[发明专利]偏振变换元件

权利要求书

1.一种偏振变换元件，具有：

相位反转元件，沿着光轴配置，使具有规定的波长的入射光的一部分的相位反转；以及

偏振面旋转元件，将具有所述规定的波长的直线偏振光变换为径向偏振光，

所述偏振变换元件的特征在于：

所述偏振面旋转元件具有：

液晶层，包含液晶分子；以及

二个第1透明电极，以夹着该液晶层而相对的方式配置，

所述液晶层具有沿着以所述偏振面旋转元件与所述光轴的第1交点为中心的圆周方向而配置的多个区域，所述多个区域的每一个中包含的所述液晶分子的取向方向相互不同，

所述液晶层的所述多个区域的每一个通过对所述二个第1透明电极之间施加与所述规定的波长对应的电压，根据该区域中包含的所述液晶分子的取向方向，旋转所述直线偏振光中的透射了该区域的分量的偏振面，以使其与以所述第1交点为中心的放射方向平行，

所述相位反转元件具有沿着以该相位反转元件与所述光轴的第2交点为中心的放射方向交替配置的第1环形部分以及第2环形部分，使入射到所述第1环形部分的所述直线偏振光或者所述径向偏振光的相位相对入射到所述第2环形部分的所述直线偏振光或者所述径向偏振光的相位反转。

2.根据权利要求1所述的偏振变换元件，其特征在于：

所述多个区域的每一个中包含的所述液晶分子的取向方向是与入射到所述偏振面旋转元件的直线偏振光的偏振面所成的角度成为通过所述第1交点以及该区域的规定的直线与所述偏振面之间的角度的1/2的方向，

通过对所述二个第1透明电极之间施加与所述规定的波长对应的电压，所述偏振面旋转元件使所述直线偏振光中的透射了所述多个区域的每一个的分量的偏振面旋转所述直线偏振光的偏振面与所述取向方向所成的角的2倍的角度而与规定的线平行。

3.根据权利要求2所述的偏振变换元件，其特征在于：所述多个区域的每一个中的所述规定的线是通过所述第1交点并且对该区域进行2等分的线。

4.根据权利要求1所述的偏振变换元件，其特征在于：将所述多个区域中的与所述直线偏振光的偏振面平行并且与通过所述光轴的面交叉的二个区域的某一方设为第1区域，以使所述多个区域的总数成为N时，使相对该第1区域按照顺时针或者逆时针的顺序第n个区域中的所述取向方向、和入射到所述第1区域的所述直线偏振光的偏振面所成的角度θ成为θ=360°×（n－1）/（2N）的方式，设定所述多个区域的每一个中的所述取向方向，此处n是1至N中的某一个整数。

5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的偏振变换元件，其特征在于：

所述相位反转元件具有：

第2液晶层，包含第2液晶分子；以及

二个第2透明电极，以夹着该第2液晶层而相对的方式配置，

所述二个第2透明电极中的一方是与所述第1环形部分对应的多个环形电极，通过对该环形电极与所述二个第2透明电极的另一方之间施加与所述规定的波长对应的电压，使入射到所述第1环形部分的所述直线偏振光或者所述径向偏振光的相位反转。

6.根据权利要求5述的偏振变换元件，其特征在于：

所述相位反转元件配置于所述偏振面旋转元件的入射侧，

所述第2液晶层中包含的所述第2液晶分子沿着与入射到所述相位反转元件的直线偏振光的偏振面平行的方向取向。

7.根据权利要求5述的偏振变换元件，其特征在于：

所述相位反转元件配置于所述偏振面旋转元件的出射侧，

所述第2液晶层中包含的所述第2液晶分子被取向为以所述第2交点为中心的放射状。

8.根据权利要求5~7中的任意一项所述的偏振变换元件，其特征在于还具有：

驱动电路，根据所述规定的波长变更所述电压，并且将该电压施加到所述二个第1透明电极之间以及所述二个第2透明电极之间。

9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的偏振变换元件，其特征在于还具有：

残留双折射补偿元件，配置于所述偏振面旋转元件的入射侧或者出射侧，

该残留双折射补偿元件具有与所述偏振面旋转元件具有的所述液晶层的所述多个区域的每一个向光轴方向投影的位置一致的多个第2区域，该多个第2区域的每一个具有消除在对所述液晶层施加了第2电压时所述液晶层的所述多个区域中的光轴方向的投影位置一致的区域所产生的双折射的双折射。

10.根据权利要求9述的偏振变换元件，其特征在于：所述残留双折射补偿元件具备具有所述多个第2区域的第3液晶层，并且该第3液晶层中的所述多个第2区域的每一个具有以与所述偏振面旋转元件具有的所述液晶层中的所述多个区域中的光轴方向的投影位置一致的区域中的所述液晶分子的取向方向正交的方式取向的第3液晶分子。