JP2013511066A - 位相補償型薄膜ビームコンバイナ - Google Patents
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Abstract
Description
第1の波長帯域の光を光路に沿って透過し、第2の波長帯域の光を光路上に反射するように配置され、通過光の偏光状態に位相差を与えるダイクロイックコーティングを有する第1のダイクロイック要素と、
第1および第2の波長帯域の光を光路に沿って透過し、第3の波長帯域の光を光路上に反射するように配置され、通過光の偏光状態に対し追加の位相差を累積する、ダイクロイックコーティングを有する第2のダイクロイック要素と、
を備え、
第1または第2のダイクロイック要素のいずれかの表面はさらに、前記表面上で入射する光に対し第1、第2、および第3の波長帯域のいずれかの外側に存在する少なくとも1つの正または負反射率エッジ遷移を提供する位相差補償多層薄膜スタックを備え、位相差補償多層薄膜スタックは第1、第2、および第3の波長帯域の少なくとも1つにおいて累積された位相差に対する補償を提供する、ビームコンバイナを提供する。
Ψ(x,t) = A(x,t)eiφ(x,t) (1)
式中、xは光路に沿った距離であり、tは時間である。
φ(x,t) = ωt-kx + ε またはφ(x,t) = ωt-kx =ω(t-x/v) (2)
式中、ωは、時間に伴う位相の変化率であり、kは距離に伴う位相の変化率であり、およびvは速度である。値ωはまた、角振動数としても知られており、この場合ω=2π/νであり、値kはまた、伝搬数としても知られており、この場合k=2ω/λである。光の振動数νおよび波長λは、光の速度、c=λ/νにより関連付けられる。自由空間における光の波長λは通常、ミクロン(μm)またはナノメートル(nm)で表される。光はある材料に入り、横切る時に、入射角、入射光の媒質に対する偏光の向き、屈折率n、および材料の厚さによって、様々な反射率および位相変化△φを経験する可能性がある。表面反射率または透過をモデル化するフレネル式は、Eq.(1)の振幅項に影響を与える。材料または媒質における屈折率は、基本的には真空中の光の速度cの媒質中の速度vに対する比(n=c/v)である。Eq.(2)に代入すると、位相が屈折率の観点から記載される:
φ(x,t) = ωt - (2πn/λ)x (3)
(i)図1のビームコンバイナ40においてダイクロイック要素配列を使用すると、補償スペクトル帯域通過60は、反射防止表面44a、43a、またはフィルタ表面43bのいずれか上に交互に追加することができる。すなわち、位相差補償多層薄膜スタックの補償フィルタ構造を、ビームコンバイナ40を通して赤色光を誘導する任意の表面上で形成させることができる。反直感的ではあるが、これは、反射防止性(AR)コーティングの形成における反射性ノッチフィルタの形成さえ含む。後に提供する実施例1は、このアプローチを示す。(表面の選択たのためのこのフレキシビリティは、その後の例で示されるように、提供される波長補償によって、他のビームコンバイナ構成でもそうであってもよく、またはそうでなくてもよい。)
(ii)位相補償ダイクロイック要素52がノッチフィルタである場合、2つのエッジ遷移が提供される。しかしながら、典型的には1つのみが関連する。例として、図3では、ノッチフィルタは、立ち上がり(赤色)エッジ、およびトレーリングもしくは立下りエッジの両方を提供した。位相補償スペクトル帯域通過60が提供された反射率帯域のトレーリングエッジは、さらにIR領域内に及び、いずれの、得られた位相シフトも可視投影用途では、重要ではない)
(iii)位相補償フィルタの高調波はまた、位相補償のために使用することができる。一般に、従来の薄膜フィルタではλ/3高調波が、この高調波を抑制するために特定の工程が取られない限り起こる。720−1050nm範囲に存在することができる、図3の例におけるノッチフィルタ型位相補償スペクトル帯域通過60により提供される反射率帯域では、対応するλ/3高調波が、約240−350nm範囲に存在し、または、UV領域に及ぶ。そのようなものとして、ノッチフィルタ高調波は、UVまたは低青色における必要とされる立ち下がりバンドエッジ遷移に、青色波長で累積正位相変化を補償するのを助けることができる負の位相差を提供する位相テール51を潜在的に提供することができる。
(iv)反射率帯域は図3の例ではノッチフィルタとして示されているが、IRにおける低波長通過(LWP)フィルタを代わりに使用することができる。必要とされるのは、赤色波長に十分近接する(適切な△λoffset2)、正の方向のエッジ遷移により引き起こされ、正の位相差が引き起こされる位相シフト効果である。その補償機能を提供するために、位相差補償多層薄膜スタックは第1、第2、または第3の波長帯域から△λoffset1<約100nmだけの補償エッジ遷移オフセットを提供する。言い換えれば、位相補償を提供する反射性エッジ遷移は、出力光路に沿っていくらかの表面に存在し;エッジ遷移自体は、その表面上に入射する光の波長帯域の外側に存在する波長λedgeにある。補償エッジ遷移は、約100nm未満の帯域内にあり(適切な△λoffset2)、影響することが意図される。より短い波長では、位相テール51がしばしば、大きさまたは程度において圧縮されるので、より短い距離がより望ましい;が、波長が増加するにつれ、約100nmまでのより長い距離が、許容される性能を生じさせ得る。コーティング挙動は一般に、波長と数学的に対称または同一でないことに注意すべきである。このように、スペクトル距離△λoffset1または△λoffset2は、光源またはカラーチャンネルのエッジ遷移に対するスペクトル位置λoおよび幅△λ、ならびに必要とされる位相補償の大きさによって、ガイドラインとなる。例えば赤色−近IRエッジ遷移を有する位相補償ダイクロイック要素52は、赤色において約635nmで位相を助けるために680−740nmスペクトル範囲のエッジ遷移を有するように設計することができる。一方、赤色エッジ遷移を有する位相補償ダイクロイック要素52は、緑色において約635nmで位相を助けるために580−650nmスペクトル範囲のエッジ遷移を有するように設計することができる。基本的には、スペクトルオフセットは、エッジ遷移(λedge)付近で起こる位相プロファイルの劇的スウィングの使用を回避するが(反対符号)位相テール51(図2Bを参照して説明される)を用いて、ある源スペクトルの補償を提供する。
偏光の直交成分は、入射偏光面を基準にして分類される。図6に戻ると、入射面84およびX−Y−Z座標系に対し、入射光82を受理する光学素子80が示される。入射面84(X−Z面)内で振動する光は、p偏光であると考えられる。入射面84に直交する光はs偏光であると考えられる。
△φtot = △φsp = △φ1 + △φ2 = (φs1 −φp1)+(φs2 −φp2) (4)
△φtot =△φps =△φ1-△φ2= φp−φs)=(φp1−φs1)+(φp2−φs2) (5)
本発明の方法および装置は、ビームコンバイナを通して提供される光に対する多層薄膜光学コーティングを提供し、ここで、光学コーティングは、少なくとも1つの追加された多層反射フィルタ構造、すなわち、追加の多層薄膜スタックを含み、これは、ある薄膜スタック上で入射する個々の光源のいずれかの波長帯域の外側に存在する、少なくとも1つのバンドエッジ遷移を提供し、位相補償を提供し、結合された光源の1つ以上の波長に対する累積位相差△φtotを減少させる。この特徴を提供するために、光学コーティング設計は、意図的にさらなる反射特性を既存の多層薄膜フィルタスタックに追加し、あるいは補助コーティング構造を、光路中の1つ以上の構成要素の表面に追加し、この反射性特徴を提供する。ガイドラインとして、位相差補償を提供するエッジ遷移は、約100nm(△λoffset)以下の波長帯域(λo±△λ/2)内に存在するべきであり、またはエッジ遷移(λエッシ゛)は補償のために標的とされる。1つの方向(正または負)で位相差△φを減少させるために、1つ以上の光学コーティングが、反対方向で位相シフトを提供するように設計され、反射特性または特徴が、そうでなければ、調光を結合するためのフィルタ機能を提供するのに有用ではないフィルタ設計に追加される。
(i)帯域通過またはノッチフィルタ。これらのダイクロイックコーティングは2つのバンドエッジ遷移を提供する。2つのバンドエッジ遷移間の透過または反射特性曲線におけるリップルの量を制御することは困難な場合がある。
(ii)低波長通過(ローパス)エッジフィルタ。これらフィルタは単一のバンドエッジ遷移を有し、エッジ遷移より上の波長を反射し、エッジ遷移より下の波長を透過するように設計される。例えば、いわゆる「ホット」ミラーは、可視光を透過し、IR光を反射する。これらの設計に対し透過領域においてリップル効果を制御するのは困難であり得る。
(iii)高波長通過(ハイパス)エッジフィルタ。比較的リップルのない、これらはまた、単一のバンドエッジ遷移を有し、エッジ遷移より上の波長を透過し、エッジ遷移より下の波長を反射するように設計される。これらはいわゆる「コールド」ミラーと呼ばれ、可視光を反射し、IR光を透過する。
コーティング設計者は多層薄膜表面に対する位相差△φを増加または減少させるのに有効な多くの設計パラメータを有し、これらは、それらが影響を与える位相プロファイル変化の大きさおよび特性の両方において変動し得る。これらのパラメータは位相補償ダイクロイック要素52の設計または組成に影響する。例えば、sおよびp偏光間の位相差△φを増加させるためのこれらのツールまたは設計パラメータは下記を含む:
a)反射スタックにおけるダイクロイック材料の層数の増加;
b)交互の高および低インデックス(H/L)ダイクロイック材料のインデックス比の増加、nH/nL;
c)光ビームに対する入射角の増加;
d)高および低インデックス膜構成要素の両方のインデックス、nHおよびnLの減少、よって媒質(典型的には空気またはガラス)のインデックスn0により近接する
e)位相補償エッジまたはノッチフィルタにより、波長帯域(λo±△λ/2)または対象のスペクトル帯域通過エッジ(λedge)からの距離(△λoffset)として提供されるエッジ遷移(λedge)の相対位置の制御(図2Bを参照されたい)
f)波長帯域のために位相補償を提供するための、位相補償フィルタ構造の高調波の使用。
2つの種類の高調波は検討するに値する;プライマリコーティングのものおよび位相補償フィルタのもの。一般に、2つの材料から製造された多層コーティング(スタック)は交互の高および低インデックス(H/L)ダイクロイック材料の比に基づき下記順序を有するであろう;
・1:1比−第1次存在、第2次高調波なし、第3次存在、第4次高調波なし、第5次潜在的に存在、
・2:1比−第1次存在、第2次存在、第3次存在しない、第4次存在、
・3:1比−第1次存在、第2次存在、第3次存在、第4次存在しない、
これらの比は、高(H)および低(L)インデックス材料の光学膜厚(nd)の比であり、ここで、nは屈折率であり、dは物理膜厚である。普通に使用されるコーティング用語体系では、大文字は、特定の屈折率を有する4分の1波長層を表す。例えば、「H」は、高インデックス材料の4分の1波長光学膜厚(QWOT)を表し、「L」は低インデックス材料のQWOTを表し、「M」は、中間インデックス材料におけるQWOTを表す。QWOTは、膜が0.25波長厚となる光学膜厚として、または以下で規定される:
QWOT=nd=λ/4 (6)
この用語体系を用いると、第8分の1波長厚にすぎない高インデックス材料の層は0.5HまたはH/2として示され、半波長厚である層は2Hとして示される。光学またはダイクロイックコーティングの薄膜スタックは典型的には多数のQWOT層、またはわずかなまたは複数のQWOT層を含み、しばしば、繰り返しパターンで形成される層が含まれる。
位相補償型ダイクロイックコンバイナまたはセパレータの設計は、システム設計演習とみなすことができることもまた知られている。位相補償ダイクロイック要素52は、前に記載された様々なコーティングツールを使用して効果的に設計することができ、位相低減は、様々な因子により影響され得る。図5と関連する例では、スペクトルの黄色−橙色領域におけるエッジ遷移を有する位相補償フィルタの適用は、システムジオメトリを利用し、この場合、赤色チャンネル12rはまだ導入されていなかった。高調波に関しては、プライマリコーティングの高調波は、位相補償フィルタとの相互作用を防止するように意図的に抑制され、あるいは位相補償を提供するのに好都合な様式で意図的に配置され得る。プライマリコーティングのスペクトル特性(スペクトル通過帯域領域、少なくとも1つのエッジ遷移、および関連する位相差応答)はまた、位相補償フィルタにより、より容易に補正される入射光の標的波長(λo、△λ)で位相差を減少させる、または位相差(大きさおよび符号)を提供するように調整され得る。
図16の論理流れ図は、1つの実施形態における、2つ以上のコンバイナダイクロイックフィルムのための位相補償型設計を獲得するために従われる1組の基本的な工程を含む例示的な設計プロセスを示す。最初の設計工程S110では、最も挑戦的なフィルタ設計(フィルタA)が最初に取り組まれる。設計の困難性のレベルは、前に概要が示されたフィルタ型、および入射光の波長などの因子に基づく。最初は、最初の設計工程S110中にsおよびp偏光処理に影響する位相差を補正する試みはなされない。フィルタAに対する位相効果を測定し、または計算する位相評価工程S120が次にくる。第2設計工程S130がその後、実行され、この工程では、より挑戦的でない多層フィルタ(フィルタB)が設計される。第2位相評価工程S140が次にきて、ここで、フィルタAおよびBの組み合わせに対する累積位相差が測定され、または計算される。その後、位相補償工程S150が実施され、フィルタAおよびBの累積位相差に対する位相補償が適用される。一般に、位相補償はより挑戦的でないフィルタ設計またはいくらか関連する表面、例えば、例としてダイクロイック要素のAR表面に適用することがより容易である。図12A−15Bを参照して前に記載される技術を適用して、所望の量の位相補償を得ることができる。
例として、図17A、17B、および17Cの表は、図3を参照して前に記載した位相差補償を提供するための薄膜層設計を詳述する。図17Aは、フィルタ表面43bの青色ミラーの組成を示し、層の順序、層材料、および層厚(nm)を特定する。図3実施形態は、赤色−IR波長範囲の位相補償スペクトル帯域通過60を含む。1つの構成では、位相補償スペクトル帯域通過60は、反射防止表面45a上の反射防止コーティングに追加された「ホットミラー」型反射表面スタック(IRを反射し、可視光を透過する)として提供することができる。図17Bは、この特徴を提供するために使用することができる位相補償ARコーティングの組成を示す。図17Cは、フィルタ表面45bの緑色ノッチフィルタのための層リストを提供する。薄膜材料は下記のようにコード化される:
A−TiO2
B−Y2O3
C−Al2O3
D−MgF2
H−ZrO2
L−SiO2
図18A、18B、および18Cの表は、図7−10を参照して前に記載した別の実施形態の例を示し、この場合、2つのフィルタ表面92bおよび94bは相互に直交する入射偏光面を有する。ここで、位相差のための補償が反射防止表面94aのARコーティングに追加されるUV−低青色反射性特徴(ミラー)により提供される(図7)。したがって、図18Bは、この特徴を提供するために使用することができる適切な位相補償ARコーティングの組成を示す。図18Aは、フィルタ表面92bの青色ミラーのための層配列を提供し(図7)、図18Cはフィルタ表面94bの緑色ノッチフィルタのための層配列を示す(図7)。
光学コーティング技術分野の当業者は、ダイクロイック要素の組み合わせからビームコンバイナを設計する多くの方法が存在し得ること、様々なコーティング処方を多層膜スペクトルフィルタ、例えば本明細書で記載されるものを提供するために使用することができることを認識するであろう。
22、23、24 ダイクロイック要素
22a、23a、24a 反射防止表面
22b、23b、24b フィルタ表面
28 投影レンズ
30 ディスプレイ表面
32 偏光アナライザ
40 ビームコンバイナ
41 プライマリダイクロイック要素
42 反射率プロファイル
42E エッジ遷移
42P 通過帯域
42R 阻止帯域
43、44、45 ダイクロイック要素
43a、44a、45a 反射防止表面
43b、44b、45b フィルタ表面
46L、46R、47L、47R、48L、48R、49L、49R ボックス
50、50c 位相差プロファイル
51、51c 位相テール
52 位相補償ダイクロイック要素
53r、54r、55r 反射フィルタグラフ
53t、54t、55t 透過フィルタグラフ
53φ、54φ、55φ、56φ、57φ 位相差グラフ
60、61 位相補償スペクトル帯域通過
62r、63r、64r 反射フィルタグラフ
62t、63t、64t 透過フィルタグラフ
62φ、63φ、64φ、66φ、67φ 位相差グラフ
80 光学素子
82 入射光
84 入射面
86 反射光
92、94 ダイクロイック要素
92a、94a 反射防止表面
92b、94b フィルタ表面
100、101 イメージング装置
110、111、112、113、114、115 位相差プロファイル
118 位相テール
120、122、124、130、132、134、140、142、144、146 グラフ
150、152、154、160、162、164、170、172、174、176 グラフ
200 イメージング装置
204 偏光ビームスプリッター
206 フィリップスプリズム
210 空間光変調器
215 偏光補償器
220 X−プリズム
225 TIRプリズム
230 変調光学システム
S110 初期設計工程
S120 位相評価工程
S130 第2設計工程
S140 第2位相評価工程
S150 位相補償工程
Claims (37)
- 複数の光ビームを1つの光路上に結合させるためのビームコンバイナであって、
第1の波長帯域の光を光路に沿って透過し、第2の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、通過光の偏光状態に位相差を与えるダイクロイックコーティングを有する第1のダイクロイック要素と、
第1および第2の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、第3の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、通過光の偏光状態に対し追加の位相差を累積する、ダイクロイックコーティングを有する第2のダイクロイック要素と、
を備え、
前記第1または第2のダイクロイック要素のいずれかの表面はさらに、前記表面上で入射する光に対し第1、第2、および第3の波長帯域のいずれかの外側に存在する少なくとも1つの正または負反射率エッジ遷移を提供する位相差補償多層薄膜スタックを備え、前記位相差補償多層薄膜スタックは前記第1、第2、および第3の波長帯域の少なくとも1つにおいて累積された位相差に対する補償を提供する、ビームコンバイナ。 - 前記位相差補償多層薄膜スタックを提供する前記表面は、前記第1または第2のダイクロイック要素のいずれか上に、前記ダイクロイックコーティングの一部または前記ダイクロイック要素と結合された反射防止コーティングとして形成される、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは、帯域通過フィルタまたはパスエッジフィルタの特徴として、正または負反射率エッジ遷移を提供する、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは、前記第1、第2、または第3の波長帯域の80nm未満内にあるエッジ遷移を提供する、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは累積位相差を±10°未満まで減少させる、請求項1記載の方法。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは、薄膜層の数、薄膜層の屈折率、薄膜層の屈折率の比、エッジ遷移のスペクトル位置、またはそれらの組み合わせを含むパラメータに基づく位相差特性が提供される、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 前記第1、第2、および第3の波長帯域の少なくとも1つにおける累積位相差に対する補償は、少なくとも部分的に前記位相差補償多層薄膜スタックの高調波により提供される、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 前記第1のダイクロイック要素の表面の入射面は、前記第2のダイクロイック要素の入射面に実質的に直交する、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 前記第1、第2、および第3の波長帯域は可視波長範囲にあり、前記位相補償薄膜スタックは、前記第1、第2、および第3の波長帯域を含む波長範囲の外側で反射性帯域通過フィルタまたはパスエッジフィルタを提供する、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 前記第1の波長帯域は緑色または赤色である、請求項1記載のビームコンバイナ。
- 複数の光ビームを1つの光路上に結合させるためのビームコンバイナであって、
第1の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、第2の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、透過性通過帯域効率、反射性通過帯域効率、および通過帯域エッジ遷移と関連する特徴を有する位相差プロファイルを有し、通過光の偏光状態に位相差を与える第1のダイクロイック要素と、
第1および第2の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、第3の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、透過性通過帯域効率、反射性通過帯域効率、および通過帯域エッジ遷移と関連する特徴を有する位相差プロファイルを有し、通過光の偏光状態に位相差を与える第2のダイクロイック要素と、
前記光路に沿って配置された、少なくとも1つの光学表面上で形成された、少なくとも1つの位相差補償多層薄膜スタックであって、前記位相差補償多層薄膜スタックは、前記表面上で入射する光に対し第1、第2、および第3の波長帯域の外側に存在する少なくとも1つの正または負反射率エッジ遷移を提供するように構成され、前記位相差補償多層薄膜スタックのエッジ遷移と関連する特徴を有する位相差プロファイルを有し、これらの位相差は、少なくとも1つの波長帯域において、前記第1または第2のダイクロイック要素により与えられる位相差を減少させる、少なくとも1つの位相差補償多層薄膜スタックと、
を備える、ビームコンバイナ。 - 前記位相差補償多層薄膜スタックは、薄膜層の数、薄膜層の屈折率、薄膜層の屈折率の比、エッジ遷移のスペクトル位置、前記位相差補償多層薄膜スタックの高調波の存在、またはそれらの組み合わせを含むパラメータに基づく位相差特性が提供される、請求項11記載のビームコンバイナ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックを有する光学表面は、前記第1のダイクロイック要素、前記第2のダイクロイック要素、または前記第1および第2のダイクロイック要素の前後、もしくはその間に配置された光学素子上に配置される、請求項11記載のビームコンバイナ。
- 入射光波長範囲内で入射偏光の反射を抑制し、さらに、入射光波長範囲の外側に存在する波長帯域で反射率エッジ遷移を提供し、入射偏光波長範囲内の偏光に対し位相差補償を提供する、光学表面上で形成される反射防止性薄膜コーティング。
- 入射偏光ビームを受理するように配置された光学素子であって、前記光学素子は、入射光ビームを含む第1の波長帯域を反射または透過する表面上のダイクロイック光学コーティングを含み、前記光学素子はさらに、表面上に位相差補償多層薄膜スタックを含み、そのため前記位相差補償多層薄膜スタックは前記第1の波長帯域の外側のスペクトル領域に存在する正または負反射率エッジ遷移を提供し、エッジ遷移と関連する位相差応答は、前記ダイクロイック光学コーティングにより入射偏光に与えられた位相差を補償する、光学素子。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは、薄膜層の数、薄膜層の屈折率、薄膜層の屈折率の比、エッジ遷移のスペクトル位置、前記位相差補償多層薄膜スタックの高調波の存在、またはそれらの組み合わせを含むパラメータに基づく位相差特性が提供される、請求項15記載の光学素子。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックと関連する重なりスペクトル領域内で起こりえる前記ダイクロイック光学コーティングの高調波、または前記位相差補償多層薄膜スタックの高調波は抑制される、請求項15記載の光学素子。
- 前記光学素子に提供される前記入射偏光は偏光の向きが変化するように空間的にまたは時間的に変調される、請求項15記載の光学素子。
- 入射偏光ビームを受理するように配置された光学素子であって、前記光学素子は、あるスペクトル帯域幅を有する前記入射光ビームを含む第1の波長帯域を反射または透過する表面上のダイクロイック光学コーティングを含み、前記ダイクロイック光学コーティングは、あるスペクトル通過帯域領域、少なくとも1つのエッジ遷移、および関連する位相差応答を有することにより特徴づけられ、
前記光学素子は、i)前記入射光の前記スペクトル帯域幅に対する前記ダイクロイックコーティングの前記エッジ遷移および関連する位相差応答の位置決め、ii)第1の波長帯域の外側の正または負反射率エッジ遷移および前記入射光の前記スペクトル帯域幅にまで及ぶ関連する位相差応答を有する位相差補償多層薄膜スタックを表面上で提供すること、iii)またはこれらの組み合わせを含む手段により位相補償が提供される、光学素子。 - 複数の光ビームを光路に沿って誘導するための、マルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリであって、
第1の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、第2の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置された第1のダイクロイック要素と、
前記第1および第2の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、第3の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置された第2のダイクロイック要素であって、前記第1および第2のダイクロイック要素は、通過光の偏光状態に位相差を与える、第2のダイクロイック要素と、
前記光路に沿って配置され、表面上で入射する光に対し前記第1、第2、または第3の波長帯域の外側に存在する反射性エッジ遷移を提供するように構成される表面上に形成された位相差補償多層薄膜スタックと、
を含み、前記反射率エッジ遷移と関連する位相差は、前記第1、第2、および第3の波長帯域の少なくとも1つにおいて前記第1または第2のダイクロイック要素により与えられる位相差に対する補償を提供する、マルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。 - 前記位相変化補償多層薄膜スタックは、その位相差特性が、薄膜層の数、薄膜層の屈折率、薄膜層の屈折率の比、エッジ遷移のスペクトル位置、フィルタの高調波の存在、またはそれらの組み合わせを含むパラメータに基づく光学フィルタを提供する、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは、前記マルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリが単一パスまたはダブルパス構造のいずれかで使用される場合に補償を提供するように設計され、そのため、光ビームは、それぞれ、前記アセンブリを介して1度または2度誘導される、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記ダイクロイック要素は、ガラス板、光学プリズム、またはその組み合わせの光学表面上で形成されるダイクロイックコーティングとして提供され、ビームコンバイナまたはビームセパレータのいずれかとして機能する、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは、反射防止性コーティング、帯域通過フィルタコーティング、またはパスエッジフィルタコーティングを含む型の光学コーティングである、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは、可視波長領域内の光を反射する、透過する、または反射および透過する表面上で形成される、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックは可視波長領域内で少なくとも部分的に反射性である、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記位相差補償多層薄膜スタックが形成される前記光路内の前記表面は、第1または第2のダイクロイック要素のいずれかの表面、あるいは前記第1および第2のダイクロイック要素の間、前、もしくは後に存在する別のガラスもしくは他の固体透明媒質上または内の表面である、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記第1の波長帯域の光は、緑色または赤色である、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 前記第1の波長帯域、第2の波長帯域、または第3の波長帯域の光は、変調レーザビームにより提供される 、請求項20記載のマルチカラーチャンネル、マルチダイクロイック、ビーム指向アセンブリ。
- 多層薄膜スタックとして形成された少なくとも第1および第2のフィルタを含むビーム結合装置からの位相差を補償するための方法であって、
前記第1および第2のフィルタにより与えられた通過光の偏光状態間の累積位相差を決定する工程であって、前記通過光は少なくとも第1、第2、および第3の波長帯域の光を含む工程と、
前記第1、第2、および第3の波長帯域の1つ以上の光の経路に位相補償フィルタを追加する工程と、
を含み、前記位相補償フィルタは、帯域通過フィルタまたはエッジフィルタのいずれかであり、前記位相補償フィルタは、前記第1、第2、および第3の波長帯域の外側の波長を反射または透過し、前記第1、第2、または第3の波長帯域内の波長で位相差補償を提供する、方法。 - 前記位相補償フィルタは多層薄膜スタックであり、前記反射フィルタを追加する工程は、前記多層薄膜スタック内の1つ以上の層の数、組成および配列を特定する工程を含む、請求項30記載の方法。
- イメージング装置により、少なくとも第1、第2、および第3のカラーチャンネルからの調光を用いる多色画像を形成するための方法であって、
前記第1のカラーチャンネルからの偏光調光を、第1のダイクロイック要素を通して、光路に沿って透過し、前記第2のカラーチャンネルからの偏光調光を前記光路上に反射する工程と、
前記第1および第2のカラーチャンネルからの前記偏光調光を第2のダイクロイック要素を通して、前記光路に沿って透過し、前記第3のカラーチャンネルからの偏光調光を前記光路上に反射する工程であって、前記第1および第2のダイクロイック要素は、前記通過偏光調光の偏光状態に位相差を与える工程と、
前記カラーチャンネルの少なくとも1つの前記光路に沿って存在する少なくとも1つの表面上に位相差補償多層薄膜スタックを提供することにより、前記与えられた位相差を補償する工程であって、前記位相差補償多層薄膜スタックは、前記第1、第2、および第3の色の前記波長とは異なる予め決められた波長で反射率エッジ遷移を提供し、前記反射率エッジ遷移と関連する位相差は、前記与えられた位相差を補償する工程と、
を含む、方法。 - 前記予め決められた波長は、前記可視スペクトル内またはその外側のいずれかに存在する、請求項32記載の方法。
- ディスプレイ表面上で画像を形成するためのイメージング装置であって、
各カラーチャンネルが個々の第1、第2、または第3の波長帯域にわたって変調光ビームを提供するようエネルギーを与え得る、少なくとも第1、第2、および第3のカラーチャンネルと、
前記少なくとも第1、第2、および第3のカラーチャンネル光ビームを光路上に結合させるビームコンバイナであって、
前記第1の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、前記第2の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、前記通過光の偏光状態に位相差を与える第1のダイクロイック要素と、
前記第1および第2の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、前記第3の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、前記通過光の偏光状態に追加の位相差を与える第2のダイクロイック要素と、
前記光路に沿って配置され、前記表面上で入射する光に対し、前記第1、第2、または第3の波長帯域の外側に存在する反射性エッジ遷移を提供するように構成され、前記第1、第2、および第3の波長帯域の少なくとも1つ内で起こる与えられた位相差を補償する位相差プロファイルを提供する、表面上で形成された位相差補償多層薄膜スタックと、
を含む、ビームコンバイナと、
結合された光ビームを前記光路からディスプレイ表面上に誘導するための投影レンズと、
を備える、イメージング装置。 - 少なくとも第1、第2、および第3の波長帯域から光路上への光ビームの組み合わせとして多色照明を提供するにように配置されたビームコンバイナであって、
前記第1の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、前記第2の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、通過光の偏光状態に位相差を与える第1のダイクロイック要素と、
前記第1および第2の波長帯域の光を前記光路に沿って透過し、前記第3の波長帯域の光を前記光路上に反射するように配置され、前記通過光の偏光状態に追加の位相差を与える第2のダイクロイック要素と、
前記ビームコンバイナの前記光路に沿って配置され、前記表面上で入射する光に対し、前記第1、第2、または第3の波長帯域の外側に存在する反射性エッジ遷移を提供するように構成され、前記第1、第2、および第3の波長帯域内で起こる前記与えられた位相差を補償する位相差プロファイルを提供する、表面上で形成された位相差補償多層薄膜スタックと、
を含む、ビームコンバイナと、
プリズムアセンブリおよび空間光変調器が提供された変調光学システムであって、前記空間光変調器は、画像データを画像調光に翻訳し、前記プリズムアセンブリは、前記多色照明を、その第1、第2、および第3の波長帯域に分離し、各波長帯域を対応する空間光変調器に誘導し、各空間光変調器からの調光を再結合し、再結合された調光を、ディスプレイ表面上への投影のための投影レンズに向かって誘導するように配置されたカラーコンバイニングプリズムを含む、変調光学システムと、
を備える、イメージング装置。 - 前記カラーコンバイニングプリズムは、前記光路に沿って配置され、前記表面上で入射する光に対し、前記第1、第2、または第3の波長帯域の外側に存在する反射性エッジ遷移を提供するように構成され、前記第1、第2、および第3の波長帯域内の与えられた位相差を補償する位相差プロファイルを提供する、表面上で形成された位相差補償多層薄膜スタックが提供される、請求項35記載のイメージング装置。
- 前記前記変調光学システムは、X−プリズムもしくはフィリップスプリズムであるカラーコンバイニングプリズム、または液晶デバイスまたはマイクロミラーアレイ装置である空間光変調器が提供される、請求項35記載のイメージング装置。
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