JP5203926B2 - 偏光ビームスプリッタにおける応力複屈折の補償およびそれを使用するシステム - Google Patents
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Description
θ0=tan-1(Ix/Iy)、
(式中、
Ix=Io・sin2(2□□n・d/□)、および
Iy=Io・cos2(2□□n・d/□)である)
を使用して得ることができる。
1. 光ビームを透過する第1の面および第2の面を有する第1のカバー、光ビームを透過する少なくとも第1の面を有する第2のカバーであって、その第1の面が前記第1のカバーの前記第1の面に対向するように配置された第2のカバー、および前記第1のカバーの前記第1の面と前記第2のカバーの前記第1の面との間に配置された反射性偏光層、を含む偏光ビームスプリッタ(PBS)と、前記第1のカバーの前記第2の面の近傍に配置された1/4波長位相遅延素子であって、前記第1の面と第2の面との間で、前記第1のカバーを2度通過する光に対する前記第1のカバーの複屈折の補償を実質的に最大にするように整列されている1/4波長位相遅延素子と、を含む光学ユニット。
2. 前記第1のカバーが、1.8以下の屈折率を有するガラスを含む、態様1に記載のユニット。
3. 前記ガラスの屈折率が1.7以下である、態様2に記載のユニット。
4. 前記ガラスの屈折率が1.6以下である、態様3に記載のユニット。
5. 応力光学係数が0.1×10 -6 mm 2 N -1 超である、態様1に記載のユニット。
6. 応力光学係数が0.5×10 -6 mm 2 N -1 超である、態様5に記載のユニット。
7. 応力光学係数が1.0×10 -6 mm 2 N -1 超である、態様6に記載のユニット。
8. 前記反射性偏光層が多層ポリマー光学フィルムを含む、態様1に記載のユニット。
9. 前記第1のカバーの前記第2の面から前記1/4波長位相遅延素子を通過する光路に配置された像形成デバイスをさらに含む、態様1に記載のユニット。
10. 前記像形成デバイスが反射型液晶像形成デバイスを含む、態様9に記載のユニット。
11. 前記第1のカバーを2回通過する光が受ける複屈折、ならびに前記像形成デバイスの残留複屈折を少なくとも部分的に補償するように前記1/4波長位相遅延素子の速軸の方位角が選択される、態様9に記載のユニット。
12. 前記像形成デバイスからの前記PBSを通過した像光の断面部分のコントラスト比が1000:1超である、態様9に記載のユニット。
13. 前記1/4波長位相遅延素子と前記反射性偏光層との間に配置された第2の複屈折素子をさらに含む、態様1に記載のユニット。
14. 前記第2の複屈折素子がレンズを含む、態様13に記載のユニット。
15. 前記反射性偏光層によって反射されかつ通常前記第1のカバーの前記第2の面を通って前記1/4波長位相遅延素子へ通過する光の光路が入射面を定義し、前記1/4波長位相遅延素子は、前記入射面に対し非平行および非垂直に向けられた速指標軸を有する、態様1に記載のユニット。
16. 前記光ビームを生成する光源をさらに含み、前記光ビームは前記第1のカバーに第3の面を通して入り、前記光ビームはf/2.5超のFナンバーを有する、態様1に記載のユニット。
17. 前記光ビームを生成する光源をさらに含み、前記光ビームは前記第1のカバーに第3の面を通して入り、前記光ビームはf/2.5以下のFナンバーを有する、態様1に記載のユニット。
18. 前記第1のカバーが実質的に鉛を含まないガラス材料で形成される、態様1に記載のユニット。
19. 第1のカバーと第2のカバーとの間に配置された反射性偏光層を有する第1の偏光ビームスプリッタ(PBS)であって、前記第1のカバーが0.1超の応力光学係数を有する材料で形成されている、第1の偏光ビームスプリッタと、光が、前記第1のPBSの前記反射性偏光層から前記第1の反射像形成デバイスへ前記第1のカバーを通過するように、かつ前記反射像形成デバイスから前記第1のカバーを通って前記第1のPBSの前記反射性偏光層へ反射されるように、前記第1のカバーの第1の面に向く第1の反射像形成デバイスであって、前記光が、前記第1のカバーにおける応力複屈折と前記反射像形成デバイスにおける残留複屈折とに晒される、第1の反射像形成デバイスと、前記第1のカバーの前記第1の面と前記反射像形成デバイスとの間を通過する前記光を位相遅延させるために配置された第1の1/4波長位相遅延素子と、を含む光学システム。
20. 前記第1の1/4波長位相遅延素子が、前記第1のPBSの前記第1のカバーおよび前記反射型像形成デバイスにおける複屈折に対する補償を最大にするように向けられている、態様19に記載のシステム。
21. 前記応力光学係数が0.5×10 -6 mm 2 N -1 超である、態様19に記載のシステム。
22. 前記応力光学係数が1.0×10 -6 mm 2 N -1 超である、態様21に記載のシステム。
23. 前記第1のカバーが、1.8以下の屈折率を有するガラスで形成されている、態様19に記載のシステム。
24. 前記ガラスの屈折率が1.7以下である、態様23に記載のシステム。
25. 前記ガラスの屈折率が1.6以下である、態様24に記載のシステム。
26. 光源と、照明光ビームを前記PBSを経て前記像形成デバイスへ向けるためのビームマネージメントオプティクスと、をさらに含む、態様19に記載のシステム。
27. 前記像形成デバイスからの像を投影するように構成された投影レンズユニットをさらに含む、態様19に記載のシステム。
28. 投影された像のコントラスト比が1000:1以上である、態様27に記載のシステム。
29. 前記コントラスト比が2500:1以上である、態様28に記載のシステム。
30. 少なくとも第2のPBSと、少なくとも第2の反射像形成デバイスと、色結合ユニットと、をさらに含み、前記第1および少なくとも第2の反射像形成デバイスからの像光が前記色結合ユニットにおいて結合されて、結合像ビームを生じる、態様19に記載のシステム。
31. 少なくとも第3のPBSと、少なくとも第3の反射像形成デバイスとをさらに含み、前記第1、第2および少なくとも第3の像形成デバイスからの像光が前記色結合ユニットにおいて結合されて、結合像ビームを生じる、態様30に記載のシステム。
32. 前記色結合ユニットがXキューブ色結合ユニットを含み、前記第1、第2および第3のPBSが前記Xキューブ色結合ユニットに取り付けられ、前記第1、第2および第3の反射像形成デバイスが、それぞれ前記第1、第2および第3のPBSに取り付けられている、態様31に記載のシステム。
33. 像形成デバイスと、選択した偏光状態にある光を、前記像形成デバイスへまたは前記像形成デバイスから反射するために配置された、反射性偏光層と、前記像形成デバイスと前記偏光層との間の光路に配置された少なくとも第1の複屈折素子であって、前記光路に実質的に垂直の面を有し、前記複屈折素子の複屈折は不均一であるので、前記面の異なる部分を通過する光の複屈折リターデーションの値は異なる、第1の複屈折素子と、前記第1の複屈折素子と前記像形成デバイスとの間に配置された1/4波長位相遅延素子であって、前記反射性偏光層と前記像形成素子との間を往復する光のリターデーションを少なくとも部分的に補償するように向けられた1/4波長位相遅延素子と、を含む光学システム。
34. 前記第1の複屈折素子が前記反射性偏光層のためのガラスカバーを含む、態様33に記載のシステム。
35. 前記第1の複屈折素子が、前記面の少なくとも一部分を通過する光に対して、少なくとも1nm超の1回通過のリターダンスを有する、態様33に記載のシステム。
36. 前記第1の複屈折素子が少なくとも5nm超の1回通過のリターダンスを有する、態様35に記載のシステム。
37. 前記第1の複屈折素子が少なくとも10nm超の1回通過のリターダンスを有する、態様36に記載のシステム。
38. 前記第1の複屈折素子が、0.5×10 -6 mm 2 N -1 超の応力光学係数を有するガラスカバーである、態様33に記載のシステム。
39. 前記応力光学係数が1.0×10 -6 mm 2 N -1 超である、態様38に記載のシステム。
40. 前記像形成デバイスと前記偏光層との間の前記光路に配置された第2の複屈折素子をさらに含む、態様33に記載のシステム。
41. 前記第2の複屈折素子がレンズを含む、態様40に記載のシステム。
42. 光源と、照明光ビームを前記反射性偏光層を経て前記像形成デバイスへ向けるためのビームマネージメントオプティクスと、をさらに含む、態様33に記載のシステム。
43. 前記像形成デバイスからの像を投影するように構成された投影レンズユニットをさらに含む、態様33に記載のシステム。
44. 前記像のコントラスト比が2500:1以上である、態様43に記載のシステム。
45. 異なる色帯域に関連する少なくとも2つの入口面を有する色結合ユニットと、前記少なくとも2つの入口面に対してそれぞれ動作可能に配置された少なくとも2つの偏光ビームスプリッタ(PBS)であって、前記少なくとも2つのPBSの少なくとも第1のPBSが、第1のカバーの第1の面と第2のカバーの第1の面との間に配置された第1の反射性偏光層を含み、前記第2のカバーが、前記反射性偏光層と前記色結合ユニットとの間に位置決めされ、前記第1のカバーが、0.1×10 -6 mm 2 N -1 超の応力光学係数(SOC)を有する透明材料で形成され、前記第1のPBSが第1の反射面を定義する、少なくとも2つの偏光ビームスプリッタと、第1の1/4波長位相遅延素子であって、前記第1のPBSの前記第1のカバーが前記1/4波長位相遅延素子と前記反射性偏光層との間にあり、前記1/4波長位相遅延素子の速軸が、前記第1の反射面に対し非平行および非垂直に向けられている、第1の1/4波長位相遅延素子と、を含む光学システム。
46. 前記少なくとも2つの偏光ビームスプリッタの第2のPBSが、第3のカバーの第1の面と第4のカバーの第1の面との間に配置された第2の反射性偏光層と、第2の1/4波長位相遅延素子と、を含み、前記第4のカバーが、前記第2の反射性偏光層と前記色結合ユニットとの間に位置決めされ、前記第3のカバーが0.1×10 -6 mm 2 N -1 超の応力光学係数(SOC)を有する透明材料で形成され、前記第2のPBSが第2の反射面を定義し、前記第2のPBSの前記第3のカバーが前記第2の1/4波長位相遅延素子と前記第2の反射性偏光層との間にあり、前記第2の1/4波長位相遅延素子の速軸が、前記第2の反射面に対し非平行および非垂直に向けられている、態様45に記載のシステム。
47. 前記少なくとも2つの偏光ビームスプリッタの第3のPBSが、第5のカバーの第1の面と第6のカバーの第1の面との間に配置された第3の反射性偏光層と、第3の1/4波長位相遅延素子と、を含み、前記第6のカバーが前記第3の反射性偏光層と前記色結合ユニットとの間に位置決めされ、前記第5のカバーが0.1×10 -6 mm 2 N -1 超の応力光学係数(SOC)を有する透明材料で形成され、前記第3のPBSが第3の反射面を定義し、前記第3のPBSの前記第5のカバーが前記第3の1/4波長位相遅延素子と前記第3の反射性偏光層との間にあり、前記第3の1/4波長位相遅延素子の速軸が、前記第3の反射面に対し非平行および非垂直に向けられている、態様46に記載のシステム。
48. 前記第1、第2および第3のPBSが前記色結合ユニットに取り付けられている、態様47に記載のシステム。
49. 前記第2、第4および第6のカバーが前記色結合ユニットに取り付けられている、態様48に記載のシステム。
50. 前記第1、第2および第3のPBSの近傍にそれぞれ動作可能に配置された個別の第1、第2および第3の像形成デバイスをさらに含む、態様47に記載のシステム。
51. 前記第1、第2および第3の像形成デバイスが、前記第2、第4および第6のカバーにそれぞれ取付けられている、態様50に記載のシステム。
52. 前記第1、第2および第3の像形成デバイスの少なくとも1つが反射型像形成デバイスである、態様50に記載のシステム。
53. 光源と、照明光を前記第1のPBSへ向けるように構成された光マネージメントオプティクスと、をさらに含む、態様45に記載のシステム。
54. 前記色結合ユニットから受けた像を投影するように構成された投影レンズユニットさらに含む、態様45に記載のシステム。
55. 偏光層において光を実質的に選択された偏光状態へ偏光するステップと、前記偏光された光を複屈折素子を通して像形成デバイスへ向けるステップと前記偏光光を前記像形成デバイスにおいて反射するステップと、前記偏光層において前記反射された偏光光を分析するステップと、前記偏光光および前記反射された偏光光を、前記複屈折素子と前記像形成デバイスとの間に配置された1/4波長位相遅延素子に通過させるステップであって、前記1/4波長位相遅延素子は、前記複屈折素子におけるリターダンスを実質的に最適に補償するように向けられている、ステップと、を含む、像投影システムにおける複屈折の補償方法。
56. 前記光を生成するステップと、前記光を前記偏光層に向けるステップと、をさらに含む、態様55に記載の方法。
57. 前記分析された光をスクリーンへ投映するステップをさらに含む、態様55に記載の方法。
従って、本発明を上述の特定の例に限定して考慮すべきではなく、添付の特許請求の範囲に適正に明確に記したように本発明の全態様を網羅するものであると理解すべきである。本発明に適用してもよい多数の構造のほか、様々な変更物、等価のプロセスが、本明細書を再考すると、本発明に関する当業者には容易に明らかであろう。特許請求の範囲は、そのような変更例およびデバイスを網羅するものである。
Claims (7)
- 光ビームを透過する第1の面および第2の面を有する第1のカバー、
光ビームを透過する少なくとも第1の面を有する第2のカバーであって、その第1の面が前記第1のカバーの前記第1の面に対向するように配置された第2のカバー、および
前記第1のカバーの前記第1の面と前記第2のカバーの前記第1の面との間に配置されて、前記第1および第2のカバーで覆われており、一つの偏光状態の光を反射し、もう一つの偏光状態の光を通過させる、反射性偏光層、
を含む偏光ビームスプリッタ(PBS)と、
前記第1のカバーの前記第2の面の近傍で、前記第1のカバーから出て再び前記第1のカバーに入射する光の光路に配置された1/4波長位相遅延素子と、
を含み、前記1/4波長位相遅延素子の速軸の方位角が、前記第1のカバーの前記第1の面と第2の面との間で、前記第1のカバーを2度通過する前記光路の前記光に対して前記第1のカバーで応力により生じる複屈折を最大限補償するように選択されるものであり、前記1/4波長位相遅延素子の速軸が、前記反射性偏光層によって反射されかつ通常前記第1のカバーの前記第2の面を通って前記1/4波長位相遅延素子へ通過する前記光の光路によって定義される入射面に対し非平行および非垂直に向けられる、光学ユニット。 - 前記第1のカバーが、1.8以下の屈折率を有するガラスを含む、請求項1に記載のユニット。
- 前記第1のカバーが、0.1×10−6mm2N−1超の応力光学係数を有する材料で形成されている、請求項1に記載のユニット。
- 前記反射性偏光層が多層ポリマー光学フィルムを含む、請求項1に記載のユニット。
- 前記第1のカバーの前記第2の面から前記1/4波長位相遅延素子を通過する光路に配置された像形成デバイスをさらに含む、請求項1に記載のユニット。
- 前記1/4波長位相遅延素子と前記反射性偏光層との間に配置されたレンズをさらに含む、請求項1に記載のユニット。
- 前記第1のカバーが実質的に鉛を含まないガラス材料で形成される、請求項1に記載のユニット。
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