(57)【要約】  偏光ビームスプリッタ及びかかるビームスプリッタを組み込むシステムが開示される。より具体的には、偏光ビームスプリッタ、及び多層光学フィルムを組み込み、かつ高い有効解像度で観察者又は観察スクリーンに向かって結像光を反射させるようなビームスプリッタを有する、システムが開示される。【選択図】  図１
2015505977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光サブシステムであって、
第１の結像器と、
前記結像器からの結像光を受光する偏光ビームスプリッタであって、反射性偏光子を備える偏光ビームスプリッタと、を備え、
前記反射性偏光子が、多層光学フィルムを備え、
前記偏光ビームスプリッタが、観察者又はスクリーンに向かって結像光を反射させ、更に、前記結像光が、１２マイクロメートル未満の有効画素解像度で観察者又はスクリーンに向かって前記偏光ビームスプリッタから反射される、偏光サブシステム。
【請求項２】
前記結像光が、９マイクロメートル未満の有効画素解像度で観察者又はスクリーンに向かって前記偏光ビームスプリッタから反射される、請求項１に記載の偏光サブシステム。
【請求項３】
前記結像光が、６マイクロメートル未満の有効画素解像度で観察者又はスクリーンに向かって前記偏光ビームスプリッタから反射される、請求項２に記載の偏光サブシステム。
【請求項４】
前記第１の結像器が、ＬＣＯＳ結像器を含む、請求項１に記載の偏光サブシステム。
【請求項５】
第２の結像器を更に備え、前記偏光ビームスプリッタが、第２の面で前記第２の結像器からの結像光を受光し、前記第２の面とは異なる第１の面で前記第１の結像器からの結像光を受光する、請求項１に記載の偏光サブシステム。
【請求項６】
前記第１の結像器が、第１の偏光で前記偏光ビームスプリッタに向かって光を反射させ、前記第２の結像器が、第２の偏光で前記偏光ビームスプリッタに向かって光を反射させ、前記第２の偏光が、前記第１の偏光に直交する、請求項５に記載の偏光サブシステム。
【請求項７】
光が結像され、それを前記観察者又はスクリーンに向かって投影した後に前記偏光ビームスプリッタからの光を受光する投影レンズを更に備える、請求項１に記載の偏光サブシステム。
【請求項８】
前記偏光ビームスプリッタが、第１のカバーと、反射性偏光フィルムと、第２のカバーとを備え、前記反射性偏光フィルムが、前記第１のカバーと前記第２のカバーとの間に位置決めされる、請求項１に記載の偏光サブシステム。
【請求項９】
前記反射性偏光子が、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する、請求項１に記載の偏光サブシステム。
【請求項１０】
結像光が反射される前記多層光学フィルムの表面が、平坦基板の平坦度を推測するように処理される、請求項１に記載の偏光サブシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載の偏光サブシステムを備える、３次元画像投影器。
【請求項１２】
偏光ビームスプリッタであって、第１のカバーと第２のカバーとの間に位置決めされ多層光学フィルムを備えている反射性偏光子を備え、前記偏光ビームスプリッタが、観察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、前記結像光の有効画素解像度が、前記偏光ビームスプリッタからの反射後に１２マイクロメートル未満である、偏光ビームスプリッタ。
【請求項１３】
前記結像光の前記有効画素解像度が、前記偏光ビームスプリッタからの反射後に９マイクロメートル未満である、請求項１２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１４】
前記結像光の前記有効画素解像度が、前記偏光ビームスプリッタからの反射後に６マイクロメートル未満である、請求項１３に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１５】
前記第１のカバーが、ガラス又は光学プラスチックを含む、請求項１２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１６】
前記第２のカバーが、ガラス又は光学プラスチックを含む、請求項１２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１７】
前記第１のカバーが、感圧性接着剤、ＵＶ硬化接着剤又は光学エポキシで前記反射性偏光子に取り付けられる、請求項１２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１８】
前記第２のカバーが、感圧性接着剤、ＵＶ硬化接着剤又は光学エポキシで前記反射性偏光子に取り付けられる、請求項１２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１９】
前記反射性偏光子が、前記第１のカバー又は第２のカバーに取り付けられた後に真空プロセスによって平坦にされる、請求項１２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項２０】
前記反射性偏光子が、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する、請求項１２に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項２１】
投影サブシステムであって、
光源と、
前記光源からの光を受光する偏光ビームスプリッタであって、該偏光ビームスプリッタが反射性偏光子を備え、前記反射性偏光子が多層光学フィルムを備える、偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタに隣接して位置決めされる第１の結像器と、
前記偏光ビームスプリッタの前記第１の結像器とは異なる側で前記偏光ビームスプリッタに隣接して位置決めされる第２の結像器と、を備え、
前記光源からの光が、前記偏光ビームスプリッタに入射し、更に、入射光の第１の偏光が、前記反射性偏光子を透過し、前記第１の偏光に直交する入射光の第２の偏光が、前記反射性偏光子によって反射され、
前記第２の偏光の光が、前記偏光ビームスプリッタから前記第２の結像器へと進み、結像され、前記偏光ビームスプリッタに向かって後方に反射し、前記第２の結像器から反射された光が、前記偏光ビームスプリッタを通じて像平面に透過され、
前記第１の偏光の光が、前記偏光ビームスプリッタを通じて前記第１の結像器へと透過され、結像され、前記偏光ビームスプリッタに向かって後方に反射し、前記第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前記偏光ビームスプリッタで反射される、投影サブシステム。
【請求項２２】
前記第１の結像器から反射された前記光が、９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前記偏光ビームスプリッタで反射される、請求項２１に記載の投影サブシステム。
【請求項２３】
前記第１の結像器から反射された前記光が、６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前記偏光ビームスプリッタで反射される、請求項２２に記載の投影サブシステム。
【請求項２４】
前記光源が、ＬＥＤを含む、請求項２１に記載の投影サブシステム。
【請求項２５】
前記反射性偏光子が、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する、請求項２１に記載の投影サブシステム。
【請求項２６】
偏光サブシステムであって、
第１の結像器と、
前記結像器からの結像光を受光する偏光ビームスプリッタであって、反射性偏光子を備える偏光ビームスプリッタと、を備え、
前記反射性偏光子が、多層光学フィルムを備え、
前記偏光ビームスプリッタが、観察者又はスクリーンに向かって結像光を反射させ、前記反射性偏光子が、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する、偏光サブシステム。
【請求項２７】
前記反射性偏光子が、４０ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は７０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する、請求項２６に記載の投影サブシステム。
【請求項２８】
前記反射性偏光子が、３５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は５５ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する、請求項２６に記載の投影サブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ  ＰＯＬＡＲＩＺＩＮＧ  ＢＥＡＭ  ＳＰＬＩＴＴＥＲＳ  ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ  ＨＩＧＨ  ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮ  ＩＭＡＧＥＳ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ  ＳＵＣＨ  ＢＥＡＭ  ＳＰＬＩＴＴＥＲＳ」と題する共有及び同時係属米国特許出願第６１／５６４１７２号は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本明細書は、偏光ビームスプリッタ及びかかるビームスプリッタを組み込むシステムに関する。より具体的には、本明細書は、偏光ビームスプリッタに、及び多層光学フィルムを組み込み、かつ高い有効解像度で観察者又は観察スクリーンに向かって結像光を反射させるようなビームスプリッタを有する、システムに関する。
【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、投射ディスプレイなど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。一般的な表示画像は照射源を含んでおり、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（すなわち結像器）で反射させ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、結像器からの偏光回転した光からの入射する照射光を分離する。ＰＢＳに関する新しい需要、部分的に、例えば、３次元投影器及び結像器などの用途におけるそれらの新しい使用により、多くの新しい問題が生じた。本出願は、かかる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、部分的に反射性偏光子からなり、結像器からの結像光を受光する。反射性偏光子は、多層光学フィルムであってもよい。いくつかの実施形態では、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。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察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察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、観察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性偏光子を含む。反射性偏光子は、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察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性偏光子に取り付けられてもよい。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を有することができる。
【０００６】
更に別の態様では、本明細書は、投影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性偏光子を含む。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の偏光が反射性偏光子を透過し、一方第１の偏光状態に直交する入射光の第２の偏光は反射性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、部分的に反射性偏光子からなり、結像器からの結像光を受光する。反射性偏光子は、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、観察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。いくつかの実施形態では、反射性偏光子は、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、反射性偏光子は、３５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は５５ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】本明細書による投影サブシステムである。
【図４】ＰＢＳで用いるための平坦な多層光学フィルムを作製する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使用して偏光ビームスプリッタを生成するための方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）結像器を使用する投影器のための実行可能な光学エンジンを生成するために高性能ＰＢＳが不可欠である。加えて、ＰＢＳは、結像器が偏光を扱うのに必要とされるときに、ＤＬＰ結像器などの名目上の非偏光結像器でさえも必要とされる場合がある。典型的に、ＰＢＳは、名目上のｐ偏光を透過させ、名目上のｓ偏光を反射させる。マクニール型のＰＢＳ及びワイヤグリッド偏光子を含む多くの異なるタイプの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、波長の範囲及び入射角にわたって効果的に偏光する能力を含み、反射及び透過の両方で高効率を有する、投影システムで扱う光と関連付けられる問題に対する最も有効な偏光ビームスプリッタのうちの１つであると証明された。このような多層光学フィルムは、Ｊｏｎｚａらの米国特許第５，８８２，７７４号、及びＷｅｂｅｒらの米国特許第６，６０９，７９５号に記載されるように３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙによって作製される。
【００１０】
例えば、３次元投影及び撮像などの多くの新しい撮像及び投影用途の出現により、新しい課題が生じた。具体的に、少なくともいくつかの３次元撮像用途では、反射性偏光フィルムを透過するときだけでなく反射性偏光フィルムによって反射されるときにＰＢＳが（後述されるように）高い有効解像度を有する結像光を提供することを必要とされてもよい。残念なことに、多層光学フィルムに基づく偏光子はそれらの他の主要な利点にもかかわらず、高解像度で結像光を反射させるように必要な平坦度で策定するのが難しい場合がある。それよりむしろ、このような多層フィルムの反射性偏光子が結像光を反射させるために使用される場合、反射された画像は歪められる場合があるしかしながら、幅広い入射光の角度及び入射光の波長を効果的に偏光する懸念事項には更に対処されなければならない。したがって、観察者又はスクリーンに向かってＰＢＳから反射された結像光のための高められた有効解像度を達成しながら、多層光学フィルムを含むＰＢＳの利益を有する偏光ビームスプリッタを提供することが非常に望ましいであろう。本明細書は、かかる解決策を与えるものである。
【００１１】
図１は、本明細書による１つの偏光システムの図解を提供する。偏光サブシステムは、第１の結像器１０２を含む。図１に示されるものなどのように多くの実施形態では、結像器は、適切な反射性結像器である。多くの場合、投影システムで使用される結像器は典型的に、液晶ディスプレイ結像器などの偏光回転の像形成デバイスであり、これは、デジタル映像信号に相当する画像を生成するように光の偏光を回転することによって動作する。このような結像器は投影システムで使用されるとき、典型的に、光を一対の直交する偏光状態（例えば、ｓ偏光及びｐ偏光）に分離する偏光子に依存する。図１に示される実施形態で使用され得る２つの共通の結像器としては、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）結像器又はデジタル光処理（ＤＬＰ）結像器が挙げられる。当業者であれば、ＤＬＰシステムが、図１に示されるＰＢＳ構成に利用するために、照明形状に対するいくつかの修正、並びに偏光を回転する外部手段（位相差板プレートなど）を必要とすることを認識するであろう。偏光サブシステムはまた、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４を含む。光源１１０からの光１１２が、ＰＢＳ  １０４に向かって進む。ＰＢＳ  １０４内に反射性偏光子１０６がある。反射性偏光子は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能であり、かつＪｏｎｚａらの米国特許第５，８８２，７７４号及びＷｅｂｅｒらの米国特許第６，６０９，７９５号に記載されるもののような多層光学フィルムであってもよく、各々はその全体が参照により本明細書に援用される。光１１２がフィルム１０６に入射するとき、ｐ偏光状態などの入射光の１つの直交する偏光状態が、フィルムを透過して、次いで結像器１０２に入射する光１２０としてＰＢＳを出る。入射光の直交する偏光状態（この場合、ｓ偏光）は、異なる方向に、ここではビーム１２０に対して直角に、別個のビーム１１８として反射性偏光子１０６によって反射される。
【００１２】
所定の偏光状態の未結像光１２０が、結像器１０２に入射する。この光は次に、結像され、ＰＢＳ  １０４に向かって後方に反射し、反射性偏光子１０６に組み込まれる。結像器１０２がＬＣＯＳ結像器であるとき、「オン」状態でのこれらの画素では、光１１４もまた、直交する偏光状態に変換される。この場合、まだ結像されていないｐ偏光入射光は、ｓ偏光の結像光として反射される。ｓ偏光が偏光ビームスプリッタ１０４、特に多層光学フィルムの反射性偏光子１０６に入射すると、この光は、観察者又は観察スクリーン１３０に向かってｓ偏光ビーム１１６として反射される。
【００１３】
先行技術の多くの実施形態では、結像器は、例えば、ビーム１１８が進む方向に位置決めされてもよい。このような実施形態では、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を透過するだろう。偏光ビームスプリッタを通じて結像光を透過させることは、画像のより少ない歪み、それ故により高い有効解像度を可能にする。しかしながら、更に説明されるように、図１に位置決めされるように結像器１０２を含む多くの実施形態で望ましくてもよい。これは、例えば、異なる偏光の画像と重なることを可能にしてもよい。反射性偏光子として多層光学フィルムの多くの利益にもかかわらず、このようなフィルムから反射された結像光が高い有効解像度を達成することが従来、難しかった。
【００１４】
素子によって生成された画像又は光の有効解像度は、どのサイズの画素が確実に解像されるか予測するのに役立つため、有用な定量的測定値である。最新の結像器（ＬＣＯＳ及びＤＬＰ）は、約１２．５μｍから５μｍ前後まで様々である画素サイズを有する。そのように、反射性結像状況に有用であるために、反射体は、少なくとも約１２．５μｍまで、理想的にはより良く解像することができなければならない。したがって、ＰＢＳの有効解像度は、約１２．５μｍを超えず、好ましくはより低くなければならない。これは、高有効解像度と見做されるであろう。
【００１５】
本明細書に記載される技法を使用して、非常に高い解像度で結像光を反射させ得るＰＢＳ  １０４で用いるための多層光学フィルムを実際に提供することができる。実際に、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観察者又は観察スクリーン１３０に向かって偏光ビームスプリッタ１０４から反射されてもよい。実際に、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、又は潜在的に更に６マイクロメートル未満の有効画素解像度で観察者又は観察スクリーン１３０に向かって偏光ビームスプリッタ１０４から反射されてもよい。
【００１６】
述べたように、少なくともいくつかの実施形態では、偏光サブシステム１００は、第２の結像器１０８を含むことができる。第２の結像器１０８は概して、例えば、ＬＣＯＳ又はＤＬＰなどの第１の結像器１０６と同じタイプの結像器であってもよい。ｓ偏光などの１つの偏光状態の光は、第２の結像器に向かってＰＢＳ  １０４、具体的にはＰＢＳの反射性偏光子１０６から反射されてもよい。それは次に、結像され、ＰＢＳ  １０４に向かって後方に反射する。再び、第１の結像器１０４と同様に、第２の結像器１０８から反射された光は、ｓ偏光未結像光１１８が結像器１０８に入射する場合、ｐ偏光結像光１２２が結像器１０８から、ＰＢＳ  １０４に向かって戻るように方向転換される。結像器１０２から反射された光１１４が第１の偏光状態（例えば、ｓ偏光）であり、したがって、観察者又は観察スクリーン１３０に向かってＰＢＳ  １０４から反射させるが、結像器１０８から反射された光（例えば、光１２２）は、第２の偏光（例えば、ｐ偏光）であり、したがって、観察者又は観察スクリーン１３０に向かってＰＢＳ  １０４を通じて透過される。図１から分かり得るように、２つの結像器は、ＰＢＳが第１の面１２６で第１の結像器１０２からの結像光１１４を受光し、第１の面とは異なる第２の面１２４で第２の結像器１０８から結像光１２２を受光するように、ＰＢＳ  １０４の異なる側に位置する。
【００１７】
結像光１１６及び潜在的に光１２２がＰＢＳ  １０４を出ると、それは、観察者又は観察スクリーン１３０に向かって方向付けられる。最良に観察者に対して光を方向付け、画像を適切に拡大縮小するために、光が投影レンズ１２８又はある種の投影レンズシステムに通されてもよい。単一素子投影レンズ１２８でのみ示されるが、偏光変換システム１００は、必要に応じて追加の結像光学系を含むことができる。例えば、投影レンズ１２８は実際に、共同所有されて譲渡人に譲渡された米国特許第７，９０１，０８３号のレンズ群２５０などの複数のレンズであってもよい。光学結像器１０８が使用されない場合、光入力１１２が光ビーム１２０と同じ偏光状態を有するように予め偏光され得ることに留意されたい。これは、例えば、偏光変換システム（ＰＣＳ）の使用、反射性若しくは吸収性直線偏光子又は入力光ストリーム１１２の偏光純度を高めるための他のこのようなデバイスの追加によって達成されてもよい。このような技法は、システムの全体効率を改善することができる。
【００１８】
ＰＢＳ  １０４は、反射性偏光子１０６に加えて他の素子を含むことができる。例えば、図１は、第１のカバー１３２と、第２のカバー１３４とも含むＰＢＳ  １０４を示す。反射性偏光子１０６は、第１のカバー１３２と第２のカバー１３４との間に位置決めされて、それがカバーによって保護されるのみならず、適切に位置決めされるようにする。第１のカバー１３２及び第２のカバー１３４は、ガラス、プラスチック、又は潜在的に他の適切な材料など、当該技術分野において既知である任意の適切な材料で作製されてもよい。追加の材料及び構築物が例えば、ＰＢＳの面、又は反射性偏光子に隣接し、かつそれと実質的に同延に、適用され得ることを理解されたい。このような他の材料又は構築物としては、追加の偏光子、ダイクロイックフィルタ／反射体、位相差板プレート、反射防止コーティング、カバーの表面に成形され、及び／又は接合されるレンズなどが挙げられ得る。
【００１９】
結像光が異なる偏光である異なる結像器からの光を発光する投影又は偏光サブシステムは、例えば、米国特許第７，６９０，７９６号（Ｂｉｎら）に記載されるように３次元画像投影器の一部として特に有用であってもよい。ＰＢＳをベースにした２つの結像器システムを使用する明白な利点は、タイムシーケンス又は偏光シークエンシングが必要とされないことである。これは、両方の結像器が常時動作しており、投影器の光出力を効率的に倍にすることを意味する。述べたように、反射性偏光子１０６は、この偏光子から反射された結像光１１６が歪められず、高い有効解像度を有するように平坦であることが非常に重要である。平坦度は、標準粗さパラメータＲａ（平均からの表面の垂直偏差の絶対値の平均値）、Ｒｑ（平均からの表面の垂直偏差の二乗平均平方根平均値）、及びＲｚ（各サンプリング長における最高山と最低谷との間の平均距離）によって定量化され得る。具体的に、反射性偏光子は、好ましくは４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有し、より好ましくは４０ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は７０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有し、更により好ましくは３５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は５５ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。フィルムの表面粗さ又は平坦度を測定する１つの例示的な方法は、以下の実施例の項で提供される。
【００２０】
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。１つのこのような偏光ビームスプリッタ２００が図２に示される。偏光ビームスプリッタ２００は、第１のカバー２３２と第２のカバー２３４との間に位置決めされる反射性偏光子２０６を含む。図１の反射性偏光子１０６と同様に、図２の反射性偏光子２０６は、上述されるものなどの多層光学フィルムである。偏光ビームスプリッタ２００は、観察者又は表面２３０に向かって結像光２１６を反射させることができる。観察者又は表面に向かって方向付けられる結像光２１６の有効画素解像度は、１２マイクロメートル未満、場合により、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、又は潜在的に更に６マイクロメートル未満である。
【００２１】
図１のカバーと同様に、ＰＢＳ  ２００の第１のカバー２３２及び第２のカバー２３４は、数ある中でもガラス又は光学プラスチックなど、当該分野において使用されるあらゆる適切な材料で作製されてもよい。加えて、第１のカバー２３２及び第２のカバー２３４は各々、多くの異なる手段によって反射性偏光子２０６に取り付けられてもよい。例えば、一実施形態では、第１のカバー２３２は、感圧性接着剤層２４０を使用して反射性偏光子２０６に取り付けられてもよい。好適な感圧性接着剤は、３Ｍ（商標）のＯｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１４１（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能）である。同様に、第２のカバー２３４は、感圧性接着剤層２４２を使用して反射性偏光子に取り付けられてもよい。他の実施形態では、第１及び第２のカバーは、層２４０及び２４２のための異なる接着剤タイプを使用して反射性偏光子２０６に取り付けられてもよい。例えば、層２４０及び２４２は、硬化性光学接着剤からなってもよい。好適な光学接着剤としては、ＮＯＡ７３、ＮＯＡ７５、ＮＯＡ７６、又はＮＯＡ７８などのＮｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．（Ｃｒａｎｂｕｒｙ，ＮＪ）からの光学接着剤、共同所有されて譲渡人に譲渡された米国特許公開第２００６／０２２１４４７号（ＤｉＺｉｏらに対する）、及び共同所有されて譲渡人に譲渡された米国特許公開第２００８／００７９９０３号（ＤｉＺｉｏらに対する）に記載される光学接着剤が挙げられ得、各々は参照により本明細書に援用される。ＵＶ硬化性接着剤もまた使用されてもよい。追加の材料及び構築物が例えば、ＰＢＳの面、又は反射性偏光子に隣接し、かつそれと実質的に同延に、適用され得ることを理解されたい。このような他の材料又は構築物としては、追加の偏光子、ダイクロイックフィルタ／反射体、位相差板プレート、反射防止コーティングなどが挙げられ得る。図１に記載されるＰＢＳと同様に、図２の反射性偏光子２０６は、結像光２１６を歪めることなくそれを最も効率的に反射させるように非常に平坦でなければならない。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を有することができ、米国特許第７，２３４，８１６  Ｂ２号（Ｂｒｕｚｚｏｎｅら）に記載されるような感圧性接着剤の一般的な適用手順で、反射性偏光子の必要とされる表面平坦度は達成されない。ある種の後処理により、必要とされる表面平坦度が達成されることが発見された。
【００２２】
更に別の態様では、本明細書は、投影サブシステムに関する。１つのこのような投影サブシステムが図３に示される。投影サブシステム３００は、光源３１０を含む。光源３１０は、投影システムで一般的に使用されるあらゆる数の適切な光源であってもよい。例えば、光源３１０は、赤色、緑色、又は青色光など、特定の色の光を発光するレーザー又は発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体状態のエミッタであってもよい。光源３１０はまた、発光源からの光を吸収し、かつ他の（一般的により長い）波長で光を再発光する蛍光体又は他の光変換材料を含むことができる。好適な蛍光体としては、ＣｅドープしたＹＡＧ、ストロンチウムチオガレイト、ドープしたケイ酸塩、並びにＳｉＡｌＯＮ型材料など、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、並びに有機蛍光染料が挙げられる。あるいは、光源は、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤなどの複数の光源からなってもよく、そこでこのようなＬＥＤが共に又は連続的に作動されてもよい。光源３１０はまた、レーザー光源、又は潜在的に伝統的なＵＨＰランプであってもよい。色環、ダイクロイックフィルタ、又は反射体などの補助的成分が光源３１０を更に備え得ることに理解されたい。
【００２３】
投影サブシステム３００は、偏光ビームスプリッタ３０４を更に含む。偏光ビームスプリッタ３０４は、それが光源からの光３１２を受光するように位置決めされる。入射光３１２は一般的に、例えば、部分ｓ偏光及び部分ｐ偏光など、部分的に２つの直交する偏光状態からなってもよい。偏光ビームスプリッタ内には、反射性偏光子３０６、再びこの場合、反射性偏光子１０６に関して記載されるもののような多層光学フィルムがある。光３１２が反射性偏光子３０６に入射し、一方の第１の偏光の光、例えば、ｐ偏光が光３２０として透過されるが、第２の直交する偏光の光、例えば、ｓ偏光が光３１８として反射される。
【００２４】
反射性偏光子３０６を透過する第１の偏光３２０が、ＰＢＳ  ３０４に隣接して位置決めされる第１の結像器３０２に向かって進む。光は、第１の結像器３０２で結像され、反射されて、ＰＢＳ  ３０４に向かって戻り、光の偏光が変換される。変換された結像光３１４は次に、像平面３５０に向かって光３１６としてＰＢＳ  ３０４で反射される。光３１６は、ＰＢＳの反射性偏光子３０６から反射され、１２マイクロメートル未満、場合により、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、又は潜在的に更に６マイクロメートル未満の有効解像度で像平面３５０に達する。反射性偏光子３０６は一般的に、４５ｎｍ未満の表面粗さＲａ又は８０ｎｍ未満の表面粗さＲｑを有する。
【００２５】
ＰＢＳ  ３０４の反射性偏光子によって最初に反射される第２の偏光（例えば、ｓ偏光）の光が、第２の結像器３０８に向かって光３１８として進む。第２の結像器３０８はまた、第１の結像器３０２と同様にＰＢＳ  ３０４に隣接して位置決めされるが、第２の結像器は、ＰＢＳの異なる側に位置決めされる。入射光３１８は、結像され、ＰＢＳ  ３０４に向かって後方に反射する。結像器から反射させると、この光の偏光は、同様に９０度（例えば、ｓ偏光からｐ偏光に）回転される。結像光３２２は、ＰＢＳ  ３０４を通じて像平面３５０に透過される。第１の結像器３０２及び第２の結像器３０８は、図１の素子１０２及び１０８に関して上述されるもののような任意の適切なタイプの反射性結像器であってもよい。
【００２６】
述べたように、本明細書のＰＢＳから反射された結像光に対する高有効解像度を達成するために、ＰＢＳの反射性偏光子は、非常に光学的に平坦でなければならない。本明細書はここで、多層光学フィルムである光学的に平坦な反射性偏光子を生成する方法、及び／又は光学的に平坦な偏光ビームスプリッタを生成する方法を提供する。
【００２７】
１つのこのような方法が図４のフローチャートに示される。本方法は、多層光学フィルム４１０を提供すること、及び平坦な基板４２０を提供することから始める。多層光学フィルム４１０は、上記の物品に関して記載される多層光学フィルムに類似してもよい。平坦な基板は、アクリル、ガラス、又は他の適切なプラスチックなどのあらゆる数の適切な材料であってもよい。最も重要なこととして、基板４２０は、偏光ビームスプリッタで必要とされるものと少なくとも同程度の光学的平坦度を処理しなければならず、湿潤溶液がその表面に広がることを可能にしなければならない。したがって、他のプラスチック、無機ガラス、セラミック、半導体、金属、又はポリマーが適切な材料であってもよい。加えて、基板がわずかに可撓性であることが有用である。
【００２８】
次のステップでは、平坦な基板の表面４２５は、多層光学フィルムの第１の表面に剥離可能に取り付けられる。少なくとも一実施形態では、剥離可能な取り付けを作製するために、平坦な表面の表面４２５若しくは多層光学フィルムの第１の表面のいずれか、又はその両方が湿潤剤で湿潤され、溶液４３０の薄層をもたらす。好適な湿潤剤は、それが基板又はフィルムを湿潤する十分に低い表面エネルギー、及びそれが室温で蒸発し得る十分に高い蒸気圧を有するべきである。いくつかの実施形態では、イソプロピルアルコールが湿潤剤として使用される。少なくともいくつかの実施形態では、湿潤剤は、少なくとも少量の界面活性剤（例えば、容量１％未満）を含有する水溶液である。界面活性剤は、市販の工業用湿潤剤、又は更に食器用洗剤などの家庭用材料で一般的である場合がある。他の実施形態は、アンモニア、酢、又はアルコールなど、蒸発残留物を残さない化合物の水性混合物であってもよい。湿潤剤は、例えば、スプレーボトルからの噴霧を含む多くの適切な方法によって適用されてもよい。次のステップでは、多層光学フィルムは、基板４２５の表面に適用されて、溶液４３０がフィルムと基板との間に挟まれるようにする。一般的に、湿潤剤は、多層光学フィルムの接触面にも適用される。スキージなどの加圧器具４３５が次に、光学フィルム４１０を基板４２０の表面４２５にしっかりと平らにする多層光学フィルム４１０上にわたって引き寄せられ、この２つを分離する溶液４３０の薄く、かなり均一な層のみを残す。少なくともいくつかの実施形態では、保護層は、最初に、多層光学フィルムを、基板４２０に適用される表面４４０の反対側に適用されてもよい。この時点で、構築物は、溶液４３０が蒸発するのを可能にするように残される。スキージングプロセスは、少量のみが残るように多層光学フィルムの縁部を超えて残留水を押す。次に、多層光学フィルム、平坦な基板、及び湿潤剤は、乾燥するのを許可される。時間と共に、湿潤溶液の揮発性成分の全てが、層４１０若しくは層４２０のいずれかを通じて、又は層４１０と層４２０との間の空間に沿って逃がすことによって、蒸発が生じ得る層４１０の縁部まで蒸発する。このプロセスが生じるとき、多層光学フィルム４１０は、層４１０が表面４２５に密接に適合するまで基板４２０にますます近づけられる。この結果は、乾燥がフィルム４１０を基板４２０に密接に引き寄せ、多層光学フィルムの底面４４０を効果的に平らにするように図４の次のステップに示される。この平坦度が達成されると、多層光学フィルム４１０は、安定的に平坦なままであるが、基板に剥離可能に取り付けられる。この時点で、永久的な基板がフィルム４１０の露出面に付着されてもよい。
【００２９】
図５は、偏光ビームスプリッタの最終構築物を提供することを取り入れ得る更なるステップを示す。例えば、接着剤５５０がフィルム４１０の平坦面４５０上に適用されてもよい。接着剤は、ＰＢＳの光学的又は機械的性能に悪影響を与えない任意の適切な接着剤であってもよい。いくつかの実施形態では、接着剤は、Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．（Ｃｒａｎｂｕｒｙ，ＮＪ）のＮＯＡ７３、ＮＯＡ７５、ＮＯＡ７６、又はＮＯＡ７８などの硬化性光学接着剤であってもよい。他の実施形態では、光学エポキシが使用されてもよい。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もよい。次に、永久的な第２の基板を提供することができる。一実施形態では、永久的な第２の基板は、プリズムであってもよい。図５に示されるように、プリズム５６０が接着剤５５０に対して適用され、構築物は適切な場合に硬化される。フィルム４１０はここで、基板４２０から除去されてもよい。少なくとも一実施形態では、フィルム４１０は、一般的に、フィルム４１０を基板４２０から剥離するのを可能にするようにわずかに基板４２０を曲げることによって基板４２０から剥がされる。ＵＶ接着剤又はエポキシなどの硬化接着剤の場合、フィルム４４０の新たに露出した底面は、基板４２０の平坦度を保持する。感圧性接着剤の場合、フィルム４４０の底面は、基板４２０の平坦度を保持する場合があるか、あるいは平坦度を維持するのに更なる処理を必要とする場合がある。平坦なフィルム面４４０が達成されると、接着剤５７０の第２の層がフィルム４４０の底面に適用されてもよく、第２のプリズム又は他の永久的な基板５８０が接着剤に適用されてもよい。再び、構築物は、必要に応じて硬化されてもよく、完全な偏光ビームスプリッタをもたらす。
【００３０】
光学的に平坦な偏光ビームスプリッタを作製する別の方法としては、具体的に、感圧性接着剤の使用が挙げられる。適切な技法で、多層光学フィルムは、プリズムの平坦な表面に密接に適合するように作製されてもよい。以下のステップが含まれてもよい。最初に、多層光学フィルムが提供される。多層光学フィルムは、反射性偏光子として機能する。これは、表面４４０が図４に示されるステップによって既に実質的に平らにされ得ないことを除いて図５の反射性偏光子の光学フィルム４１０に類似してもよい。感圧性接着剤の層（ここでは接着剤層５５０に相当する）は、多層光学フィルムの第１の表面４４０に適用されてもよい。次に、プリズム５６０は、多層光学フィルム４１０の反対側の感圧性接着剤層の接着剤層に対して適用されてもよい。本方法はまた、第１の表面４４０の反対側のフィルムの第２の表面５７５に接着剤の第２の層（例えば、層５７０）を適用することを含むことができる。第２のプリズム５８０は次に、フィルム４１０から層５７０の反対側に適用されてもよい。本方法は、ＰＢＳからの結像された反射が解像度を高めたように、反射性偏光子／プリズムインターフェースの平坦度を更に高めるこの方法の改善を提供する。感圧性接着剤５５０がプリズム５６０と多層光学フィルム４１０との間に適用された後に構築物は真空にさらされる。これは、例えば、従来の真空ポンプが装着された真空チャンバ内に構築物を配置することによって生じ得る。真空チャンバは、所定の圧力まで下げられてもよく、サンプルは、所定の時間、例えば、５〜２０分間その圧力で保持されてもよい。空気が真空チャンバに再導入されると、空気圧は、プリズム５６０及び多層光学フィルム４１０を共に押し付ける。第２の接着剤層及び第２のプリズムも適用されると、チャンバ内で真空にさらすことは、第２のインターフェース（例えば、層５７０）に対して任意に繰り返されてもよい。プリズム／ＭＯＦアセンブリを真空に適用することは、結像光がＰＢＳから反射されるときに高められた有効解像度を提供するＰＢＳをもたらす。真空処理の代わり又はそれと共に、熱／加圧処理もまた、使用されてもよい。複数回、この処理を行うことが有利であり得る。
【実施例】
【００３１】
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言及される。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ら）、同第６，８２７，８８６号（Ｎｅａｖｉｎら）、米国特許出願公開第２００６／００８４７８０号（Ｈｅｂｒｉｎｋら）、同第２００６／０２２６５６１号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）、及び同第２００７／００４７０８０号（Ｓｔｏｖｅｒら）に従って調製された。
【００３２】
粗さ測定方法
プリズムをモデリング粘度上に配置し、プランジャレベラを使用して平らにした。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）。
【００３３】
各プリズムの斜辺面の中心領域の４ｍｍ×４ｍｍの面積を測定した。具体的には、各領域の地形を測定、プロットし、粗さパラメータＲａ、Ｒｑ、及びＲｚを計算した。プリズムごとに１つの測定区域を得た。その都度、３つのプリズムサンプルを測定し、粗さパラメータの平均及び標準偏差を決定した。
【００３４】
実施例１：湿式適用方法
反射性偏光多層光学フィルム（ＭＯＦ）を以下の様式で光学的に平坦な基板上に剥離可能に配設した。最初に、水中に約０．５％の中性食器洗浄洗剤を含む湿潤溶液をスプレーボトルに注入した。約６ｍｍの高光沢アクリルのシートを得て、保護層をクリーンフードでの片側から除去した。露出したアクリル表面を湿潤溶液で噴霧して、表面全体が湿るようにした。別々にＭＯＦの一片を得て、その表面薄層のうちの１つをクリーンフードで除去した。ＭＯＦの露出面を湿潤溶液で噴霧し、ＭＯＦの湿潤表面をアクリルシートの湿潤表面と接触させた。重い剥離ライナをＭＯＦの表面に適用して、ＭＯＦへの損傷を防ぎ、３Ｍ（商標）のＰＡ−１アプリケータ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能）を使用して、アクリルの表面までＭＯＦをスキージで取り除いた。これは、湿潤溶液のほとんどが２つの湿った表面の間から吐き出されることをもたらした。これが行われた後にＭＯＦからの第２の表面薄層を除去した。適用されたＭＯＦの検査は、ＭＯＦ表面がアクリルの表面よりはるかに不規則であったことを示した。再び２４時間後の検査の際に、ＭＯＦ表面の平坦度がアクリルシートと同程度であると認めた。この観察した経時的な平坦化は、ＭＯＦがアクリルの表面に密接に適合するのを可能にする２つの表面の間から蒸発する残留湿潤溶液と一致する。ＭＯＦがアクリルの表面に密接かつ安定的に適合されても、それは、アクリルの表面からＭＯＦを剥がすことによって容易に除去され得る。
【００３５】
少量のＮｏｒｌａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ７３（Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｃｒａｎｂｕｒｙ，ＮＪから入手可能）をＭＯＦの表面上に配置することによって結像ＰＢＳを調製した。ガラスプリズムを研磨した１０ｍｍの４５°のＢＫ７の斜辺を接着剤と接触させてゆっくりと配置したため、接着剤で泡を同伴しなかった。接着剤の量を選択したため、プリズムを接着剤上に配置したときにプリズムの縁部へ流出する十分な接着剤があったが、プリズムの周囲を超えて接着剤の大量の越流を引き起こす接着剤があまり多くなかった。この結果は、プリズムがＭＯＦの表面に実質的に平行であり、ほぼ均一な厚さの接着剤の層によって分離されたことであった。
【００３６】
ＵＶ硬化ランプを使用して、プリズムを通じて接着剤層を硬化した。硬化後にプリズムより大きく、かつプリズムを含んだＭＯＦの区分をアクリル基板から剥がした。アクリルプレートを曲げることによって除去を容易にし、それによって剛性プリズム及びＭＯＦ複合体がアクリルプレートからより容易に分離するのを可能にした。プリズム／ＭＯＦ複合体の検査は、ＭＯＦがアクリルプレートから除去されたにもかかわらずその平坦度を保持したことを示した。
【００３７】
次に、「粗さ測定方法」に従って記載されるようにＭＯＦの粗さパラメータを測定し、以下の表に報告する。
【００３８】
【表１】
2015505977.tif 000003
【００３９】
少量のＮｏｒｌａｎｄ光学接着剤をプリズム／ＭＯＦ複合体上のＭＯＦ表面に適用した。第２の１０ｍｍの４５°を調達し、その斜辺を接着剤と接触して配置した。第２のプリズムを、その主要及び二次軸が第１のプリズムの軸に実質的に平行であり、２つの斜辺面が実質的に同延であるように、整列した。ＵＶ硬化ランプを使用して、接着剤層を硬化したため、第２の４５°プリズムをプリズム／ＭＯＦ複合体に接合した。結果として得られた構成は、偏光ビームスプリッタであった。
【００４０】
実施例２：熱及び圧力を使用するＰＳＡ方法
３Ｍ（商標）のＯｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ８１４１（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能）のサンプルを取り、ロール積層プロセスを使用する反射性偏光ＭＯＦにそれを積層することによって接着剤構築物を形成した。この接着剤構築物の一片を実施例１で使用されたものと同様のガラスプリズムの斜辺に付着させた。結果として得られたＭＯＦ／プリズム複合体をオートクレーブオーブンの中に配置し、６０℃及び５５０ｋＰａ（８０ｐｓｉ）で２時間処理した。サンプルを取り除き、少量の熱硬化性光学エポキシをＭＯＦ／プリズム複合体のＭＯＦ表面に適用した。実施例１のようにプリズムを整列させた。次に、サンプルをオーブンに戻し、再び６０℃及び５５０ｋＰａ（８０ｐｓｉ）で、今回は２４時間処理した。結果として得られた構成は、偏光ビームスプリッタであった。
【００４１】
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の方法を使用して生成されたＭＯＦの粗さを以下のように決定した。１７ｍｍ×１７ｍｍを測定するＭＯＦの一片を１７ｍｍの幅を有するガラスキューブにハンドローラを使用して積層した。ガラスキューブは、ラムダが６３２．８０ｎｍに等しい（光の参照波長）場合、約０．２５ラムダの平坦度を有した。ロール積層のＭＯＦを６０℃及び５５０ｋＰａ（８０ｐｓｉ）で、２時間オートクレーブオーブン内で焼鈍しした。Ｚｙｇｏ干渉計（Ｚｙｇｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｍｉｄｄｌｅｆｉｅｌｄ  ＣＴから入手可能）を使用して、ｌａｍｂｄａ＝６３２．８０ｎｍの波長を有する光を使用してロール積層のＭＯＦの平坦度を測定した。Ｚｙｇｏ干渉計は、傾斜補正を使用し、球体補正を適用しない、山から谷までの粗さを報告した。１７ｍｍ×１７ｍｍの面積にわたって測定した山から谷までの粗さを１．４７５ラムダ又は約９３３ｎｍであると決定した。
【００４２】
実施例３：真空を使用するＰＳＡ方法
実施例２の接着剤構築物の一片を実施例２と同様の様式でガラスプリズムに付着させた。結果として得られたプリズム／ＭＯＦ複合体を従来の真空ポンプが装着された真空チャンバの中に配置した。チャンバをＨｇの７１ｃｍ（２８インチ）前後まで排気し、そのサンプルを約１５分間、真空下で保持した。
【００４３】
真空チャンバからサンプルを取り除き、「粗さ測定方法」に従って記載されるようにＭＯＦの粗さパラメータを測定し、測定値を以下の表に報告する。
【００４４】
【表２】
2015505977.tif 000004
【００４５】
実施例１の技法及びＵＶ光学接着剤を使用して第２のプリズムをプリズム／ＭＯＦ複合体に取り付けられた。結果として得られた構成は、偏光ビームスプリッタであった。
【００４６】
比較例Ｃ−１
米国特許第７，２３４，８１６号（Ｂｒｕｚｚｏｎｅら）に従って偏光ビームスプリッタ構成を生成した。実施例２の接着剤構築物の一片を、ハンドローラを使用してガラスプリズムに付着させ、それによってＭＯＦ／プリズム複合体を形成した。
【００４７】
次に、「粗さ測定方法」に従って記載されるようにＭＯＦの粗さパラメータを測定し、以下の表に報告する。
【００４８】
【表３】
2015505977.tif 000005
【００４９】
実施例１の技法及びＵＶ光学接着剤を使用して第２のプリズムをプリズム／ＭＯＦ複合体に取り付けられた。結果として得られた構成は、偏光ビームスプリッタであった。
【００５０】
性能評価
解像度試験投影器を使用して、実施例１、２、３、並びに比較例Ｃ−１の偏光ビームスプリッタの画像を反射させる能力を評価した。他の実施例で使用された４５°プリズムのうちの１つからなり、内部全反射（ＴＩＲ）反射体として動作する参照反射体を使用して、試験投影器の考えられる最良の性能を確立した。
【００５１】
２４倍の還元を有する試験対象をアーク灯の光源で裏面照射した。試験対象の前面に、前述の実施例で使用されるもの（かつ本明細書では照明プリズムと呼ばれる）と同一である４５°プリズムを取り付けた。試験対象を通じて光源から水平に進む試験対象からの光を照明プリズムの１つの面に入れ、（ＴＩＲを介して）斜辺から反射させ、プリズムの第２の面を出した。出る光を垂直に方向付けるようにプリズムの第２の面を配向した。実施例からの様々なＰＢＳ並びに参照プリズムを照明プリズムの第２の面の上に配置した。ＰＢＳの反射面（ＭＯＦ）並びに参照プリズムからの斜辺を配向して、ＭＯＦから反射させる光又は参照プリズムの斜辺を前方かつ水平に方向付けるようにした。３Ｍ（商標）のＳＣＰ  ７１２デジタル投影器（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能）から得られたＦ／２．４の投影レンズをＰＢＳ又は参照プリズムの出口面に配置し、試験対象に戻って焦点を合わせ、一種の「潜望鏡」レイアウトを形成した。
【００５２】
次に、この光学システムを使用して、反射モードで動作しながら試験対象を解像する各々異なるＰＢＳの能力を評価した。本システムでは、試験対象の約５ｍｍ×５ｍｍの部分を約１５０ｃｍ（６０インチ）の対角線まで投影した。試験対象のこの面積内に多重反復の解像度画像があった。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。各試験対象を評価して、明確に解像された最高解像度を決定した。プロトコルに従って、最高解像度を必要として、そのレベルより低い解像度と同様に解像した。（わずかに異なる位置で）高解像度を解像したが、局部的歪みが低解像度を解像させなかった場合があった。この選択の理由は、ＰＢＳが反復モードで効率的に機能するために、単に狭い面積だけでなく、全視野で解像されなければならないことである。
【００５３】
各実施例の複数のサンプルを試験した。各ＰＢＳ上の各位置に対して最高解像度を確立すると、プリズムの各タイプに対して（すなわち、実施例１〜３、比較例Ｃ−１、及び参照プリズムに対して）平均及び標準偏差を計算した。平均マイナス２標準偏差として「有効解像度」を定義した。「線対／ｍｍ」（ｌｐ／ｍｍ）のデータからこの計量を決定し、次いでｌｐ／ｍｍで表される有効解像度の逆数の１／２として決定された最小の解像可能な画素のサイズで表した。この定義は、この解像度のみが視野にわたる最小解像度と同じであるという事実の説明となる。有効解像度は、特定のＰＢＳセットが確実に（画像の９５％を超えて）解像すると予測され得る最高解像度を表す。
【００５４】
表１は、本開示内の異なる実施例の測定値の結果を示し、表２は、結果として得られた有効解像度を示す。分かり得るように、参照サンプルは、５μｍ画素を解像することができる。実施例１からのＰＢＳはまた、極めて５μｍに近い画素を解像することができる。実施例２は、少なくとも１２μｍまで解像することができ、実施例３からのＰＢＳは、７μｍまで解像することができる。これらの構築物の全ては、少なくともいくつかの反射性結像用途に適切であるべきである。一方、比較例Ｃ−１からのＰＢＳは、１８マイクロメートル前後の画素を解像することに限定され、反射性結像構築物のための確固たる選択ではないであろう。
【００５５】
【表４】
2015505977.tif 000006
【００５６】
【表５】
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【００５７】
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見做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】
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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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【国際調査報告】
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