(57)【要約】【解決手段】  所望の特徴を有する光ビーム（３０、４６，５０，６６，７０、７８、８２）に所望の特徴を提供するための光学システム（１０、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）及び方法は、光学ユニットを画定する光ビーム（１８、１８ｂ）を生成する光源（１４）を備える。光学素子（２６、６２）は、変更ビーム（３０、６６、７０）を形成するため光学ユニット内に配置され、変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴（３４、７４）を導入することができる。ワイヤグリッド偏光子（３８）は光学ユニット内に配置され、異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子（４２）を有する。ワイヤグリッド偏光子は、実質的に光ビームに亘って所望の特徴を有する光ビームを得るため変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴を有して配置され、方向付けされる。【選択図】    図１
2008522221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の特徴を備えた可視光ビームを得るための方法であって、
（ａ）  可視光ビームを提供し、
（ｂ）  変更ビームを得るため前記可視光ビームを光学素子を用いて変更し、該光学素子は該変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができ、
（ｃ）  実質的に可視光ビームに亘って所望の特徴を有する可視光ビームを得るため前記変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子を有するワイヤグリッド偏光子を用いて、前記変更ビームの望ましくない特徴を補償する、各工程を備える、方法。
【請求項２】
前記変更工程は、前記可視光ビームを、望ましくない特徴を有する光学素子を用いて変更する工程を備え、前記補償工程は、前記光学素子の望ましくない特徴を補償する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変更ビームの望ましくない特徴は、偏光状態における望ましくない連続的な遷移を含み、実質的に均一な偏光状態を有する可視光ビームを得るため、前記複数の細長い素子は、前記変更ビームの偏光状態の望ましくない連続的な遷移に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記補償工程は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状及び湾曲からなる群から選択された異なる特徴へと連続的に遷移する複数の細長い素子を有するワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記変更工程は、前記可視光ビーム内に光学素子を配置する工程を備え、該光学素子は、レンズ、透過型液晶アレイ、反射型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、基板、ミラー、凹面鏡、凸面鏡、及び、偏光子からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記補償工程は、前記光学素子の前段に前記可視光ビーム内で前記ワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記補償工程は、前記光学素子の後段に前記変更光ビーム内で前記ワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記可視光ビームは前記光学素子を通して透過される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記可視光ビームは前記光学素子から反射される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
補償ビームは前記ワイヤグリッド偏光子を通して透過される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
補償ビームは前記ワイヤグリッド偏光子から反射される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、可視光の波長より小さい周期と、前記可視光の波長より大きい長さとを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記光学素子は、所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態へと遷移させるため前記ビームの少なくとも一部分を望ましくない態様で変更することができる変更部分を備え、
異なる特徴に連続的に遷移する前記一部分が、前記前記ワイヤグリッド偏光子を前記所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態に遷移させる部分に対応するように前記ワイヤグリッド偏光子を配置する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、同心環状領域のパターンで遷移する特徴を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記特徴は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状、湾曲、及び、前記の組み合わせからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
所望の特徴を備えた可視光ビームを提供するように構成された光学システムであって、
（ａ）  光学ユニットを画定する、可視光ビームを生成する可視光源と、
（ｂ）  変更ビームを形成するため前記光学ユニット内に配置された光学素子であって、該光学素子は、前記変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができる、前記光学素子と、
（ｃ）  異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子を有する、前記光学ユニット内に配置されたワイヤグリッド偏光子であって、該ワイヤグリッド偏光子は、実質的に前記可視光ビームに亘って所望の特徴を有する可視光ビームを得るため前記変更ビームの望ましくない特徴に対応する前記異なる特徴を有して、前記光学ユニット内に配置され、方向付けされる、前記ワイヤグリッド偏光子と、
を備える、光学システム。
【請求項１７】
前記光学素子は、望ましくない特徴を有し、前記ワイヤグリッド偏光子は前記光学素子の望ましくない特徴に対応する異なる特徴を有する光学素子に関して配置され、方向付けされる、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項１８】
前記変更ビームの望ましくない特徴は、偏光状態における望ましくない連続的な遷移を含み、実質的に均一な偏光状態を有する可視光ビームを得るため、前記複数の細長い素子は、前記変更ビームの偏光状態の望ましくない連続的な遷移に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項１９】
前記異なる特徴は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状及び湾曲からなる群から選択される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２０】
前記光学素子は、レンズ、透過型液晶アレイ、反射型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、基板、ミラー、凹面鏡、凸面鏡、及び、偏光子からなる群から選択される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２１】
前記ワイヤグリッド偏光子は前記光学素子の前段に前記光学ユニット内に配置される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２２】
前記ワイヤグリッド偏光子は、前記光学素子の後段に前記光学ユニット内で配置される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２３】
前記光学素子は、該光学素子を通して前記可視光ビームを透過させる、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２４】
前記光学素子は、前記可視光ビームを前記光学素子から反射させる、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２５】
前記ワイヤグリッド偏光子は、補償ビームを透過させるように配置される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２６】
前記ワイヤグリッド偏光子は、補償ビームを反射させるように配置される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２７】
前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、可視光の波長より小さい周期と、前記可視光の波長より大きい長さとを有する、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２８】
前記光学素子は、所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態へと遷移させるため前記ビームの少なくとも一部分を望ましくない態様で変更することができる変更部分を備え、
前記ワイヤグリッド偏光子は、異なる特徴に連続的に遷移する前記一部分が前記所望の偏光状態から異なる望ましくない偏光状態に遷移させる部分に対応するように配置される、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項２９】
前記ワイヤグリッド偏光子の前記複数の細長い素子は、同心環状領域のパターンで遷移する特徴を有する、請求項１６に記載の光学システム。
【請求項３０】
前記特徴は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状、湾曲、及び、前記の組み合わせからなる群から選択される、請求項２９に記載の光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、可視光ビームを補正するため又は別の光学要素を補償するための可視光スペクトルにおけるワイヤグリッド偏光子に関する。
【背景技術】
【０００２】
幾つかの光学素子が平面偏光光にさらされるとき、偏光状態に変化が引き起こされる。完全な偏光消滅を除いて、光学素子は、偏光平面を回転させたり、ビームに楕円偏光を誘起したり、又は、それらの両方を引き起こし得る。そのような変化は、ビーム光に亘って均一に生じるか、又は、ビームの一定部分でのみ生じ得る。いずれの場合においても、生成されたビームは、（例えば、液晶投影ディスプレイで画像コントラストを発生させるため）光学ユニットで要求され得る別の直線偏光子によって有効に区別することができない。その一つの回答が、誤った偏光光を却下するため素子の背後に「クリーンアップ」偏光子を置くことである。残念ながら、これは、透過したビーム光の一部分をぼんやりとさせ、ビーム光全体に亘って十分なコントラストを回復させるのには十分ではない。強度の減少、特に、ビームに亘る強度及び／又はコントラストの不均一さは、多数の用途、特に画像形成システムで却下され得る。
【０００３】
一例として、二色性でも複屈折性のいずれでもない球状レンズを想定する。そのようなレンズは、次の機構によって偏光光を回転させる。即ち、当該レンズの光軸に沿った光線は、その経路内で逸れず、完全にその偏光方向を維持する。他の光線は、それらの経路をレンズの作用によって変化させられ、この光線の偏光方向の回転を一定度合いで引き起こす。その結果、レンズから出た光は、それらの偏光方向を維持させた光線と、偏光方向を回転させた光線と、を有することになる。これらの偏光収差を補正することが望ましい。
【０００４】
幾つかの種類の偏光子が存在する。
複屈折結晶プリズム偏光子は、典型的には、それらの偏光子が幅広い限り、存在する（おおよそ立方体）。それらの偏光子は、研磨され、注意深く方向付けされた結晶プリズムから作られている。その結果、それらは高価であり、非常に低い分散性又は収束性を有する場合にのみ光を偏光させる。
【０００５】
マクニール立方偏光子は複屈折材料から作られていないが、多くの点で結晶偏光子に類似している。これらの両方の偏光子に関して、厚さ、低い受光角度及びコストは、それらの有効使用を禁止している。
【０００６】
より薄い偏光子を、方向付けされ、処理されたポリマーシートから作ることができる。それらは、一偏光の光のほとんどを透過するが、典型的には、直交する偏光光の事実上全てを吸収する。これは、強烈な光で厳しい加熱へと導きかねず、ポリマーは典型的には２００℃より低い温度で劣化する。吸収粒子はポリマー内に分散されているので、一定の厚さ（約０．０５ｍｍ）が、望ましくない偏光光の適切な吸収のために必要となる。更に加えて、ポリマー材料は、温度及び湿度が頻繁に変化する環境では、あまり安定しない。
【０００７】
回転楕円体が偏光されるべき光と比較して小さい寸法を持っている場合には、ガラス内に埋め込まれた長形の金属回転楕円体を方向付けすることによって、より熱耐性の向上した偏光子を作ることが提案された。残念ながら、そのような偏光子は、生成するのが困難であり得る。例えば、米国特許番号５，１２２，９０７号を参照せよ。
【０００８】
別の種類のポリマーを基にした偏光子は、吸収体を含んでいないが、相違する屈折率を有する傾斜領域を備えた２つの偏光子を分離させている。光は、Ｖ字形状のフィルムの開放側から入り、一方の側から他方の側へと反射され、最終的に出て行く。この再反射偏光子を作動させるため、「Ｖ字体」の両側部が存在しなければならない。それらは、中間の厚差さを持ち、高温に耐えられず、制限された角度アパーチャを持っている。再び、そのような偏光子は容易には生成されない。例えば、米国特許番号５，４２２，７６５号を参照せよ。
【０００９】
熱耐性偏光子は、屈折率が異なる無機材料から作ることができる。そのような偏光子は、薄くすることができる（約０．１〜１０．０μｍ）。それらの偏光子は、薄くしてもよい基板上に所定角度で堆積された不均一フィルムであるからである。残念ながら、偏光子のための異方性構造を提供するため堆積された透明な酸化物の配置にかなりのランダムさが存在している。このランダムさは性能を制限し、その結果、透過はほんの約４０％にしか過ぎず、偏光光はほんの約７０％にしか過ぎない。この光学的性能は、ほとんどの用途で不適切である。例えば、米国特許番号５，３０５，１４３号を参照せよ。
【００１０】
別の蒸着薄膜偏光子もランダムさの故に不十分である。この種の偏光子は、少なくとも１つが複屈折性である２つの材料の斜め蒸着により作られている。例えば、米国特許番号５，２４５，４７１号を参照せよ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記偏光子の多くが、直交偏光光を吸収するか又は使用するのが困難な方向に反射させる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
可視光ビームを補正し及び／又は別の光学素子により光ビーム内に導入された望ましくない特徴を補正するための方法及び／又は装置を開発することが有利となることが認識された。可視光を偏光させることができる偏光子デバイスを開発することが有利となることが認識された。更に、結果として透過及び／又は反射されたビームが用途に応じて制御され又はパターン化された偏光方向を有するように可視光ビームを処理し又は影響を及ぼすことができるような偏光子デバイスを開発することが有利となることが認識された。更に加えて、結果として透過及び／又は反射されたビームが、他の光学素子又は他の用途を補償するため使用することができる異なる偏光方向を有する一部分を有するように光ビームの異なる部分を異なる態様で処理し又は影響を及ぼすことができるような偏光子デバイスを開発することが有利となることが認識された。
【００１３】
本発明は、所望の特徴を有する、例えば可視光ビーム等の光ビームを得るための方法を提供する。光ビームは、変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができる光学素子を用いて変更ビームを得るため、光学素子を用いて変更される。変更ビームの望ましくない特徴は、複数の細長い素子を有するワイヤグリッド偏光子によって補償される。細長い素子の少なくとも一部分は、実質的に光ビームに亘って所望の特徴を有する光ビームを得るため変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する。
【００１４】
本発明の更に詳細な態様によれば、変更ビームの望ましくない特徴は、偏光状態における望ましくない連続的な遷移部である。細長い素子は、実質的に均一の偏光状態を有する光ビームを得る。
【００１５】
加えて、本発明は、光ビームに所望の特徴を提供するため光学システムを提供する。光源は、光学ユニットを画定する可視光ビームを生成する。光学素子は、変更ビームを形成するため光学ユニット内に配置される。加えて、光学素子は、変更ビームの少なくとも一部分に亘って連続的に遷移する望ましくない特徴を導入することができる。ワイヤグリッド偏光子は、光学ユニット内に配置される。ワイヤグリッド偏光子は、異なる特徴へと連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子を備える。ワイヤグリッド偏光子は、実質的に光ビームに亘って所望の特徴を有する光ビームを得るため変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴を有する光学ユニット内に配置され、方向付けされる。
【００１６】
本発明の追加の特徴及び効果は、本発明の特徴を例を用いて示す添付図面を参照した次の詳細な説明から明らかとなる。
【実施例】
【００１７】
以下、図示された例示の実施例を参照する。特定の用語は、同一のものを記載するため本明細書で使用される。しかし、本発明の範囲の制限がこれによって意図されているとは理解されるべきではない。
【００１８】
本発明は、光学素子によって導入された望ましくない特徴を補正又は補償するための方法及びワイヤグリッド偏光子を提供する。望ましくない特徴は、偏光状態の変化を引き起こし得る。例えば、光学素子は、図５に示されるように、楕円偏光方向を導入するか、そうでなければ光ビームの直線偏光を回転させるレンズとすることができる。別の例として、光学素子は、図６に示されるように、反射型液晶アレイとすることができる。両方の場合において、例えば、一定厚さ、幅、ピッチ及び向きを持つ直線的な細長い素子を備えたワイヤグリッド偏光子によって、ビームを偏光させることができる。
【００１９】
本発明は、偏光子の光学的アパーチャに亘って制御された態様で変化する特徴を有するような仕方で製作されたワイヤグリッド偏光子を提供する。制御された態様で変化し得る特徴は、偏光コントラスト、透過及び偏光方向を含んでいるが、これらに限定されるものではない。そのようなワイヤグリッド偏光子は、例えばレンズ等の光学システムにおける別の構成要素によって引き起こされる偏光状態の収差を大きく補正するように設計することができる。従って、光学システムは、例えば、クリーンアップ偏光子等の偏光収差を補正するための他のアプローチを使用するシステムを超える性能上の利点を実現することができる。
【００２０】
図１乃至図４には、本発明に係る例示された方法及び光学ユニット又は光学システムが示されている。光学ユニット又はシステムは、例えば画像投影システム等の様々な光学システムであってもよく、又は、該光学システムの一部を形成することができる。図７乃至図１４ｂには、光学素子により導入された偏光状態における変化等の望ましくない特徴を補正又は補償するため様々な構成を備えた本発明に係る例示としてのワイヤグリッド偏光子が示されている。より詳細に後述するように、本発明のワイヤグリッド偏光子は、光ビームの特徴又は偏光状態を連続的に変化させるため偏光子の光学的アパーチャの少なくとも一部分に亘って素子に連続的な変化を導入する。例えば、素子における連続的な変化として、向き（角度が付けられるか又は湾曲した素子）、厚さ、幅、ピッチ等における変化が含まれ得る。かくして、本発明のワイヤグリッド偏光子は、光ビームを通して異なる位置で異なる態様で光ビームに影響を及ぼすことができ、ビームの少なくとも一部分に亘って偏光状態が連続的に変化する光ビームを生成することができる。例えば、ワイヤグリッド偏光子は、（１）光ビームの少なくとも一部分に亘ってより均一な偏光状態を備えた光ビームを生成し、又は、（２）所望の光ビームを達成するか又は光ビームを補正するため光ビームの少なくとも一部分に亘って偏光状態が連続的に変化する光ビームを生成するように構成することができる。
【００２１】
望ましくない特徴は、図１及び図３に示されるように、ビーム内に導入され、次に、光学素子の次に配置されたワイヤグリッド偏光子によって補正又は補償されことができる。加えて、光学素子は、図２及び図４に示されるように、望ましくない特徴を光ビーム内に導入し得るが、該望ましくない特徴は、光学素子の前段に配置されたワイヤグリッド偏光子によって補正又は補償され得る。
【００２２】
光学素子は、図１及び図２に示されるように、ビームを透過させることによって望ましくない特徴を導入するか又は導入し得る。透過する光学素子の例には、レンズ、透過型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、透過基板、透過偏光子等が挙げられる。加えて、光学素子は、図３及び図４に示されるように、ビームを該光学素子から反射させることによって、望ましくない特徴を導入するか又は導入し得る。反射する光学素子の例には、ミラー、反射型液晶アレイ等が挙げられる。
【００２３】
図１を参照すると、望ましい特徴を有する可視光ビームを得るため、及び／又は、光学素子により印加された望ましくない光学的効果を補正又は補償するための、光学ユニット１０、光学システム及び方法が示されている。上述されたように、望ましい特徴は、例えば光ビームに亘って実質的に均一で連続的な直線偏光状態等のようなより均一な偏光状態であり得る。同様に、望ましい光学効果は、異なる直線偏光状態、又は、望ましい偏光状態の回転の導入であり得る。
【００２４】
光学ユニット１０は、光の経路と、該光の経路内に配置されて該経路を方向付けて影響を及ぼす光学的構成要素と、によって画定することができる。例えば、光学ユニットは、投影ディスプレイ等の少なくとも一部分を形成することができる。光学ユニット１０は、ライン１８によって示された、可視光ビームを提供する光源１４を備えている。光源１４は、高輝度放電ランプ、単一要素又はＬＥＤのアレイ等の発光ダイオード（ＬＥＤ）、高圧水源アーク灯、プラズマ光源等であってもよい。可視光ビーム１８は、可視スペクトル波長、即ち、約４００〜７００ｎｍ（ナノメートル）即ち０．４〜０．７μｍ（マイクロメートル）の間の波長を持っている。代替例として、光ビームは、例えば、紫外線（１９０ｎｍから４２０ｎｍ）又は７００ｎｍから１０，０００ｎｍの赤外線等、他の領域内の波長を持っていてもよい。
【００２５】
光学ユニットは、可視光ビーム１８をコリメートし、成形し、合焦し、方向付け、或いは他の仕方で処理するための他の光学的構成要素を備えることができる。例えば、偏光子２２は、ｘによって示される実質的に単一の偏光状態に、ビームを偏光するか又は可視光ビームを制限するため、可視光ビーム１８内に配置されてもよい（可視光ビームの偏光状態は、ｘ及びｙで示される、２つの反対の偏光状態又は直交する偏光状態から構成することができる。偏光状態は、典型的にはｓ及びｐによって指し示されるが、ｘ及びｙは、ｘがｓ又はｐのいずれか一方の偏光状態を示し、ｙが他方の偏光状態を示すように本明細書で使用されている）。偏光子２２は、１つ以上の偏光子を備えることができ、該偏光子は、ワイヤグリッド偏光子、二色性偏光子、薄膜偏光子を始めとする任意の種類の偏光子であってもよい。代替例として、可視光ビームは、ｕによって示される、非偏光状態であってもよい（図２）。
【００２６】
別の例として、光学ユニット１０は、可視光ビーム１８内に配置された光学素子２６を備えることができる。光学素子２６は、所望の機能を提供してもよく、又は、所望の態様で可視光ビームを実質的に変更してもよい。例えば、光学要素２６は、所望の結果を得るため、可視光ビームをコリメートし、成形し、合焦し、方向付け、或いは他の仕方で処理するための他の光学的構成要素を備えることができる。例を挙げると、光学要素２６は、レンズ（図示せず）、複数のレンズ、透過型液晶アレイ、光学的遅延器、波長板、プリズム、透過基板、透過偏光子等とすることができる。当該レンズは、平凸レンズ、平凹レンズ、両凸レンズ、凸平レンズ、凹平レンズ等とすることができる。光学素子２６は、ライン３０により示された、変更ビームを生成するため可視光ビームを該素子を通して透過させるように構成することができる。変更ビーム３０は、例えば所望の偏光状態等の所望の特徴を実質的に備えていてもよい。加えて、変更ビームは、光学素子２６によって例えば合焦されたりコリメートされたりするように変更されてもよい。
【００２７】
更に加えて、光学素子２６は、望ましくない特徴を備え、ライン３４により示された望ましくない変更ビームを得るように可視光ビーム１８又はその一部分を望ましくなく変更しかねない。例えば、望ましくない変更ビーム３４は、ｏによって示される、望ましくなく回転され楕円偏光された光を含み得る（代替例として、光学素子は後述されるように、望ましくない特徴を導入することができる）。望ましくない特徴は、ライン３４のばらついた長さにより示されるように変更ビーム３０の少なくとも一部分に亘って連続的に遷移し得る。例えば、光学素子２６は、望ましくない回転偏光又は楕円偏光状態を導入し得る。該偏光状態は、ビームの断面に亘って、より少ない状態からより多い状態まで遷移するか又は振幅が増大し得る。上述のシナリオは、偏光状態の連続的な遷移を導入することができるレンズによって実現することができる。
【００２８】
光学素子２６は、いくつかの態様では望ましくない特徴を持ち得る。例えば、光学素子２６又はレンズは、偏光状態における変化等、望ましくない特徴を誘起し得る湾曲部又は変化する厚さを持つことができる。光学素子の特徴は、望ましい場合及び望ましくない場合の両方を持ち得ることが理解されよう。例えば、レンズの湾曲部又は変化する厚さは、光ビームを合焦させる点で望ましいが、偏光状態を変化させる点で望ましくない。
【００２９】
望ましくない特徴又は偏光状態における望ましくない変化は、光学ユニットの性能に悪影響を及ぼし、他の光学素子が意図したものとは異なる態様で光ビームを処理させかねないことが理解されよう。例えば、光学ユニットが液晶アレイ又は偏光分析器で投影ディスプレイ等の一部を形成する場合、偏光状態における望ましくない特徴又は変化が、ビーム上の画像情報を液晶アレイによって誤回転させるか又は偏光分析器によって却下又は不能にさせず、歪んだ又は不正確な画像を生じさせかねない。一例が図５に表されており、この例では、直線で一定の要素を備えるワイヤグリッド偏光子等の典型的な偏光子３５は、光学素子２６の後段に変更ビーム内に配置されている。偏光子３５の意図された目的は、変更ビーム３０を偏光させるか変更ビーム３０を別個の偏光状態ｘ及びｙへと分離させることができる。例えば、偏光子３５は、一方の偏光状態ｘの透過ビーム３６を透過し、他方の偏光状態ｙの反射ビーム３７を反射させることを意図することができる。しかし、光学素子２６は望ましくない特徴ｏをビーム３４の一部分へと導入したので、偏光子３５の意図した目的は完全には実現されていない。例えば、望ましくない特徴ｏを備えたビーム３４の一部分は、破線３６ｂ及び３７ｂにより示されているように、偏光子３５により処理されないか又は誤って処理され得る。例えば、破線３６ｂ及び３７ｂは、意図せず消去され、意図せず透過され、意図せず反射されるか又は望ましくない偏光状態を有するビームの一部分を表している。
【００３０】
従って、図１を再び参照すると、上述され、以下でより完全に説明される本発明に係るワイヤグリッド偏光子３８は、偏光ビーム３０の、望ましくない特徴又は偏光状態における望ましくない変化を補償するため、光学ユニット内に配置されるか又は光学素子２６の後段に変更ビーム３０内に配置されることができる。更に詳細に後述されるように、ワイヤグリッド偏光子３８は、変更ビームの望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと偏光子の光学的アパーチャを横切って連続的に遷移する少なくとも一部分を有する複数の細長い素子４２を有する。かくして、ワイヤグリッド偏光子３８又は連続的な素子４２の遷移
は、実質的に可視光ビームに亘って望ましい特徴を有する可視光ビーム４０又は５０を得る。後述されるように、ワイヤグリッド偏光子３８は、変更光ビーム３０を、反対の又は直交する状態ｘ及びｙへと実質的に分離することができ、所望のビーム４６を透過させるか及び／又は所望のビーム５０を反射するように構成することができる。
【００３１】
ワイヤグリッド偏光子３８の素子４２の異なる特徴への連続的遷移部は、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状及び／又は湾曲又は異なる曲率への変化を含み得る。幾つかの特徴を調整された態様で一緒に変更してもよく、或いは一つの特徴だけを変更させてもよい。素子の全て又は幾つかだけが遷移してもよい。更には、素子の一部分のみが遷移してもよい。例を用いると、ワイヤグリッド偏光子３８の素子４２の幾つかが、湾曲又は異なる角度の方向付けへと遷移させるものとして図１に示されている。ワイヤグリッド偏光子３８の素子４２の特徴の連続的な遷移は、変更ビーム３０の、望ましくない特徴における連続的な遷移、又は、望ましくない偏光における連続的な遷移に対応することができる。かくして、ワイヤグリッド偏光子３８を、変更ビーム３０又は光学素子２６に対応するように位置決め及び／又は方向付けすることができる。或いは、素子４２は、変更ビームにおける望ましくない特徴の連続的な遷移と合致させるため連続的に遷移するように構成することができる。光学素子２６は、ビームを合焦させるための湾曲等の一態様にとって望ましい特徴と、ビームの偏光状態を回転させる湾曲等の別の態様にとって望ましくない別の特徴（又は同じ特徴）とを有することができることが理解されよう。かくして、素子４２を、湾曲等の光学素子の望ましくない特徴に対応するように、並びに、光学素子の望ましくない特徴を補償するように構成することができる。
【００３２】
光学素子２６を、非偏光光ビーム内に配置することができ、即ち偏光子２２を設けなくすることができ、ワイヤグリッド偏光子３８は、光学素子２６から変更ビーム３０を偏光させると共に上述されたように補正又は補償することができることも理解されよう。
【００３３】
図２を参照すると、所望の特徴を有する可視光ビームを得るため、及び／又は、光学素子により適用される望ましくない光学的効果を補正又は補償するための別の光学ユニット１０ｂ及び方法が示されている。光学ユニット１０ｂ及び方法は、多くの点で、上述された光学ユニット及び方法に類似している。かくして、冗長さを制限するため当該説明の多くを繰り返さないことにするが、図１に関する上記説明は、図２に関する現在の説明にも当てはまることが理解されるべきである。しかし、光学ユニット１０ｂは、光学素子が適用できるところの望ましくない光学的効果を補償又は補正するため光学素子２６の前段に配置された本発明に係るワイヤグリッド偏光子３８を備えることができる。かくして、ワイヤグリッド偏光子３８は、光学素子がビームを望ましくないように変更する前に、又は、光学素子がビームを望ましくないように変更した後に変更ビームが望ましい特徴を有するように、望ましくない光学的効果を補償することができる。ワイヤグリッド偏光子３８を、ｕによって示されるように、非偏光であり得る可視光ビーム内に配置することができる。ワイヤグリッド偏光子３８は、可視光ビーム１８ｂを偏光することができ、即ち、可視光ビームを２つの異なる光ビームに、即ち対応する異なる偏光状態がｘ及びｙである反射ビーム５４及び透過ビーム５８へと分離することができる（上述したように、偏光状態ｘ及びｙは、各々、ｓ及びｐ、又は、ｐ及びｓの偏光状態とすることができる）。
【００３４】
反射ビーム５４及び／又は透過ビーム５８を実質的に偏光させることができ（又は、実質的に均一な直線偏光状態を有することができる）、主要な偏光状態ｘ又はｙから異なる偏光状態ｘ’又はｙ’へと各々連続的に遷移させることができる。例えば、反射ビーム５４は、実質的に均一な偏光状態ｘを持つことができるが、偏光状態ｘから異なる偏光状態ｘ’へと連続的に遷移する少なくとも一部分５４ｂを持つことができる。同様に、透過ビーム５８は、実質的に均一の偏光状態ｙを持つことができるが、偏光状態ｙから異なる偏光状態ｙ’へと連続的に遷移する少なくとも一部分５８ｂを持つことができる。異なる偏光状態ｘ’及び／又はｙ’は、回転偏光状態又は楕円偏光状態へと遷移することができ（又は大きさ及び度合いが変化）、或いは、反対の偏光状態ｙ又はｘへと各々遷移することができる。代替例として、実質的な偏光状態を有するというよりも、ビームの大部分は、一つの偏光状態から別の偏光状態へと遷移することができる。
【００３５】
上述されたように、ワイヤグリッド偏光子３８からの反射ビーム５４又は透過ビーム５８の偏光状態における遷移部分を、光学素子２６の望ましくない特徴に対応させるように位置決めすることができる。かくして、偏光状態における遷移部は、変更ビーム３０が例えば実質的に均一の偏光状態ｘ又はｙ等、望ましい特徴を有するように光学素子２６の望ましくない特徴を補償することができる。従って、ワイヤグリッド偏光子３８は、可視光ビーム１８ｂを偏光させると共に、光学素子２６を補正又は補償することができる。
【００３６】
光学素子２６は、実線で示されるように、透過ビーム５８内に、ワイヤグリッド偏光子３８の後段に配置することができる。代替例として、光学素子２６は、破線で示されるように、反射ビーム５４内に、ワイヤグリッド偏光子３８の後段に配置することができる。更には、光学素子２６を変更ビーム３０を透過するように構成することができる。かくして、変更ビーム３０を、ワイヤグリッド偏光子によって補正又は補償されたような所望のビームとすることができる。
【００３７】
図５に関して上述されたように、ワイヤグリッド偏光子３８が無い場合、光学素子２６がビームを望ましくないように変更する。
図３を参照すると、望ましい特徴を有する可視光ビームを得るため、及び／又は、光学素子により印加された望ましくない光学的効果を補正又は補償するための別の光学ユニット１０ｃ及び方法が示されている。光学ユニット１０ｃ及び方法は、多くの点で、上述された光学ユニット及び方法に類似している。かくして、冗長さを制限するため当該説明の多くを繰り返さないことにするが、図１及び図２に関する上記説明は、図３に関する現在の説明にも当てはまることが理解されるべきである。しかし、光学ユニット１０ｃは、可視光ビーム１８に配置された異なる種類の光学素子６２を備えることができる。光学素子６２は、特定の偏光状態を有する光の一部分を透過又は反射することができると共に、ビームの特定部分の偏光状態を選択的に回転させることができる透過若しくは反射型光バルブ又は液晶アレイであってもよい。透過光バルブ又は液晶アレイの場合には、光学素子６２は、画像情報で符号化された変更ビーム６６、又は、異なる偏光状態ｘ又はｙが選択的にパターン化された部分を透過させることができる。かくして、変更ビーム６６は、実質的に、望ましい画像状態等の所望の特徴を備えることができる。代替例として、反射型光バルブ又は液晶アレイの場合には、光学素子６２は、画像情報が符号化された、破線で示される変更ビーム７０を反射させることができる。反射光バルブ又は液晶アレイは、反射型光学素子の一例である。他の反射型光学素子として、平面又は平坦なミラー、凸面鏡、凹面鏡等を挙げることができる。
【００３８】
更に加えて、光学素子６２は、望ましくない特徴を有するライン７４により示された望ましくない変更ビームを得るため、可視光ビーム１８、その一部を望ましくなく変更することができる。例えば、望ましくない変更ビーム７４は、ｏにより示された、望ましくない回転偏光又は楕円偏光を状態を含むことができる。（代替例として、光学素子は望ましくない特徴を導入することができる）。望ましくない特徴は、ライン７４の可変長さにより示される、変更ビーム６６又は７０の少なくとも一部分に亘って連続的に遷移することができる。例えば、光学素子６２は、望ましくない回転又は楕円偏光状態ｏを導入し得る。該楕円偏光状態ｏは、ビームの断面に亘って、より少ない偏光状態からより多い偏光状態へと遷移するか又は振幅が増大する。直線及び一定の素子を有するワイヤグリッド偏光子等の典型的な偏光子３５が光学素子６２の前段に配置された例が図６に表されている。偏光子３５の意図された目的は、光学素子６２に偏光光を提供することであり、その一方で、光学素子２の意図された目的は、偏光状態のパターンの補正画像又は補正パターンを提供することである。例えば、光学素子６２は、直交偏光状態ｘ及びｙのパターンで、透過ビーム６４を透過させるか又は反射ビーム６２を反射させるように意図されている。しかし、光学素子６２が望ましくない特徴ｏをビーム６４ｂ又は６５ｂの一部分へと導入したので、光学素子２の意図された目的は、完全には実現されない。例えば、望ましくない特徴ｏを有するビーム６４ｂ又は６５ｂの一部は、後段の分析器（又は偏光子）によって処理されないか又は誤って処理され、かくして、意図せず消去されるか、意図せず透過されるか、意図せず反射される等、不正確又は不完全な画像を生じさせ得る。
【００３９】
従って、再び図３を参照すると、本発明に係るワイヤグリッド偏光子３８を、変更ビーム３０の、望ましくない特徴又は偏光状態の望ましくない変化を補償するため光学素子６２に引き続いて、光学ユニット又は変更ビーム３０内に配置することができる。ワイヤグリッド偏光子３８は、実線で示されるように、光学素子６２を通して透過又は通過される透過ビーム６２内に配置されてもよい。代替例として、ワイヤグリッド偏光子３８は、破線で示されるように、光学素子６２から反射された反射ビーム７０内に配置されてもよい。ワイヤグリッド偏光子３８は、光学素子６２からのビーム、即ち透過ビーム６６又は反射ビーム７０のいずれかを反対又は直交する偏光状態ｘ及びｙへと実質的に分離することができ、所望のビーム７８を透過させるか又は所望のビーム８２を反射させるように構成することができる。
【００４０】
図４を参照すると、所望の特徴を有する可視光ビームを得るため、及び／又は、光学素子により印加された望ましくない光学的効果を補正又は補償するための別の光学ユニット１０ｄ及び方法が示されている。光学ユニット１０ｄ及び方法は、多くの点で、上述された光学ユニット及び方法に類似している。かくして、冗長さを制限するため当該説明の多くを繰り返さないことにするが、図１乃至図３に関する上記説明は、図４に関する現在の説明にも当てはまることが理解されるべきである。しかし、光学ユニット１０ｄは、光学素子が敵将することができる、望ましくない光学的効果を補正又は補償するため光学素子６２の前段に配置された本発明に係るワイヤグリッド偏光子３８を備えることができる。ワイヤグリッド偏光子３８を、ｕによって示された、非偏光状態とすることができる可視光ビーム１８ｂ内に配置することができる。ワイヤグリッド偏光子３８は、可視光ビーム１８ｂを偏光させることができ、即ち、対応する異なる偏光状態がｘ及びｙである状態で可視光を２つの異なる光ビーム、即ち反射ビーム５４及び透過ビーム５８へと分離することができる（上述されたように、偏光状態ｘ及びｙは、各々、ｓ及びｐ、又はｐ及びｓとすることができる）。
【００４１】
反射ビーム５４及び／又は透過ビーム５８を、実質的に偏光させることができ（又は、実質的に均一な直線偏光状態を持つことができる）、主要な偏光状態ｘ又はｙから異なる偏光状態ｘ’又はｙ’へと各々連続的に遷移することができる。例えば反射ビーム５４は実質的に均一な偏光状態ｘを持つことができるが、偏光状態ｘから異なる偏光状態ｘ’へと連続的に遷移する一部分５４ｂを少なくとも有することができる。同様に、透過ビーム５８は実質的に均一な偏光状態ｙを持つことができるが、偏光状態ｙから異なる偏光状態ｙ’へと連続的に遷移する一部分５８ｂを少なくとも有することができる。異なる偏光状態ｘ’及び／又はｙ’は、回転又は楕円偏光状態へと遷移することができ（又は、振幅若しくは度合いが変化する）、或いは、反対の偏光状態ｙ又はｘへと各々遷移することができる。代替例として、実質的に均一な偏光状態を持つのではなく、ビームの大部分が一つの偏光状態から別の偏光状態へと遷移することができる。
【００４２】
上述されたように、ワイヤグリッド偏光子３８からの反射ビーム５４又は透過ビーム５８の偏光状態の遷移部を光学素子６２の望ましくない特徴に対応するように配置することができる。かくして、偏光状態における遷移部は、変更ビーム６６又は７０が、例えば実質的に均一の偏光状態ｘ又はｙ等の所望の特徴を有するように、光学素子６２の望ましくない特徴を補償することができる。従って、ワイヤグリッド偏光子３８は、可視光ビーム１８ｂを偏光させると共に、光学素子６２を補償することができる。
【００４３】
光学素子６２は、実線で示されるように、透過ビーム５８内にワイヤグリッド偏光子３８の後段に配置することができる。代替例として、光学素子２６は、破線で示されるように、反射ビーム５４内に、ワイヤグリッド偏光子３８の後段に配置することができる。更には、光学素子６２は、変更ビーム６６を透過させるか又は変更ビーム７０を反射させるように構成することができる。
【００４４】
上述されたように、光学素子６２は、特定の偏光状態を備えた光の部分を透過又は反射することができる透過型若しくは反射型光バルブ又は液晶アレイであってもよく、ビームの特定部分の変更状態を選択的に回転させることができる。かくして、光学素子６２は、変更ビーム６６を透過させるか又は画像情報が符号化された変更ビーム７０又は異なる偏光状態ｘ又はｙを有する一部分を反射することができる。かくして、変更ビーム６６又は７０は、例えば望ましい画像情報等の所望の特徴を実質的に備えていてもよい。反射型光バルブ又は液晶アレイは、反射型光学素子の一例である。他の反射型光学素子として、平面又は平坦なミラー、凸面鏡、凹面鏡等を挙げることができる。
【００４５】
上述されたように、ワイヤグリッド偏光子３８は、複数の細長い素子４２を有する。これらの素子は、可視光と相互作用して、該可視光を反対の直交する偏光状態ｘ及びｙへと実質的に分離することができる（上述されたように、偏光状態ｘ及びｙは、各々、ｓ及びｐ、又はｐ及びｓとすることができる）。
【００４６】
詳しくは、素子４２は、可視光と相互作用するためサイズが定められ、間隔を隔てられている。かくして、素子４２は、比較的長くて薄く、略平行なアレイに配置され、又は、様々な部分が平行アレイを有している。これらの寸法は、使用される波長によって決定される。次の寸法は、完全なスペクトル可視光にとって好ましいと考えられる。これらの素子は、可視光の波長よりも長い波長、即ち７００ｎｍ（０．７μｍ）より大きい波長を有するのが好ましい。しかし、長さは、遙かに長くなってもよい。一態様では、素子は、可視光の波長よりも短い、即ち４００ｎｍ（０．４μｍ）より小さい波長の、中心間間隔、ピッチ又は周期を有する。別の態様では、素子は、可視光の波長の半分より短い、即ち２００ｎｍ（０．２μｍ）より小さいピッチ又は周期を有する。別の態様では、素子は、ピッチ又は周期の１０から９０％の範囲の幅を有する。
【００４７】
素子４２は、一般に、（１）実質的に均一で一定の直線偏光状態を有する透過ビームを透過させるため、（２）実質的に均一で一定の直線偏光状態を有する反射ビームを反射させるため、可視光と相互作用する。素子は、一般に、該素子に対し局所的に直交し又は横断するように方向付けされた第１の偏光状態を有する光を透過させ、当該素子に平行に方向付けされた第２の偏光状態を有する光を反射させる。ワイヤグリッド偏光子は、一定度合いの効率を有する光の偏光状態を分離し、或いは、偏光状態の両方の中には、透過されたり及び／又は反射されたりするものがあることが理解されよう。素子の一部分は、異なる偏光状態を透過又は反射させるように構成されていることも理解されよう。
【００４８】
更には、素子４２は、変更ビームの望ましくない特徴、又は、光学素子の望ましくない特徴に対応する異なる特徴へと連続的に遷移する一部分を少なくとも有する。上述されたように、ワイヤグリッド偏光素子３８の素子４２の異なる特徴への連続的遷移は、次のものに対する変化を含むことができる。即ち、異なる角度の方向付け、異なる周期、異なる幅、異なる厚さ、異なる形状、及び／又は、湾曲又は異なる曲率である。素子のうち全て又は幾つかのみが遷移してもよい。更には、素子の一部分のみが遷移してもよい。
【００４９】
図７ａ及び図７ｂを参照すると、素子４２又はそれらの一部分は、直線又は線形部分から素子の平面内で湾曲した湾曲部分８０又は弧状部分８４への連続的な遷移部を含むことができる（図７ａ及び図７ｂは、明瞭にするため概略的に示されている）。弧状部分８０は、図７ｂに示されるように、凹状であってもよく、又は、外側に延在してもよい。代替例として、弧状部分８４は、図７ｂに示されるように、凸又は内側に延在してもよい。湾曲は、簡単でも複雑なものでもいずれでもよい。ワイヤグリッド偏光子３８及び３８ｂは、素子４２が、中央部、頂部、底部及び側部において直線若しくは線形の形状からコーナーの近傍で弧状部分８０及び８４の形状へと遷移するように、コーナーの近傍に位置する弧状部分８０及び８４を有する。かくして、大部分の素子４２は、比較的直線的で互いに平行であり、弧状部分８０及び８４は、直線素子に対して湾曲を有する。図７ａ及び図７ｂにおける素子４２、８０及び８４は、そのコーナーで収差を導入する傾向がある平方光学素子で使用するように構成することができる。大きさ、形状、向き及び湾曲の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。
【００５０】
図８を参照すると、ワイヤグリッド偏光子３８ｃは、直線又は線形部分から、残りの素子４２とは異なる角度の方向付けを有する異なる直線若しくは線形部分へと連続的に遷移する素子４２を有することができる（図８のワイヤグリッド偏光子は、明瞭さのため概略的に示され、幾つかの異なる変更を表している）。例えば、幾つかの素子及び／又は素子の一部分８６は、直線又は線形であってもよいが、外側に延在する角度の方向付けを有することもできる。同様に、幾つかの素子及び／又は素子の一部分８８は内側に延在することもできる。角度部分８６及び８８の角度は、残りの素子４２に対して鈍角であり得る。加えて、角度部分８８又は９２は、互いに関して平行とすることができるが、他の素子に関して鈍角を持つこともできる。かくして、大多数の素子４２は、互いに対して比較的直線で平行とすることができるが、角度部分８６及び８８は他の素子４２に対して鈍角を有する。再び、角度素子８６及び８８は、ワイヤグリッド偏光子の末端コーナーに位置することができる。かくして、ワイヤグリッド偏光子３８ｃは、中央部、頂部、底部及び側部において直線又は線形の形状から、コーナーの近傍の角度部分８８及び９２まで遷移する素子４２を持つことができる。単一素子は、一方の角度の方向付けから別の角度の方向付けまで遷移することができ、又は、第２の素子は異なる角度の方向付けを有することができることが理解されよう。っかうど部分８６及び８８並びに残りの素子４２は、素子４２が異なる角度部分８６及び８８へと変化する、遷移部、点若しくはラインを画定することができる。遷移部は、直線又は線形とすることができ、素子４２に対して直交及び平行に方向付けすることができる。代替例として、他の角度部分０９０は、両方の素子に対して鋭角、例えば４５度の角度で方向付けされた直線又は線形の遷移部を形成することができる。他の角度部分９２は、曲線又は弧をなす遷移部を形成することもできる。素子又はワイヤグリッド偏光子は、そのコーナーで収差を導入する傾向がある平方光学素子で使用するように構成することができる。遷移部の角度、形状、遷移部の向き、及び、遷移部の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。
【００５１】
図９を参照すると、ワイヤグリッド偏光子３８ｄは、異なる幅及び／又は異なる間隔へと連続的に遷移するその素子又は一部分を有することができる（図９のワイヤグリッド偏光子は、明瞭さのため概略的に示され、幾つかの異なる変更を表している）。素子４２の大多数は、例えば、中央部、頂部、底部及び側部で、一部分９４及び９６が異なる幅を持っている状態で一定の及び／又は均一の厚さを持つことができる。素子の幾つか又は一部分９４は、より幅の狭い間隔又はギャップに対してより幅が広く、及び／又は、素子の幾つか又は一部分９６は、より幅の広い間隔又はギャップに対してより幅が狭い。素子は、一つの幅から異なる幅へと遷移することができる。遷移部は、上述されたように直線又は線形とすることができ、素子に対して垂直及び平行に方向付けされている。他の部分９８は、例えば４５度等の鋭角で方向付けされた遷移部を有することができる。他の角度部分１００は、曲線又は弧状の遷移部を形成することができる。素子又はワイヤグリッド偏光子は、そのコーナーで収差を導入する傾向がある平方光学素子で使用するように構成することができる。遷移部の角度、形状、遷移部の向き、及び、遷移部の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。
【００５２】
図１０を参照すると、ワイヤグリッド偏光子３８ｅは、異なる厚さへと遷移するその素子又は一部分１０４及び１０８を有することができる。素子４２の大多数は、例えば、中央部、頂部、底部及び側部で、一定の及び／又は均一の厚さを持つことができるが、素子の長さに沿ってより厚い部分１０４及びより薄い部分１０８へと遷移する。より厚い部分及びより薄い部分の位置は、補正される収差の種類及び位置によって決定される。上述されたように、素子は、様々な異なるパターンでより厚い部分又はより薄い部分へと遷移することができる。
【００５３】
ワイヤグリッド偏光素子は、所定のパターンで遷移する特徴を有する素子を持つことができる。図１１ａ及び図１１ｂを参照すると、ワイヤグリッド偏光子３８ｆ及び３８ｇは、同心円又は同心環状領域のパターンで一つの幅から別の幅へと遷移する幅を備えた素子を有することができる。かくして、当該パターンは、離散的であってもよい。例えば、素子１２０〜１２４は、図１１ａに示されるように、中央部で幅の狭い幅から、周辺部の周りでより幅の広い幅へと遷移することができる。別の例では、素子１２６〜１３０は、図１１ｂに示されるように、中央部で幅の広い幅から、周辺部の周りでより幅の狭い幅へと遷移することができる。そのような同心パターンは、円形光学素子を補正するために有用とすることができる。多数の同心パターンを提供できることが理解されよう。更には、素子は、素子の長さに沿って連続的に遷移することができる。例えば、ワイヤグリッド偏光子３８ｈは、図１１ｃに示されるように、それらの末端部１３４で幅を増大することができる素子１４２を持っていてもよく（中央部即ち中間部１３６で幅が減少する）、破線により示される円形パターンを形成することができる。別の例では、ワイヤグリッド偏光子３８ｉは、図１１ｄに示されるように、それらの末端部１４０で幅を減少することができる素子１３８を持っていてもよく（中央部即ち中間部１３６で幅が増大する）、破線により示される円形パターンを形成することができる。
【００５４】
図１２ａ及び図１２ｂを参照すると、ワイヤグリッド偏光子３８ｊ及び３８ｋは、同心円又は同心環状領域のパターンで一つの角度から別の角度へと遷移する角度の方向付けを備えた素子を有することができる。再び、これらの領域又は同心円は、離散的であってもよい。例えば、素子１４４〜１４８は、図１２ａに示されるように、中央から、外側に延在するより大きい鈍角へと角度を遷移させることができる。別の例として、素子１５０〜１５４は、図１２ｂに示されるように、内側に延在することができる。別の例として、ワイヤグリッド偏光子３８ｌ及び３８ｍは、図１２ｃ及び図１２ｄに示されるように、隣接する群内の素子が相対的な方位角度が増減する状態で、素子の長さに沿って隣接する連続領域内に形成することができる素子１５６〜１６０及び１６２〜１６６を有してもよい。
【００５５】
図１３ａを参照すると、ワイヤグリッド偏光子３８ｎは、隣接する領域又は区域におい一方の周期又は間隔から別の周期又は間隔へと遷移する素子１６８〜１７０を持つことができる。例えば、素子は、各領域のピッチが隣接する領域毎に増加又は減少する状態で素子に垂直な細長い領域を有することができる。図１３ｂを参照すると、ワイヤグリッド偏光子３８ｏは、隣接する領域又は区域において一つの幅から別の幅へと遷移する素子１７４〜１７８を有することができる。例えば、素子は、各領域における幅が隣接する領域毎に増加又は減少する状態で、素子に垂直な細長い領域を持つことができる。別の例として、図１３ｃに示されるように、ワイヤグリッド偏光子３８ｐは、線形態様でそれらの長さに沿って幅が増加及び／又は減少し得る素子１８０を有することができる。別の例として、図１３ｄに示されるように、ワイヤグリッド偏光子３８ｑは、湾曲又は弧状態様でそれらの長さに沿って幅が増加及び／又は減少し得る素子１８２又は１８４を有することができる。
【００５６】
素子の特徴の遷移部は、上記特徴のうち１つ以上を含むことができることが理解されるべきである。例えば、素子は、直線形状から湾曲しより厚い形状等へと遷移することができる。加えて、素子は、それらの長さに沿って厚さを遷移させることができる。例えば、素子の中央部又は中間部を比較的薄くし、その末端部を比較的厚くすることができる。代替例として、素子の中央部又は中間部を比較的厚くし、その末端部を比較的薄くすることができる。
【００５７】
図１４及び図１５を参照すると、電磁波２００のビームの２つの直交偏光状態を分離する、代表的なワイヤグリッド偏光子３８が示されている。ビーム２００は、図示のように、特に画像又は情報を載せたビームの場合に、偏光子３８の面上又は素子上に入射することができる。代替例として、ビームは基板上に入射することができる。ワイヤグリッド偏光子３８は、基板２０４上に配置された複数の細長い間隔を隔てた素子４２を備えることができる。素子４２は、例えば、フォトリソグラフィー等によって、基板４０２上に配置することができる。素子４２は、導電性素子又はワイヤのいずれであってもよく、有効であることが発見された、アルミニウム又は銀から形成することができる。基板は、ガラス、プラスチック又は石英等であってもよい。基板２０４は、電磁波又は可視光が基板により透過され即ち基板を通過することができるように、電磁波又は可視光に対し透明とすることができる。かくして、基板２０４は、電磁波又は可視光を透過する光学的特性を有することができる。一態様では、光学要素１４又は基板２８は、電磁波又は光を、他の仕方で変えること無く、例えば位相、角度等を変化させること無く、透過させることができる。例えばリブ、ギャップ、溝、層、フィルム等を始めとする他の構造、材料又は層を、素子４２と基板２０４との間に配置することができる。加えて、低い屈折率（即ち、基板の屈折率よりも低い屈折率）及び制御された厚さを備えた領域を素子及び基板の間に形成することができる。基板から素子を分離する低い屈折率の領域は、最も長い波長共鳴点をより短い波長へとシフトさせることができ、偏光子から反射されたＰ偏光の電磁波即ち光の部分を減少させることができる。
【００５８】
素子４２は、比較的長くて薄い。素子４２の全て又はほとんどは、例えば可視光等の所望の電磁波の波長よりも一般に長い長さを持つことができる。かくして、素子４２は、可視光の用途に関して少なくとも約０．７μｍの長さを有する。しかし、典型的な長さは、遙かに大きくなり得る。素子４２は、可視光用途に対して、所望の電磁波即ち光の波長よりも小さい、即ち、０．４μｍ（マイクロメートル即ちミクロン）より小さい厚さ即ち高さｔを有することができる。一態様では、当該厚さは、可視光用途に対して、０．２μｍよりも小さくすることができる。更に、素子４２は、所望の電磁波即ち光の波長よりも小さい素子の間隔、ピッチ又は周期Ｐで、略平行な配列で配置される。かくして、素子４２は、可視光用途に対して、０．４μｍ（マイクロメートル即ちミクロン）より小さいピッチＰを有する。一態様では、ピッチＰは、可視光用途に対して、光の波長のおおよそ半分、即ち約０．２μｍよりも小さくすることができる。素子４２は、可視光用途に対して、周期Ｐよりも小さい、即ち０．４μｍ若しくは０．２μｍより小さい幅ｗを持っていてもよい。一態様では、当該幅は、可視光用途に対して、０．１〜０．２μｍより小さくすることができる。なお、より長い周期（光の波長のおおよそ２倍即ち１．４μｍより大きい）を持つアレイは回折格子として作動することができ、その一方でより短い（光お波長のおおよそ半分即ち０．２μｍよりも小さい）周期を持つアレイは偏光子として作動し、また、遷移領域の周期（約０．２から約１．４μｍの間）を持つアレイは回折格子として作動し、共鳴と称される突然の変化又は異常によって特徴付けられる。かくして、素子４２の実際のサイズは非常に小さく、実際には素子４２のアレイは裸眼には連続的な反射表面として現れることができることが理解されよう。しかし、図面に示されるように、素子４２のアレイは、実際には非常に小さい構造、即ち１０−８メートルのオーダーのサイズ即ちスケールを持つナノ構造を形成する。
【００５９】
更には、素子４２のアレイのサイズ及び構成は、一偏光状態の電磁波を概して透過させ、別の偏光状態の電磁波を概して反射させるため電磁波即ち可視光と相互作用するように設計されている。上述したように、ビーム２００は、偏光３８に入射することができる。偏光デバイス３８は、ビーム２００を鏡のように反射された成分２０８と、非回折透過成分２１２と、に分割することができる。Ｓ偏光及びＰ偏光のための通常の定義を使用すると、Ｓ偏光を有する波又は光は、入射平面に対して直交する偏光ベクトルを持ち、従って伝導性素子に平行な偏光ベクトルを持っている。これとは逆に、Ｐ偏光を有する波又は光は、入射平面に対して平行な偏光ベクトルを持ち、従って伝導性素子に直交する偏光ベクトルを持っている。
【００６０】
一般に、偏光子３８は、その電場ベクトルが素子４２に平行な波又は光（即ちＳ偏光）を反射し、その電場ベクトルが素子に垂直な波又は光（即ちＰ偏光）を透過させることができる。理想的には、偏光子は例えばＳ偏光光等の波又は光の一偏光状態に対しては完全なミラーとして機能することができ、例えばＰ偏光光等の他の偏光状態に対しては完全に透過させることができる。しかし、実際には、ミラーとして使用される最も反射率の高い金属でさえ、入射光の幾らかを吸収し、９０％乃至９５％だけの部分を反射し、平面ガラスは、表面反射に起因して入射光の１００％を透過しない。
【００６１】
更には、光ビームは、コリメートされておらず、全てのビームが平行ではないため、光ビームの異なる部分は偏光子に異なる態様で又は異なる角度で当たる。
ワイヤグリッド偏光子、光学ユニット及び／又は投影／ディスプレイシステムの様々な態様が米国特許番号５，９８６，７３０号；６，０８１，３７６号；６，１２２，１０３号；６，２０８，４６３号；６，２４３，１９９号；６，２８８，８４０号；６，３４８，９９５号；６，１０８，１３１号；６，４５２，７２４号；６，７１０，９２１号；６，２３４，６３４号；６，４４７，１２０号；及び６，５５５，５５６号に示されており、それらの内容は参照により本願に組み込まれる。
【００６２】
ワイヤグリッド偏光子が光源に面するものとして、又は光源に向かって面する細長い素子を備えるものとして示されたが、これは図示の目的だけのためであることが理解されよう。当業者は、基板を通して画像を載せたビームを通過させることを回避し、かくして媒体を通過する光と連係したゴースト画像又は多重反射を回避するという簡単な目的のために、ワイヤグリッド偏光子を、例えば、液晶アレイから画像を載せたビームに向かって面するように方向付けすることができることを理解するであろう。そのような構成は、光源から離れる方に面するワイヤグリッド偏光子を生じさせることができる。
【００６３】
前述した例は、１つ以上の特定の用途において本発明の原理を示すものであるが、実施の態様、使用法及び詳細における多数の変更を、進歩的な技能を実行すること無しに、本発明の原理及びコンセプトから逸脱すること無く、なすことができることは当業者には明らかであろう。従って、添付された請求の範囲によるものを除いて、本発明は制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る、光学素子により導入された望ましくない特徴を補償するワイヤグリッド偏光子を備える光学ユニットの概略側面図であり、該ワイヤグリッド偏光子は、光学素子を通して透過するビーム内に配置され、ワイヤグリッド偏光子から反射又は該偏光子を通って透過するかのいずれかである補償されたビームを提供する。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る、望ましくない特徴を導入し得る光学素子を補償するワイヤグリッド偏光子を備える別の光学ユニットの概略側面図であり、該ワイヤグリッド偏光子は、光学素子の前段に配置され、ワイヤグリッド偏光子から反射又は該偏光子を通って透過するかのいずれかである補償されたビームを提供し、該光学素子は反射又は透過ビームのいずれか内に配置されている。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る、光学素子により導入された望ましくない特徴を補償するワイヤグリッド偏光子を備える別の光学ユニットの概略側面図であり、該ワイヤグリッド偏光子は、光学素子から反射又は光学素子を通して透過するビーム内に配置され、ワイヤグリッド偏光子から反射又は該偏光子を通って透過するかのいずれかである補償されたビームを提供する。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る、望ましくない特徴を導入し得る光学素子を補償するワイヤグリッド偏光子を備える別の光学ユニットの概略側面図であり、該ワイヤグリッド偏光子は、光学素子の前段に配置され、ワイヤグリッド偏光子から反射又は該偏光子を通って透過するかのいずれかである補償されたビームを提供し、該光学素子は反射又は透過ビームのいずれか内に配置されている。
【図５】図５は、望ましくない特徴を光ビーム内に導入する光学素子を示す光学ユニットの概略側面図である。
【図６】図６は、望ましくない特徴を光ビーム内に導入する光学素子を示す光学ユニットの概略側面図である。
【図７ａ】図７ａは、本発明の一実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略前面図である。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の一実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略前面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略前面図である。
【図９】図９は、本発明の一実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略前面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略側面図である。
【図１１】図１１ａ乃至図１１ｄは、本発明の実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略前面図である。
【図１２】図１２ａ乃至図１２ｄは、本発明の実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略前面図である。
【図１３】図１３ａ乃至図１３ｄは、本発明の実施例に係るワイヤグリッド偏光子の概略前面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施例に係る、ワイヤグリッド偏光子の概略斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４のワイヤグリッド偏光子の概略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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