JP2023517482A - 液晶反射偏光子およびこれを有するパンケーキレンズアセンブリ - Google Patents

Abstract

光学デバイスが提供される。本光学デバイスは、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光を出力するように構成された第１の光学素子を含む。本光学デバイスは、キラリティを有する複屈折材料を含み、第１の光学素子から楕円偏光を受け入れ、楕円偏光を円偏光として反射させるように構成された第２の光学素子も含む。【選択図】図２Ａ

Description

本開示は、概して、光学デバイス、ならびにより詳細には、液晶反射偏光子およびこれを有するパンケーキレンズアセンブリに関する。

キラリティを有する複屈折材料は、様々な光学素子またはデバイスにおいて使用され得る。キラリティを有する複屈折材料のタイプとして、キラルネマチック液晶としても知られるコレステリック液晶（「ＣＬＣ」）が、入射光の掌性に応じて円偏光を反射または透過させるために、光学素子において使用されてきた。例えば、ＣＬＣは、特定の円偏光を有する光を主として反射させ、反対の円偏光を有する光を主として透過させるように構成され得る。ＣＬＣの掌性の選択性に起因して、ＣＬＣ層（または、ＣＬＣフィルム、ＣＬＣ板など）またはＣＬＣ層スタックは、円反射偏光子として機能し得る。例えば、左旋ＣＬＣ（「ＬＨＣＬＣ」）を含む円反射偏光子は、左旋円偏光した（「ＬＨＣＰ」）光を反射させ、右旋円偏光した（「ＲＨＣＰ」）光を透過させるように構成され得、右旋ＣＬＣ（「ＲＨＣＬＣ」）を含む円反射偏光子は、右旋円偏光した（「ＲＨＣＰ」）光を反射させ、左旋円偏光した（「ＬＨＣＰ」）光を透過させるように構成され得る。ＣＬＣは、スペクトル内に異なる波長を有する光が反射または透過され得るように、広帯域幅にわたって機能するように構成され得る。ＣＬＣに基づく円反射偏光子は、偏光変換部品、輝度増強部品、または光路折り畳み部品など、多種多様の用途において多機能光学部品として使用され得る。

したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載の光学デバイス、光学レンズアセンブリ、および照明システムを対象とする。

本開示の開示された実施形態と一貫して、光学デバイスが提供される。本光学デバイスは、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光を出力するように構成された第１の光学素子を含む。本光学デバイスは、キラリティを有する複屈折材料を含む第２の光学素子も含む。第２の光学素子は、第１の光学素子から楕円偏光を受け入れ、楕円偏光を円偏光として反射させるように構成される。

本発明による光学デバイスの実施形態において、第２の光学素子は、実質的にゼロの光透過率で楕円偏光を透過させるように構成され得る。

本発明による光学デバイスの実施形態において、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つを含み得る。それに加えて、楕円偏光の楕円率は、複屈折材料のキラリティが左旋であるとき約－１＜ε≦－０．８５、または複屈折材料のキラリティが右旋であるとき約０．８５≦ε＜１の範囲にあり得る。

本発明による光学デバイスの実施形態において、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つを含み得る。それに加えて、楕円偏光の配向角は、約７５度≦Ψ≦９０度の範囲にあり得る。

本発明による光学デバイスの実施形態において、楕円偏光に対する第２の光学素子の最小光透過率は、入射円偏光に対する第２の光学素子の最小光透過率と比較して、少なくとも０．１％、少なくとも０．２％、少なくとも０．３％、少なくとも０．４％、または少なくとも０．５％低減され得、楕円偏光および入射円偏光の各々は、複屈折材料のキラリティと同じである掌性（handedness）を有し得る。

本発明による光学デバイスの実施形態において、入射光は、直線偏光であってもよく、第２の光学素子は、四分の一波長板であってもよく、四分の一波長板の偏光軸は、直線偏光を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するために、直線偏光の偏光方向に対して配向され得る。

本開示の開示された実施形態と一貫して、光学レンズアセンブリが提供される。本光学レンズアセンブリは、第１の光学素子を含む。第１の光学素子は、入射光を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するように構成された光学波長板を含む。第１の光学素子は、楕円偏光の第１の部分を透過させ、楕円偏光の第２の部分を反射させるように構成されたミラーも含む。本光学レンズアセンブリは、第２の光学素子も含む。第２の光学素子は、ミラーから楕円偏光の第１の部分を受け入れ、楕円偏光の第１の部分を、第１の掌性を有する円偏光としてミラーに向けて反射させるように構成された反射偏光子を含む。反射偏光子は、キラリティを有する複屈折材料を含む。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、ミラーは、第１の掌性を有する円偏光を第２の掌性を有する円偏光として反射偏光子に向けて反射させるようにさらに構成され得、反射偏光子は、第２の掌性を有する円偏光を透過させるようにさらに構成され得、第１の掌性は、第２の掌性と反対であってもよい。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、反射偏光子は、実質的にゼロの光透過率で楕円偏光を透過させるように構成され得る。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つを含み得る。それに加えて、楕円偏光の楕円率は、複屈折材料のキラリティが左旋であるとき約－１＜ε≦－０．８５、または複屈折材料のキラリティが右旋であるとき約０．８５≦ε＜１の範囲にあり得る。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つを含み得る。それに加えて、楕円偏光の配向角は、約７５度≦Ψ≦９０度の範囲にあり得る。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、複屈折材料は、一定らせんピッチを有し得る。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、複屈折材料は、複屈折材料の軸方向に沿って勾配らせんピッチを有し得る。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、反射偏光子は、少なくとも２つの異なるらせんピッチを有する複屈折材料の複数の層のスタックを含み得る。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、反射偏光子は、複屈折材料の層間に配設される複数のポジティブＣプレートを含み得る。

本発明による光学レンズアセンブリの実施形態において、光学波長板は、四分の一波長板であってもよく、四分の一波長板の偏光軸は、入射光を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するために、入射光の偏光方向に対して配向され得る。

本開示の開示された実施形態と一貫して、照明システムが提供される。本照明システムは、第１の掌性を有する第１の偏光を発するように構成された光源アセンブリを含む。本照明システムは、光源アセンブリから受け入れられる第１の偏光を誘導し、第１の偏光を出力するように構成された導光板を含む。導光板は、２つのくさびであって、２つのくさびの間の傾斜面において互いに結合される、２つのくさび、および傾斜面に配設される反射偏光子を含む。本照明システムは、導光板の第１の側面に配置され、第１の掌性を有する第１の偏光を、第１の掌性と反対の第２の掌性を有する第２の偏光として反射させるように構成された反射シートを含む。反射偏光子は、キラリティを有する複屈折材料を含み、選択的に、第１の掌性を有する第１の偏光を透過させ、第２の掌性を有する第２の偏光を反射させるように構成される。

本発明による照明システムの実施形態において、光源アセンブリは、導光板の第２の側面において導光板に結合され得、導光板の第１の側面および第２の側面は、互いに対向して配置される。

本開示の他の態様は、本開示の説明、特許請求項、および図面に照らして当業者により理解され得る。先述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的および説明的であるにすぎず、本特許請求を制限するものではない。

以下の図面は、様々な開示された実施形態に従う例証的な目的のために提供され、本開示の範囲を制限することは意図されない。

本開示の実施形態による、コレステリック液晶（「ＣＬＣ」）内のダイレクタ構成の概略図である。 本開示の実施形態による、ＣＬＣの偏光選択的反射性を例証する図である。 本開示の実施形態による、コレステリック液晶（「ＣＬＣ」）反射偏光子の断面を例証する図である。 本開示の実施形態による、偏光の偏光楕円略図を例証する図である。 本開示の実施形態による、異なる偏光楕円パラメータを有する入射光についての光漏れ対ＣＬＣ層の厚さを示すシミュレーション結果を例証する図である。 本開示の実施形態による、ＣＬＣ層の光漏れ対ＣＬＣ層上に入射する光の楕円率を示す実験結果を例証する図である。 本開示の別の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子の断面を例証する図である。 本開示の別の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子の断面を例証する図である。 ポジティブＣプレートを含まない従来のＣＬＣ反射偏光子の軸外入射角光漏れを示すシミュレーション結果を例証する図である。 本開示の実施形態による、２つのポジティブＣプレートを有するＣＬＣ反射偏光子の軸外入射角光漏れを示すシミュレーション結果を例証する図である。 本開示の別の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子の断面を例証する図である。 本開示の実施形態による、パンケーキレンズアセンブリの概略図である。 本開示の実施形態による、図５Ａに示されるパンケーキレンズアセンブリの光路の断面図を概略的に例証する図である。 本開示の別の実施形態による、パンケーキレンズアセンブリの概略図である。 本開示の実施形態による、図６Ａに示されるパンケーキレンズアセンブリの光路の断面図を概略的に例証する図である。 本開示の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子を含む照明システムの概略図である。 本開示の実施形態による、ニアアイディスプレイ（「ＮＥＤ」）の図である。 本開示の実施形態による、図８Ａに示されるＮＥＤの前方本体部の断面図である。

本開示と一貫した実施形態は、添付の図面を参照して説明されるものとし、これらの添付の図面は、例証の目的のための例にすぎず、本開示の範囲を制限することは意図されない。可能な限り、同じ参照番号が、同じまたは同様の部分に言及するために図面全体を通して使用され、それらの詳細な説明は省略され得る。

さらには、本開示において、開示された実施形態および開示された実施形態の特徴は、組み合わされ得る。説明された実施形態は、本開示の実施形態の一部であってすべてではない。開示された実施形態に基づいて、当業者は、本開示と一貫した他の実施形態を得ることができる。例えば、修正、適合、置換、追加、または他の変形が、開示された実施形態に基づいてなされ得る。開示された実施形態のそのような変形は、依然として本開示の範囲内である。したがって、本開示は、開示された実施形態に限定されない。代わりに、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

本明細書で使用される場合、用語「結合する」、「結合される」、「結合」または同様のものは、光学的結合、機械的結合、電気的結合、電磁的結合、またはそれらの組み合わせを包含し得る。２つの光学素子同士の「光学的結合」とは、２つの光学素子が光学的に直列に配置される構成を指し、一方の光学素子から出力される光は、直接的または間接的に、他方の光学素子によって受け入れられ得る。光学的に直列とは、１つの光学素子から出力される光が、他の光学素子のうちの１つまたは複数によって、透過、反射、回折、変換、修正、または別途処理もしくは操作され得るような、光路内の複数の光学素子の光学的位置付けを指す。いくつかの実施形態において、複数の光学素子が配置される順序は、複数の光学素子の出力全体に影響を及ぼす場合とそうでない場合とがある。結合は、直接結合または間接結合（例えば、中間素子を介した結合）であってもよい。

「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡおよびＢなど、ＡおよびＢのすべての組み合わせを包含し得る。同様に、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣなど、Ａ、Ｂ、およびＣのすべての組み合わせを包含し得る。「Ａおよび／またはＢ」という表現は、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」という表現と同様の様式で解釈され得る。例えば、「Ａおよび／またはＢ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡおよびＢなど、ＡおよびＢのすべての組み合わせを包含し得る。同様に、「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」は、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という表現と同様の意味を有する。例えば、「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、またはＡおよびＢおよびＣなど、Ａ、Ｂ、およびＣのすべての組み合わせを包含し得る。

第１の要素が、第２の要素に、第２の要素の上に、第２の要素において、または第２の要素に少なくとも部分的に、「取り付けられる」、「提供される」、「形成される」、「固着される」、「装着される」、「固定される」、「接続される」、「接着される」、「記録される」、または「配設される」と説明されるとき、第１の要素は、堆積、被覆、エッチング、接着、糊付け、ネジ締め、プレス嵌合、スナップ嵌合、クランピングなど、任意の好適な機械的または非機械的様式を使用して、第２の要素に、第２の要素の上に、第２の要素において、または第２の要素に少なくとも部分的に、「取り付けられる」、「提供される」、「形成される」、「固着される」、「装着される」、「固定される」、「接続される」、「接着される」、「記録される」、または「配設される」。追加的に、第１の要素は、第２の要素と直接接触状態にあり得るか、または、第１の要素と第２の要素との間に中間要素が存在してもよい。第１の要素は、第２の要素の任意の好適な側面、例えば、左、右、前、後、上、下に配設され得る。

第１の要素が、第２の要素の「上」に配設または配置されているものとして示される、または説明されるとき、「上」という用語は、第１の要素と第２の要素との相対的な配向の例を示すために使用されるにすぎない。本説明は、図に示される基準座標系に基づき得るか、または図に示される現在の視点もしくは構成例に基づき得る。例えば、図に示される視点が説明されるとき、第１の要素は、第２の要素の「上」に配設されるものとして説明され得る。「上」という用語は、第１の要素が、垂直の重力方向において第２の要素の上にあることを必ずしも示唆しない場合があるということを理解されたい。例えば、第１の要素および第２の要素のアセンブリが１８０度回転されるとき、第１の要素は、第２の要素の「下」にあってもよい（または、第２の要素が第１の要素の「上」にあってもよい）。したがって、第１の要素が第２の要素の「上」であることを図が示すとき、その構成は、単に例証的な例にすぎない。第１の要素は、第２の要素に対して任意の好適な配向で（例えば、第２の要素を覆って、またはこれより上に、第２の要素の下に、またはこれより下に、第２の要素の左に、第２の要素の右に、第２の要素の後ろに、第２の要素の前に、など）配設または配置され得る。

本明細書で使用される「プロセッサ」という用語は、中央処理装置（「ＣＰＵ」）、グラフィック処理装置（「ＧＰＵ」）、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブル論理デバイス（「ＰＬＤ」）、またはそれらの組み合わせなど、任意の好適なプロセッサを包含し得る。上に列挙されない他のプロセッサも使用され得る。プロセッサは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせとして実装され得る。

「制御器」という用語は、デバイス、回路、光学素子などを制御するための制御信号を生成するように構成された任意の好適な電気回路、ソフトウェア、またはプロセッサを包含し得る。「制御器」は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせとして実装され得る。例えば、制御器は、プロセッサを含み得るか、またはプロセッサの一部として含まれ得る。

「非一時的なコンピュータ可読媒体」という用語は、データ、信号、または情報を記憶、転送、通信、配信、または送信するための任意の好適な媒体を包含し得る。例えば、非一時的なコンピュータ可読媒体は、メモリ、ハードディスク、磁気ディスク、光学ディスク、テープなどを含み得る。メモリは、リードオンリメモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＯＭ」）、フラッシュメモリなどを含み得る。

本開示は、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光を出力するように構成された第１の光学素子を含み得る光学デバイスを提供する。本光学デバイスは、キラリティを有する複屈折材料を含み、第１の光学素子から楕円偏光を受け入れ、楕円偏光を円偏光として反射させるように構成された第２の光学素子も含み得る。１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態において、第１の光学素子は、透過型光学素子、反射型光学素子、吸収型光学素子、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、第１の光学素子は、直線偏光または円偏光を、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するように構成され得る光学波長板であってもよい。いくつかの実施形態において、第１の光学素子は、光源アセンブリであってもよい。いくつかの実施形態において、光源アセンブリは、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光を生成および出力し得る。いくつかの実施形態において、光学波長板は、光源アセンブリの一部であってもよい。いくつかの実施形態において、光学波長板は、光源アセンブリとは別個に提供され得る。第２の光学素子は、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光を実質的にゼロの光透過率で透過させるように構成され得、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光について光学デバイスの実質的にゼロの光漏れを結果としてもたらす。いくつかの実施形態において、第２の光学素子は、キラリティを有する複屈折材料に基づいた反射偏光子であってもよい。反射偏光子の光漏れは、第１の光学素子を使用して反射偏光子の入射光の特性（例えば、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータ）を構成することを通じて抑制され得る。

いくつかの実施形態において、複屈折材料のキラリティは、複屈折材料自体の特性であってもよく、例えば、複屈折材料は、キラル結晶分子を含み得るか、または複屈折材料の分子は、キラル官能基を含み得る。いくつかの実施形態において、複屈折材料のキラリティは、複屈折材料にドーピングされるキラルドーパントによってもたらされ得る。いくつかの実施形態において、キラリティを有する複屈折材料は、捻じれ曲がったネマチックＬＣ（または、捻じれ曲がったネマチック相にあるＬＣ）を含み得、この場合、ＬＣダイレクタは、反対の掌性（handedness）を有する二重縮重ドメインにより円すいつる巻線を形成する周期的な捻じれおよび曲げ変形を呈し得る。捻じれ曲がったネマチックＬＣ内のＬＣダイレクタは、らせん軸に対して傾斜され得、および故に、捻じれ曲がったネマチック相は、ＬＣダイレクタがらせん軸に対して直交である従来のネマチック相の一般化したケースと見なされ得る。コレステリック液晶（「ＣＬＣ」）は、キラリティを有する複屈折材料のタイプである。以下の説明において、例証の目的のため、ＣＬＣは、キラリティを有する複屈折材料の例として使用される。ＣＬＣ反射偏光子（すなわち、ＣＬＣに基づいた反射偏光子）は、キラリティを有する複屈折材料に基づいた反射偏光子の例として使用される。いくつかの実施形態において、光漏れが抑制されている光学素子（例えば、反射偏光子）もまた、以下に説明されるＣＬＣ反射偏光子のための同じ設計原則に従って、キラリティを有する別の好適な複屈折材料に基づいて構成され得る。

コレステリック液晶（「ＣＬＣ」）は、らせん構造を有する、および故に、キラリティ、すなわち、掌性を呈する液晶である。ＣＬＣは、キラルネマチック液晶としても知られる。ＣＬＣの反射帯域内の入射波長の場合、ＣＬＣのらせん構造の掌性と同じ掌性を有する円偏光は、主として、または実質的に、反射され得、ＣＬＣのらせん構造の掌性と異なる（例えば、それと反対の）掌性を有する円偏光は、主として、または実質的に、透過され得る。ＣＬＣの掌性の選択性に起因して、ＣＬＣ層（または、ＣＬＣフィルム、ＣＬＣ板など）は、ＣＬＣ反射偏光子として機能し得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣの反射光および透過光の両方について、それらの偏光状態は不変であり得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣの波長板効果に起因して、反射光および／または透過光の偏光状態は、変化される場合があり、これによりＣＬＣ層の光漏れを結果としてもたらし、したがって、ＣＬＣ反射偏光子の消光比を低下させる。さらに、ＣＬＣ層の光漏れは、入射角が増大すると増大し得る。

本開示は、ＣＬＣ層の光漏れを低減するように構成された光学デバイスを提供する。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層の光漏れは、偏光入射光の楕円率および／またはＣＬＣ層と偏光入射光との間のクロック角度（例えば、配向角）を制御することによって低減され得る。いくつかの実施形態において、偏光入射光の特性（例えば、偏光楕円パラメータ）は、ＣＬＣ層の出力が、主として、または実質的に、光透過率が低減された状態の（例えば、ＣＬＣ層の光透過率が実質的にゼロである）反射した円偏光であるように、ＣＬＣ層の特性を一致させるために（例えば、楕円率一致を通じて）調節または修正され得る。ＣＬＣ層上に入射する光の光学特性を修正するため、光学デバイスは、光路内にＣＬＣ層の上流に配設され、光がＣＬＣ層上に入射する前に、光を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するように構成された光学素子を含み得る。いくつかの実施形態において、光学素子は、透過型光学素子、反射型光学素子、吸収型光学素子、またはそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態において、光学デバイスは、光路内にＣＬＣ層の上流に配設され、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光をＣＬＣ層の入射光としてＣＬＣ層へ向けて出力するように構成された光学素子を含み得る。

いくつかの実施形態において、光路内にＣＬＣ層の上流に配設される光学素子は、光学波長板であってもよい。光学波長板は、四分の一波長板（「ＱＷＰ」）であってもよい。四分の一波長板は、ＱＷＰ上への入射光（例えば、直線偏光入射光）の偏光方向に対して配向され得るか、または、入射光を１つもしくは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するために、入射光の特性に基づいて別途構成され得る。楕円偏光の１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、ＣＬＣ層上に入射する楕円偏光の透過部分が著しく低減されるか、実質的にゼロであるように、例えば、最適化を通じて、決定または選択され得る。いくつかの実施形態において、楕円偏光に対するＣＬＣ層の光透過率（または光漏れ）は、０．０５％未満であるように低減され得る。光学デバイスの向上された光学性能は、光漏れにおける低減に起因して達成され得る。

図１Ａは、コレステリック液晶（「ＣＬＣ」）のダイレクタ構成１００の概略図を例証し、図１Ｂは、図１Ａに示されるＣＬＣの偏光選択的反射性を例証する。ＣＬＣは、らせん構造を有する、および故に、キラリティ、すなわち、掌性を呈する液晶である。ＣＬＣは、キラルネマチック液晶としても知られる。図１Ａに示される概略図では、ネマチックＬＣ分子は、実線によって表される。ＣＬＣは、１つまたは複数の層１１１、１１２、１１３、１１４、１１５内に、層内での位置秩序はなしに組織され得る。例証の目的のため、図１Ａに示される概略図では、層は、構造をより良好に例証するために、互いから離間される。５つの層が示されるが、層の数は、本開示によって制限されず、これは、１、２、３、４、６、７など、任意の好適な数であってもよい。ネマチックＬＣダイレクタ（例えば、ＣＬＣ分子の長軸）は、キラルドーパントの存在に起因して、層の軸方向（例えば、図１Ａに示されるｚ方向）に沿って回転し得る。同じ層内では、ネマチックＬＣダイレクタは、同じ方向に配向され得る。いくつかの実施形態において、ネマチックＬＣダイレクタの変異は、周期的であってもよい。ネマチックＬＣダイレクタの変異の周期、すなわち、ネマチックＬＣダイレクタが３６０°回転する軸長は、らせんピッチＰとして知られる。いくつかの実施形態において、ネマチックＬＣダイレクタの変異は、０°および±１８０°におけるネマチックＬＣダイレクタが等価であり得るため、２分の１ピッチ（Ｐ／２）ごとに反復し得る。らせんピッチＰは、ＣＬＣの反射帯域、すなわち、Ｂｒａｇｇ反射によりＣＬＣによって反射され得る入射波長の帯域を決定し得る。いくつかの実施形態において、らせんピッチＰは、可視光の波長と同位のものであってもよい。ＣＬＣの反射帯域は、波長λ０＝ｎ＊Ｐを中心とし得、ｎは、ｎ＝（ｎ_ｅ＋ｎ_ｏ）／２として計算され得るＣＬＣの平均屈折率であり得る。これらの等式では、ｎ_ｅおよびｎ_ｏは、それぞれ、ネマチックＬＣの異常反射率および常反射率を表し、Ｐは、ＣＬＣのらせんピッチを表す。ＣＬＣの反射帯域幅Δλは、Δλ＝Δｎ＊Ｐとして計算され得、これは、ＣＬＣの複屈折Δｎに比例し得、Δｎ＝ｎ_ｅ－ｎ_ｏである。

ＣＬＣの反射帯域内の入射波長の場合、ＣＬＣのらせん構造の掌性と同じ掌性を有する円偏光は、主として、または実質的に、反射され得、ＣＬＣのらせん構造の掌性と異なる（例えば、それと反対の）掌性を有する円偏光は、主として、または実質的に、透過され得る。例えば、図１Ｂに示されるように、左旋ＣＬＣ（「ＬＨＣＬＣ」）１５０は、左旋円偏光した（「ＬＨＣＰ」）入射光については高反射特徴（例えば、高反射率）、および右旋円偏光した（「ＲＨＣＰ」）入射光については高透過特徴（例えば、高透過率）を呈し得る。すなわち、ＬＨＣＬＣ１５０の反射帯域内の入射波長を有する光の場合、光がＬＨＣＰ光である（または、ＬＨＣＰ光部分を含む）とき、ＬＨＣＬＣ１５０は、主として、または実質的に、ＬＨＣＰ光（または、ＬＨＣＰ光部分）を反射させ得る。光がＲＨＣＰ光である（または、ＲＨＣＰ光部分を含む）とき、ＬＨＣＬＣ１５０は、主として、または実質的に、ＲＨＣＰ光（またはＲＨＣＰ光部分）を透過させ得る。ＣＬＣの掌性選択性に起因して、ＣＬＣの薄フィルムが、反射偏光子を実現するために使用され得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ１５０の反射光および透過光の両方について、それらの偏光状態は不変であり得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ１５０の波長板効果に起因して、反射光または透過光のうちの少なくとも一方の偏光状態は、変化され得、これが光漏れを結果としてもたらし得る。入射波長がＬＨＣＬＣ１５０の反射帯域外であるとき、円偏光は、掌性にかかわらず、ＬＨＣＬＣ１５０によって透過され得る。無偏光光または直線偏光は、ＲＨＣＰ光（またはＲＨＣＰ成分もしくは部分）およびＬＨＣＰ光（またはＬＨＣＰ成分もしくは部分）へと分解され得、各成分は、成分の掌性およびＣＬＣのらせん構造の掌性に応じて、選択的に反射または透過され得る。

図２Ａは、本開示の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子２００のｙ－ｚ断面を例証する。図２Ａに示されるように、ＣＬＣ反射偏光子２００は、一定らせんピッチ（例えば、同じ固定らせんピッチの繰り返し）を含むらせん構造を有するＣＬＣ層２１５を含み得る。らせんの軸は、ＣＬＣ層２１５の表面に直交し得る（例えば、垂直である）。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子２００は、支持および保護目的のために１つまたは複数の基板２０５をさらに含み得る。２つの基板２０５が、例証の目的のため、図２Ａに示される。基板の数は２つに限定されず、任意の好適な数であってもよい。基板２０５は、可視帯（約３８０ｎｍ～約７００ｎｍ）においては光学的に透明であってもよい。いくつかの実施形態において、基板２０５はまた、赤外（「ＩＲ」）帯域の一部またはすべて（例えば、約７００ｎｍ～約１ｍｍ、またはそれらの任意の部分）においては光学的に透明であってもよい。例えば、基板２０５は、ガラス、プラスチック、サファイアなどを含み得る。基板２０５は、硬質、半硬質、可撓性、または半可撓性であってもよい。いくつかの実施形態において、基板２０５は、別の光学デバイスまたは別の電気光学デバイスの一部であってもよい。例えば、基板２０５は、ディスプレイ画面などの機能デバイスの一部であってもよい。いくつかの実施形態において、基板２０５は、光学レンズアセンブリのレンズ基板など、光学レンズアセンブリの一部であってもよい。いくつかの実施形態において、基板２０５のうちの少なくとも１つには、ＣＬＣの初期配列を提供するように構成され得る配列層２１０が設けられ得る。図２Ａに示される実施形態においては、２つの配列層２１０が例証の目的のために提供され、各配列層２１０は、各基板２０５と結合（例えば、積層）されている。配列層２１０の数は２つに限定されず、任意の好適な数であってもよい。配列層の数は、基板の数と同じである場合とそうでない場合とがある。いくつかの実施形態において、配列層２１０は、ＣＬＣの逆平行ホモジニアス配列を提供し得る。

いくつかの実施形態において、ＣＬＣのらせんピッチは、可視光の波長と同位のものであってもよい。したがって、ＣＬＣ層２１５は、可視スペクトル内に反射帯域を有し得る。入射波長がＣＬＣ層２１５の反射帯域内にあるとき、ＣＬＣ層２１５のらせん構造の掌性と同じ掌性を有する円偏光は、主として、または実質的に、反射され得、ＣＬＣ層２１５のらせん構造の掌性と異なる（例えば、それと反対の）掌性を有する円偏光は、主として、または実質的に、透過され得る。ＣＬＣ層２１５の波長板効果に起因して、反射光または透過光のうちの少なくとも一方の偏光状態は、楕円偏光へと変化され得る。この現象は、偏光解消と称され得る。偏光解消は、ＣＬＣ層２１５の光漏れを結果としてもたらし得、このことが、ＣＬＣ反射偏光子２００の消光比を低下させ得る。

開示された実施形態において、ＣＬＣ層２１５は、光学波長板２２０に結合され得る。光学波長板２２０は、入射光２２１を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光２０４へと変換し、楕円偏光２０４をＣＬＣ層２１５の方へ向けるように構成され得る。いくつかの実施形態において、光学波長板２２０は、四分の一波長板（「ＱＷＰ」）であってもよい。いくつかの実施形態において、入射光２２１は、ＱＷＰ上に実質的に法線入射する直線偏光であってもよく、ＱＷＰの偏光軸は、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光２０４をＣＬＣ層２１５へ向けて出力するために、直線偏光２２１の偏光方向に対して配向または構成され得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層２１５は、無偏光光２２２を発するように構成された光源２３０に結合され得る。いくつかの実施形態において、直線偏光子２２５が、光学波長板２２０と光源２３０との間に配設され得る。直線偏光子２２５は、光源２３０によって発せられる無偏光光２２２を光学波長板２２０上に入射する直線偏光２２１へと変換するように構成され得る。いくつかの実施形態において、光源２３０は、直線偏光を直接的に発し得る（例えば、光２２２は、直線偏光であってもよい）。そのような実施形態において、直線偏光子２２５は、省略され得る。いくつかの実施形態において、光源２３０は、円偏光を発し得る（例えば、光２２２は、円偏光であってもよい）。そのような実施形態において、光学波長板２２０は、第１の光学波長板であってもよい。第２の光学波長板（図示せず）が、円偏光を第１の光学波長板２２０上に入射する直線偏光へと変換するために、第１の光学波長板２２０と光源２３０との間に配設され得る。

いくつかの実施形態において、光学波長板２２０上に入射する光は、円偏光であってもよい。光学波長板２２０は、ＱＷＰであってもよく、または任意の他の好適な波長板であってもよい。光学波長板２２０は、光学波長板２２０から出力される光が１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光であるように、構成され得る（例えば、光学軸、厚さ、材料などの光学波長板２２０の特性が、構成され得る）。１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する、光学波長板２２０から出力される楕円偏光は、ＣＬＣ層２１５上へ向けられ得、光透過率が実質的に抑制された状態で（例えば、光透過率は、実質的に低減され得るか、または実質的にゼロであり得る）、ＣＬＣ層２１５によって円偏光として実質的に反射され得る。光学波長板２２０の構成は、比較的静的に、または比較的動的に実施され得る。例えば、ＣＬＣ層２１５の特性が固定され、光学波長板２２０上に入射する光が固定されるとき、光学波長板２２０の特性は、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光が光学波長板２２０によって出力され、ＣＬＣ層２１５の方へ向けられるように、好適に決定または構成され得る。１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光がＣＬＣ層２１５上に入射するとき、楕円偏光は、ＣＬＣ層２１５を通る光透過率（または光漏れ）が低減された状態で、実質的に、円偏光へと変換され、また円偏光として反射され得る。動作中、光学波長板２２０の特性は、実質的に同じままであってもよい。いくつかの実施形態において、光学波長板２２０上に入射する光が時間とともに変化し得るとき、および／またはＣＬＣ層２１５の特性が時間とともに変化し得るとき、光学波長板２２０の特性は、光学波長板２２０が１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光をＣＬＣ層２１５へ向けて出力するように、（例えば、光学波長板２２０に印加される電場を調節することによって）動的に調節され得る。

いくつかの実施形態において、楕円偏光の偏光楕円パラメータは、配向角Ψまたは楕円率εのうちの少なくとも１つを含み得る。ＣＬＣ層２１５の波長板効果に起因して、所定の配向角Ψおよび楕円率ε（それらの値または範囲は、最適化を通じて決定または計算され得る）のうちの１つまたは複数を有する楕円偏光は、実質的に、または主として、ＣＬＣ層２１５によって円偏光として反射され得、以て、ＣＬＣ層２１５を透過される光の量を減少させる。その結果、透過光によって引き起こされる光漏れは、著しく低減または抑制され得る。いくつかの実施形態において、光学波長板２２０は、ＣＬＣ反射偏光子２００の一部であってもよい。いくつかの実施形態において、光学波長板２２０は、ＣＬＣ反射偏光子２００以外の別の素子またデバイスの一部であってもよい。

図２Ｂは、偏光の偏光楕円図２４０を例証する。平面波の電場は、２つの直交成分、例えば、水平成分および垂直成分のベクトル和として説明され得る。２つの成分は、それらのそれぞれの振幅および２つの成分の間の相対位相によって特徴付けられ得る。波動伝搬の方向に沿って見たとき、完全に偏向した波の電場ベクトルの先端は、規則的なパターンを描く。一般形態において、パターンは、図２Ｂに示されるような偏光楕円と称され得る、楕円によって表され得る。楕円は、長さａの半長軸ｘ’および長さｂの半短軸ｙ’を有し、ａおよびｂは、それぞれ、２つの直交成分の振幅に対応する。半長軸ｘ’の角度は、正の横軸ｘ（ＣＬＣ層２１５に結合されるとき、正の横軸ｘは、ＣＬＣ層２１５の配列方向である）から反時計回りに測定される際、平面波の配向角Ψであり、０°≦Ψ≦１８０°である。楕円がどの程度長円形であるかは、偏心または楕円率εと呼ばれる形状パラメータによって表され得、これは、半短軸ｙ’の長さと半長軸ｘ’の長さとの比であるε＝ｂ／ａとして規定され、－１≦ε≦１である。ＬＨＣＰ光は、ε＝－１を有し得、ＲＨＣＰ光は、ε＝１を有し得る。左旋楕円偏光された（「ＬＨＥＰ」）光は、－１＜ε＜０および０°≦Ψ≦１８０°を有し得、右旋楕円偏光された（「ＲＨＥＰ」）光は、０＜ε＜１および０°≦Ψ≦１８０°を有し得る。直線偏光は、ε＝０および０°≦Ψ≦１８０°を有し得る。

いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層２１５は、約０．１５～約０．４の範囲内の複屈折を有するＬＣを含み得る。ＣＬＣ層２１５のらせん構造と同じ掌性を有する楕円偏光入射光について、ＣＬＣ層２１５の光漏れを低減するため（例えば、光透過率を低減するため）、楕円偏光入射光の配向角Ψは、約７５°≦Ψ≦９０°、約７５°≦Ψ≦８５°、約７５°≦Ψ≦８０°、約８０°≦Ψ≦９０°、約８０°≦Ψ≦８５°、約８５°≦Ψ≦９０°、約７６°≦Ψ≦８９°、約７７°≦Ψ≦８８°、約７８°≦Ψ≦８７°、または約７９°≦Ψ≦８６°の範囲内の値であるように構成され得る。いくつかの実施形態において、配向角Ψは、ｎ_１°≦Ψ≦ｎ_２°の範囲内にあってもよく、ｎ_１は、７５以上の任意の好適な値であってもよく、ｎ_２は、９０以下かつｎ_１より大きい任意の好適な値であってもよい。いくつかの実施形態において、楕円偏光入射光の楕円率εは、複屈折材料のキラリティが左旋であるとき、例えば、ＣＬＣ層２１５がＬＨＣＬＣ（ＬＨＣＬＣ層と称される）を含むとき、約－１＜ε≦－０．８５の範囲内の値であるように構成され得る。例えば、ＣＬＣ層２１５がＬＨＣＬＣ層であるとき、楕円偏光入射光の楕円率εは、約－０．９５≦ε≦－０．８５、約－０．９≦ε≦－０．８５、約－０．９５≦ε≦－０．９、約－１＜ε≦－０．９、または約－１＜ε≦－０．９５の範囲内の値であるように構成され得る。楕円偏光入射光の楕円率εは、複屈折材料のキラリティが右旋であるとき、例えば、ＣＬＣ層２１５がＲＨＣＬＣ（ＲＨＣＬＣ層と称される）を含むとき、約０．８５≦ε＜１の範囲内の値であるように構成され得る。例えば、ＣＬＣ層２１５がＲＨＣＬＣ層であるとき、楕円偏光入射光の楕円率εは、約０．８５≦ε≦０．９５、約０．８５≦ε≦０．９、約０．９≦ε≦０．９５、約０．９≦ε＜１、または約０．９５≦ε＜１の範囲内の値であるように構成され得る。楕円偏光入射光の配向角Ψおよび楕円率εの値は、ＣＬＣ層２１５に含まれるＬＣの複屈折が変動すると、変動し得る。

図２Ｃは、異なる偏光楕円パラメータを有する実質的に法線入射した光について、光漏れ対ＣＬＣ層２１５の厚さを示すシミュレーション結果を例証する。例証の目的のため、ＬＨＣＬＣ（ＬＨＣＬＣ層２１５と称される）を含むＣＬＣ層２１５が、シミュレーションにおいて使用される。図２Ｃに示されるように、横軸は、ＣＬＣ層２１５の厚さ（ピッチの単位）であり、縦軸は、光漏れであり、これは、ＣＬＣ層２１５のらせん構造の掌性と同じ掌性（例えば、左掌性）を有する偏光入射光についてのＣＬＣ層２１５の光透過率である。ＣＬＣ層２１５の光漏れは、それぞれ異なる偏光楕円パラメータを有する５つの法線入射光について評価される。図２Ａおよび図２Ｃを参照すると、曲線２６０は、ＬＨＣＰ入射光２０２（ε＝－１）についてのＣＬＣ層２１５の厚さ依存の光漏れを示し、曲線２７０は、第１のＬＨＥＰ入射光２０４（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）についての厚さ依存の光漏れを示し、曲線２７５は、第２のＬＨＥＰ入射光２０６（ε＝－０．９７およびΨ＝１７０°）についての厚さ依存の光漏れを示し、曲線２８０は、第３のＬＨＥＰ入射光２０８（ε＝－０．９５およびΨ＝１７０°）についての厚さ依存の光漏れを示し、曲線２８５は、第４のＬＨＥＰ入射光２１２（ε＝－０．９０およびΨ＝１７０°）についての厚さ依存の光漏れを示す。図２Ａでは、第１のＬＨＥＰ入射光２０４は、本開示の実施形態による、光学波長板２２０によって出力される光を指す。ＬＨＣＰ入射光２０２、ならびにＬＨＥＰ入射光２０６、２０８、および２１２は、ＬＨＥＰ入射光２０４との比較のための仮想の入射光であり、故に、図２Ａでは点線矢印で示される。

図２Ａに示されるように、ＣＬＣ層２１５は、ＣＬＣ層２１５の波長板効果に起因して、ＬＨＣＰ入射光２０２（ε＝－１）をＬＨＥＰ光２０２’として反射させ得る。図２Ｃを参照すると、曲線２６０に示されるように、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、ＣＬＣ層２１５の厚さが約９ピッチであるとき、約０．５５％である。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約１４ピッチまで徐々に増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、約０．１％の最小値まで徐々に減少する。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約２０ピッチまでさらに増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、実質的に同じままであり、約０．１％である。

図２Ａに示されるように、ＣＬＣ層２１５は、第１のＬＨＥＰ入射光２０４（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）をＬＨＣＰ光２０４’として反射させ得る。図２Ｃに示される曲線２６０および２７０を比較すると、ＣＬＣ層２１５は、同じ厚さでは、ＬＨＣＰ入射光２０２（ε＝－１）の場合よりも第１のＬＨＥＰ入射光２０４（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）の場合により低い光漏れを呈する。曲線２７０に示されるように、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、ＣＬＣ層２１５の厚さが約９ピッチであるとき、約０．４５％である。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約１４ピッチまで徐々に増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、実質的に０である最小値まで徐々に減少する。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約２０ピッチまでさらに増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、実質的に同じままであり、約０である。いくつかの用途において、ＣＬＣ層２１５の厚さは、１０ピッチ～１１ピッチの範囲内にあってもよい。この厚さ範囲において、曲線２６０に示されるように、ＬＨＣＰ光２０２（ε＝－１）の場合、漏れは、約０．３％（１０ピッチ）～約０．１８％（１１ピッチ）の範囲に及ぶ。同じ厚さ範囲において、曲線２７０に示されるように、第１のＬＨＣＰ光２０４（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）の場合、漏れは、約０．２％（１０ピッチ）～約０．０８％（１１ピッチ）の範囲に及ぶ。故に、第１のＬＨＥＰ入射光２０４（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）の場合の漏れは、１０ピッチ～１１ピッチの厚さ範囲において約０．１％低減される。より厚いＣＬＣ２１５層（例えば、１１ピッチより大きい厚さ）が使用され得る他の用途において、第１のＬＨＥＰ入射光２０４の場合の漏れは、一貫して約０．１％低減される。１つまたは複数のＣＬＣ反射偏光子を含む仮想現実（「ＶＲ」）デバイスなど、ＣＬＣ層２１５のいくつかの用途においては、０．１％光漏れさえも、ＶＲデバイスの光学性能を著しく低下させ得る。

図２Ａに示されるように、ＣＬＣ層２１５は、第２のＬＨＥＰ入射光２０６（ε＝－０．９７およびΨ＝１７０°）をＬＨＥＰ光２０６’として反射させ得る。図２Ｃを参照して、曲線２７５（ε＝－０．９７およびΨ＝１７０°）、ならびに曲線２６０（ε＝－１）および２７０（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）を比較すると、同じ厚さでは、ＣＬＣ層２１５は、３つの入射光の中で第２のＬＨＥＰ入射光２０６（ε＝－０．９７およびΨ＝１７０°）の場合に最も高い光漏れを呈する。曲線２７５に示されるように、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、ＣＬＣ層２１５の厚さが約９ピッチであるとき、約０．６５％である。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約１４ピッチまで徐々に増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、約０．２％の最小値まで徐々に減少する。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約２０ピッチまでさらに増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、実質的に同じままであり、約０．２％である。

図２Ａに示されるように、ＣＬＣ層２１５は、第３のＬＨＥＰ入射光２０８（ε＝－０．９５およびΨ＝１７０°）をＬＨＥＰ光２０８’として反射させ得る。図２Ｃを参照して、曲線２８０（ε＝－０．９５およびΨ＝１７０°）を、曲線２６０（ε＝－１）、２７０（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）、および２７５（ε＝－０．９７およびΨ＝８０°）と比較すると、同じ厚さでは、ＣＬＣ層２１５は、４つの入射光の中で第３のＬＨＥＰ入射光２０８（ε＝－０．９５およびΨ＝１７０°）の場合に最も高い光漏れを呈する。曲線２８０に示されるように、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、ＣＬＣ層２１５の厚さが約９ピッチであるとき、約０．７５％である。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約１４ピッチまで徐々に増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、約０．３％の最小値まで徐々に減少する。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約２０ピッチまでさらに増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、実質的に同じままであり、約０．３％である。

図２Ａに示されるように、ＣＬＣ層２１５は、第４のＬＨＥＰ入射光２１２（ε＝－０．９０およびΨ＝１７０°）をＬＨＥＰ光２１２’として反射させ得る。図２Ｃを参照して、曲線２８５（ε＝－０．９５およびΨ＝１７０°）を、曲線２６０（ε＝－１）、２７０（ε＝－０．９５およびΨ＝８０°）、および２７５（ε＝－０．９７およびΨ＝８０°）、および２８０（ε＝－０．９５およびΨ＝１７０°）と比較すると、同じ厚さでは、ＣＬＣ層２１５は、５つの入射光の中で第４のＬＨＥＰ入射光２１２（ε＝－０．９０およびΨ＝１７０°）の場合に最も高い光漏れを呈する。曲線２８５に示されるように、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、ＣＬＣ層２１５の厚さが約９ピッチであるとき、約０．８％よりも大きい。ＣＬＣ層２１５の光漏れは、ＣＬＣ層２１５の厚さが約１１ピッチまで増大すると、約０．７５％まで減少される。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約１４ピッチまで徐々に増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、約０．７％の最小値まで徐々に減少する。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約２０ピッチまでさらに増大すると、ＣＬＣ層２１５の光漏れは、実質的に同じままであり、約０．７％である。

図２Ａおよび図２Ｃを参照すると、ＣＬＣ層２１５のらせん構造の掌性と同じ掌性を有する偏光の場合、偏光の配向角Ψおよび楕円率εの１つまたは複数は、ＣＬＣ層２１５の光漏れに影響を及ぼし得、以て、ＣＬＣ反射偏光子２００の消光比に影響を及ぼす。ＣＬＣ層２１５は、円偏光入射光と比較して、所定の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を有する楕円偏光入射光について、低減された光漏れを有し得る。楕円偏光入射光の配向角Ψは、ＣＬＣ層２１５の光漏れに影響を及ぼし得る。楕円率ε（例えば、－０．９５）が同じであるとき、楕円偏光入射光の異なる配向角Ψが、著しく異なる光漏れを結果としてもたらし得る。図２Ｃに示されるような曲線２７０および２８０を比較すると、配向角Ψにおける９０度の差は、最小光漏れにおける０．３％の差をもたらし得る。楕円偏光入射光の楕円率εは、ＣＬＣ層２１５の光漏れに影響を及ぼし得る。配向角Ψ（例えば、Ψ＝１７０°）が同じであるとき、楕円偏光入射光の異なる楕円率εが、著しく異なる光漏れを結果としてもたらし得る。図２Ｃに示されるような曲線２７５、２８０、および２８５を比較すると、同じ厚さでは、ＣＬＣ層２１５は、３つの入射光の中で、第４のＬＨＥＰ入射光２１２（ε＝－０．９０）の場合に最も高い光漏れ、および第２のＬＨＥＰ入射光２０６（ε＝－０．９７）の場合に最も低い光漏れを呈する。楕円率εにおける約０．７の差（例えば、ε＝－０．９７およびε＝－０．９０）は、最小光漏れにおける０．５５％の差をもたらし得る。

図２Ａおよび図２Ｃを参照すると、ＣＬＣ層２１５上に入射する楕円偏光の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を明確に構成することによって、開示された光学デバイスは、ＣＬＣ層２１５の光漏れを低減し得る。図２Ｃに示されるように、偏光入射光の場合、ＣＬＣ層２１５の最小光漏れは、ＣＬＣ層２１５の厚さとともに変動し得る。例えば、ＣＬＣ層２１５上に入射する楕円偏光の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を明確に構成することによって、開示された光学デバイスは、ＣＬＣ層２１５の最小光漏れを、厚さが約１２ピッチを上回るとき０．０５％以下になるように低減し得る。ＣＬＣ層２１５の厚さが、約１０ピッチ～１１ピッチの範囲にあるとき、ＣＬＣ層２１５上に入射する楕円偏光の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を明確に構成することによって、開示された光学デバイスは、ＣＬＣ層２１５の最小光漏れを、０．１％以下になるように低減し得る。

図２Ｄは、本開示の実施形態による、ＣＬＣ層（例えば、ＣＬＣ層２１５）の光漏れ対ＣＬＣ層上に入射する光の楕円率εを示す実験結果を例証する。図２Ｄに示されるように、横軸は、ＣＬＣ層上に入射する光の楕円率εであり、縦軸は、ＣＬＣ層の光漏れ、すなわち、ＣＬＣ層の光透過率である。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層は、ＬＨＣＬＣを含み得る。曲線２９０は、異なる楕円率での光漏れを示す。曲線２９０に示されるように、入射光がＬＨＣＰ光（ε＝－１）であるとき、ＣＬＣ層の光漏れは、約３．４％であると測定される。約８０°の配向角Ψを有する楕円偏光入射光の場合、楕円偏光入射光の楕円率εが－１から－０．９へ徐々に増加すると、ＣＬＣ層の光漏れは、最小値へと徐々に減少し、これは約３％であると測定される。楕円偏光入射光の楕円率εが－０．６までさらに増大すると、ＣＬＣ層の光漏れは、約６％へと徐々に増大する。曲線２９０は、入射光の楕円率εが－１から－０．９へ増大するとき、ＣＬＣ層の光漏れが約０．４％低減されることを示す。すなわち、ＬＨＣＬＣ（ＬＨＣＬＣ層と称される）を含むＣＬＣ層の光漏れは、入射光が左旋円偏光（ε＝－１）ではなく左旋楕円偏光（ε＝－０．９）として構成されるときに最小値に達する。

図２Ｃおよび図２Ｄを参照すると、いくつかの実施形態において、所定の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を有するＬＨＥＰ入射光に対するＬＨＣＬＣ層（例えば、ＣＬＣ層２１５）の最小光透過率は、ＬＨＣＰ光に対するＬＨＣＬＣ層の最小光透過率と比較して、少なくとも０．４％低減され得る。いくつかの実施形態において、所定の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を有するＬＨＥＰ入射光に対するＬＨＣＬＣ層の最小光透過率は、ＬＨＣＰ光に対するＬＨＣＬＣ層の最小光透過率と比較して、少なくとも０．１％低減され得る。いくつかの実施形態において、所定の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を有するＬＨＥＰ入射光に対するＬＨＣＬＣ層の最小光透過率は、ＬＨＣＰ入射光に対するＬＨＣＬＣ層の最小光透過率と比較して、少なくとも０．３％低減され得る。いくつかの実施形態において、所定の配向角Ψおよび楕円率εのうちの１つまたは複数を有するＬＨＥＰ入射光に対するＬＨＣＬＣ層の最小光透過率は、ＬＨＣＰ入射光に対するＬＨＣＬＣ層の最小光透過率と比較して、少なくとも０．２％低減され得る。左旋楕円偏光入射光および左旋円偏光が、本開示の実施形態を説明することにおいて例として使用されるが、実施形態は、右旋楕円偏光入射光および右旋円偏光についても同様に実施され得る。

図３Ａは、本開示の別の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子３００の断面を例証する。図３Ａに示されるＣＬＣ反射偏光子３００は、図２Ａに示されるＣＬＣ反射偏光子２００に含まれるものと同様の素子を含み得る。同様の素子の詳細な説明は、図２Ａに関連して提供される上の説明を参照してもよい。図３Ａに示されるように、ＣＬＣ反射偏光子３００は、互いに積層される複屈折材料の複数の層（例えば、複数の単一ピッチＣＬＣ層）を含み得、各ＣＬＣ層が、一定らせんピッチを伴うらせん構造を有し得る。らせんピッチは、層ごとに変わり得る（例えば、複数の単一ピッチＣＬＣ層の少なくとも２つのらせんピッチは、異なり得る）。ＣＬＣ層は、狭い反射帯域幅を有し得、異なる色（例えば、異なる波長）で光を発する対応する狭帯域（例えば、３０ｎｍ帯域幅）光源に光学的に結合され得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層の反射帯域は、互いと重複しなくてもよい。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層の反射帯域は、ＣＬＣ反射偏光子３００の反射帯域全体が連続的かつ広範囲であり得るように、互いと重複（例えば、わずかに重複）し得る。

いくつかの実施形態において、各ＣＬＣ層は、２つの基板３０５の間に配設され得る。１つまたは複数の配列層３１０が、ＣＬＣ層と基板との間に、各ＣＬＣ層の１つまたは複数の側面において配設され得る。いくつかの実施形態において、各ＣＬＣ層は、少なくとも１つの基板３０５と結合され得る。いくつかの実施形態において、２つの隣接するＣＬＣ層は、図３Ａに示されるように、２つの隣接するＣＬＣ層の間に配設される同じ基板３０５と結合され得る。例証の目的のため、図３Ａは、ＣＬＣ反射偏光子３００が３つのＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５を含むことを示す。３つのＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５のうちの少なくとも１つ（例えば、１つ、２つ、または３つ）は、一定らせんピッチを有するらせん構造を含み得る（例えば、らせん構造内のらせんピッチは同じであってもよい）。例えば、いくつかの実施形態において、３つのＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５の各々は、一定らせんピッチを有するらせん構造を含み得る（例えば、らせん構造内のらせんピッチは同じであってもよい）。

いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５のうちの少なくとも１つのらせん構造のらせんピッチは、異なり得、例えば、ＣＬＣ反射偏光子３００の一方の側から他方の側へと徐々に増加または減少する。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５は、狭い反射帯域幅を有し得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５のうちの１つまたは複数は、異なる色（例えば、異なる波長）で光を発するように構成された１つまたは複数の対応する狭帯域（例えば、３０－ｎｍ帯域幅）光源に結合され得る。例えば、いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５は、それぞれ青色、緑色、および赤色光の波長範囲内の反射帯域を有し得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５は、それぞれ約４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、および６３０ｎｍの中心波長を有する狭帯域の青色、緑色、および赤色光源に結合され得る。図３Ａに示されるような３つのＣＬＣ層３２５、３３０、および３３５の積層構成は、単に例証の目的である。他の好適な構成が使用され得る。加えて、ＣＬＣ層の数は、３つに限定されない。任意の好適な数のＣＬＣ層が使用され得る。

ＣＬＣ層は、光の入射角が増大するにつれてより短い波長を反射させ得る。この現象は、青色シフトと称され得る。加えて、ＣＬＣ層に含まれるＣＬＣの波長板効果に起因して、ＣＬＣ層の掌性と同じ掌性を有する円偏光がＣＬＣ層上に入射するとき、透過光の偏光状態は、楕円偏光へと変化され得る。この現象は、偏光解消と称され得る。透過光の偏光解消は、ＣＬＣ層の光漏れを結果としてもたらし得、このことが、ＣＬＣ反射偏光子の消光比を低下させ得る。光漏れは、入射角が増大するにつれて増大し得る。加えて、複数の単一ピッチＣＬＣ層が積層されて広範の反射帯域を実現するとき、ＣＬＣ層によって引き起こされる透過光の偏光解消は、透過光が後続のＣＬＣ層上に入射するとき、より低い反射性を結果としてもたらし得る。ＣＬＣ層の青色シフトおよび偏光解消効果を考慮して、斜めの入射角における光学的補償を達成するため、および広範の反射帯域を達成するため、開示された実施形態と一貫するＣＬＣ反射偏光子は、所定の順序で配置される複数の単一ピッチＣＬＣ層および１つまたは複数の補償フィルムを含み得る。

図３Ｂは、本開示の別の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子３５０の断面を例証する。ＣＬＣ反射偏光子３５０は、図３Ａに示されるＣＬＣ反射偏光子３００に含まれるものと同様の素子を含み得る。同様の素子の説明は、図３Ａに関連して提供される上の説明を参照してもよい。図３Ｂに示されるように、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、所定の順序で配置される複数の単一ピッチＣＬＣ層および１つまたは複数の補償フィルムを含み得る。全可視波長範囲をカバーする反射帯域を達成するため、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、各々が特定の波長のために構成された複数の単一ピッチＣＬＣ層を含み得る。例えば、図３Ｂに示される実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、４つの単一ピッチＣＬＣ層：青色光の波長範囲内の反射帯域を有する第１のＣＬＣ層３５２（「Ｂ－ＣＬＣ層３５２と称される）、赤色光の波長範囲内の反射帯域を有する第２のＣＬＣ層３５４（「Ｒ－ＣＬＣ」層３５４と称される）、オレンジ色光の波長範囲内の反射帯域を有する第３のＣＬＣ層３５６（「Ｏ－ＣＬＣ」層３５６と称される）、および緑色光の波長範囲内の反射帯域を有する第４のＣＬＣ層３５８（「Ｇ－ＣＬＣ」層３５８と称される）を含み得る。斜めの入射角における光学的補償を達成するため、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、２つ以上の補償フィルムをさらに含み得る。補償フィルムは、ポジティブＣプレートなど、任意の好適な光学フィルムであってもよい。例証の目的のため、図３Ｂに示される実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、２つの補償フィルム：Ｏ－ＣＬＣ層３５６とＧ－ＣＬＣ層３５８との間に配設される第１のポジティブＣプレート３６０、およびＯ－ＣＬＣ層３５６とＲ－ＣＬＣ層３５４との間に配設される第２のポジティブＣプレート３６０を含む。軸外光３５１（例えば、ＣＬＣ反射偏光子３５０上に法線入射しない光）は、Ｇ－ＣＬＣ層３５８側からＣＬＣ反射偏光子３５０上に入射し得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ層３５２、３５４、３５６、および３５８はまた、ネガティブＣプレートとしての役割を果たす、またはそのように機能し得る。補償フィルムのポジティブＣプレート特性（例えば、ポジティブＣプレート３６０）は、ＣＬＣ層３５２、３５４、３５６、および３５８のネガティブＣプレート特性を補償し得る。いくつかの実施形態において、ポジティブＣプレート３６０は、実質的にゼロの面内位相差および正の厚さ方向位相差を有する位相差フィルムであってもよい。ポジティブＣプレート３６０は、ポジティブＣプレートの平面に垂直に配列される光学軸を含み得る。ＣＬＣ層から出力される楕円偏光は、ポジティブＣプレートを通過した後に円偏光へと変換され得る。２つのポジティブＣプレート３６０の厚さ方向位相差をそれぞれ構成することにより、透過光の偏光解消は補償され得、軸外入射光の場合のＣＬＣ反射偏光子３５０の光漏れは、低減され得る。

図３Ｂに示されるＣＬＣ層およびポジティブＣプレートの積層構成および数は、単に例証の目的のためである。ＣＬＣ層の他の好適な配置または好適な数（例えば、３つまたは４つ以上）も使用され得る。例えば、いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、Ｂ－ＣＬＣ層３５２、Ｒ－ＣＬＣ層３５４、およびＧ－ＣＬＣ層３５８を含み得、Ｏ－ＣＬＣ層３５６を含まなくてもよい。いくつかの実施形態において、黄色ＣＬＣ層、紫色ＣＬＣ層など、他の色のための１つまたは複数の追加的なＣＬＣ層が追加され得る。加えて、ポジティブＣプレートの数もまた、１つ、３つ、４つなど、任意の好適な数であってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、Ｏ－ＣＬＣ層３５６とＧ－ＣＬＣ層３５８との間に配設されるポジティブＣプレート３６０、およびＯ－ＣＬＣ層３５６とＲ－ＣＬＣ層３５４との間に配設されるポジティブＣプレート３６０に加えて、Ｂ－ＣＬＣ層３５２とＲ－ＣＬＣ層３５４との間に配設されるポジティブＣプレート３６０をさらに含み得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、Ｒ－ＣＬＣ層３５４とＯ－ＣＬＣ層３５６との間に配設されるポジティブＣプレートなしに、Ｂ－ＣＬＣ層３５２とＲ－ＣＬＣ層３５４との間に配設されるポジティブＣプレート３６０、およびＯ－ＣＬＣ層３５６とＧ－ＣＬＣ層３５８との間に配設されるポジティブＣプレート３６０を含み得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子３５０は、Ｏ－ＣＬＣ層３５６とＧ－ＣＬＣ層３５８との間に配設されるポジティブＣプレートなしに、Ｂ－ＣＬＣ層３５２とＲ－ＣＬＣ層３５４との間に配設されるポジティブＣプレート３６０、およびＯ－ＣＬＣ層３５６とＲ－ＣＬＣ層３５４との間に配設されるポジティブＣプレート３６０を含み得る。いくつかの実施形態において、異なるＣＬＣ層の順序は、図３Ｂに示される順序とは異なり得る。積層されたＣＬＣ層の任意の他の好適な順序が使用され得る。

図３Ｃは、ポジティブＣプレートを含まない従来のＣＬＣ反射偏光子の軸外入射角光漏れを示すシミュレーション結果を例証する。図３Ｄは、２つのポジティブＣプレートを含む図３Ｂに示されるＣＬＣ反射偏光子３５０の軸外入射角光漏れを示すシミュレーション結果を例証する。図３Ｃおよび図３Ｄに示される各プロットにおいて、横軸は、入射波長（単位：ｎｍ）であり、縦軸は、ＳｔｒｏｋｅｓパラメータＳ０によって表されるような透過光の正規化光強度、すなわち、ＣＬＣ反射偏光子の光漏れである。曲線３７０は、２つのポジティブＣプレートが含まれる図３Ｂに示されるＣＬＣ反射偏光子３５０の光漏れを示す。曲線３８０は、ＣＬＣ層の間にポジティブＣプレートが配設されていない状態の、Ｂ－ＣＬＣ層、Ｒ－ＣＬＣ層、Ｏ－ＣＬＣ層、およびＧ－ＣＬＣ層（図３Ｂに示されるものと同様）を有するＣＬＣ反射偏光子の光漏れを示す。２つのＣＬＣ反射偏光子の光漏れは、４０°入射角（軸外入射角の例）について評価される。曲線３８０に示されるように、ポジティブＣプレートなしのＣＬＣ反射偏光子の光漏れは、青色波長範囲、例えば、４４０ｎｍ～５００ｎｍにおいては実質的にゼロにすぎない。他の波長範囲、例えば、５００ｎｍ～６４０ｎｍにおいては、光漏れは、一貫して大きい。比較すると、曲線３７０に示されるように、青色波長範囲（例えば、４４０ｎｍ～５００ｎｍ）に加えて、２つのポジティブＣプレートを伴うＣＬＣ反射偏光子３５０の光漏れは、緑色波長範囲（例えば、５３０ｎｍ～５６０ｎｍ）、および赤色波長範囲（例えば、６００ｎｍ～６４０ｎｍ）など、他の波長範囲においても実質的にゼロである。

図４は、本開示の別の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子４００の断面を例証する。ＣＬＣ反射偏光子４００は、図２Ａに示されるＣＬＣ反射偏光子２００に含まれるものと同様である素子を含み得る。同様の素子の説明は、図２Ａに関連して提供される上の説明を参照してもよい。図４に示されるように、ＣＬＣ反射偏光子４００は、変化する（例えば、一定でない）らせんピッチ（例えば、勾配らせんピッチ）のらせん構造を有するＣＬＣ層４１５を含み得る。いくつかの実施形態において、らせんピッチは、所定の方向において（例えば、ＣＬＣ層４１５の厚さ方向において）徐々に増大または減少し得る。例証の目的のため、図４に示される実施形態において、変化するらせんピッチは、ＣＬＣ層４１５の厚さ方向に沿って、例えば、図４に示されるような＋ｚ軸方向に沿って、徐々に増大して示される。変化するらせんピッチ構成は、ＣＬＣ層４１５のための広範な反射帯域を結果としてもたらし得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子４００は、可視波長範囲をカバーする３００ｎｍ帯域幅光源など、広帯域多色光源（図示せず）に結合され得る。議論の目的のため、ＣＬＣ反射偏光子４００は、可視波長範囲をカバーする３００ｎｍ帯域幅反射帯域を有するＬＨＣＬＣ屈折偏光子として説明される。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子４００は、ＲＨＣＬＣ反射偏光子として構成され得る。広帯域ＬＨＣＰ光４０２は、ＣＬＣ反射偏光子４００のより短いピッチ側（例えば、図４に示される下側）上に実質的に法線入射し得る。議論の目的のため、広帯域ＬＨＣＰ光４０２は、それぞれ約４５０ｎｍ、約５３０ｎｍ、および約６３０ｎｍの中心波長を有するＬＨＣＰ青色光、緑色光、および赤色光を含み得る。実質的にＣＬＣ層４１５の軸方向に沿って伝搬するとき、ＬＨＣＰ青色光、緑色光、および赤色光の成分は、主として、または実質的に、それぞれＬＨＣＰ青色光、ＬＨＣＰ緑色光、およびＬＨＣＰ赤色光としてＣＬＣ層４１５によって反射され得、これらは後で組み合わされて広帯域ＬＨＣＰ光４０２’として視覚的に観察される。

様々な実施形態において説明されるようなＣＬＣ屈折偏光子およびＣＬＣ屈折偏光子の特徴は、組み合わされ得る。例えば、図４に示される変化する（例えば、勾配）ピッチＣＬＣ層４１５は、軸外入射角および軸上入射角において光漏れを低減するために、１つまたは複数のポジティブＣプレートおよび光学波長板に結合され得る。いくつかの実施形態において、図３Ａおよび図３Ｂに示される単一ピッチＣＬＣ層のスタックは、軸上入射角において光漏れを低減するために、光学波長板に結合され得る。

本開示の実施形態によるＣＬＣ反射偏光子は、数々の分野において様々な用途を有し得、これらはすべて本開示の範囲内である。拡張現実（「ＡＲ」）、仮想現実（「ＶＲ」）、複合現実（「ＭＲ」）分野またはそれらの何らかの組み合わせにおけるいくつかの例示的な用途が以下に説明される。ニアアイディスプレイ（「ＮＥＤ」）は、航空学、工学、科学、医学、コンピュータゲーミング、映像、スポーツ、トレーニング、およびシミュレーションなど、多種多様な用途において広く使用されてきた。ＮＥＤの１つの用途は、ＶＲ、ＡＲ、ＭＲ、またはそれらの何らかの組み合わせを実現することである。ＮＥＤの望ましい特徴は、小型、軽量、高分解能、高視野（「ＦＯＶ」）、および小形状因子を含む。ＮＥＤは、画像光を生成するように構成された表示要素、および画像光をユーザの目の方へ向けるように構成されたレンズ系を含み得る。レンズ系は、画像光をユーザの目に集束させるための、レンズ、波長板、反射器などの複数の光学素子を含み得る。小型サイズおよび軽量を達成するため、ならびに満足のいく光学特徴を維持するため、ＮＥＤは、光路を折り畳み、以て、ＮＥＤ内の後側焦点距離を低減するために、レンズ系内のパンケーキレンズアセンブリを採用し得る。

図５Ａは、本開示の実施形態によるパンケーキレンズアセンブリ５００の概略図を例証する。パンケーキレンズアセンブリ５００は、光路を折り畳み、以て、ＮＥＤ内の後側焦点距離を低減するために、ＮＥＤ内に実装され得る。図５Ａに示されるように、パンケーキレンズアセンブリ５００は、電子ディスプレイ５５０（他の好適な光源であってもよい）から発せられる光５２１を、射出瞳５６０に位置するアイボックスに集束させ得る。以後、画像を形成するための電子ディスプレイ５５０によって発せられる光５２１は、「画像光」とも称される。射出瞳５６０は、ユーザがＮＥＤを装着するときに目５７０がアイボックス領域に位置付けられる場所であってもよい。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ５５０は、狭帯域モノクロ光源（例えば、３０ｎｍ帯域幅光源）を含むモノクロディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ５５０は、多色ディスプレイ（例えば、広帯域多色光源（例えば、可視波長範囲をカバーする３００ｎｍ帯域幅光源）を含む赤－緑－青（「ＲＧＢ」）ディスプレイ）であってもよい。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ５５０は、対応する狭帯域モノクロ光源をそれぞれ含み得る複数のモノクロディスプレイを積層することによって作成される多色ディスプレイ（例えば、ＲＧＢディスプレイ）であってもよい。

いくつかの実施形態において、パンケーキレンズアセンブリ５００は、例えば、モノリシック光学素子を作成するために互いに結合される第１の光学素子５０５および第２の光学素子５１０を含み得る。いくつかの実施形態において、第１の光学素子５０５および第２の光学素子５１０の１つまたは複数の表面は、像面湾曲を補償するように成形され得る。いくつかの実施形態において、第１の光学素子５０５および／または第２の光学素子５１０の１つまたは複数の表面は、球状に凹面（例えば、球の一部分）、球状に凸面、回転対称の非球面、自由形状、または像面湾曲を軽減することができる何らかの他の形状であるように成形され得る。いくつかの実施形態において、第１の光学素子５０５および／または第２の光学素子５１０の１つまたは複数の表面の形状は、他の形態の光学収差を追加的に補償するように設計され得る。いくつかの実施形態において、パンケーキレンズアセンブリ５００内の光学素子のうちの１つまたは複数は、ゴースト像を低減し、コントラストを高めるために、反射防止コーティングなどの１つまたは複数のコーティングを有し得る。いくつかの実施形態において、第１の光学素子５０５および第２の光学素子５１０は、接着剤５１５によって互いに結合され得る。第１の光学素子５０５および第２の光学素子５１０の各々は、１つまたは複数の光学レンズを含み得る。

第１の光学素子５０５は、電子ディスプレイ５５０から画像光を受け入れるように構成された第１の表面５０５＿１、および変更した画像光を出力するように構成された反対の第２の表面５０５＿２を含み得る。第１の光学素子５０５は、光学的に直列に配置される直線偏光子（または直線偏光子表面）５０２、波長板（または波長板表面）５０４、およびミラー（またはミラー化表面）５０６を含み得、これらの各々は、第１の光学素子５０５に接着または形成される個々の層またはコーティングであってもよい。直線偏光子５０２、波長板５０４、およびミラー５０６は、第１の光学素子５０５の第１の表面５０５＿１または第２の表面５０５＿２に接着または形成され得る。議論の目的のため、図５Ａは、直線偏光子５０２および波長板５０４が、第１の表面５０５＿１に接着または形成され、ミラー５０６が、第２の表面５０５＿２に接着または形成されることを示す。いくつかの実施形態において、ミラー５０６は、受け入れた光の一部分を反射させるように構成された部分反射器であってもよい。いくつかの実施形態において、ミラー５０６は、受け入れた光の約５０％を透過させ、約５０％を反射させるように構成され得、「５０／５０ミラー」と称され得る。いくつかの実施形態において、反射光の掌性は、逆転され得、透過光の掌性は、不変であり得る。

第２の光学素子５１０は、第１の光学素子５０５に面する第１の表面５１０＿１、および反対の第２の表面５１０＿２を有し得る。第２の光学素子５１０は、第２の光学素子５１０に接着または形成される個々の層またはコーティングであり得る反射偏光子５０８（または反射偏光子表面５０８）を含み得る。反射偏光子５０８は、第２の光学素子５１０の第１の表面５１０＿１または第２の表面５１０＿２に接着または形成され得、ミラー５０６から出力される光を受け入れ得る。議論の目的のため、図５Ａは、反射偏光子５０８が、第２の光学素子５１０の第１の表面５１０＿１に接着または形成されることを示す。反射偏光子５０８は、第１の偏光の受け入れた光を主として反射させ、第２の偏光の受け入れた光を主として透過させるように構成された反射偏光フィルムを含み得る。反射偏光子５０８は、本開示の実施形態によるＣＬＣ反射偏光子であってもよい。例えば、反射偏光子５０８は、ＣＬＣ反射偏光子２００、３００、３５０、または４００のいずれかであってもよい。

図５Ａを参照すると、いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ５５０から発せられる画像光５２１は、偏光されない場合がある。直線偏光子５０２は、無偏光画像光５２１を直線偏光へと変換するように構成され得る。波長板５０４の偏光軸（例えば、高速軸）は、直線偏光を、ＣＬＣ反射偏光子５０８へ向かう１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するように、直線偏光子５０２の透過軸に対して配向され得、その結果として、楕円偏光は、低減した光漏れで（例えば、ＣＬＣ反射偏光子５０８によって透過される楕円偏光の一部分は、低減され得る）、ＣＬＣ反射偏光子５０８によって実質的に反射され得る。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、図２Ｂ～図２Ｄに関連して上に説明される配向角Ψまたは楕円率εのうちの少なくとも１つを含み得る。

例えば、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、図２Ｂ～図２Ｄに関連して上に説明される配向角Ψまたは楕円率εの両方を含み得る。いくつかの実施形態において、ＣＬＣ反射偏光子５０８は、約０．１５～約０．４の範囲内の複屈折を有するＬＣを含み得る。ＣＬＣ反射偏光子５０８のらせん構造と同じ掌性を有する楕円偏光入射光についてＣＬＣ反射偏光子５０８の光漏れを低減するため（例えば、光透過率を低減するため）、楕円偏光入射光の配向角Ψは、約７５°≦Ψ≦９０°、約７５°≦Ψ≦８５°、約７５°≦Ψ≦８０°、約８０°≦Ψ≦９０°、約８０°≦Ψ≦８５°、約８５°≦Ψ≦９０°、約７６°≦Ψ≦８９°、約７７°≦Ψ≦８８°、約７８°≦Ψ≦８７°、または約７９°≦Ψ≦８６°の範囲内の値であるように構成され得る。いくつかの実施形態において、配向角Ψは、ｎ_１°≦Ψ≦ｎ_２°の範囲内にあってもよく、ｎ_１は、７５以上の任意の好適な値であってもよく、ｎ_２は、９０以下かつｎ_１より大きい任意の好適な値であってもよい。楕円偏光入射光の楕円率εは、ＣＬＣ反射偏光子５０８がＬＨＣＬＣ（ＬＨＣＬＣ反射偏光子と称される）を含むとき、約－１＜ε≦－０．８５の範囲内の値であるように構成され得る。例えば、ＣＬＣ反射偏光子５０８がＬＨＣＬＣ反射偏光子であるとき、楕円偏光入射光の楕円率εは、約－０．９５≦ε≦－０．８５、約－０．９≦ε≦－０．８５、約－０．９５≦ε≦－０．９、約－１＜ε≦－０．９、または約－１＜ε≦－０．９５の範囲内の値であるように構成され得る。楕円偏光入射光の楕円率εは、ＣＬＣ反射偏光子５０８がＲＨＣＬＣ（ＲＨＣＬＣ反射偏光子と称される）を含むとき、約０．８５≦ε＜１の範囲内の値であるように構成され得る。例えば、ＣＬＣ反射偏光子５０８がＲＨＣＬＣ反射偏光子であるとき、楕円偏光入射光の楕円率εは、約０．８５≦ε≦０．９５、約０．８５≦ε≦０．９、約０．９≦ε≦０．９５、０．９≦ε＜１、または約０．９５≦ε＜１の範囲内の値であるように構成され得る。そのような構成では、ＣＬＣ反射偏光子５０８の光漏れによって引き起こされるゴースト像は、抑制され得、パンケーキレンズアセンブリ５００の光学性能は、改善され得る。

図５Ｂは、本開示の実施形態による、図５Ａに示されるパンケーキレンズアセンブリ５００の光路の概略断面図を例証する。図５Ｂにおいて、文字「ｓ」は、対応する光がｓ偏光されることを示し、ＲＨＣＰおよびＬＨＣＰは、それぞれ右旋円偏光および左旋円偏光を示し、ＲＨＥＰおよびＬＨＥＰは、それぞれ右旋楕円偏光および左旋楕円偏光を示す。議論の目的のため、図５Ｂに示されるように、直線偏光子５０２は、ｓ偏光を透過させ、ｐ偏光をブロックするように構成され得、反射偏光子５０８は、左旋ＣＬＣ（「ＬＨＣＬＣ」）反射偏光子であってもよい。例証の目的のため、電子ディスプレイ５５０、直線偏光子５０２、波長板５０４、ミラー５０６、および反射偏光子５０８は、図５Ｂにおいては平面として例証される。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ５５０、直線偏光子５０２、波長板５０４、ミラー５０６、および反射偏光子５０８のうちの１つまたは複数は、湾曲面を含み得る。

図５Ｂに示されるように、電子ディスプレイ５５０は、可視スペクトル範囲の一部分または可視スペクトル範囲全体など、所定のスペクトルをカバーする無偏光画像光５２１を生成し得る。無偏光画像光５２１は、直線偏光子５０２によってｓ偏光画像光５２３として透過され得、これが１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する（例えば、配向角Ψおよび楕円率εの一方または両方が所定の範囲または所定の値内にある）ＬＨＥＰ光５２５として、波長板５０４によって透過され得る。ＬＨＥＰ光５２５の第１の部分は、ＲＨＣＰ光５２７として波長板５０４へ向けてミラー５０６によって反射され得、ＬＨＥＰ光５２５の第２の部分は、ＬＨＥＰ光５２８としてＣＬＣ反射偏光子５０８へ向けてミラー５０６を透過され得る。

ＣＬＣ反射偏光子５０８上に入射するＬＨＥＰ光５２８は、ＣＬＣ反射偏光子５０８のらせん構造の掌性と同じ掌性（例えば、左掌性）を有し得る。その結果、ＬＨＥＰ光５２８は、ＬＨＣＰ光５２９としてミラー５０６へ向けてＣＬＣ反射偏光子５０８によって反射され得る。ＬＨＣＰ光５２９は、ＲＨＣＰ光５３１としてミラー５０６によって反射され得、ＲＨＣＰ光５３１は、ＲＨＣＰ光５３３としてＣＬＣ反射偏光子５０８を透過され得る。ＲＨＣＰ光５３３は、目５７０に集束され得る。

いくつかの実施形態において、直線偏光子５０２は、第１の直線偏光子であってもよく、波長板５０４は、第１の波長板であってもよく、パンケーキレンズアセンブリ５００は、パンケーキレンズアセンブリ５００の性能を高めるために、ＣＬＣ反射偏光子５０８と目５７０との間に配置される第２の直線偏光子および第２の波長板をさらに含み得る。図６Ａは、本開示の別の実施形態によるパンケーキレンズアセンブリ６００の概略図を例証する。パンケーキレンズアセンブリ６００は、図５Ａに示されるパンケーキレンズアセンブリ５００に含まれるものと同様の素子を含み得る。同様の素子の説明は、図５Ａに関連して提供される上の説明を参照してもよい。図６Ａに示されるように、第２の光学素子５１０は、光学的に直列に配置される第２の波長板（または第２の波長板表面）５３５および第２の直線偏光子（または第２の直線偏光子表面）５３０を含み得、これらの各々は、第２の光学素子５１０の第１の表面５１０＿１または第２の表面５１０＿２に接着または形成される個々のフィルムまたはコーティングであってもよい。議論の目的のため、図６Ａは、第２の波長板５３５および第２の直線偏光子５３０が、第２の光学素子５１０の第２の表面５１０＿２に接着または形成されることを示す。

第２の波長板５３５は、反射偏光子５０８から円偏光を受け入れ得る。第２の直線偏光子５３０は、第２の波長板５３５と目５７０との間に配設され得る。この構成は、図６Ｂにおいてより良好に例証される。いくつかの実施形態において、第２の波長板５３５の偏光軸は、可視スペクトルおよび／または赤外スペクトルについて、直線偏光を円偏光へと変換するか、またはその逆であるように、第２の直線偏光子５３０の透過軸に対して配向され得る。いくつかの実施形態において、収色性設計の場合、第２の波長板５３５は、幅広いスペクトル範囲にわたって４分の１波長複屈折をもたらすために多層複屈折材料（例えば、高分子または液晶）を含み得る。例えば、第２の波長板５３５の偏光軸（例えば、高速軸）と第２の直線偏光子５３０の透過軸との間の角度は、３５～５０度の範囲内にあるように構成され得る。第２の波長板５３５および第２の直線偏光子５３０の組み合わせは、電子ディスプレイ５５０から直接的に受け入れられる無偏光画像光によって引き起こされるゴースト像の強度を低減し得る。加えて、第２の波長板５３５および第２の直線偏光子５３０の組み合わせはまた、ユーザがユーザの目の画像を観察することがないように、ナーシサス防止フィルムとして機能し得る。

図６Ｂは、本開示の実施形態による、図６Ａに示されるパンケーキレンズアセンブリ６００の光路の概略断面図を例証する。図６Ｂに示される特定の素子は、図５Ｂに示されるものと同様または同じである。そのような素子の説明は、図５Ｂに関連して提供される上の説明を参照してもよい。図６Ｂにおいて、文字「ｐ」は、対応する光がｐ偏光されることを示す。図６Ｂに示されるように、電子ディスプレイ５５０から反射偏光子５０８へ伝搬する無偏光画像光５２１の光路は、図５Ｂに示されるものと同様であり得る。図６Ｂに示されるように、ＲＨＣＰ光５３３は、第２の波長板５３５によってｐ偏光５３８へと変換され得る。第２の波長板５３５と目５７０との間に配置される第２の直線偏光子５３０は、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光をブロックするように構成され得る。したがって、ｐ偏光５３８は、目５７０に集束され得るｐ偏光５３７として、第２の直線偏光子５３０によって透過され得る。加えて、電子ディスプレイ５５０から直接的に第２の波長板５３５上に入射する無偏光画像光５２１’は、第２の直線偏光子５３０へ向けて無偏光光５２３’として透過され得る。無偏光光５２３’は、ｐ偏光５２５’として第２の直線偏光子５３０によって透過され得、以て、電子ディスプレイ５５０から直接的に受け入れられる画像光５２１’によって引き起こされるゴースト像の強度を低減する。

第２の波長板５３５および第２の直線偏光子５３０の組み合わせもまた、ナーシサス防止フィルムとして機能し得る。例えば、図６Ｂに示されるように、ｐ偏光５３７およびｐ偏光５２５’は、それぞれ、－ｚ方向に進むｓ偏光５３９およびｓ偏光５２７’として、目５７０によって反射され得る。第２の直線偏光子５３０が、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光をブロックするように構成され得るため、ｓ偏光５３９およびｓ偏光５２７’の両方が、第２の直線偏光子５３０によってブロックされ得る。したがって、ナーシサスは抑制され得、ユーザの目５７０は、目の画像を観察しない。

図５Ａおよび図６Ａを参照すると、電子ディスプレイ５５０は、任意の好適なディスプレイであってもよい。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ５５０は、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイパネル、微小発光ダイオード（「微小ＬＥＤ」）ディスプレイパネル、量子ドット（「ＱＤ」）ディスプレイパネル、またはそれらの何らかの組み合わせなど、自発光パネルを含み得る。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ５５０は、液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）パネル、Ｌコス（「ＬＣｏＳ」）ディスプレイパネル、またはデジタル光処理（「ＤＬＰ」）ディスプレイパネル、またはそれらの何らかの組み合わせなど、非発光ディスプレイ、すなわち、外部照明システムによって照明されるディスプレイパネルであるディスプレイパネルを含み得る。外部照明システムは、光源を含み得る。光源の例は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはそれらの何らかの組み合わせを含み得る。光源は、狭帯域または広帯域であってもよい。いくつかの実施形態において、光源は、無偏光画像光を発し得る。

本開示は、ＣＬＣ反射偏光子を含む照明システムをさらに提供する。図７は、本開示の実施形態による、ＣＬＣ反射偏光子を含む照明システム７００の概略図を例証する。照明システム７００は、ディスプレイパネルを照明するように構成され得る。図７に示されるように、照明システム７００は、２つ以上のくさび（例えば、第１のくさび７０５ａおよび第２のくさび７０５ｂ）によって形成される平面状導光板７１０を含み得る。例証の目的のため、図７は、照明システム７００内に２つのくさび７０５ａおよび７０５ｂを示す。３つ、４つ、５つ、６つなど、任意の他の好適な数のくさびが、照明システム７００の他の実施形態において、含まれ得る。例えば、くさび７０５ａおよび７０５ｂのうちの少なくとも一方は、２つ以上のより小さいくさびによって形成され得る。いくつかの実施形態において、照明システム７００は、導光板７１０の第１の側面７１０＿１に配置または配設される反射シート７２０を含み得る。いくつかの実施形態において、図７に示されるように、反射シート７２０は、第１の側面７１０＿１の外側に配設され得る。いくつかの実施形態において、図７に示されるように、照明システム７００は、導光板７１０の第２の側面７１０＿２に配置または配設される光源アセンブリ７１５を含み得る。第１の側面７１０＿１および第２の側面７１０＿２は、導光板７１０の反対端に位置し得る。いくつかの実施形態において、照明システム７００は、２つのくさび７０５ａおよび７０５ｂのうちの少なくとも一方の傾斜面７１０＿３に配置される反射偏光子７２５を含み得る。いくつかの実施形態において、傾斜面７１０＿３は、第１のくさび７０５ａの傾斜面または第２のくさび７０５ｂの傾斜面を指し得る。第１のくさび７０５ａの傾斜面および第２のくさび７０５ｂの傾斜面は、互いと合致し得る。

光源アセンブリ７１５は、光を発するように構成された光源、および光を調整するように構成された光学アセンブリを含み得る。光源は、１つもしくは複数の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、電子発光パネル（「ＥＬＰ」）、１つもしくは複数の冷陰極蛍光ランプ（「ＣＣＦＬ」）、１つもしくは複数の熱陰極蛍光ランプ（「ＨＣＦＬ」）、または１つもしくは複数の外部電極形蛍光ランプ（「ＥＥＦＬ」）などを含み得る。ＬＥＤ光源は、複数の白色ＬＥＤまたは複数のＲＧＢ（「赤、緑、青」）ＬＥＤなどを含み得る。光学アセンブリは、光源から受け入れられる光を調整するように構成された１つまたは複数の光学素子を含み得る。光源によって発せられる光を調整することは、例えば、制御器からの命令に従って、透過させること、減衰させること、拡大すること、コリメートすること、配向を調節すること、および／または偏光することを含み得る。光源アセンブリ７１５から出力される光は、導光板７１０の第２の側面７１０＿２において導光板７１０内へ結合され得る。側面７１０＿２は、導光板７１０の光入射面と称され得る。

くさび７０５ａおよび７０５ｂのうちの少なくとも一方は、光学的に透明なアクリル樹脂または同様のものなど、光学的に透明な材料を含み得る。光入射面（例えば、第２の側面７１０＿２）から入る光は、全内部反射（「ＴＩＲ」）により導光板７１０の内側を伝搬し得る。反射偏光子７２５は、２つのくさび７０５ａおよび７０５ｂのうちの少なくとも一方の傾斜面７１０＿３に配設され得、これら２つのくさび７０５ａおよび７０５ｂは、それぞれの傾斜面において互いに結合されて（例えば、互いと接触して）平面状導光板７１０を形成し得る。いくつかの実施形態において、反射偏光子７２５は、第１のくさび７０５ａの傾斜面に、好適な様式で形成される、被覆される、または別途提供され得る。いくつかの実施形態において、反射偏光子７２５は、第２のくさび７０５ｂの傾斜面に、好適な様式で形成される、被覆される、または別途提供され得る。図７に示されるように、反射偏光子７２５は、第１のくさび７０５ａの傾斜面と第２のくさび７０５ｂの傾斜面との間に配設され得る。反射偏光子７２５は、選択的に、第１の偏光の光を透過させ、第１の偏光とは異なる第２の偏光の光を反射させるように構成され得る。反射シート７２０は、光源アセンブリ７１５および反射シート７２０が互いに対向して配設され得るように、導光板７１０の第１の側面７１０＿１に配設され得る。反射シート７２０は、実質的に高い反射率（例えば、９０％超）を有し得、受け入れた光を反射させるとき、第２の偏光の光を第１の偏光の光へと変換し得るか、その逆も然りである。

動作中、光源アセンブリ７１５から発せられる第１の偏光７０２は、第１の偏光状態を有し得る。第１の偏光７０２は、反射シート７２０に到着するまでＴＩＲにより導光板７１０の内側を伝搬し得、第１の偏光７０２は、第２の偏光状態を有する第２の偏光７０４として反射シート７２０によって反射され得る。第２の偏光７０４は、反射偏光子７２５に到着するまでＴＩＲにより導光板７１０の内側を伝搬し得る。反射偏光子７２５が、選択的に、第１の偏光の光を透過させ、第２の偏光の光を反射させるように構成され得るため、第２の偏光状態を有する第２の偏光７０４は、第２の偏光状態を有する第３の偏光７０６として、反射偏光子７２５によって反射され得る。第３の偏光７０６は、照明システム７００に結合されるディスプレイパネル内の、液晶などの表示機能材料を照明するために導光板７１０の光出力面７１０＿４から出力され得る。

図７は、導光板７１０から離れた所に離間される光源アセンブリ７１５を示す。この照明は、例証の目的のためであり、本開示の範囲を制限することは意図されない。いくつかの実施形態において、光源アセンブリ７１５は、導光板７１０の第２の側面７１０＿２において導光板７１０に直接結合され得る。いくつかの実施形態において、照明システム７００は、導光板７１０の光出力面７１０＿４に配置される拡散シートおよび／またはプリズムシートなど、他の素子を含み得る。

いくつかの実施形態において、反射偏光子７２５は、図２ＡのＣＬＣ反射偏光子２００、図３ＡのＣＬＣ反射偏光子３００、または図４のＣＬＣ反射偏光子４００など、本開示の実施形態によるＣＬＣ反射偏光子であってもよい。例えば、ＣＬＣ反射偏光子７２５は、主として、または実質的に、ＲＨＣＰ光を反射させ、および主として、または実質的に、ＬＨＣＰ光を透過させるように構成され得るＲＨＣＬＣ反射偏光子であってもよい。光源アセンブリ７１５から発せられる第１の偏光７０２は、ＬＨＣＰ光であってもよく、このＬＨＣＰ光は、ＣＬＣ反射偏光子７２５によって透過され得、反射シート７２０に到着するまでＴＩＲにより導光板７１０の内側を伝搬し得る。反射シート７２０は、第１のＬＨＣＰ光７０２を、第２の偏光、すなわち、ＲＨＣＰ光７０４として反射させ得、このＲＨＣＰ光７０４は、反射偏光子７２５に到達するまでＴＩＲにより導光板７１０の内側を伝搬し得る。ＲＨＣＰ光７０４は、照明システム７００に結合されるディスプレイパネル内の、液晶などの表示機能材料を照明するために導光板７１０の光出力面７１０＿４において出力され得る、第３の偏光、すなわち、ＲＨＣＰ光７０６として、反射偏光子７２５によって反射され得る。

図７を参照すると、ＣＬＣ反射偏光子７２５の構造は、光源アセンブリ７１５の特徴に従って決定され得る。ＣＬＣ反射偏光子７２５の反射帯域は、光源アセンブリ７１５の波長に対応し得る。例えば、光源アセンブリ７１５が狭帯域モノクロ光源（例えば、３０ｎｍ帯域幅光源）を含むとき、ＣＬＣ反射偏光子７２５は、一定らせんピッチを有する狭帯域ＣＬＣ反射偏光子として構成され得る。光源アセンブリ７１５が広帯域光源（例えば、可視スペクトルをカバーする３００ｎｍ帯域幅光源）を含むとき、ＣＬＣ反射偏光子７２５は、勾配らせんピッチを有する広帯域ＣＬＣ反射偏光子として構成され得る。光源アセンブリ７１５が、異なる色の複数の狭帯域モノクロ光源（例えば、狭帯域の青色光源、緑色光源、および赤色光源）を含むとき、ＣＬＣ反射偏光子７２５は、互いに積層される複数のＣＬＣ層を含むように構成され得、この場合ＣＬＣ層は、少なくとも２つの異なるらせんピッチを有し得る。いくつかの実施形態において、各ＣＬＣ層は、異なるらせんピッチを有し得る。

図８Ａは、本開示の実施形態によるニアアイディスプレイ（「ＮＥＤ」）８００の図を例証する。図８Ａに示されるように、ＮＥＤ８００は、前方本体部８０５およびバンド８１０を含み得る。前方本体部８０５は、電子ディスプレイの１つまたは複数の電子ディスプレイ素子および１つまたは複数の光学素子（図８Ａでは詳細に図示せず）、内部測定装置（「ＩＭＵ」）８３０、１つまたは複数の位置センサ８２５、ならびに１つまたは複数のロケータ８２０を含み得る。図８Ａに示される実施形態において、１つまたは複数の位置センサ８２５は、ＩＭＵ８３０内に位置し得る。ロケータ８２０は、基準点８１５に対して前方本体部８０５上の様々な位置に位置し得る。図８Ａに示される実施形態において、基準点８１５は、ＩＭＵ８３０の中央、または任意の他の好適な場所に位置し得る。ロケータ８２０、またはロケータ８２０のうちのいくつかは、前方本体部８０５の前側８２０Ａ、上側８２０Ｂ、下側８２０Ｃ、右側８２０Ｄ、および左側８２０Ｅに位置し得る。

図８Ｂは、図８Ａに示されるＮＥＤ８００の前方本体部の断面図である。図８Ｂに示されるように、前方本体部８０５は、変更した画像光を射出瞳８４５へ提供するように構成された電子ディスプレイ８３５およびパンケーキレンズアセンブリ８４０を含み得る。いくつかの実施形態において、パンケーキレンズアセンブリ８４０は、図５Ａのパンケーキレンズアセンブリ５００または図６Ａのパンケーキレンズアセンブリ６００など、本開示の実施形態によるパンケーキレンズアセンブリであってもよい。いくつかの実施形態において、電子ディスプレイ８３５は、ディスプレイパネル、および図７の照明システム７００など、本開示の実施形態による照明システムを含む電子ディスプレイであってもよい。射出瞳８４５は、ユーザの目８５０が位置付けられ得る前方本体部８０５の場所にあり得る。例証の目的のため、図８Ｂは、一方の目８５０と関連付けられる前方本体部８０５の断面を示すが、電子ディスプレイ８３５とは別個に、別の電子ディスプレイが、パンケーキレンズアセンブリ８３５とは別個に、別のパンケーキレンズアセンブリによって変更される画像光を、ユーザの別の目に提供し得る。

本開示は、方法も提供する。本方法は、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を、キラリティを有する複屈折材料を含む光学素子（例えば、反射偏光子）に、入射光が低減された（例えば、実質的にゼロ）光透過率で光学素子によって実質的に反射され得るように提供することに関する。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定のパラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つなど、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを含み得る。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を、キラリティを有する複屈折材料を含む光学素子に提供することは、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を生成すること、および１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を光学素子へ出力することを含み得る。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を、キラリティを有する複屈折材料を含む光学素子に提供することは、直線偏光を１つまたは複数の所定のパラメータ（例えば、所定の偏光楕円パラメータ）を有する楕円偏光へと変換すること、および１つまたは複数の所定のパラメータを有する楕円偏光を光学素子へ出力することを含み得る。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を、キラリティを有する複屈折材料を含む光学素子に提供することは、円偏光を１つまたは複数の所定のパラメータ（例えば、所定の偏光楕円パラメータ）を有する楕円偏光へと変換すること、および１つまたは複数の所定のパラメータを有する楕円偏光を光学素子へ出力することを含み得る。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を、キラリティを有する複屈折材料を含む光学素子に提供することは、無偏光光を１つまたは複数の所定のパラメータ（例えば、所定の偏光楕円パラメータ）を有する楕円偏光へと変換すること、および１つまたは複数の所定のパラメータを有する楕円偏光を光学素子へ出力することを含み得る。

任意の好適なデバイス（例えば、波長板、光源アセンブリ）が、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を、キラリティを有する複屈折材料を含む光学素子に提供するために使用され得る。本方法はまた、光学素子によって、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を受け入れ、入射光を円偏光として反射させることを含み得る。いくつかの実施形態において、入射光は、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光であってもよい。いくつかの実施形態において、楕円偏光は、低減された（例えば、実質的にゼロ）光透過率で円偏光として実質的に反射され得る。

いくつかの実施形態において、キラリティを有する複屈折材料を含む光学素子は、コレステリック液晶（「ＣＬＣ」）反射偏光子であってもよい。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する入射光を提供することは、ＣＬＣ反射偏光子の上流に配設される光学波長板によって、入射光がＣＬＣ反射偏光子上に入射する前に入射光が１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有するように、入射光の特性を変更することを含み得る。例えば、光学波長板は、直線偏光を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換し、楕円偏光をＣＬＣ反射偏光子へ出力し得る。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する入射光を提供することは、光源アセンブリによって、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する入射光を生成すること、および光源アセンブリによって、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する入射光をＣＬＣ反射偏光子へ出力することを含み得る。いくつかの実施形態において、光源アセンブリは、１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光をＣＬＣ反射偏光子のための入射光として、直接的に生成および出力し得る。いくつかの実施形態において、光源アセンブリは、光学波長板を含み得る。いくつかの実施形態において、光学波長板は、光源アセンブリとは別個に提供される。光学波長板が光源アセンブリとは別個に提供されるとき、いくつかの実施形態において、光源アセンブリは、直線偏光を出力し得、光学波長板は、直線偏光を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換し、楕円偏光をＣＬＣ反射偏光子へ出力し得る。ＣＬＣ反射偏光子は、１つまたは複数の所定のパラメータを有する入射光を受け入れ、低減された（例えば、実質的にゼロ）光透過率で入射光を円偏光として反射させ得る。

本開示の実施形態の前述の説明は、例証の目的のために提示されている。徹底的であること、または本開示を開示される正確な形態に限定することは意図されない。当業者は、修正形態および変異形態が上記開示を考慮して可能であることを理解するものとする。

本発明のいくつかの部分は、情報に対する動作のアルゴリズムおよびシンボル表現に関して、本開示の実施形態を説明し得る。これらのアルゴリズム的な説明および表現は、データ処理分野の当業者によって、作業の要旨を他の当業者に効果的に伝えるために共通して使用される。これらの動作は、機能的に、計算的に、または論理的に説明されるが、コンピュータプログラムもしくは等価の電気回路、マイクロコード、または同様のものによって実施されると理解される。さらには、動作のこれらの配置を、一般性を失うことなく、モジュールと称することが時として簡便であることも証明されている。説明された動作およびそれらの関連モジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの任意の組み合わせで具現化され得る。

本明細書に説明されるステップ、動作、またはプロセスのいずれかは、１つまたは複数のハードウェアまたはソフトウェアモジュールにより、単独で、または他のデバイスと組み合わせて、実施または実装され得る。１つの実施形態において、ソフトウェアモジュールは、説明されるステップ、動作、またはプロセスのいずれかまたはすべてを実施するためにコンピュータプロセッサによって実行され得るコンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品により実施される。

本開示の実施形態は、本明細書内の動作を実施するための装置にも関する。この装置は、必要とされる目的のために特別に構築され得、および／または、それは、コンピュータに記憶されるコンピュータプログラムによって選択的に有効化または再構成された汎用コンピューティングデバイスを備え得る。そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステムバスに結合され得る、非一時的な有形コンピュータ可読記憶媒体、または電子命令を記憶するのに好適な任意のタイプの媒体に記憶され得る。さらには、本明細書内で言及される任意のコンピューティングシステムは、単一のプロセッサを含み得るか、または増大した計算能力のために複数プロセッサ設計を採用するアーキテクチャであってもよい。

本開示の実施形態は、本明細書に開示される計算プロセスによってもたらされる製品にも関する。そのような製品は、計算プロセスから生じる情報を含み得、この情報は、非一時的な有形コンピュータ可読記憶媒体に記憶され、本明細書に説明されるコンピュータプログラム製品または他のデータ組み合わせの任意の実施形態を含み得る。

最後に、本明細書内で使用される言語は、原則的に可読性および指示目的のために選択されており、それは、本発明の主題を叙述または制限するために選択されているわけではない。したがって、本開示の範囲は、この詳細な説明によって制限されないが、むしろ任意の請求項により制限されることが意図され、これら任意の請求項に基づいて出願を行う。したがって、実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に明記される本開示の範囲の例証であって、制限ではないことが意図される。

Claims (15)

1. １つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光を出力するように構成された第１の光学素子と、
   キラリティを有する複屈折材料を含み、前記第１の光学素子から前記楕円偏光を受け入れ、前記楕円偏光を円偏光として反射させるように構成された第２の光学素子と
   を備える、光学デバイス。
2. 前記第２の光学素子は、実質的にゼロの光透過率で前記楕円偏光を透過させるように構成される、請求項１に記載の光学デバイス。
3. 前記１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学デバイス。
4. 前記楕円偏光の前記楕円率は、前記複屈折材料のキラリティが左旋であるとき約－１＜ε≦－０．８５、もしくは前記複屈折材料のキラリティが右旋であるとき約０．８５≦ε＜１の範囲にあるか、または前記楕円偏光の前記配向角は、約７５度≦Ψ≦９０度の範囲にある、請求項３に記載の光学デバイス。
5. 前記楕円偏光に対する前記第２の光学素子の最小光透過率は、入射円偏光に対する前記第２の光学素子の最小光透過率と比較して、少なくとも０．１％、少なくとも０．２％、少なくとも０．３％、少なくとも０．４％、または少なくとも０．５％低減され、前記楕円偏光および前記入射円偏光の各々は、前記複屈折材料の前記キラリティと同じである掌性を有する、請求項１に記載の光学デバイス。
6. 前記入射光は、直線偏光であり、前記第２の光学素子は、四分の一波長板であり、前記四分の一波長板の偏光軸は、前記直線偏光を前記１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する前記楕円偏光へと変換するために、前記直線偏光の偏光方向に対して配向される、請求項１に記載の光学デバイス。
7. 入射光を１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する楕円偏光へと変換するように構成された光学波長板、および前記楕円偏光の第１の部分を透過させ、前記楕円偏光の第２の部分を反射させるように構成されたミラーを含む第１の光学素子と、
   前記ミラーから前記楕円偏光の前記第１の部分を受け入れ、前記楕円偏光の前記第１の部分を、第１の掌性を有する円偏光として前記ミラーに向けて反射させるように構成された反射偏光子を含む第２の光学素子であって、前記反射偏光子が、キラリティを有する複屈折材料を含む、第２の光学素子と
   を備える、光学レンズアセンブリ。
8. 前記ミラーは、前記第１の掌性を有する前記円偏光を、第２の掌性を有する円偏光として前記反射偏光子に向けて反射させるようにさらに構成され、
   前記反射偏光子は、前記第２の掌性を有する前記円偏光を透過させるようにさらに構成され、
   前記第１の掌性は、前記第２の掌性と反対である、請求項７に記載の光学レンズアセンブリ。
9. 前記反射偏光子は、実質的にゼロの光透過率で前記楕円偏光を透過させるように構成される、請求項７に記載の光学レンズアセンブリ。
10. 前記１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータは、楕円率または配向角のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の光学レンズアセンブリ。
11. 前記楕円偏光の前記楕円率は、前記複屈折材料のキラリティが左旋であるとき約－１＜ε≦－０．８５、もしくは前記複屈折材料のキラリティが右旋であるとき約０．８５≦ε＜１の範囲にあるか、または前記楕円偏光の前記配向角は、約７５度≦Ψ≦９０度の範囲にある、請求項１０に記載の光学レンズアセンブリ。
12. 前記複屈折材料は、一定らせんピッチを有するか、または前記複屈折材料は、前記複屈折材料の軸方向に沿って勾配らせんピッチを有する、請求項７に記載の光学レンズアセンブリ。
13. 前記反射偏光子は、少なくとも２つの異なるらせんピッチを有する複屈折材料の複数の層のスタックを含み、および任意選択的に、前記反射偏光子は、前記複屈折材料の層間に配設される複数のポジティブＣプレートをさらに含む、請求項７に記載の光学レンズアセンブリ。
14. 前記光学波長板は、四分の一波長板であり、
    前記四分の一波長板の偏光軸は、前記入射光を前記１つまたは複数の所定の偏光楕円パラメータを有する前記楕円偏光へと変換するために、前記入射光の偏光方向に対して配向される、請求項７に記載の光学レンズアセンブリ。
15. 第１の掌性を有する第１の偏光を発するように構成された光源アセンブリと、
    前記光源アセンブリから受け入れた前記第１の偏光を誘導し、前記第１の偏光を出力するように構成された導光板であって、前記導光板が、２つのくさびであって、前記２つのくさびの間の傾斜面において互いに結合される、２つのくさび、および前記傾斜面に配設される反射偏光子を含む、導光板と、
    前記導光板の第１の側面に配置され、前記第１の掌性を有する前記第１の偏光を、前記第１の掌性と反対の第２の掌性を有する第２の偏光として反射させるように構成された反射シートと
    を備える、照明システムであって、
    前記反射偏光子は、キラリティを有する複屈折材料を含み、選択的に、前記第１の掌性を有する前記第１の偏光を透過させ、前記第２の掌性を有する前記第２の偏光を反射させるように構成され、および任意選択的に、
    前記光源アセンブリは、前記導光板の第２の側面において前記導光板に結合され、
    前記導光板の前記第１の側面および前記第２の側面は、互いに対向して配置される、照明システム。

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