叠层波长板该叠层波长板 以使光轴方位角为91的第一波长板与光轴方位角为e2的第二波长板的光轴彼此交叉的 方式将该第一波长板与第二波长板贴合，且满足92= 0 1+45°、0< 0 1 <45°的关系， 通过这种结构，该叠层波长板整体上可在400 700nm的宽波段内作为1/2波长板发挥功 能(例如参照专利文献2)。另外，当来自光源的光发散地入射时，1/2波长板将产生入射角依赖性的问题，即， 在波长板中心附近以外的区域中，相位差发生变动。因此，1/2波长板的偏振光变换效率降 低，即，将入射的P偏振(或S偏振)的线偏振光变换为S偏振(或P偏振)的线偏振光而
5射出的比例降低，从而可能发生出射光量的损失。因此，提出了如下结构的高阶模式叠层波 长板该叠层波长板以使相位差分别为180° +360° Xn(其中，n为正整数)的第1及第2 波长板的光轴彼此交叉的方式将该第1及第2波长板贴合在一起，将各波长板的面内方位 角设为0 1、9 2，将入射到叠层波长板的线偏振光的偏振方向与射出的线偏振光的偏振方 向所成的角度设为9，满足02= e 1+0/2 (例如参照专利文献3)。该叠层波长板通过进 一步设n = 5、e 1 = 22. 5°、e 2 = 67. 5°，由此能够在三个波段即405nm波段、660nm波 段、785nm波段中，分别将针对波长变化的变换效率控制为1左右，从而能够抑制出射光量 的损失。同样，为了提高偏振光变换效率，提出了如下的叠层相位差板该叠层相位差板将 相位差ra = 180°的第1相位差板与相位差rb = 180°的第2相位差板贴合，第1及第 2相位差板的光轴方位角ea、eb满足eb= ea+a、o< ea<45°、40° < a <50°， 且相对于相位差1\的设计目标值的偏差量A 1\与相对于相位差rb的设计目标值的偏 差量△ rb之间满足规定关系式，该叠层相位差板通过这种结构而作为1/2波长板发挥作 用(例如参照专利文献4)。该叠层相位差板通过上述规定的关系式，用相位差rb相对于 设计目标值的偏差量△ rb来抵消相位差ra相对于设计目标值的偏差量△ ra，由此能够 得到高的偏振光变换效率。专利文献1日本特开平11-149015号公报专利文献2日本特开2004-170853号公报专利文献3日本特开2007-304572号公报专利文献4日本特开2008-268901号公报图15(A)、⑶示出了上述现有的叠层1/2波长板的典型例。该叠层1/2波长板1 具有从光的入射方向Li朝出射方向Lo配置的、由石英板等光学单轴晶体材料构成的第1 及第2波长板2、3。第1及第2波长板2、3都是相位差= 180°、相位差「2=180°的 单模1/2波长板，且该第1及第2波长板2、3以它们的晶体光轴4、5彼此交叉规定的角度 的方式相贴合。这里，第1波长板2的光轴方位角是晶体光轴4与入射到叠层1/4波长 板1的光的线偏振光6的偏振面所成的角度，第2波长板3的光轴方位角0 2是晶体光轴5 与上述线偏振光的偏振面所成的角度。对于图15中的叠层1/2波长板1，第1及第2波长板2、3的光轴方位角为0 := 22.5°、0 2 = 67.5°，入射的线偏振光6的偏振方向与射出的线偏振光7的偏振方向所成 的角度为90°。使用图16(A) (C)的庞加莱(poincare)球来说明此时的偏振光状态。 图16(A)是用于说明入射到叠层1/2波长板1的线偏振光在庞加莱球上的轨道推移的图。 将线偏振光4在赤道上的入射位置设定为与S1轴之间的交点仏。图16(B)是在图16(A) 的庞加莱球上从S2轴方向观察入射到叠层1/2波长板1的偏振光状态的轨跡的图，即，是 向S1S3平面的投影图。图16(C)是在图16(A)所示的庞加莱球上从S3轴方向观察入射到 叠层1/2波长板1的偏振光状态的轨跡的图，即，是向S1S2平面的投影图。将入射光的基准点设为h = (1，0，0)，将第1波长板2的旋转轴礼设定在从S1轴 旋转了 2 0工的位置处，将第2波长板3的旋转轴R2设定在从S1轴旋转了 2 0 2的位置处。 当以旋转轴礼为中心，使基准点P。向右旋转了相位差r工时，庞加莱球的赤道上的点Pi = (0,1,0)为上述第1波长板的出射光的位置。接着，当以旋转轴R2为中心，使点Pi向右旋转了相位差r2时，庞加莱球的赤道上的点p2= (-1,0,0)为上述第2波长板的出射光的位 置，即叠层1/2波长板1的出射光的位置。只要入射光k的波长不从目标值变化，出射光 的位置就始终位于庞加莱球的赤道上。但是，搭载在蓝光标准的光盘记录再现装置上的光拾取装置使用了短波长 (405nm)的蓝紫色激光。对于蓝紫色激光，在使用时，当发出高热量而膨胀时，将产生振荡激 光的波长发生漂移(变化)的问题。因此，光拾取装置中使用的1/2波长板会因入射激光 的波长漂移而产生线偏振光的变换效率劣化的问题。另外，对于能够对蓝光盘和DVD这两者进行记录/再现的光盘记录再现装置，有 时，即使在使用波长405nm以及660nm的某一波段中，也会产生激光的波长漂移。因此，对 于这种光盘记录再现装置中使用的1/2波长板，需要在这两个波段中，抑制基于波长变动 的变换效率劣化。专利文献2公开了在波长变化时消除或降低其影响的方法。根据此方法，当设基 于波长变化的第1及第2波长板的相位差的偏差量为A rp A r2时，可通过设定为A q =A「2来抵消相位差的偏差，因此，出射光在庞加莱球上的位置P2始终位于赤道上。利用图16的庞加莱球来对此进行说明。第1波长板2的出射光位置为以旋转轴队 为中心、从点Pi向右旋转了偏差量量A ^后的点P/。第2波长板3的出射光位置为以 旋转轴R2为中心、使点P/向右旋转了相位差r2+A r2后的庞加莱球的赤道上的点p2'。 该点P2'是叠层1/2波长板1的出射光的位置。由该图可知，点P2'在赤道上偏离了点P2， 因此，出射光的偏振面的旋转偏离于90°。根据专利文献2，a r i和a r2越小，该出射光 偏振面的旋转偏差的影响越小，因此，希望将第1及第2波长板2、3形成为单模波长板以尽 量减小其波长依赖性。专利文献4示出了这样的状况当第1相位差板的厚度的加工精度偏离了设计值 时，同样会产生在庞加莱球上第1相位差板的出射光位置发生偏移的问题。为了解决该问 题，在该文献中公开了通过对第2相位差板的厚度进行加工来抵消第1相位差板的出射光 位置的偏差的方法。另一方面，对于专利文献3所述的叠层1/2波长板，因为第1及第2波 长板为高阶模式，所以当其阶次n过大时，将产生这样的问题变换效率接近于1的波段宽 度变窄，很难作为叠层1/2波长板来使用。这里，如该文献所述，变换效率是用于准确判定由两个波长板贴合而成的叠层1/2 波长板的出射光的偏振状态的评价值，是按照规定的计算方法计算出射光相对于入射光的 光量而得到的。下面进行简单的说明。在叠层1/2波长板1中，如果用礼表示第1波长板2的米勒矩阵、用R2表示第2 波长板3的米勒矩阵、用矢量I表示入射光的偏振状态、用矢量E表示出射光的偏振状态， 则透射过叠层1/2波长板1后的偏振光状态可用下式来表示。E = R2 队 I …(1)这里，礼、R2分别用下式来表示。
对第1及第2波长板2、3的高阶模式阶次n、相位差r\、r2、光轴方位角度0工、 9 2进行设定，根据式(2)、(3)来求取米勒矩阵礼、1 2，设定入射光的偏振状态I，此时，通过 式(1)来计算出射光的偏振状态E。出射光的偏振光状态E被称为斯托克斯矢量，且由下式 表不。
这里，E的矩阵要素S^SmSm、被称为斯托克斯参数，表示偏振状态。接着，如 果将偏振器的矩阵P的透射轴设定为规定角度，并将表示上述出射光的偏振状态E的矩阵 E与偏振器的矩阵P之积设为T，则T由下式来表示。
T = P E
(5) 该矩阵T表示变换效率，当用作为其要素的斯托克斯参数来表示时，如下式所示。 这里，矢量T的斯托克斯参数Sm表示光量，而在将入射光量设定为1时，斯托克斯 参数、为变换效率。因此，可以通过使第1及第2波长板2、3的高阶模式阶次n、规定波 长(例如波长405nm)下的相位差r\、r2以及光轴方位角0工、92进行各种变化，来对叠 层1/2波长板1的变换效率T进行仿真。图17示出了在设图15中的叠层1/2波长板1的设计波长、为400、500、600、 700、800nm的情况下，利用该计算方法分别对变换效率T相对于入射光波长的变化进行仿 真得到的结果。由该图可知，对于任意的设计波长，变换效率均是以设计波长附近为中心表 现出1左右的高值，而随着与设计波长的距离变远，变换效率劣化。在将该叠层1/2波长板 用于光拾取装置的情况下，入射的线偏振光的变换效率可能因激光的波长漂移而劣化。图18示出了在设图15的叠层1/2波长板1的使用波段为405士30、660士30、 785士30nm的情况下，同样利用上述计算方法分别对变换效率T相对于波长板的设计波长 的变化进行仿真得到的结果。由该图可知，对于在任意波段中使用的情况而言，变换效率均以目标波段附近为中心表现出1左右的高值，而随着设计波长与目标波段的距离变远，变 换效率劣化。这表示，对于现有的叠层1/2波长板而言，很难在多个分离的波段内都使变换 效率为1。

发明内容
本发明正是鉴于上述现有问题而完成的，其目的在于，在以第1及第2波长板的光 轴相互交叉的方式使该第1及第2波长板重合而成的叠层波长板中，在更宽波段的波长范 围内将变换效率的劣化抑制为最小，而且在大致400 800nm这一宽波段的整个波长范围 内实现良好的变换效率。另外，本发明的目的在于，通过使用该叠层波长板，而提供不容易受到因波长漂移 等引起的波长变动的影响，能够在比以往更大的波长范围内稳定地发挥良好的性能的光拾 取装置、偏振光变换元件、投影型显示装置等光学装置。本发明人着眼于波长变动与变换效率之间的关系而进行了各种研究，从而想到， 只要进行如下设定，即可在更宽波段的波长范围内抑制变换效率的劣化，所述设定是减 小第1与第2波长板的光轴方位角0工、e2之差，并在庞加莱球上使旋转轴Rl与旋转轴& 相互接近。因此，在图15的叠层1/2波长板1中，针对设计波长入Q为500nm、第1及第2 波长板2、3的光轴方位角01 = 22.5°、0 2 = 67.5°的以往的情况以及在22. 5° < <45.0°、45.0° < e2<67.5°的范围内变化的情况，使用上述计算方法对变换效率进 行了仿真。这里，a是相对于光轴方位角01、92的22.5°、67.5°的调节量(角度deg)。图19示出了该仿真结果。由该图可知，在以往的情况下(a = 0° )，变换效率在 以设计波长为中心的较窄的范围内表现出1左右的高值，而随着与设计波长之间的距离变 远，变换效率劣化。与此相对，当逐渐增大光轴方位角的调节量a时，变换效率在设计波长 入^ = 500nm附近逐渐劣化，但在其两侧，变换效率为1的波长位置被分成2处，且以逐渐分 离的方式移动。从而发现，对于整体而言，能够在更宽的波长范围内得到良好的变换效率。 本发明正是基于上述发现而完成的。本发明的叠层波长板的特征在于，其由相对于设计波长X。、相位差为^ = 180° 的第1波长板和相位差为r2 = 180°的第2波长板构成，并且，以使上述第1波长板与上 述第2波长板的光轴彼此交叉的方式层叠配置这些第1及第2波长板，由此将入射的线偏 振光变换成使其偏振面旋转了规定角度V的线偏振光而射出，在设入射的线偏振光的偏 振面分别与上述第1及第2波长板的光轴所成的面内方位角为e2、光轴调节量为a时， 该叠层波长板满足9 i = ￥/4+a, 0 2 = 3 ur/4-a。这样，与以往相比，通过减小第1与第2波长板的光轴的面内方位角e2之差， 能够在更宽波段的整个波长范围内，将变换效率的劣化抑制为最小，能够得到1或接近1的 良好的变换效率。因此，即使入射光的波长在宽波段内发生变动，也能够稳定地实现光利用 效率非常高的叠层波长板。另外，本发明的叠层波长板的特征在于，其由相对于设计波长X。、相位差为^ = 180°的第1波长板和相位差为r2 = 180°的第2波长板构成，并且，以使上述第1波长板 与上述第2波长板的光轴彼此交叉的方式层叠配置这些第1及第2波长板，在设第1及第 2波长板的光轴的面内方位角为e2、入射到叠层波长板的线偏振光的偏振方向与射出
9的线偏振光的偏振方向所成的角度为V、光轴调节量为a时，02 = 0 !+￥/2>
0！ = v/4+a、
02 = 3 v/4-a、
0< a < amax
在设计波长为400 (入Q彡490nm的情况下，光轴调节量最大值满足下式
已ilkiX = Ao+Ai ￥+A2 ￥2+A3 ‘ ￥3+A4 ‘ ￥4+A5 ‘ V5,其中，
A0=0.00001548
K=0.0427887
a2=-0. 000385
a3=1. 723X 1CT6
a4=-4. 19X1(T9
a5=4. 086X10_12，
在设计波长为490 (入Q彡520nm的情况下，光轴调节量最大值满足下式
已ilkiX = Ao+Ai ￥+A2 ￥2+A3 ‘ ￥3+A4 ‘ ￥4+A5 ‘ ￥5+A6 ‘ ￥6+A7 ‘ V7,其中，
A0=0.00006705
K=17.699248
a2=-0. 16963
a3=0.0006754
a4=-1. 4X1(T6
a5=1. 68X1(T9
a6=-1. 1X1(T12
a7=2. 72X1(T16，
在设计波长为520 (入Q彡800nm的情况下，光轴调节量最大值满足下式
已ilkiX = Ao+Ai ￥+A2 ￥2+A3 ‘ ￥3+A4 ‘ ￥4+A5 ‘ ￥5+A6 ‘ V6,其中，
A0=0.00003014
K=5. 4681617
a2=-0. 038557
a3=0.0001094
a4=-1. 56X1(T7
a5=1. 106X1(T1CI
a6=-3. 13X1(T14。
这样，与以往相比，通过减小第i与第2波长板的光轴的面内方位角0工、e2之差，能够在400 800nm这一更宽波段的整个波长范围内，将变换效率的劣化抑制为最小，能够
得到1或接近1的良好的变换效率。因此，即使入射光的波长在该宽波段内发生变动，也能 够稳定地实现光利用效率非常高的叠层波长板。 在某实施例中，将叠层波长板的设计波长设定为X 0 = 500nm，且将光轴调节量设 定为2. 8°彡a彡3°。由此，对于在蓝光盘及DVD标准中使用的波段即405nm和660nm这 双方，能够将叠层波长板的变换效率控制为1左右。
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在另一实施例中，将叠层波长板的设计波长设定为X0 = 510nm，且将光轴调节量 设定为0° <a^2.2°。由此，能够在特别适合于液晶投影仪的400 700nm的整个波长 范围内，得到1或接近1的高变换效率。另外，在另一实施例中，第1及第2波长板是石英板，因此能够得到非常高的耐光 性，因此，在被用于使用了波长特别短且高输出的蓝紫色激光等的光学系统的情况下，也能 够发挥高可靠性。另外，根据本发明，提供这样的叠层波长板，该叠层波长板由相对于设计波长入… 相位差为1\ = 180°的第1波长板和相位差为r2 = 180°的第2波长板构成，并且，以 使上述第1波长板与上述第2波长板的光轴彼此交叉的方式层叠配置这些第1及第2波长 板，由此，将入射的线偏振光变换成使其偏振面旋转了规定角度90°的线偏振光而射出，在 设入射的线偏振光的偏振面分别与第1及第2波长板的光轴所成的面内方位角为0工、e2 时，该叠层波长板满足22. 5° < 0 ！ < 45.0° ,45.0° < 0 2 < 67. 5°。同样地，与以往相比，通过减小第1与第2波长板的光轴的面内方位角0工、92之 差，能够在更宽波段的整个波长范围内，将变换效率的劣化抑制为最小，能够得到1或接近 1的良好的变换效率。因此，即使入射光的波长在宽波段内发生变动，也能够稳定地实现光 利用效率非常高的叠层波长板。根据本发明的另一侧面，提供一种光拾取装置，该光拾取装置具有光源；物镜， 其将从该光源射出的光会聚到记录介质上；以及检测器，其检测由记录介质反射的光，将上 述本发明的叠层波长板配置在光源与物镜之间的光路上。通过使用如上地在宽波段的波长 范围内将变换效率的劣化抑制为最小的叠层波长板，实现了不容易受到因使用时振荡激光 的温度漂移等引起的波长变动的影响，能够在比以往更宽的波长范围内稳定地发挥良好性 能的光拾取装置。尤其是，能够得到可用于蓝光盘、DVD、CD等多种不同的光盘标准的光拾 取装置。另外，根据本发明的另一侧面，提供一种偏振光变换元件，该偏振光变换元件具 有平板状的透光性基材，其将第1主面作为光入射面，将第2主面作为光出射面；第1及第 2光学薄膜，其设置在该基材中；以及波长板，其设置在基材的第2主面上，第1及第2光学 薄膜相对于第1及第2主面倾斜地配置，且彼此隔开间隔平行地交替配置，第1光学薄膜将 从第1主面侧入射的光分离成相互垂直的第1线偏振光和第2线偏振光，使第1线偏振光 透过并反射第2线偏振光，第2光学薄膜对由第1光学薄膜反射后的第2线偏振光进行反 射，使其从第2主面射出，波长板是上述本发明的叠层波长板，其被配置在第2主面的使透 过第1光学薄膜的第1线偏振光射出的部分上，或被配置在第2主面的使由第2光学薄膜 反射的第2线偏振光射出的部分上。此外，根据本发明，还提供一种偏振光变换元件，该偏振光变换元件具有平板状 的透光性基材，其将第1主面作为光入射面，将第2主面作为光出射面；第1及第2光学薄 膜，其被设置在该基材中；以及波长板，第1及第2光学薄膜相对于第1及第2主面倾斜地 配置，且彼此隔开间隔平行地交替配置，第1光学薄膜将从第1主面侧入射的光分离成相互 垂直的第1线偏振光和第2线偏振光，使第1线偏振光透过而将第2线偏振光反射，第2光 学薄膜对由第1光学薄膜反射后的第2线偏振光进行反射，使其从第2主面射出，波长板是 上述本发明的叠层波长板，其被层叠地配置在第1光学薄膜的第1线偏振光的出射面上。
这样，通过使用本发明的在宽波段的波长范围内将变换效率的劣化抑制为最小的 叠层波长板，能够实现在比以往更宽的波段中使光利用效率非常高的偏振光变换元件。由 此，能够得到例如可在400 700nm的宽波段内使用的、适合于液晶投影仪的偏振光变换元 件。另外，根据本发明的另一侧面，提供一种投影型显示装置，该投影型显示装置具 有光源；上述本发明的偏振光变换元件，其将来自该光源的光变换为第2线偏振光而射 出；调制单元，其根据要投影的图像信息，对来自偏振光变换元件的出射光进行调制，该调 制单元例如是液晶面板；以及投影光学系统，其对该调制单元调制后的光进行投影。同样 地，通过采用上述那样地在比以往更大的波长范围内将变换效率的劣化抑制为最小的叠层 波长板，能够利用相同输出的光源得到更亮的影像，或者，即使采用低输出的光源也能够得 到相同程度的明亮的影像，因此能够降低功耗。特别是，能够实现在400 700nm的整个宽 波段中均实现了明亮的影像的液晶投影仪。


图1中，(A)图是从光的射出方向观察本发明的叠层1/2波长板的实施例的立体 图，(B)图是同样从射出方向进行观察的正面图。图2中，(A)图是表示图1的叠层1/2波长板的偏振状态的庞加莱球，⑶图是从 S2轴方向对其进行观察的图，(C)图是从S3轴方向进行观察的图。图3是针对不同的光轴调节量a，示出相对于叠层1/2波长板的波长的变换效率的 线图。图4是示出相对于叠层1/2波长板的设计波长的变换效率的线图。图5是示出相对于叠层1/2波长板的光轴调节量a的变换比率的线图。图6是示出相对于叠层1/2波长板的波长的透射光量的线图。图7是针对使用波长为405、660nm的波段，示出相对于叠层1/2波长板的设计波 长的变换效率的线图。图8是针对设计波长入^ = 405,500,550,示出相对于叠层1/2波长板的波长的透 射光量的线图。图9是针对使用波长为405、660nm的波段，示出相对于设计波长入。=500的叠 层1/2波长板的光轴调节量a的变换效率的线图。图10中，(A) (C)图是在使用波长为405、660、785nm波段的情况下，针对彼此 不同的设计波长，示出相对于叠层1/2波长板的光轴调节量a的变换比率的线图。图11中，(A)、⑶图是分别针对使用波长为405、660、785nm的波段，示出相对于 叠层1/2波长板的设计波长的光轴调节量a的最大值aMX的线图，(A)图表示在405、660nm 波段下得到良好的变换效率的光轴调节量a的范围，(B)图表示在405、785nm波段下得到 良好的变换效率的光轴调节量a的范围。图12是示出使用了本发明的叠层1/2波长板的光拾取装置的实施例的结构的概 略图。图13中，(A)图、(B)图及(C)图是分别示出使用了本发明的叠层1/2波长板的偏 振光变换元件的不同结构的概略图。
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图14是示出使用了本发明的叠层1/2波长板的投影型显示装置的实施例的结构 的概略图。图15中，㈧图是从光的射出方向观察现有的叠层1/2波长板的实施例的立体图， (B)图是同样从射出方向进行观察的正面图。图16中，(A)图是示出图15中的叠层1/4波长板的偏振状态的庞加莱球，⑶图 是从S2轴方向对其进观察行的图，(C)图是从S3轴方向进行观察的图。图17是针对图15中的叠层1/4波长板的5个不同设计波长，分别示出变换效率 相对于波长的变化的线图。图18是针对图15中的叠层1/4波长板的3个不同波段的波段，分别示出平均透 射率相对于设计波长的变化的线图。图19是与光轴调节量a变化时相比较而示出图15中的叠层1/4波长板的变换效 率相对于波长的变化的线图。标号说明1,11...叠层 1/2 波长板；2，12...第 1 波长板；3，13...第 2 波长板；4，5，14， 15...晶体光轴；6，7，16，17...线偏振光；20...光拾取装置；21，41...光源；22...衍 射光栅；22a...衍射光栅部；22b. . . 1/2波长板；23...偏振光分束器；24...准直透镜； 25...光盘；26...反射镜；27，44. . . 1/4波长板；28...物镜；29...光检测器；30...监视 用光检测器；40，40’，67.偏振光变换元件；41.棱镜阵列；41a...第1主面；41b.第 2主面；42...偏振光分离膜；43...反射膜；50...投影型显示装置；51...照明光学系统； 52，53...分色镜；54 56...反射镜；57 61. . . A/2相位差板；62 64...液晶光阀； 65.交叉分色棱镜(cross dichroic prism) ；66.投影透镜系统。
具体实施例方式下面参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。图1(A)、(B)示出了本发明的叠层1/2波长板的实施例。本实施例的叠层1/2波 长板11具有从光的入射方向Li朝着出射方向Lo配置的、由石英板构成的第1及第2波长 板12、13。这些第1及第2波长板以它们的晶体光轴14、15彼此交叉规定角度的方式贴合 在一起。上述石英板优选采用波长的入射角依赖性特别良好的Y切板或X切板。第1波长板12的相位差设定为r1 = 180°，第2波长板13的相位差设定为r2 =180°。第1波长板12的光轴方位角e ！是晶体光轴14与入射到叠层1/2波长板11上 的光的线偏振光16的偏振面所成的角度。第2波长板13的光轴方位角e 2是晶体光轴15 与上述入射光的线偏振光16的偏振面所成的角度。V是入射的线偏振光16的偏振方向与 射出的线偏振光17的偏振方向所成的角度。在将光轴调节量设为a、将其最大值设为时，光轴方位角e工、e 2被设定为满 足下式θ1 = ψ/4+a、θ2 = 3ψ/4-a>0<a<amax。如后所述，光轴调节量最大值是根据上述第1及第2波长板的设计波长来决定的。在本实施例中，为了便于与图15的现有例进行比较，设V =90°。在此情况下， 第1及第2波长板12、13的光轴方位角0:、92为22. 5° < eiSAS.O。、45.0° < 02 < 67. 5°。使用图2(A) (C)的庞加莱球来说明叠层1/2波长板11的偏振状态。图2(A) 是用于说明入射到叠层1/2波长板11的线偏振光在庞加莱球上的轨道推移的图。将线偏 振光在赤道上的入射位置设定为S1轴上的点&。图2(B)是在图2(A)的庞加莱球上从S2 轴方向观察入射到叠层1/2波长板11上的偏振光状态的轨跡的图，S卩，表示向S1S3平面的 投影图。图2(C)是在图2(A)的庞加莱球上从S3轴方向观察入射到叠层1/2波长板11的 偏振光状态的轨跡图，即，表示向S1S2平面的投影图。将入射光的基准点设为& = (1，0，0)，将第1波长板12的旋转轴Rn设定为从S1 轴旋转了 2 0工的位置处。在本实施例中，由于是如上所述地设定光轴方位角e ”因此，与图 16中的ei = 22.5°时的旋转轴礼相比，旋转轴Rn到达进一步旋转了角度2a后的位置。 将第2波长板13的旋转轴R22同样地设定为从S1轴旋转了 2 0 2的位置处。通过如上所述 地设定光轴方位角02，与图16中的e2 = 67.5°时的旋转轴R2相比，旋转轴R22来到后退 了角度2a后的位置处。第1波长板12的出射光的位置是以旋转轴Rn为中心、使基准点&向右旋转了 相位差r工时在庞加莱球上描绘出的轨跡圆弧C1上的点。圆弧C1与包含S2轴和S3轴的 S2-S3平面相交于2点。因此，在相位差为上述设定值180°的情况下，从庞加莱球上 的点(0，1，0)向与基准点&相反的方向略微偏移后的赤道上的点为上述第1波长板的 出射光的位置。第2波长板13的出射光的位置是以旋转轴R22为中心、使点Pn向右旋转了相位 差1^2后的庞加莱球上的点。在相位差r2为上述设定值180°的情况下，从庞加莱球的点 p2(-l、0、0)向基准点h侧略微后退的赤道上的点P21为上述第2波长板的出射光的位置， 即叠层1/2波长板11的出射光的位置。其结果，出射光的偏振面的旋转偏离于所希望的角 度 V = 90°。为了使出射光的偏振面的旋转角度成为90°，需要使出射光在庞加莱球上的位置 到达点P2(-1，0，0)。在此情况下，第1波长板12的出射光的位置必须是以旋转轴R22为中 心、使点P2向反方向即左方向旋转了相位差「2后的庞加莱球上的点。此时，以旋转轴R22 为中心使点P2旋转而在庞加莱球上描绘出的轨跡圆弧C2相对于S2-S3平面，与圆弧C1成 对称关系，即，成镜像关系。圆弧C1与圆弧C2在S2-S3平面上具有两个交点P12、P13。由于第1波长板12与 第2波长板13相等地设定了相位差r i、r 2，因此，由入射光的波长偏差引起的相位差的偏 差量A r\、A「2也相等。因此，在庞加莱球上，在第1波长板12的出射光的位置因相位差 r ！的偏差而位于圆弧C1与圆弧C2之间的一个交点P12或P13上的情况下，第2波长板13 的出射光的位置到达点P2(-1，0，0)。其结果，对于叠层1/2波长板11的出射光，在以目标波长\为中心的其正负两 侧，各存在1点使偏振面的旋转角度成为所希望的角度V = 90°的波长。在叠层1/2波长 板11在目标波长、下发挥出作为1/2波长板所要求的充分功能的情况下，与作为偏差最 大值的相位差范围对应的波长范围被理解为以目标波长\为中心的叠层1/2波长板11所能使用的波长范围，所述相位差的范围相对于设计相位差r\、r2，至少容许包含庞加莱球 上的两点P12、P13处的相位差偏差量A r\、a r2。该能够发挥出作为1/2波长板所要求的功能的、所能使用的波长范围，由旋转轴 Rn> R22在庞加莱球上的设定位置决定，即，由光轴调节量a的设定值决定。因此，与现有技 术相关联地，利用上述计算方法对叠层1/2波长板11相对于光轴调节量a的变换效率进行 了仿真。此外，在以下说明中，是用相同的计算方法对本发明的叠层1/2波长板的变换效率 进行仿真。图3针对图1中的叠层1/2波长板11，示出了在380nm彡A彡820nm的波段中， 以1°的步长使光轴调节量a从0°到3°来对变换效率进行仿真而得到的结果，其中，该叠 层1/2波长板11将536nm作为设计波长，该536nm是蓝光盘标准的波段405nm与DVD标准 的波段660nm之间的大致中间值。由该图可知，光轴调节量a越大，变换效率达到1时的波 长位置向中心波长= 536nm的正负两侧移动得越大，与此相对，在中心波长附近变换效 率劣化。在实际使用时，可根据叠层1/2波长板的用途、规格来确定中心波长、变换效率的 最小容许值以及使用波段等，并确定能够将其实现的光轴调节量a。作为变换效率的评价值，使用将变换效率的最小值Tmin除以变换效率的最大值 与最小值之差AT得到的值即变换比率RT，来对其相对于设计波长的变化进行仿真。图4 示出其结果。由该图可知，在设计波长、= 510nm附近，变换比率RT最佳。因此，为了确定光轴调节量a的最佳范围，针对设计波长X0 = 510nm的叠层1/2 波长板11，对变换比率RT相对于光轴调节量a的变化进行了仿真。图5示出其结果。由 该图可知，相比于a = 0°，在0<a<2.2°的范围中，变换比率更加良好，即，变换效率良 好。另外，图6示出了该叠层1/2波长板的透射光量相对于波长的变化。根据该图能够确 认到，在400 700nm的整个宽波段内，均能够得到高的透射光量，即，高的变换效率。根据本发明，针对蓝光盘标准的波段405nm和DVD标准的波段660nm这双方，实现 了可用于光拾取装置的具有高变换效率的叠层1/2波长板。图7针对使用波长\ = 405nm 的波段以及660nm的波段，示出了变换效率相对于设计波长的变化。由该图可知，当设计波 长入。=500nm时，405nm波段以及660nm波段这双方均得到了 0. 97以上的高变换效率。接着，在设计波长为入^ = 405、500、550nm的情况下，将光轴调节量设为a = 0，检 验叠层1/2波长板11的波长依赖性，S卩，变换效率相对于波长的变化。图8示出其结果。由 该图可知，对于设计波长XQ = 405nm，在660nm波段中变换效率的劣化过大，对于设计波长 入Q = 550nm,在405nm波段中变换效率的劣化过大，与此相对，对于设计波长入^ = 500nm, 在660nm波段中变换效率的劣化较小。因此，将设计波长设为入Q = 500nm,针对使用波长405nm以及660nm，对相对于光 轴调节量a的变换效率进行了仿真。图9示出这些结果。由该图可知，当将光轴调节量a 设定为2. 8°彡a彡3°时，对于405nm波段以及660nm波段双方，叠层1/2波长板的变换 效率均达到1左右。因此，该叠层1/2波长板能够针对蓝光盘以及DVD这两种标准而用于 可进行光盘的记录/再现的光拾取装置。另外，根据本发明，实现了特别适用于液晶投影仪等投影型显示装置的、能够在 400 700nm的整个宽波段内使用的叠层1/2波长板。为了确定最有利于在该波段内得到良 好变换效率的光轴调节量a的范围，首先，在使用波长为405(士30)、660(士30)、785(士30)nm波段的情况下，分别针对设计波长入0 = 400、500、600、700、800nm，相对于叠层1/2波 长板的光轴调节量a对变换比率进行了仿真。图10(A)示出了 405nm波段的仿真结果，图 10(B)示出了 660nm波段的仿真结果，图10(C)示出了 785nm波段的仿真结果。根据图10(A)，在405nm波段的情况下，对于设计波长\ ^ = 700、800nm，即使增大 光轴调节量a，变换比率也不发生变化，可知变换效率未得到改善。根据图10(B)，在660nm 波段的情况下，对于所有设计波长，变换比率与光轴调节量a—起变大，可知得到了良好的 变换效率。根据图10(C)，在785nm波段的情况下，对于设计波长入Q = 800nm，变换比率反 而减小，可知变换效率未得到改善。但是，综合图10(A) (C)可知，在任意波段的情况下， 均存在变换比率随光轴调节量a变大而变大从而能够得到良好的变换效率的设计波长。因此，根据图10(A) (C)，针对各个波段(405、660、785nm)提取出设计波长入Q 与光轴调节量最大值a_之间的相关关系，并表示在图11中。在图11(A)、⑶中，表示各 波段的、与amax之间的相关关系的特性曲线相同。在图11(A)中，405nm波段的曲线以及 660nm波段的曲线下侧的带阴影的区域表示针对这两个波段能得到良好的变换效率的光轴 调节量a的范围。在图11⑶中，405nm波段的曲线以及785nm波段的曲线下侧的带阴影的区域表示 能得到良好的变换效率的光轴调节量a的范围。由该图可知，在、= 520nm的情况下，光 轴调节量的最大值amax优选设定为0 < amax < 10. 0。对这些情况进行归纳，对于图1的叠层1/2波长板，与现有技术即光轴调节量a =0的情况相比，能够得到更好的变换效率的光轴调节量的最大值amax可分为以下三种情 况来进行设定，即400彡、彡490nm、490彡、彡520nm、520彡、彡800nm。在设计 波长为400彡490nm的范围内，用405nm波段的曲线来确定最大值amax，在设计波 长为490彡入Q彡520nm的范围内，用660nm波段的曲线来确定最大值a_，在设计波长为 520彡X Q彡800nm的范围内，用785nm波段的曲线来确定最大值amax。当用近似式来表示示出这些波段之间的相关关系的各曲线时，如下所示。S卩，在设 计波长为400彡、彡490nm的情况下，光轴调节量最大值被设定为满足下式 A。= 0. 00001548Ai = 0.0427887A2 =-0.000385A3 = 1. 723X 10—A4 =-4. 19X1(T9A5 = 4. 086X 10—12。在设计波长为490≤、≤520nm的情况下，光轴调节量最大值amax被设定为满足 下式 A。= 0. 00006705kx = 17. 699248A2 = -0. 16963A3 = 0.0006754 A4 = -1.4X1(T6A5=1.68X1(T9A6 =-1. 1X1(T12A7 = 2. 72X1(T16。在设计波长为520彡、彡800nm的情况下，光轴调节量最大值amax被设定为满足 下式amax = A0+A1 ￥+A2 ‘ ￥2+A3 ￥3+A4 ￥4+A5 ￥5+A6 ￥6A。= 0. 00003014A, = 5. 4681617A2 =-0.038557A3 = 0.0001094A4 =-1. 56X10"A5 = 1. 106X1(T1CIA6 =-3. 13X1(T14。本发明的叠层1/2波长板通过这些关系式来确定设计波长，且基于此来简单地确 定光轴调节量的最大值a_。由此，能够在400 800nm的整个波段中，将变换效率的劣化 抑制为最小，能够得到良好的变换效率。图12示出使用了本发明的叠层1/2波长板的光拾取装置的实施例。该光拾取装 置20例如用于蓝光盘等光盘的记录再现，具有例如由放射出波长为405nm的蓝紫色的激光 的激光二极管构成的光源21。光拾取装置20具有衍射光栅22，其对来自光源21的激光 进行衍射；偏振光分束器23，其将透过该衍射光栅的激光分离成P偏振光成分和S偏振光 成分而进行透射或反射；准直透镜24，其使被该偏振光分束器反射的激光成为平行光；反 射镜26，其将透过该准直透镜后的激光向光盘25进行反射；1/4波长板27，其将由该反射 镜反射的作为线偏振光的激光变换为圆偏振光；物镜28，其对透过该1/4波长板的激光进 行会聚；以及光检测器29，其检测从光盘25反射的激光。此外，光拾取装置20还具有监视 用光检测器30，其检测从光源21射出且透过偏振光分束器23后的激光。下面说明光拾取装置20的动作。从光源21射出的线偏振光的激光为了进行三光 束法的跟踪控制而被衍射光栅22分离成3个光束，然后该激光的S偏振光成分被偏振光分 束器23反射，并在准直透镜24的作用下变为平行光。平行光的激光被反射镜26进行全反 射，并被1/4波长板27从线偏振光变换为圆偏振光，然后经物镜28会聚而照射到形成在光 盘25上的信号记录层的凹坑(pit)上。被该凹坑反射的激光透过上述物镜，被1/4波长板 27从圆偏振光变换为线偏振光，经反射镜26全反射后，透过准直透镜24以及偏振光分束器 23而入射到光检测器29，从而被检测到。通过这种方式来进行记录在上述光盘上的信号的 读取动作。另外，从光源21射出的激光的P偏振光成分透过偏振光分束器23，然后入射到 监视用光检测器30而被检测到。通过该检测输出来控制从上述激光二极管射出的激光的 输出。衍射光栅22由以下部件构成衍射光栅部22a，其按上述方式来对激光进行分离； 以及1/2波长板22b，其将入射激光变换为S偏振的线偏振光。1/2波长板22b采用本发明 的叠层1/2波长板。由此，在光拾取装置20的使用时，即使因振荡激光的温度漂移而使激
17光波长发生变动，也不会导致1/2波长板22b的变换效率劣化或者能够将其劣化抑制为最 小，从而能够始终确保充分的光量。其结果，能够实现如下的光拾取装置，即，该光拾取装置 能够应对使用的激光的短波长化以及高输出化，在比以往更宽波段的波长范围内，稳定地 发挥良好的性能。对于本发明的叠层1/2波长板，由于它的光利用效率非常高，因此适合在例如液 晶投影仪那样的具有液晶面板的投影型显示装置等中使用。尤其，在使用了对特定偏振方 向上的光束(s偏振光或p偏振光)进行调制的类型的液晶面板的投影型显示装置中，通常 对光学系统进行这样的设定使线偏振光统一成P偏振光或S偏振光中的某一方而入射到 液晶面板。因此，在投影型显示装置中，安装有偏振光变换元件(PS变换元件)，该偏振光变 换元件的作用是将来自光源的随机偏振光变换为P偏振或S偏振的光束，来提高光利用效 率。图13(A) (C)分别示出了适合在液晶投影仪等投影型显示装置中使用的三个不 同结构的偏振光变换元件40、40’、40”，它们均可以使用本发明的叠层1/2波长板。由此，各 偏振光变换元件40、40’、40”能够在比以往更宽的波段中将变换效率的劣化抑制为最小，因 此能够更高效地利用光能。图13㈧的偏振光变换元件40具有由平板状的透光性基材构成的棱镜阵列41，该 棱镜阵列41的第1主面41a为光入射面，且第2主面41b为光出射面。在上述透光性基材 中，相对于上述第1及第2主面倾斜的偏振光分离膜42与反射膜43彼此隔开规定的间隔 平行地交替配置。偏振光分离膜42将从第1主面41a入射到棱镜阵列41上的随机光分离成S偏振 光成分和P偏振光成分，使P偏振光成分透过且将S偏振光成分反射。透过偏振光分离膜 42后的P偏振光成分直接经由第2主面41b从棱镜阵列41射出。由上述偏振光分离膜反射的S偏振光成分被反射膜43反射而经由第2主面41b 从棱镜阵列41射出。在第2主面41b的被上述反射膜反射的S偏振光成分所射出的部分 上，配置1/2波长板44。1/2波长板44将入射的S偏振的线偏振光变换为P偏振光而将其 射出。这样，偏振光变换元件40将入射光统一成P偏振而将其射出，该偏振光变换元件40 适合于安装在P偏振光学系统的投影型显示装置中。图13(B)示出了适合于安装在S偏振光学系统的投影型显示装置中的偏振光变换 元件40，的结构。在该偏振光变换元件40，中，1/2波长板44被配置在第2主面41b的、透 过偏振光分离膜42后的P偏振光成分所射出的部分上。由此，透过偏振光分离膜42后的P 偏振的线偏振光被变换为S偏振光而射出。另一方面，由上述偏振光分离膜反射的S偏振 光成分被反射膜43反射，然后保持S偏振光而从棱镜阵列41射出。因此，入射到偏振光变 换元件40’的光被统一成S偏振光而射出。图13(C)示出了偏振光变换元件40”，在该偏振光变换元件40”的结构中，将1/2 波长板44配置在棱镜阵列41的上述透光性基材中。1/2波长板44被层叠在偏振光分离膜 42的出射面上，与反射膜43隔开规定间隔且与其交替地平行配置。偏振光分离膜42将从第1主面41a入射的随机光分离成S偏振光成分和P偏振 光成分，使P偏振光成分透过且使S偏振光成分反射。由偏振光分离膜42反射的S偏振光 成分被反射膜43反射，经由第2主面41b从棱镜阵列41射出。透过上述偏振光分离膜的
18P偏振光成分直接入射到1/2波长板44而被变换为S偏振光，经由上述第2主面从棱镜阵 列41射出。这样，入射到偏振光变换元件40"的光被统一成S偏振光而射出。在将本发明的叠层1/2波长板用于偏振光变换元件40”的1/2波长板44的情况 下，构成该叠层1/2波长板的上述第1及第2波长板只要在透射光的前进方向上，即，在相 对于第1及第2主面41a、41b成45°的方向上，以使它们的相位差r :、r2满足以下条件 的方式来设定各自的板厚即可= 180°r2 = 180°。而且，上述第1及第2波长板的光轴方位角只要设定为，使它们的光轴向第1主面 41a的投影角度e2满足以下关系即可0!￥/'4+a
023￥/4-a
22.)<e: < 45.0°
45.0°<0 2 < 67.5° 0此时，上述第1及第2波长板的光轴的面内方位角比向上述第1及第2主面投影 的投影角度小。图14概略性地示出使用了本发明的叠层1/2波长板的投影型显示装置的实施例。 该投影型显示装置50具备照明光学系统51、分色镜52、53、反射镜54 56、A /2相位差 板57 61、液晶光阀62 64、交叉分色棱镜65以及投影透镜系统66。照明光学系统50 具有光源、偏振光变换元件67以及会聚透镜等，用以对液晶光阀62 64进行照明。偏振 光变换元件67可使用图13(B)的偏振光变换元件，将来自上述光源的随机光变换为S偏振 光而射出。对于从照明光学系统51射出的S偏振的白光，其红光成分透过分色镜52，其蓝光 成分和绿光成分则被反射。透过分色镜52的红光经反射镜54反射，通过\ /2相位差板57 而被变换为P偏振光，入射到红光用液晶光阀62。被分色镜52反射的绿光进一步被分色镜 53反射，通过\ /2相位差板58而被变换为P偏振光，入射到绿光用液晶光阀63。被分色 镜52反射的蓝光透过分色镜53而后被反射镜55、56反射，通过\ /2相位差板59而被变 换为P偏振光，入射到蓝光用液晶光阀64。液晶光阀62 64分别是根据所给的图像信息(图像信号)来对各色的彩色光进 行调制而形成图像的光调制单元。交叉分色棱镜65是颜色合成单元，其对从液晶光阀62、 64射出的S偏振的红光和蓝光以及在从液晶光阀63射出后被变换为P偏振光的绿色彩色 光进行合成，形成彩色图像。该合成光通过X/2相位差板61而向投影透镜系统66射出。 投射透镜系统66是将该合成光投影到投影屏幕上来显示彩色图像的投影光学系统。A /2相位差板61以使S偏振光(红光及蓝光)和P偏振光(绿光)的偏振方向 分别变更大致45°的方式来确定其光轴的方向，此时，由于3种颜色的光的S偏振光成分和 P偏振光成分分别为1/2左右，因此，能够在偏振光屏幕上清晰地投影出彩色影像。另外，也 可以不使用X/2相位差板61，而是使用X/4相位差板。在此情况下，通过将红、绿、蓝这 3种颜色的光分别变换为椭圆偏振光，优选为圆偏振光，从而即使在投影屏幕采用了偏振光 屏幕的情况下，也能够清晰地投影出彩色影像。
A /2相位差板57 61可使用本发明的叠层1/2波长板。由此，投影型显示装置 50能够在各个X/2相位差板上，在比以往更大的波长范围内将变换效率的劣化抑制为最 小，因此能够进一步提高光的利用效率。其结果，能够利用相同输出的光源得到更亮的彩色 影像，或者，即使采用低输出的光源也能够得到相同程度的明亮的彩色影像，因此能够降低 功耗。本发明不限于上述实施例，可以在其技术范围内施加各种变形或变更来进行实 施。例如，第1及第2波长板可以由石英板以外的光学单轴晶体材料来形成。另外，与上述 实施例不同结构的光拾取装置、偏振光变换元件、投影型显示装置或其它光学装置，也同样 能够应用本发明。
权利要求
一种叠层波长板，其由相对于设计波长λ0、相位差为Γ1＝180°的第1波长板和相位差为Γ2＝180°的第2波长板构成，并且，以使上述第1波长板与上述第2波长板的光轴彼此交叉的方式层叠配置这些第1及第2波长板，将入射的线偏振光变换成使其偏振面旋转了规定角度ψ的线偏振光而射出，该叠层波长板的特征在于，在设上述入射的线偏振光的偏振面分别与上述第1及第2波长板的光轴所成的面内方位角为θ1、θ2、光轴调节量为a时，该叠层波长板满足θ1＝ψ/4+a，θ2＝3ψ/4-a。
2.一种叠层波长板，其由相对于设计波长Xci、相位差为Γ^ = 180°的第1波长板和 相位差为Γ2 = 180°的第2波长板构成，并且，以使上述第1波长板与上述第2波长板的 光轴彼此交叉的方式层叠配置这些第1及第2波长板，该叠层波长板的特征在于，在设第1及第2波长板的光轴的面内方位角为θ ρ θ 2、入射到上述叠层波长板的线偏 振光的偏振方向与射出的线偏振光的偏振方向所成的角度为Ψ、光轴调节量为a时， θ 2 = θ 1+ψ/2> θ j = ψ/4+a、 θ 2 = 3ψ/4-β> 0 < a < amax,在设计波长为400 < λ ^ < 490的情况下，光轴调节量最大值amax满足下式amax = Ao+Ai · Ψ+A2 · ψ2+Α3 · Ψ3+Α4 · ψ4+Α5 · Ψ5,其中，A0 = 0. 00001548A1 = 0.0427887A2 = -0· 000385A3 = 1. 723Χ1(Γ6A4 = -4. 19Χ1(Γ9A5 = 4. 086Χ1(Γ12，在设计波长为490彡λ ^彡520的情况下，光轴调节量最大值amax满足下式amax = Α0+Α1 · Ψ+A2 · ψ2+Α3 · Ψ3+Α4 · ψ4+Α5 · ψ5+Α6 · ψ6+Α7 · Ψ7,其中，A0 = 0. 00006705A1 = 17. 699248A2 = -0. 16963A3 = 0. 0006754A4 = -1· 4 X IO"6A5 = 1. 68Χ1(Γ9A6 = -1· 1Χ1(Γ12A7 = 2. 72Χ1(Γ16，在设计波长为520 < λ ^ < 800的情况下，光轴调节量最大值amax满足下式 amax = Α0+Α1 · Ψ+A2 · ψ2+Α3 · Ψ3+Α4 · ψ4+Α5 · ψ5+Α6 · Ψ6,其中， A0 = 0. 00003014 A1 = 5. 4681617A2 = -O. 038557 A3 = 0. 0001094 A4 = -1. 56Χ1(Γ7 A5 = 1. 106 X1(T1CI A6 = -3. 13Χ1(Γ14。
3.根据权利要求2所述的叠层波长板，其特征在于，将上述设计波长设定为λ ^ = 500nm，且将上述光轴调节量设定为2. 8° ≤ a ≤3°。
4.根据权利要求2所述的叠层波长板，其特征在于，将上述设计波长设定为λ ^ = 510nm，且将上述光轴调节量设定为0° < a ≤2. 2°。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的叠层波长板，其特征在于， 上述第1及第2波长板由石英板构成。
6.一种叠层波长板，其由相对于设计波长Xci、相位差为Γ^ = 180°的第1波长板和 相位差为Γ2 = 180°的第2波长板构成，并且，以使上述第1波长板与上述第2波长板的 光轴彼此交叉的方式层叠配置这些第1及第2波长板，将入射的线偏振光变换成使其偏振 面旋转了规定角度90°的线偏振光而射出，该叠层波长板的特征在于，在设上述入射的线偏振光的偏振面分别与上述第1及第2波长板的光轴所成的面内方 位角为θ” θ 2时，该叠层波长板满足 22. 5° < θ i < 45. 0°、 45. 0° < θ 2 < 67. 5°。
7.一种光拾取装置，其特征在于，该光拾取装置具有 光源；物镜，其将从上述光源射出的光会聚到记录介质上； 检测器，其检测由上述记录介质反射的光；以及配置在上述光源与上述物镜之间的光路上的权利要求1至6中任意一项所述的叠层波 长板。
8.一种偏振光变换元件，其特征在于，该偏振光变换元件具有平板状的透光性基材，其将第1主面作为光入射面，将第2主 面作为光出射面；第1及第2光学薄膜，其设置在上述基材中；以及波长板，其设置在上述 基材的上述第2主面上，上述第1及第2光学薄膜相对于上述第1及第2主面倾斜地配置，且彼此隔开间隔平 行地交替配置，上述第1光学薄膜将从上述第1主面侧入射的光分离成相互垂直的第1线偏振光和第 2线偏振光，使上述第1线偏振光透过而从上述第2主面射出，并反射第2线偏振光，上述第2光学薄膜对由上述第1光学薄膜反射后的第2线偏振光进行反射，使其从上 述第2主面射出，上述波长板是权利要求1至6中任意一项所述的叠层波长板，其被配置在上述第2主 面的使透过上述第1光学薄膜的上述第1线偏振光射出的部分上，或被配置在上述第2主 面的使由上述第2光学薄膜反射的上述第2线偏振光射出的部分上。
9.一种偏振光变换元件，其特征在于，该偏振光变换元件具有平板状的透光性基材，其将第1主面作为光入射面，将第2主 面作为光出射面；第1及第2光学薄膜，其被设置在上述基材中；以及波长板，上述第1及第2光学薄膜相对于上述第1及第2主面倾斜地配置，且彼此隔开间隔平 行地交替配置，上述第1光学薄膜将从上述第1主面侧入射的光分离成相互垂直的第1线偏振光和第 2线偏振光，使上述第1线偏振光透过而将第2线偏振光反射，上述第2光学薄膜对由上述第1光学薄膜反射后的第2线偏振光进行反射，使其从上 述第2主面射出，上述波长板是权利要求1至6中任意一项所述的叠层波长板，其被层叠地配置在上述 第1光学薄膜的上述第1线偏振光的出射面上。
10.一种投影型显示装置，其特征在于，该投影型显示装置具有光源；权利要求8或9所述的偏振光变换元件，其将来自上述光源的光变换为上述第2线偏 振光而射出；调制单元，其根据所要投影的图像信息，对来自上述偏振光变换元件的出射光进行调 制；以及投影光学系统，其对上述调制单元调制后的光进行投影。
11.根据权利要求10所述的投影型显示装置，其特征在于，上述调制单元是液晶面板。
全文摘要
叠层波长板、光拾取装置、偏振光变换元件及投影型显示装置。其课题在于，在以第1及第2波长板的光轴相互交叉的方式使该第1及第2波长板重合而成的叠层波长板中，在400～800nm这一宽波段的整个波长范围内将变换效率的劣化抑制为最小，实现1或接近于1的良好的变换效率。在设第1及第2波长板(12、13)相对于设计波长λO的相位差为Γ1＝Γ2＝180°、光轴的面内方位角为θ1、θ2，入射到叠层1/2波长板(11)的线偏振光的偏振方向与射出的线偏振光的偏振方向所成的角度为ψ、光轴调节量为a时，θ1＝ψ/4+a、θ2＝3ψ/4-a、0＜a＜amax，光轴调节量最大值amax根据设计波长λO而满足规定的多项式。
文档编号G02B27/28GK101852882SQ20101015874
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者大户正之 申请人:爱普生拓优科梦株式会社