(57)【要約】【課題】  装置自体のコントラストが高くて、光学素子のコントラストを精度良く評価しうる、光学素子の評価装置を提供する。【解決手段】  光源１からの光２０を偏光子５と１／４波長板７に順次通し、出てきた光２１を偏光ビームスプリッタ２により透過分と反射分に分け、反射分をミラー３で反射させた後、再び偏光ビームスプリッタにより透過分と反射分に分け、該透過分を１／４波長板２５と検光子６に順次通し、出てきた光を受光器４で観測する光学系内のミラーと偏光ビームスプリッタの間の光路内に評価対象を配置する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を偏光子と１／４波長板に順次通し、出てきた光を偏光ビームスプリッタにより透過分と反射分に分け、反射分をミラーで反射させた後、再び偏光ビームスプリッタにより透過分と反射分に分け、該透過分を１／４波長板と検光子に順次通し、出てきた光を受光器で観測する光学系内のミラーと偏光ビームスプリッタの間の光路内に評価対象の配置箇所を有する、光学素子の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の評価装置に関し、特に液晶素子等の光学素子の光学コントラスト（以下、単にコントラストともいう）を正しく評価しうる液晶評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや液晶プロジェクタなどの普及に伴い、これらに搭載される透過型および反射型光学素子の高コントラスト化が急速に進んでいる。それに伴い、光学素子を評価する装置自体にも高い光学コントラストが要求されている。
本発明の基礎（１）とした評価装置を図２に示す。これは、光源１からの光１１を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２により透過分の光１２’と反射分の光１２に分け、反射分の光１２をミラー３で反射させた光１３を再びＰＢＳ２により透過分の光１４’と反射分の光１４に分け、光１４’を受光器４で観測するように構成されている。評価対象である光学素子１０はＰＢＳ２とミラー３の間に配置される。
【０００３】
理想的には、光学素子１０が配置されていないとき、光１１，１２，１３，１４はいずれもＳ波（Ｓ偏光）のみで、光１２’，１４’は存在しない。光学素子１０が配置されると、それの影響により光１３にＰ波（Ｐ偏光）成分が生まれ、これがＰＢＳ２を透過し、光１４’が現れる。すなわち受光器４には評価対象の状態のみが反映され、ノイズの入る余地がないから、装置自体のコントラストは最高となる。
【０００４】
しかし、実際には、光源１やＰＢＳ２による不可避的な偏光の乱れが存在し、それにより装置自体のコントラストは低下する。というのは、光源１による偏光の乱れにより光１１にＰ波成分が含まれ、光１２ないし光１３はＰＢＳ２通過により光１１よりも偏光がさらに乱れ、増加したＰ波成分が光１４’となって受光器４に検出され、光学素子１０を評価する際にノイズとなるからである。評価装置の場合、光学素子１０に入射する偏光は、光学素子特性を高精度で測定するために直線偏光であることが要求される（楕円偏光で光学素子に入射した場合には複雑な解析が必要であり、精度も低下する）。
【０００５】
次に、本発明の基礎（２）とした評価装置を図３に示す。これは図２において、光源１とＰＢＳ２の間に偏光子５を配置し、かつＰＢＳ２と受光器４の間に検光子６を配置したものである。光１１は偏光子５の通過によりＰ波成分を低減されるので、光１２のＰ波成分も低減する。しかし、まだ十分ではない。
一方、図３において、受光器４に変えてレンズとし、光学素子１０として液晶セルを配置するとプロジェクタになる。このプロジェクタにおいて前記液晶セルとＰＢＳ２の間に１／４波長板を配置することにより、該液晶セルのコントラストを向上させたものが知られている（特許文献１参照）。このものにおいてレンズに代えて受光器を配置し、液晶セルを取除いて評価対象としての光学素子の配置場所とすれば評価装置になる。これを本発明の参考として図４に示す。
【特許文献１】特開２００３−３２２８５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図４に示した評価装置では、まず光源１から偏光子５を通ってＳ波としてＰＢＳ２に入射した光１１は、ＰＢＳ２において例えば高い光弾性定数を持つ材料を使用することに起因する熱的なひずみや応力によって生じる複屈折、ならびに、透過分と反射分を偏光分離する多層膜が持っている偏光分離特性（一般に、入射する方向により若干異なる）によって、楕円偏光１２となる。この楕円偏光１２は１/４波長板７を通ることにより、光１１に対してやや角度を持った直線偏光となる。この直線偏光がミラー３で反射され、再び１／４波長板７を通った後の光１３は、光１２のものと対称の楕円偏光１３となる。この光１３がＰＢＳ２を通ると、楕円偏光１３のＳ波成分は光１４として光源１側に戻るが、Ｐ波成分は光１４’として受光器４側に抜けてくるので、装置のコントラストは向上しない。
【０００７】
要約すると、Ｓ偏光１１がＰＢＳ２で乱された楕円偏光となった後に１／４波長板７を２度通ることにより、ＰＢＳ２の出射側すなわち受光器４側に漏れてきてしまうことになる。したがって、光学素子１０の直前に１／４波長板７を置く形態は、プロジェクタ用としては有効であるにしても、評価装置用としては、逆に装置のコントラストを下げてしまう可能性がある。尚、プロジェクタとして有効な理由は、光学素子１０に入射する光が直線偏光である必要はなく、光１４’が最小となるように１／４波長板７を調整し設置すれば良いためである。
【０００８】
以上のように、光学素子の評価装置自体のコントラストを向上させうる手段は従来に見当らず、光学素子のコントラストの測定精度には限界があった。本発明はこの限界を打破し、装置自体のコントラストが高くて、光学素子のコントラストを正しく評価しうる、光学素子の評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討し、その結果、図３において偏光子５とＰＢＳ２の間に１／４波長板を配置し、かつＰＢＳ２と検光子６の間に１／４波長板を配置することにより、装置自体のコントラストが大幅に向上することを見出し、本発明をなした。
すなわち、本発明は、光源からの光を偏光子と１／４波長板に順次通し、出てきた光を偏光ビームスプリッタにより透過分と反射分に分け、反射分をミラーで反射させた後、再び偏光ビームスプリッタにより透過分と反射分に分け、該透過分を１／４波長板と検光子に順次通し、出てきた光を受光器で観測する光学系内のミラーと偏光ビームスプリッタの間の光路内に評価対象の配置箇所を有する、光学素子の評価装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、図１において１／４波長板７がＰＢＳ２による偏光の乱れを含めた形で偏光変換を行い、直線偏光２２に補正する。ミラー３により反射された直線偏光２３がＰＢＳ２を透過する際にＰＢＳ２の偏光乱れにより楕円偏光２４’となる。この楕円偏光２４’をもう１枚の１／４波長板２５により補正し、直線偏光に変換する。これにより、ノイズが減少し、光学コントラストが向上する。
【００１１】
参考（図４）の場合、ＰＢＳ２の<1>と<2>の部分で材質の均一性やひずみや応力が異なり、複屈折量が異なる場合、１／４波長板７を透過後の光１２が直線偏光となるように設置した場合には、ＰＢＳ２によって光１３に生じる偏光の乱れを１／４波長板７によって補正することはできない。そのため図３の構成よりも装置コントラストが低下する場合があり、適していない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の１例とした評価装置の構成を示すブロック図である。図示のように、本発明の評価装置は、光源１からの光２０を偏光子５と１／４波長板７に順次通し、出てきた光２１を偏光ビームスプリッタ２により透過分の光２２’と反射分の光２２に分け、反射分の光２２をミラー３で反射させた後の光２３を、再び偏光ビームスプリッタ２により透過分の光２４’と反射分の光２４に分け、該透過分の光２４’を１／４波長板２５と検光子６に順次通し、出てきた光を受光器４で観測する光学系内の、ミラー３と偏光ビームスプリッタ２の間の光路内に評価対象（光学素子）１０の配置箇所を有するものである。
【００１３】
光源１は、偏光レーザ光源や白色光源等々のいずれであってもよい。光２０は偏光子５を通過後直線偏光化（Ｐ波成分が低減）される。その後１／４波長板７及びＰＢＳ２を通過した光２２が直線偏光となるように１／４波長板７を設置し、調整することにより、直線偏光２２が得られ、評価対象１０の未配置下では、直線偏光２３に受け継がれる。この光２３は反射光２４と透過光２４’に分けられ、ＰＢＳ２の偏光乱れにより楕円偏光となった光２４’は、１／４波長板２５及び検光子６により直線偏光となり、ノイズ成分が極小の状態が実現される。
【実施例】
【００１４】
図３（比較例１）、図４（比較例２）および図１（本発明例）の評価装置をそれぞれ用い、評価対象（光学素子）１０として１／４波長板（シグマ光機社製ＷＰＱ‐６３２８‐４Ｍ）を配置し、光軸の回りに回転させて白／黒のコントラストを測定した。光源１には偏光レーザ光源を用い、ＰＢＳ２にはＥｄｍｕｎｄ社製４７１２７‐Ｅを用い、１／４波長板７および２５にはシグマ光機社製ＷＰＱ‐６３２８‐４Ｍを用い、偏光子５および検光子６にはＭｅｌｌｅｓ  Ｇｒｉｏｔ社製０３ＰＴＡ４０３を用い、受光器４には浜松ホトニクス社製Ｓ３０７２  ７Ｋ（ＰＩＮフォトダイオード）を用いた。測定結果を以下に示す。
【００１５】
・比較例１        ４５００：１
・比較例２        ３０００：１
・本発明例      １００００：１
上記の通り、本発明例ではノイズが小さく、高コントラストの光学素子を正しく評価できた。加えて、比較例２が評価装置として最適な構成ではないことが示された。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１例とした評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の基礎（１）とした評価装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の基礎（２）とした評価装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の参考とした評価装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  光源
２  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
３  ミラー
４  受光器
５  偏光子
６  検光子
７，２５  １／４波長板
１０  光学素子（例：液晶セル）
１１，１２，１２’，１３，１４，１４’，２０，２１，２２，２２’，２３，２４，２４’  光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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