(57)【要約】      （修正有）【課題】波長分散も考慮した任意の偏光を発生させることが可能な任意偏光発生装置を提供する。【解決手段】任意の偏光を発生する任意偏光発生装置１０は、無偏光又は円偏光を出射する光源１と、それぞれのリタデーション値が任意に設定可能で、且つ、それぞれの光学軸方位が同一である多数のユニット５に分割され、個々のユニット５において、そこに入射される光の楕円率を調整する液晶素子５と、光源１からの無偏光又は円偏光から直線偏光を生成し、生成した直線偏光を各ユニット５に入射する偏光子３と、各ユニット５に入射される直線偏光が、複数の波長の直線偏光が混在したものとなるように分光を行うカラーフィルタアレイ４とを備え、偏光子３と液晶素子５は、それぞれ光源１からの無偏光又は円偏光の光路上で回転可能である。【選択図】図１
2007079396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意偏光を発生する任意偏光発生装置であって、
無偏光又は円偏光を出射する光出射手段と、
それぞれのリタデーション値が任意に設定可能で、且つ、それぞれの光学軸方位が同一である多数のユニットに分割され、個々のユニットにおいて、そこに入射される光の偏光の楕円率を調整する光学素子と、
前記無偏光又は円偏光から直線偏光を生成し、前記直線偏光を前記光学素子の多数のユニットに入射する直線偏光生成素子と、
前記多数のユニットの各々に入射される前記直線偏光が、複数の波長の直線偏光が混在したものとなるように分光を行う分光素子とを備え、
前記直線偏光生成素子と前記光学素子は、それぞれ前記無偏光又は円偏光の光路上で回転可能であり、
前記分光素子は、前記無偏光又は円偏光の光路上で前記光学素子と同一の回転角度で回転し、且つ、前記多数のユニットの各々にて偏光の楕円率を調整された多数の前記直線偏光が空間混色で白色となるように前記分光を行い、
前記多数のユニットの各々のリタデーション値は、該ユニットに入射される前記直線偏光の波長に応じた値に設定されている任意偏光発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の任意偏光発生装置であって、
前記多数のユニットの各々のリタデーション値が、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）に設定される任意偏光発生装置。
【請求項３】
請求項２記載の任意偏光発生装置であって、
前記多数のユニットの各々のリタデーション値が、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の１／４に設定される任意偏光発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、
前記光学素子が、前記多数のユニットの各々に液晶層が含まれる液晶素子であり、
前記液晶層に印加する電圧が前記多数のユニット毎に独立に制御可能であり、
前記分光素子は、前記多数のユニットの各々の液晶層の光入射側に積層されたカラーフィルタからなるカラーフィルタアレイである任意偏光発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、
前記直線偏光生成素子と、前記分光素子及び前記光学素子のそれぞれの回転角度を自動で制御する回転制御手段を備える任意偏光発生装置。
【請求項６】
任意偏光を発生する任意偏光発生装置であって、
単色の無偏光又は円偏光を出射する光源ユニットであって、前記単色の無偏光又は円偏光を出射するための多数の光源を有し、前記多数の光源から出射される光が空間混色して白色光となるように、各光源が出射する光の色及び各光源の配置が決められた光源ユニットと、
それぞれのリタデーション値が任意に設定可能で、且つ、それぞれの光学軸方位が同一である多数のユニットに分割され、個々のユニットにおいて、そこに入射される光の偏光の楕円率を調整する光学素子と、
前記単色の無偏光又は円偏光から直線偏光を生成し、前記直線偏光を前記多数のユニットに入射する直線偏光生成素子と、
前記多数のユニットの各々の前記リタデーション値を調整するリタデーション値調整手段とを備え、
前記直線偏光生成素子と前記光学素子は、それぞれ前記単色の無偏光又は円偏光の光路上で回転可能であり、
前記光源ユニットと前記光学素子は、前記光学素子が所定の角度回転する毎に、前記多数の光源の各々の中心と前記多数のユニットの各々の中心とが一直線で結ばれるように設計されており、
前記リタデーション値調整手段は、前記光学素子の回転に応じて、前記多数のユニットの各々のリタデーション値が該ユニットに入射される前記直線偏光の波長に応じた値となるように、前記リタデーション値を調整する任意偏光発生装置。
【請求項７】
請求項６記載の任意偏光発生装置であって、
前記光源ユニットの前記光源が単色の直線偏光又は楕円偏光を出射する光源であり、
前記光源ユニットが、前記単色の直線偏光又は楕円偏光を無偏光化又は円偏光化する素子を備える任意偏光発生装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の任意偏光発生装置であって、
前記リタデーション値調整手段が、前記多数のユニットの各々のリタデーション値を、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）となるように調整する任意偏光発生装置。
【請求項９】
請求項８記載の任意偏光発生装置であって、
前記リタデーション値調整手段が、前記多数のユニットの各々のリタデーション値を、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の１／４となるように調整する任意偏光発生装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、
前記光学素子は、前記多数のユニットの各々に液晶層が含まれる液晶素子であり、
前記液晶層に印加する電圧が前記多数のユニット毎に独立に制御可能であり、
前記リタデーション値調整手段は、前記多数のユニットの各々の液晶層に印加する電圧を制御して前記リタデーション値を調整する任意偏光発生装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、
前記直線偏光生成素子と前記光学素子のそれぞれの回転角度を自動で制御する回転制御手段を備える任意偏光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の偏光を発生する任意偏光発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示デバイスの一例である液晶パネルから出力される偏光は、液晶パネルに入射される光源からの光の偏光状態を示すストークスパラメータと、液晶パネルに固有のミューラ行列とによって決まる。液晶パネルでは、液晶層を挟む電極に印加する電圧を制御することにより、複数のミューラ行列を持たせることが可能である。
【０００３】
従来、試作した位相差フイルムをあるミューラ行列を持つ液晶パネルの表面に貼り付けた場合に、その位相差フイルムによってどのような出力が得られるかを知りたい場合は、液晶パネルの表面に位相差フイルムを貼り付け、この状態で、液晶パネルに印加する電圧を制御して液晶パネルに所望のミューラ行列を持たせてから、位相差フイルムから出力される光を観測するといったことが行われていた。
【０００４】
しかしながら、液晶パネルが持つことのできるミューラ行列には限りがあり、全ての偏光を発生させることはできないため、様々な特性を持つ液晶パネルについて評価を行いたい場合には、その液晶パネルを全て用意しなければならず、評価にかかるコストが大きくなってしまう。一方、光学定盤にバビネソレイユ補償板やλ／４位相子及びλ／２位相子を配置しておき、これらにある偏光を入射し、バビネソレイユ補償板の水晶板の位置やλ／４位相子及びλ／２位相子の互いの位置を制御することにより、全ての偏光を出力させることが可能となっている。これを利用することにより、任意の偏光を出力させることができる。このため、任意の特性を持つ液晶パネルをシミュレートすることができ、様々な特性を持つ液晶パネルについて、実際の液晶パネルを用いることなく、位相差フイルムの評価を行うことができる。
【０００５】
従来、任意の分光分布を有する光を発生させることが可能な装置が特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５５２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来、任意の偏光を発生させる装置は提案されているが、このような装置では、波長分散も考慮した任意の偏光を発生させることができていない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、波長分散も考慮した任意の偏光を発生させることが可能な任意偏光発生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】
（１）本発明の任意偏光発生装置は、任意偏光を発生する任意偏光発生装置であって、無偏光又は円偏光を出射する光出射手段と、それぞれのリタデーション値が任意に設定可能で、且つ、それぞれの光学軸方位が同一である多数のユニットに分割され、個々のユニットにおいて、そこに入射される光の偏光の楕円率を調整する光学素子と、前記無偏光又は円偏光から直線偏光を生成し、前記直線偏光を前記光学素子の多数のユニットに入射する直線偏光生成素子と、前記多数のユニットの各々に入射される前記直線偏光が、複数の波長の直線偏光が混在したものとなるように分光を行う分光素子とを備え、前記直線偏光生成素子と前記光学素子は、それぞれ前記無偏光又は円偏光の光路上で回転可能であり、前記分光素子は、前記無偏光又は円偏光の光路上で前記光学素子と同一の回転角度で回転し、且つ、前記多数のユニットの各々にて偏光の楕円率を調整された多数の前記直線偏光が空間混色で白色となるように前記分光を行い、前記多数のユニットの各々のリタデーション値は、該ユニットに入射される前記直線偏光の波長に応じた値に設定されている。
【００１０】
この構成により、直線偏光生成素子の回転角度と、分光素子及び光学素子の回転角度とを任意に決めることで、任意の白色の偏光を発生させることができる。又、光学素子の複数のユニットの各々は、そこに入射する光の波長に応じたリタデーション値に設定しておくことができるため、光学素子から出射されて空間混色された偏光を、波長分散も考慮した偏光とすることができる。したがって、この任意偏光発生装置を用いることで、任意の液晶パネルから出射される光と同等の光を作りだすことができ、液晶パネルに貼り付ける位相差フイルムや光学補償フイルム等の特性を評価するのに役立てることができる。
【００１１】
（２）本発明の任意偏光発生装置は、（１）記載の任意偏光発生装置であって、前記多数のユニットの各々のリタデーション値が、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）に設定される。
【００１２】
（３）本発明の任意偏光発生装置は、（２）記載の任意偏光発生装置であって、前記多数のユニットの各々のリタデーション値が、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の１／４に設定される任意偏光発生装置。
【００１３】
（４）本発明の任意偏光発生装置は、（１）〜（３）のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、前記光学素子が、前記多数のユニットの各々に液晶層が含まれる液晶素子であり、前記液晶層に印加する電圧が前記多数のユニット毎に独立に制御可能であり、前記分光素子は、前記多数のユニットの各々の液晶層の光入射側に積層されたカラーフィルタからなるカラーフィルタアレイである。
【００１４】
（５）本発明の任意偏光発生装置は、（１）〜（４）のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、前記直線偏光生成素子と、前記分光素子及び前記光学素子のそれぞれの回転角度を自動で制御する回転制御手段を備える。
【００１５】
（６）本発明の任意偏光発生装置は、任意偏光を発生する任意偏光発生装置であって、単色の無偏光又は円偏光を出射する光源ユニットであって、前記単色の無偏光又は円偏光を出射するための多数の光源を有し、前記多数の光源から出射される光が空間混色して白色光となるように、各光源が出射する光の色及び各光源の配置が決められた光源ユニットと、それぞれのリタデーション値が任意に設定可能で、且つ、それぞれの光学軸方位が同一である多数のユニットに分割され、個々のユニットにおいて、そこに入射される光の偏光の楕円率を調整する光学素子と、前記単色の無偏光又は円偏光から直線偏光を生成し、前記直線偏光を前記多数のユニットに入射する直線偏光生成素子と、前記多数のユニットの各々の前記リタデーション値を調整するリタデーション値調整手段とを備え、前記直線偏光生成素子と前記光学素子は、それぞれ前記単色の無偏光又は円偏光の光路上で回転可能であり、前記光源ユニットと前記光学素子は、前記光学素子が所定の角度回転する毎に、前記多数の光源の各々の中心と前記多数のユニットの各々の中心とが一直線で結ばれるように設計されており、前記リタデーション値調整手段は、前記光学素子の回転に応じて、前記多数のユニットの各々のリタデーション値が該ユニットに入射される前記直線偏光の波長に応じた値となるように、前記リタデーション値を調整する。
【００１６】
（７）本発明の任意偏光発生装置は、（６）記載の任意偏光発生装置であって、前記光源ユニットの前記光源が単色の直線偏光又は楕円偏光を出射する光源であり、前記光源ユニットが、前記単色の直線偏光又は楕円偏光を無偏光化又は円偏光化する素子を備える。
【００１７】
（８）本発明の任意偏光発生装置は、（６）又は（７）記載の任意偏光発生装置であって、前記リタデーション値調整手段が、前記多数のユニットの各々のリタデーション値を、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）となるように調整する。
【００１８】
（９）本発明の任意偏光発生装置は、（８）記載の任意偏光発生装置であって、前記リタデーション値調整手段が、前記多数のユニットの各々のリタデーション値を、該ユニットに入射する前記直線偏光の波長の１／４となるように調整する。
【００１９】
（１０）本発明の任意偏光発生装置は、（６）〜（９）のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、前記光学素子は、前記多数のユニットの各々に液晶層が含まれる液晶素子であり、前記液晶層に印加する電圧が前記多数のユニット毎に独立に制御可能であり、前記リタデーション値調整手段は、前記多数のユニットの各々の液晶層に印加する電圧を制御して前記リタデーション値を調整する。
【００２０】
（１１）本発明の任意偏光発生装置は、（６）〜（１０）のいずれか記載の任意偏光発生装置であって、前記直線偏光生成素子と前記光学素子のそれぞれの回転角度を自動で制御する回転制御手段を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、波長分散も考慮した任意の偏光を発生させることが可能な任意偏光発生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態を説明するための任意偏光発生装置と、これを用いた光学フイルムの評価システムの概略構成を示す図である。
図１に示す評価システムは、任意の偏光を発生する任意偏光発生装置１０と、評価対象となる位相差フイルムや光学補償フイルム等の光学フイルム６と、偏光子７と、スクリーン８と、色度計９とを備える。
【００２４】
任意偏光発生装置１０は、無偏光又は円偏光を出射する光源１と、光源１からの無偏光又は円偏光を平行光化する光学系２と、偏光子３と、カラーフィルタアレイ４と、液晶素子５と、コンピュータ１１（特許請求の範囲の回転制御手段に相当）とを備える。光源１、光学系２、偏光子３、カラーフィルタアレイ４、液晶素子５、光学フイルム６、偏光子７、スクリーン８、及び色度計９は、この順で一直線上に配置されている。
【００２５】
光源１は、無偏光又は円偏光を出射する白色光源である。光源１としては、例えば、ハロゲンファイバー照明装置（シグマ光機製ＰＨＬ−１５０）を用いることができる。尚、光源１を楕円偏光や直線偏光を発生する光源とし、この光源から出射された光を無偏光化又は円偏光化するための素子を光源１と光学系２との間に配置して、光学系２に無偏光又は円偏光が入射されるようにしても良い。
【００２６】
偏光子３は、光源１から出射された無偏光又は円偏光から直線偏光を生成し、生成した直線偏光を液晶素子５の多数のユニット５ａに入射する直線偏光生成素子である。偏光子３は、回転ホルダーによって保持され、光学系２で平行光化された無偏光又は円偏光の光路に対して垂直な面内で回転可能に構成されている。偏光子３の回転角（例えば偏光子３の透過軸が地面に平行な状態を基準にしたときの回転角度）を変えることで、偏光子３の光学軸方位を変えることができ、光学系２で平行光化された無偏光又は円偏光から任意の向きを持った直線偏光を生成することができる。偏光子３を保持する回転ホルダーは、コンピュータ１１によってその回転角度を制御される。
【００２７】
図２は、図１に示す液晶素子を光源側から見たときの概略平面図である。
液晶素子５は、液晶層と、これを挟む一対のガラス基板と、ガラス基板に設けられて液晶層に電圧を与えるための電極とから構成される。図２に示すように、液晶素子５は、平面視において個々の形状が例えば六角形となっている多数のユニット５ａに分割されており、上述した一対のガラス基板、液晶層、電極等が各ユニット５ａに含まれる。そして、多数のユニット５ａの各々に含まれる液晶層に印加する電圧を独立に制御することが可能となっている。多数のユニット５ａの各々の液晶層に与える電圧を調整することで、各ユニットに含まれる液晶層のリタデーション値を個別に設定することができる。又、各ユニット５ａの液晶層の光学軸方位は全て同一となっており、各ユニット５ａに入射した光は、各ユニット５ａでその偏光の楕円率が調整されて出射される。
このような構成の液晶素子としては、例えばmeadowlark optics 社のHex Spatial Light Modulatorを用いることができる。Hex Spatial Light Modulatorの多数のユニットの各々の電圧制御は、同社のSpatial Light Modulator Controller(D3218)によって行うことが可能である。
【００２８】
液晶素子５は、回転ホルダーによって保持され、光学系２で平行光化された無偏光又は円偏光の光路に対して垂直な面内で回転可能に構成されている。液晶素子５の回転角（例えば液晶素子５の各ユニット５ａの光学軸が地面に平行な状態を基準にしたときの回転角度）を変えることで、各ユニット５ａの光学軸方位を変えることができ、各ユニット５ａにて、偏光子３で生成された直線偏光の楕円率を調整することができる。したがって、偏光子３の回転角と、液晶素子５の回転角との組み合わせによって、任意の偏光を生成することが可能である。液晶素子５を保持する回転ホルダーも、コンピュータ１１によってその回転角度を制御される。
【００２９】
多数のユニット５ａの各々に含まれる光入射側のガラス基板上には、中心波長が６１０ｎｍの赤色（Ｒ）の光を透過するカラーフィルタと、中心波長が５４０ｎｍの緑色（Ｇ）の光を透過するカラーフィルタと、中心波長が４４０ｎｍの青色（Ｂ）の光を透過するカラーフィルタのいずれかが積層されており、これらのカラーフィルタがカラーフィルタアレイ４を構成している。カラーフィルタアレイ４は、各ユニット５ａから出射される光が、空間混色によって白色光となるように分光を行うものである。このような分光を行うために、カラーフィルタアレイ４では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルタの数及び配置が決められている。例えば、ユニット５ａの総数が１２８であった場合、Ｒカラーフィルタは４２個、Ｇカラーフィルタは４３個、Ｂカラーフィルタは４３個といった具合にそれぞれほぼ同数であり、各カラーフィルタが、空間混色した際、色むらがなく白色となるようにランダムに配置される。カラーフィルタアレイ４は、液晶素子５に貼り付けられているため、液晶素子５と同一の回転角度で回転する。
【００３０】
多数のユニット５ａの各々の液晶層のリタデーション値は、その上に積層されるカラーフィルタを透過する光の波長に応じた値に設定しておく。Ｒカラーフィルタが積層されているユニット５ａの液晶層には、そのリタデーション値がＲ光の中心波長６１０ｎｍの１／４である１５２．５ｎｍとなるように電圧を印加しておく。Ｇカラーフィルタが積層されているユニット５ａの液晶層には、そのリタデーション値がＧ光の中心波長５４０ｎｍの１／４である１３５ｎｍとなるように電圧を印加しておく。Ｂカラーフィルタが積層されているユニット５ａの液晶層には、そのリタデーション値がＢ光の中心波長４４０ｎｍの１／４である１１０ｎｍとなるように電圧を印加しておく。
【００３１】
このようにしておくことで、光源１からの無偏光又は円偏光から生成された直線偏光に含まれるＲ成分，Ｇ成分，Ｂ成分の光のそれぞれに対して、その波長の１／４の位相差を与えることができ、波長分散を考慮した偏光を生成することが可能となる。
【００３２】
図１に戻り、偏光子７は、その地面に対する透過軸方位が被検査フイルムの種類によって決まる。VA用２軸フイルムの場合、２軸フィルム光学軸と偏光子７透過軸方位が一致するように配置される。評価対象となるフイルムとして光学補償フイルムまたは位相差フイルム６と偏光子７が張り合わせてある偏光板加工されたフイルムであっても良い。
【００３３】
色度計９は、偏光子７を透過してスクリーン８に投影された像から、色度を計測する。色度計としては、例えば株式会社トプコンテクノハウス製Topcon分光放射計ＳＲ−３を用いることができる。
【００３４】
コンピュータ１１は、液晶素子５から出射させる光の偏光状態に応じて、偏光子３と液晶素子５のそれぞれの回転角度を自動的に制御する。
【００３５】
液晶素子５から出射される光の偏光状態は以下の数１で表すことができる。
【００３６】
【数１】
2007079396.tif 000003
ここで、
α1；偏光子３の透過軸の地面に対する傾き角度
α2；液晶素子５の光学軸（進相軸）の地面に対する傾き角度
δ；液晶素子５の位相差(λ／４に相当)
【００３７】
数１において、左辺は液晶素子５から出射される光の偏光状態を表し、右辺最初の3つの行列は液晶素子５の特性を表し、右辺次の３つの行列は偏光子３の特性を表し、右辺最後の行列は光源１からの光の偏光状態を表す。
δ及び入射偏光は既知の値なので、α1とα2を指定すれば、液晶素子５から出射させる光の偏光状態を調整することができる。
【００３８】
例えば、偏光子３で調整された直線偏光の方位角の地面に対する傾き角度ｂと、液晶素子５の光学軸（進相軸）の地面に対する傾き角度ａとの組み合わせで発生可能な光の偏光状態は以下の数２で表すことができる。
【００３９】
【数２】
2007079396.tif 000004
【００４０】
数２の右辺最初の３つの行列は、液晶素子５の進相軸が地面に対して角度ａ傾いていることを示し、最後の行列は、偏光子３で調整後の偏光の方位角度が地面に対して角度ｂ傾いていることを示している。
【００４１】
数２に示すａとｂの組み合わせによってポアンカレ球面上の偏光状態を網羅することができる。つまり、任意の偏光を発生させることができる。尚、角度ａは液晶素子５の回転角度によって変化させることができ、角度ｂは、偏光子３の回転角度によって変化させることができる。
数２に示すＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’を指定することで、液晶素子５から出射させたい光の偏光状態をコンピュータ１１に指定すると、コンピュータ１１は、指定されたＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’と数２によって角度ａ，ｂを算出し、算出した角度ａ，ｂの条件を満たすような偏光子３と液晶素子５の回転角度を決定し、この回転角度となるように偏光子３と液晶素子５を回転させる。これにより、任意の偏光を生成することが可能となる。尚、コンピュータ１１は、Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’と角度ａ，ｂとの変換表を予め記憶しておき、この変換表によって回転角度を決定しても良い。
【００４２】
次に、光学フイルム６の特性を評価する方法について説明する。
まず、光学フイルム６に入射させたい光の偏光状態（Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’）をコンピュータ１１に入力する。コンピュータ１１は、入力された偏光状態（Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’）に応じた偏光子３の回転角と液晶素子５の回転角に基づいて偏光子３と液晶素子５を回転させる。例えば、光学フイルム６に、白色の楕円偏光Ｓ１’= 0.612×Ｉ、Ｓ２’= 0.612×Ｉ、Ｓ３’= 0.500×Ｉを入射させたい場合には、ａ= 22.5 °、ｂ= 15°となるように偏光子３と液晶素子５を回転させる。
【００４３】
偏光子３と液晶素子５が回転した後、光源１から白色光を出射させる。出射された白色光は、光学系２で平行光化された後、偏光子３を透過して所定の向きの直線偏光となる。この直線偏光はカラーフィルタアレイ４を透過し、液晶素子５の各ユニット５ａには、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの直線偏光が入射される。各ユニット５ａでは、そこに入射する光の波長の１／４の位相差が与えられて偏光の楕円率が調整される。そして、各ユニット５ａから出射された光は、空間混色された白色の楕円偏光となる。この楕円偏光は光学フイルム６及び偏光子７を透過した後、スクリーン８に投影され、色度計９によって投影像の色度が計測される。そして、計測された色度に基づいて、光学フイルム６を評価する。
【００４４】
以上のように、本実施形態の任意偏光発生装置１０によれば、偏光子３の回転角度と、カラーフィルタアレイ４及び液晶素子５の回転角度とを任意に決めることで、任意の偏光を発生させることができる。又、液晶素子５の各ユニット５ａは、そこに入射する光の波長に応じたリタデーション値に設定しておくことができるため、液晶素子５から出射されて空間混色された偏光を、波長分散も考慮した偏光とすることができる。
【００４５】
１つの位相差フイルムやλ／４板で複数波長に対応した位相差特性を持たせることは困難であり、このような位相差フイルムやλ／４板は現在存在しない。このため、波長分散を考慮した任意の偏光を発生させる場合には、光源からの光に含まれるＲ光，Ｇ光，Ｂ光をそれぞれ別の光路に分離して、それぞれの光路上に、その光路を通る光の波長の１／４の位相差を与えるλ／４板を設置していくといったことが考えられる。しかし、この方法では、偏光を生成する装置が大型になると共に、コストがかかってしまう。ところが任意偏光発生装置１０によれば、このような複雑な機構は不要となるため、小型化且つ低コスト化を実現することが可能となる。
【００４６】
尚、図１に示すカラーフィルタアレイ４は、光源１と偏光子３の間に設置しても同様の効果を得ることができる。又、上記では、液晶素子５の各ユニット５ａのリタデーション値を、各ユニット５ａに入射する光の波長の１／４に設定しているが、これに限らず、各ユニット５ａに入射する光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）に設定することでも、同様に、波長分散も考慮した任意の偏光を発生させることができる。
【００４７】
（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態を説明するための任意偏光発生装置と、これを用いた光学フイルムの評価システムの概略構成を示す図である。図３に示す評価システムにおいて図１と異なる点は、光源１を光源ユニット１’に変更したこと、カラーフィルタアレイ４を省略したこと、特許請求の範囲のリタデーション値調整手段に相当する電圧制御部１２を設けたことの３点である。図３にて図１と同じ構成には同一符号を付してある。
【００４８】
光源ユニット１’は、単色の無偏光又は円偏光を出射するものであり、例えば、単色の直線偏光又は楕円偏光を出射する多数の光源と、この多数の光源から出射された単色の直線偏光又は楕円偏光を無偏光化する素子（例えば偏光解消素子）又は円偏光化する素子とにより単色の無偏光又は円偏光を出射する構成である。
【００４９】
光源ユニット１’は、中心波長が６２４ｎｍの赤色（Ｒ）の直線偏光又は楕円偏光を出射する光源と、中心波長が５２７ｎｍの緑色（Ｇ）の直線偏光又は楕円偏光を出射する光源と、中心波長が４２７ｎｍの青色（Ｂ）の直線偏光又は楕円偏光を出射する光源と、これらの光源から出射された直線偏光又は楕円偏光を円偏光化又は無偏光化する素子とを備える。このような光源としては例えばＬＥＤを用いることができ、ＬＥＤの光出射口に例えば偏光解消素子を貼り付けたものを用いることができる。
【００５０】
光源ユニット１’は、これら多数の光源を同一平面上でアレイ状に多数並べたものを用いることができる。光源ユニット１’は、該多数の光源の各々から出射される光が空間混色によって白色光となるように、各光源の出射する光の色及び各光源の配置が決められている。例えば、Ｒ光を出射する光源は４２個、Ｇ光を出射する光源は４３個、Ｂ光を出射する光源は４３個といった具合にそれぞれほぼ同数であり、各光源が、各光源から出射される光が空間混色した際、色むらがなく白色となるようにランダムに配置される。尚、光源ユニット１’は、単色の無偏光又は円偏光を出射する多数の光源を同一平面上でアレイ状に多数並べたものであっても良い。
【００５１】
色度計９側から見たときの液晶素子５の各ユニット５ａの中心の配列と、光源ユニット１’に含まれる各光源の中心の配列とは回転対称となっており、液晶素子５が所定の角度（上記２つの配列が一致する角度）回転する毎に、光源ユニット１’の多数の光源の各々の中心と液晶素子５の各ユニット５ａの中心とが一直線で結ばれた状態となるように、光源ユニット１’と液晶素子５が設計されている。つまり、液晶素子５が所定の角度回転する毎に、光源ユニット１’から出射され平行光化された多数の無偏光又は円偏光の各光路上には、いずれかのユニット５ａが配置されるようになっている。
【００５２】
尚、液晶素子５の回転角は、光源ユニット１’から出射された無偏光又は円偏光の各光路上に、いずれかのユニット５ａが配置されるような角度だけに制限される。
【００５３】
電圧制御部１２は、各ユニット５ａの液晶層に印加する電圧を制御して、各ユニット５ａの液晶層のリタデーション値が、その液晶層に入射する光の波長に応じた値になるように調整する。この電圧制御部１２は、上述したSpatial Light Modulator Controller(D3218)を用いることができる。
【００５４】
電圧制御部１２は、Ｒ光が入射する液晶素子５のユニット５ａの液晶層には、そのリタデーション値がＲ光の中心波長６２４ｎｍの１／４である１５６ｎｍとなるように電圧を印加し、Ｇ光が入射する液晶素子５のユニット５ａの液晶層には、そのリタデーション値がＧ光の中心波長５２７ｎｍの１／４である１３１．７５ｎｍとなるように電圧を印加し、Ｂ光が入射する液晶素子５のユニット５ａの液晶層には、そのリタデーション値がＢ光の中心波長４２７ｎｍの１／４である１０６．７５ｎｍとなるように電圧を印加する。
【００５５】
本実施形態の場合、液晶素子５の各ユニット５ａに入射する光の波長は、液晶素子５の回転角度によって変化する。そこで、電圧制御部１２は、液晶素子５が回転した場合、その回転角度に応じて、各ユニット５ａの液晶層のリタデーション値を調整する。例えば、電圧制御部１２には、液晶素子５の回転角度（例えば各ユニット５ａの光学軸が地面に水平な状態を基準にしたときの回転角度）と、その回転角度において各ユニット５ａに入射する光の波長との関係をデータベースとして登録しておく。そして、電圧制御部１２は、コンピュータ１１から液晶素子５の回転角度を入手し、入手した回転角度から、各ユニット５ａに入射する光の波長を決定する。そして、その波長に合わせて各ユニット５ａの液晶層のリタデーション値を調整すれば良い。
【００５６】
このようにしておくことで、光源ユニット１’からのＲ，Ｇ，Ｂの無偏光又は円偏光のそれぞれに対して、液晶素子５にてその波長の１／４の位相差を与えることができ、波長分散を考慮した任意の偏光を生成することが可能となる。
【００５７】
以上の構成により、光源ユニット１’の多数の光源の各々の中心と、各ユニット５ａの中心とが一直線で結ばれた状態で、光源ユニット１’を構成する１つの光源に注目した場合、光源ユニット１’から光を出射させると、１つの光源から出て無偏光化又は円偏光化された光は光学系２で平行光化され、偏光子３に入射し、ここで直線偏光が生成され、次いで、液晶素子５のユニット５ａに入射し、ここでその波長に応じた位相差が与えられて偏光の楕円率が調整されて出射される。液晶素子５の各ユニット５ａから出射された各光源からの光は、空間混色によって白色光となり、任意の偏光が得られる。
【００５８】
次に、光学フイルム６の特性を評価する方法について説明する。
まず、光学フイルム６に入射させたい光の偏光状態Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’をコンピュータ１１に入力する。コンピュータ１１は、入力されたＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’に応じた偏光子３の回転角と液晶素子５の回転角を決定し、決定した回転角に基づいて偏光子３と液晶素子５を回転させる。例えば、光学フイルム６に、白色の楕円偏光Ｓ１’= 0.612×Ｉ、Ｓ２’= 0.612×Ｉ、Ｓ３’= 0.500×Ｉを入射させたい場合には、ａ= 22.5°、ｂ= 15°となるように偏光子３と液晶素子５を回転させる。
【００５９】
偏光子３と液晶素子５が回転した後、電圧制御部１２は、コンピュータ１１から液晶素子５の回転角を取得し、液晶素子５の各ユニット５ａに入射される光の波長をデータベースから読み出す。そして、各ユニット５ａの液晶層のリタデーション値が、その液晶層に入射する光の波長の１／４になるように、該液晶層に印加する電圧を制御する。
【００６０】
その後、光源ユニット１’から光を出射させる。出射された光は、光学系２で平行光化された後、偏光子３及び液晶素子５を透過して空間混色された白色の楕円偏光となる。この楕円偏光は光学フイルム６及び偏光子７を透過した後、スクリーン８に投影され、色度計によって投影像の色度が計測される。そして、計測された色度に基づいて、光学フイルム６を評価する。
【００６１】
以上のように、本実施形態の任意偏光発生装置によれば、偏光子３の回転角度と、液晶素子５の回転角度とを任意に決め、液晶素子５の回転角度に応じて各ユニット５ａのリタデーション値を調整することで、波長分散も考慮した任意の偏光を発生させることができる。
【００６２】
尚、上記では、液晶素子５の各ユニット５ａのリタデーション値を、各ユニット５ａに入射する光の波長の１／４に設定しているが、これに限らず、各ユニット５ａに入射する光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）に設定することでも、同様に、波長分散も考慮した任意の偏光を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第一実施形態を説明するための任意偏光発生装置と、これを用いた光学フイルムの評価システムの概略構成を示す図
【図２】図１に示す液晶素子を光源側から見たときの概略平面図
【図３】本発明の第二実施形態を説明するための任意偏光発生装置と、これを用いた光学フイルムの評価システムの概略構成を示す図
【符号の説明】
【００６４】
１  光源
１’  光源ユニット
２  光学系
３，７  偏光子
４  カラーフィルタアレイ
５  液晶素子
５ａ  ユニット
６  光学フイルム
８  スクリーン
９  色度計
１０  任意偏光発生装置
１１  コンピュータ
１２  電圧制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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