(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】単色のある一定の偏光を出射する光源を多数有し、該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１と、リタデーション値が任意に設定可能で、且つ、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状態を調整する液晶素子４，５と、液晶素子４，５のそれぞれの多数のユニットの各々のリタデーション値を調整する電圧制御部１２とを備え、液晶素子４，５はそれぞれ前記光路上で回転可能であり、光源ユニット１と液晶素子４，５は、液晶素子４，５がそれぞれ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液晶素子４，５の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する。【選択図】図１
2007079436.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、
単色のある一定の偏光を出射する光源を多数有し、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状態を調整する、前記偏光の光路上に直列に設置された複数の光学素子と、
前記複数の光学素子のそれぞれの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、
前記複数の光学素子は、それぞれ前記光路上で回転可能であり、
前記光源ユニットと前記複数の光学素子は、前記複数の光学素子がそれぞれ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、前記多数の光源の各々の中心と前記複数の光学素子の各々の各ユニットの中心とが一直線で結ばれた状態で、前記一直線で結ばれたユニットのリタデーション値が、前記一直線で結ばれたユニットのうち前記光源ユニットから最も遠い位置にあるユニットから出射される偏光である出射偏光の波長に応じた値となるように、前記各ユニットのリタデーション値を調整する任意偏光発生装置。
【請求項２】
任意偏光を発生する任意偏光発生装置であって、
ある一定の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状態を調整する、前記偏光の光路上に直列に設置された複数の光学素子と、
前記光出射手段から最も遠い位置にある光学素子から出射される多数の偏光が、複数の波長の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、
前記複数の光学素子の各々の前記各ユニット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、
前記複数の光学素子は、それぞれ前記光路上で回転可能であり、
前記複数の光学素子は、前記複数の光学素子がそれぞれ所定の角度回転する毎に、前記複数の光学素子の各々の各ユニットの中心同士が一直線で結ばれるように設計されており、
前記分光素子は、前記複数の光学素子のいずれかと同じ回転角度で回転し、且つ、前記多数の偏光が空間混色で白色となるように前記分光を行い、
前記リタデーション値調整手段は、前記複数の光学素子の各々の各ユニットの中心同士が一直線で結ばれた状態で、前記一直線で結ばれたユニットのリタデーション値が、前記一直線で結ばれたユニットのうち前記光出射手段から最も遠い位置にあるユニットから出射される偏光である出射偏光の波長に応じた値となるように、前記各ユニットのリタデーション値を調整する任意偏光発生装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の任意偏光発生装置であって、
前記複数の光学素子が、前記偏光の方位角を調整する第一の光学素子と、前記偏光の楕円率を調整する第二の光学素子とを含む任意偏光発生装置。
【請求項４】
請求項３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、前記第一の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の（１／２＋ｍ）（ｍは整数）となるように調整し、前記第二の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の｛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５】
請求項１又は２記載の任意偏光発生装置であって、
前記複数の光学素子が、前記偏光の方位角を調整する第一の光学素子と、前記偏光の楕円率を調整する第二の光学素子との２つの光学素子である任意偏光発生装置。
【請求項６】
請求項５記載の任意偏光発生装置であって、
前記第一の光学素子と前記第二の光学素子が、前記偏光の進む方向にこの順に設置され、
前記リタデーション値調整手段が、前記第一の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の（１／２＋ｍ）（ｍは整数）となるように調整し、前記第二の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の｛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７】
請求項５記載の任意偏光発生装置であって、
前記第二の光学素子と前記第一の光学素子が、前記偏光の進む方向にこの順に設置され、
前記リタデーション値調整手段が、前記第二の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）となるように調整し、前記第一の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の（１／２＋ｍ）（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８】
請求項１〜７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９】
請求項１〜８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、単色のある一定の偏光を出射する光源を多数有し、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状態を調整する、前記偏光の光路上に直列に設置された複数の光学素子と、前記複数の光学素子のそれぞれの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、前記複数の光学素子は、それぞれ前記光路上で回転可能であり、前記光源ユニットと前記複数の光学素子は、前記複数の光学素子がそれぞれ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、前記多数の光源の各々の中心と前記複数の光学素子の各々の各ユニットの中心とが一直線で結ばれた状態で、前記一直線で結ばれたユニットのリタデーション値が、前記一直線で結ばれたユニットのうち前記光源ユニットから最も遠い位置にあるユニットから出射される偏光である出射偏光の波長に応じた値となるように、前記各ユニットのリタデーション値を調整する。
【００１０】
（２）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、ある一定の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状態を調整する、前記偏光の光路上に直列に設置された複数の光学素子と、前記光出射手段から最も遠い位置にある光学素子から出射される多数の偏光が、複数の波長の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、前記複数の光学素子の各々の前記各ユニット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、前記複数の光学素子は、それぞれ前記光路上で回転可能であり、前記複数の光学素子は、前記複数の光学素子がそれぞれ所定の角度回転する毎に、前記複数の光学素子の各々の各ユニットの中心同士が一直線で結ばれるように設計されており、前記分光素子は、前記複数の光学素子のいずれかと同じ回転角度で回転し、且つ、前記多数の偏光が空間混色で白色となるように前記分光を行い、前記リタデーション値調整手段は、前記複数の光学素子の各々の各ユニットの中心同士が一直線で結ばれた状態で、前記一直線で結ばれたユニットのリタデーション値が、前記一直線で結ばれたユニットのうち前記光出射手段から最も遠い位置にあるユニットから出射される偏光である出射偏光の波長に応じた値となるように、前記各ユニットのリタデーション値を調整する。
【００１１】
（３）本発明の任意偏光発生装置は、（１）又は（２）記載の任意偏光発生装置であって、前記複数の光学素子が、前記偏光の方位角を調整する第一の光学素子と、前記偏光の楕円率を調整する第二の光学素子とを含む。
【００１２】
（４）本発明の任意偏光発生装置は、（３）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、前記第一の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の（１／２＋ｍ）（ｍは整数）となるように調整し、前記第二の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）となるように調整する。
【００１３】
（５）本発明の任意偏光発生装置は、（１）又は（２）記載の任意偏光発生装置であって、前記複数の光学素子が、前記偏光の方位角を調整する第一の光学素子と、前記偏光の楕円率を調整する第二の光学素子との２つの光学素子である。
【００１４】
（６）本発明の任意偏光発生装置は、（５）記載の任意偏光発生装置であって、前記第一の光学素子と前記第二の光学素子が、前記偏光の進む方向にこの順に設置され、前記リタデーション値調整手段が、前記第一の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の（１／２＋ｍ）（ｍは整数）となるように調整し、前記第二の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）となるように調整する。
【００１５】
（７）本発明の任意偏光発生装置は、（５）記載の任意偏光発生装置であって、前記第二の光学素子と前記第一の光学素子が、前記偏光の進む方向にこの順に設置され、前記リタデーション値調整手段が、前記第二の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の｛１／４＋（ｍ／２）｝（ｍは整数）となるように調整し、前記第一の光学素子の各ユニットのリタデーション値を、該各ユニットを通って出射される前記出射偏光の波長の（１／２＋ｍ）（ｍは整数）となるように調整する。
【００１６】
（８）本発明の任意偏光発生装置は、（１）〜（７）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。
【００１７】
（９）本発明の任意偏光発生装置は、（１）〜（８）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】
【００１８】
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】
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
任意偏光発生装置１０は、単色のある一定の偏光を出射する多数の光源からなる光源ユニット１と、光源ユニット１からの光を平行光化する光学系２と、液晶素子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、電圧制御部１２（特許請求の範囲のリタデーション値調整手段に相当）とを備える。光源ユニット１、光学系２、液晶素子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。
【００２２】
光源ユニット１に含まれる多数の光源は、例えば、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を含む。このような光源としては例えばＬＥＤがあげられる。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。
【００２３】
図２は、図１に示す液晶素子４を光源ユニット１側から見たときの概略平面図である。尚、液晶素子５も液晶素子４と同じ構成であり、図２に示す符号４を５に変えたものを液晶素子５とする。
液晶素子４[５]は、それぞれ、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４[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（光源ユニット１に含まれる光源と同じ数）のユニット４ａ[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４ａ[５ａ]に含まれる。そして、多数のユニット４ａ[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４ａ[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４ａ[５ａ]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４ａ[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４ａ[５ａ]に入射した光は、各ユニット４ａ[５ａ]でその偏光状態を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。
【００２４】
本実施形態では、液晶素子４の各ユニット４ａにて、そこに入射した偏光の方位角を調整できるように、各ユニット４ａに含まれる液晶層のリタデーション値が電圧制御部１２によって調整される。又、液晶素子５の各ユニット５ａにて、そこに入射した偏光の楕円率を調整できるように、各ユニット５ａに含まれる液晶層のリタデーション値が電圧制御部１２によって調整される。尚、液晶素子４と液晶素子５の配置は逆であっても良い。
【００２５】
液晶素子４[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。色度計９側から見たときの液晶素子４[５]の各ユニット４ａ[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４[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４[５]の各々の各ユニット４ａ[５ａ]の中心とが一直線で結ばれた状態となる。つまり、液晶素子４，５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光の各光路上には、いずれかのユニット４ａ[５ａ]が配置されるようになっている。
【００２６】
液晶素子４と液晶素子５の回転角を変えることで、各ユニット４ａと各ユニット５ａの光学軸方位を変えることができ、液晶素子４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。但し、液晶素子４と液晶素子５の回転角は、光源ユニット１から出射された光の各光路上に、いずれかのユニット４ａと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。液晶素子４，５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】
電圧制御部１２は、各ユニット４ａの液晶層に印加する電圧を制御して、各ユニット４ａの液晶層のリタデーション値を、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。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を、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。
【００２８】
電圧制御部１２は、Ｒ光が入射する液晶素子４のユニット４ａ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１／２である３１２ｎｍとなるように電圧を印加し、Ｇ光が入射する液晶素子４のユニット４ａ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１／２である２６３．５ｎｍとなるように電圧を印加し、Ｂ光が入射する液晶素子４のユニット４ａ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１／２である２１３．５ｎｍとなるように電圧を印加する。
【００２９】
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。
【００３０】
本実施形態の場合、液晶素子４の各ユニット４ａと液晶素子５の各ユニット５ａに入射する光の波長は、液晶素子４と液晶素子５のそれぞれ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４と液晶素子５が回転した場合、その回転角度に応じて、各ユニット４ａと各ユニット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４と液晶素子５の回転角度（例えば各ユニット４ａの光学軸と各ユニット５ａの光学軸が地面に水平の状態を基準と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４ａと各ユニット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４と液晶素子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４ａと各ユニット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４ａと各ユニット５ａの液晶層のリタデーション値を調整すれば良い。
【００３１】
以上のような調整を行うことで、電圧制御部１２は、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４ａ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、一直線で結ばれたユニット４ａとユニット５ａのリタデーション値を、該一直線で結ばれたユニット４ａとユニット５ａのうち、光源ユニット１から最も離れた位置にあるユニット５ａから出射される偏光（出射偏光という）の波長に応じた値とすることができる。
【００３２】
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の光のそれぞれに対して、液晶素子４にてその波長の１／２の位相差を与え、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。
【００３３】
ここで、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。
【００３４】
【数１】
2007079436.tif 000003
ここで、
α１；液晶素子４の光学軸（進相軸）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
δ１；液晶素子４の位相差(λ／２に相当)
δ２；液晶素子５の位相差(λ／４に相当)
【００３５】
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、次の３つの行列は液晶素子４の特性を表し、右辺最後の行列は光源ユニット１からの光の偏光状態を表す。δ１、δ２、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。
【００３６】
例えば、入射偏光状態Ｓ０=Ｉ、Ｓ１= Ｉ、Ｓ２= 0、Ｓ３= 0で、液晶素子４で調整された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。
【００３７】
【数２】
2007079436.tif 000004
【００３８】
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、液晶素子４で調整後の偏光の方位角度が地面に対して角度２ｂ傾いていることを示している。
【００３９】
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、液晶素子４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の条件を満たす液晶素子４，５の回転角度を決定し、この回転角度となるように液晶素子４，５を回転させる。一方、コンピュータ１１は、決定した回転角度を電圧制御部１２に入力し、電圧制御部１２が入力された回転角度に応じて、液晶素子４，５の各ユニットのリタデーション値を調整する。これにより、光源ユニット１からのＲ，Ｇ，Ｂの光のそれぞれに対して、液晶素子４にてその波長の１／２の位相差を与え、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。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。
【００４０】
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。例えば、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。
【００４１】
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。
【００４２】
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４ａ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から光を出射させると、光源ユニット１を構成する１つの光源に注目した場合、その光源から出た光は光学系２で平行光化され、液晶素子４のユニット４ａに入射し、ここでその波長に応じた位相差が与えられて方位角が調整され、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、これによって、波長分散を考慮した任意の偏光が得られる。
【００４３】
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’に応じた液晶素子４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液晶素子４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= 7.5°となるように液晶素子４と液晶素子５を回転させる。
【００４４】
液晶素子４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４と液晶素子５の回転角を取得し、液晶素子４の各ユニット４ａと液晶素子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４ａ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１／２になるように、該液晶層に印加する電圧を制御し、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。
【００４５】
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、液晶素子４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。
【００４６】
以上のように、本実施形態の任意偏光発生装置によれば、液晶素子４の回転角度と、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４の各ユニット４ａと液晶素子５の各ユニット５ａは、それぞれそこに入射する光の波長に応じたリタデーション値に調整されるため、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。
【００４７】
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。
【００４８】
（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、光源ユニット１を光源ユニット１’に変更したこと、液晶素子４の光入射側にカラーフィルタアレイ３を設けたこと、電圧制御部１２を電圧制御部１２’に変更したことの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。
【００４９】
光源ユニット１’は、ある一定の偏光（白色の直線偏光又は楕円偏光）を出射するものであり、例えば白色ＬＥＤを１つあるいは多数並べたもの、或いは、ハロゲンランプやキセノンランプを使用したファイバー光源のファイバー先端に偏光板を貼り付けたものが用いられる。
【００５０】
液晶素子４の各ユニット４ａに含まれる光入射側のガラス基板上には、Ｒ光を透過するカラーフィルタと、Ｇ光を透過するカラーフィルタと、Ｂ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３を構成している。
【００５１】
カラーフィルタアレイ３は、光源ユニット１’から最も離れた位置にある液晶素子５の各ユニット５ａから出射される多数の偏光が、複数の波長の偏光が混在したものとなるように、且つ、該多数の偏光が、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３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４ａ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３は、液晶素子４に貼り付けられているため、液晶素子４と同一の回転角度で回転する。
【００５２】
電圧制御部１２’は、液晶素子４と液晶素子５の回転角度に関わらず、液晶素子４の各ユニット４ａの液晶層のリタデーション値を、該各ユニット４ａの光入射側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となるように調整する。Ｒカラーフィルタが積層されているユニット４ａ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１／２である３１２ｎｍとなるように電圧を印加する。Ｇカラーフィルタが積層されているユニット４ａ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１／２である２６３．５ｎｍとなるように電圧を印加する。Ｂカラーフィルタが積層されているユニット４ａ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１／２である２１３．５ｎｍとなるように電圧を印加する。
【００５３】
このようにしておくことで、液晶素子４において、光源ユニット１’からの偏光から分光されたＲ，Ｇ，Ｂの光のそれぞれに対して、その波長の１／２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。
【００５４】
尚、カラーフィルタアレイ３は、液晶素子４の光入射側の反対側に貼り付けてあっても良い。この場合、電圧制御部１２’は、液晶素子４の各ユニット４ａの液晶層のリタデーション値を、該各ユニット４ａの光入射側の反対側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となるように調整する。
【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４と液晶素子５の回転角度によって異なる。そこで、電圧制御部１２’は、液晶素子４と液晶素子５が回転した場合は、その回転角度に合わせて、液晶素子５の各ユニット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４及び液晶素子５の回転角度と、その回転角度において液晶素子５の各ユニット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４と液晶素子５の回転角度を入手し、入手した回転角度から、液晶素子５の各ユニット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液晶素子５の各ユニット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、液晶素子５において、光源ユニット１’からの偏光から分光されたＲ，Ｇ，Ｂ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。
【００５７】
以上のような調整を行うことで、電圧制御部１２’は、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４ａ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、一直線で結ばれたユニット４ａとユニット５ａのリタデーション値を、該一直線で結ばれたユニット４ａとユニット５ａのうち、光源ユニット１から最も離れた位置にあるユニット５ａから出射される偏光である出射偏光の波長に応じた値とすることができる。
【００５８】
尚、カラーフィルタアレイ３は、液晶素子４の光入射側の面又は該面の反対面ではなく、液晶素子５の光入射側の面又は該面の反対面に貼り付けておいても良い。この場合、液晶素子５の各ユニット５ａのリタデーション値は、液晶素子４と液晶素子５の回転角度に関わらず、電圧制御部１２’により、その光入射側に積層されるカラーフィルタを透過する光の波長またはその光出射側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され、液晶素子４の各ユニット４ａのリタデーション値は、液晶素子４と液晶素子５の回転角度に応じて電圧制御部１２’により調整がなされる。
【００５９】
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４ａ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’から光を出射させると、液晶素子４の各ユニット４ａには、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの光が入射される。各ユニット４ａでは、そこに入射する光の波長の１／２の位相差が与えられて方位角が調整されて出射される。そして、液晶素子５の各ユニット５ａには各ユニット４ａから出射されたＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの光が入射される。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から出射された光は、空間混色によって白色光となり、これにより、波長分散を考慮した任意の偏光が得られる。
【００６０】
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’に応じた液晶素子４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液晶素子４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= 7.5°となるように液晶素子４と液晶素子５を回転させる。
【００６１】
液晶素子４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４と液晶素子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。又、電圧制御部１２’は、液晶素子４の各ユニット４ａ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１／２になるように、該液晶層に印加する電圧を制御する。
【００６２】
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、カラーフィルタアレイ３、液晶素子４、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。
【００６３】
以上のように、本実施形態の任意偏光発生装置によれば、液晶素子４の回転角度と、液晶素子５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、液晶素子４及び液晶素子５それぞれの複数のユニット５ａ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されるため、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。
【００６４】
尚、第一実施形態、第二実施形態では、液晶素子を２つとしたが、液晶素子が２つ以上あっても良く、この２つ以上の液晶素子に、偏光の方位角を調整するものと、偏光の楕円率を調整するものとが含まれていれば、上述したように、波長分散を考慮した任意の偏光を生成することが可能である。
【００６５】
又、以上の実施形態では、偏光の方位角を調整するために、液晶素子の各ユニットのリタデーション値を、各ユニットに入射する光の波長の１／２に設定しているが、これに限らず、各ユニットに入射する光の波長の（１／２＋ｍ）（ｍは整数）に設定することでも偏光の方位角を調整することが可能である。また、以上の実施形態では、偏光の楕円率を調整するために、液晶素子の各ユニットのリタデーション値を、各ユニット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偏光の楕円率を調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【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に示す液晶素子の概略構成を示す平面図。
【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】
【００６７】
１，１’  光源ユニット
２  光学系
３  カラーフィルタアレイ
４，５  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
１２，１２’  電圧制御部
【図１】
2007079436.tif 000005
【図２】
2007079436.tif 000006
【図３】
2007079436.tif 000007