JP2014534480A - 高解像度画像を提供する偏光ビームスプリッタの製造方法及びそのビームスプリッタを利用するシステム - Google Patents
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Abstract
Description
共有及び同時係属中の米国特許出願第61/564161号、表題「POLARIZING BEAM SPLITTERS PROVIDING HIGH RESOLUTION IMAGES AND SYSTEMS UTILIZING SUCH BEAM SPLITTERS」は、本明細書に参照により援用される。
本明細書は、偏光ビームスプリッタ、そのようなビームスプリッタを組み込んだシステム、並びにそのようなビームスプリッタ及びシステムの製造方法に関する。より具体的には、本明細書は、多層光学フィルムを組み込み、結像光を高有効解像度(effective resolution)で視聴者又は鑑賞スクリーンへ向かって反射する、偏光ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタの製造方法、そのようなビームスプリッタを有するシステムに関する。
粘土上にプリズムを配置し、プランジャレベラ(plunger leveler)を用いて水平にした。Wyko(登録商標)9800光学干渉計(Veeco Metrology,Inc.(Tucson、AZ)から入手可能)を用いて、10xの対物レンズ及び0.5xの視野レンズを用い、表面微細構成マップ(Topographic maps)を測定した。また、以下の設定を用いた、VSI検出、個々のマップを6行5列にステッチングした4mm×4mmのスキャン領域、1.82μmのサンプリングで2196×2196ピクセル、傾き及び球面補正を使用、後方スキャン長は30〜60マイクロメートル、前方スキャン長は60〜100、変調検出閾値2%。オートスキャン検出は、95%において10μmのポストスキャン長(post scan length)(この短いポストスキャン長によりデータ収集で表面下の反射を回避した)で、可能とされた。
反射偏光多層光学フィルム(MOF)を、次の方法で、光学的に平坦な基板に着脱自在に配置した。初めに、水中におよそ0.5%の中性食器用洗剤を含む湿潤溶液をスプレー瓶に入れた。およそ6mmの高光沢アクリルのシートを得、クリーンフード内で一方の側から保護層を取り除いた。表面全体が湿潤するように、露出したアクリル表面を湿潤溶液で噴霧した。別途、MOF片を得、そのスキン層の一方をクリーンフード内で取り除いた。MOFの露出面を湿潤溶液で噴霧し、MOFの露出面をアクリルシートの湿潤面に接触させた。MOFへの損傷を防ぐために、重剥離ライナーをMOFの表面に取り付け、3M(商標)PA−1アプリケータ(3M Company(St.Paul、MN)から入手可能)を用いて、アクリルの表面にMOFを押し付けた。これにより、ほとんどの湿潤溶液が、2つの湿潤面の間から排出された。この後、第2スキン層をMOFから取り除いた。取り付け済みMOFの検査により、MOFの表面はアクリルの表面よりも凹凸が激しいことが示された。24時間後に再度検査を行った際、MOF表面の平坦度はアクリルシートと同程度であることが観察された。この観察された経時的な平坦化は、残留湿潤溶液が2つの表面の間から蒸発して、MOFをアクリルの表面にぴったりと適合させることができることと一貫性がある。MOFは、ぴったりとかつ安定してアクリルの表面に適合しているにも関わらず、アクリルの表面からMOFを剥がすことで、このMOFを簡単に取り除くことができた。
3M(商標)Optically Clear Adhesive 8141(3M Company(St.Paul、MN)から入手可能)の試料を採取し、ロールラミネート処理を用いて反射偏光MOFに積層することにより、接着剤構造体を形成した。この接着剤構造体の1片を、実施例1で使用したものと同様のガラス製プリズムの斜辺に付着させた。得られたMOF/プリズム複合体をオートクレーブ炉内に配置し、60℃、550kPa(80psi)で2時間処理した。試料を取り除き、少量の熱硬化性光学エポキシをMOF/プリズム複合体のMOF表面に塗布した。実施例1と同様に、プリズムを整列させた。その後、試料を炉に戻し、再び60℃、550kPa(80psi)で、今度は24時間処理した。得られた構成は偏光ビームスプリッタであった。
実施例2の方法を用いて作製されたMOFの粗さを、次のように判定した。17mm×17mmのMOF片を、17mmの幅を有するガラス製の立方体に、ハンドローラーを用いて積層した。このガラス製の立方体は約0.25λの平坦度(λ=632.80nm(光の基準波長))を有していた。ロールラミネート済みMOFを、60℃、550kPa(80psi)で2時間オートクレーブ炉でアニールした。Zygo干渉計(Zygo Corporation(Middlefield、CT)から入手可能)を用い、λ=632.80nmの波長を有する光を用いて、ロールラミネート済みMOFの平坦度を測定した。Zygo干渉計により、PV粗さ(peak to valley roughness)が報告された(傾き補正は使用されたが、球面補正は適用されていない)。17mm×17mm領域にわたって計測したPV粗さは、1.475λ、又は約933nmと判定された。
実施例2の接着剤構造体片を、実施例2と同様の方法で、ガラス製プリズムに付着させた。得られたプリズム/MOF複合体を、従来の真空ポンプを備えた真空槽の中に配置した。前記槽を約71cm(28インチ)Hgまで減圧し、試料を約15分間真空下で保持した。
米国特許第7,234,816号(Bruzzone et al.)に従い、偏光ビームスプリッタの構成を作製した。実施例2の接着剤構造体片を、ガラス製プリズムに、ハンドローラーを用いて付着させることにより、MOF/プリズム複合体を形成した。
実施例1、2、3及び比較例C−1の偏光ビームスプリッタに対し、解像度試験用プロジェクタを用いて、画像の反射能力を評価した。試験用プロジェクタに対して、発揮し得る最良の性能を確認するために、他の実施例で用いられた45°プリズムのうちの1つからなり、かつ内部全反射(TIR)リフレクタとして動作する基準リフレクタを使用した。
Claims (22)
- フラットフィルムの製造方法であって、
多層光学フィルムを準備することと、
一時平面基板を準備することと、
前記多層光学フィルムの第1表面を、前記一時平面基板に着脱自在に取り付けることと、
永久基板を準備することと、
前記多層光学フィルムの第2表面を前記永久基板に取り付けることと、
前記多層光学フィルムを前記一時平面基板から取り除くことと、を含む方法。 - 前記多層光学フィルムの第1表面を、前記一時平面基板に着脱自在に取り付ける前記工程は、
前記基板の表面を湿潤剤で湿潤させ、前記一時平面基板の湿潤面を作製することと、
前記多層光学フィルムを前記一時平面基板の前記表面に取り付けることと、
前記一時平面基板の前記表面に前記多層光学フィルムを押し付けることと、
前記多層光学フィルム、前記一時平面基板及び前記湿潤剤を乾燥させることと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記湿潤剤を第1平面基板上に噴霧することにより、前記基板の前記表面を湿潤させる、請求項2に記載の方法。
- 前記湿潤剤は中性洗剤溶液である、請求項2に記載の方法。
- 前記中性洗剤溶液は、水溶液中に1%未満の洗剤を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記多層光学フィルム、前記平面基板及び溶液を乾燥させることが、前記多層光学フィルムの前記表面を前記一時平面基板に適合させる、請求項2に記載の方法。
- ウィッキングにより、前記光学フィルムと前記平面基板との間の溶液が、前記多層光学フィルムの縁へと引き込まれ、前記溶液が蒸発し、前記多層光学フィルムと前記平面基板との間に真空シールをもたらす、請求項6に記載の方法。
- 押し付けの前に、前記平面基板に取り付けられた前記表面とは反対の側で、前記多層光学フィルムに保護層が取り付けられる、請求項2に記載の方法。
- 前記多層光学フィルムを前記基板から取り除くことは、前記多層光学フィルムを前記基板から剥がすことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記平面基板はアクリルガラスを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記永久基板は第1プリズムである、請求項1に記載の方法。
- 請求項11に記載の方法により製造されたフィルムの、前記第1プリズムとは反対の側に接着剤を塗布することと、平坦化された表面上の前記接着剤に対して第2プリズムカバーを取り付けることと、を含む、偏光ビームスプリッタの製造方法。
- 前記構造体を硬化させることを更に含む、請求項12に記載の方法。
- 前記構造体を硬化させる前に、前記第1プリズム及び前記第2プリズムの主軸と副軸を整列させることを更に含む、請求項13に記載の方法。
- 硬化させることは紫外線硬化を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記接着剤は光学接着剤を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記基板に前もって対面される前記多層光学フィルムの前記表面が、表面粗さRaが45nm未満又は表面粗さRqが80nm未満である、請求項1に記載の方法。
- 光学的に平坦な偏光ビームスプリッタを作製する方法であって、
多層光学フィルム反射偏光子を準備することと、
前記多層光学フィルムの第1表面に感圧性接着剤層を塗布することと、
前記多層光学フィルムとは反対の側で、前記感圧性接着剤層に対してプリズムを取り付けることと、
前記感圧性接着剤、前記多層光学フィルム及び前記プリズムに真空を加えることと、を含む方法。 - 前記第1表面とは反対の側の、前記多層光学フィルムの第2表面に、接着剤の第2層を塗布することと、接着剤の前記第2層の、前記多層光学フィルムとは反対の側に第2プリズムを取り付けることと、を更に含む、請求項18に記載の方法。
- 接着剤の前記第2層、前記多層光学フィルム及び前記プリズムに真空を加えることを更に含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第2プリズムを取り付ける前に、前記第1プリズム及び前記第2プリズムの主軸と副軸を整列させることを更に含む、請求項19に記載の方法。
- 前記構造体を真空槽内に配置することにより、前記構造体に真空を加える、請求項18に記載の方法。
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