JP6820420B2 - 位相変調器および光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、位相変調器および光学装置に関する。

複数の素子が２つの基板の間に配置され、これらが電界の印加により光学的等方性から光学的異方性に変化する電気光学位相変調器が知られている（特許文献１）。

米国特許公報２０１３／０１４８９２１Ａ１

しかし、特許文献１に記載された電気光学位相変調器では、光が垂直入射する場合と斜め入射する場合とで、位相変調が大きく異なる。従って、位相変調が光の入射方向により大きく影響を受ける。

本発明は、光の入射方向による影響が少ない位相変調器および光学装置を提供する。

本発明の第１の態様によると、内側に電極層が形成されて対向する一組の基板の間に第１液晶材料を充填した第１液晶素子と、内側に電極層が形成されて対向する一組の基板の間に第２液晶材料を充填した第２液晶素子とを、互いに平行に配置して、光が前記第１液晶素子と前記第２液晶素子とを順次通過するようにした位相変調器であって、前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に電圧が印加されない状態では、前記第１液晶材料は屈折率が第１等方屈折率の光学的等方性を示し、前記第２液晶材料は屈折率が第２等方屈折率の光学的等方性を示し、前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に所定範囲の任意の電圧が印加された状態では、前記第１液晶材料は、第１常光屈折率と前記第１常光屈折率より大きい第１異常光屈折率とによる光学的一軸異方性を示し、前記第２液晶材料は、第２常光屈折率と前記第２常光屈折率より小さい第２異常光屈折率とによる光学的一軸異方性を示し、前記第１液晶材料および前記第２液晶材料は共にブルー相液晶材料であり、前記第１液晶材料が光学的一軸異方性を示す状態において、前記第１液晶材料の光学軸は、前記第１液晶素子の基板のそれぞれに垂直であり、前記第２液晶材料が光学的一軸異方性を示す状態において、前記第２液晶材料の光学軸は、前記第２液晶素子の基板のそれぞれに垂直である。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の位相変調器において、前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間において、電圧を印加しない状態から任意電圧を印加する状態に変化させた際、第１液晶材料における第１等方屈折率から第１常光屈折率への変化と、第２液晶材料における第２等方屈折率から第２常光屈折率への変化、との和はゼロ以外の値を有することが好ましい。
本発明の第３の態様によると、第１または第２の態様の位相変調器において、前記第１液晶素子における前記第１液晶材料の層の厚さと、前記第２液晶素子における前記第２液晶材料の層の厚さとは、実質的に等しいことが好ましい。
本発明の第４の態様によると、第３の態様の位相変調器において、前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に前記所定範囲の任意の電圧が印加された状態では、前記第１常光屈折率と前記第１異常光屈折率との差の絶対値と、前記第２常光屈折率と前記第２異常光屈折率との差の絶対値とは、実質的に等しいことが好ましい。
本発明の第５の態様によると、第１〜第４のいずれか１つの態様の位相変調器において、前記第１等方屈折率と前記第２等方屈折率とは実質的に等しく、前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に前記所定範囲の任意の電圧が印加された状態において、前記第１常光屈折率と前記第２常光屈折率とは、実質的に等しいことが好ましい。
本発明の第６の態様によると、第１〜第５のいずれか１つの態様の位相変調器において、少なくとも前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のいずれかを複数の液晶で構成することが好ましい。
本発明の第７の態様によると、第１〜第６のいずれか１つの態様の位相変調器において、前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に所定範囲の電圧を印加するように制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
本発明の第８の態様によると、第７の態様の位相変調器において、前記第１液晶素子および前記第２液晶素子はそれぞれ、二次元配列された複数の部分液晶領域に分割されており、前記第１液晶素子に配列された前記部分液晶領域は、前記第２液晶素子に配列された前記部分液晶領域と対応し、前記制御部はそれぞれの前記部分液晶領域に個別に駆動電気信号を印加するように制御することが好ましい。
本発明の第９の態様によると、光学装置であって、第１〜第８のいずれか１つの態様の位相変調器を備える。
上記の光学装置は、眼鏡レンズ、接眼用バイザー、照準光学系のいずれかであり、眼鏡レンズは、眼の保護および／または視度矯正に適合するように設計されるが、非矯正（平面または無限焦点）であってもよいし矯正眼鏡レンズであってもよい。矯正レンズは、単焦点、二焦点、三焦点、あるいは累進焦点レンズであってもよい。接眼用バイザーは、マスク、ゴーグル、ヘルメット、あるいはその他のヘッドギアに備えられるものであり、眼の前方に配置されるように設計される。ゴーグルやマスクとしては、スキーゴーグルやスキューバまたはシュノーケリング用マスク、保護ゴーグル、その他の類似の用具が挙げられる。

本発明によれば、光の入射方向による影響が少ない位相変調器および光学装置を提供できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る位相変調器の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係る位相変調器における、液晶素子への印加電圧と液晶素子の屈折率との関係を示す概念図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る位相変調器に光が斜め入射する様子を示す図であり、（ａ）は、その斜視図、（ｂ）はその断面図である。 図４は、印加電圧５０Ｖにおける、常光と異常光の位相差と角度θとの関係を示すグラフである。 図５は、印加電圧１００Ｖにおける、常光と異常光の位相差と角度θとの関係を示すグラフである。 図６は、印加電圧１５０Ｖにおける、常光と異常光の位相差と角度θとの関係を示すグラフである。 図７は、印加電圧２００Ｖにおける、常光と異常光の位相差と角度θとの関係を示すグラフである。 図８は、印加電圧と位相変調の関係を示すグラフである。 図９は、一変形例に係る位相変調器における、液晶素子への印加電圧と屈折率との関係を示す概念図である。 図１０は、電源および制御装置を備えた構成の位相変調器の概略構成図である。 図１１は、部分液晶領域を有する液晶素子を用いて構成された色消し位相変調器の概略構成図である。

本発明について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る位相変調器１００の概略構成図である。位相変調器１００は、第１液晶素子１１と第２液晶素子１２とを有する。第１液晶素子１１においては、互いに平行に配置された一組の基板３の間の空隙に第１液晶材料１が充填され、第２液晶素子１２においては、互いに平行に配置された一組の基板３の間の空隙に第２液晶材料２が充填されている。第１液晶材料１の層の厚さはｄ_１であり、第２液晶材料の２の層の厚さはｄ_２である。ｄ_１とｄ_２とは近い値であることが好ましく、同一であればより好ましい。一組の基板３のそれぞれの内側（第１液晶材料１または第２液晶材料２が接する側）には、電極層４が形成されている。第１液晶素子１１と第２液晶素子１２とは互いに平行に配置され、直線偏光は第１液晶素子１１および第２液晶素子１２を順次透過する。第１液晶素子１１第２液晶素子１２の配置順序は特に制約されない。

第１液晶素子１１および第２液晶素子１２のいずれについても電圧が印加されない状態（以下、非印加状態という）においては、第１液晶材料１および第２液晶材料２は共に光学的等方性を示す。非印加状態における第１液晶材料１の屈折率（第１等方屈折率）をｎ_ｉｓｏ１と表し、非印加状態における第２液晶材料２の屈折率（第２等方屈折率）をｎ_ｉｓｏ２と表す。ｎ_ｉｓｏ１とｎ_ｉｓｏ２とは等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。

第１液晶素子１１および第２液晶素子１２のいずれについても所定範囲の電圧を印加した状態（以下、印加状態という）においては、第１液晶材料１および第２液晶材料２はともに光学的一軸異方性を示す。印加状態において、第１液晶材料１および第２液晶材料２のそれぞれの光学軸（optic axis）は、実質的に基板３の表面に対して垂直である。第１液晶素子１１および第２液晶素子１２のそれぞれにおいて、基板の表面に平行な方向の屈折率（常光屈折率）と、基板の表面に垂直な方向の屈折率（異常光屈折率）とは異なる。第１液晶素子１１および第２液晶素子１２のそれぞれにおいて、常光屈折率は、基板の表面に平行ないずれの方向について一定である。すなわち、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２は共に、いわゆるｃプレートである。なお、「光学軸（optic axis）」とは、光学系の中心を意味する「光軸（optical axis）」とは異なる。

第１液晶材料１および第２液晶材料２としては、ブルー相液晶材料を用いることが好ましい。またブルー相液晶材料としては、高分子安定化ブルー相（PSBP）液晶材料であることがより好ましい。

第１液晶素子１１における常光屈折率および異常光屈折率を、それぞれ第１常光屈折率ｎ_о１および第１異常光屈折率ｎ_ｅ１と表す。また、第２液晶素子１２における常光屈折率および異常光屈折率を、それぞれ第２常光屈折率ｎ_о２および第２異常光屈折率ｎ_ｅ２と表す。

図２は、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２の印加電圧と屈折率との関係を示す概念図である。図２において、縦軸は屈折率、横軸は液晶素子に印加する電圧を示す。図２においては、図が煩雑になることを避けるために、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１は第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２より大きく示されている。しかし、第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２の方が第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１より大きくてもよいし、あるいは、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１と第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２とは等しくてもよい。

第１液晶素子１１に電圧を印加して非印加状態の状態から印加状態に変化させると、第１液晶素子１１において、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１は、第１常光屈折率ｎ_о１と第１異常光屈折率ｎ_ｅ１とに分岐して変化する。第１常光屈折率ｎ_о１は、印加電圧の増加に伴って、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１から低下する。一方、第１異常光屈折率ｎ_ｅ１は、印加電圧の増加に伴って、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１から上昇する。すなわち、第１液晶素子１１は、印加状態においては正のｃプレート（positive c-plate）として機能する。

第２液晶素子１２に電圧を印加して非印加状態の状態から印加電圧を増加させると、第２液晶素子１２において、第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２は、第２常光屈折率ｎ_о２と第２異常光屈折率ｎ_ｅ２とに分岐して変化する。第２常光屈折率ｎ_о２は、印加電圧の増加に伴って、第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２から上昇する。一方、第２異常光屈折率ｎ_ｅ２は、印加電圧の増加に伴って、第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２から低下する。すなわち、第２液晶素子１２は、印加状態においては負のｃプレート（negative c-plate）として機能する。

図２に示されているように、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２がそれぞれ印加状態の場合、それぞれの液晶素子において、ｎ_о１＜ｎ_ｅ１およびｎ_о２＞ｎ_ｅ２の関係が成り立つ。その際、第１常光屈折率ｎ_о１と第１異常光屈折率ｎ_ｅ１との差の絶対値と、第２常光屈折率ｎ_о２と第２異常光屈折率ｎ_ｅ２との差との絶対値は、近い値であることが好ましい。特に、第１液晶素子１１の第１液晶材料１の厚さｄ_１と第２液晶素子１２の第２液晶材料２の厚さｄ_２が等しい場合（ｄ_１＝ｄ_２＝ｄの場合）、これらの値は同じであることがより好ましい。この点について図２を参照して説明する。電圧Ｖ_Ｈが第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に共に印加された場合、ｎ_ｅ１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）＝Ｄ_Ｈ１、ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_ｅ２（Ｖ_Ｈ）＝Ｄ_Ｈ２とすると、Ｄ_Ｈ１とＤ_Ｈ２とは近い値であることが好ましく、Ｄ_Ｈ１＝Ｄ_Ｈ２であればより好ましい。同様に、電圧Ｖ_Ｌが第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に共に印加された場合、ｎ_ｅ１（Ｖ_Ｌ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ）＝Ｄ_Ｌ１、ｎ_о２（Ｖ_Ｌ）−ｎ_ｅ２（Ｖ_Ｌ）＝Ｄ_Ｌ２とすると、Ｄ_Ｌ１とＤ_Ｌ２とは近い値であることが好ましく、Ｄ_Ｌ１＝Ｄ_Ｌ２であればより好ましい。

第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に対する印加電圧を増加させた際に、第１常光屈折率ｎ_о１が低下する度合いと第２常光屈折率ｎ_о２が上昇する度合いとは異なる。すなわち、
│ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１│≠│ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２│
の関係が成り立つ。従って、非印加状態から任意電圧の印加状態に変化させた際、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１から第１常光屈折率ｎ_о１への変化（ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１）と、第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２から第２常光屈折率ｎ_о２への変化（ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２）、との和はゼロとはならない。すなわち、次に示す式（１）の関係が成り立つ。
（ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１）＋（ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２）≠０ ・・・（１）

また、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に対する印加電圧を変化させる際、第１常光屈折率ｎ_о１の変化量（例えば、ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ））と第２常光屈折率ｎ_о２の変化量（例えば、ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о２（Ｖ_Ｌ））とは異なる。従って、次に示す式（２）が成り立つ。
（ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ））＋（ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о２（Ｖ_Ｌ））≠０ ・・・（２）
位相変調器１００による位相変調の大きさは、式（１）ないし式（２）の左辺の絶対値の大きさに依存するので、式（１）ないし式（２）の左辺の絶対値は大きい値であることが好ましい。

図２において、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２にそれぞれ印加する電圧を増加させた場合、第１常光屈折率ｎ_о１が低下する度合いは第２の常光屈折率ｎ_о２が上昇する度合いに比べて大きい。しかし、この大小関係は逆でもよく、第１常光屈折率ｎ_о１が低下する度合いは第２の常光屈折率ｎ_о２が上昇する度合いに比べて小さくてもよい。すなわち、｜ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１｜の値および｜ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２｜の値のうち、いずれか一方が他方より大きければよい。｜ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１｜＞｜ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２｜の場合には、
｜ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１｜／｜ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２｜≧４ ・・・（３−１）
であることが好ましく、｜ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１｜＜｜ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２｜の場合には、
｜ｎ_о２−ｎ_ｉｓｏ２｜／｜ｎ_о１−ｎ_ｉｓｏ１｜≧４ ・・・（３−２）
であることが好ましい。

また、印加電圧の変化に対して、
｜ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ）｜＞｜ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о２（Ｖ_Ｌ）｜の場合には、
｜ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ）｜／｜ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о２（Ｖ_Ｌ）｜≧４・・・（３−３）
であることが好ましく、
｜ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ）｜＜｜ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о２（Ｖ_Ｌ）｜の場合には、
｜ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о２（Ｖ_Ｌ）｜／｜ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ）｜≧４・・・（３−４）
であることが好ましい。

上記説明は、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２への印加電圧の増加に伴って、第１常光屈折率ｎ_о１および第２常光屈折率ｎ_о２のうちのいずれか一方は上昇し他の一方は低下することを前提とするものである。しかし、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２への印加電圧の増加に伴って、第１常光屈折率ｎ_о１と第２常光屈折率ｎ_о２とが、共に上昇するか、または、共に低下してもよい。また、任意の印加電圧において、第１常光屈折率ｎ_о１と第２常光屈折率ｎ_о２とが実質的に等しくてもよい。あるいは、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２への印加電圧の増加に伴って、第１常光屈折率ｎ_о１は一定であってもよいし上昇してもよく、第２常光屈折率ｎ_о２は一定であってもよいし低下してもよい。これらの場合には、上記の式（３−１）〜式（３−４）が成り立つ必要はない。

位相変調器１００の第１液晶素子１１および第２液晶素子１２へのそれぞれの印加電圧を変化させると、位相変調器１００はその印加電圧の変化に応じた位相変調を生成する。位相変調器１００においては、入射光が位相変調器１００に斜め入射する場合でも、その位相変調は垂直入射した場合の位相変調との差が小さく抑えられる。この点について次に説明する。

図３は、位相変調器１００に直線偏光が斜め入射する様子を示す図である。図３において、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は断面図である。第１液晶素子１１および第２液晶素子１２におけるそれぞれの光学軸の方向は、それぞれの液晶素子の基板面に垂直である。第１液晶素子１１に入射する直線偏光の電場の振動方向は、その入射面内には存在せず、かつ、第１液晶素子１１の基板面に平行でない。従って、この場合、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とが存在する。図３の（ｂ）に示すように、入射した光が第１液晶素子１１あるいは第２液晶素子１２の内部を通過する際の方向が光学軸となす角度をθで表す。上記説明の通り、第１液晶材料１および第２液晶材料２は共に、印加状態においてはｃプレートとして機能する。従って、位相変調器１００を通過する直線偏光の偏光状態を検討するには、上記の角度θを考慮に入れれば十分であり、方位角（azimuth angle）等を考慮に入れる必要はない。

第１液晶素子１１に入射した直線偏光は、第１液晶素子１１において第１常光と第１異常光とに分岐する。第１液晶素子１１を光が伝播することにより生成される位相遅れ（phase retardation）、あるいは、第１液晶素子１１により生成される第１常光と第１異常光との位相差（phase difference）をΓ_１とすると、Γ_１は次に示す（４）式で表される。

第１液晶素子はジョーンズ行列形式を用いて次に示す式（５）により表される。

式（５）において、ψ_１は、光が第１液晶素子１１を通過することにより生成される位相変調を表し、次に示す式（６）により表される。

式（６）において、ｋ_o1は第１常光の波数ベクトル（wave vector）、ｋ_o1zおよびｋ_e1zはそれぞれ、第１常光および第１異常光の基板法線方向における波数ベクトルを示す。

第２液晶素子１２を光が伝播することにより生成される位相遅れ、あるいは、第２常光と第２異常光との位相差をΓ_２とすると、Γ_２は次に示す式（７）で表される。

また、第２液晶素子１２はジョーンズ行列形式を用いて次に示す式（８）により表される。

式（８）において、ψ_２は、光が第２液晶素子１２を通過することにより生成される位相変調を表し、次に示す式（９）により表される。

式（９）において、ｋ_o2は第２常光の波数ベクトル、ｋ_o2zおよびｋ_e2zはそれぞれ、第２常光および第２異常光の基板法線方向における波数ベクトルを示す。

次に、位相変調器１００を通過する直線偏光の偏光状態について説明する。位相変調器１００に入射する直線偏光のｐ偏光成分およびｓ偏光成分の振幅をそれぞれA_pおよびA_sで表す。位相変調器１００を出射した直線偏光のｐ偏光成分およびｓ偏光成分の振幅をそれぞれA_tpおよびA_tsで表す。A_p、A_sとA_tp、A_tsとの関係は、拡張ジョーンズ行列法（extended Jones matrix method）を用いて、次に示す式（１０）で表される。

ここで、T _1inおよびT _1outは、それぞれ第１液晶素子１１（第１液晶材料１）の入射面および出射面のフレネル透過係数を表す。また、Ｒ₁は、第１液晶素子１１（第１液晶材料１）における（ｓ，ｐ）平面と（ｅ，о）平面との間のトランスファーマトリックス（伝達行列）、Ｒ₁ ^−１はＲ₁の逆行列である。同様に、T _2inおよびT _2outは、それぞれ第２液晶素子１２（第２液晶材料２）の入射面および出射面のフレネル透過係数を表す。また、Ｒ_２は、第２液晶素子１２（第２液晶材料２）における、（ｓ，ｐ）平面と（ｅ，о）平面との間のトランスファーマトリックス（伝達行列）、Ｒ_２ ^−１はその逆行列である。

Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₁ ^−１およびＲ_２ ^−１は、それぞれ次のように表される。

これらの式を式（８）に適用すると、次に示す式（１１）が得られる。

なお、Γ_２＋Γ_１は、位相変調器１００により生成される常光と異常光との間の位相差の合計を示す。

説明を容易にするために、位相変調器１００において、第１液晶素子１１の第１液晶材料層の厚さと、第２液晶素子の第２液晶材料層の厚さとが等しい場合を考える。すなわち、
ｄ_１＝ｄ_２＝ｄ
とする。また、所定範囲の任意の電圧がそれぞれ第１液晶素子１１および第２液晶素子１に印加された場合において、ｎ_ｅ１−ｎ_о１＝ｎ_о２−ｎ_ｅ２の関係が成り立つとする。すなわち、図２において、Ｄ_Ｈ１＝Ｄ_Ｈ２およびＤ_Ｌ１＝Ｄ_Ｌ２の関係が成り立つ。これらの条件においては、位相差Γ_１と位相差Γ_２とは、大きさは同じで符号は反対である。すなわち、
Γ_２＝−Γ_１
の関係が成り立つ。

また、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２のそれぞれにおいて生成される、常光屈折率と異常光屈折率の差は、常光屈折率および異常光屈折率そのものの値に比べて十分に小さい。すなわち、次の関係が成り立つ。
ｎ_ｅ１−ｎ_о１≪ｎ_ｅ１，ｎ_о１
ｎ_о２−ｎ_ｅ２≪ｎ_о２，ｎ_ｅ２
従って、式（１１）において、
Ｃ（θ，ｎ_ｅ１，ｎ_о１）≒Ｃ（θ，ｎ_ｅ２，ｎ_о２）
と表せる。そこで、Ｃ（θ，ｎ_ｅ１，ｎ_о１）＝Ｃ（θ，ｎ_ｅ２，ｎ_о２）を式（９）に適用すると、式（１１）は、次に示す式（１２）のように表せる。

式（１２）において、ｅ^{−ｉ（ψ１＋ψ２）}は、位相変調（ψ_１＋ψ_２）に基づく値であり、ｔ_s1、ｔ_p2、ｔ_p1、ｔ_s2は全て透過係数（transmission coefficient）なので、これらの積はスカラー量である。従って、A_tsおよびA_tpはそれぞれ、A_sおよびA_pに同じスカラー量を乗じた値である。すなわち、位相変調器１００を通過する前後で、ｓ偏光成分とｐ偏光成分との振幅比は維持されるので、偏光方向に変化は生じない。すなわち、直線偏光の偏光状態は、位相変調器１００の入射時と出射時で変化しない。

第１液晶素子１１および第２位相変調素子１２を直線偏光が通過することにより発生する常光と異常光との位相差は、Γ_１＋Γ_２で表される。式（４）および式（７）より、Γ_１＋Γ_２は次に示す式（１３）により表される。

ｄ_１＝ｄ_２＝ｄの場合には、式（１３）は式（１４）のように表せる。

式（１３）および（１４）において、右辺第１項は、第１液晶素子１１により生成される常光と異常光との位相差を示し、右辺第２項は、第２液晶素子１２により生成される常光と異常光との位相差を示す。式（１４）において、右辺第１項の符号は正であり、右辺第２項の符号は負である。すなわち、第１位相素子１１により生成される常光と異常光との位相差は、第２位相素子１２を常光と異常光とが伝播するにつれて減少する。適切な常光屈折率および異常光屈折率の液晶材料を選択することで、式（１３）および式（１４）の右辺の値をゼロに近付けることができる。

（実施例１：光の通過角度と位相差との関係のシミュレーション）
図１に示すような位相変調器１００を用いてシミュレーションを行う。第１液晶材料１として、ネマテイック液晶材料1855（メルク（Merck）社製）を主剤とする高分子安定化ブルー相液晶材料PSBP1855選択した。また、第２液晶材料２として、ネマテイック液晶材料1754（メルク（Merck）社製）を主剤とする高分子安定化ブルー相液晶材料PSBP1754Fを選択した。第１液晶材料１である液晶材料PSBP1855は正の誘電異方性（Δε＞０）を示し、第２液晶材料２である液晶材料PSBP1754Fは負の誘電異方性（Δε＜０）を示す。

第１液晶材料１である液晶材料PSBP1855に関して、第１カー定数（Kerr constant）Ｋ_１は０．４４７（ｎｍ／Ｖ^２）、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１は１．５５である。第２液晶材料２である液晶材料PSBP1754 Fに関して、第２カー定数Ｋ_２は−０．１３（ｎｍ／Ｖ^２）、第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２は１．５である。なお、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１および第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２の値は、それぞれの主剤の屈折率から推定した。ｄ_１およびｄ_２の値は共に１０μｍである。

一般に、液晶素子の常光屈折率および異常光屈折率と等方屈折率と関係は次に示す式（１５）および式（１６）で表される。
ｎ_о＝ｎ_ｉｓｏ−Δｎ_ｉｎｄ／３ ・・・（１５）
ｎ_ｅ＝ｎ_ｉｓｏ＋２Δｎ_ｉｎｄ／３ ・・・（１６）
ここで、Δｎ_ｉｎｄは、液晶素子が非印加状態から印加状態に変化することにより液晶素子において生成される複屈折であり、一般に次に示す式（１７）で表される。
Δｎ_ｉｎｄ＝λＫＥ^２ ・・・（１７）
Ｋは液晶材料のカー定数、Ｅは液晶素子に印加される電界の強さである。

従って、式（１７）により、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２について、それぞれに印加する印加電圧毎に生成される複屈折Δｎ_ｉｎｄを算出できる。式（１７）により算出した値を、式（１５）および式（１６）に用いることにより、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２について、印加電圧毎の常光屈折率および異常光屈折率を算出できる。

求めた常光屈折率および異常光屈折率を、式（４）、式（７）および式（１４）に用いることにより、直線偏光が、第１液晶素子１１を通過した場合、第２液晶素子を通過した場合、および、第１液晶素子１１と第２液晶素子との両方を通過した場合、それぞれ発生する常光と異常光との位相差を、印加電圧毎に算出できる。なお、第１液晶材料１および第２液晶材料２の厚さは共に１０μｍとする。

上記説明の手順により、５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖおよび２００Ｖの印加電圧について算出した常光と異常光との位相差を、図４〜図７に示す。図４〜図７の各図において、縦軸は、生成される常光と異常光との位相差を示し、横軸は、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２の内部を光が伝播する方向と、それぞれの光学軸とがなす角度θを示す。また、図４〜図７の各図において、破線は第１液晶素子１１で生成される常光と異常光との位相差を示し、一点鎖線は第２液晶素子１２で生成される常光と異常光との位相差を示す。実線は、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２の両方（すなわち、位相変調器１００）により生成される常光と異常光との位相差の合計を示す。なお、見易さのために、図４〜図７の各図の縦軸のスケールは共通としていない。

図４〜図７からわかるように、５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖおよび２００Ｖのいずれの印加電圧においても、角度θが大きいほど常光と異常光との位相差は大きい。また、角度θは同じであっても、印加電圧が高いほど、常光と異常光との位相差は大きい。この特性は、第１液晶素子１１、第２液晶素子１２、および、第１液晶素子１１と第２液晶素子１２の両方のいずれにおいても共通である。

第１液晶素子１１で生成される常光と異常光との位相差と、第２液晶素子１２で生成される常光と異常光との位相差とは符号が逆である。その結果、第１液晶素子１１と第２液晶素子の両方を直線偏光が連続して通過した場合、第１液晶素子１１で生成される常光と異常光との位相差は、第２液晶素子１２で生成される常光と異常光との位相差により減殺される。

図４〜図７に示したシミュレーション結果においては、位相変調器１００（第１液晶素子１１および第２液晶素子１２の両方）を透過することにより生成される常光と異常光との位相差が、第１液晶素子１１により生成される常光と異常光との位相差の２／３程度に抑えられていることがわかる。ただし、これらのシミュレーション結果においては、第１液晶素子１１で生成される常光と異常光との位相差は、第２液晶素子１２で生成される常光と異常光との位相差により完全にはキャンセルされてはいない。

これは、シミュレーションに用いた第１液晶材料１および第２液晶材料２それぞれのカー定数Ｋ_１およびＫ_２が、上記のように、０．４４７（ｎｍ／Ｖ^２）および−０．１３（ｎｍ／Ｖ^２）であり、符号は異なるもの、絶対値がかなり異なることによる。第１液晶材料１および第２液晶材料２として、さらに適切な液晶材料を選択して組み合わせることにより、常光と異常光との位相差をさらに小さくすることができる。

次に、位相変調器１００による位相変調について説明する。位相変調器１００により生成される位相変調の量については、直線偏光（波長λ）が位相変調器１００の基板に垂直に入射する場合を考えればよい。

第１液晶素子１１に電圧Ｖ_１を印加して第１液晶素子１１を印加状態とした場合の第１常光屈折率をｎ_о１（Ｖ_１）と表す。第１液晶素子１１が非印加状態の場合の第１等方屈折率はｎ_ｉｓｏ１である。従って、第１液晶素子１１を非印加状態から電圧Ｖ_１を印加した印加状態に変化させることにより生成される位相変調φ_１は、次に示す式（１８）で表すことができる。
φ_１＝２πｄ_１（ｎ_ｉｓｏ１−ｎ_о１（Ｖ_１））／λ ・・・（１８）
ここで、ｄ_１は第１液晶素子１１における第１液晶材料１の厚さである。

同様に、第２液晶素子１２に電圧Ｖ_１を印加して第２液晶素子１２を印加状態とした場合の第２常光屈折率をｎ_о２（Ｖ_１）で表す。第２液晶素子１２が非印加状態の場合の第２等方屈折率はｎ_ｉｓｏ２である。従って、第２液晶素子１２を非印加状態から電圧Ｖ_１を印加した印加状態に変化させることにより生成される位相変調φ_２は、次に示す式（１９）で表すことができる。
φ_２＝２πｄ_２（ｎ_ｉｓｏ２−ｎ_о２（Ｖ_１））／λ ・・・（１９）
ここで、ｄ_２は第２液晶素子１２（第２液晶材料２）の厚さである。

式（１８）および式（１９）を組み合わせることにより、直線偏光が位相変調器１００を通過することにより生成される位相変調は、次に示す式（２０）で表すことができる。
φ_１＋φ_２＝２π／λ×｛ｄ_１（ｎ_ｉｓｏ１−ｎ_о１（Ｖ_１））＋ｄ_２（ｎ_ｉｓｏ２−ｎ_о２（Ｖ_１））｝
・・・（２０）
となる。ｄ_１＝ｄ_２＝ｄの場合には、式（１９）は、次に示す式（２１）で表すことができる。
φ_１＋φ_２＝２πｄ／λ×｛（ｎ_ｉｓｏ１−ｎ_о１（Ｖ_１））＋（ｎ_ｉｓｏ２−ｎ_о２（Ｖ_１））｝
・・・（２１）

図２を参照して説明した通り、印加電圧の増加に伴う第１常光屈折率ｎ_о１の低下の度合いは、印加電圧の増加に伴う第２の常光屈折率ｎ_о２の上昇の度合いに比べて大きい。すなわち、次に示す関係が成り立つ。
｜ｎ_ｉｓｏ１−ｎ_о１（Ｖ_１）｜＞｜ｎ_ｉｓｏ２−ｎ_о２（Ｖ_１）｜
従って、
（ｎ_ｉｓｏ１−ｎ_о１（Ｖ_１））＋（ｎ_ｉｓｏ２−ｎ_о２（Ｖ_１））≠０
となる。従って、式（２１）の右辺はゼロにならず、位相変調を生成することができる。

ここで、位相変調器１００の位相変調素子にブルー相液晶材料を用いた位相変調器について説明する。非印加状態である場合、ブルー相液晶材料は光学的等方性を示し、その際の等方屈折率をｎ_ｉｓｏとする。液晶素子を非印加状態から印加状態に変化させると、ブルー相液晶材料には複屈折が生成される。液晶素子に印加される電界の方向は液晶素子の基板に垂直なので、進相軸（fast axis）は液晶素子の基板に垂直であり、遅相軸（slow axis）は液晶素子の基板に平行である。従って、液晶素子に垂直入射する直線偏光に関して、基板に垂直な方向の屈折率は異常光屈折率ｎ_ｅであり、基板に平行な方向の屈折率は常光屈折率ｎ_оである。

等方屈折率ｎ_ｉｓｏ、異常光屈折率ｎ_ｅおよび常光屈折率ｎ_оの間には、次に示す式（２２）の関係が成り立つことが知られている。
ｎ_ｉｓｏ≒（ｎ_ｅ＋２ｎ_о）／３ ・・・（２２）
従って、液晶素子を非印加状態から印加状態に変化させることに伴う屈折率変化δｎは、次に示す式（２３）で表すことができる。
δｎ＝ｎ_о−ｎ_ｉｓｏ ・・・（２３）
そこで、式（２２）の関係を式（２３）に用いると、次に示す式（２４）の関係が得られる。
δｎ≒（ｎ_ｅ−ｎ_о）／３＝Δｎ_ｉｎｄ／３ ・・・（２４）
ここで、Δｎ_ｉｎｄ＝ｎ_ｅ−ｎ_оは、液晶素子において非印加状態から印加状態に変化することにより生成される複屈折に相当する。

式（２３）および式（２４）の関係を用いると、式（２０）は、次に示す式（２５）に変形できる。
φ_１＋φ_２＝
２π／３λ×｛ｄ_１（ｎ_ｅ１（Ｖ_１）−ｎ_о１（Ｖ_１））＋ｄ_２（ｎ_ｅ２（Ｖ_１）−ｎ_о２（Ｖ_１））｝
・・・（２５）
となる。ｄ_１＝ｄ_２＝ｄの場合には、上記の式（２５）は、次に示す式（２６）で表すことができる。
φ_１＋φ_２＝
２πｄ／３λ×｛（ｎ_ｅ１（Ｖ_１）−ｎ_о１（Ｖ_１））＋（ｎ_ｅ２（Ｖ_１）−ｎ_о２（Ｖ_１））｝
・・・（２６）
すなわち、位相変調器１００による位相変調は、式（２５）または式（２６）によっても算出することができる。

既に説明したように、ブルー相液晶材料において、Δｎ_ｉｎｄは式（１７）により表せることが知られている。
Δｎ_ｉｎｄ＝λＫＥ^２ ・・・（１７）
式（１７）に示す関係を、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に適用し、位相変調器１００による位相変調を表す式（２５）を書き直すとい、次に示す式（２７）が得られる。
φ_１＋φ_２＝２π（ｄ_１Ｋ_１＋ｄ_２Ｋ_２）Ｅ^２／３ ・・・（２７）
ｄ_１＝ｄ_２＝ｄの場合には、上記の式（２７）は、次に示す式（２８）で表すことができる。
φ_１＋φ_２＝２πｄ（Ｋ_１＋Ｋ_２）Ｅ^２／３ ・・・（２８）
すなわち、位相変調器１００による位相変調は、式（２７）または式（２８）によっても求めることができる。

ここで、図２に示すように、第１液晶素子１１において、Δｎ_ｉｎｄ１は正なので、第１カー定数Ｋ_１は正である。一方、第２液晶素子１２において、Δｎ_ｉｎｄ２は負なので、第２カー定数Ｋ_２は負である。

（実施例２：印加電圧と位相変調の関係のシミュレーション）
式（２８）に示す関係を用いて、位相変調器１００による位相変調についてシミュレーションを行う。第１液晶材料１および第２液晶材料２としてそれぞれ選択した液晶材料は、実施例１において記載した液晶材料と同様である。すなわち、第１液晶材料１および第２液晶材料２としては、それぞれ高分子安定化ブルー相液晶材料PSBP1855および高分子安定化ブルー相液晶材料PSBP1754Fを選択した。上記の通り、第１液晶材料１の第１カー定数Ｋ_１は０．４４７（ｎｍ／Ｖ^２）、第２液晶材料１の第２カー定数Ｋ_２は−０．１３（ｎｍ／Ｖ^２）である。

式（２８）に、上記の第１液晶材料１および第２液晶材料２のそれぞれのカー定数と、種々の印加電圧に基づく電界Ｅの強さを用いて、第１液晶素子１１、第２液晶素子、および、第１液晶素子１１と第２液晶素子の両方をそれぞれ直線偏光が通過する場合における、印加電圧と位相変調との関係を求めた。その結果を図８に示す。

図８において、縦軸は位相変調を示し、横軸は第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に印加する電圧を示す。また、図８において、破線は第１液晶素子１１で生成される位相変調を示し、一点鎖線は第２液晶素子１２で生成される位相変調を示す。実線は、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２（位相変調器１００）により生成される位相変調を示す。

図８からわかるように、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２にそれぞれ印加する印加電圧が大きいほど、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２において生成される位相変調の絶対値は大きい。第１液晶素子１１により生成される位相変調と、第２液晶素子１２により生成される位相変調とは符号が逆となる。これは、第１カー定数Ｋ_１と第２カー点数Ｋ_２で符号が逆であることによる。

位相変調器１００による位相変調は、第１液晶素子１１による位相変調と第２液晶素子１２による位相変調の合計である。このため、位相変調器１００による合計の位相変調は、第１液晶素子１１のみによる位相変調に比べて第２液晶素子１２による位相変調の分だけ小さい。ただし、第２液晶素子１２による位相変調は、第１液晶素子１１による位相変調に比べて十分に小さい。その結果、位相変調器１００によれば、例えば、印加電圧を０Ｖから約１７５Ｖの間に、０〜２πラジアンの位相変調を実現できることがわかる。すなわち、位相変調器１００は実用的である。

（変形例１）
上記説明の実施例１および実施例２においては、ブルー相液晶材料を、第１液晶材料１および第２液晶材料２に用いた場合についてシミュレーションを行った。しかし、液晶材料はブルー相液晶材料以外の液晶材料を用いることも可能である。例えば、第１液晶材料１および／または第２液晶材料２としてヘリカルポリマーナノコンポジット（helical polymer nanocomposite）材料を用いてもよい。この場合には、式（２４）に代えて次に示す式（２９）を用いる。
δｎ≒（ｎ_ｅ−ｎ_о）／２＝Δｎ_ｉｎｄ／２ ・・・（２９）

（変形例２）
上記の実施の形態において、印加電圧と屈折率の関係について、図２を用いて説明した。しかし、印加電圧と屈折率の関係はこれに限られない。例えば、図９に示すような特性の印加電圧と屈折率の関係を有する第１液晶素子１１および第２液晶素子１２を用いて位相変調器１００を構成することもできる。この場合、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に対する印加電圧を増加させることに伴って、第１常光屈折率ｎ_о１と第２常光屈折率ｎ_о２とは実質的に同じ変化率で減少する。そのため、第１液晶素子１１による位相変調と第２液晶素子１２による位相変調は同じ大きさで同符号となるので、大きな位相変調の生成が期待できる。

図９に示すような第１液晶素子１１および第２液晶素子１２においても、印加状態におけるそれぞれの常光屈折率と異常光屈折率との差の絶対値は互いに近い値であることが好ましい。すなわち、電圧Ｖ_Ｈが第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に共に印加された場合、ｎ_ｅ１（Ｖ_Ｈ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｈ）＝Ｄ_Ｈ１、ｎ_о２（Ｖ_Ｈ）−ｎ_ｅ２（Ｖ_Ｈ）＝Ｄ_Ｈ２とすると、Ｄ_Ｈ１とＤ_Ｈ２とは近い値であることが好ましく、Ｄ_Ｈ１＝Ｄ_Ｈ２であればより好ましい。同様に、電圧Ｖ_Ｌが第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に共に印加された場合、ｎ_ｅ１（Ｖ_Ｌ）−ｎ_о１（Ｖ_Ｌ）＝Ｄ_Ｌ１、ｎ_о２（Ｖ_Ｌ）−ｎ_ｅ２（Ｖ_Ｌ）＝Ｄ_Ｌ２とすると、Ｄ_Ｌ１とＤ_Ｌ２とは近い値であることが好ましく、Ｄ_Ｌ１＝Ｄ_Ｌ２であればより好ましい。

なお、図９においては、第１常光屈折率ｎ_о１と第２常光屈折率ｎ_о２とが印加電圧の増加に伴って同じ変化率で減少することを明確に示すために、第１等方屈折率ｎ_ｉｓｏ１と第２等方屈折率ｎ_ｉｓｏ２とは等しく示されている。しかし、これらは必ずしも等しくなくよい。

（変形例３）
上記の実施の形態において、第１液晶素子１１と第２液晶素子１２とは互いに離れて配置されるように説明した。しかし、これらの液晶素子は互いに接していてもよい。また、密着した２個の液晶素子が１個の基板を共有してもよい。

（変形例４）
上記の実施の形態において、位相変調器１００は、第１液晶素子１１および第１液晶素子１２の２個の液晶素子を有して構成されるものとして説明した。しかし、第１液晶素子１１および第１液晶素子１２の少なくとも一方は、複数の液晶素子により構成されていてもよい。

（変形例５）
位相変調器１００は、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に電圧を供給するための電源や、電源が所定の電圧を第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に供給するように制御する制御装置を含んで構成されていてもよい。このような構成を図１０に示す。図１０において、電源１３は、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２のそれぞれの一組の電極層４の間に所定の電圧を供給する。制御装置１４は、電源１３から第１液晶素子１１および第２液晶素子１２に対して所定の電圧が印加されるように電源１３を制御する。電源は図１０に示すように２個で構成されていてもよいし、あるいは、第１液晶素子１１および第２液晶素子１２の両方に電圧を供給する１個の電源により構成されていてもよい。

（変形例６）
本実施の形態においては、各液晶素子はそれぞれ一体として動作するものとして説明した。しかし、各液晶素子は二次元配列された複数の部分液晶領域に分割されたものであってもよい。この場合、これらの部分液晶領域に対しては個別に印加電圧を制御できるものとし、さらに、各液晶基板の部分液晶領域は互いに対応するように構成される。このような構成の色消し位相変調器２００を図１１に示す。図１１の色消し位相変調器２００において、一つの液晶素子に形成されたそれぞれの部分液晶領域２０１は、別の液晶素子に形成されたそれぞれの部分液晶領域２０２と対応し、対応関係にある一組の部分液晶領域の間で光が伝播し、対応関係のない他の部分液晶領域には光が伝播しないように構成される。なお、図１１においては、電源や制御装置は省略して図示している。

１ 第１液晶材料
２ 第２液晶材料
３ 基板
４ 電極層
１１ 第１液晶素子
１２ 第２液晶素子
１００、２００ 位相変調器
２０１、２０２ 部分液晶領域

Claims (9)

1. 内側に電極層が形成されて対向する一組の基板の間に第１液晶材料を充填した第１液晶素子と、内側に電極層が形成されて対向する一組の基板の間に第２液晶材料を充填した第２液晶素子とを、互いに平行に配置して、光が前記第１液晶素子と前記第２液晶素子とを順次通過するようにした位相変調器であって、
   前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に電圧が印加されない状態では、前記第１液晶材料は屈折率が第１等方屈折率の光学的等方性を示し、前記第２液晶材料は屈折率が第２等方屈折率の光学的等方性を示し、
   前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に所定範囲の任意の電圧が印加された状態では、前記第１液晶材料は、第１常光屈折率と前記第１常光屈折率より大きい第１異常光屈折率とによる光学的一軸異方性を示し、前記第２液晶材料は、第２常光屈折率と前記第２常光屈折率より小さい第２異常光屈折率とによる光学的一軸異方性を示し、
   前記第１液晶材料および前記第２液晶材料は共にブルー相液晶材料であり、
   前記第１液晶材料が光学的一軸異方性を示す状態において、前記第１液晶材料の光学軸は、前記第１液晶素子の基板のそれぞれに垂直であり、
   前記第２液晶材料が光学的一軸異方性を示す状態において、前記第２液晶材料の光学軸は、前記第２液晶素子の基板のそれぞれに垂直である、位相変調器。
2. 請求項１に記載の位相変調器において、
   前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間において、電圧を印加しない状態から任意電圧を印加する状態に変化させた際、前記第１液晶材料における前記第１等方屈折率から前記第１常光屈折率への変化と、前記第２液晶材料における前記第２等方屈折率から前記第２常光屈折率への変化、との和はゼロ以外の値を有する、位相変調器。
3. 請求項１または２に記載の位相変調器において、
   前記第１液晶素子における前記第１液晶材料の層の厚さと、前記第２液晶素子における前記第２液晶材料の層の厚さとは、実質的に等しい、位相変調器。
4. 請求項３に記載の位相変調器において、
   前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に前記所定範囲の任意の電圧が印加された状態では、前記第１常光屈折率と前記第１異常光屈折率との差の絶対値と、前記第２常光屈折率と前記第２異常光屈折率との差の絶対値とは、実質的に等しい、位相変調器。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の位相変調器において、
   前記第１等方屈折率と前記第２等方屈折率とは実質的に等しく、
   前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に前記所定範囲の任意の電圧が印加された状態において、前記第１常光屈折率と前記第２常光屈折率とは、実質的に等しい、位相変調器。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の位相変調器において、
   少なくとも前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のいずれかを複数の液晶で構成する、位相変調器。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の位相変調器において、
   前記第１液晶素子および前記第２液晶素子のそれぞれの前記電極層の間に所定範囲の電圧を印加するように制御する制御部をさらに備える、位相変調器。
8. 請求項７に記載の位相変調器において、
   前記第１液晶素子および前記第２液晶素子はそれぞれ、二次元配列された複数の部分液晶領域に分割されており、
   前記第１液晶素子に配列された前記部分液晶領域は、前記第２液晶素子に配列された前記部分液晶領域と対応し、
   前記制御部はそれぞれの前記部分液晶領域に個別に駆動電気信号を印加するように制御する位相変調器。
9. 光学装置であって、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の位相変調器を備える、光学装置。
   

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