JP6576242B2 - 視覚装置 - Google Patents
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Description
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: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、光学的に平坦な基プレート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の湿潤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.PaulMN)から入手可能)を用いて、MOFからアクリルの表面までの溶液をスキージで取り除いた。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)の試料を使って、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。チャンバは、約71cm(28in)のHg(95kPa)に脱気され、試料は約15分間真空状態で維持された。
実施例3のフィルムは、7mm幅、10mm長、及び181μm厚の透明なガラス基材に接合された。フィルムは、3M(商標)Optically Clear Adhesive 8141(3M Company,St.Paul,MNから入手可能)を使用して、ガラス基材に接着された。接着剤厚さは、12.5μmであった。ガラス基材及びフィルム積層体を、ローラーニップに通過させた。次に積層体は、45°の角度で基材に接合され、反射された偏光が基材に平行になり、透過した偏光は名目上45°の入射角を有した。MPro 120 picoprojector(また3M Companyから入手可能)は、プロジェクタの照射源からの光が、積層体のフィルム側がLCOS結像器に面している状態の積層体を通ってプロジェクタのLCoS結像器までまっすぐ通過し、結像器によって選択された光は90°に反射されるように、修正された。
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。
プロジェクタ1110は、偏光された第1結像光1120を投影する。一部の場合では、プロジェクタ1110は、非偏光の第1結像光1120を投影する。一部の場合では、第1結像光1120は、偏光又は非偏光であってもよい。代表的な視覚装置1100では、偏光ビームスプリッタプレート1130は、偏光ビームスプリッタプレートの多層光学フィルム反射性偏光子1160側から、投影された第1結像光1120を受光する。一部の場合では、ビームスプリッタプレートは、スプリッタプレートが、投影された第1結像光を偏光ビームスプリッタプレートの第1基材1140側から受光するように、反転されてもよい。代表的な視覚装置1100では、偏光ビームスプリッタプレート1130は、第2画像1132を偏光ビームスプリッタプレートの第1基材1140側から受光する。一部の場合では、ビームスプリッタプレートは、スプリッタプレートが、第2画像を偏光ビームスプリッタプレートの多層光学フィルム反射性偏光子1160側から受光するように、反対にされてもよい。
項目1は、視覚装置であって、
第1結像光を投影するプロジェクタと
プロジェクタから投影された第1結像光を受光し、観者が見るための受光された第1結像光を反射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は、第2画像を受光し、観者が見るための第2画像を透過し、
第1基材、
第1基材に接着された多層光学フィルム反射性偏光子であって、第1偏光状態の偏光を実質的に反射し、第1偏光状態に対して垂直な第2偏光状態の偏光を実質的に透過する、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は、受光された第1結像光を観者に向けて反射し、反射された第1結像光は12μm未満の有効画素解像度を有する、視覚装置。
フレームが観者の頭部に装着されたとき、偏光ビームスプリッタプレートが観者の目の方に向くとともに、プロジェクタが観者の頭部の側部上に配設されるようにフレームに取り付けられた、項目1の視覚装置と、を含む、頭部装着型投影ディスプレイである。
Claims (5)
- 第1結像光を投影するプロジェクタと、
前記プロジェクタから投影された前記第1結像光を受光し、観者が見るための前記受光された第1結像光を反射する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は、第2画像を受光するとともに、前記観者が見るための前記第2画像を透過し、
第1基材と、
前記第1基材に接着された多層光学フィルム反射性偏光子であって、第1偏光状態の偏光を実質的に反射し、前記第1偏光状態に対して垂直な第2偏光状態の偏光を実質的に透過する、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は、前記受光された第1結像光を前記観者に向かって反射し、前記反射された第1結像光は、12μm未満の有効画素解像度を有し、
前記多層光学フィルム反射性偏光子は、45nm未満の表面粗さRa又は80nm未満の表面粗さRqを有する、視覚装置。 - 前記第2画像は、周囲画像である、請求項1に記載の視覚装置。
- 前記偏光ビームスプリッタプレートの前記第1最外主表面と前記第2最外主表面との間の最大間隔に対する前記偏光ビームスプリッタプレートの最小横寸法の比が、10超である、請求項1に記載の視覚装置。
- 前記偏光ビームスプリッタプレートは、前記受光された第1結像光を前記観者又はスクリーンに向かって反射し、前記反射された第1結像光は、9μm未満の有効画素解像度を有する、請求項1に記載の視覚装置。
- 観者の頭部に装着されるように構成されたフレームと、
前記フレームが観者の頭部に装着されたとき、前記偏光ビームスプリッタプレートが前記観者の目の方を向くとともに、前記プロジェクタが前記観者の頭部の側部に配設されるように、前記フレームに取り付けられた、請求項1に記載の視覚装置と、を含む、頭部装着型投影ディスプレイ。
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