(57)【要約】【課題】ビーム偏向器、及びそれを含む三次元ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】第１波長帯域の偏光を第１偏光に変換させる第１波長選択偏光子と、第１波長選択偏光子から入射された光を偏向させる第１光路変換面を有する第１液晶偏向部と、を含み、これにより、第１液晶光路変換面は、第１偏光の光に対して偏向作用を示すので、入射された波長帯域の光のうち第１偏光を有する波長帯域の光を偏向させるビーム偏向器である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長帯域の偏光を第１偏光に変換させる第１波長選択偏光子と、
前記第１波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第１光路変換面を有する第１液晶偏向部と、
前記第１光路変換面が調節されるように、前記第１液晶偏向部を制御する制御部と、を含むビーム偏向器。
【請求項２】
前記液晶分子は、長軸方向が、前記第１偏光の方向である第１偏向方向と平行であるモードに初期配列されることを特徴とする請求項１に記載のビーム偏向器。
【請求項３】
前記第１波長選択偏光子に、前記第１偏光と垂直である第２偏光の光が入射されるように、第２偏光方向の偏光軸を有する偏光子をさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビーム偏向器。
【請求項４】
前記第１液晶偏向部は、
前記液晶分子を挟んで離隔配置された第１電極部及び第２電極部をさらに含み、
前記第１電極部と前記第２電極部との間に印加される電圧により、前記第１光路変換面が可変されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のビーム偏向器。
【請求項５】
前記第１電極部は、印加電圧が個別的に調節される複数のサブ電極を含むことを特徴とする請求項４に記載のビーム偏向器。
【請求項６】
前記第１液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第１光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第１−２光路変換面を有する第１−２液晶偏向部をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のビーム偏向器。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第１液晶偏向部に入射された光を２方向に分岐して偏向させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のビーム偏向器。
【請求項８】
前記第１液晶偏向部を通過した光の光路上に配置されたものであり、第２波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第２波長選択偏光子と、
前記第２波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第２光路変換面を有する第２液晶偏向部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のビーム偏向器。
【請求項９】
前記第２液晶偏向部を通過した光の光路上に配置されたものであり、第３波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第３波長選択偏光子と、
前記第３波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第３光路変換面を有する第３液晶偏向部と、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のビーム偏向器。
【請求項１０】
前記第１波長選択偏光子に、前記第１偏光と垂直である第２偏光の光が入射されるように、第２偏光方向の偏光軸を有する偏光子をさらに含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のビーム偏向器。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第１光路変換面、前記第２光路変換面、及び前記第３光路変換面がそれぞれ第１波長帯域の第１偏光の光、第２波長帯域の第１偏光の光、及び第３波長帯域の第１偏光の光を互いに同じ第１方向に偏向させるように互いに異なる角度に傾くように、前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、及び前記第３液晶偏向部を制御することを特徴とする請求項９または１０に記載のビーム偏向器。
【請求項１２】
前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、及び前記第３液晶偏向部により、前記第１方向に偏向された光を異なる方向に変換する光路変換部材をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のビーム偏向器。
【請求項１３】
前記制御部は、
前記第１光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第１液晶偏向部に入射された光を２方向に分岐して偏向させ、
前記第２光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第２液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させ、
前記第３光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第３液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載のビーム偏向器。
【請求項１４】
前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、及び前記第３液晶偏向部により、前記２方向に偏向された光を異なる方向に変換する光路変換部材をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のビーム偏向器。
【請求項１５】
複数の波長帯域を含む可干渉性光ビームを提供する光源と、
前記光源からの光を偏向させるものであり、第１波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第１波長選択偏光子と、
前記第１波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第１光路変換面を有する第１液晶偏向部と、
前記第１液晶偏向部を通過した光の光路上に配置され、第２波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第２波長選択偏光子と、
前記第２波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第２光路変換面を有する第２液晶偏向部と、
前記第２液晶偏向部を通過した光の光路上に配置され、第３波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第３波長選択偏光子と、
前記第３波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第３光路変換面を有する第３液晶偏向部を含むビーム偏向器と、
前記ビーム偏向器で光を偏向させる方向を制御する制御部と、
入射光を回折させてホログラム映像を形成する空間光変調器と、を含む三次元ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、及び前記第３液晶偏向部の液晶分子は、長軸方向が、前記第１偏光の方向である第１偏向と平行であるモードに初期配列されることを特徴とする請求項１５に記載の三次元ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記光源と前記ビーム偏向器との間に配置され、前記第１偏光と垂直である第２偏光方向の偏光軸を有する偏光子をさらに含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の三次元ディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記ビーム偏向器は、
前記第１液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第１光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第１−２光路変換面を有する第１−２液晶偏向部と、
前記第２液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第２光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第２−２光路変換面を有する第２−２液晶偏向部と、
前記第３液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第３光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第３−２光路変換面を有する第３−２液晶偏向部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の三次元ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記制御部は、
前記第１光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第１液晶偏向部に入射された光を２方向に分岐して偏向させ、
前記第２光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第２液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させ、
前記第３光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第３液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の三次元ディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記制御部は、
前記ビーム偏向器が光を偏向させる方向が、時系列的に、視聴者の左目に向かう方向、及び右目に向かう方向になるように、前記ビーム偏向器を制御することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の三次元ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム偏向器、及びそれを含む三次元ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の進行方向を変更するビーム偏向器は、指向性を形成させるために、三次元ディスプレイに適用することができる。ビーム偏向器によって偏向される光がカラー別に微細な経路差を有する散乱現象をなくすために、カラー別にビーム偏向器駆動を分割することができる。該分割方式には、空間分割方式（ｓｐａｔｉａｌ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）や時間分割方式（ｔｉｍｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）がある。
【０００３】
該空間分割方式は、空間を分けてカラー別にビームを偏向させる方式であるので、全体システムがバルキー（ｂｕｌｋｙ）になってしまう。該時間分割方式は、時間を分割し、ビーム偏向器での偏向方向を、各カラーに合うように微細調整する方式である。それは、ビーム偏向器の応答速度が空間分割方式に比べ、３倍にならなければならないという点で不都合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、ビーム偏向器、及びそれを含む三次元ディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一様態によれば、第１波長帯域の偏光を第１偏光に変換させる第１波長選択偏光子（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）と、前記第１波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第１光路変換面を有する第１液晶偏向部と、前記第１光路変換面が調節されるように、前記第１液晶偏向部を制御する制御部と、を含むビーム偏向器が提供される。
【０００６】
前記液晶分子は、長軸方向が、前記第１偏向の方向である第１偏光方向と平行であるモードに初期配列されてもよい。
【０００７】
前記ビーム偏向器は、前記第１波長選択偏光子に、前記第１偏光と垂直である第２偏光の光が入射されるように、第２偏光方向の偏光軸を有する偏光子をさらに含んでもよい。
【０００８】
前記第１液晶偏向部は、前記液晶分子を挟んで離隔配置された第１電極部及び第２電極部をさらに含み、前記第１電極部と前記第２電極部との間に印加される電圧により、前記第１光路変換面が可変されもする。
【０００９】
前記第１電極部は、印加電圧が個別的に調節される複数のサブ電極を含んでもよい。
【００１０】
前記ビーム偏向器は、前記第１液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第１光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第１−２光路変換面を有する第１−２液晶偏向部をさらに含んでもよい。
【００１１】
前記制御部は、前記第１光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記ビーム偏向器が、前記第１液晶偏向部に入射された光を２方向に分岐して偏向させてもよい。
【００１２】
前記ビーム偏向器は、前記第１液晶偏向部を通過した光の光路上に配置されたものであり、第２波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第２波長選択偏光子と、前記第２波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第２光路変換面を有する第２液晶偏向部と、をさらに含んでもよい。
【００１３】
前記ビーム偏向器は、前記第２液晶偏向部を通過した光の光路上に配置されたものであり、第３波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第３波長選択偏光子と、前記第３波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第３光路変換面を有する第３液晶偏向部と、をさらに含んでもよい。
【００１４】
前記ビーム偏向器は、前記第１波長選択偏光子に、前記第１偏光と垂直である第２偏光の光が入射されるように、前記第２偏光方向の偏光軸を有する偏光子をさらに含んでもよい。
【００１５】
前記制御部は、前記第１光路変換面、前記第２光路変換面、及び前記第３光路変換面がそれぞれ第１波長帯域の第１偏光の光、第２波長帯域の第１偏光の光、及び第３波長帯域の第１偏光の光を互いに同じ第１方向に偏向させるように互いに異なる角度に傾くように、前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、及び前記第３液晶偏向部を制御してもよい。
【００１６】
前記ビーム偏向器は、前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、および前記第３液晶偏向部により、前記第１方向に偏向された光を他の方向に変換する光路変換部材をさらに含んでもよい。
【００１７】
前記制御部は、前記第１光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第１液晶偏向部に入射された光を２方向に分岐して偏向させ、前記第２光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第２液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させ、前記第３光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第３液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させてもよい。
【００１８】
前記ビーム偏向器は、前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、及び第３液晶偏向部により、前記２方向に偏向された光を他の方向に変換する光路変換部材をさらに含んでもよい。
【００１９】
また、一様態によれば、複数の波長帯域を含む可干渉性光ビームを提供する光源と、前記光源からの光を偏向させるものであり、第１波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第１波長選択偏光子と、前記第１波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第１光路変換面を有する第１液晶偏向部と、前記第１液晶偏向部を通過した光の光路上に配置され、第２波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第２波長選択偏光子と、前記第２波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第２光路変換面を有する第２液晶偏向部と、前記第２液晶偏向部を通過した光の光路上に配置され、第３波長帯域の光の偏光を第１偏光に変換させる第３波長選択偏光子と、前記第３波長選択偏光子から入射された光を偏向させるものであり、液晶分子を具備し、可変される第３光路変換面を有する第３液晶偏向部を含むビーム偏向器と、前記ビーム偏向器で光を偏向させる方向を制御する制御部と、入射光を回折させてホログラム映像を形成する空間光変調器と、を含む三次元ディスプレイ装置が提供される。
【００２０】
前記第１液晶偏向部、前記第２液晶偏向部、及び第３液晶偏向部の液晶分子は、長軸方向が、前記第１偏光方向と平行であるモードに初期配列されてもよい。
【００２１】
前記三次元ディスプレイ装置は、前記光源と前記ビーム偏向器との間に配置され、前記第１偏光と垂直である第２偏光方向の偏光軸を有する偏光子をさらに含んでもよい。
【００２２】
前記ビーム偏向器は、前記第１液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第１光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第１−２光路変換面を有する第１−２液晶偏向部と、前記第２液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第２光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第２−２光路変換面を有する第２−２液晶偏向部と、前記第３液晶偏向部上に配置され、液晶分子を具備し、前記第３光路変換面に対して可変軸が互いに異なるように可変される第３−２光路変換面を有する第３−２液晶偏向部と、をさらに含んでもよい。
【００２３】
前記制御部は、前記第１光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第１液晶偏向部に入射された光を２方向に分岐して偏向させ、前記第２光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第２液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させ、前記第３光路変換面が互いに異なる角度に傾いた２面を含む形状になるように制御し、前記第３液晶偏向部に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させてもよい。
【００２４】
前記制御部は、前記ビーム偏向器が光を偏向させる方向が時系列的に視聴者の左目に向かう方向、及び右目に向かう方向になるように、前記ビーム偏向器を制御してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のビーム偏向器は、波長選択偏光子と液晶偏向部とを共に採用し、所望する波長帯域の光を所望方向に偏向させることができる。
【００２６】
前述のビーム偏向器は、簡素な制御構造で、互いに異なる波長帯域の光を同じ方向に偏向させることができる。
【００２７】
前述のビーム偏向器は、三次元ディスプレイ装置に採用され、良質の三次元映像を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図２】図１のビーム偏向器の光路変換面が可変される原理について説明する概念図である。
【図３】図１のビーム偏向器に具備される波長選択偏光子を通過する光のカラー別偏光変換を例示的に示す図面である。
【図４Ａ】ビーム偏向器によって起こりうる光の散乱現象について説明する概念図である。
【図４Ｂ】ビーム偏向器によって起こりうる光の散乱現象を低減する方案について説明する概念図である。
【図５】他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図６】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図７】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図８】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図９】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図１０】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図１１】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図１２】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図１３】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図１４】さらに他の実施形態によるビーム偏向器の概略的な構造を示す断面図である。
【図１５】一実施形態による三次元ディスプレイ装置の概略的な構造を示す断面図である。
【図１６】他の実施形態による三次元ディスプレイ装置の概略的な構造を示す四時図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照し、実施形態について詳細に説明する。説明される実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から多様な変形が可能である。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さと便宜さとのために誇張されてもいる。
【００３０】
以下において、「上部」や「上」と記載されたものは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。
【００３１】
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
【００３２】
「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数のいずれにも該当する。
【００３３】
方法を構成する段階は、説明された順序で遂行されなければならないという明白な言及がなければ、適する順序で遂行されてもよい。また、全ての例示的な用語（例えば、など）の使用は、単に技術的思想について詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない以上、そのような用語によって権利範囲が限定されるものではない。
【００３４】
図１は、一実施形態によるビーム偏向器５００の概略的な構造を示す断面図であり、図２は、図１のビーム偏向器５００において、光路変換面が可変される原理について説明する概念図である。
【００３５】
ビーム偏向器５００は、所定波長帯域の偏光を第１偏光に変換させる波長選択偏光子（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１００と、波長選択偏光子１００から入射された光を偏向させる液晶偏向部２００と、液晶偏向部２００を制御する制御部４００と、を含む。
【００３６】
波長選択偏光子１００は、入射光の位相を遅延させて偏光を変換させる素子であり、特定波長帯域の光に対してそのような作用を行うように物質が決められる。例えば、波長選択性を有する光学的異方性（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）物質として、ポリマー、無機材料、液晶、方解石などが使用されてもよい。光学的異方性は、入射光の偏光によって異なる屈折率を示す性質であり、波長選択性を有する光学的異方性物質は、特定波長帯域の光の偏光を変換させるようにも適用される。
【００３７】
波長選択偏光子１００は、入射光のうち所定波長帯域の光、例えば、赤色光の偏光を第１偏光、例えば、図面でｘ方向に示されるＰ偏光に変換させることができる。所定波長帯域の光は、例えば、赤色波長帯域、緑色波長帯域または青色波長帯域にもなる。波長選択偏光子１００の採用は、液晶偏向部２００の液晶分子ＬＣの長軸ＭＡ方向に該当する偏光の光だけが液晶偏向部２００で制御される性質を利用するためのものである。そのような性質により、特定波長帯域の光だけが液晶偏向部２００で方向制御される。それについては、さらに詳細に後述する。
【００３８】
液晶偏向部２００は、液晶分子ＬＣを含む液晶層２５０、液晶分子ＬＣを制御するための第１電極部２３０、及び第２電極部２７０を含む。互いに対面して平行に配置された第１基板２１０及び第２基板２９０の上に、それぞれ第１電極部２３０と第２電極部２７０とが配置され、２枚の基板２１０、２９０の間に、液晶層２５０が配置される。第１基板２１０及び第２基板２９０は、絶縁基板でもあり、ガラスまたは透明プラスチックからもなる。
【００３９】
第１電極部２３０は、印加電圧が個別的に調節される複数のサブ電極を含んでもよい。該サブ電極は、一方向、例えば、ｙ方向に延長されたストライプ形状を有することができ、ｘ方向に沿って平行にも配置される。第２電極部２７０は、平板型の共通電極でもあり、第１電極部２３０をなすそれぞれのサブ電極との電圧を形成するための基準電圧が印加されもする。第１電極部２３０、第２電極部２７０は、透明伝導性物質、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）からもなる。
【００４０】
液晶分子ＬＣは、長軸ＭＡ方向が一方向、例えば、ｘ方向と平行になるように初期配列される。該方向は、波長選択偏光子１００が変換させた第１偏光方向である。第１基板２１０、第２基板２９０には、液晶配向のための配向層（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｌａｙｅｒ）（図示せず）がさらに設けられてもよい。
【００４１】
液晶偏向部２００は、図２に図示されているように、入射光の光を偏向させる光路変換面２２０ａを有することができる。光路変換面２２０ａは、第１電極部２３０と第２電極部２７０との間に印加される電圧により、液晶分子ＬＣの配列が変わることによっても形成される。光路変換面２２０ａの形態は、印加電圧によって可変されもする。光路変換面２２０ａの形成は、液晶分子ＬＣの長軸ＭＡ方向の屈折率と、それに垂直である短軸方向の屈折率とが互いに異なるからである。言い換えれば、液晶分子ＬＣに入射する光のうち、長軸方向と平行である偏光の光と、それに垂直である方向に平行である偏光の光とに対して、液晶分子ＬＣは、互いに異なる屈折率を示すからである。
【００４２】
図１のように、第１電極部２３０、第２電極部２７０の間に電圧が印加されていない初期配列状態において、液晶分子ＬＣは、いずれも平行である方向に整列されており、一定偏光の光に対して、屈折率は、いずれの位置でも同一に示される。
【００４３】
一方、図２のように、第１電極部２３０と第２電極部２７０との間に印加された電圧により、液晶層２５０に所定電場分布が形成された場合、液晶分子ＬＣが電場方向に依存して整列することになる。例えば、液晶分子ＬＣは、誘電率異方性が正である場合、方向子は、長軸方向が電場方向に配列され、誘電率異方性が負である場合には、長軸方向が電場方向に垂直に配列されもする。第１電極部２３０を構成するサブ電極に互いに異なる電圧が印加され、それにより、各位置において、液晶分子ＬＣが整列された形態は、互いに異なる。液晶分子ＬＣは、長軸方向と短軸方向との屈折率が互いに異なるために、液晶分子ＬＣの方向子分布により、屈折率勾配（ｉｎｄｅｘ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有することができる。光路変換面２２０ａは、液晶層２５０内において、屈折率勾配を屈折率変化が起こる境界面で示したものであり、そのような境界面において入射光屈折が起こり、所定方向に偏向された光が、液晶偏向部２００から出射される。光路変換面２２０ａの傾きは、液晶層２５０内の電場分布により、液晶分子ＬＣの方向子分布を調節して調節することができる。言い換えれば、入射光の偏向方向が、第１電極部２３０、第２電極部２７０の間に印加される電圧によって調節されるのである。
【００４４】
【数１】
2019074737.tif 000003
【００４５】
【数２】
2019074737.tif 000004
【００４６】
言い換えれば、液晶層２５０に入射する光が、ｘ方向と平行に偏光された第１偏光（←→）である場合、光路変換面２２０ａにより、その傾いた角度によって所定方向に偏向され、ｙ方向と平行である方向に偏光された第２偏光（◎）の光が入射する場合、偏向されずに液晶層２５０をそのまま通過する。
【００４７】
図３は、図１のビーム偏向器５００に具備される波長選択偏光子１００を通過する光のカラー別偏光変換を例示的に示す。
【００４８】
波長選択偏光子１００は、例えば、赤色波長帯域の光の偏光を第１偏光（←→）に変化させることができる。波長選択偏光子１００に、第２偏光（◎）の白色光ＬＷが入射する場合、白色光ＬＷに含まれる赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、波長選択偏光子１００によって互いに異なる偏光に出射される。波長選択偏光子１００が偏光変換させる波長帯域が赤色光ＬＲである場合、第１偏光（←→）の光に出射され、緑色光ＬＧと青色光ＬＢは、入射するときと同一の第２偏光（◎）に出射される。
【００４９】
波長選択偏光子１００のそのような性質を利用し、液晶偏向部２００に入射される光の偏光をカラー別に異なるように調節する場合、特定波長帯域の光のみを偏向させることが可能である。
【００５０】
波長帯域を選択して光を偏向させることは、ビーム偏向器がディスプレイ装置に採用されるときに起こる散乱現象を減らすのに寄与することができる。
【００５１】
図４Ａ及び図４Ｂは、一般的なビーム偏向器によって起こりうる光の散乱現象、及びそれを減らす方案について説明する概念図である。
【００５２】
図４Ａを参照すれば、ビーム偏向器に入射された白色光ＬＷは、光路変換面２０ａによって屈折されて進行方向が偏向される。該偏向方向は、光路変換面２０ａを境界面にする２媒質の屈折率差と、光路変換面２０ａが傾いた角度とによって決められるが、媒質の屈折率は、入射光の波長帯域によって実質的に少しずつ差がある。従って、白色光ＬＷが光路変換面２０ａで偏向されるとき、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、微細な経路差を示すことになる。それは、散乱現象として示され、画質低下の原因にもなる。
【００５３】
図４Ｂを参照すれば、そのような散乱現象をなくすために、白色光ＬＷが各カラー別に異なる光路変換面２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂで偏向され、同一方向に偏向されることを示す。そのような駆動のために、時分割方式の場合、最初の時間フレームにおいて、赤色光を所定方向に偏向させる光路変換面２０Ｒを形成し、２番目の時間フレームにおいて、緑色光を同方向に偏向させるように異なる角度に傾いた光路変換面２０Ｇを形成し、３番目の時間フレームにおいて、青色光を同方向に偏向させるように、光路変換面２０Ｒ、２０Ｇとは異なる角度に傾いた光路変換面２０Ｂを形成する。そのような時間フレームの間隔を十分に短くして入射された白色光ＬＷが同一方向に同時に偏向されると認知される。
【００５４】
空間分割方式の場合、ビーム偏向器の領域を分け、一領域においては、赤色光を所定方向に偏向させる光路変換面２０Ｒを形成し、次の領域においては、緑色光を同方向に偏向させるように異なる角度に傾いた光路変換面２０Ｇを形成し、次の領域において、青色光ＬＢを同方向に偏向させるように、異なる角度に傾いた光路変換面２０Ｂを形成する。そのような領域間隔を十分に小さくして入射された白色光ＬＷが同一方向に偏向されると認知される。
【００５５】
一実施形態によるビーム偏向器は、図４Ｂのように、入射された白色光ＬＷに含まれた赤色光、緑色光、青色光を同一方向に偏光させるように、光路変換面２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを別途に構成するが、光路変換面２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、当該カラーのみを偏向させるようにし、前述の空間分割方式や時分割方式とは異なる駆動方式を選択している。
【００５６】
以下、多様な実施形態によるビーム偏向器について説明する。
【００５７】
図５は、他の実施形態によるビーム偏向器５０１の概略的な構造を示す断面図である。
【００５８】
ビーム偏向器５０１は、赤色波長帯域の偏光を第１偏光（←→）に変換させる第１波長選択偏光子１０１、第１波長選択偏光子１０１から入射された光を偏向させる第１液晶偏向部２０１、及び第１液晶偏向部２０１を制御する制御部４００を含む。
【００５９】
第１液晶偏向部２０１は、液晶層２５０をなす液晶分子（図示せず）の挙動によって可変される第１光路変換面２２０Ｒを具備する。以下の図面において、液晶分子の図示は、省略する。第１光路変換面２２０Ｒは、赤色光ＬＲを所定の第１方向Ａ１に偏向させるように、制御部４００で、第１電極部２３０と第２電極部２７０との間に印加する電圧によってその勾配が調節される。
【００６０】
ビーム偏向器５０１に白色光ＬＷが入射されれば、第１波長選択偏光子１０１は、赤色光ＬＲは、第１偏光（←→）に変換させ、緑色光ＬＧと青色光ＬＢは、第２偏光（◎）状態を維持したまま出光させ、出光された光は、第１液晶偏向部２０１に入射する。
【００６１】
第１液晶偏向部２０１の第１光路変換面２２０Ｒは、前述のように、第１偏光（←→）の光についてのみ屈折作用を示し、従って、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲは、第１方向Ａ１に偏向され、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、偏向されずにビーム偏向器５０１を出射する。
【００６２】
図６は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０１’の概略的な構造を示す断面図である。
【００６３】
ビーム偏向器５０１’は、第１波長選択偏光子１０１の入射側に、偏光子３００がさらに具備される点において、図５のビーム偏向器５０１と違いがある。偏光子３００は、第１波長選択偏光子１０１に、第１偏光（←→）と垂直である第２偏光（◎）の光が入射されるように、第２偏光（◎）方向の偏光軸を有する。偏光子３００は、第１偏光（←→）の光は、吸収し、第２偏光（◎）の光を透過させる構成を有することができる。
【００６４】
図５で説明した通り、第１液晶偏向部２０１には、赤色光ＬＲは、第１偏光（←→）で入射し、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、第２偏光（◎）で入射してこそ、赤色光ＬＲだけが偏向されて出射されることになる。そのような動作のために、第１波長選択偏光子１０１には、第２偏光（◎）の白色光ＬＷが入射されると説明された。
【００６５】
本実施形態のビーム偏向器５０１’は、第２偏光（◎）方向の偏光軸を有する偏光子３００をさらに具備することにより、多様な偏光方向を有する白色光ＬＷについても、赤色光ＬＲのみを偏向させる役割を行うことができる。
【００６６】
第１偏光（←→）と第２偏光（◎）とが混合された白色光ＬＷがビーム偏向器５０１’に入射すれば、偏光子３００により、第２偏光（◎）の白色光で、第１波長選択偏光子１０１に入射することになる。次に、第１波長選択偏光子１０１により、赤色光ＬＲは、第１偏光（←→）で入射し、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、第２偏光（◎）で第１液晶偏向部２０１に入射することになる。第１液晶偏向部２０１の第１光路変換面２２０Ｒは、第１偏光（←→）の光についてのみ偏向作用を行い、従って、赤色光ＬＲは、第１方向Ａ１に偏向され、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、偏向されずにビーム偏向器５０１’を出射する。
【００６７】
図７は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０２の概略的な構造を示す断面図である。
【００６８】
本実施形態のビーム偏向器５０２は、緑色光ＬＧのみを所定方向に偏向させるように構成される点において、図５のビーム偏向器５０１と違いがある。
【００６９】
ビーム偏向器５０２は、緑色波長帯域の偏光を第１偏光（←→）に変換させる第２波長選択偏光子１１０、第２波長選択偏光子１１０から入射された光を偏向させる第２液晶偏向部２０２、及び第２液晶偏向部２０２を制御する制御部４００を含む。第２液晶偏向部２０２は、可変される第２光路変換面２２０Ｇを具備する。第２光路変換面２２０Ｇは、緑色光ＬＧを所定の第１方向Ａ１に偏向させるように、制御部４００で、第１電極部２３０と第２電極部２７０との間に印加する電圧によってその勾配が調節される。
【００７０】
ビーム偏向器５０２に、第２偏光（◎）の白色光ＬＷが入射されれば、緑色光ＬＧは、第１偏光（←→）に変換され、赤色光ＬＲと青色光ＬＢは、第２偏光（◎）に維持されるように、第２波長選択偏光子１１０を通過し、第２液晶偏向部２０２に入射する。第２液晶偏向部２０２の第２光路変換面２２０Ｇは、緑色光ＬＧを第１方向Ａ１に偏向させる傾きを有する。液晶分子の屈折率は、光の波長によって若干違いがあり、従って、緑色光ＬＧを第１方向Ａ１に偏向させる第２光路変換面２２０Ｇの傾きは、赤色光ＬＲを第１方向Ａ１に偏向させる、図５の第１光路変換面２２０Ｒの勾配とは異なる。光路変換面２２０Ｇは、第１偏光（←→）の光についてのみ屈折作用を示し、従って、第１偏光（←→）の緑色光ＬＧは、第１方向Ａ１に偏向され、第２偏光の赤色光ＬＲ、青色光ＬＢは、偏向されずにビーム偏向器５０２を出射する。
【００７１】
図８は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０３の概略的な構造を示す断面図である。
【００７２】
本実施形態のビーム偏向器５０３は、青色光ＬＢのみを所定方向に偏向させるように構成される点において、図５のビーム偏向器５０１、図７のビーム偏向器５０２と違いがある。
【００７３】
ビーム偏向器５０３は、青色波長帯域の偏光を第１偏光に変換させる第３波長選択偏光子１２０、第３波長選択偏光子１２０から入射された光を偏向させる第３液晶偏向部２０３、及び第３液晶偏向部２０３を制御する制御部４００を含む。第３液晶偏向部２０３は、可変される第３光路変換面２２０Ｂを具備する。第３光路変換面２２０Ｂは、青色光ＬＢを所定の第１方向Ａ１に偏向させるように、制御部４００で、第１電極部２３０と第２電極部２７０との間に印加する電圧によってその勾配が調節される。
【００７４】
ビーム偏向器５０３に、第２偏光（◎）の白色光ＬＷが入射されれば、青色光ＬＢは、第１偏光（←→）に変換され、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧは、第２偏光（◎）に維持されるように、第３波長選択偏光子１２０を通過して第３液晶偏向部２０３に入射する。
【００７５】
第３液晶偏向部２０３の第３光路変換面２２０Ｂは、青色光ＬＢを第１方向Ａ１に偏向させる傾きを有する。液晶分子の屈折率は、光の波長によって若干違いがあり、従って、青色光ＬＢを第１方向Ａ１に偏向させる第３光路変換面２２０Ｂの傾きは、赤色光ＬＲを第１方向Ａ１に偏向させる、図５の第１光路変換面２２０Ｒの勾配、緑色光ＬＧを第１方向Ａ１に偏向させる、図６の第２光路変換面２２０Ｇの勾配とは異なる。
【００７６】
第３液晶偏向部２０３の第３光路変換面２２０Ｂは、第１偏光（←→）の光についてのみ屈折作用を示し、従って、第１偏光（←→）の青色光ＬＢは、第１方向Ａ１に偏向され、第２偏光の赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧは、偏向されずにビーム偏向器５０３を出射する。
【００７７】
図７及び図８のビーム偏向器５０２、５０３も、図６のビーム偏向器５０１’同様に、偏光子３００をさらに具備することができる。その場合、第１偏光（←→）と第２偏光（◎）とが混合された白色光ＬＷがビーム偏向器５０２、５０３に入射しても、偏光子３００により、第１偏光（←→）と第２偏光（◎）とが混合された白色光ＬＷにおいて、第２偏光（◎）の白色光ＬＷだけが、第２波長選択偏光子１１０、第３波長選択偏光子１２０に入射されることになる。
【００７８】
図９は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０４の概略的な構造を示す断面図である。
【００７９】
ビーム偏向器５０４は、互いに異なる波長帯域の光を所定方向に偏向させるように構成された波長選択偏光子／液晶偏向部の構成が、光の進行方向に沿って積層された形態を有する。
【００８０】
ビーム偏向器５０４は、第１波長帯域の偏光を第１偏光（←→）に変換させる第１波長選択偏光子１０１と、第１波長選択偏光子１０１から入射された光を偏向させる第１光路変換面２２０Ｒを有する第１液晶偏向部２０１と、第１液晶偏向部２０１を通過した光の光路上に配置され、第２波長帯域の光の偏光を第１偏光（←→）に変換させる第２波長選択偏光子１１２と、第２波長選択偏光子１１２から入射された光を偏向させる第２光路変換面２２０Ｇを有する第２液晶偏向部２０２と、第３波長帯域の光の偏光を第１偏光（←→）に変換させる第３波長選択偏光子１２２と、第３波長選択偏光子１２２から入射された光を偏向させる第３光路変換面２２０Ｂを有する第３液晶偏向部２０３、と、前記第１液晶偏向部２０１、第２液晶偏向部２０２及び第３液晶偏向部２０３を制御する制御部４００と、を含む。
【００８１】
制御部４００は、第１光路変換面２２０Ｒ、第２光路変換面２２０Ｇ、第３光路変換面２２０Ｂが、それぞれ第１波長帯域の第１偏光（←→）の光、第２波長帯域の第１偏光（←→）の光、第３波長帯域の第１偏光（←→）の光を互いに同じ第１方向Ａ１に偏向させるように、互いに異なる角度に傾くように、第１液晶偏向部２０１、第２液晶偏向部２０２、第３液晶偏向部２０３を制御する。
【００８２】
ビーム偏向器５０４が、入射された白色光ＬＷを、第１方向Ａ１に偏向させる過程について説明する。
【００８３】
ビーム偏向器５０４に入射された第２偏光（◎）の白色光ＬＷは、第１波長選択偏光子１０１により、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲ、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢに分離される。
【００８４】
第１偏光（←→）の赤色光ＬＲ、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢは、第１液晶偏向部２０１に入射する。第１液晶偏向部２０１の第１光路変換面２２０Ｒは、赤色光ＬＲを所定の第１方向Ａ１に偏向させる傾きを有する。また、第１光路変換面２２０Ｒは、第１偏光（←→）の光についてのみ屈折作用を示すので、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲだけが偏向され、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢは、第１液晶偏向部２０１で偏向されずにそのまま出射される。
【００８５】
次に、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲ、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、及び第２偏光（◎）の青色光ＬＢが第２波長選択偏光子１１２に入射する。第２波長選択偏光子１１２は、緑色光ＬＧの偏光を第１偏光（←→）に変える役割を行う。また、第２波長選択偏光子１１２は、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲを第２偏光（◎）に変え、第２偏光（◎）の青色光ＬＢには、影響を与えない。第２波長選択偏光子１１２の材質として、緑色において、赤色波長帯域に対して波長選択性を有する光学的異方性（optically anisotropic）物質が使用され、第２波長選択偏光子１１２は、緑色において、赤色波長帯域の光の偏光を９０°変えることができる。第２波長選択偏光子１１２により、第２偏光（◎）の赤色光ＬＲ、第１偏光（←→）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢが第２液晶偏向部２０２に入射することになる。
【００８６】
第２液晶偏向部２０２の第２光路変換面２２０Ｇの傾きは、緑色光ＬＧを第１方向に偏向させるように設定されている。また、そのような第２光路変換面２２０Ｇは、第１偏光（←→）の光についてのみ作用するものであるので、入射された第２偏光（◎）の赤色光ＬＲ、第１偏光（←→）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢにおいて、第１偏光（←→）の緑色光ＬＧだけが第２光路変換面２２０Ｇで偏向され、第２液晶偏向部２０２を出射する。第２偏光（◎）の赤色光ＬＲは、第１液晶偏向部２０１で偏向された方向を維持し、第２偏光（◎）の青色光ＬＢは、偏向されない方向を維持する。
【００８７】
次に、第２偏光（◎）の赤色光ＬＲ、第１偏光（←→）の緑色光ＬＧ、及び第２偏光（◎）の青色光ＬＢが第３波長選択偏光子１２２に入射する。第３波長選択偏光子１２２は、青色光ＬＢの第２偏光（◎）を第１偏光（←→）に変える役割を行う。また、第３波長選択偏光子１２２は、第１偏光（←→）の緑色光ＬＧを第２偏光（◎）に変え、第２偏光（◎）の赤色光ＬＲの偏光には、影響を与えない。第３波長選択偏光子１２２の材質として、青色において、緑色波長帯域に対して波長選択性を有する光学的異方性物質が使用され、第３波長選択偏光子１２２は、青色において、緑色波長帯域の光の偏光を９０°変えることができる。第３波長選択偏光子１２２により、第２偏光（◎）の赤色光ＬＲ、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第１偏光（←→）の青色光ＬＢが第３液晶偏向部２０３に入射することになる。
【００８８】
第３液晶偏向部２０３の第３光路変換面２２０Ｂの傾きは、青色光ＬＢを第１方向に偏向させるように設定されている。また、そのような第３光路変換面２２０Ｂは、第１偏光（←→）の光についてのみ作用するものであるので、入射された第２偏光（◎）の赤色光ＬＲ、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第１偏光の青色光ＬＢにおいて、第１偏光（←→）の青色光ＬＢだけが第３光路変換面２２０Ｂで偏向され、第３液晶偏向部２０３を出射する。第２偏光（◎）の赤色光ＬＲは、第１液晶偏向部２０１で偏向された方向を続けて維持し、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧは、第２液晶偏向部２０２で偏向された方向を維持する。
【００８９】
そのように、ビーム偏向器５０４で出射された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、同じ第１方向Ａ１に向かうことになる。第１光路変換面２２０Ｒ、第２光路変換面２２０Ｇ及び第３光路変換面２２０Ｂが重なるように配置され、各光路変換面２２０Ｒ、２２０Ｇ、２２０Ｂで定められたカラー光だけが偏向される結果として、ビーム偏向器５０４に入射された白色光ＬＷは、所定の所望する第１方向Ａ１に偏向される。一実施形態のビーム偏向器５０４は、カラー別に、空間分割されたり、時間分割されたりする形態であり、互いに異なるカラー光を偏向させる既存のビーム偏向器構造に比べ、簡素な構造を有し、効果的に入射光を所望方向に偏向させることができる。
【００９０】
図１０は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０５の概略的な構造を示す断面図である。
【００９１】
本実施形態のビーム偏向器５０５は、偏光子３００をさらに具備する点において、図９のビーム偏向器５０４と違いがある。
【００９２】
図９のビーム偏向器５０４には、第２偏光（◎）の白色光ＬＷが入射されると説明したが、本実施形態のビーム偏向器５０５は、第２偏光（◎）の白色光が、第１波長選択偏光子１０１に入射するように、第２偏光（◎）方向の偏光軸を有する偏光子３００をさらに具備している。第１偏光（←→）と第２偏光（◎）とが混合された白色光ＬＷがビーム偏向器５０５に入射する場合、第２偏光（◎）の光のみを透過させる偏光子３００により、第２偏光（◎）の白色光ＬＷが第１波長選択偏光子１０１に入射することになる。次に、第１液晶偏向部２０１、第２波長選択偏光子１１２、第２液晶偏向部２０２、第３波長選択偏光子１２２、第３液晶偏向部２０３を経て、所定の第１方向Ａ１に偏向された白色光ＬＷが出射される。
【００９３】
図１１は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０６の概略的な構造を示す断面図である。
【００９４】
ビーム偏向器５０６は、出射された白色光ＬＷの経路を変える光路変換部材３７０をさらに具備する点において、図１０のビーム偏向器５０５と違いがある。第１液晶偏向部２０１、第２液晶偏向部２０２、第３液晶偏向部２０３によって第１方向に偏向された光の方向を、光路変換部材３７０を利用してさらに変更することができ、所望方向に向かうように微細調節することができる。
【００９５】
図１２は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０７の概略的な構造を示す断面図である。
【００９６】
ビーム偏向器５０７は、第１液晶偏向部２０１上に配置された第１−２液晶偏向部２０５をさらに含む点において、図５のビーム偏向器５０１と違いがある。
【００９７】
第１−２液晶偏向部２０５は、液晶層２５０をなす液晶分子の挙動によって可変される第１−２光路変換面２２０Ｒ−１を具備する。第１液晶偏向部２０１の第１光路変換面２２０Ｒと、第１−２液晶偏向部２０５の第１−２光路変換面２２０Ｒ−１は、可変軸が互いに直交する方向である。例えば、第１光路変換面２２０Ｒの可変軸は、ｙ方向であり、第１−２光路変換面２２０Ｒ−１は、可変軸がｘ方向である。第１液晶偏向部２０１の第１電極部２３０の複数のサブ電極は、ｙ方向に延長されたストライプ形状を有し、ｘ方向に沿って平行に配列され、第１−２液晶偏向部２０５の第１電極部２４０は、複数のサブ電極は、ｘ方向に延長されたストライプ形状を有し、ｙ方向に沿って平行に配列されもする。図面において、第１−２液晶偏向部２０５は、第１電極部２４０の１つのサブ電極だけが図示されている。
【００９８】
ビーム偏向器５０７は、入射光を偏向させるにあたり、２軸方向を別途に制御し、所望偏向方向を達成することができる構造を有する。入射された第２偏光（◎）の白色光ＬＷは、第１波長選択偏光子１０１により、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲ、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢに分離され、第１液晶偏向部２０１に入射する。第１液晶偏向部２０１の第１光路変換面２２０Ｒは、第１偏光（←→）についてのみ作用するので、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲだけが偏向され、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢは、偏向されない。次に、第１−２液晶偏向部２０５により、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲは、可変軸をｘ軸にする第１−２光路変換面２２０Ｒ−１によって追加して偏向される。同様に、第１−２光路変換面２２０Ｒ−１は、第１偏光（←→）についてのみ作用するので、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲだけが追加して偏向され、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢは、偏向されない。
【００９９】
ビーム偏向器５０７は、赤色光ＬＲを２軸方向に偏向させるように例示して説明したが、緑色光ＬＧを偏向させる図７のビーム偏向器５０２、青色光ＬＢを偏向させる図８のビーム偏向器５０３にも、そのような二軸駆動方式で偏向方向を調節する構成が追加される。
【０１００】
また、同様に、図９のビーム偏向器５０６の第１液晶偏向部２０１、第２液晶偏向部２０２、第３液晶偏向部２０３も、それぞれ赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの偏向方向の二軸駆動のためのさらなる液晶偏向部をさらに含んでもよい。
【０１０１】
図１３は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０８の概略的な構造を示す断面図である。
【０１０２】
本実施形態のビーム偏向器５０８は、第１光路変換面２２２Ｒが互いに異なる角度に傾いた２面Ｒ１、Ｒ２を含む形状である点において、図５のビーム偏向器５０１と違いがある。制御部４００で、第１電極部２３０と第２電極部２７０との間に印加される電圧形態を調節し、第１光路変換面２２２Ｒが互いに異なる角度に傾いた２面Ｒ１、Ｒ２を有する形状にもなる。
【０１０３】
ビーム偏向器５０８に入射された第２偏光（◎）の白色光ＬＷは、第１波長選択偏光子１０１により、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲ、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢに分離され、第１液晶偏向部２０７に入射する。第１液晶偏向部２０７の第１光路変換面２２２Ｒは、第１偏光（←→）についてのみ作用するので、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲだけが偏向され、第２偏光（◎）の緑色光ＬＧ、第２偏光（◎）の青色光ＬＢは、偏向されない。一方、第１光路変換面２２２Ｒが互いに異なる角度に傾いた２面Ｒ１、Ｒ２を含んでいるので、第１偏光（←→）の赤色光ＬＲにおいて、面Ｒ１で屈折された赤色光ＬＲと、面Ｒ２で屈折される赤色光ＬＲは、互いに異なる方向に向かうことになる。従って、入射された赤色光ＬＲは、第１方向Ａ１に向かう光ＬＲ−１、及び第２方向Ａ２に向かう光ＬＲ−２に空間分離されるように出射される。
【０１０４】
図１４は、さらに他の実施形態によるビーム偏向器５０９の概略的な構造を示す断面図である。
【０１０５】
ビーム偏向器５０９は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢを順次に偏向させるように、第１波長選択偏光子１０１、第１液晶偏向部２０７、第２波長選択偏光子１１２、第２液晶偏向部２０８、第３波長選択偏光子１２２、第３液晶偏向部２０９を含む。
【０１０６】
第１液晶偏向部２０７、第２液晶偏向部２０８及び第３液晶偏向部２０９の第１光路変換面２２２Ｒ、第２光路変換面２２２Ｇ及び第３光路変換面２２２Ｂが互いに異なる角度に傾いた２面を含む点において、図９のビーム偏向器５０４と違いがある。制御部４００は、第１光路変換面２２２Ｒが互いに異なる角度に傾いた２面Ｒ１、Ｒ２を含む形状になるように制御し、第１液晶偏向部２０７に入射された赤色光ＬＲを２方向に分岐して偏向させ、第２光路変換面２２２Ｇが互いに異なる角度に傾いた２面Ｇ１、Ｇ２を含む形状になるように制御し、第２液晶偏向部２０８に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させ、第３光路変換面２２２Ｂが互いに異なる角度に傾いた２面Ｂ１、Ｂ２を含む形状になるように制御し、第３液晶偏向部２０９に入射された光を前記２方向に分岐して偏向させる。
【０１０７】
それにより、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢが、それぞれ第１方向Ａ１、第２方向Ａ２に分けて偏向され、結果として、入射された白色光ＬＷは、第１方向Ａ１と第２方向Ａ２とに向かう形態に分離されて出射される。そのような２方向は、ビーム偏向器５０９が三次元ディスプレイ装置に採用されるとき、ユーザの両目に向かう方向にもなる。
【０１０８】
本実施形態のビーム偏向器５０９も、第１波長選択偏光子１０１に、第２偏光（◎）の光のみを入射させるように、第２偏光（◎）方向の偏光軸を有する偏光子をさらに具備することができる。
【０１０９】
図１５は、一実施形態による三次元ディスプレイ装置１０００の概略的な構造を示す断面図である。
【０１１０】
三次元ディスプレイ装置１０００は、複数の波長帯域を含む可干渉性光ビームを提供する光源１１００、光源１１００からの光を偏向させるビーム偏向器１２００、ビーム偏向器１２００で光を偏向させる方向を制御する制御部１８００、及び入射光を回折させ、ホログラム映像を形成する空間光変調器１６００を含む。また、ビーム偏向器１２００によって偏向された光をガイドし、空間光変調器１６００に向ける導光部１３００、ホログラム映像を所定の空間上にフォーカシングするためのフィールドレンズ１５００をさらに具備することができる。
【０１１１】
ビーム偏向器１２００は、図９のビーム偏向器５０４、図１０のビーム偏向器５０５、図１１のビーム偏向器５０６、図１４のビーム偏向器５０９のうちいずれか一つ、それらが変形された形態、またはそれらが組み合わされた形態が採用されてもよい。
【０１１２】
ビーム偏向器１２００は、光源１１００からの光を所定の２方向に偏向させることができる。Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ左目、右目に向かう光にもなる。そのようなＬ１、Ｌ２の形成のために、入射光が制御部４００の制御により、それぞれ２方向に時系列的に偏向されたり、図１４のビーム偏向器５０９を採用し、入射光が２方向に同時に偏向されたりもする。
【０１１３】
光源１１００からの光は、ビーム偏向器１２００によって偏向された後、導光部１３００によってガイドされ、空間光変調器１６００に対応する大きさに拡大され、空間光変調器１６００に向かう方向に出射される。導光部１３００には、ビーム偏向器１２００で偏向された光を入射させる入力カップラ１３１０、及び導光部１３００によってガイドされて進む光の出射のための出力カップラ１３２０がさらに設けられる。
【０１１４】
導光部１３００を介して出射される２つの指向性ビームは、フィールドレンズ１５００を介して、空間光変調器１６００に入射することになる。空間光変調器１６００は、入射光を変調するための干渉縞を有するホログラムパターンを形成する役割を行う。空間光変調器１６００で形成されるホログラムパターンにより、入射光が回折及び変調されることにより、所定の空間上の位置にホログラム映像が再生される。左目位置には、左目ホログラム映像が再生され、右目位置には、右目ホログラム映像が再生される。
【０１１５】
図１６は、他の実施形態による三次元ディスプレイ装置２０００の概略的な構造を示す斜視図である。
【０１１６】
三次元ディスプレイ装置２０００は、複数の波長帯域を含む可干渉性光ビームを提供する光源２１００、光源２１００からの光を偏向させるビーム偏向器２３００、ビーム偏向器２３００で光を偏向させる方向を制御する制御部２８００、及び入射光を回折させてホログラム映像を形成する空間光変調器２６００を含む。また、光源２１００からの光をガイドし、空間光変調器２６００に向ける導光部２２００、ホログラム映像を所定の空間上にフォーカシングするためのフィールドレンズ２５００をさらに具備することができる。
ビーム偏向器２３００は、図９のビーム偏向器５０４、図１０のビーム偏向器５０５、図１１のビーム偏向器５０６、図１４のビーム偏向器５０９のうちいずれか一つ、それらが変形された形態、またはそれらが組み合わされた形態が採用されてもよい。
【０１１７】
一実施形態の三次元ディスプレイ装置２０００は、ビーム偏向器２３００の配置位置において、図１５の三次元ディスプレイ装置１０００と違いがある。
【０１１８】
光源２１００からの光は、導光部２２００によってガイドされ、空間光変調器２６００に対応する大きさに拡大された後、ビーム偏向器２３００に入射される。ビーム偏向器２３００は、入射光の方向を所定の所望方向に偏向させ、例えば、ユーザの左目に向かう方向、及び右目に向かう方向に偏向させる。そのような指向性光の形成のために、入射光が制御部２８００の制御により、それぞれ２方向に向かうように時系列的に偏向されたり、図１４のビーム偏向器５０９を採用し、入射光が２方向に同時に偏向されたりする。
【０１１９】
ビーム偏向器２３００を介して出射される２つの指向性ビームは、フィールドレンズ２５００を介して、空間光変調器２６００に入射することになる。空間光変調器２６００は、入射光を変調するための干渉縞を有するホログラムパターンを形成する役割を行う。空間光変調器２６００で形成されるホログラムパターンにより、入射光が回折及び変調されることにより、所定の空間上の位置にホログラム映像が再生される。左目位置には、左目ホログラム映像が再生され、右目位置には、右目ホログラム映像が再生される。
【０１２０】
図１５及び図１６の三次元ディスプレイ装置１０００、２０００には、アイトラッキングセンサが追加してさらに具備され、それを利用し、ユーザの左目位置、右目位置を追跡し、当該位置に偏向されたビームが出射されるようにも制御される。
【０１２１】
図１５及び図１６の三次元ディスプレイ装置１０００、２０００は、前述のような構成で、入射光を散乱現象なしに、所望方向に偏向させるビーム偏向器を採用しており、良質の三次元映像を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明の、ビーム偏向器、及びそれを含む三次元ディスプレイ装置は、例えば、表示関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１００    波長選択偏光子、
１０１    第１波長選択偏光子、
１１０、１１２    第２波長選択偏光子、
１２０、１２２    第３波長選択偏光子、
２００    液晶偏向部、
２０１、２０７    第１液晶偏向部、
２０２、２０８    第２液晶偏向部、
２０３、２０９    第３液晶偏向部、
２０５    第１、２液晶偏向部、
２２０ａ    光路変換面、
２２０Ｒ、２２２Ｒ    第１光路変換面、
２２０Ｇ、２２２Ｇ    第２光路変換面、
２２０Ｂ、２２２Ｂ    第３光路変換面、
５００、５０１、５０１’、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８、５０９    ビーム偏向器、
１０００、２０００    三次元ディスプレイ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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