JP2008522221A - ワイヤグリッド偏光子を使用して可視光ビームを補正するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
所望の特徴を有する光ビーム(30、46,50,66,70、78、82)に所望の特徴を提供するための光学システム(10、10b、10c、10d)及び方法は、光学ユニットを画定する光ビーム(18、18b)を生成する光源(14)を備える。光学素子(26、62)は、変更ビーム(30、66、70)を形成するため光学ユニット内に配置され、変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴(34、74)を導入することができる。ワイヤグリッド偏光子(38)は光学ユニット内に配置され、異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子(42)を有する。ワイヤグリッド偏光子は、実質的に光ビームに亘って所望の特徴を有する光ビームを得るため変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴を有して配置され、方向付けされる。
【選択図】 図1
所望の特徴を有する光ビーム(30、46,50,66,70、78、82)に所望の特徴を提供するための光学システム(10、10b、10c、10d)及び方法は、光学ユニットを画定する光ビーム(18、18b)を生成する光源(14)を備える。光学素子(26、62)は、変更ビーム(30、66、70)を形成するため光学ユニット内に配置され、変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴(34、74)を導入することができる。ワイヤグリッド偏光子(38)は光学ユニット内に配置され、異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子(42)を有する。ワイヤグリッド偏光子は、実質的に光ビームに亘って所望の特徴を有する光ビームを得るため変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴を有して配置され、方向付けされる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、概して、可視光ビームを補正するため又は別の光学要素を補償するための可視光スペクトルにおけるワイヤグリッド偏光子に関する。
幾つかの光学素子が平面偏光光にさらされるとき、偏光状態に変化が引き起こされる。完全な偏光消滅を除いて、光学素子は、偏光平面を回転させたり、ビームに楕円偏光を誘起したり、又は、それらの両方を引き起こし得る。そのような変化は、ビーム光に亘って均一に生じるか、又は、ビームの一定部分でのみ生じ得る。いずれの場合においても、生成されたビームは、(例えば、液晶投影ディスプレイで画像コントラストを発生させるため)光学ユニットで要求され得る別の直線偏光子によって有効に区別することができない。その一つの回答が、誤った偏光光を却下するため素子の背後に「クリーンアップ」偏光子を置くことである。残念ながら、これは、透過したビーム光の一部分をぼんやりとさせ、ビーム光全体に亘って十分なコントラストを回復させるのには十分ではない。強度の減少、特に、ビームに亘る強度及び/又はコントラストの不均一さは、多数の用途、特に画像形成システムで却下され得る。
一例として、二色性でも複屈折性のいずれでもない球状レンズを想定する。そのようなレンズは、次の機構によって偏光光を回転させる。即ち、当該レンズの光軸に沿った光線は、その経路内で逸れず、完全にその偏光方向を維持する。他の光線は、それらの経路をレンズの作用によって変化させられ、この光線の偏光方向の回転を一定度合いで引き起こす。その結果、レンズから出た光は、それらの偏光方向を維持させた光線と、偏光方向を回転させた光線と、を有することになる。これらの偏光収差を補正することが望ましい。
幾つかの種類の偏光子が存在する。
複屈折結晶プリズム偏光子は、典型的には、それらの偏光子が幅広い限り、存在する(おおよそ立方体)。それらの偏光子は、研磨され、注意深く方向付けされた結晶プリズムから作られている。その結果、それらは高価であり、非常に低い分散性又は収束性を有する場合にのみ光を偏光させる。
複屈折結晶プリズム偏光子は、典型的には、それらの偏光子が幅広い限り、存在する(おおよそ立方体)。それらの偏光子は、研磨され、注意深く方向付けされた結晶プリズムから作られている。その結果、それらは高価であり、非常に低い分散性又は収束性を有する場合にのみ光を偏光させる。
マクニール立方偏光子は複屈折材料から作られていないが、多くの点で結晶偏光子に類似している。これらの両方の偏光子に関して、厚さ、低い受光角度及びコストは、それらの有効使用を禁止している。
より薄い偏光子を、方向付けされ、処理されたポリマーシートから作ることができる。それらは、一偏光の光のほとんどを透過するが、典型的には、直交する偏光光の事実上全てを吸収する。これは、強烈な光で厳しい加熱へと導きかねず、ポリマーは典型的には200℃より低い温度で劣化する。吸収粒子はポリマー内に分散されているので、一定の厚さ(約0.05mm)が、望ましくない偏光光の適切な吸収のために必要となる。更に加えて、ポリマー材料は、温度及び湿度が頻繁に変化する環境では、あまり安定しない。
回転楕円体が偏光されるべき光と比較して小さい寸法を持っている場合には、ガラス内に埋め込まれた長形の金属回転楕円体を方向付けすることによって、より熱耐性の向上した偏光子を作ることが提案された。残念ながら、そのような偏光子は、生成するのが困難であり得る。例えば、米国特許番号5,122,907号を参照せよ。
別の種類のポリマーを基にした偏光子は、吸収体を含んでいないが、相違する屈折率を有する傾斜領域を備えた2つの偏光子を分離させている。光は、V字形状のフィルムの開放側から入り、一方の側から他方の側へと反射され、最終的に出て行く。この再反射偏光子を作動させるため、「V字体」の両側部が存在しなければならない。それらは、中間の厚差さを持ち、高温に耐えられず、制限された角度アパーチャを持っている。再び、そのような偏光子は容易には生成されない。例えば、米国特許番号5,422,765号を参照せよ。
熱耐性偏光子は、屈折率が異なる無機材料から作ることができる。そのような偏光子は、薄くすることができる(約0.1〜10.0μm)。それらの偏光子は、薄くしてもよい基板上に所定角度で堆積された不均一フィルムであるからである。残念ながら、偏光子のための異方性構造を提供するため堆積された透明な酸化物の配置にかなりのランダムさが存在している。このランダムさは性能を制限し、その結果、透過はほんの約40%にしか過ぎず、偏光光はほんの約70%にしか過ぎない。この光学的性能は、ほとんどの用途で不適切である。例えば、米国特許番号5,305,143号を参照せよ。
別の蒸着薄膜偏光子もランダムさの故に不十分である。この種の偏光子は、少なくとも1つが複屈折性である2つの材料の斜め蒸着により作られている。例えば、米国特許番号5,245,471号を参照せよ。
上記偏光子の多くが、直交偏光光を吸収するか又は使用するのが困難な方向に反射させる。
可視光ビームを補正し及び/又は別の光学素子により光ビーム内に導入された望ましくない特徴を補正するための方法及び/又は装置を開発することが有利となることが認識された。可視光を偏光させることができる偏光子デバイスを開発することが有利となることが認識された。更に、結果として透過及び/又は反射されたビームが用途に応じて制御され又はパターン化された偏光方向を有するように可視光ビームを処理し又は影響を及ぼすことができるような偏光子デバイスを開発することが有利となることが認識された。更に加えて、結果として透過及び/又は反射されたビームが、他の光学素子又は他の用途を補償するため使用することができる異なる偏光方向を有する一部分を有するように光ビームの異なる部分を異なる態様で処理し又は影響を及ぼすことができるような偏光子デバイスを開発することが有利となることが認識された。
本発明は、所望の特徴を有する、例えば可視光ビーム等の光ビームを得るための方法を提供する。光ビームは、変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができる光学素子を用いて変更ビームを得るため、光学素子を用いて変更される。変更ビームの望ましくない特徴は、複数の細長い素子を有するワイヤグリッド偏光子によって補償される。細長い素子の少なくとも一部分は、実質的に光ビームに亘って所望の特徴を有する光ビームを得るため変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する。
本発明の更に詳細な態様によれば、変更ビームの望ましくない特徴は、偏光状態における望ましくない連続的な遷移部である。細長い素子は、実質的に均一の偏光状態を有する光ビームを得る。
加えて、本発明は、光ビームに所望の特徴を提供するため光学システムを提供する。光源は、光学ユニットを画定する可視光ビームを生成する。光学素子は、変更ビームを形成するため光学ユニット内に配置される。加えて、光学素子は、変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができる。ワイヤグリッド偏光子は、光学ユニット内に配置される。ワイヤグリッド偏光子は、異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子を備える。ワイヤグリッド偏光子は、実質的に光ビームに亘って所望の特徴を有する光ビームを得るため変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴を有する光学ユニット内に配置され、方向付けされる。
本発明の追加の特徴及び効果は、本発明の特徴を例を用いて示す添付図面を参照した次の詳細な説明から明らかとなる。
以下、図示された例示の実施例を参照する。特定の用語は、同一のものを記載するため本明細書で使用される。しかし、本発明の範囲の制限がこれによって意図されているとは理解されるべきではない。
本発明は、光学素子によって導入された望ましくない特徴を補正又は補償するための方法及びワイヤグリッド偏光子を提供する。望ましくない特徴は、偏光状態の変化を引き起こし得る。例えば、光学素子は、図5に示されるように、楕円偏光方向を導入するか、そうでなければ光ビームの直線偏光を回転させるレンズとすることができる。別の例として、光学素子は、図6に示されるように、反射型液晶アレイとすることができる。両方の場合において、例えば、一定厚さ、幅、ピッチ及び向きを持つ直線的な細長い素子を備えたワイヤグリッド偏光子によって、ビームを偏光させることができる。
本発明は、偏光子の光学的アパーチャに亘って制御された態様で変化する特徴を有するような仕方で製作されたワイヤグリッド偏光子を提供する。制御された態様で変化し得る特徴は、偏光コントラスト、透過及び偏光方向を含んでいるが、これらに限定されるものではない。そのようなワイヤグリッド偏光子は、例えばレンズ等の光学システムにおける別の構成要素によって引き起こされる偏光状態の収差を大きく補正するように設計することができる。従って、光学システムは、例えば、クリーンアップ偏光子等の偏光収差を補正するための他のアプローチを使用するシステムを超える性能上の利点を実現することができる。
図1乃至図4には、本発明に係る例示された方法及び光学ユニット又は光学システムが示されている。光学ユニット又はシステムは、例えば画像投影システム等の様々な光学システムであってもよく、又は、該光学システムの一部を形成することができる。図7乃至図14bには、光学素子により導入された偏光状態における変化等の望ましくない特徴を補正又は補償するため様々な構成を備えた本発明に係る例示としてのワイヤグリッド偏光子が示されている。より詳細に後述するように、本発明のワイヤグリッド偏光子は、光ビームの特徴又は偏光状態を連続的に変化させるため偏光子の光学的アパーチャの少なくとも一部分に亘って素子に連続的な変化を導入する。例えば、素子における連続的な変化として、向き(角度が付けられるか又は湾曲した素子)、厚さ、幅、ピッチ等における変化が含まれ得る。かくして、本発明のワイヤグリッド偏光子は、光ビームを通して異なる位置で異なる態様で光ビームに影響を及ぼすことができ、ビームの少なくとも一部分に亘って偏光状態が連続的に変化する光ビームを生成することができる。例えば、ワイヤグリッド偏光子は、(1)光ビームの少なくとも一部分に亘ってより均一な偏光状態を備えた光ビームを生成し、又は、(2)所望の光ビームを達成するか又は光ビームを補正するため光ビームの少なくとも一部分に亘って偏光状態が連続的に変化する光ビームを生成するように構成することができる。
望ましくない特徴は、図1及び図3に示されるように、ビーム内に導入され、次に、光学素子の次に配置されたワイヤグリッド偏光子によって補正又は補償されことができる。加えて、光学素子は、図2及び図4に示されるように、望ましくない特徴を光ビーム内に導入し得るが、該望ましくない特徴は、光学素子の前段に配置されたワイヤグリッド偏光子によって補正又は補償され得る。
光学素子は、図1及び図2に示されるように、ビームを透過させることによって望ましくない特徴を導入するか又は導入し得る。透過する光学素子の例には、レンズ、透過型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、透過基板、透過偏光子等が挙げられる。加えて、光学素子は、図3及び図4に示されるように、ビームを該光学素子から反射させることによって、望ましくない特徴を導入するか又は導入し得る。反射する光学素子の例には、ミラー、反射型液晶アレイ等が挙げられる。
図1を参照すると、望ましい特徴を有する可視光ビームを得るため、及び/又は、光学素子により印加された望ましくない光学的効果を補正又は補償するための、光学ユニット10、光学システム及び方法が示されている。上述されたように、望ましい特徴は、例えば光ビームに亘って実質的に均一で連続的な直線偏光状態等のようなより均一な偏光状態であり得る。同様に、望ましい光学効果は、異なる直線偏光状態、又は、望ましい偏光状態の回転の導入であり得る。
光学ユニット10は、光の経路と、該光の経路内に配置されて該経路を方向付けて影響を及ぼす光学的構成要素と、によって画定することができる。例えば、光学ユニットは、投影ディスプレイ等の少なくとも一部分を形成することができる。光学ユニット10は、ライン18によって示された、可視光ビームを提供する光源14を備えている。光源14は、高輝度放電ランプ、単一要素又はLEDのアレイ等の発光ダイオード(LED)、高圧水源アーク灯、プラズマ光源等であってもよい。可視光ビーム18は、可視スペクトル波長、即ち、約400〜700nm(ナノメートル)即ち0.4〜0.7μm(マイクロメートル)の間の波長を持っている。代替例として、光ビームは、例えば、紫外線(190nmから420nm)又は700nmから10,000nmの赤外線等、他の領域内の波長を持っていてもよい。
光学ユニットは、可視光ビーム18をコリメートし、成形し、合焦し、方向付け、或いは他の仕方で処理するための他の光学的構成要素を備えることができる。例えば、偏光子22は、xによって示される実質的に単一の偏光状態に、ビームを偏光するか又は可視光ビームを制限するため、可視光ビーム18内に配置されてもよい(可視光ビームの偏光状態は、x及びyで示される、2つの反対の偏光状態又は直交する偏光状態から構成することができる。偏光状態は、典型的にはs及びpによって指し示されるが、x及びyは、xがs又はpのいずれか一方の偏光状態を示し、yが他方の偏光状態を示すように本明細書で使用されている)。偏光子22は、1つ以上の偏光子を備えることができ、該偏光子は、ワイヤグリッド偏光子、二色性偏光子、薄膜偏光子を始めとする任意の種類の偏光子であってもよい。代替例として、可視光ビームは、uによって示される、非偏光状態であってもよい(図2)。
別の例として、光学ユニット10は、可視光ビーム18内に配置された光学素子26を備えることができる。光学素子26は、所望の機能を提供してもよく、又は、所望の態様で可視光ビームを実質的に変更してもよい。例えば、光学要素26は、所望の結果を得るため、可視光ビームをコリメートし、成形し、合焦し、方向付け、或いは他の仕方で処理するための他の光学的構成要素を備えることができる。例を挙げると、光学要素26は、レンズ(図示せず)、複数のレンズ、透過型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、透過基板、透過偏光子等とすることができる。当該レンズは、平凸レンズ、平凹レンズ、両凸レンズ、凸平レンズ、凹平レンズ等とすることができる。光学素子26は、ライン30により示された、変更ビームを生成するため可視光ビームを該素子を通して透過させるように構成することができる。変更ビーム30は、例えば所望の偏光状態等の所望の特徴を実質的に備えていてもよい。加えて、変更ビームは、光学素子26によって例えば合焦されたりコリメートされたりするように変更されてもよい。
更に加えて、光学素子26は、望ましくない特徴を備え、ライン34により示された望ましくない変更ビームを得るように可視光ビーム18又はその一部分を望ましくなく変更しかねない。例えば、望ましくない変更ビーム34は、oによって示される、望ましくなく回転され楕円偏光された光を含み得る(代替例として、光学素子は後述されるように、望ましくない特徴を導入することができる)。望ましくない特徴は、ライン34のばらついた長さにより示されるように変更ビーム30の少なくとも一部分に亘って連続的に遷移し得る。例えば、光学素子26は、望ましくない回転偏光又は楕円偏光状態を導入し得る。該偏光状態は、ビームの断面に亘って、より少ない状態からより多い状態まで遷移するか又は振幅が増大し得る。上述のシナリオは、偏光状態の連続的な遷移を導入することができるレンズによって実現することができる。
光学素子26は、いくつかの態様では望ましくない特徴を持ち得る。例えば、光学素子26又はレンズは、偏光状態における変化等、望ましくない特徴を誘起し得る湾曲部又は変化する厚さを持つことができる。光学素子の特徴は、望ましい場合及び望ましくない場合の両方を持ち得ることが理解されよう。例えば、レンズの湾曲部又は変化する厚さは、光ビームを合焦させる点で望ましいが、偏光状態を変化させる点で望ましくない。
望ましくない特徴又は偏光状態における望ましくない変化は、光学ユニットの性能に悪影響を及ぼし、他の光学素子が意図したものとは異なる態様で光ビームを処理させかねないことが理解されよう。例えば、光学ユニットが液晶アレイ又は偏光分析器で投影ディスプレイ等の一部を形成する場合、偏光状態における望ましくない特徴又は変化が、ビーム上の画像情報を液晶アレイによって誤回転させるか又は偏光分析器によって却下又は不能にさせず、歪んだ又は不正確な画像を生じさせかねない。一例が図5に表されており、この例では、直線で一定の要素を備えるワイヤグリッド偏光子等の典型的な偏光子35は、光学素子26の後段に変更ビーム内に配置されている。偏光子35の意図された目的は、変更ビーム30を偏光させるか変更ビーム30を別個の偏光状態x及びyへと分離させることができる。例えば、偏光子35は、一方の偏光状態xの透過ビーム36を透過し、他方の偏光状態yの反射ビーム37を反射させることを意図することができる。しかし、光学素子26は望ましくない特徴oをビーム34の一部分へと導入したので、偏光子35の意図した目的は完全には実現されていない。例えば、望ましくない特徴oを備えたビーム34の一部分は、破線36b及び37bにより示されているように、偏光子35により処理されないか又は誤って処理され得る。例えば、破線36b及び37bは、意図せず消去され、意図せず透過され、意図せず反射されるか又は望ましくない偏光状態を有するビームの一部分を表している。
従って、図1を再び参照すると、上述され、以下でより完全に説明される本発明に係るワイヤグリッド偏光子38は、偏光ビーム30の、望ましくない特徴又は偏光状態における望ましくない変化を補償するため、光学ユニット内に配置されるか又は光学素子26の後段に変更ビーム30内に配置されることができる。更に詳細に後述されるように、ワイヤグリッド偏光子38は、変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと偏光子の光学的アパーチャを横切って連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子42を有する。かくして、ワイヤグリッド偏光子38又は連続的な素子42の遷移
は、実質的に可視光ビームに亘って望ましい特徴を有する可視光ビーム40又は50を得る。後述されるように、ワイヤグリッド偏光子38は、変更光ビーム30を、反対の又は直交する状態x及びyへと実質的に分離することができ、所望のビーム46を透過させるか及び/又は所望のビーム50を反射するように構成することができる。
は、実質的に可視光ビームに亘って望ましい特徴を有する可視光ビーム40又は50を得る。後述されるように、ワイヤグリッド偏光子38は、変更光ビーム30を、反対の又は直交する状態x及びyへと実質的に分離することができ、所望のビーム46を透過させるか及び/又は所望のビーム50を反射するように構成することができる。
ワイヤグリッド偏光子38の素子42の異なる特徴への連続的遷移部は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状及び/又は湾曲又は異なる曲率への変化を含み得る。幾つかの特徴を調整された態様で一緒に変更してもよく、或いは一つの特徴だけを変更させてもよい。素子の全て又は幾つかだけが遷移してもよい。更には、素子の一部分のみが遷移してもよい。例を用いると、ワイヤグリッド偏光子38の素子42の幾つかが、湾曲又は異なる角度の方向付けへと遷移させるものとして図1に示されている。ワイヤグリッド偏光子38の素子42の特徴の連続的な遷移は、変更ビーム30の、望ましくない特徴における連続的な遷移、又は、望ましくない偏光における連続的な遷移に対応することができる。かくして、ワイヤグリッド偏光子38を、変更ビーム30又は光学素子26に対応するように位置決め及び/又は方向付けすることができる。或いは、素子42は、変更ビームにおける望ましくない特徴の連続的な遷移と合致させるため連続的に遷移するように構成することができる。光学素子26は、ビームを合焦させるための湾曲等の一態様にとって望ましい特徴と、ビームの偏光状態を回転させる湾曲等の別の態様にとって望ましくない別の特徴(又は同じ特徴)とを有することができることが理解されよう。かくして、素子42を、湾曲等の光学素子の望ましくない特徴に対応するように、並びに、光学素子の望ましくない特徴を補償するように構成することができる。
光学素子26を、非偏光光ビーム内に配置することができ、即ち偏光子22を設けなくすることができ、ワイヤグリッド偏光子38は、光学素子26から変更ビーム30を偏光させると共に上述されたように補正又は補償することができることも理解されよう。
図2を参照すると、所望の特徴を有する可視光ビームを得るため、及び/又は、光学素子により適用される望ましくない光学的効果を補正又は補償するための別の光学ユニット10b及び方法が示されている。光学ユニット10b及び方法は、多くの点で、上述された光学ユニット及び方法に類似している。かくして、冗長さを制限するため当該説明の多くを繰り返さないことにするが、図1に関する上記説明は、図2に関する現在の説明にも当てはまることが理解されるべきである。しかし、光学ユニット10bは、光学素子が適用できるところの望ましくない光学的効果を補償又は補正するため光学素子26の前段に配置された本発明に係るワイヤグリッド偏光子38を備えることができる。かくして、ワイヤグリッド偏光子38は、光学素子がビームを望ましくないように変更する前に、又は、光学素子がビームを望ましくないように変更した後に変更ビームが望ましい特徴を有するように、望ましくない光学的効果を補償することができる。ワイヤグリッド偏光子38を、uによって示されるように、非偏光であり得る可視光ビーム内に配置することができる。ワイヤグリッド偏光子38は、可視光ビーム18bを偏光することができ、即ち、可視光ビームを2つの異なる光ビームに、即ち対応する異なる偏光状態がx及びyである反射ビーム54及び透過ビーム58へと分離することができる(上述したように、偏光状態x及びyは、各々、s及びp、又は、p及びsの偏光状態とすることができる)。
反射ビーム54及び/又は透過ビーム58を実質的に偏光させることができ(又は、実質的に均一な直線偏光状態を有することができる)、主要な偏光状態x又はyから異なる偏光状態x’又はy’へと各々連続的に遷移させることができる。例えば、反射ビーム54は、実質的に均一な偏光状態xを持つことができるが、偏光状態xから異なる偏光状態x’へと連続的に遷移する少なくとも一部分54bを持つことができる。同様に、透過ビーム58は、実質的に均一の偏光状態yを持つことができるが、偏光状態yから異なる偏光状態y’へと連続的に遷移する少なくとも一部分58bを持つことができる。異なる偏光状態x’及び/又はy’は、回転偏光状態又は楕円偏光状態へと遷移することができ(又は大きさ及び度合いが変化)、或いは、反対の偏光状態y又はxへと各々遷移することができる。代替例として、実質的な偏光状態を有するというよりも、ビームの大部分は、一つの偏光状態から別の偏光状態へと遷移することができる。
上述されたように、ワイヤグリッド偏光子38からの反射ビーム54又は透過ビーム58の偏光状態における遷移部分を、光学素子26の望ましくない特徴に対応させるように位置決めすることができる。かくして、偏光状態における遷移部は、変更ビーム30が例えば実質的に均一の偏光状態x又はy等、望ましい特徴を有するように光学素子26の望ましくない特徴を補償することができる。従って、ワイヤグリッド偏光子38は、可視光ビーム18bを偏光させると共に、光学素子26を補正又は補償することができる。
光学素子26は、実線で示されるように、透過ビーム58内に、ワイヤグリッド偏光子38の後段に配置することができる。代替例として、光学素子26は、破線で示されるように、反射ビーム54内に、ワイヤグリッド偏光子38の後段に配置することができる。更には、光学素子26を変更ビーム30を透過するように構成することができる。かくして、変更ビーム30を、ワイヤグリッド偏光子によって補正又は補償されたような所望のビームとすることができる。
図5に関して上述されたように、ワイヤグリッド偏光子38が無い場合、光学素子26がビームを望ましくないように変更する。
図3を参照すると、望ましい特徴を有する可視光ビームを得るため、及び/又は、光学素子により印加された望ましくない光学的効果を補正又は補償するための別の光学ユニット10c及び方法が示されている。光学ユニット10c及び方法は、多くの点で、上述された光学ユニット及び方法に類似している。かくして、冗長さを制限するため当該説明の多くを繰り返さないことにするが、図1及び図2に関する上記説明は、図3に関する現在の説明にも当てはまることが理解されるべきである。しかし、光学ユニット10cは、可視光ビーム18に配置された異なる種類の光学素子62を備えることができる。光学素子62は、特定の偏光状態を有する光の一部分を透過又は反射することができると共に、ビームの特定部分の偏光状態を選択的に回転させることができる透過若しくは反射型光バルブ又は液晶アレイであってもよい。透過光バルブ又は液晶アレイの場合には、光学素子62は、画像情報で符号化された変更ビーム66、又は、異なる偏光状態x又はyが選択的にパターン化された部分を透過させることができる。かくして、変更ビーム66は、実質的に、望ましい画像状態等の所望の特徴を備えることができる。代替例として、反射型光バルブ又は液晶アレイの場合には、光学素子62は、画像情報が符号化された、破線で示される変更ビーム70を反射させることができる。反射光バルブ又は液晶アレイは、反射型光学素子の一例である。他の反射型光学素子として、平面又は平坦なミラー、凸面鏡、凹面鏡等を挙げることができる。
図3を参照すると、望ましい特徴を有する可視光ビームを得るため、及び/又は、光学素子により印加された望ましくない光学的効果を補正又は補償するための別の光学ユニット10c及び方法が示されている。光学ユニット10c及び方法は、多くの点で、上述された光学ユニット及び方法に類似している。かくして、冗長さを制限するため当該説明の多くを繰り返さないことにするが、図1及び図2に関する上記説明は、図3に関する現在の説明にも当てはまることが理解されるべきである。しかし、光学ユニット10cは、可視光ビーム18に配置された異なる種類の光学素子62を備えることができる。光学素子62は、特定の偏光状態を有する光の一部分を透過又は反射することができると共に、ビームの特定部分の偏光状態を選択的に回転させることができる透過若しくは反射型光バルブ又は液晶アレイであってもよい。透過光バルブ又は液晶アレイの場合には、光学素子62は、画像情報で符号化された変更ビーム66、又は、異なる偏光状態x又はyが選択的にパターン化された部分を透過させることができる。かくして、変更ビーム66は、実質的に、望ましい画像状態等の所望の特徴を備えることができる。代替例として、反射型光バルブ又は液晶アレイの場合には、光学素子62は、画像情報が符号化された、破線で示される変更ビーム70を反射させることができる。反射光バルブ又は液晶アレイは、反射型光学素子の一例である。他の反射型光学素子として、平面又は平坦なミラー、凸面鏡、凹面鏡等を挙げることができる。
更に加えて、光学素子62は、望ましくない特徴を有するライン74により示された望ましくない変更ビームを得るため、可視光ビーム18、その一部を望ましくなく変更することができる。例えば、望ましくない変更ビーム74は、oにより示された、望ましくない回転偏光又は楕円偏光を状態を含むことができる。(代替例として、光学素子は望ましくない特徴を導入することができる)。望ましくない特徴は、ライン74の可変長さにより示される、変更ビーム66又は70の少なくとも一部分に亘って連続的に遷移することができる。例えば、光学素子62は、望ましくない回転又は楕円偏光状態oを導入し得る。該楕円偏光状態oは、ビームの断面に亘って、より少ない偏光状態からより多い偏光状態へと遷移するか又は振幅が増大する。直線及び一定の素子を有するワイヤグリッド偏光子等の典型的な偏光子35が光学素子62の前段に配置された例が図6に表されている。偏光子35の意図された目的は、光学素子62に偏光光を提供することであり、その一方で、光学素子2の意図された目的は、偏光状態のパターンの補正画像又は補正パターンを提供することである。例えば、光学素子62は、直交偏光状態x及びyのパターンで、透過ビーム64を透過させるか又は反射ビーム62を反射させるように意図されている。しかし、光学素子62が望ましくない特徴oをビーム64b又は65bの一部分へと導入したので、光学素子2の意図された目的は、完全には実現されない。例えば、望ましくない特徴oを有するビーム64b又は65bの一部は、後段の分析器(又は偏光子)によって処理されないか又は誤って処理され、かくして、意図せず消去されるか、意図せず透過されるか、意図せず反射される等、不正確又は不完全な画像を生じさせ得る。
従って、再び図3を参照すると、本発明に係るワイヤグリッド偏光子38を、変更ビーム30の、望ましくない特徴又は偏光状態の望ましくない変化を補償するため光学素子62に引き続いて、光学ユニット又は変更ビーム30内に配置することができる。ワイヤグリッド偏光子38は、実線で示されるように、光学素子62を通して透過又は通過される透過ビーム62内に配置されてもよい。代替例として、ワイヤグリッド偏光子38は、破線で示されるように、光学素子62から反射された反射ビーム70内に配置されてもよい。ワイヤグリッド偏光子38は、光学素子62からのビーム、即ち透過ビーム66又は反射ビーム70のいずれかを反対又は直交する偏光状態x及びyへと実質的に分離することができ、所望のビーム78を透過させるか又は所望のビーム82を反射させるように構成することができる。
図4を参照すると、所望の特徴を有する可視光ビームを得るため、及び/又は、光学素子により印加された望ましくない光学的効果を補正又は補償するための別の光学ユニット10d及び方法が示されている。光学ユニット10d及び方法は、多くの点で、上述された光学ユニット及び方法に類似している。かくして、冗長さを制限するため当該説明の多くを繰り返さないことにするが、図1乃至図3に関する上記説明は、図4に関する現在の説明にも当てはまることが理解されるべきである。しかし、光学ユニット10dは、光学素子が敵将することができる、望ましくない光学的効果を補正又は補償するため光学素子62の前段に配置された本発明に係るワイヤグリッド偏光子38を備えることができる。ワイヤグリッド偏光子38を、uによって示された、非偏光状態とすることができる可視光ビーム18b内に配置することができる。ワイヤグリッド偏光子38は、可視光ビーム18bを偏光させることができ、即ち、対応する異なる偏光状態がx及びyである状態で可視光を2つの異なる光ビーム、即ち反射ビーム54及び透過ビーム58へと分離することができる(上述されたように、偏光状態x及びyは、各々、s及びp、又はp及びsとすることができる)。
反射ビーム54及び/又は透過ビーム58を、実質的に偏光させることができ(又は、実質的に均一な直線偏光状態を持つことができる)、主要な偏光状態x又はyから異なる偏光状態x’又はy’へと各々連続的に遷移することができる。例えば反射ビーム54は実質的に均一な偏光状態xを持つことができるが、偏光状態xから異なる偏光状態x’へと連続的に遷移する一部分54bを少なくとも有することができる。同様に、透過ビーム58は実質的に均一な偏光状態yを持つことができるが、偏光状態yから異なる偏光状態y’へと連続的に遷移する一部分58bを少なくとも有することができる。異なる偏光状態x’及び/又はy’は、回転又は楕円偏光状態へと遷移することができ(又は、振幅若しくは度合いが変化する)、或いは、反対の偏光状態y又はxへと各々遷移することができる。代替例として、実質的に均一な偏光状態を持つのではなく、ビームの大部分が一つの偏光状態から別の偏光状態へと遷移することができる。
上述されたように、ワイヤグリッド偏光子38からの反射ビーム54又は透過ビーム58の偏光状態の遷移部を光学素子62の望ましくない特徴に対応するように配置することができる。かくして、偏光状態における遷移部は、変更ビーム66又は70が、例えば実質的に均一の偏光状態x又はy等の所望の特徴を有するように、光学素子62の望ましくない特徴を補償することができる。従って、ワイヤグリッド偏光子38は、可視光ビーム18bを偏光させると共に、光学素子62を補償することができる。
光学素子62は、実線で示されるように、透過ビーム58内にワイヤグリッド偏光子38の後段に配置することができる。代替例として、光学素子26は、破線で示されるように、反射ビーム54内に、ワイヤグリッド偏光子38の後段に配置することができる。更には、光学素子62は、変更ビーム66を透過させるか又は変更ビーム70を反射させるように構成することができる。
上述されたように、光学素子62は、特定の偏光状態を備えた光の部分を透過又は反射することができる透過型若しくは反射型光バルブ又は液晶アレイであってもよく、ビームの特定部分の変更状態を選択的に回転させることができる。かくして、光学素子62は、変更ビーム66を透過させるか又は画像情報が符号化された変更ビーム70又は異なる偏光状態x又はyを有する一部分を反射することができる。かくして、変更ビーム66又は70は、例えば望ましい画像情報等の所望の特徴を実質的に備えていてもよい。反射型光バルブ又は液晶アレイは、反射型光学素子の一例である。他の反射型光学素子として、平面又は平坦なミラー、凸面鏡、凹面鏡等を挙げることができる。
上述されたように、ワイヤグリッド偏光子38は、複数の細長い素子42を有する。これらの素子は、可視光と相互作用して、該可視光を反対の直交する偏光状態x及びyへと実質的に分離することができる(上述されたように、偏光状態x及びyは、各々、s及びp、又はp及びsとすることができる)。
詳しくは、素子42は、可視光と相互作用するためサイズが定められ、間隔を隔てられている。かくして、素子42は、比較的長くて薄く、略平行なアレイに配置され、又は、様々な部分が平行アレイを有している。これらの寸法は、使用される波長によって決定される。次の寸法は、完全なスペクトル可視光にとって好ましいと考えられる。これらの素子は、可視光の波長よりも長い波長、即ち700nm(0.7μm)より大きい波長を有するのが好ましい。しかし、長さは、遙かに長くなってもよい。一態様では、素子は、可視光の波長よりも短い、即ち400nm(0.4μm)より小さい波長の、中心間間隔、ピッチ又は周期を有する。別の態様では、素子は、可視光の波長の半分より短い、即ち200nm(0.2μm)より小さいピッチ又は周期を有する。別の態様では、素子は、ピッチ又は周期の10から90%の範囲の幅を有する。
素子42は、一般に、(1)実質的に均一で一定の直線偏光状態を有する透過ビームを透過させるため、(2)実質的に均一で一定の直線偏光状態を有する反射ビームを反射させるため、可視光と相互作用する。素子は、一般に、該素子に対し局所的に直交し又は横断するように方向付けされた第1の偏光状態を有する光を透過させ、当該素子に平行に方向付けされた第2の偏光状態を有する光を反射させる。ワイヤグリッド偏光子は、一定度合いの効率を有する光の偏光状態を分離し、或いは、偏光状態の両方の中には、透過されたり及び/又は反射されたりするものがあることが理解されよう。素子の一部分は、異なる偏光状態を透過又は反射させるように構成されていることも理解されよう。
更には、素子42は、変更ビームの望ましくない特徴、又は、光学素子の望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する一部分を少なくとも有する。上述されたように、ワイヤグリッド偏光素子38の素子42の異なる特徴への連続的遷移は、次のものに対する変化を含むことができる。即ち、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状、及び/又は、湾曲又は異なる曲率である。素子のうち全て又は幾つかのみが遷移してもよい。更には、素子の一部分のみが遷移してもよい。
図7a及び図7bを参照すると、素子42又はそれらの一部分は、直線又は線形部分から素子の平面内で湾曲した湾曲部分80又は弧状部分84への連続的な遷移部を含むことができる(図7a及び図7bは、明瞭にするため概略的に示されている)。弧状部分80は、図7bに示されるように、凹状であってもよく、又は、外側に延在してもよい。代替例として、弧状部分84は、図7bに示されるように、凸又は内側に延在してもよい。湾曲は、簡単でも複雑なものでもいずれでもよい。ワイヤグリッド偏光子38及び38bは、素子42が、中央部、頂部、底部及び側部において直線若しくは線形の形状からコーナーの近傍で弧状部分80及び84の形状へと遷移するように、コーナーの近傍に位置する弧状部分80及び84を有する。かくして、大部分の素子42は、比較的直線的で互いに平行であり、弧状部分80及び84は、直線素子に対して湾曲を有する。図7a及び図7bにおける素子42、80及び84は、そのコーナーで収差を導入する傾向がある平方光学素子で使用するように構成することができる。大きさ、形状、向き及び湾曲の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。
図8を参照すると、ワイヤグリッド偏光子38cは、直線又は線形部分から、残りの素子42とは異なる角度の方向付けを有する異なる直線若しくは線形部分へと連続的に遷移する素子42を有することができる(図8のワイヤグリッド偏光子は、明瞭さのため概略的に示され、幾つかの異なる変更を表している)。例えば、幾つかの素子及び/又は素子の一部分86は、直線又は線形であってもよいが、外側に延在する角度の方向付けを有することもできる。同様に、幾つかの素子及び/又は素子の一部分88は内側に延在することもできる。角度部分86及び88の角度は、残りの素子42に対して鈍角であり得る。加えて、角度部分88又は92は、互いに関して平行とすることができるが、他の素子に関して鈍角を持つこともできる。かくして、大多数の素子42は、互いに対して比較的直線で平行とすることができるが、角度部分86及び88は他の素子42に対して鈍角を有する。再び、角度素子86及び88は、ワイヤグリッド偏光子の末端コーナーに位置することができる。かくして、ワイヤグリッド偏光子38cは、中央部、頂部、底部及び側部において直線又は線形の形状から、コーナーの近傍の角度部分88及び92まで遷移する素子42を持つことができる。単一素子は、一方の角度の方向付けから別の角度の方向付けまで遷移することができ、又は、第2の素子は異なる角度の方向付けを有することができることが理解されよう。っかうど部分86及び88並びに残りの素子42は、素子42が異なる角度部分86及び88へと変化する、遷移部、点若しくはラインを画定することができる。遷移部は、直線又は線形とすることができ、素子42に対して直交及び平行に方向付けすることができる。代替例として、他の角度部分090は、両方の素子に対して鋭角、例えば45度の角度で方向付けされた直線又は線形の遷移部を形成することができる。他の角度部分92は、曲線又は弧をなす遷移部を形成することもできる。素子又はワイヤグリッド偏光子は、そのコーナーで収差を導入する傾向がある平方光学素子で使用するように構成することができる。遷移部の角度、形状、遷移部の向き、及び、遷移部の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。
図9を参照すると、ワイヤグリッド偏光子38dは、異なる幅及び/又は異なる間隔へと連続的に遷移するその素子又は一部分を有することができる(図9のワイヤグリッド偏光子は、明瞭さのため概略的に示され、幾つかの異なる変更を表している)。素子42の大多数は、例えば、中央部、頂部、底部及び側部で、一部分94及び96が異なる幅を持っている状態で一定の及び/又は均一の厚さを持つことができる。素子の幾つか又は一部分94は、より幅の狭い間隔又はギャップに対してより幅が広く、及び/又は、素子の幾つか又は一部分96は、より幅の広い間隔又はギャップに対してより幅が狭い。素子は、一つの幅から異なる幅へと遷移することができる。遷移部は、上述されたように直線又は線形とすることができ、素子に対して垂直及び平行に方向付けされている。他の部分98は、例えば45度等の鋭角で方向付けされた遷移部を有することができる。他の角度部分100は、曲線又は弧状の遷移部を形成することができる。素子又はワイヤグリッド偏光子は、そのコーナーで収差を導入する傾向がある平方光学素子で使用するように構成することができる。遷移部の角度、形状、遷移部の向き、及び、遷移部の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。
図10を参照すると、ワイヤグリッド偏光子38eは、異なる厚さへと遷移するその素子又は一部分104及び108を有することができる。素子42の大多数は、例えば、中央部、頂部、底部及び側部で、一定の及び/又は均一の厚さを持つことができるが、素子の長さに沿ってより厚い部分104及びより薄い部分108へと遷移する。より厚い部分及びより薄い部分の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。上述されたように、素子は、様々な異なるパターンでより厚い部分又はより薄い部分へと遷移することができる。
ワイヤグリッド偏光素子は、所定のパターンで遷移する特徴を有する素子を持つことができる。図11a及び図11bを参照すると、ワイヤグリッド偏光子38f及び38gは、同心円又は同心環状領域のパターンで一つの幅から別の幅へと遷移する幅を備えた素子を有することができる。かくして、当該パターンは、離散的であってもよい。例えば、素子120〜124は、図11aに示されるように、中央部で幅の狭い幅から、周辺部の周りでより幅の広い幅へと遷移することができる。別の例では、素子126〜130は、図11bに示されるように、中央部で幅の広い幅から、周辺部の周りでより幅の狭い幅へと遷移することができる。そのような同心パターンは、円形光学素子を補正するために有用とすることができる。多数の同心パターンを提供できることが理解されよう。更には、素子は、素子の長さに沿って連続的に遷移することができる。例えば、ワイヤグリッド偏光子38hは、図11cに示されるように、それらの末端部134で幅を増大することができる素子142を持っていてもよく(中央部即ち中間部136で幅が減少する)、破線により示される円形パターンを形成することができる。別の例では、ワイヤグリッド偏光子38iは、図11dに示されるように、それらの末端部140で幅を減少することができる素子138を持っていてもよく(中央部即ち中間部136で幅が増大する)、破線により示される円形パターンを形成することができる。
図12a及び図12bを参照すると、ワイヤグリッド偏光子38j及び38kは、同心円又は同心環状領域のパターンで一つの角度から別の角度へと遷移する角度の方向付けを備えた素子を有することができる。再び、これらの領域又は同心円は、離散的であってもよい。例えば、素子144〜148は、図12aに示されるように、中央から、外側に延在するより大きい鈍角へと角度を遷移させることができる。別の例として、素子150〜154は、図12bに示されるように、内側に延在することができる。別の例として、ワイヤグリッド偏光子38l及び38mは、図12c及び図12dに示されるように、隣接する群内の素子が相対的な方位角度が増減する状態で、素子の長さに沿って隣接する連続領域内に形成することができる素子156〜160及び162〜166を有してもよい。
図13aを参照すると、ワイヤグリッド偏光子38nは、隣接する領域又は区域におい一方の周期又は間隔から別の周期又は間隔へと遷移する素子168〜170を持つことができる。例えば、素子は、各領域のピッチが隣接する領域毎に増加又は減少する状態で素子に垂直な細長い領域を有することができる。図13bを参照すると、ワイヤグリッド偏光子38oは、隣接する領域又は区域において一つの幅から別の幅へと遷移する素子174〜178を有することができる。例えば、素子は、各領域における幅が隣接する領域毎に増加又は減少する状態で、素子に垂直な細長い領域を持つことができる。別の例として、図13cに示されるように、ワイヤグリッド偏光子38pは、線形態様でそれらの長さに沿って幅が増加及び/又は減少し得る素子180を有することができる。別の例として、図13dに示されるように、ワイヤグリッド偏光子38qは、湾曲又は弧状態様でそれらの長さに沿って幅が増加及び/又は減少し得る素子182又は184を有することができる。
素子の特徴の遷移部は、上記特徴のうち1つ以上を含むことができることが理解されるべきである。例えば、素子は、直線形状から湾曲しより厚い形状等へと遷移することができる。加えて、素子は、それらの長さに沿って厚さを遷移させることができる。例えば、素子の中央部又は中間部を比較的薄くし、その末端部を比較的厚くすることができる。代替例として、素子の中央部又は中間部を比較的厚くし、その末端部を比較的薄くすることができる。
図14及び図15を参照すると、電磁波200のビームの2つの直交偏光状態を分離する、代表的なワイヤグリッド偏光子38が示されている。ビーム200は、図示のように、特に画像又は情報を載せたビームの場合に、偏光子38の面上又は素子上に入射することができる。代替例として、ビームは基板上に入射することができる。ワイヤグリッド偏光子38は、基板204上に配置された複数の細長い間隔を隔てた素子42を備えることができる。素子42は、例えば、フォトリソグラフィー等によって、基板402上に配置することができる。素子42は、導電性素子又はワイヤのいずれであってもよく、有効であることが発見された、アルミニウム又は銀から形成することができる。基板は、ガラス、プラスチック又は石英等であってもよい。基板204は、電磁波又は可視光が基板により透過され即ち基板を通過することができるように、電磁波又は可視光に対し透明とすることができる。かくして、基板204は、電磁波又は可視光を透過する光学的特性を有することができる。一態様では、光学要素14又は基板28は、電磁波又は光を、他の仕方で変えること無く、例えば位相、角度等を変化させること無く、透過させることができる。例えばリブ、ギャップ、溝、層、フィルム等を始めとする他の構造、材料又は層を、素子42と基板204との間に配置することができる。加えて、低い屈折率(即ち、基板の屈折率よりも低い屈折率)及び制御された厚さを備えた領域を素子及び基板の間に形成することができる。基板から素子を分離する低い屈折率の領域は、最も長い波長共鳴点をより短い波長へとシフトさせることができ、偏光子から反射されたP偏光の電磁波即ち光の部分を減少させることができる。
素子42は、比較的長くて薄い。素子42の全て又はほとんどは、例えば可視光等の所望の電磁波の波長よりも一般に長い長さを持つことができる。かくして、素子42は、可視光の用途に関して少なくとも約0.7μmの長さを有する。しかし、典型的な長さは、遙かに大きくなり得る。素子42は、可視光用途に対して、所望の電磁波即ち光の波長よりも小さい、即ち、0.4μm(マイクロメートル即ちミクロン)より小さい厚さ即ち高さtを有することができる。一態様では、当該厚さは、可視光用途に対して、0.2μmよりも小さくすることができる。更に、素子42は、所望の電磁波即ち光の波長よりも小さい素子の間隔、ピッチ又は周期Pで、略平行な配列で配置される。かくして、素子42は、可視光用途に対して、0.4μm(マイクロメートル即ちミクロン)より小さいピッチPを有する。一態様では、ピッチPは、可視光用途に対して、光の波長のおおよそ半分、即ち約0.2μmよりも小さくすることができる。素子42は、可視光用途に対して、周期Pよりも小さい、即ち0.4μm若しくは0.2μmより小さい幅wを持っていてもよい。一態様では、当該幅は、可視光用途に対して、0.1〜0.2μmより小さくすることができる。なお、より長い周期(光の波長のおおよそ2倍即ち1.4μmより大きい)を持つアレイは回折格子として作動することができ、その一方でより短い(光お波長のおおよそ半分即ち0.2μmよりも小さい)周期を持つアレイは偏光子として作動し、また、遷移領域の周期(約0.2から約1.4μmの間)を持つアレイは回折格子として作動し、共鳴と称される突然の変化又は異常によって特徴付けられる。かくして、素子42の実際のサイズは非常に小さく、実際には素子42のアレイは裸眼には連続的な反射表面として現れることができることが理解されよう。しかし、図面に示されるように、素子42のアレイは、実際には非常に小さい構造、即ち10−8メートルのオーダーのサイズ即ちスケールを持つナノ構造を形成する。
更には、素子42のアレイのサイズ及び構成は、一偏光状態の電磁波を概して透過させ、別の偏光状態の電磁波を概して反射させるため電磁波即ち可視光と相互作用するように設計されている。上述したように、ビーム200は、偏光38に入射することができる。偏光デバイス38は、ビーム200を鏡のように反射された成分208と、非回折透過成分212と、に分割することができる。S偏光及びP偏光のための通常の定義を使用すると、S偏光を有する波又は光は、入射平面に対して直交する偏光ベクトルを持ち、従って伝導性素子に平行な偏光ベクトルを持っている。これとは逆に、P偏光を有する波又は光は、入射平面に対して平行な偏光ベクトルを持ち、従って伝導性素子に直交する偏光ベクトルを持っている。
一般に、偏光子38は、その電場ベクトルが素子42に平行な波又は光(即ちS偏光)を反射し、その電場ベクトルが素子に垂直な波又は光(即ちP偏光)を透過させることができる。理想的には、偏光子は例えばS偏光光等の波又は光の一偏光状態に対しては完全なミラーとして機能することができ、例えばP偏光光等の他の偏光状態に対しては完全に透過させることができる。しかし、実際には、ミラーとして使用される最も反射率の高い金属でさえ、入射光の幾らかを吸収し、90%乃至95%だけの部分を反射し、平面ガラスは、表面反射に起因して入射光の100%を透過しない。
更には、光ビームは、コリメートされておらず、全てのビームが平行ではないため、光ビームの異なる部分は偏光子に異なる態様で又は異なる角度で当たる。
ワイヤグリッド偏光子、光学ユニット及び/又は投影/ディスプレイシステムの様々な態様が米国特許番号5,986,730号;6,081,376号;6,122,103号;6,208,463号;6,243,199号;6,288,840号;6,348,995号;6,108,131号;6,452,724号;6,710,921号;6,234,634号;6,447,120号;及び6,555,556号に示されており、それらの内容は参照により本願に組み込まれる。
ワイヤグリッド偏光子、光学ユニット及び/又は投影/ディスプレイシステムの様々な態様が米国特許番号5,986,730号;6,081,376号;6,122,103号;6,208,463号;6,243,199号;6,288,840号;6,348,995号;6,108,131号;6,452,724号;6,710,921号;6,234,634号;6,447,120号;及び6,555,556号に示されており、それらの内容は参照により本願に組み込まれる。
ワイヤグリッド偏光子が光源に面するものとして、又は光源に向かって面する細長い素子を備えるものとして示されたが、これは図示の目的だけのためであることが理解されよう。当業者は、基板を通して画像を載せたビームを通過させることを回避し、かくして媒体を通過する光と連係したゴースト画像又は多重反射を回避するという簡単な目的のために、ワイヤグリッド偏光子を、例えば、液晶アレイから画像を載せたビームに向かって面するように方向付けすることができることを理解するであろう。そのような構成は、光源から離れる方に面するワイヤグリッド偏光子を生じさせることができる。
前述した例は、1つ以上の特定の用途において本発明の原理を示すものであるが、実施の態様、使用法及び詳細における多数の変更を、進歩的な技能を実行すること無しに、本発明の原理及びコンセプトから逸脱すること無く、なすことができることは当業者には明らかであろう。従って、添付された請求の範囲によるものを除いて、本発明は制限されない。
Claims (30)
- 所望の特徴を備えた可視光ビームを得るための方法であって、
(a) 可視光ビームを提供し、
(b) 変更ビームを得るため前記可視光ビームを光学素子を用いて変更し、該光学素子は該変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができ、
(c) 実質的に可視光ビームに亘って所望の特徴を有する可視光ビームを得るため前記変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子を有するワイヤグリッド偏光子を用いて、前記変更ビームの望ましくない特徴を補償する、各工程を備える、方法。 - 前記変更工程は、前記可視光ビームを、望ましくない特徴を有する光学素子を用いて変更する工程を備え、前記補償工程は、前記光学素子の望ましくない特徴を補償する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 前記変更ビームの望ましくない特徴は、偏光状態における望ましくない連続的な遷移を含み、実質的に均一な偏光状態を有する可視光ビームを得るため、前記複数の細長い素子は、前記変更ビームの偏光状態の望ましくない連続的な遷移に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記補償工程は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状及び湾曲からなる群から選択された異なる特徴へと連続的に遷移する複数の細長い素子を有するワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 前記変更工程は、前記可視光ビーム内に光学素子を配置する工程を備え、該光学素子は、レンズ、透過型液晶アレイ、反射型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、基板、ミラー、凹面鏡、凸面鏡、及び、偏光子からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記補償工程は、前記光学素子の前段に前記可視光ビーム内で前記ワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 前記補償工程は、前記光学素子の後段に前記変更光ビーム内で前記ワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。
- 前記可視光ビームは前記光学素子を通して透過される、請求項1に記載の方法。
- 前記可視光ビームは前記光学素子から反射される、請求項1に記載の方法。
- 補償ビームは前記ワイヤグリッド偏光子を通して透過される、請求項1に記載の方法。
- 補償ビームは前記ワイヤグリッド偏光子から反射される、請求項1に記載の方法。
- 前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、可視光の波長より小さい周期と、前記可視光の波長より大きい長さとを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記光学素子は、所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態へと遷移させるため前記ビームの少なくとも一部分を望ましくない態様で変更することができる変更部分を備え、
異なる特徴に連続的に遷移する前記一部分が、前記前記ワイヤグリッド偏光子を前記所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態に遷移させる部分に対応するように前記ワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項1に記載の方法。 - 前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、同心環状領域のパターンで遷移する特徴を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記特徴は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状、湾曲、及び、前記の組み合わせからなる群から選択される、請求項14に記載の方法。
- 所望の特徴を備えた可視光ビームを提供するように構成された光学システムであって、
(a) 光学ユニットを画定する、可視光ビームを生成する可視光源と、
(b) 変更ビームを形成するため前記光学ユニット内に配置された光学素子であって、該光学素子は、前記変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができる、前記光学素子と、
(c) 異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子を有する、前記光学ユニット内に配置されたワイヤグリッド偏光子であって、該ワイヤグリッド偏光子は、実質的に前記可視光ビームに亘って所望の特徴を有する可視光ビームを得るため前記変更ビームの望ましくない特徴に対応する前記異なる特徴を有して、前記光学ユニット内に配置され、方向付けされる、前記ワイヤグリッド偏光子と、
を備える、光学システム。 - 前記光学素子は、望ましくない特徴を有し、前記ワイヤグリッド偏光子は前記光学素子の望ましくない特徴に対応する異なる特徴を有する光学素子に関して配置され、方向付けされる、請求項16に記載の光学システム。
- 前記変更ビームの望ましくない特徴は、偏光状態における望ましくない連続的な遷移を含み、実質的に均一な偏光状態を有する可視光ビームを得るため、前記複数の細長い素子は、前記変更ビームの偏光状態の望ましくない連続的な遷移に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する、請求項16に記載の光学システム。
- 前記異なる特徴は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状及び湾曲からなる群から選択される、請求項16に記載の光学システム。
- 前記光学素子は、レンズ、透過型液晶アレイ、反射型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、基板、ミラー、凹面鏡、凸面鏡、及び、偏光子からなる群から選択される、請求項16に記載の光学システム。
- 前記ワイヤグリッド偏光子は前記光学素子の前段に前記光学ユニット内に配置される、請求項16に記載の光学システム。
- 前記ワイヤグリッド偏光子は、前記光学素子の後段に前記光学ユニット内で配置される、請求項16に記載の光学システム。
- 前記光学素子は、該光学素子を通して前記可視光ビームを透過させる、請求項16に記載の光学システム。
- 前記光学素子は、前記可視光ビームを前記光学素子から反射させる、請求項16に記載の光学システム。
- 前記ワイヤグリッド偏光子は、補償ビームを透過させるように配置される、請求項16に記載の光学システム。
- 前記ワイヤグリッド偏光子は、補償ビームを反射させるように配置される、請求項16に記載の光学システム。
- 前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、可視光の波長より小さい周期と、前記可視光の波長より大きい長さとを有する、請求項16に記載の光学システム。
- 前記光学素子は、所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態へと遷移させるため前記ビームの少なくとも一部分を望ましくない態様で変更することができる変更部分を備え、
前記ワイヤグリッド偏光子は、異なる特徴に連続的に遷移する前記一部分が前記所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態に遷移させる部分に対応するように配置される、請求項16に記載の光学システム。 - 前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、同心環状領域のパターンで遷移する特徴を有する、請求項16に記載の光学システム。
- 前記特徴は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状、湾曲、及び、前記の組み合わせからなる群から選択される、請求項29に記載の光学システム。
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