(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元投射及び結像等の新規用途で発生する偏光ビームスプリッタの問題を解決する。【解決手段】偏光ビームスプリッタは、第１ポリマープリズム１３６０、第２ポリマープリズム１３７０、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムそれぞれの斜辺の間に配設され、これらに接着された反射型偏光子１３５０、並びに第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムのそれぞれに配設されたハードコートを含む。偏光ビームスプリッタは、入射主表面及び出射主表面を含む。入射主表面及び出射主表面のうちの少なくとも一方は、少なくとも３Ｈの鉛筆硬度を有する。【選択図】図１３ｈ
2019066871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光ビームスプリッタであって、
第１ポリマープリズムと、
第２ポリマープリズムと、
前記第１ポリマープリズム及び前記第２ポリマープリズムのそれぞれの斜辺の間に配設され及び接着された反射型偏光子であり、前記反射型偏光子は、第１偏光状態の偏光を実質的に反射するとともに、相対する第２偏光状態の偏光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
前記第１ポリマープリズム及び前記第２ポリマープリズムそれぞれの上に配設されたハードコートと、
入射主表面と、
出射主表面と、を含み、前記入射主表面及び前記出射主表面の少なくとも一方は、少なくとも３Ｈの鉛筆硬度を有し、前記偏光ビームスプリッタは、偏光状態の偏光が前記入射主表面から前記光学要素に入り、少なくとも２ｍｍの前記偏光ビームスプリッタを通って進み、前記出射主表面から前記偏光ビームスプリッタを出るとき、前記偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９５％が偏光され、前記偏光状態を有するような、低複屈折率を有する、偏光ビームスプリッタ。
【請求項２】
前記第１ポリマープリズム及び前記第２ポリマープリズムそれぞれは、直角プリズムである、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３】
偏光状態の偏光が前記入射主表面から前記光学要素に入り、少なくとも２ｍｍの前記偏光ビームスプリッタを通って進み、前記出射主表面から前記偏光ビームスプリッタを出るとき、前記偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９９％が偏光され、前記偏光状態を有する、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項４】
前記入射主表面は、前記出射主表面に対して垂直である、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項５】
光学要素を製造する方法であって、
頂部表面を有する頂部ポリマーシート、底部表面を有する底部ポリマーシート、並びに前記頂部ポリマーシートと前記底部ポリマーシートの間に配設され及び接着された光学フィルムを含むアセンブリを用意する工程と、
前記頂部ポリマーシートの前記頂部表面、及び前記底部ポリマーシートの前記底部表面を改質して、複数の頂部構造体及び頂部表面粗さを有する頂部構造化表面、並びに複数の底部構造体及び底部表面粗さを有する底部構造化表面を生じさせる工程と、
トップコーティングを前記頂部構造化表面に適用することにより、複数のトップコーティング済み構造体と前記頂部表面粗さ未満のトップコーティング済み表面粗さとを有するトップコーティング済構造化表面を生じさせ、並びに、ボトムコーティングを前記底部構造化表面に適用することにより、複数のボトムコーティング済み構造体と前記底部表面粗さ未満のボトムコーティング済み表面粗さとを有するボトムコーティング済構造化表面を生じさせて、コーティング済みアセンブリを形成する工程と、
前記コーティング済みアセンブリを前記コーティング済みアセンブリの横方向に沿って少なくとも２つの別個の断片に細分化して、前記光学要素を形成する工程と、を含む、方法。
【請求項６】
前記光学要素は、入射主表面と、出射主表面と、第１偏光状態の偏光が前記入射主表面から前記光学要素に入り、少なくとも２ｍｍの前記光学要素を通って進み、前記出射主表面から前記光学要素を出るとき、前記光学要素を出る光の少なくとも９５％が偏光され、前記第１偏光状態を有するような、低複屈折率とを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アセンブリを用意する工程は、
一時的平坦基材を用意することと、
前記光学フィルムの第１表面を前記一時的平坦基材に着脱自在に取り付けることと、
前記頂部ポリマーシート又は前記底部ポリマーシートを前記光学フィルムの相対する第２表面に接着させることと、
前記光学フィルムを前記一時的平坦基材から取り除くことと、を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記頂部ポリマーシートの前記頂部表面と、前記底部ポリマーシートの前記底部表面とを改質する工程は、前記頂部表面及び前記底部表面を機械加工することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記頂部構造化表面は、複数の規則的に配列された頂部構造体を有し、前記底部構造化表面は、複数の規則的に配列された底部構造体を有する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記光学要素は、偏光ビームスプリッタである、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本明細書は、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」（代理人整理番号第６７８９５ＵＳ００２号、２０１１年１１月２８日出願）、係属中の米国特許出願第６１／５６４１７２号、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒｓ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｅｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｓｕｃｈ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒｓ」（代理人整理番号第６８０１６ＵＳ００２号、２０１１年１１月２８日出願）、米国特許出願第６１／６８３３９０号、「Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  Ｐｌａｔｅｓ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｅｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｓｕｃｈ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  Ｐｌａｔｅｓ」（代理人整理番号第７０２２６ＵＳ００２号、２０１２年８月１５日出願）、及び、米国特許出願第６１／６９１，５３７号「Ｖｉｅｗｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ」（代理人整理番号第７０２３４ＵＳ００２号、２０１２年８月２１日出願）に関し、これらは参照により本明細書の全体に援用される。
【０００２】
本明細書は、視覚装置に関する。より詳細には、本発明は、高い実行分解能で結像光を観者に向かって反射する偏光ビームスプリッタプレートを組み込む頭部装着型視覚装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が組み込まれた照射システムが、投射ディスプレイ等の鑑賞スクリーン上に画像を形成するために使用されている。典型的な表示画像は照射源を組み込んでおり、この照射源は、照射源からの光線が、投射される所望の画像を含む画像形成装置（即ち、結像器）で反射するように配置されている。こうしたシステムは、照射源からの光線と投射される画像の光線とが、ＰＢＳと結像器との間の同じ物理的空間を共有するように光線を折曲する。ＰＢＳは、結像器からの、偏光状態が回転した光から、入射する照明光を分離する。ＰＢＳへの新たな需要により、一つには３次元投射及び結像等の用途における新規利用により、いくつかの問題が浮上してきている。本出願は、そのような問題に対処する物品を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、本明細書は、偏光サブシステムに関する。偏光サブシステムは、第１の結像器と、偏光ビームスプリッタとを含む。いくつかの実施形態では、結像器は、ＬＣＯＳ結像器であってもよい。偏光ビームスプリッタは、部分的に反射型偏光子からなり、結像器からの結像光を受光する。反射型偏光子は、多層光学フィルムであってもよい。一部の実施形態では、反射型偏光子は４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ、又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。偏光ビームスプリッタは、１２マイクロメートル未満の有効画素解像度で観者又はスクリーンに向かって結像光を反射させる。いくつかの実施形態では、偏光ビームスプリッタは、９マイクロメートル未満又は６マイクロメートル未満の有効画素解像度で観者又はスクリーンに向かって結像光を反射させることができる。偏光サブシステムは、第２の結像器を含むことができ、これは、偏光ビームスプリッタが第１の結像器からの光を受光するのとは異なる面で偏光ビームスプリッタが第２の結像器からの結像光を受光する。偏光サブシステムはまた、観者又はスクリーンに向かって偏光ビームスプリッタからの光を投影する投影レンズを含むことができる。いくつかの場合では、偏光サブシステムは、３次元画像投影器の一部であってもよい。
【０００５】
別の態様では、本明細書は、偏光ビームスプリッタに関する。偏光ビームスプリッタは、第１のカバーと第２のカバーとの間に位置決めされる反射型偏光子を含む。反射型偏光子は、多層光学フィルムであってもよい。偏光ビームスプリッタは、１２マイクロメートル未満、潜在的に９マイクロメートル未満、又は６マイクロメートル未満の有効画素解像度で観者又はスクリーンに向かって結像光を反射させることができる。偏光ビームスプリッタの第１及び／又は第２のカバーは、ガラス又は好適な光学プラスチックで少なくとも部分的に作製されてもよい。第１のカバー及び／又は第２のカバーは、多層光学フィルムの所望の平坦度を達成するために、真空に対する露光などの更なる処理で好適な光学接着剤によって反射型偏光子に取り付けられてもよい。反射型偏光子は、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有することができる。
【０００６】
更なる他の態様において、本明細書は投射サブシステムに関する。投影サブシステムは、光源と、偏光ビームスプリッタと、少なくとも第１の結像器と、潜在的に第２の結像器と、を含む。偏光ビームスプリッタは、光源からの光を受光し、多層光学フィルムからなる反射型偏光子を含む。第１の結像器は、偏光ビームスプリッタに隣接して位置決めされる。第２の結像器は、偏光ビームスプリッタの第１の結像器とは異なる側で偏光ビームスプリッタに隣接して位置決めされる。光源からの光が偏光ビームスプリッタに入射し、入射光の第１の偏光が反射型偏光子を透過し、一方第１の偏光状態に直交する入射光の第２の偏光は反射型偏光子によって反射される。第２の偏光の光が偏光ビームスプリッタから第２の結像器へと進み、結像され、偏光ビームスプリッタに向かって後方に反射する第２の結像器から反射された光が、偏光ビームスプリッタを通じて像平面に透過される。第１の偏光の光が偏光ビームスプリッタを通じて第１の結像器に透過され、結像され、偏光ビームスプリッタに向かって後方に反射する。第１の結像器から反射された光が、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かって偏光ビームスプリッタで反射される。少なくともいくつかの実施形態では、第１の結像器から反射された光が、９マイクロメートル未満又は６マイクロメートル未満の有効解像度で像平面に向かって偏光ビームスプリッタで反射される。反射型偏光子は、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有することができる。投影サブシステムの光源は、アーク灯又は１つ若しくは複数のＬＥＤなどの任意の好適な光源であってもよい。
【０００７】
別の態様では、本明細書は、偏光サブシステムに関する。偏光サブシステムは、第１の結像器と、偏光ビームスプリッタとを含む。偏光ビームスプリッタは、部分的に反射型偏光子からなり、結像器からの結像光を受光する。反射型偏光子は、多層光学フィルムであってもよい。偏光ビームスプリッタは、観者又はスクリーンに向かって結像光を反射させる。いくつかの実施形態では、反射型偏光子は、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。いくつかの実施形態では、反射型偏光子は、４０ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は７０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。いくつかの実施形態では、反射型偏光子は、３５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は５５ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。
【０００８】
別の態様では、偏光サブシステムは、第１の結像器と、結像器からの結像光を受光するようになっている偏光ビームスプリッタプレートとを含む。偏光ビームスプリッタプレートは、第１基材、第１基材上に配設された多層光学フィルム反射型偏光子、第１最外主表面、及び第１最外主表面と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は、受光した結像光を観者又はスクリーンに向けて反射し、反射した結像光は１２μｍ未満の有効画素解像度である。
【０００９】
別の態様では、偏光ビームスプリッタプレートは、第１基材、第２基材、第１及び第２基材の間に配設され並びにそれらに接着された多層光学フィルム反射型偏光子、第１最外主表面、並びに第１最外主表面と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は、結像光を観者又はスクリーンに向かって、１２μｍ未満の有効画素解像度の反射結像光で反射するように適合されている。
【００１０】
別の態様では、投射サブシステムは、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とともに、多層光学フィルム反射型偏光子、第１最外主表面、第１最外主表面と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む。偏光ビームスプリッタプレートは、受光した結像光を画像平面に向かって、１２μｍ未満の有効画素解像度で反射する。
【００１１】
別の態様では、偏光サブシステムは、第１結像器と、結像器からの結像光を受光し、多層光学フィルム反射型偏光子、第１最外主表面、及び第１最外主表面と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む。偏光ビームスプリッタプレートは、受光した結像光を観者又はスクリーンに反射する。多層光学フィルム反射型偏光子は、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ、又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。
【００１２】
別の態様では、平坦なフィルムを製造する方法は、多層光学フィルムを用意する工程と、一時的平坦基材を用意する工程と、多層光学フィルムの第１基材を一時的平坦基材に着脱自在に取り付ける工程と、第１最外主表面、及び第１最外主表面と２０°未満の角度を形成する、反対側の第２最外主表面を含む永久基材をもたらす工程とを含む。方法は、多層光学フィルムの第２表面を永久基材に取り付ける工程、及び多層光学フィルムを一時的平坦基材から取り除く工程を更に含む。
【００１３】
別の態様では（another respect）、場合により、光学的に平坦な偏光ビームスプリッタプレートを作る方法は、多層光学フィルム反射型偏光子を用意する工程と、感圧接着剤の層を多層光学フィルムの第１表面に適用する工程と、第１基材を多層光学フィルムと反対側の上の感圧接着剤層に適用する工程であって、第１基材は、第１最外主表面、及び第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、工程と、
真空を感圧接着剤、多層光学フィルム、及び第１基材に適用する工程と、を含む。
【００１４】
別の態様では、視覚装置は、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射された第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む。偏光ビームスプリッタプレートは、第２画像を受光し、観者によって見られるための第２画像を透過する。偏光ビームスプリッタプレートは、第１基材と、第１基材に接着された多層光学フィルム反射型偏光子とを含む。反射型偏光子は、第１偏光状態の偏光を実質的に反射するとともに、第１偏光状態に垂直な第２偏光状態の偏光を実質的に透過する。偏光ビームスプリッタプレートはまた、第１最外主表面、及び第１最外主表面と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は、１２μｍ未満の有効画素解像度を有する受光した第１結合光で観者に向かって反射する。
【００１５】
別の態様では、偏光ビームスプリッタは、第１ポリマープリズム、第２ポリマープリズム、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムそれぞれの斜辺の間に配設され、これらに接着された反射型偏光子、並びに第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムのそれぞれに配設されたハードコートを含む。偏光ビームスプリッタは、入射主表面及び出射主表面を含む。入射主表面及び出射主表面のうちの少なくとも一方は、少なくとも３Ｈの鉛筆硬度を有する。偏光ビームスプリッタは、第１偏光状態の偏光が、入射主表面から光学要素に入り、少なくとも２ｍｍの偏光ビームスプリッタを通って進み、出射主表面から偏光ビームスプリッタを出るとき、偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９５％が偏光され、第１偏光状態を有するような、低複屈折率を有する。
【００１６】
別の態様では、光学要素を製造する方法は、（ａ）頂部表面を有する頂部ポリマーシート、底部表面を有する底部ポリマーシート、を含むアセンブリを用意すること、及び、頂部ポリマーシートと底部ポリマーシートとの間に配設され、これらに接着された光学フィルムを含むアセンブリを用意すること、
（ｂ）頂部ポリマーシートの頂部表面、底部ポリマーシートの底部表面を改質して、複数の頂部構造体と、頂部表面粗さとを有する頂部構造化表面、及び複数の底部構造体と、底部表面粗さとを有する底部構造化表面を生じさせること、（ｃ）トップコーティングを、頂部構造体表面に適用することにより、複数のトップコーティング済み構造体及び頂部表面粗さ未満のトップコーティング済み粗さを有するトップコーティング済み表面を生じさせ、並びにボトムコーティングを、底部構造体表面に適用することにより、複数のボトムコーティング済み構造体及び底部表面粗さ未満のボトムコーティング済み粗さを有するボトムコーティング済み表面を生じさせて、コーティング済みアセンブリを形成すること、（ｄ）コーティング済みアセンブリの横方向に沿ってコーティング済みアセンブリを少なくとも２つの別個の片に細分化して光学素子を形成することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本明細書による偏光変換システムである。
【図２】本明細書による偏光ビームスプリッタである。
【図３】本明細書による投射サブシステムである。
【図４】ＰＢＳでの使用のための平坦な多層光学フィルムの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】多層光学フィルムを用いた偏光ビームスプリッタの作製方法を示す。
【図６】偏光サブシステムの概略図である。
【図７】偏光ビームスプリッタプレートの最外表面の概略図である。
【図８】反射型結像システムの概略図である。
【図９】透過型結像システムの概略図である。
【図１０】反射−透過型結像システムの概略図である。
【図１１】視覚装置の概略図である。
【図１２】頭部装着型投射ディスプレイの概略図である。
【図１３ａ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｂ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｃ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｄ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｅ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｆ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｇ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｈ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１３ｉ】光学要素の製造方法を図示する。
【図１４】光学要素の概略図である。
【図１５】別の光学要素の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
高性能なＰＢＳは、シリコン基板上の反射型液晶（ＬＣＯＳ）（Liquid Crystal on Silicon）結像器を用いるプロジェクタ用の発展可能な光学エンジンを作製するために必須である。加えて、ＰＢＳは、ＤＬＰ結像器等の名目上は非偏光の結像器に対してでさえ、そのような結像器が偏光を扱うことが要求されるときには、必要とされる場合がある。典型的には、ＰＢＳは、名目上は、ｐ偏光を透過し、かつ、名目上は、ｓ偏光を反射する。マクニール型ＰＢＳ及びワイヤグリッド偏光子を含め、いくつかの異なった種類のＰＢＳが使用されてきた。しかしながら、多層光学フィルムに基づくＰＢＳは、波長域及び入射角にわたって効果的に偏光させる能力を含む、投射システムにおける光の扱いに関連した問題に対して、最も効果的な偏光ビームスプリッタの１つであり、かつ、反射及び透過の両方について高い効率を有することが、わかってきた。このような多層光学フィルムは、Ｊｏｎｚａ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国特許第５，８８２，７７４号及びＷｅｂｅｒ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国特許第６，６０９，７９５号に記載されているように、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙによって製造されている。
【００１９】
例えば、３次元投射及び結像を含む、いくつかの新しい結像及び投射用途の出現とともに、新たな課題が浮上している。具体的には、少なくともいくつかの３次元結像用途において、反射偏光フィルムを透過するときだけでなく、反射偏光フィルムによって反射されるときにも、ＰＢＳが（後に定義されるような）高有効解像度を有する結像光を提供することが要求される場合がある。不幸なことに、多層光学フィルムに基づく偏光子は、他の多くの利点にも関わらず、高解像度で結像光を反射するために必要な平坦度を有するよう処方することが困難な場合がある。むしろ、そのような多層フィルム反射偏光子を結像光を反射するために用いた場合、反射した画像は歪んでしまう場合がある。しかしながら、広範囲な角度及び波長の入射光を効率的に偏光させることに関する懸念にも対処しなければならない。それ故、観者又はスクリーンに向かってＰＢＳから反射した結像光に対して、有効解像度を高めることを達成すると同時に、多層光学フィルムを有するＰＢＳの利点を有した偏光ビームスプリッタを提供することが強く望まれている。本明細書では、そのような解決策が提供される。
【００２０】
図１は、本明細書による偏光サブシステムの一例を示す。偏光サブシステムは第１結像器１０２を含む。図１に示されているような、いくつかの実施形態においては、結像器は適切な反射型結像器である。大抵、投射システムで用いられる結像器は、典型的には、偏光を回転させる、液晶表示結像器等の画像形成装置であり、デジタル映像信号に合わせて画像を生成するために、光の偏光を回転させることにより動作する。このような結像器が、投射システムにおいて使用されるときは、典型的には、光を直交偏光状態（例えば、ｓ偏光とｐ偏光）の対へと分離する偏光子に依存している。図１に示されている実施形態で使用される場合がある一般的な２つの結像器としては、シリコン基プレート上に載せた反射型液晶（ＬＣＯＳ）結像器、又はデジタルライ卜プロセッシング（ＤＬＰ）（digital light processing）結像器が挙げられる。当業者であれば、ＤＬＰシステムにおいて、図１に示すＰＢＳ構成を使用するためには、偏光を回転させる外部手段（位相差プレート等）、並びに照明形状の多少の変更が必要であることを認識するであろう。この偏光サブシステムは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４も含む。光源１１０からの光１１２は、ＰＢＳ  １０４へ向かって進む。ＰＢＳ  １０４の内部には反射偏光子１０６がある。反射偏光子は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）から入手可能であり、かつ、例えば、それぞれの全体が参照により本明細書に援用される、Ｊｏｎｚａ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国特許第５，８８２，７７４号及びＷｅｂｅｒ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国特許第６，６０９，７９５号に記載されているもののような、多層光学フィルムであってよい。光１１２がフィルム１０６に入射するとき、入射光のある１つの直交偏光状態（ｐ偏光状態等）がフィルムを透過し、光１２０としてＰＢＳを出てから、次に結像器１０２へ入射する。前記入射光の直交偏光状態（この場合は、ｓ偏光）は、反射偏光子１０６によって、異なった方向（ここでは、ビーム１２０と直角）の分離ビーム１１８として反射される。
【００２１】
所与の偏光状態の未結像光１２０が結像器１０２に入射する。その後、この光は結像され、反射し、ＰＢＳ  １０４及び組み込まれた反射偏光子１０６へ向かって戻る。結像器１０２がＬＣＯＳ結像器であり、かつ、「オン（on）」状態のこれらの画素に対するものである場合、光１１４も直交偏光状態へ変換される。この場合、ｐ偏光入射光（まだ結像していない）は、ｓ偏光の結像光として反射される。そのｓ偏光が偏光ビームスプリッタ１０４、及び特に多層光学フィルム反射偏光子１０６に入射したとき、その光は、ｓ偏光のビーム１１６として、観者又は鑑賞スクリーン１３０へ向かって反射する。結像器１０２は、用途において望ましい場合がある任意のタイプの結像器であってもよい。例えば、結像器１０２は、ＬＣＯＳ結像器、ＯＬＥＤ結像器、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）結像器、又はＤＬＰ結像器などのデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）結像器であってもよい。
【００２２】
先行技術のいくつかの実施形態において、結像器は、例えば、ビーム１１８が進む方向に位置してよい。このような実施形態においては、結像光は偏光ビームスプリッタ１０４で反射されるのではなく、偏光ビームスプリッタ１０４を透過するであろう。偏光ビームスプリッタを透過する結像光は、画像の歪みをより小さくできるため、より高い有効解像度を可能とする。しかしながら、後に更に説明するように、いくつかの実施形態においては、結像器１０２を図１で位置しているように備えることが望ましい場合がある。これにより、例えば、異なる偏光の画像を重ねることができる。多層光学フィルムの反射偏光子としての多くの利点にも関わらず、従来は、そのようなフィルムに反射する結像光に対して高有効解像度を達成することは困難であった。
【００２３】
素子により生成される画像又は光の有効解像度は、どの画素サイズが信頼性を持って解像され得るかを予測するのに役立つため、便利な定量的測定法である。最新の結像器（ＬＣＯＳ及びＤＬＰ）は約１２．５μｍ〜約５μｍの画素サイズを有する。そのため、反射型の結像状況において有用であるためには、リフレクタは少なくとも１２．５μｍ、理想的にはそれ以上にまで解像可能でなければならない。それ故、ＰＢＳの有効解像度は約１２．５μｍ未満、好ましくはより小さくなくてはならない。この場合には、高有効解像度であると言える。
【００２４】
本明細書に記載した手法を使用すれば、実際に、結像光を非常に高い解像度で反射できるＰＢＳ  １０４で使用するための多層光学フィルムを準備することができる。実際、図１を見ると、結像光１１６は、１２マイクロメートル未満の有効画素解像度で、偏光ビームスプリッタ１０４から観者又は鑑賞スクリーン１３０へ向かって反射することができる。実際、いくつかの実施形態では、結像光１１６は、１１マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、９マイクロメートル未満、８マイクロメートル未満、７マイクロメートル未満、又は可能性としては更に、６マイクロメートル未満の有効画素解像度で、偏光ビームスプリッタ１０４から観者又は鑑賞スクリーン１３０に向かって反射することができる。
【００２５】
既に述べたように、少なくともいくつかの実施形態において、前記偏光サブシステム１００は第２結像器１０８を備える。一般的に、第２結像器１０８は、第１結像器１０６と同じ種類の結像器（ＬＣＯＳ又はＤＬＰ等）であってよい。ある１つの偏光状態の光（ｓ偏光等）はＰＢＳ  １０４から、特にＰＢＳの反射偏光子１０６から第２結像器へ向かって反射してよい。その後、この光は結像され、反射されてＰＢＳ  １０４へ戻ってよい。この場合も、ｓ偏光未結像光１１８が結像器１０８に入射した場合に、ｐ偏光結像光１２２が結像器１０８からＰＢＳ  １０４へ向かって戻る方へ向きを変えられるよう、第１結像器１０４と同様に、第２結像器１０８から反射した光は偏光変換される。結像器１０２から反射した光１１４は第１偏光状態（例えば、ｓ偏光）にあるため、ＰＢＳ  １０４から観者又は鑑賞スクリーン１３０へ向かって反射する一方で、結像器１０８から反射した光（例えば、光１２２）は第２偏光状態（例えば、ｐ偏光）であるため、ＰＢＳ  １０４を透過して観者又は鑑賞スクリーン１３０へ向かう。図１からわかるように、ＰＢＳが第１面１２６で第１結像器１０２からの結像光１１４を受け取り、かつ、第１面とは異なる第２面１２４で第２結像器１０８からの結像光１２２を受けるように、２つの結像器はＰＢＳ  １０４の異なる側に位置している。
【００２６】
一旦、結像光１１６、及び場合によっては光１２２が、ＰＢＳ  １０４を出ると、観者又は鑑賞スクリーン１３０へ向かって、方向づけられる。光を観者へ向かって最良に方向づけるため、かつ、画像を適切にスケーリングするため、光が投射レンズ１２８又は何らかの投射レンズシステムを通り抜けるようにしてもよい。単一要素の投射レンズ１２８を有するように図示されているのみであるが、必要であれば、偏光変換システム１００は更に結像光学系を含んでもよい。例えば、実際、投射レンズ１２８は、本願の権利者が所有し譲渡された米国特許第７，９０１，０８３号のレンズ群２５０のような、複数のレンズであってよい。なお、任意の結像器１０８が使用されない場合には、入力光１１２は光線１２０と同じ偏光状態を有するようにあらかじめ偏光させられる。これは、例えば、入力光の流れ１１２の偏光純度を上げるための偏光変換システム（ＰＣＳ）、付加的な若しくは反射型の若しくは吸収型の直線偏光子又は他のそのような装置の使用により達成できる。このような手法は、システムの全体的な効率性を改善することができる。
【００２７】
ＰＢＳ  １０４は反射偏光子１０６に加えて他の要素を含んでもよい。例えば、図１では、ＰＢＳ  １０４はまた第１カバー１３２及び第２カバー１３４を備える。反射偏光子１０６は、第１カバー１３２と第２カバー１３４との間に位置することで、これらのカバーによって、保護され、かつ、適切に配置される。第１カバー１３２及び第２カバー１３４は、ガラス、プラスチック、又は他の潜在的に適切な材料等、当該技術分野において既知の任意の適切な材料で作製されてよい。更に付加的な材料及び構造体が、例えば、ＰＢＳの表面に、又は反射偏光子と隣接して、かつ実質的に同一の広がりを持って、取り付けられてよいことが理解されるべきである。このような他の材料又は構造体としては、付加的な偏光子、ダイクロイックフィルタ／リフレクタ、位相差プレート、反射防止コーティング、カバーの表面に成形若しくは接着されたレンズ等を挙げることができる。
【００２８】
結像光が異なる偏光状態である、異なる結像器からの光を発する投射又は偏光サブシステムは、例えば、米国特許第７，６９０，７９６号（Ｂｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）で記載されるような３次元画像プロジェクタの一部として特に有用である。２つの結像器システムに基づくＰＢＳを使用することの明白な利点は、タイムシーケンス処理又は偏光シーケンス処理が必要とされないことである。これは、両方の結像器が常に動作し、プロジェクタの光の出力を効果的に重ね合わせていることを意味する。既に述べたように、偏光子から反射した結像光１１６が歪まず、かつ、高有効解像度を有するように、反射偏光子１０６が平坦であることは非常に重要である。平坦度は標準的な粗さパラメータＲａ（平均からの表面の垂直偏差の絶対値の平均）、Ｒｑ（平均からの表面の垂直偏差の二乗平均平方根）、及びＲｚ（各サンプリング長さにおける最も高い頂部と最も低い底部との間の平均距離）によって定量化できる。特に、反射偏光子は、好ましくは、表面粗さＲａが４５ｎｍ未満であり、又は表面粗さＲｑが８０ｎｍ未満であり、より好ましくは、表面粗さＲａが４０ｎｍ未満であり、又は表面粗さＲｑが７０ｎｍ未満であり、更により好ましくは、表面粗さＲａが３５ｎｍ未満であり、又は表面粗さＲｑが５５ｎｍ未満である。フィルムの表面粗さ又は平坦度を測定する例示的な一つの方法が、以下の実施例のセクションで提供される。
【００２９】
別の態様では、本明細書は、偏光ビームスプリッタに関する。そのような偏光ビームスプリッタ２００の１つが図２に示されている。偏光ビームスプリッタ２００は、第１カバー２３２と第２カバー２３４との間に位置する、反射偏光子２０６を含む。図１の反射偏光子１０６と同様に、図２の反射偏光子２０６は、上記したもののような多層光学フィルムである。偏光ビームスプリッタ２００は結像光２１６を観者又は表面２３０へ反射することができる。観者又は表面へ向かって方向づけられる結像光２１６の有効画素解像度は、１２マイクロメートル未満、可能性としては１１マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、９マイクロメートル未満、８マイクロメートル未満、７マイクロメートル未満、可能性としては更に６マイクロメートル未満である。
【００３０】
図１のカバーと同様に、ＰＢＳ  ２００の第１カバー２３２及び第２カバー２３４は、とりわけガラス又は光学プラスチック等の当該分野において使用される、任意の数の適切な材料で作製されてよい。また、第１カバー２３２及び第２カバー２３４は、いくつかの異なる手段によりそれぞれ反射偏光子２０６へ取り付けられてよい。例えば、一実施形態においては、第１カバー２３２は、感圧性接着剤層２４０を用いて反射偏光子２０６に取り付けられてよい。好適な感圧性接着剤は、３Ｍ（商標）Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１４１（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）より入手可能）である。同様に、第２カバー２３４は、感圧性接着剤層２４２を用いて反射偏光子に取り付けられてよい。他の実施形態においては、第１カバー及び第２カバーは、層２４０及び層２４２に対して異なる接着剤を用いて反射偏光子２０６に取り付けられてもよい。例えば、層２４０及び層２４２は硬化性光学接着剤で作製されてよい。好適な光学接着剤としては、ＮＯＡ７３、ＮＯＡ７５、ＮＯＡ７６又はＮＯＡ７８等のＮｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．（Ｃｒａｎｂｕｒｙ、ＮＪ）により製造された光学接着剤、並びに、それぞれ本明細書に参照により援用される、本願の権利者が所有し譲渡された米国特許出願公開第２００６／０２２１４４７号（ＤｉＺｉｏ  ｅｔ  ａｌ．）、及び本願の権利者が所有し譲渡された米国特許出願公開第２００８／００７９９０３号（ＤｉＺｉｏ  ｅｔ  ａｌ．）に記載された光学接着剤を挙げることができる。また、紫外線硬化性接着剤を使用してもよい。更に付加的な材料及び構造体が、例えば、ＰＢＳの表面に、又は反射偏光子と隣接して、かつ実質的に同一の広がりを持って、取り付けられてよいことが理解されるべきである。このような他の材料又は構造体としては、付加的な偏光子、ダイクロイックフィルタ／リフレクタ、位相差プレート、反射防止コーティング等が挙げられる。図１で記載したＰＢＳと同様に、図２の反射偏光子２０６は結像光２１６を歪ませることなく最も効率的に反射するために非常に平坦でなくてはならない。反射偏光子は、表面粗さＲａが４５ｎｍ未満、又は表面粗さＲｑが８０ｎｍ未満であってよい。米国特許第７，２３４，８１６（Ｂ２）号（Ｂｒｕｚｚｏｎｅ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されているような、感圧性接着剤の典型的な塗布手順では、必要とされる反射偏光子表面の平坦度は達成されない。特定の種類の後処理によって、必要とされる表面の平坦度が達成できることが発見された。
【００３１】
更なる他の態様において、本明細書は投射サブシステムに関する。そのような投射サブシステムの１つが図３に示されている。投射サブシステム３００は光源３１０を含む。光源３１０は、投射システムで一般に使用される、任意の数の適切な光源であってよい。例えば、光源３１０は、赤色、緑色、又は青色光等の特定の色の光を発する、レーザー又は発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体エミッタであってよい。光源３１０は、発光源から光を吸収し、他の波長（一般的にはより長い波長）で再放出する、蛍光体又は他の光変換材料を含んでもよい。好適な蛍光体としては、ＣｅドープＹＡＧ（Ce-doped YAG）、ストロンチウムチオガレート（strontiumthiogallate）、ドープしたシリカ、及びサイアロン型（SiAlON-type）材料等の周知の無機蛍光体が挙げられる。他の光変換材料としては、ＩＩＩ−Ｖ及びＩＩ−ＶＩ族半導体、量子ドット、及び有機蛍光染料が挙げられる。あるいは、光源は、赤色、緑色又は青色ＬＥＤ等の、複数の光源からなっていてもよく、それらのＬＥＤは同時に作動してもよく、又は順に作動してもよい。光源３１０は、レーザー光源でもよく、又は可能性としては従前のＵＨＰランプでもよい。カラーホイール、ダイクロイックフィルタ又はリフレクタ等の補助的な構成要素が、光源３１０を付加的に構成してもよいことが理解されるべきである。
【００３２】
投射サブシステム３００は、更に偏光ビームスプリッタ３０４を含む。偏光ビームスプリッタ３０４は、光源からの光３１２を受けるように位置する。一般的に、この入射光３１２は、部分的には、２つの直交偏光状態（例えば、ｓ偏光部分とｐ偏光部分）からなっている。偏光ビームスプリッタ内には、この場合にもまた、反射偏光子１０６に関して上述したような多層光学フィルムである、反射偏光子３０６がある。光３１２は反射偏光子３０６に入射し、ある第１偏光（例えば、ｐ偏光）の光は光３２０として透過する一方で、直交する第２偏光（例えば、ｓ偏光）の光は光３１８として反射する。
【００３３】
反射偏光子３０６を透過する第１偏光の光３２０は、ＰＢＳ  ３０４に隣接して位置する第１結像器３０２へ向かって進む。光は結像され、第１結像器３０２で反射して、光の偏光が変換されてＰＢＳ  ３０４へ戻る。その後、変換された結像光３１４はＰＢＳ  ３０４で、光３１６として、画像平面３５０へ向かって反射する。光３１６はＰＢＳの反射偏光子３０６から反射し、１２マイクロメートル未満、及び可能性としては１１マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、９マイクロメートル未満、８マイクロメートル未満、７マイクロメートル未満、又は可能性としては更に６マイクロメートル未満の有効解像度で、画像平面３５０に到達する。典型的には、反射偏光子３０６は表面粗さＲａが４５ｎｍ未満であり、又は表面粗さＲｑが８０ｎｍ未満である。
【００３４】
初めにＰＢＳ  ３０４の反射偏光子で反射した、第２偏光（例えば、ｓ偏光）の光は、光３１８として、第２結像器３０８へ向かって進む。第１結像器３０２と同様に、第２結像器３０８も、ＰＢＳ  ３０４の隣に位置しているが、第２結像器はＰＢＳの異なった側に位置している。入射光３１８は結像され、反射して、ＰＢＳ  ３０４へ向かって戻る。同様に、結像器からの反射の際、この光の偏光は９０度（例えば、ｓ偏光からｐ偏光へ）回転させられる。結像光３２２は、ＰＢＳ  ３０４を透過し、画像平面３５０へ送られる。第１結像器３０２及び第２結像器３０８は、図１の要素１０２及び１０８に関して上述したような、任意の適当な種類の反射型結像器であってよい。
【００３５】
既に述べたように、本明細書において、ＰＢＳから反射した結像光に対して高有効解像度を達成するためには、ＰＢＳの反射偏光子は特に光学的に平坦でなければならない。ここで、本明細書は、多層光学フィルムである、光学的に平坦な反射偏光子の製造方法、及び／又は光学的に平坦な偏光ビームスプリッタの製造方法を提供する。
【００３６】
そのような方法の１つが図４のフローチャートに示されている。この方法は、多層光学フィルム４１０を準備すること、及び平面基プレート４２０を準備することから開始される。多層光学フィルム４１０は、上述した物品に関して説明した多層光学フィルムと同様のものであってよい。平面基プレートは、アクリル、ガラス、又は他の適当なプラスチック等の、任意の数の適当な材料であってよい。最も重要なことは、基プレート４２０は少なくとも偏光ビームスプリッタに必要とされるのと同程度の光学的な平坦度を有していなければならず、かつ、その基プレートの表面に湿潤溶液を行き渡らせることが可能でなければならない。それ故、他のプラスチック、無機ガラス、セラミック、半導体、金属又はポリマー類が適当な材料となる場合がある。加えて、基プレートはわずかに可撓性であることが有用である。
【００３７】
次の工程において、平面基プレートの表面４２５を、多層光学フィルムの第１表面に着脱自在に取り付ける。少なくとも１つの実施形態において、着脱自在な取り付けを形成するために、平面基プレートの表面４２５若しくは多層光学フィルムの第１表面のどちらか、又はその両方を湿潤剤で湿潤させ、溶液４３０の薄い層にする。好適な湿潤剤は、基材又はフィルムを湿潤させるのに十分に低い表面エネルギー及び室温で蒸発可能な十分に高い蒸気圧を有しているべきである。いくつかの実施形態では、イソプロピルアルコールを湿潤剤として用いる。少なくともいつくかの実施形態において、湿潤剤は少なくとも少量の界面活性剤を含有する（例えば、１容量％未満）水溶液である。界面活性剤は、一般的な市販の工業用湿潤剤、又は更に食器用洗剤等の家庭用の材料でもよい。他の実施形態では、蒸発の際に残渣を残さない、アンモニア、酢、又はアルコール等の化合物の水性混合物であってもよい。湿潤剤は、（例えば、スプレー瓶からの）噴霧等を含む、適当な方法により塗布されてよい。次の工程では、多層光学フィルムは、溶液４３０がフィルムと基プレートとの間に挟み込まれるように、基プレート４２５の表面に取り付けられる。典型的には、多層光学フィルムの接触表面にも湿潤剤を塗布する。その後、スキージ等の加圧器４３５を、多層光学フィルム４１０上全体で引きずり、光学フィルム４１０を、基プレート４２０の表面４２５にぴったりと平坦化され、これら２つを分離する溶液４３０の薄く、極めて均一な層のみが残るようにする。少なくともいくつかの実施形態において、初めに、基プレート４２０に塗布されている表面４４０とは反対の側で、多層光学フィルムに保護層を塗布してよい。ここで、この構造体を、溶液４３０を蒸発させるために放置する。押し付け処理では、少量のみが残るように、残留水を多層光学フィルムの縁を越えて押し出す。次に、多層光学フィルム、平面基プレート、及び湿潤剤を乾燥させる。時間の経過とともに、層４１０若しくは４２０を通して、又は蒸発の起き得る層４１０の縁への、層４１０と４２０との間の空間に沿ったウィッキングによってか、のどちらかで、湿潤溶液の揮発成分の全てが蒸発する。このプロセスが起きるにつれ、多層光学フィルム４１０は、層４１０が表面４２５にぴったりと適合するまで、基プレート４２０のより近くへと引っ張られていく。図４の次の工程にその結果が示されている。乾燥によりフィルム４１０が基プレート４２０にぴったりと引っ張られ、多層光学フィルムの底面４４０が効果的に平坦化されている。一旦この平坦度が達成されると、多層光学フィルム４１０は安定して平坦なまま残るが、基プレートに着脱自在に取り付けられる。ここで、フィルム４１０の露出面に、永久基プレートを付着させてもよい。
【００３８】
図５は、偏光ビームスプリッタの最終的な構造体の提供において行われる場合がある更なる工程を示す。例えば、接着剤５５０を、フィルム４１０の平坦化した表面４５０に塗布してもよい。接着剤は、ＰＢＳの光学的又は機械的性能に悪影響を及ぼさない任意の適当な接着剤であってよい。いくつかの実施形態では、接着剤は、Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．（Ｃｒａｎｂｕｒｙ、ＮＪ）製のＮＯＡ７３、ＮＯＡ７５、ＮＯＡ７６又はＮＯＡ７８等の硬化性光学接着剤であってよい。他の実施形態においては、光学エポキシを使用してもよい。いくつかの実施形態では、接着剤は感圧性接着剤であってよい。次に、永久第２基プレートを準備することができる。１実施形態において、永久第２基プレートはプリズムであってよい。図５に示されているように、プリズム５６０は接着剤５５０に対して取り付けられ、この構造体は、必要に応じて、硬化される。ここで、フィルム４１０は、基プレート４２０から取り除かれてよい。少なくとも１つの実施形態において、フィルム４１０は、典型的には、基プレート４２０をわずかに曲げて、フィルム４１０を基プレート４２０から解放させることによって、基プレート４２０から剥がし取られる。紫外線接着剤又はエポキシ等の硬化接着剤に対しては、新たに露出したフィルム４４０の底面は、基プレート４２０の平坦度を保持する。感圧性接着剤に対しては、フィルム４４０の底面は、基プレート４２０の平坦度を保持するか、又は平坦度を維持するために更なる処理を必要とする場合がある。一旦、フラットフィルムの表面４４０が出来上がると、接着剤の第２層５７０をフィルム４４０の底面に取り付け、第２プリズム又は他の永久基プレート５８０を接着剤へ取り付けてよい。必要であれば、再び構造体を硬化させ、偏光ビームスプリッタが完成する。
【００３９】
光学的に平坦な偏光ビームスプリッタを製造する他の方法として、特に感圧性接着剤の使用が挙げられる。適当な手法により、多層光学フィルムをプリズムの平坦面にぴったりと適合させることができる。次の工程を含むことができる。初めに、多層光学フィルムが準備される。多層光学フィルムは反射偏光子として機能する。この多層光学フィルムは、表面４４０が、図４に示される工程を経て、既に実質的に平坦化されていなくてもよいという点を除いて、図５の反射偏光子光学フィルム４１０と同様であってよい。感圧性接着剤の層（ここでは、接着剤層５５０に対応する）は、多層光学フィルムの第１表面４４０へ塗布されてよい。次に、多層光学フィルム４１０とは反対の側で、プリズム５６０を感圧性接着剤層接着剤層に対して取り付けてよい。この方法は、接着剤の第２層（例えば、層５７０）を、第１表面４４０とは反対の側である、フィルムの第２表面５７５に塗布することを含んでもよい。その後、層５７０の、フィルム４１０とは反対の側に第２プリズム５８０を取り付けてよい。本発明の方法は、ＰＢＳからの結像された反射の解像度が向上するように、更に反射偏光子／プリズム接合面の平坦度を向上させる、この方法の改良版を提供する。感圧性接着剤５５０をプリズム５６０と多層光学フィルム４１０との間に塗布した後、その構造体に真空を加える。これは、例えば、この構造体を、従来の真空ポンプを備えた真空槽の中に配置することによって実施することができる。真空槽を所与の圧力まで減圧し、試料を所与の時間（例えば５〜２０分）、その圧力下で保持してよい。真空槽に空気が再導入されたとき、空気圧によりプリズム５６０と多層光学フィルム４１０はともに押し合わせられる。第２接着剤層及び第２プリズムがまた取り付けられた場合は、任意で、槽において真空を加える処理を、（例えば、層５７０における）第２接合面に対して繰り返してもよい。プリズム／ＭＯＦ組立体に対して真空を加えることにより、結像光がＰＢＳから反射するときに、高い有効解像度を提供するＰＢＳがもたらされる。真空処理の代わりに、又は真空処理とともに、熱／圧力処理が使用されてもよい。処理は、２回以上行うことが有利である場合がある。
【実施例１】
【００４０】
材料及びその供給源の次の一覧は、実施例全体にわたって参照される。他に指定がない場合、材料は、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）から入手可能である。多層光学フィルム（ＭＯＦ）を概して、例えば、米国特許番号第６，１７９，９４８号（Ｍｅｒｒｉｌｌ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，８２７，８８６号（Ｎｅａｖｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許出願公開第２００６／００８４７８０号（Ｈｅｂｒｉｎｋ  ｅｔ  ａｌ．）、同第２００６／０２２６５６１号（Ｍｅｒｒｉｌｌ  ｅｔ  ａｌ．）、及び同第２００７／００４７０８０号（Ｓｔｏｖｅｒら）に従って調製された。
【００４１】
粗さ測定法
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。トポグラフィックマップを、１０倍の対物レンズ及び０．５倍の視野レンズ、並びに以下の設定を備えたＷｙｋｏ（登録商標）９８００光学干渉計（Ｖｅｅｃｏ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．，Ｔｕｃｓｏｎ，ＡＺから入手可能）で測定した：ＶＳＩ検出、６行及び５列の個別マップを使用して綴じられた４ｍｍ×４ｍｍのスキャン面積、１．８２μｍのサンプリングを有する２１９６×２１９６画素、傾斜及び球体補正の使用、３０〜６０μｍの後方スキャン長及び６０〜１００前方スキャン長、２％の変調検出閾値。オートスキャン検出は、９５％において１０μｍのポストスキャン長（post scan length）（この短いポストスキャン長によりデータ収集における表面下の反射を回避した）で、可能とされた。
【００４２】
各プリズムの斜辺面の中心領域において、４ｍｍ×４ｍｍの領域を測定した。具体的には、各領域の表面微小構成を測定して、プロットし、粗さパラメータＲａ、Ｒｑ及びＲｚを計算した。プリズム毎に１つの測定領域を得た。各場合において、３つのプリズム試料を測定し、粗さパラメータの平均及び標準偏差を決定した。
【００４３】
実施例１：湿式適用方法
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．Ｐａｕｌ，ＭＮ）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。
【００４４】
結像ＰＢＳは、Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ７３（Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｃｒａｎｂｕｒｙ、ＮＪ）から入手可能）を少量、ＭＯＦの表面上に塗布することによって用意された。１０ｍｍ、４５°斜辺のＢＫ７研磨済みガラス製プリズムを、接着剤に気泡が入り込まないように、ゆっくりと接着剤に接触するように配置した。接着剤の量は、プリズムを接着剤上に配置するときに、プリズムの縁まで流れ出るのに十分ではあるが、プリズムの周囲を越えて接着剤が大量にあふれ出るほどには多くない程度の接着剤が存在するように選択された。結果として、プリズムはＭＯＦの表面に対して実質的に平行となり、かつ、ほぼ均一な厚さの接着剤層によって分離された。
【００４５】
紫外線硬化ランプを使用し、プリズムを通して、接着剤層を硬化させた。硬化後、プリズムより大きく、かつ、プリズムを有したＭＯＦの切片をアクリル基プレートから剥がし取った。アクリルプレートを曲げることにより、堅いプリズムとＭＯＦの複合体をアクリルプレートからより容易に分離でき、取り除きやすくなった。プリズム／ＭＯＦ複合体の検査により、アクリルプレートから取り除かれたにも関わらず、ＭＯＦは平坦度を維持していることが示された。
【００４６】
その後、「粗さ測定法」で記載したように、ＭＯＦの粗さパラメータが測定された。次の表に報告する。
【表１】
2019066871.tif 000003
【００４７】
少量のＮｏｒｌａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｄｈｅｓｉｖｅをプリズム／ＭＯＦ複合体のＭＯＦ表面に塗布した。第２の１０ｍｍ、４５°のプリズムを作製し、その斜辺を接着剤に接触するように配置した。第２プリズムを、その主軸と副軸が第１プリズムの主軸と副軸と実質的に平行になるように、整列させ、２つの斜辺面は実質的に同一の広がりを持っていた。紫外線硬化ランプを用いて、第２の４５°プリズムがプリズム／ＭＯＦ複合体に接着されるように、接着剤層を硬化させた。得られた構成は偏光ビームスプリッタであった。
【００４８】
実施例２：熱及び圧力を使用するＰＳＡ方法
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。
【００４９】
実施例２Ａ：熱及び圧力を使用するＰＳＡ方法から生じる粗さ
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。
【００５０】
実施例３：真空を使用するＰＳＡ方法
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。
【００５１】
試料を真空槽から取り出し、「粗さ測定法」で記載したように、ＭＯＦの粗さパラメータが測定された。測定値を次の表に報告する。
【表２】
2019066871.tif 000004
【００５２】
実施例１の手法及び紫外線光学接着剤を用いて、第２プリズムをプリズム／ＭＯＦ複合体に取り付けた。得られた構成は偏光ビームスプリッタであった。
【００５３】
実施例４：
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。
【００５４】
比較例Ｃ−１
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。
【００５５】
その後、「粗さ測定法」で記載したように、ＭＯＦの粗さパラメータが測定された。次の表に報告する。
【表３】
2019066871.tif 000005
【００５６】
実施例１の手法及び紫外線光学接着剤を用いて、第２プリズムをプリズム／ＭＯＦ複合体に取り付けた。得られた構成は偏光ビームスプリッタであった。
【００５７】
性能評価
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。
【００５８】
２４倍に縮小した試験対象に、アーク灯光源により背後から照光した。試験対象の前面に、これまでの実施例で用いられたものと同一の４５°プリズム（ここでは、照光プリズムと呼ぶ）が取り付けられた。光源から試験対象を通って水平に進む、試験対象からの光は、照光プリズムの一面に入り、（ＴＩＲを介して）斜辺から反射し、プリズムの第２面から出る。プリズムの第２面は、出射光が垂直に方向づけられるように、配向された。基準プリズム、並びに実施例からの種々のＰＢＳが、照光プリズムの第２面上に配置された。基準プリズムの斜辺、並びにＰＢＳ内の反射表面（ＭＯＦ）は、ＭＯＦ又は基準プリズムの斜辺から反射する光が、前方にかつ水平に方向づけられるように配向される。３Ｍ（商標）ＳＣＰ  ７１２デジタルプロジェクタ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）から入手可能）から得られた、Ｆ／２．４の投射レンズをＰＢＳ又は基準プリズムの出射面に配設し、試験対象に焦点を戻し、一種の「潜望鏡」配設を形成する。
【００５９】
その後、この光学システムを用い、反射モードで動作させながら、それぞれ異なるＰＢＳの、試験対象を解像する能力を評価した。前記システムにおいては、試験対象のおよそ５ｍｍ×５ｍｍ部分が、対角線約１５０ｃｍ（６０インチ）で投射された。試験対象のこの領域内には、複数の解像度の画像の繰り返しがあった。上部左、底部左、中央部、上部右、及び底部右の投影した画像の異なる位置で試験対象の５つの異なる同一反復を評価した。それぞれの試験対象が、明瞭に解像される最も高い解像度を判定するために評価された。手順によると、最大解像度、並びにそのレベル未満の全ての解像度が解像されることが要求された。（わずかに異なる位置にある）より高い解像度が解像されたにも関わらず、局所的な歪みにより、より低い解像度が解像されない場合があった。このように選択した理由は、ＰＢＳが反射モードで有効に機能するためには、小さな領域だけではなく、全範囲が解像されなければならないからである。
【００６０】
各実施例の複数の試料について、試験が行われた。一度、各ＰＢＳの各位置に対して最大解像度が確認されると、平均及び標準偏差が各種のプリズム（即ち、実施例１〜３、比較例Ｃ−１及び基準プリズム）毎に計算された。「有効解像度」は、平均から標準偏差の２倍を引いたものとして定義された。このメトリックは「ラインペア／ｍｍ」（ｌｐ／ｍｍ）のデータから決定されてから、ｌｐ／ｍｍで表された有効解像度の逆数の１／２として決定された、解像可能な最小画素サイズによって表わされた。この定義は、この解像度が、領域全体における最小の解像度とせいぜい同程度であるという事実によるものである。有効解像度は、特定のＰＢＳセットが信頼性を持って（画像の９５％にわたって）解像することを期待できる最大の解像度を表す。
【００６１】
表１は、本開示内の様々な実施例の測定結果を示し、表２は得られた有効解像度を示す。理解できるように、基準試料は５μｍの画素を解像できる。実施例１のＰＢＳも、５μｍに非常に近い画素を解像できる。実施例２は、少なくとも１２μｍまで解像でき、実施例３のＰＢＳは、７μｍまで解像できる。これら全ての構造体は、少なくともいくつかの反射式結像用途に十分であろう。一方で、比較例Ｃ−１のＰＢＳは、約１８マイクロメートルの画素を解像するにとどまり、反射式結像構造体として手堅い選択とはなりにくいであろう。
【表４】
2019066871.tif 000006
【表５】
2019066871.tif 000007
【００６２】
一部の場合では、偏光ビームスプリッタは、相対する平行な及びほぼ平行な主表面を有するプレートの形態である。このようなビームスプリッタプレートは、薄く、並びに画像平面上に投影され、及び／又は観者に対して表示される、高コントラスト及び高解像度の画像に至り得る平坦な最外主表面及び内部主表面を有する。偏光ビームスプリッタは、１つ以上の薄い光学的に透明な基材に接合された多層光学フィルム反射型偏光子を含む。透明な基材は、ガラスなどの無機材料、若しくはポリマーなどの有機材料、又は無機若しくは有機材料の組合せであってもよい。
【００６３】
図６は、光源６０５、第１結像器６１０、及び偏光ビームスプリッタプレート６２０を含む、偏光サブシステム６００の概略図である光源６０５は、照射する光６２５を放出し、これは第１結像器６１０によって受光される。第１結像器６１０は、受光した光を変調し、偏光ビームスプリッタプレート６２０によって受光される結像光６１５を放出する。偏光ビームスプリッタプレートは、受光した結像光を反射光６９５として、観者６８０又はスクリーン６９０に向けて反射する。偏光ビームスプリッタプレート６２０は、多層光学フィルム反射型偏光子６４０が第１基材６３０と第２基材６５０との間に配設されるように、第１基材６３０、第１基材上に配設された多層光学フィルム反射型偏光子６４０、及び多層光学フィルム反射型偏光子６４０上に配設された第２基材６５０を含む。多層光学フィルム反射型偏光子６４０は、接着剤層６６０及び６７０それぞれによって、第１基材６３０及び第２基材６５０に接合又は接着され、２つのそれぞれの接着剤層は、本明細書に開示される任意の接着剤であってもよく又はこれを含んでもよい。例えば、一部の場合では、一方又は両方の接着剤層６６０、６７０は、感圧接着剤、ＵＶ硬化済接着剤、若しくは光学エポキシであってもよく又は含んでもよい。偏光ビームスプリッタプレート６２０は、第１最外主表面６２２と、第１最外主表面６２２とは角度θを形成する相対する第２最外主表面６２４とを含み、角度θは約２０°未満、又は約１５°未満、又は約１０°未満、又は約７°未満、又は約５°未満、又は約３°未満、又は約２°未満、又は約１°未満である。
【００６４】
観者６８０又はスクリーン６９０へと伝搬する反射光６９５は、１５μｍ未満、又は１２μｍ未満、又は１０μｍ未満、又は９μｍ未満、又は８μｍ未満、又は７μｍ未満、又は６μｍ未満、又は５μｍ未満、又は４μｍ未満の有効画素解像度を有する。一部の場合では、偏光ビームスプリッタプレート６２０は、薄い。このような場合、第１最外主表面６２２及び第２最外主表面６２４の間の最大距離間隔ｄは、約２ｍｍ未満、又は約１．７５ｍｍ未満、又は約１．５ｍｍ未満、又は約１．２５ｍｍ未満、又は約１ｍｍ未満、又は約０．７５ｍｍ未満、又は約０．５ｍｍ未満である。一部の場合では、第１最外主表面６２２及び第２最外主表面６２４は、平面である。一部の場合では、第１最外主表面６２２及び第２最外主表面６２４は、非平面である。例えば、一部の場合では、第１最外主表面６２２及び第２最外主表面６２４の少なくとも一方は、図７に全体的に概略的に示されるように、曲線の部分を含み、又は凹部であり、又は凸部である。一部の場合では、第１最外主表面６２２及び第２最外主表面６２４の少なくとも一方は、偏光ビームスプリッタプレート６２０から離れるように又は向かうように曲がる。
【００６５】
基材６３０及び６５０のそれぞれは、用途において望ましくあり得る任意のタイプの基材であってもよい。例えば、基材６３０及び６５０は、ガラス又はポリマーを含んでもよい。基材６３０及び６５０は単層であってもよく、これは基材の内部に埋め込まれた主表面又は内部主表面が存在しないことを意味する。一部の場合では、第１主表面６３０及び第２最外主表面６５０の少なくとも一方が、２つ以上の層を含む。一部の場合では、基材６３０及び６５０は、基材が、３つの相互に直交する方向に沿って実質的に等しい屈折率を有することを意味する光学的等方性である。一部の場合では、基材６３０及び６５０は、とても低い光散乱特性を有する。例えば、このような場合、基材６３０及び６５０のそれぞれは、約５％未満、又は約４％未満、又は約３％未満、又は約２％未満、又は約１％未満、又は約０．５％未満の拡散透過率を有する。本明細書で使用するとき、拡散透過とは、コリメートされた垂直光入射に対して２°の円錐半角の外側に透過された光を指す。
【００６６】
第１結像器６０５は、用途において望ましくあり得る、本明細書で開示される任意の第１結像器であってもよい。例えば、一部の場合では、第１結像器６０５は、ＬＣＯＳ結像器を含んでもよく又はＬＣＯＳ結像器であってもよい。一部の場合では、偏光サブシステム６００は、光が結像した後、偏光ビームスプリッタプレート６２０からの光を受光し、観者又はスクリーンに向けて光６９５として投影する投影レンズ６７５を含む。一部の場合では、多層光学フィルム反射型偏光子６２０は、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ、又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑ、又は４０ｎｍ未満の表面粗さＲａ、又は７０ｎｍ未満の表面粗さＲｑ、又は３５ｎｍ未満の表面粗さＲａ、又は５５ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。
【００６７】
偏光サブシステム６００は、用途において望ましくあり得る任意のシステムに組み込まれてもよい。例えば、一部の場合では、三次元の画像プロジェクタは、偏光システム６００を含む。光源６０５は、本明細書に開示する任意のタイプの光源であってもよく又はこれを含んでもよい。一部の場合では、光源６０５は、１つ以上のＬＥＤを含む。一部の場合では、投影システムは、投影サブシステム６００を含み、第１結像器６１０は、画素化され、複数の画素を含む。画素は、画素の行と列を形成する規則的な画素配列を形成してもよい。投影システムは、スクリーン上に複数の画素の画素画像を投影する。各画素は、スクリーン上の予想位置、スクリーン上の予想面積、スクリーン上の実際の位置、スクリーン上の実面積を有する。一部の場合では、スクリーン上の各画素の実際の位置は、画素の予想位置を中心とした円の内側にあり、画素の予想面積の１００倍未満、又は７５倍未満、又は５０倍未満、又は２５倍未満、又は１５倍未満、又は１０倍未満、又は５倍未満、又は２倍未満である実面積を有する。一部の場合では、スクリーン上の投影された画素の実面積は、スクリーン上の投影された画素の予想面積の１０倍未満、又は７倍未満、又は５倍未満、又は３倍未満、又は２倍未満である。
【００６８】
図８は、反射型投影システム８００の概略図であり、ここで、光源６０５によって放出された光６２５が、結像器６１０に向かって偏光ビームスプリッタプレート６２０を透過し、結像光６１５として結像器によってビームスプリッタプレートの方に反射され、このスプリッタプレートは結像光を反射光６９５として観者６８０に向けて反射する。多層光学フィルム反射型偏光子６４０は、実質的に平坦なので、反射された結像光６９５は、大幅に改善された有効画素解像度を有する。図９は、透過型結像システム９００の概略図であり、光源６０５によって発光された光６２５が、偏光ビームスプリッタプレート６２０によって結像器６１０に向けて反射され、及び結像光６１５として結像器によってビームスプリッタプレートに向けて反射され、このスプリッタプレートは結像光を透過された光６９５としてスクリーン６９０に向かって（又は、システム８００と同様に観者６８０に向かって）透過する。多層光学フィルム反射型偏光子６４０は、実質的に平坦であり、ビームスプリッタプレートによって結像器に向けられた反射光は、大幅に改善された均一性で結像器を照射する。図１０は、反射−透過型結像システム１０００の概略図であり、ここで、結像した光源１００５によって放出された結像光６１５が、偏光ビームスプリッタプレート６２０によって観者６８０に向かって反射される。観者６８０はまた、周囲光１０２０によって伝搬され、ビームスプリッタプレート６２０によって透過される周囲結像を見てもよい。
【００６９】
偏光ビームスプリッタプレート６２０は、本明細書に開示の任意のプロセス又は方法を使用して製造されてもよい。例えば、偏光ビームスプリッタプレート６２０は、プリズム５６０及び５８０が基材６３０及び６５０に替えられることを除いて、図４及び５に関連して開示されるプロセスを使用して構成又は製造されてもよい。
【００７０】
本明細書が開示する偏光ビームスプリッタプレートは、反射型偏光子からの結像光を画像の解像度及び／若しくはコントラストを劣化させず、又はほとんど劣化させずに反射することが望ましい任意の用途に使用してもよい。例えば、図１１は、観者１１０１が見るための２つの異なる画像を提供する視覚装置１１００の概略図である。視覚装置１１００は、プロジェクタ１１１０と、本明細書に開示される任意の偏光ビームスプリッタプレートであるか、又はこれを含み得る偏光ビームスプリッタプレート１１３０とを含む。プロジェクタ１１００は、偏光ビームスプリッタプレート１１３０に向かって伝搬する第１結像光１１２０を投影する。偏光ビームスプリッタプレートは、プロジェクタから投影された第１結像光を受光し、受光された第１結像光を、観者１１０１が見るための反射された第１結像光１１２５として反射する。反射された第１結像光は、１５μｍ未満、又は１２μｍ未満、又は１０μｍ未満、又は９μｍ未満、又は８μｍ未満、又は７μｍ未満、又は６μｍ未満、又は５μｍ未満、又は４μｍ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１１３０はまた、第２画像１１３２を受光し、観者１１０１が見るための第２画像を透過する。第２画像１１３２は、周囲画像などの、あらゆるタイプの画像であってもよい。偏光ビームスプリッタプレート１１３０は、第１基材６３０と同様の第１基材１１４０、及び反射型偏光子６４０と同様であり、接着剤１１５０によって第１基材１１４０に接着された、多層光学フィルム反射型偏光子１１６０を含む。反射型偏光子１１６０は、第１偏光状態の偏光を実質的に反射し、及び第１偏光状態と逆の第２偏光状態の偏光を実質的に透過する。例えば、反射型偏光子１１６０は、第１偏光状態の偏光の少なくとも７０％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９９％、又は少なくとも９９．５％を反射し、かつ第１偏光状態と反対側の第２の偏光状態の偏光の少なくとも７０％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９９％、又は少なくとも９９．５％を透過する。第２偏光状態は、第１の偏光状態と逆であり、これは、いずれの偏光状態も他方の偏光状態に沿った成分を有さないことを意味する。例えば、第１偏光状態は、時計回りの円偏光状態であってもよく、第２偏光状態は、反時計回りの円偏光状態であってもよい。一部の場合では、第２偏光状態は、第１偏光状態に垂直であってもよい一部の場合では、反射型偏光子１１６０は、広帯域反射型偏光子であってもよい。例えば、一部の場合では、反射型偏光子は、４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲内の第１偏光状態の偏光を実質的に反射してもよく、及び同範囲内の第１偏光状態に反対側の第２偏光状態の偏光を実質的に透過してもよい。一部の場合では、反射型偏光子１１６０は、２つ以上の別個の波長帯域の第１偏光状態を反射してもよく、他の帯域の光を透過してもよい。例えば一部の場合では、反射型偏光子１１６０は、実質的に４４５ｎｍ〜４６０ｎｍの、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの、６００ｎｍ〜６２０ｎｍの波長帯域内の第１偏光状態の偏光を実質的に反射してもよく、並びに第１偏光状態と、その他の波長帯域の、逆の又は垂直の第２偏光状態との両方を有する光を実質的に透過してもよい。
【００７１】
偏光ビームスプリッタプレート１１３０は、第１最外主表面１１６５と、第１最外主表面１１６５に対して約２０°未満、又は約１５°未満、又は約１０°未満、又は約７°未満、又は約５°未満、又は約３°未満、又は約２°未満、又は約１°未満の角度を形成する、反対側の第２最外主表面１１４５とを含む。一方又は両方の主表面が曲線状である場合、２つの主表面間の角度は、曲線主表面に最良に適合する平面間の角度を求めることにより測定される。
【００７２】
プロジェクタ１１１０は、用途に望ましくあり得る任意のタイプのプロジェクタであってもよい。例えば、プロジェクタ１１１０は、ＬＣＯＳ結像器、ＯＬＥＤ結像器、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）結像器、又はＤＬＰ結像器などのデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）結像器であってもよい。一部の場合では、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型偏光子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型偏光子１１６０側から受光するように、反対にされてもよい。
【００７３】
一般的に、偏光ビームスプリッタプレート１１３０は、使用する際に望ましくあり得る任意の形状を有してもよい。例えば一部の場合では、図６又は８に示されるように、偏光ビームスプリッタプレート１１３０は平坦である。図１１に示されるものなどの、別の例のように一部の他の場合では、偏光ビームスプリッタプレート１１３０は、曲線状である。偏光ビームスプリッタプレート１１３０は、使用する際に望ましくあり得る任意の方法を使用して、形付けられてもよい。例えば、プレート全体が例えばプレートを加熱することにより形付けられてもよい。別の例として、第１基材１１４０は、最初に形付けられ、次に多層光学フィルム反射型偏光子が基材に適用されてもよい。第１基材１１４０は、本明細書で開示される任意の基材であってもよい。例えば、基材１１４０は、ガラス及び／又はポリマーを含んでもよい一部の場合では、第１基材１１４０の最大厚さは、２ｍｍ未満、又は１．５ｍｍ未満、又は１ｍｍ未満、又は０．５ｍｍ未満、又は０．２５ｍｍ未満、又は０．１５ｍｍ未満、又は０．１ｍｍ未満、又は０．０５ｍｍ未満である。一部の場合では、偏光ビームスプリッタプレート１１３０は、非常に薄い。例えばこのような場合では、第１最外主表面１１６５及び第２最外主表面１１４５の間の最大距離間隔は、約５ｍｍ未満、又は４ｍｍ未満、又は３ｍｍ未満、又は２ｍｍ未満、又は１．５ｍｍ未満、又は１ｍｍ未満、又は０．７５ｍｍ未満、又は０．５ｍｍ未満、又は０．２５ｍｍ未満である。
【００７４】
一部の場合では、偏光ビームスプリッタプレート１１３０の幅及び長さは、偏光ビームスプリッタプレートの厚さよりも実質的に大きい。例えばこのような場合では、偏光ビームスプリッタプレートの最小横寸法と偏光ビームスプリッタプレートの第１最外主表面と第２最外主表面との間の最大距離間隔との比は、５超、又は１０超、又は１５超、又は２０超、又は３０超である。
【００７５】
図１１の代表的な偏光ビームスプリッタプレート１１３０は、１つの基材を含む。図６に示されるものなどの一部の場合では、ビームスプリッタは２つの基材を含む。このような場合では、多層光学フィルム反射型偏光子１１６０は、接着剤を使用して第１基材と第２基材の間に配設並びに接着されてもよい。
【００７６】
図１２は、観者の頭部に装着されるように構成されたフレーム１２１０を含む頭部装着型投影ディスプレイ１２００の概略図である。投影ディスプレイ１２００は、結像光を投影する右側プロジェクタ１２０４と、投影された結像光を右側プロジェクタから受光する右側偏光ビームスプリッタプレート１２４０とを更に含み、フレームが観者の頭部に装着されるとき、偏光ビームスプリッタプレートが観者の右目に向かい、かつプロジェクタが観者の頭部の右側部に配設されるようにフレームに取り付けられている。投影ディスプレイ１２００は、結像光を投影する左側プロジェクタ１２０５と、投影された結像光を左側プロジェクタから受光する左側偏光ビームスプリッタプレート１２４５とを更に含み、並びにフレームが観者の頭部に装着されるとき、偏光ビームスプリッタプレートが観者の左目に向かい、かつプロジェクタが観者の頭部の左側部に配設されるようにフレームに取り付けられている。頭部装着型投影ディスプレイ１２００は、フレームが観者の頭部に装着されるとき、イヤピースが観者の耳部に近接して配設されるようにフレームに取り付けられた右側及び左側イヤピース１２３０を更に含む。一部の場合では、プロジェクタ１２０４及び１２０５、並びにイヤピース１２３０は、フレーム１２１０と一体型であってもよい。
【００７７】
代表的な投影ディスプレイ１２００では、フレームは、イヤピース１２３０が観者の耳部上に、ノーズピース１２２０が観者の鼻部上に置かれるように構成されためがねの形態である。一般的に、投影ディスプレイ１２００は、用途に望ましくあり得る任意のタイプのフレームを有してもよい。例えば一部の場合では、フレームは、フレームが頭部を包囲し、及びフレームの大きさを調整する手段を有するように観者の頭部に装着されてもよい。更にこのような場合には、ディスプレイは、１つの偏光ビームスプリッタ及び１つのプロジェクタのみを有してもよい。
【００７８】
図１３ａ〜１３ｉは、光学要素を作製する方法又は製造する方法を示す。方法は、まずポリマーシートを作製するプロセスを含む。最初に、図１３ａに概略的に示されるように、底部基材１３１０が提供される。次に、図１３ｂに概略的に示されるように、止め部１３２０は、頂部表面上及び底部基材１３１０の縁部に沿って配設される。次に、図１３ｃに概略的に示されるように、止め部１３２０によって画定されるキャビティは有機液体１３３０で充填される。次に、図１３ｄに概略的に示されるように、頂部基材１３４２は止め部１３２０及び有機液体１３３０上に配設され、有機液体は有機液体を乾燥させる並びに／又は硬化させることによって固化され、ポリマーシート１３３０になる。ポリマーシートは、次にポリマーシートの光学的複屈折率を減少させるために選択的な焼きなましが行われる。一部の場合では、ポリマーシートの最大厚さｈは、少なくとも２ｍｍ、又は少なくとも３ｍｍ、又は少なくとも４ｍｍ、又は少なくとも５ｍｍである。
【００７９】
光学要素の作製方法又は製造方法は、次に図１３ｅに概略的に示されるようなアセンブリ１３３８の作製プロセスを含む。最初に、本明細書の他所に示され及び記載されるように、一時的平坦基材が提供される。次に、光学フィルム１３５０の第１表面が、一時的平坦基材に着脱自在に取り付けられる。次に、第１ポリマーシート１３３０／１３３５は、接着剤１３４０を使用して、相対する光学フィルムの第２表面に接着される。光学フィルムは、次に一時的平坦基材から取り除かれ、第２ポリマーシート１３３０／１３３７は、接着剤１３４５によって光学フィルムの第１表面に接着されて、アセンブリ１３３８を生じ、これは、各接着剤層１３４０及び１３４５によって頂部ポリマーシート１３３５と底部ポリマーシート１３３７との間に配設され及びこれらに接着された光学フィルム１３５０を含み、頂部ポリマーシートは頂部表面１３３５ａを有し、底部ポリマーシートは底部表面１３３７ａを有する。一部の場合では、各頂部ポリマーシート１３３５及び底部ポリマーシート１３３７の最大厚さは、少なくとも２ｍｍ、又は少なくとも３ｍｍ、又は少なくとも４ｍｍ、又は少なくとも５ｍｍである。
【００８０】
光学フィルム１３５０は、使用する際に望ましくあり得る任意のタイプの光学フィルムであってもよい。例えば、光学フィルム１３５０は、１／４波長リターダー若しくは１／２リターダーなどのリターダー、吸収性偏光子若しくは反射型偏光子などの偏光子であってもよく、又これらを含んでもよい。任意の好適な反射型偏光子のタイプ、例えば、多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射型偏光子、Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）拡散型反射型偏光子（「ＤＲＰＦ」）（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から入手可能）などの、連続相及び分散位相を有する拡散型反射型偏光フィルム（ＤＲＰＦ）、例えば米国特許第６，７１９，４２６号に記載のワイヤグリッド反射型偏光子、又はコレステリック反射型偏光子などが、反射型偏光子１３５０に使用されてもよい。
【００８１】
例えば一部の場合では、反射型偏光子１３５０は、異なるポリマー材料の交互層で形成された多層光学フィルム（ＭＯＦ）反射型偏光子であってもよく、又これを含んでもよく、交互層の１つのセットは、複屈折材料から形成され、様々な材料の屈折率は、１つの直線偏光状態に偏光された光に整合し、直交する直線偏光状態にある光に対しては整合しない。このような場合、整合した偏光状態の入射光は、反射型偏光子１３５０に実質的に透過され、整合しない偏光状態の入射光は、反射型偏光子１３５０によって実質的に反射される。一部の場合では、ＭＯＦ反射型偏光子１３５０は、無機誘電体層の積層体を含んでもよい。
【００８２】
他の例として、反射型偏光子１３５０は、通過状態で中間的な軸上の平均反射率を有する、部分的反射層であってもよく、又はこれを含んでもよい。例えば、部分的反射層は、例えば、ｘｙ平面などの第１平面において偏光された可視光の少なくとも約９０％の軸上平均反射率を有してもよく、第１平面に垂直の、例えばｘｚ平面などの第２平面において偏光された可視光の少なくとも約２５％〜約９０％の範囲内の軸上平均反射率を有してもよい。このような部分反射層は、例えば、米国特許公報第２００８／０６４１３３号に記載され、これらの開示は、参照により全体を本明細書に援用される。
【００８３】
一部の場合では、反射型偏光子１３５０は、右回りの向き、又は左回りの向き（また右又は左円偏光とも呼ばれる）であり得る、一方の向きに円偏光した光が優先的に透過され、またその反対の向きに偏光した光が優先的に反射される円反射型偏光子であってもよく、又はこれを含んでもよい。円偏光子の１つのタイプは、コレステリック液晶偏光子を含む。
【００８４】
一部の場合では、光学フィルム１３５０は、非偏光の部分的偏光子であってもよい。例えば、光学フィルム１３５０は、部分的偏光金属層及び／又は誘電体層を含んでもよい。一部の場合では、光学フィルム１３５０は、構造化表面を有してもよい。光学フィルム１３５０は、ポリマーなどの有機、若しくは無機、又はこれらの組合せであってもよい。
【００８５】
次に、頂部ポリマーシート１３３５の頂部表面１３３５ａ、底部ポリマーシート１３３７の底部表面１３３７ａを改質して、複数の頂部構造体１３６０及び頂部表面粗さ１３６２ａを有する頂部構造化表面１３３５ｂと、複数の底部構造体１３７０及び底部表面粗さ１３６２ｂを有する底部構造化表面１３３７ｂとを生じさせる。構造体１３６０及び１３７０は、使用する際に望ましくあり得る任意のタイプの構造体であってもよい。例えば、偏光ビームスプリッタの場合、構造体１３６０及び１３７０は、直角プリズムなどのプリズムであってもよい。このような場合、複数の頂部構造体１３６０及び複数の底部構造体１３７０は、複数のプリズムを含む。一部の場合（I some cases）、各頂部プリズム１３６０及び各底部プリズム１３７０は実質的に正方形の斜辺を有する。
【００８６】
別の例のように、構造体１３６０及び１３７０は、図１５に概略的に示されるようなレンズであってもよい。図１３ｆに示される代表的な場合などの一部の場合では、構造体１３６０及び１３７０は、ランド領域１３６２によって分離される。図１５に示される代表的な場合などの一部の場合では、構造体１３６０及び１３７０は、密接して詰まっており、ランド領域によって分離されていない。各構造体１３６０及び１３７０は、基部及び複数の側部を含む。例えば、図１３ｆ及び１３ｇに示される各代表的なプリズム構造体１３６０は、斜辺１３６０Ｅ及び４つの側部１３６０Ａ、１３６０Ｂ、１３６０Ｃ及び１３６０Ｄを含む。同様に、各構造体１３７０は、斜辺１３７０Ｅを含む。
【００８７】
表面粗さ１３６２ａ及び１３６２ｂのサイズすなわち寸法は、構造体１３６０及び１３７０のサイズよりもかなり小さい。例えば一部の場合では、斜辺１３６０Ｅ又は１３７０Ｅの最大横寸法は、１ｍｍ超、２ｍｍ超、３ｍｍ超、５ｍｍ超、７ｍｍ超、１０ｍｍ超、１５ｍｍ超であり、頂部表面粗さ１３６２ａ又は底部表面粗さ１３６２ｂの平均サイズは、５００μｍ未満、又は２５０μｍ未満、又は１００μｍ未満、又は７５μｍ未満、又は５０μｍ未満である。一般的に、頂部表面粗さ１３６２ａ及び底部表面粗さ１３６２ｂは、光学的に平滑な頂部表面１３３５ｂ及び底部構造化表面１３３７ｂからの意図しないずれにつながる、主に加工／製造の限界に起因するものであり、意図された構造１３６０及び１３７０に重ね合わせられる表面粗さをもたらす。
【００８８】
一部の場合では、頂部構造化表面１３３５ｂは複数の規則的に配列された頂部構造体１３６０を有し、底部構造化表面１３３７ｂは、複数の規則的に配列された底部構造体１３７０を有する。
【００８９】
一般的に、構造体１３６０及び１３７０は１対１で対応するが、一部の場合では、このような対応は存在しなくてもよい。例えば、図１３ｆに示される代表的な構造などの一部の場合では、底部構造対１３７０は頂部構造体１３６０と垂直に整列し、頂部ランド領域及び底部ランド領域１３６２は、互いに対して垂直に整列する。
【００９０】
一般的に、任意の好適な方法を使用して、頂部ポリマーシート１３３５の頂部表面１３３５ａ及び底部ポリマーシート１３３７の底部表面１３３７ａを改質し、構造化表面１３３５ｂ及び１３３７ｂをもたらしてもよい。例示的な方法には、エッチング、フォトリソグラフィー、ワイヤＥＤＭ、機械加工、例えば、研削加工（ダイヤモンド研削加工など）、ダイヤモンド端部ミリングなどのミリング、ダイヤモンド旋盤加工、並びに軸方向フライカッティング及び半径方向フライカッティングなどのフライカッティングが挙げられる。
【００９１】
光学要素の作製又は製造方法は次に、ｙ方向などの横方向に沿って、コーティング済みアセンブリのランド領域１３６２における垂直線１３４１Ａ及び１３４１Ｂに沿って、アセンブリ１３３８を少なくとも２つの別個の片に細分化し、図１３ｈに概略的に示されるような別個のアセンブリ１３９１を形成することを含む。任意の好適な方法を使用して、アセンブリ１３３８を細分化してもよい。代表的な方法には、レーザー切削加工、ナイフ若しくは鋸切削加工、回転切削加工、かみそり切削加工、打ち抜き加工、並びに超音波振動切削加工などの切削加工、又はミリング及びフライカッティングなどの機械加工が挙げられる。
【００９２】
次に、コーティング済みアセンブリ、すなわち光学要素１３９０は、トップコーティング１３８０を頂部構造体１３６０に適用することにより、頂部表面粗さ１３６２ａ未満のトップコーティング済み表面粗さ１３８１を有するトップコーティング済み構造体１３６７を生じさせ、ボトムコーティング１３８５を底部構造体１３７０に適用することにより、底部表面粗さ１３６２ｂ未満のボトムコーティング済み表面粗さ１３８６を有するボトムコーティング済み構造体１３７７を生じさせて、形成される。任意の好適なコーティング方法が、トップコーティング１３８０及びボトムコーティング１３８５に適用されてもよい。代表的な方法には、別個のアセンブリをコーティング溶液に浸漬させる浸漬コーティング、スプレーコーティング、真空コーティング、スライドコーティング、スロットコーティング、カーテンコーティング、及びインクジェット印刷などの印刷加工が挙げられる。コーティング方法が別個のアセンブリをコーティング溶液に浸漬する浸漬方法を含むときなどの一部の場合では、別個のアセンブリは次に、コーティング溶液から取り出され、コーティングは、コーティングを乾燥及び／又は硬化することにより固化される。一部の場合では、頂部表面粗さ１３６２ａとトップコーティング済み表面粗さ１３８１との比、及び底部表面粗さ１３６２ｂとボトムコーティング済み表面粗さ１３８６との比のそれぞれは、少なくとも２、又は少なくとも３、又は少なくとも４、又は少なくとも５である。
【００９３】
トップコーティング１３８０及びボトムコーティング１３８５は、用途に望ましくあり得る任意のタイプのコーティングであってもよい。例えば、一部の場合では、コーティングの主要な利益は、表面粗さを減少させることである。一部の場合では、コーティングはハードコーティングである。このような場合、入射主表面１３９６ａ及び出射主表面１３９６ｂのうちの少なくとも一方が、少なくとも３Ｈ、又は少なくとも４Ｈ、又は少なくとも５Ｈの鉛筆硬度を有する。一部の場合では、入射主表面１３９６ａ及び出射主表面１３９６ｂのそれぞれは、少なくとも３Ｈ、又は少なくとも４Ｈ、又は少なくとも５Ｈの鉛筆硬度を有する。一部の場合では、頂部構造体１３６０及び底部構造体１３７０それぞれの斜辺以外の各主表面は、少なくとも３Ｈ、又は少なくとも４Ｈ、又は少なくとも５Ｈの鉛筆硬度を有する。一部の場合では、コーティングは、反射を減少する主要な利益を伴った反射防止コーティングである。このような場合、トップコーティング１３８０及びボトムコーティング１３８５のそれぞれは、可視光線の平均反射率を少なくとも１％、又は少なくとも２％、又は少なくとも３％、又は少なくとも４％減少させる。一部の場合では、コーティングは、ハードコーティング及び反射防止コーティングの組合せであってもよい。概ね、コーティングは、単層コーティング又は多層コーティングであってもよい。
【００９４】
一部の場合では、開示された光学要素１３９０を作製又は製造する方法は、連続的に実施されてもよい。一部の場合では、少なくとも一部のステップの順番は、変更されてもよい。例えば、一部の場合では、コーティング済みアセンブリの形成するステップは、アセンブリを細分化する前に行われてもよい。このような場合の例として、頂部ポリマーシート１３３５の頂部表面１３３５ａ及び底部ポリマーシート１３３７の底部表面１３３７ａは最初に、改質され、複数の頂部構造体１３６０及び頂部表面粗さ１３６２ａを有する頂部構造化表面１３３５ｂ、複数の底部構造体１３７０及び底部表面粗さ１３６２ｂを有する底部構造化表面１３３７ｂを生じる。次に、コーティング済みアセンブリ１３９９は、トップコーティングを頂部構造化表面に適用することにより、複数のトップコーティング済み構造と頂部表面粗さ未満のトップコーティング済み表面粗さとを有するトップコーティング済み構造化表面を生じさせ、並びに、ボトムコーティングを底部構造化表面に適用することにより、複数のボトムコーティング済み構造と底部表面粗さ未満のボトムコーティング済み表面粗さとを有するボトムコーティング済み構造化表面を生じさせて、形成される。次に、コーティング済みアセンブリを、コーティング済みアセンブリの横方向に沿って少なくとも２つの別個の片に細分化して、光学要素１３９０を形成する。
【００９５】
光学要素１３９０は、そこを通って入射光１３８３が光学要素に入る入射主表面１３９６ａと、そこを通って入射した光が光１３８２として光学要素から出る出射主表面１３９６ｂとを含む。光学要素１３９０は低複屈折率を有し、これは第１偏光状態の偏光１３８３が、入射主表面１３９６ａから光学要素１３９０に入って、少なくとも２ｍｍの光学要素を通って進み、出射主表面１３９６ｂから光学要素を出るとき、光学要素を出る光１３８２の少なくとも９０％、又は少なくとも９２％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９７％、又は少なくとも９９％が偏光され、第１偏光状態を有することを意味する。一部の場合では、第１偏光状態の偏光１３８３が、入射主表面１３９６ａから光学要素１３９０に入って、少なくとも３ｍｍの光学要素を通って進み、出射主表面１３９６ｂから光学要素を出るとき、光学要素を出る光１３８２の少なくとも９０％、又は少なくとも９２％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９７％、又は少なくとも９９％が偏光され、第１偏光状態を有する。一部の場合では、第１偏光状態の偏光１３８３が、入射主表面１３９６ａから光学要素１３９０に入って、少なくとも４ｍｍの光学要素を通って進み、出射主表面１３９６ｂから光学要素を出るとき、光学要素を出る光１３８２の少なくとも９０％、又は少なくとも９２％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９７％、又は少なくとも９９％が偏光され、第１偏光状態を有する。一部の場合では、第１偏光状態の偏光１３８３が、入射主表面１３９６ａから光学要素１３９０に入って、少なくとも５ｍｍの光学要素を通って進み、出射主表面１３９６ｂから光学要素を出るとき、光学要素を出る光１３８２の少なくとも９０％、又は少なくとも９２％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９７％、又は少なくとも９９％が偏光され、第１偏光状態を有する。
【００９６】
一部の場合では、光学要素１３９０は、第１ポリマープリズム１３６０と、第２ポリマープリズム１３７０と、第１ポリマープリズム１３６０及び第２ポリマープリズム１３７０それぞれの斜辺の間に配設され、接着層１３４０及び１３４５でそれぞれに接着された反射型偏光子１３５０と、を有する偏光ビームスプリッタ１３９０である。反射型偏光子１３５０は、第１偏光状態の偏光を実質的に反射するとともに、相対する第２偏光状態の偏光を実質的に透過する。偏光ビームスプリッタ１３９０は、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムのそれぞれに配設されたハードコート１３８０／１３８５を更に含む。偏光ビームスプリッタ１３９０は、入射主表面１３９６ａ及び出射主表面１３９６ｂを更に含む。入射主表面及び出射主表面のうちの少なくとも一方が、少なくとも３Ｈ、又は少なくとも４Ｈ、又は少なくとも５Ｈの鉛筆硬度を有する。偏光ビームスプリッタ１３９０は、偏光状態の偏光１３８３が、入射主表面から光学要素に入り、少なくとも２ｍｍの、又は少なくとも３ｍｍの、少なくとも４ｍｍの、又は少なくとも５ｍｍの偏光ビームスプリッタを通って進み、出射主表面１３９６ｂから偏光ビームスプリッタを出るとき、偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９５％の、又は少なくとも９７％の、又は少なくとも９９％の、又は少なくとも９９．５％が偏光され、偏光状態を有するような、低複屈折率を有する。一部の場合では、第１ポリマープリズム１３６０及び第２ポリマープリズム１３７０のそれぞれは、直角プリズムである。一部の場合では、第１ポリマープリズム１３６０及び第２ポリマープリズム１３７０は、実質的に立方体を形成する。一部の場合では、偏光ビームスプリッタ１３９０は、少なくとも２ｍｍ、又は少なくとも３ｍｍ、又は少なくとも４ｍｍ、又は少なくとも５ｍｍ、又は少なくとも７ｍｍ、又は少なくとも１０ｍｍの最大厚さを有する。一部の場合では、第１ポリマープリズム１３６０及び第２ポリマープリズム１３７０は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む。一部の場合では、ハードコート１３８０／１３８５は、アクリレート及び／若しくはウレタン、又はシリカ及び／若しくはセラミック材料を含む。一部の場合では、ハードコート１３８０／１３８５の最大厚さは、約２０μｍ未満、又は約１５μｍ未満、又は約１５μｍ未満、又は約１０μｍ未満、又は約７μｍ未満、又は約５μｍ未満、又は約３μｍ未満、又は約２μｍ未満、又は約１μｍ未満である。一部の場合では、第１ポリマープリズム１３６０及び第２ポリマープリズム１３７０それぞれの屈折率と、ハードコート１３８０／１３８５の屈折率との差は、約０．１未満、又は約０．０７５未満、又は約０．０５未満、又は約０．０２５未満、又は約０．０１未満である。一部の場合では、入射主表面１３９６ａは、出射主表面１３９６ｂに対して平行である。一部の場合では、入射主表面１３９６ａは、出射主表面１３９６ｂに対して垂直である。
【００９７】
（実施例）
ＰＭＭＡポリマーシートが提供された。ポリマーシートは、４４．７ｍｍの長さ、２０．６ｍｍの幅、１２．５ｍｍの厚さを有した。ポリマーシートの頂部表面は、ダイヤモンドフライカッティングを行い、約０．５μｍの最大表面粗さを有する概ね平坦な表面を生じさせた。次に、コーティング溶液が、１２．３１ｇの１：１ヘキサンジオールジアクリレート：ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＨＤＤＡ：ＰＥＴＡ）、０．５１ｇのアクリルアミドメチル酢酸セルロースブチラート、０．２１ｇのビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド（Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ８１９）、０．０４ｇのシリコーンポリエーテルアクリレート（Ｔｅｇｏｒａｄ  ２２５０）、及び２９．１９ｇのイソプロパノールが追加され調製された。溶液は３５００ｒｐｍで１分間かき混ぜられた。次に、改質されたポリマーシートがコーティング溶液に浸漬された。次に、改質されたシートが取り除かれ、空気乾燥され、その後７０℃で３分間焼結された。次に、焼結された試料が、不活性雰囲気下で、３６秒間、２５０ｍＷ／ｃｍ２の広域スペクトル紫外線を使用して硬化された。得られた試料の最大表面粗さは、約０．２μｍであった。
【００９８】
以下は、本開示の項目リストである。
項目１は、偏光ビームスプリッタであって、
第１ポリマープリズムと、
第２ポリマープリズムと、
各前記第１ポリマープリズム及び前記第２ポリマープリズムの斜辺の間に配設され及びこれらに接着された反射型偏光子であり、反射型偏光子は、第１偏光状態の偏光を実質的に反射するとともに、相対する第２偏光状態の偏光を実質的に透過する、反射型偏光子と、
各第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズム上に配設されたハードコートと、
入射主表面と、
出射主表面と、を含み、入射主表面及び出射主表面の少なくとも一方は、少なくとも３Ｈの鉛筆硬度を有し、偏光ビームスプリッタは、偏光状態の偏光が入射主表面から光学要素に入り、少なくとも２ｍｍの偏光ビームスプリッタを通って進み、出射主表面から前記偏光ビームスプリッタを出るとき、偏光ビームスプリッタを出る光が少なくとも９５％偏光され、偏光状態を有するような、低複屈折率を有する。
【００９９】
項目２は、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムのそれぞれは、直角プリズムである、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１００】
項目３は、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムは、実質的に立方体である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０１】
項目４は、反射型偏光子は、多層光学フィルム反射型偏光子を含む、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０２】
項目５は、少なくとも５ｍｍの最大厚さを有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０３】
項目６は、入射主表面及び出射主表面のそれぞれは、少なくとも３Ｈの鉛筆硬度を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０４】
項目７は、入射主表面及び出射主表面のうちの少なくとも一方は、少なくとも４Ｈの鉛筆硬度を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０５】
項目８は、入射主表面及び出射主表面のそれぞれは、少なくとも４Ｈの鉛筆硬度を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０６】
項目９は、入射主表面及び出射主表面のうちの少なくとも一方は、少なくとも５Ｈの鉛筆硬度を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０７】
項目１０は、入射主表面及び出射主表面のそれぞれは、少なくとも５Ｈの鉛筆硬度を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０８】
項目１１は、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムの斜辺以外の各主表面は、少なくとも３Ｈの鉛筆硬度を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１０９】
項目１２は、偏光状態の偏光が、入射主表面から光学要素に入って、少なくとも２ｍｍの偏光ビームスプリッタ通って進み、出射主表面から偏光ビームスプリッタを出るとき、偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９９％が偏光され、偏光状態を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１０】
項目１３は、偏光状態の偏光が、入射主表面から光学要素に入って、少なくとも２ｍｍの偏光ビームスプリッタ通って進み、出射主表面から偏光ビームスプリッタを出るとき、偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９９．５％が偏光され、偏光状態を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１１】
項目１４は、偏光状態の偏光が、入射主表面から光学要素に入って、少なくとも５ｍｍの偏光ビームスプリッタ通って進み、出射主表面から偏光ビームスプリッタを出るとき、偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９５％が偏光され、偏光状態を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１２】
項目１５は、偏光状態の偏光が、入射主表面から光学要素に入って、少なくとも５ｍｍの偏光ビームスプリッタ通って進み、出射主表面から偏光ビームスプリッタを出るとき、偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９９％が偏光され、偏光状態を有する、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１３】
項目１６は、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムのそれぞれは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１４】
項目１７は、ハードコートは、アクリレート及び／又はウレタンを含む、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１５】
項目１８は、ハードコートは、シリカ及び／又はセラミック材料を含む、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１６】
項目１９は、ハードコートの最大厚さは約１５μｍ未満である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１７】
項目２０は、ハードコートの最大厚さは約１０μｍ未満である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１８】
項目２１は、ハードコートの最大厚さは約５μｍ未満である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１１９】
項目２２は、ハードコートの最大厚さは約２μｍ未満である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１２０】
項目２３は、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムのそれぞれの屈折率と、ハードコートの屈折率との差は、約０．０５未満である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１２１】
項目２４は、第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムのそれぞれの屈折率と、ハードコートの屈折率との差は、約０．０２５未満である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１２２】
項目２５は、入射主表面は出射主表面に対して平行である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１２３】
項目２６は、入射主表面は出射主表面に対して垂直である、項目１の偏光ビームスプリッタである。
【０１２４】
項目２７は、光学要素を製造する方法であり、
頂部表面を有する頂部ポリマーシートと、底部表面を有する底部ポリマーシートと、頂部ポリマーシートと底部ポリマーシートの間に配設され、並びにこれらに接着された光学フィルムとを含むアセンブリを用意することと、
頂部表面を有する頂部ポリマーシート、及び底部表面を有する底部ポリマーシートを改質して、複数の頂部構造体及び頂部表面粗さを有する頂部構造化表面、並びに複数の底部構造体及び底部表面粗さを有する底部構造化表面を生じさせることと、
トップコーティングを頂部構造化表面に適用することにより、複数のトップコーティング済み構造と頂部表面粗さ未満のトップコーティング済み表面粗さとを有するトップコーティング済み構造化表面を生じさせ、並びに、ボトムコーティングを底部構造化表面に適用することにより、複数のボトムコーティング済み構造と底部表面粗さ未満のボトムコーティング済み表面粗さとを有するボトムコーティング済み構造化表面を生じさせて、コーティング済みアセンブリを形成することと、
コーティング済みアセンブリの横方向に沿ってコーティング済みアセンブリを少なくとも２つの別個の片に細分化して光学要素を形成することとを含む。
【０１２５】
項目２８は、光学要素は、入射主表面と、出射主表面と、第１偏光状態の偏光が入射主表面から光学要素に入って、少なくとも２ｍｍの光学要素を通って進み、出射主表面から光学要素を出るとき、光学要素を出る光の少なくとも９５％が偏光され、第１偏光状態を有するような、低複屈折率とを有する、項目２７の方法である。
【０１２６】
項目２９は、光学要素は、入射主表面と、出射主表面と、第１偏光状態の偏光が入射主表面から光学要素に入って、少なくとも２ｍｍの光学要素を通って進み、出射主表面から光学要素を出るとき、光学要素を出る光の少なくとも９７％が偏光され、第１偏光状態を有するような、低複屈折率とを有する、項目２７の方法である。
【０１２７】
項目３０は、光学要素は、入射主表面と、出射主表面と、第１偏光状態の偏光が入射主表面から光学要素に入って、少なくとも２ｍｍの光学要素を通って進み、出射主表面から光学要素を出るとき、光学要素を出る光の少なくとも９９％が偏光され、第１偏光状態を有するような、低複屈折率とを有する、項目２７の方法である。
【０１２８】
項目３１は、ステップは、連続的に実施される、項目２７の方法である。
【０１２９】
項目３２は、アセンブリを用意するステップは、
一時的平坦基材を用意するステップと、
光学フィルムの第１表面を、一時的平坦基材に着脱自在に取り付けるステップと、
頂部ポリマーシート及び底部ポリマーシートを相対する光学フィルムの第２表面に接着させるステップと、
光学フィルムを一時的平坦基材から取り除くステップとを含む、項目２７の方法である。
【０１３０】
項目３３は、光学フィルムは、多層光学フィルムである、項目２７の方法である。
【０１３１】
項目３４は、光学フィルムは、多層光学フィルム反射型偏光子である、項目２７の方法である。
【０１３２】
項目３５は、頂部ポリマーシート及び底部ポリマーシートを焼きなまして、減少した光学複屈折率を有するシートを生じさせることを更に含む、項目２７の方法である。
【０１３３】
項目３６は、ポリマーシートが焼きなますステップが、ポリマーシートを加熱することを含む、項目３５の方法である。
【０１３４】
項目３７は、頂部ポリマーシートの頂部表面と、底部ポリマーシートの底部表面とを改質するステップは、頂部表面及び底部表面を機械加工することを含む、項目２７の方法である。
【０１３５】
項目３８は、頂部ポリマーシートの頂部表面と、底部ポリマーシートの底部表面とを改質するステップは、頂部表面及び底部表面をフライカッティングすることを含む、項目２７の方法である。
【０１３６】
項目３９は、頂部ポリマーシートの頂部表面と、底部ポリマーシートの底部表面とを改質するステップは、頂部表面及び底部表面を軸方向にフライカッティングすることを含む、項目２７の方法である。
【０１３７】
項目４０は、頂部ポリマーシートの頂部表面と、底部ポリマーシートの底部表面とを改質するステップは、頂部表面及び底部表面を半径方向にフライカッティングすることを含む、項目２７の方法である。
【０１３８】
項目４１は、頂部ポリマーシートの頂部表面と、底部ポリマーシートの底部表面とを改質するステップは、頂部表面及び底部表面をダイヤモンド端部ミリングすることを含む、項目２７の方法である。
【０１３９】
項目４２は、頂部ポリマーシートの頂部表面及び底部ポリマーシートの底部表面を改質するステップは、ダイヤモンド研削することを含む、項目２７の方法である。
【０１４０】
項目４３は、頂部表面粗さとトップコーティング済み表面粗さの比と、底部表面粗さとボトムコーティング済み表面粗さの比のそれぞれは、少なくとも２である、項目２７の方法である。
【０１４１】
項目４４は、頂部表面粗さとトップコーティング済み表面粗さの比と、底部表面粗さとボトムコーティング済み表面粗さの比のそれぞれは、少なくとも５である、項目２７の方法である。
【０１４２】
項目４５は、トップコーティングを頂部構造化表面に、ボトムコーティングを底部構造化表面に適用するステップは、アセンブリをコーティング溶液に浸漬することを含む、項目２７の方法である。
【０１４３】
項目４６は、アセンブリをコーティング溶液から取り除き、アセンブリ上のコーティングを乾燥させるステップを更に含む、項目４５の方法である。
【０１４４】
項目４７は、トップコーティングを頂部構造化表面に、ボトムコーティングを底部構造化表面に適用するステップは、頂部及び底部構造化表面をスプレーコーティングすることを含む、項目２７の方法である。
【０１４５】
項目４８は、トップコーティングを頂部構造化表面に、ボトムコーティングを底部構造化表面に適用するステップは、頂部及び底部構造化表面を真空コーティングすることを含む、項目２７の方法である。
【０１４６】
項目４９は、トップ及びボトムコーティングは、ハードコーティング及び／又は反射防止コーティングである、項目２７の方法である。
【０１４７】
項目５０は、トップ及びボトムコーティングのそれぞれは、多層コーティングを含む、項目２７の方法である。
【０１４８】
項目５１は、頂部及び底部ポリマーシートのそれぞれの最大厚さは、少なくとも２ｍｍである、項目２７の方法である。
【０１４９】
項目５２は、頂部及び底部ポリマーシートのそれぞれの最大厚さは、少なくとも５ｍｍである、項目２７の方法である。
【０１５０】
項目５３は、前記頂部構造化表面は、複数の規則的に配列された頂部構造体を有し、前記底部構造化表面は、複数の規則的に配列された底部構造体を有する、項目２７の方法である。
【０１５１】
項目５４は、複数の頂部構造体及び複数の底部構造体のそれぞれは、複数のプリズムを含む、項目２７の方法である。
【０１５２】
項目５５は、各プリズムは実質的に正方形の斜辺を有する、項目５４の方法である。
【０１５３】
項目５６は、頂部構造体及び底部構造体の間には、１対１の対応が存在する、項目２７の方法である。
【０１５４】
項目５７は、光学要素は、偏光ビームスプリッタである、項目２７の方法である。
【０１５５】
本発明は、上記の特定の実施例及び実施形態に限定されるものとみなされるべきではなく、そのような実施形態は、本発明の様々な態様の説明を容易にするように詳細に記載されている。むしろ本発明は、添付される特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内に含まれる様々な改変形態、等価の工程、及び選択的装置を含む、本発明の全ての態様を包含するものと理解されたい。
【図１】
2019066871.tif 000008
【図２】
2019066871.tif 000009
【図３】
2019066871.tif 000010
【図４】
2019066871.tif 000011
【図５】
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【図６】
2019066871.tif 000013
【図７】
2019066871.tif 000014
【図８】
2019066871.tif 000015
【図９】
2019066871.tif 000016
【図１０】
2019066871.tif 000017
【図１１】
2019066871.tif 000018
【図１２】
2019066871.tif 000019
【図１３ａ】
2019066871.tif 000020
【図１３ｂ】
2019066871.tif 000021
【図１３ｃ】
2019066871.tif 000022
【図１３ｄ】
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【図１３ｅ】
2019066871.tif 000024
【図１３ｆ】
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【図１３ｇ】
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【図１３ｈ】
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【図１３ｉ】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月12日(2018.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光ビームスプリッタであって、
第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムの間に配設され及び接着された反射型偏光子であり、前記反射型偏光子は、第１偏光状態の偏光を実質的に反射するとともに、相対する第２偏光状態の偏光を実質的に透過する、反射型偏光子を備え、
前記偏光ビームスプリッタの少なくとも一つの外主表面は少なくとも３Ｈの鉛筆硬度を有し、
前記偏光ビームスプリッタは、低複屈折率を有し、
前記低複屈折率を有するとは、前記第１偏光状態の偏光が前記偏光ビームスプリッタに入り、少なくとも２ｍｍの前記偏光ビームスプリッタを通って進み、前記出射主表面から前記偏光ビームスプリッタを出るとき、前記偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９５％が偏光され、前記第１偏光状態の偏光であることをいう、偏光ビームスプリッタ。
【請求項２】
前記第１ポリマープリズム及び前記第２ポリマープリズムそれぞれは、直角プリズムである、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３】
前記反射型偏光子が多層光学フィルムである、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項４】
前記第１偏光状態の偏光が前記偏光ビームスプリッタに入り、少なくとも２ｍｍの前記偏光ビームスプリッタを通って進み、前記出射主表面から前記偏光ビームスプリッタを出るとき、前記偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９９％が偏光され、前記第１偏光状態の偏光である、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項５】
互いに垂直な入射主表面および出射主表面を有する、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項６】
互いにほぼ平行な入射主表面および出射主表面を有する、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項７】
偏光ビームスプリッタであって、
第１ポリマープリズム及び第２ポリマープリズムの間に配設され及び接着された反射型偏光子であり、前記反射型偏光子は、第１偏光状態の偏光を実質的に反射するとともに、相対する第２偏光状態の偏光を実質的に透過する、反射型偏光子を備え、
前記偏光ビームスプリッタの少なくとも一つの外主表面は、第１の表面粗さを有すると共に、前記第１の表面粗さ未満の表面粗さである第２の表面粗さを有するコーティングを有し、
前記偏光ビームスプリッタは、低複屈折率を有し、
前記低複屈折率を有するとは、前記第１偏光状態の偏光が前記偏光ビームスプリッタに入り、少なくとも２ｍｍの前記偏光ビームスプリッタを通って進み、前記出射主表面から前記偏光ビームスプリッタを出るとき、前記偏光ビームスプリッタを出る光の少なくとも９５％が偏光され、前記第１偏光状態の偏光であることをいう、偏光ビームスプリッタ。
【外国語明細書】
2019066871000001.pdf