JP2019079062A - 高解像度画像を提供する偏光ビームスプリッタプレート及びかかる偏光ビームスプリッタプレートを利用するシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、2011年11月28日に出願された係属中の米国特許出願第61/564161号「Polarizing Beam Splitters Providing High Resolution Images and Systems Utilizing Such Beam Splitters」(代理人整理番号67895US002)、及び2011年11月28日に出願された係属中の同第61/564172号「Method of Making Polarizing Beam Splitters Providing High Resolution Images and Systems Utilizing Such Beam Splitters」(代理人整理番号68016US002)に関連する。
本明細書は、偏光ビームスプリッタプレート及びかかるビームスプリッタプレートを組み込むシステムに関する。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、かつ高い有効解像度で視聴者又は鑑賞スクリーンに向かって結像光を反射させる、偏光ビームスプリッタプレート及びかかるビームスプリッタプレート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(plungerleveler)を用いて水平にした。地形図を10倍の対物レンズ及び0.5倍の視野レンズ、並びに以下の設定、つまり、個別地図の6行及び5列を使用して縫い合わせられた4mm×4mmの走査面積、1.82μmのサンプリングを有する2196×2196画素のVSI検出、60〜100前方走査長を有する30〜60マイクロメートルの裏面走査長、2%の変調検出閾値を使用した傾斜及び球体補正を有する、Wyko(登録商標)の9800光学干渉計(Veeco Metrology,Inc.(Tucson,AZ)から入手可能)で測定した。10μmの後走査長で自動走査検出を95%有効にした(この短い後走査長はデータ収集における表面下反射を回避した)。
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。槽を71cm(28インチ)Hg(95kPa)前後まで排気し、その試料を約15分間、真空下で保持した。
実施例3のフィルムを、幅7mm、長さ10mm、厚さ181マイクロメートルの透明なガラス基板に接着した。3M(商標)Optically Clear Adhesive 8141(3M Company(St.Paul,MN)から入手可能)を使用してフィルムをガラス基板に接着した。接着剤の厚さは12.5マイクロメートルであった。ガラス基板及びフィルム積層体にローラーニップを通過させた。次に、反射偏光が基板と平行になり、透過偏光が45°の名目入射角を有するように、積層体を基板に45°の角度で接着した。MPro 120ピコプロジェクタ(同様に3M Companyから入手可能)に変更を加え、積層体のフィルム側がLCOS結像器に面した状態で、プロジェクタの照明光源からの光が積層体を真っ直ぐに通過してプロジェクタのLCoS結像器へと進み、結像器によって選択される光が90°の角度で反射されるようにした。
米国特許第7,234,816号(Bruzzoneら)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。
項目1は、
第1結像器と、
結像器から結像光を受光する偏光ビームスプリッタプレートと、を含み、偏光ビームスプリッタプレートが、
第1基板と、
第1基板上に配置される多層光学フィルム反射性偏光子と、
第1最外主表面と、
第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含み、
偏光ビームスプリッタプレートが視聴者又はスクリーンに向けて受光した結像光を反射し、反射された結像光が12マイクロメートル未満の有効画素解像度を有する、偏光サブシステムである。
第1基板と、
第2基板と、を備え、
第1基板と第2基板との間に配置されてそれらに接着される多層光学フィルム反射性偏光子と、
第1最外主表面と、
第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含み、偏光ビームスプリッタプレートが結像光を視聴者又はスクリーンに向けて反射するように構成され、反射された結像光が12マイクロメートル未満の有効画素解像度を有する、偏光ビームスプリッタプレートである。
光源と、
光源から受光した光を結像する第1結像器と、
第1結像器から結像光を受光する偏光ビームスプリッタプレートと、を含み、偏光ビームスプリッタプレートが、
多層光学フィルム反射性偏光子と、
第1最外主表面と、
第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含み、
偏光ビームスプリッタプレートが12マイクロメートル未満の有効画素解像度で像平面に向けて受光した結像光を反射する、投射サブシステムである。
第1結像器と、
結像器から結像光を受光する偏光ビームスプリッタプレートと、を含み、偏光ビームスプリッタプレートが、
多層光学フィルム反射性偏光子と、
第1最外主表面と、
第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含み、
偏光ビームスプリッタプレートが視聴者又はスクリーンに向けて受光した結像光を反射し、多層光学フィルム反射性偏光子が45nm未満の表面粗さRa又は80nm未満の表面粗さRqを有する、偏光サブシステムである。
多層光学フィルムを準備する工程と、
一時的な平面基板を準備する工程と、
多層光学フィルムの第1表面を一時的な平面基板に着脱自在に取り付ける工程と、
永久基板を準備する工程であり、永久基板が、第1最外主表面と、第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含む、工程と、
多層光学フィルムの第2表面を永久基板に取り付ける工程と、
多層光学フィルムを一時的な平面基板から取り外す工程と、を含む、方法である。
一時的な平面基板の表面を湿潤剤で湿潤させ、一時的な平面基板の湿潤面を形成する工程と、
多層光学フィルムを一時的な平面基板の表面上に取り付ける工程と、
多層光学フィルムを一時的な平面基板の表面上に押し付ける工程と、
多層光学フィルム、一時的な平面基板、及び湿潤剤を乾燥させる工程と、を含む、項目48の方法である。
項目48の方法により製造されたフィルムにフィルムの永久基板とは反対側で接着剤を塗布する工程と、
接着剤に対して第2永久基板を取り付ける工程と、を含む、方法である。
多層光学フィルム反射性偏光子を準備する工程と、
感圧性接着剤の層を多層光学フィルムの第1表面に塗布する工程と、
多層光学フィルムとは反対側の感圧性接着剤層に対して第1基板を取り付ける工程であり、第1基板が、第1最外主表面と、第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含む、工程と、
感圧性接着剤、多層光学フィルム、及び第1基板に真空を加える工程と、を含む、方法である。
第2接着剤層を多層光学フィルムの第1表面とは反対側の第2表面に塗布する工程と、
第2基板を第2接着剤層の多層光学フィルムとは反対側に取り付ける工程であり、第2基板が、第1最外主表面と、第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含む工程と、を更に含む、項目63の方法である。
Claims (10)
- 第1結像器と、
前記結像器から結像光を受光する偏光ビームスプリッタプレートであって、
第1基板、
前記第1基板上に配置される多層光学フィルム反射性偏光子、
第1最外主表面、および、
前記第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面、
を含む偏光ビームスプリッタプレートと、を含み、
前記偏光ビームスプリッタプレートが視聴者又はスクリーンに向けて前記受光した結像光を反射し、前記反射された結像光が12マイクロメートル未満の有効画素解像度を有する、偏光サブシステム。 - 前記第1最外主表面と前記第2最外主表面との間の最大離隔距離が約1.5mm未満である、請求項1に記載の偏光サブシステム。
- 前記多層光学フィルム反射性偏光子が接着剤により前記第1基板に接着される、請求項1に記載の偏光サブシステム。
- 前記多層光学フィルム反射性偏光子が、45nm未満の表面粗さRa又は80nm未満の表面粗さRqを有する、請求項1に記載の偏光サブシステム。
- 偏光ビームスプリッタプレートであって、
第1基板と、
第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に配置されてそれらに接着される多層光学フィルム反射性偏光子と、
第1最外主表面と、
前記第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含み、前記偏光ビームスプリッタプレートが結像光を視聴者又はスクリーンに向けて反射するように構成され、前記反射された結像光が12マイクロメートル未満の有効画素解像度を有する、偏光ビームスプリッタプレート。 - 光源と、
前記光源から受光した光を結像する第1結像器と、
前記第1結像器から結像光を受光する偏光ビームスプリッタプレートであって、
多層光学フィルム反射性偏光子、
第1最外主表面、および、
前記第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面、
を含む偏光ビームスプリッタプレートと、を含み、
前記偏光ビームスプリッタプレートが12マイクロメートル未満の有効画素解像度で像平面に向けて前記受光した結像光を反射する、投射サブシステム。 - 請求項6に記載の投射サブシステムを含む投射システムであって、前記第1結像器が画素化されていて複数の画素を含み、前記投射システムがスクリーン上に前記複数の画素で前記画素の画像を投射し、各画素が前記スクリーン上の期待位置及び面積を有し、各画素の前記スクリーン上の実位置が、前記画素の前記期待位置を中心にするとともに前記画素の前記期待面積の50倍未満の面積を有する、円の内部にある、投射システム。
- 第1結像器と、
前記結像器から結像光を受光する偏光ビームスプリッタプレートであって、
多層光学フィルム反射性偏光子、
第1最外主表面、および、
前記第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面、
を含む偏光ビームスプリッタプレートと、を含み、
前記偏光ビームスプリッタプレートが視聴者又はスクリーンに向けて前記受光した結像光を反射し、前記多層光学フィルム反射性偏光子が45nm未満の表面粗さRa又は80nm未満の表面粗さRqを有する、偏光サブシステム。 - 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工程と、
一時的な平面基板を準備する工程と、
前記多層光学フィルムの第1表面を前記一時的な平面基板に着脱自在に取り付ける工程と、
永久基板を準備する工程であり、前記永久基板が、第1最外主表面と、前記第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含む、工程と、
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工程と、
前記多層光学フィルムを前記一時的な平面基板から取り外す工程と、を含む、方法。 - 光学的に平坦な偏光ビームスプリッタプレートの作製方法であって、
多層光学フィルム反射性偏光子を準備する工程と、
感圧性接着剤の層を前記多層光学フィルムの第1表面に塗布する工程と、
前記多層光学フィルムとは反対側の前記感圧性接着剤の層に対して第1基板を取り付ける工程であり、前記第1基板が、第1最外主表面と、前記第1最外主表面と約20°未満の角度を形成する反対側の第2最外主表面と、を含む、工程と、
前記感圧性接着剤、前記多層光学フィルム、及び前記第1基板に真空を加える工程と、を含む、方法。
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