JP2018535445A - 吸収反射両用型のワイヤグリッド偏光子 - Google Patents
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Abstract
Description
1.本明細書で用いられるとき、「吸収性」という用語は、対象波長の光を十分に吸収することを表す。
a.ある材料が「吸収性」を有するかどうかは、偏光子に用いられる他の材料と相対的な関係にある。したがって、吸収性構造は、反射性構造又は透過性構造よりも十分に吸収することになる。
b.ある材料が「吸収性」を有するかどうかは、対象波長によって決まる。材料は、1つの波長域では吸収性を有していても、別の波長域では吸収性を有していないことがある。
c.1つの態様において、吸収性構造は、対象波長の光を、40%を超える割合で吸収し且つ60%未満の割合で反射することができる(吸収性構造が光学的に厚膜である、すなわち、表皮の厚さより厚いと仮定している)。
d.別の態様において、吸収性材料は、透過性材料と比べて、高い消光係数(k)を有することができ、例えば、1つの態様では0.01より大きく、別の態様では1.0より大きいなどである。
e.吸収性リブは、光の一方の偏光を選択的に吸収するために用いられ得る。
2.本明細書で用いられるとき、「反射性」という用語は、対象波長の光を十分に反射することを表す。
a.ある材料が「反射性」を有するかどうかは、偏光子に用いられる他の材料と相対的な関係にある。したがって、反射性構造は、吸収性構造又は透過性構造よりも十分に反射することになる。
b.ある材料が「反射性」を有するかどうかは、対象波長によって決まる。材料は、1つの波長域では反射性を有していても、別の波長域では反射性を有していないことがある。波長域によっては、高い反射性を有する材料を効果的に利用することができる。他の波長域、特に、材料劣化が起こる可能性が高い低波長側では、材料の選択がさらに限定される場合があり、光学設計者は、必要とされるよりも低い反射率を有する材料を受け入れなければならない場合がある。
c.1つの態様において、反射性構造は、対象波長の光を、80%を超える割合で反射し且つ20%未満の割合で吸収することができる(反射性構造が光学的に厚膜である、すなわち、表皮の厚さより厚いと仮定している)。
d.金属が、多くの場合に、反射性材料として用いられる。
e.反射性ワイヤが、光の一方の偏光を光の反対の偏光から分離するのに用いられ得る。
3.本明細書で用いられるとき、「透過性」という用語は、対象波長の光に対して十分に透過性を有することを表す。
a.ある材料が「透過性」を有するかどうかは、偏光子に用いられる他の材料と相対的な関係にある。したがって、透過性構造は、吸収性構造又は反射性構造よりも十分に透過することになる。
b.ある材料が「透過性」を有するかどうかは、対象波長によって決まる。材料は、1つの波長域では透過性を有していても、別の波長域では透過性を有していないことがある。
c.1つの態様において、透過性構造は、フレネル反射損失を無視すると、対象波長又は使用する波長域の光を、90%を超える割合で透過し且つ10%未満の割合で吸収することができる。
d.別の態様では、透過性構造は、対象波長又は使用する波長域において、0.01未満又は0.001未満の消光係数(k)を有し得る。
4.これらの定義に用いられるとき、「材料」という用語は、特定の構造の全体的な材料を指す。したがって、ある程度の反射性成分又は透過性成分を含み得る材料であったとしても、全体として十分に吸収性を有する材料で、「吸収性」を有する構造が作られる。したがって例えば、光を十分に吸収するように十分な量の吸収性材料で作られたリブは、内部に埋め込まれたある程度の反射性材料又は透過性材料を含み得るとしても、吸収性リブである。
高コントラスト且つ高効率が必要かどうか、又は一方の偏光が高吸収であることが必要かどうかに応じて、吸収性リブは、透過性リブと比べて、空間光変調器37、光源31若しくは41、又は投影レンズ系35により近接していても、又はより遠くにあってもよい。
1.透過性基板11の表面11s上に第1の層51を堆積する。図5aを参照のこと。
2.第1の層51の表面上に第2の層52を堆積する。図5bを参照のこと。
3.第2の層52の表面上に第3の層53を堆積する。図5cを参照のこと。
4.3つの層51〜53をエッチングして、独立したロッド14を形成する。図1〜図2を参照のこと。
第2の層52は、反射性材料であってよい。第1の層51及び第3の層53のうち一方は、吸収性材料であってよく、もう一方は、透過性材料であってよい。
1.透過性基板11の表面11s上に第1の層51を堆積する。図5aを参照のこと。
2.第1の層51の表面上に第2の層52を堆積する。図5bを参照のこと。
3.第2の層52の表面上に第3の層53を堆積する。図5cを参照のこと。
4.3つの層51〜53をエッチングして、独立したロッド14を形成する。図1〜図2を参照のこと。
第2の層52は、反射性材料であってよい。第1の層51及び第3の層53のうち一方は、吸収性材料であってよく、もう一方は、透過性材料であってよい。
(項目1)
透過性基板の表面上に、隣接ロッド間に間隙を設けて配置された、互いに平行な細長いロッドからなるアレイを備えたワイヤグリッド偏光子(WGP)であって、
a.上記ロッドのそれぞれは、透過性リブと吸収性リブとの間にはさまれた反射性ワイヤを含み、
b.上記透過性リブの材料は、上記透過性基板の材料と異なる、又は上記透過性リブは上記透過性基板から離間している、又はそれらの両方である、WGP。
(項目2)
上記透過性リブは、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、五酸化タンタル、二酸化チタン、硫化亜鉛、又はこれらの組み合わせを含む、項目1に記載のWGP。
(項目3)
上記透過性リブの屈折率(n)が、使用目的の光波長において、1.9より大きい、項目1に記載のWGP。
(項目4)
上記透過性リブの消光係数(k)が、使用目的の光波長において0.01未満である、項目1に記載のWGP。
(項目5)
上記WGPは、上記WGPの透過性リブ側に45°の角度から入射する可視光の波長に対して、少なくとも87%の効率と、少なくとも3500のコントラストを有する、項目1に記載のWGP。
(項目6)
a.上記WGPは、上記WGPの透過性リブ側に45°の角度から入射する可視光の波長に対して、少なくとも85%の効率と、少なくとも2000のコントラストを有し、
b.上記WGPの吸収性リブ側に45°の角度から入射する可視光の上記波長に対して、15%未満のRsを有する、項目1に記載のWGP。
(項目7)
上記WGPは、イメージプロジェクタの一部を形成し、
上記イメージプロジェクタは、
a.光ビームを放射することが可能な光源と、
b.上記光ビームの少なくとも一部を受光するように配置され、画像を投影することが可能な投影レンズ系と、
c.空間光変調器であって、
i.上記光源と上記投影レンズ系との間の光路において、上記光ビームの少なくとも一部を受光するように配置され、
ii.複数のピクセルを有しており、各ピクセルは、信号を受信し、偏光に変化を生じさせずに上記光ビームの少なくとも一部を透過させるか、又は、上記光ビームの少なくとも一部の偏光を上記信号に基づいて回転させることが可能である、
空間光変調器と、
d.上記空間光変調器に入る前、又は上記空間光変調器から出た後、又はその両方の上記光ビームの少なくとも一部に、上記透過性リブが上記空間光変調器に面している状態で配置された上記WGPと
を有する、項目1に記載のWGP。
(項目8)
上記吸収性リブは、上記透過性リブに比べて、上記基板により近接して配置される、項目1に記載のWGP。
(項目9)
フレネル反射損失を無視すると、上記透過性リブの材料が、上記透過性リブの厚さにおいて、使用する上記波長域の光を、90%を超える割合で透過させ且つ10%未満の割合で吸収することが可能である、項目1に記載のWGP。
(項目10)
上記透過性リブの材料が、上記透過性基板の材料と異なる、項目1に記載のWGP。
Claims (10)
- 透過性基板の表面上に、隣接ロッド間に間隙を設けて配置された、互いに平行な細長いロッドからなるアレイを備えたワイヤグリッド偏光子(WGP)であって、
a.前記ロッドのそれぞれは、透過性リブと吸収性リブとの間にはさまれた反射性ワイヤを含み、
b.前記透過性リブの材料は、前記透過性基板の材料と異なる、又は前記透過性リブは前記透過性基板から離間している、又はそれらの両方である、WGP。 - 前記透過性リブは、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、五酸化タンタル、二酸化チタン、硫化亜鉛、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のWGP。
- 前記透過性リブの屈折率(n)が、使用目的の光波長において、1.9より大きい、請求項1に記載のWGP。
- 前記透過性リブの消光係数(k)が、使用目的の光波長において0.01未満である、請求項1に記載のWGP。
- 前記WGPは、前記WGPの透過性リブ側に45°の角度から入射する可視光の波長に対して、少なくとも87%の効率と、少なくとも3500のコントラストを有する、請求項1に記載のWGP。
- a.前記WGPは、前記WGPの透過性リブ側に45°の角度から入射する可視光の波長に対して、少なくとも85%の効率と、少なくとも2000のコントラストを有し、
b.前記WGPの吸収性リブ側に45°の角度から入射する可視光の前記波長に対して、15%未満のRsを有する、請求項1に記載のWGP。 - 前記WGPは、イメージプロジェクタの一部を形成し、
前記イメージプロジェクタは、
a.光ビームを放射することが可能な光源と、
b.前記光ビームの少なくとも一部を受光するように配置され、画像を投影することが可能な投影レンズ系と、
c.空間光変調器であって、
i.前記光源と前記投影レンズ系との間の光路において、前記光ビームの少なくとも一部を受光するように配置され、
ii.複数のピクセルを有しており、各ピクセルは、信号を受信し、偏光に変化を生じさせずに前記光ビームの少なくとも一部を透過させるか、又は、前記光ビームの少なくとも一部の偏光を前記信号に基づいて回転させることが可能である、
空間光変調器と、
d.前記空間光変調器に入る前、又は前記空間光変調器から出た後、又はその両方の前記光ビームの少なくとも一部に、前記透過性リブが前記空間光変調器に面している状態で配置された前記WGPと
を有する、請求項1に記載のWGP。 - 前記吸収性リブは、前記透過性リブに比べて、前記基板により近接して配置される、請求項1に記載のWGP。
- フレネル反射損失を無視すると、前記透過性リブの材料が、前記透過性リブの厚さにおいて、使用する前記波長域の光を、90%を超える割合で透過させ且つ10%未満の割合で吸収することが可能である、請求項1に記載のWGP。
- 前記透過性リブの材料が、前記透過性基板の材料と異なる、請求項1に記載のWGP。
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