JP2003262831A - 補償器を備えたワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを使用する表示装置 - Google Patents
補償器を備えたワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを使用する表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高コントラスト出力を提供するために、組み合
わせでワイヤーグリッド偏光デバイス、垂直に整列した
ＬＣＤ、及び偏光補償器を使用する、改善された投影装
置を提供する。 【解決手段】投影表示装置（１０）は、ワイヤーグリッ
ド偏光ビームスプリッター（２４０）、ワイヤーグリッ
ド偏光検光子（２７０）、及び投影レンズ（２８５）と
組み合わせで液晶デバイス（２１０）を含む変調光学系
（２００）を使用する。補償器（２６０）は、黒（オ
フ）状態におけるピクセルに対して漏出光を最小限にす
る。液晶デバイス（２１０）及びワイヤーグリッド偏光
ビームスプリッター（２４０）の間における光路に配置
された補償器（２６０）並びにワイヤーグリッド偏光検
光子（２７０）及びワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター（２４０）の間に配置された二次補償器（２６
５）を備える。
わせでワイヤーグリッド偏光デバイス、垂直に整列した
ＬＣＤ、及び偏光補償器を使用する、改善された投影装
置を提供する。 【解決手段】投影表示装置（１０）は、ワイヤーグリッ
ド偏光ビームスプリッター（２４０）、ワイヤーグリッ
ド偏光検光子（２７０）、及び投影レンズ（２８５）と
組み合わせで液晶デバイス（２１０）を含む変調光学系
（２００）を使用する。補償器（２６０）は、黒（オ
フ）状態におけるピクセルに対して漏出光を最小限にす
る。液晶デバイス（２１０）及びワイヤーグリッド偏光
ビームスプリッター（２４０）の間における光路に配置
された補償器（２６０）並びにワイヤーグリッド偏光検
光子（２７０）及びワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター（２４０）の間に配置された二次補償器（２６
５）を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的に、画像
形成のための液晶デバイスを用いるディジタル投影装置
に、より詳しくは、ピクセルの黒（オフ）状態における
漏出光を最小にするための補償器を備えたワイヤーグリ
ッド偏光ビームスプリッターを使用することによって、
高いレベルのコントラストを達成するための装置及び方
法に関する。
形成のための液晶デバイスを用いるディジタル投影装置
に、より詳しくは、ピクセルの黒（オフ）状態における
漏出光を最小にするための補償器を備えたワイヤーグリ
ッド偏光ビームスプリッターを使用することによって、
高いレベルのコントラストを達成するための装置及び方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のフィルム投影機に対する適切な置
換として考慮されるために、ディジタル投影系は、画像
品質に対する要求の厳しい要件を満たさなければならな
い。これは、映画の投影系に関して特に真実である。従
来の映画の質の投影機に対する競合的な代替品を提供す
るために、ディジタル投影装置は、高い解像度、広い色
域、高い明るさ（＞１０，０００スクリーンルーメ
ン）、及び１，０００：１を超えるフレーム連続系コン
トラスト比を提供する。
換として考慮されるために、ディジタル投影系は、画像
品質に対する要求の厳しい要件を満たさなければならな
い。これは、映画の投影系に関して特に真実である。従
来の映画の質の投影機に対する競合的な代替品を提供す
るために、ディジタル投影装置は、高い解像度、広い色
域、高い明るさ（＞１０，０００スクリーンルーメ
ン）、及び１，０００：１を超えるフレーム連続系コン
トラスト比を提供する。
【０００３】ディジタル映画投影のための最も有望な解
決策は、画像形成デバイスとして二つのタイプの空間光
変調器の一つを用いる。第一のタイプの空間光変調器
は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，
Ｄａｌｌａｓ，ＴＸによって開発された、ディジタルマ
イクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。ＤＭＤデバイ
スは、多くの特許に記載されている（例えば、特許文献
１、２、３、及び４参照）。ＤＭＤを用いる投影装置に
関する光学設計は、米国特許に開示されている（例え
ば、特許文献５、６、７、及び８参照）。ＤＭＤに基づ
いた投影機が、必要な光の処理量、コントラスト比、及
び色域を提供するいくらかの能力を証明するが、現行の
解像度の限界（１０２４ｘ７６８ピクセル）並びに高い
構成部品及び系の費用は、高品質のディジタル映画投影
に関するＤＭＤの許容可能性を制限してきた。
決策は、画像形成デバイスとして二つのタイプの空間光
変調器の一つを用いる。第一のタイプの空間光変調器
は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，
Ｄａｌｌａｓ，ＴＸによって開発された、ディジタルマ
イクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。ＤＭＤデバイ
スは、多くの特許に記載されている（例えば、特許文献
１、２、３、及び４参照）。ＤＭＤを用いる投影装置に
関する光学設計は、米国特許に開示されている（例え
ば、特許文献５、６、７、及び８参照）。ＤＭＤに基づ
いた投影機が、必要な光の処理量、コントラスト比、及
び色域を提供するいくらかの能力を証明するが、現行の
解像度の限界（１０２４ｘ７６８ピクセル）並びに高い
構成部品及び系の費用は、高品質のディジタル映画投影
に関するＤＭＤの許容可能性を制限してきた。
【０００４】ディジタル投影に使用される第二のタイプ
の空間光変調器は、液晶デバイス（ＬＣＤ）である。Ｌ
ＣＤは、各々の対応するピクセルに対する入射光の偏光
状態を選択的に変調することによって、ピクセルのアレ
イとして画像を形成する。高い解像度で、大きなエリア
のＬＣＤを、ＤＭＤよりも容易に作製することができ
る。ＬＣＤは、ディジタル映画投影系において使用され
る実現性のある代替の変調器技術である。ＬＣＤ空間光
変調器を利用する電子投影装置の例の間で、それらは、
米国特許に開示されている（例えば、特許文献９、１
０、１１、１２、及び１３参照）。最近、ＪＶＣは、
２，０００のｘ１２８０ピクセルを提供する）高解像
度、（１０００：１を超過する）高いフレーム連続コン
トラスト、及び（公称で、１２，０００のルーメンまで
の）高い光処理量の可能なＬＣＤに基づく投影機を証明
した。この系は、陰極線管（ＣＲＴ）によって駆動され
るか又は扱われる三つの垂直に整列した（ＶＡ）（ホメ
オトロピックとも呼ばれる）ＬＣＤ（色毎に一つ）を利
用した。この系が、ＬＣＤに基づくディジタル映画投影
機に対する可能性を証明したと同時に、系の複雑さ及び
全体的な信頼度は、関心のあるままである。加えて、費
用の考慮は、そのような系を、ディジタル映画投影市場
における広い商業化に関してまだ準備ができていなくす
る。
の空間光変調器は、液晶デバイス（ＬＣＤ）である。Ｌ
ＣＤは、各々の対応するピクセルに対する入射光の偏光
状態を選択的に変調することによって、ピクセルのアレ
イとして画像を形成する。高い解像度で、大きなエリア
のＬＣＤを、ＤＭＤよりも容易に作製することができ
る。ＬＣＤは、ディジタル映画投影系において使用され
る実現性のある代替の変調器技術である。ＬＣＤ空間光
変調器を利用する電子投影装置の例の間で、それらは、
米国特許に開示されている（例えば、特許文献９、１
０、１１、１２、及び１３参照）。最近、ＪＶＣは、
２，０００のｘ１２８０ピクセルを提供する）高解像
度、（１０００：１を超過する）高いフレーム連続コン
トラスト、及び（公称で、１２，０００のルーメンまで
の）高い光処理量の可能なＬＣＤに基づく投影機を証明
した。この系は、陰極線管（ＣＲＴ）によって駆動され
るか又は扱われる三つの垂直に整列した（ＶＡ）（ホメ
オトロピックとも呼ばれる）ＬＣＤ（色毎に一つ）を利
用した。この系が、ＬＣＤに基づくディジタル映画投影
機に対する可能性を証明したと同時に、系の複雑さ及び
全体的な信頼度は、関心のあるままである。加えて、費
用の考慮は、そのような系を、ディジタル映画投影市場
における広い商業化に関してまだ準備ができていなくす
る。
【０００５】またＪＶＣは、ＣＲＴによって間接的にと
いうよりもむしろ、シリコンバックプレーン（ＬＣＯ
Ｓ）を介して直接扱われる垂直に整列したＬＣＤの新し
い系統を開発してきた。これらの新しいデバイスが有望
であると同時に、それらは、ディジタル映画の上演に対
する期待を十分に満たすために、まだ実証されてない。
ＴＶＣのＬＣＤデバイスは、米国特許に部分的に記載さ
れている（例えば、特許文献１４、１５、及び１６参
照）。初期のツイストネマチック又はコレステリックＬ
ＣＤとは対照的に、垂直に整列したＬＣＤＳは、（２，
０００：１を超過する）はるかにより高い変調コントラ
スト比を提供することを約束する。ＬＣディスプレイに
おける垂直整列を導入するための方法論を、またＴＶＣ
に譲渡された米国特許に、具体的に記載してある（特許
文献１７参照）。スクリーンで１，０００：１又はそれ
より良好なフレーム連続コントラストを得るために、こ
とに注意することは有益である。全系は、＞１０００：
１のコントラストを生成しなければならず、ＬＣＤもど
んな必要な偏光光学部品も両方とも、各々個別に〜２，
０００：１のコントラストを提供しなければならない。
著しく、コリメートされたレーザービームを変調すると
き、偏光を補償する垂直に整列したＬＣＤが、＞２０，
０００：１のコントラストを提供することができると同
時に、これらの同じ変調器は、適切な偏光の補償無し
で、コリメートされたレーザービームを変調するとき、
５００：１又はそれ以下のコントラストを示してもよ
い。また、変調のコントラストは、入射光のスペクトル
の帯域幅及び角度幅（Ｆ＃）にも依存し、帯域幅を増加
させるか又はＦ＃を減少させると、コントラストは一般
的に落ちる。熱的に導入する応力複屈折のような、残余
の脱偏光又は誤った方向に向く偏光の効果によって、Ｌ
ＣＤ内の変調コントラストもまた減少させることができ
る。このような効果を、典型的に観察される“鉄十字”
の偏光コントラストパターンが縮退パターンを帯びる、
デバイスの遠視野で観察することができる。
いうよりもむしろ、シリコンバックプレーン（ＬＣＯ
Ｓ）を介して直接扱われる垂直に整列したＬＣＤの新し
い系統を開発してきた。これらの新しいデバイスが有望
であると同時に、それらは、ディジタル映画の上演に対
する期待を十分に満たすために、まだ実証されてない。
ＴＶＣのＬＣＤデバイスは、米国特許に部分的に記載さ
れている（例えば、特許文献１４、１５、及び１６参
照）。初期のツイストネマチック又はコレステリックＬ
ＣＤとは対照的に、垂直に整列したＬＣＤＳは、（２，
０００：１を超過する）はるかにより高い変調コントラ
スト比を提供することを約束する。ＬＣディスプレイに
おける垂直整列を導入するための方法論を、またＴＶＣ
に譲渡された米国特許に、具体的に記載してある（特許
文献１７参照）。スクリーンで１，０００：１又はそれ
より良好なフレーム連続コントラストを得るために、こ
とに注意することは有益である。全系は、＞１０００：
１のコントラストを生成しなければならず、ＬＣＤもど
んな必要な偏光光学部品も両方とも、各々個別に〜２，
０００：１のコントラストを提供しなければならない。
著しく、コリメートされたレーザービームを変調すると
き、偏光を補償する垂直に整列したＬＣＤが、＞２０，
０００：１のコントラストを提供することができると同
時に、これらの同じ変調器は、適切な偏光の補償無し
で、コリメートされたレーザービームを変調するとき、
５００：１又はそれ以下のコントラストを示してもよ
い。また、変調のコントラストは、入射光のスペクトル
の帯域幅及び角度幅（Ｆ＃）にも依存し、帯域幅を増加
させるか又はＦ＃を減少させると、コントラストは一般
的に落ちる。熱的に導入する応力複屈折のような、残余
の脱偏光又は誤った方向に向く偏光の効果によって、Ｌ
ＣＤ内の変調コントラストもまた減少させることができ
る。このような効果を、典型的に観察される“鉄十字”
の偏光コントラストパターンが縮退パターンを帯びる、
デバイスの遠視野で観察することができる。
【０００６】ディジタル投影技術における当業者に明白
であるように、ＬＣＤ基づく電子投影系によって提供さ
れる光学性能は、大部分が、ＬＣＤ自体の特性によっ
て、及びＬＣＤ投影を支持する偏光光学部品によって定
義される。偏光ビームスプリッター、前偏光子、及び偏
光子／検光子構成部品のような、偏光分離光学部品の性
能は、高いコントラスト比を得るために特別に重要であ
る。また、これらの偏光光学構成部品を投影ディスプレ
イの変調光学系内で組み合わせる正確な様式は、最終的
な結果として生じるコントラストに顕著な影響力を有し
得る。
であるように、ＬＣＤ基づく電子投影系によって提供さ
れる光学性能は、大部分が、ＬＣＤ自体の特性によっ
て、及びＬＣＤ投影を支持する偏光光学部品によって定
義される。偏光ビームスプリッター、前偏光子、及び偏
光子／検光子構成部品のような、偏光分離光学部品の性
能は、高いコントラスト比を得るために特別に重要であ
る。また、これらの偏光光学構成部品を投影ディスプレ
イの変調光学系内で組み合わせる正確な様式は、最終的
な結果として生じるコントラストに顕著な影響力を有し
得る。
【０００７】多くの投影系で使用される、最も一般的な
従来の偏光ビームスプリッターの解決策は、米国特許に
開示されている伝統的なＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムで
ある（特許文献１８参照）。このデバイスを、（３０
０：１程度の）良好な消光率を提供するために示してき
た。しかしながら、この標準的なプリズムは、ある限定
された範囲の角度（数度）にわたる入射光のみで良好に
動作する。ＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムの設計が、一つ
の偏光状態のみに対して良好な消光率を提供するので、
この光が、キセノン又はハロゲン化金属アークランプの
ような、偏光してない白色光源からであるとき、このデ
バイスを使用する設計は、入射する光の半分を有効に放
棄しなければならない。
従来の偏光ビームスプリッターの解決策は、米国特許に
開示されている伝統的なＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムで
ある（特許文献１８参照）。このデバイスを、（３０
０：１程度の）良好な消光率を提供するために示してき
た。しかしながら、この標準的なプリズムは、ある限定
された範囲の角度（数度）にわたる入射光のみで良好に
動作する。ＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムの設計が、一つ
の偏光状態のみに対して良好な消光率を提供するので、
この光が、キセノン又はハロゲン化金属アークランプの
ような、偏光してない白色光源からであるとき、このデ
バイスを使用する設計は、入射する光の半分を有効に放
棄しなければならない。
【０００８】ＭａｃＮｅｉｌｌｅの設計に基づく、従来
のガラスの偏光ビームスプリッターの設計は、ディジタ
ル映画投影用のその使用を妨げ得るかもしれない限定さ
れた方向特性を超える他の限定を有する。特に、製造又
は動作中の熱応力で使用されるボンディングの技術は、
応力複屈折を引き起こすことができ、次には、ビームス
プリッターの偏光コントラストの性能を低下させる。し
ばしば中間レンジの電子投影用途に許容可能でない、こ
れらの効果は、映画投影の用途に対して許容できない。
熱応力の問題は、米国特許に開示されている、偏光構成
部品における使用のために特別に設計された、より適切
な低い光弾性光学ガラスの使用で最近改善されてきた
（特許文献１９参照）。残念ながら、高い製造費用及び
不確実な利用可能性は、この解決策の有用性を限定す
る。さらに、それが、応力複屈折を最小にするために各
々の波長帯域に適合した注文の溶融した低応力ガラスプ
リズムに対して実現可能であるかもしれないと同時に、
角度製造を幾分拡張すると同時に、このような解決策
は、高価で誤りがちである。これらの問題の結果とし
て、およそ８００：１のコントラストで５００−５，０
００ルーメンで動作する、低乃至中間レンジの電子投影
系に関して必要な性能が可能である、従来のＭａｃＮｅ
ｉｌｌｅに基づくガラスのビームスプリッターの設計
は、おそらく、原寸の商業上のディジタル映画投影のよ
り要求の厳しい要求が足りなくなる。
のガラスの偏光ビームスプリッターの設計は、ディジタ
ル映画投影用のその使用を妨げ得るかもしれない限定さ
れた方向特性を超える他の限定を有する。特に、製造又
は動作中の熱応力で使用されるボンディングの技術は、
応力複屈折を引き起こすことができ、次には、ビームス
プリッターの偏光コントラストの性能を低下させる。し
ばしば中間レンジの電子投影用途に許容可能でない、こ
れらの効果は、映画投影の用途に対して許容できない。
熱応力の問題は、米国特許に開示されている、偏光構成
部品における使用のために特別に設計された、より適切
な低い光弾性光学ガラスの使用で最近改善されてきた
（特許文献１９参照）。残念ながら、高い製造費用及び
不確実な利用可能性は、この解決策の有用性を限定す
る。さらに、それが、応力複屈折を最小にするために各
々の波長帯域に適合した注文の溶融した低応力ガラスプ
リズムに対して実現可能であるかもしれないと同時に、
角度製造を幾分拡張すると同時に、このような解決策
は、高価で誤りがちである。これらの問題の結果とし
て、およそ８００：１のコントラストで５００−５，０
００ルーメンで動作する、低乃至中間レンジの電子投影
系に関して必要な性能が可能である、従来のＭａｃＮｅ
ｉｌｌｅに基づくガラスのビームスプリッターの設計
は、おそらく、原寸の商業上のディジタル映画投影のよ
り要求の厳しい要求が足りなくなる。
【０００９】ＬＣＤに基づくディジタル映画投影系の要
求を満たすために、他の偏光ビームスプリッター技術を
提案してきた。例えば、二つのＤｏｖｅプリズムの間に
挟まれた複数の薄膜層を含む、米国特許に開示されたビ
ームスプリッターは、（特許文献２０参照）は、両方の
偏光状態に対する高い消光率を達成することを試みる。
理論的に、このビームスプリッターデバイスは、２，０
００：１を超過する消光率が可能である。さらに、六個
のＬＣＤ（色毎に二つ）を備えた投影系に設計されると
き、このプリズムは、両方の偏光の使用を許容すること
によって系の光の効率を押し上げることができるかもし
れない。しかしながら、大きさの制約及び極端に厳しい
コーティングの公差は、このビームスプリッターの設計
を使用する投影装置の商業化に著しい障害を与える。
求を満たすために、他の偏光ビームスプリッター技術を
提案してきた。例えば、二つのＤｏｖｅプリズムの間に
挟まれた複数の薄膜層を含む、米国特許に開示されたビ
ームスプリッターは、（特許文献２０参照）は、両方の
偏光状態に対する高い消光率を達成することを試みる。
理論的に、このビームスプリッターデバイスは、２，０
００：１を超過する消光率が可能である。さらに、六個
のＬＣＤ（色毎に二つ）を備えた投影系に設計されると
き、このプリズムは、両方の偏光の使用を許容すること
によって系の光の効率を押し上げることができるかもし
れない。しかしながら、大きさの制約及び極端に厳しい
コーティングの公差は、このビームスプリッターの設計
を使用する投影装置の商業化に著しい障害を与える。
【００１０】別の従来の解決策として、いくつかの投影
機の設計は、液浸偏光ビームスプリッターを用いてき
た。液体が充填されたビームスプリッターが、高コント
ラストの用途に必要とされる高い消光率を提供するため
に示されてきたと共に高強度の光の条件下でいくつかの
利点を有する（例えば、特許文献２１参照）。しかしな
がら、これらのデバイスは、製造することが高価であ
り、埃又は含有される泡無しで作製されなければなら
ず、安定した使用の条件下で、多くの固有の欠点を示し
てきた。液浸偏光ビームスプリッターの欠点の間には、
対流による一様でない屈折率分布を含む、温度による液
体の屈折率における変動がある。漏出の危険性は、これ
らのデバイスに別の潜在的な欠点を与える。
機の設計は、液浸偏光ビームスプリッターを用いてき
た。液体が充填されたビームスプリッターが、高コント
ラストの用途に必要とされる高い消光率を提供するため
に示されてきたと共に高強度の光の条件下でいくつかの
利点を有する（例えば、特許文献２１参照）。しかしな
がら、これらのデバイスは、製造することが高価であ
り、埃又は含有される泡無しで作製されなければなら
ず、安定した使用の条件下で、多くの固有の欠点を示し
てきた。液浸偏光ビームスプリッターの欠点の間には、
対流による一様でない屈折率分布を含む、温度による液
体の屈折率における変動がある。漏出の危険性は、これ
らのデバイスに別の潜在的な欠点を与える。
【００１１】ワイヤーグリッド偏光子は、長年存在して
いたと共に、主として、無線周波数及び遠赤外の光学的
用途で使用された。可視スペクトル光によるワイヤーグ
リッド偏光子の使用は、大部分は、デバイスの性能又は
製造の制約により、限定されてきた。例えば、虚像表示
装置におけるワイヤーグリッドビームスプリッターの使
用が開示されている（特許文献２２参照）。このＨｅｇ
ｇ等の開示において、安価なワイヤーグリッドビームス
プリッターは、従来のプリズムビームスプリッターに対
して比較されたとき、高い光処理量の効率を提供する。
Ｈｅｇｇ等のワイヤーグリッド偏光子によって提供され
る偏光コントラストは、非常に低く（６．３：１）、デ
ィジタル投影には不適切である。可視スペクトル用の第
二のワイヤーグリッド偏光子は、米国特許に開示されて
いる（特許文献２３）。この特許で議論されたデバイス
が、偏光の分離を提供すると同時に、コントラスト比
は、映画の投影に不適切であり、設計は、本質的に、む
しろ狭い波長帯域に限定される。
いたと共に、主として、無線周波数及び遠赤外の光学的
用途で使用された。可視スペクトル光によるワイヤーグ
リッド偏光子の使用は、大部分は、デバイスの性能又は
製造の制約により、限定されてきた。例えば、虚像表示
装置におけるワイヤーグリッドビームスプリッターの使
用が開示されている（特許文献２２参照）。このＨｅｇ
ｇ等の開示において、安価なワイヤーグリッドビームス
プリッターは、従来のプリズムビームスプリッターに対
して比較されたとき、高い光処理量の効率を提供する。
Ｈｅｇｇ等のワイヤーグリッド偏光子によって提供され
る偏光コントラストは、非常に低く（６．３：１）、デ
ィジタル投影には不適切である。可視スペクトル用の第
二のワイヤーグリッド偏光子は、米国特許に開示されて
いる（特許文献２３）。この特許で議論されたデバイス
が、偏光の分離を提供すると同時に、コントラスト比
は、映画の投影に不適切であり、設計は、本質的に、む
しろ狭い波長帯域に限定される。
【００１２】最近、米国特許に開示されているように、
（特許文献２４、２５、及び２６参照）。高品質ワイヤ
ーグリッド偏光子及びビームスプリッターが、可視スペ
クトルにおける広帯域の使用のために開発されてきた。
これらの新しいデバイスは、Ｏｒｅｍ，ＵＴ．のＭｏｘ
ｔｅｋ Ｉｎｃ．から商業的に入手可能である。米国特
許に記載されているデバイスを含む、既存のワイヤーグ
リッド偏光子が、ディジタル映画投影に要求される高い
コントラストを得るために必要とされる必要な性能特性
の全てを示さなくてもよいと同時に、これらのデバイス
は、多くの利点を有する（特許文献２４及び２５参
照）。標準的な偏光子に対して比較したとき、ワイヤー
グリッド偏光デバイスは、相対的に高い消光率及び高い
効率を示す。加えて、これらのワイヤーグリッドデバイ
スのコントラストの性能は、また、より広い角度の許容
性（ＮＡ又は開口数）及び標準的な偏光デバイスよりも
熱的に導入された応力複屈折に関して少ない機会でより
確固とした熱性能を有する。さらに、ワイヤーグリッド
偏光子は、光の強度、温度、及び振動のような苛酷な環
境の条件に対して丈夫である。これらのデバイスは、青
色光チャンネル内の応答が追加の補償を要求する場合も
あることを除いては、異なる色のチャンネルの条件下で
よく実行する。
（特許文献２４、２５、及び２６参照）。高品質ワイヤ
ーグリッド偏光子及びビームスプリッターが、可視スペ
クトルにおける広帯域の使用のために開発されてきた。
これらの新しいデバイスは、Ｏｒｅｍ，ＵＴ．のＭｏｘ
ｔｅｋ Ｉｎｃ．から商業的に入手可能である。米国特
許に記載されているデバイスを含む、既存のワイヤーグ
リッド偏光子が、ディジタル映画投影に要求される高い
コントラストを得るために必要とされる必要な性能特性
の全てを示さなくてもよいと同時に、これらのデバイス
は、多くの利点を有する（特許文献２４及び２５参
照）。標準的な偏光子に対して比較したとき、ワイヤー
グリッド偏光デバイスは、相対的に高い消光率及び高い
効率を示す。加えて、これらのワイヤーグリッドデバイ
スのコントラストの性能は、また、より広い角度の許容
性（ＮＡ又は開口数）及び標準的な偏光デバイスよりも
熱的に導入された応力複屈折に関して少ない機会でより
確固とした熱性能を有する。さらに、ワイヤーグリッド
偏光子は、光の強度、温度、及び振動のような苛酷な環
境の条件に対して丈夫である。これらのデバイスは、青
色光チャンネル内の応答が追加の補償を要求する場合も
あることを除いては、異なる色のチャンネルの条件下で
よく実行する。
【００１３】ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
（ＰＢＳ）デバイスは、いくつかのディジタル投影装置
内で用いられてきた。例えば、投影ディスプレイの用途
に対する広帯域のワイヤーグリッド偏光ビームスプリッ
ターの使用が米国特許に開示されている（特許文献２５
参照）。ディジタル画像投影系において偏光子及び検光
子の両方として機能するワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッターが米国特許に開示されている（特許文献２７
参照）。しかしながら、この米国特許は、非常に低い実
効Ｆ＃のものを、コントラストのいくらかの損失と共
に、ワイヤーグリッドＰＢＳを使用して達成することが
できることを述べている（特許文献２７参照）。特に、
この米国特許は、光の漏出を減少させると共に低いＦ＃
で動作する明るい光学系に対するコントラストを押し上
げるために、偏光の補償を、ワイヤーグリッドデバイス
と組み合わせてどのように使用してもよいかを議論しな
い。
（ＰＢＳ）デバイスは、いくつかのディジタル投影装置
内で用いられてきた。例えば、投影ディスプレイの用途
に対する広帯域のワイヤーグリッド偏光ビームスプリッ
ターの使用が米国特許に開示されている（特許文献２５
参照）。ディジタル画像投影系において偏光子及び検光
子の両方として機能するワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッターが米国特許に開示されている（特許文献２７
参照）。しかしながら、この米国特許は、非常に低い実
効Ｆ＃のものを、コントラストのいくらかの損失と共
に、ワイヤーグリッドＰＢＳを使用して達成することが
できることを述べている（特許文献２７参照）。特に、
この米国特許は、光の漏出を減少させると共に低いＦ＃
で動作する明るい光学系に対するコントラストを押し上
げるために、偏光の補償を、ワイヤーグリッドデバイス
と組み合わせてどのように使用してもよいかを議論しな
い。
【００１４】一般的に、ワイヤーグリッド偏光子は、進
歩しているが、ディジタル映画投影装置によって課され
た厳しく要求する要件の全てを満たすことは満足に証明
されてこなかった。室内環境及び高い負荷の条件の両方
における基板の平面度、全体的な偏光性能、及び丈夫さ
における欠陥は、映画の投影用のワイヤーグリッド偏光
デバイスの商業化を限定してきた。
歩しているが、ディジタル映画投影装置によって課され
た厳しく要求する要件の全てを満たすことは満足に証明
されてこなかった。室内環境及び高い負荷の条件の両方
における基板の平面度、全体的な偏光性能、及び丈夫さ
における欠陥は、映画の投影用のワイヤーグリッド偏光
デバイスの商業化を限定してきた。
【００１５】本発明の装置及び方法に対して特に関心及
び関連のあるのは、ワイヤーグリッド偏光子もワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターもどちらも、個々に、
１，０００：１又はそれより良好な所望の投影系のフレ
ーム連続コントラストを達成するために、特に小さいＦ
＃（＜Ｆ／３．５）で目標となる偏光の消光率の性能
（公称で＞２，０００：１）を提供しないことを強調し
なければならない。むしろ、これらの構成部品の両方
は、最良の条件下で〜１，２００：１より低いコントラ
ストを提供する。性能は、著しく、青色スペクトルでさ
らに落ちる。従って、系の光学的な部分（ＬＣＤを除外
する）に対する所望の２，０００：１のコントラストの
目標を達成するために、投影ディスプレイの変調光学系
内の組み合わせで、おそらくワイヤーグリッド偏光デバ
イスを含む、様々な偏光デバイスを利用することが必要
である。しかしながら、ＬＣＤ、色光学部品、及び投影
レンズと組み合わせて、ワイヤーグリッド偏光子を含む
偏光光学部品の最適化された構成を設計する問題点は、
一般に電子投影用か特にディジタル映画投影用かいずれ
かで、完全に扱われてこなかった。さらに、先行技術
は、コントラストを押し上げるための偏光補償器さらに
有する、ＬＣＤ及びワイヤーグリッドデバイスの両方を
使用する投影ディスプレイ用の変調光学系を設計する方
法を記載してない。
び関連のあるのは、ワイヤーグリッド偏光子もワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターもどちらも、個々に、
１，０００：１又はそれより良好な所望の投影系のフレ
ーム連続コントラストを達成するために、特に小さいＦ
＃（＜Ｆ／３．５）で目標となる偏光の消光率の性能
（公称で＞２，０００：１）を提供しないことを強調し
なければならない。むしろ、これらの構成部品の両方
は、最良の条件下で〜１，２００：１より低いコントラ
ストを提供する。性能は、著しく、青色スペクトルでさ
らに落ちる。従って、系の光学的な部分（ＬＣＤを除外
する）に対する所望の２，０００：１のコントラストの
目標を達成するために、投影ディスプレイの変調光学系
内の組み合わせで、おそらくワイヤーグリッド偏光デバ
イスを含む、様々な偏光デバイスを利用することが必要
である。しかしながら、ＬＣＤ、色光学部品、及び投影
レンズと組み合わせて、ワイヤーグリッド偏光子を含む
偏光光学部品の最適化された構成を設計する問題点は、
一般に電子投影用か特にディジタル映画投影用かいずれ
かで、完全に扱われてこなかった。さらに、先行技術
は、コントラストを押し上げるための偏光補償器さらに
有する、ＬＣＤ及びワイヤーグリッドデバイスの両方を
使用する投影ディスプレイ用の変調光学系を設計する方
法を記載してない。
【００１６】一般的にＬＣＤ及び特に垂直に整列したＬ
ＣＤの偏光性能を増強するために開発された偏光補償器
の多数の例がある。最適化された系において、補償器
は、組み合わせでＬＣＤ及び偏光光学部品の性能を増強
するために同時に設計される。これらの補償器は、典型
的には、光ビームの他の部分で偏光状態に影響を及ぼす
ことなく、通過する光ビームの（ある一定の空間及び角
度エリア内の）部分で偏光状態に影響を及ぼすために、
空間的に異なる様式で構築される、角度を変動させる複
屈折を提供する。偏光補償器は、一般的にＬＣＤ、しか
し特にまた垂直に整列したＬＣＤと共に作動するように
設計されてきた。制限された厚さをもつ垂直に整列した
ＬＣＤに対して設計された複屈折の補償が、米国特許に
開示されている（特許文献２８参照）。シートの偏光子
／検光子の組みの間に提供される少なくとも二つの一軸
性又は二つの二軸性の遅延器を含む補償器を備えた垂直
に整列したＬＣＤが、米国特許に開示されている（特許
文献２９参照）。ＬＣＤのダーク状態がゼロでない電圧
（バイアス電圧）を有する、交差したシートの偏光子を
備えたパッケージで使用される、ＬＣＤにおける光学的
な複屈折の誤差を補正する二軸性フィルム補償器の使用
が、米国特許に開示されている（特許文献３０参照）。
ＶＡ ＬＣＤの電圧オン状態に対するコントラストを最
適化するように設計される、円盤状のフィルム補償器
が、米国特許に開示されている（特許文献３１参照）。
比較すると、二つの遅延フィルム、正の複屈折をもつ一
方及び負の複屈折をもつ他方によって補償されたＶＡ
ＬＣＤが、米国特許に開示されている（特許文献３２参
照）。
ＣＤの偏光性能を増強するために開発された偏光補償器
の多数の例がある。最適化された系において、補償器
は、組み合わせでＬＣＤ及び偏光光学部品の性能を増強
するために同時に設計される。これらの補償器は、典型
的には、光ビームの他の部分で偏光状態に影響を及ぼす
ことなく、通過する光ビームの（ある一定の空間及び角
度エリア内の）部分で偏光状態に影響を及ぼすために、
空間的に異なる様式で構築される、角度を変動させる複
屈折を提供する。偏光補償器は、一般的にＬＣＤ、しか
し特にまた垂直に整列したＬＣＤと共に作動するように
設計されてきた。制限された厚さをもつ垂直に整列した
ＬＣＤに対して設計された複屈折の補償が、米国特許に
開示されている（特許文献２８参照）。シートの偏光子
／検光子の組みの間に提供される少なくとも二つの一軸
性又は二つの二軸性の遅延器を含む補償器を備えた垂直
に整列したＬＣＤが、米国特許に開示されている（特許
文献２９参照）。ＬＣＤのダーク状態がゼロでない電圧
（バイアス電圧）を有する、交差したシートの偏光子を
備えたパッケージで使用される、ＬＣＤにおける光学的
な複屈折の誤差を補正する二軸性フィルム補償器の使用
が、米国特許に開示されている（特許文献３０参照）。
ＶＡ ＬＣＤの電圧オン状態に対するコントラストを最
適化するように設計される、円盤状のフィルム補償器
が、米国特許に開示されている（特許文献３１参照）。
比較すると、二つの遅延フィルム、正の複屈折をもつ一
方及び負の複屈折をもつ他方によって補償されたＶＡ
ＬＣＤが、米国特許に開示されている（特許文献３２参
照）。
【００１７】従来のＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムタイプ
の偏光ビームスプリッターを備えたＬＣＤを使用する投
影機装置における使用のために構築された補償器が、米
国特許に開示されている（特許文献３３参照）。この補
償器は、プリズムを補償するための１／４波長板及び固
有のＬＣＤの残余の複屈折効果に対する追加の０．０２
λの補償を含む。必要に応じて、Ａ−プレート、Ｃ−プ
レート、及びＯ−プレートの組み合わせを使用する、補
償器が多層構造を有する、ツイストネマチックＬＣＤと
共に使用可能な補償デバイスが、米国特許に開示されて
いる（特許文献３４参照）。
の偏光ビームスプリッターを備えたＬＣＤを使用する投
影機装置における使用のために構築された補償器が、米
国特許に開示されている（特許文献３３参照）。この補
償器は、プリズムを補償するための１／４波長板及び固
有のＬＣＤの残余の複屈折効果に対する追加の０．０２
λの補償を含む。必要に応じて、Ａ−プレート、Ｃ−プ
レート、及びＯ−プレートの組み合わせを使用する、補
償器が多層構造を有する、ツイストネマチックＬＣＤと
共に使用可能な補償デバイスが、米国特許に開示されて
いる（特許文献３４参照）。
【００１８】一般的に、これらの先行技術の補償器の特
許の大部分は、ＬＣＤが、シートの偏光子との組み合わ
せで使用されると共にＬＣＤの偏光の誤差を補正するこ
とを仮定する。しかしながら、また偏光補償器は、明ら
かに、従来のＰｏｌａｒｏｉｄタイプの色素シートの偏
光子からの非均一な偏光効果を補正するために開発され
てきた。１９２９年にＥ．Ｈ．Ｌａｎｄによって開発さ
れた色素シート偏光子は、二色性又は光の偏光の選択的
な異方性吸収によって機能する。色素シート偏光子用の
補償器は、Ｃｈｅｎ等の文献に記載されており、Ａ−プ
レート及びＣ−プレートの構造の組み合わせを使用する
（非特許文献１参照）。米国特許におけるように先行技
術の特許に目標を向けたＬＣＤ系の最大のコントラスト
は、多くの用途には十分であるが、ディジタル映画投影
の用件を満たさない、たった５００：１までである（特
許文献３２参照）。
許の大部分は、ＬＣＤが、シートの偏光子との組み合わ
せで使用されると共にＬＣＤの偏光の誤差を補正するこ
とを仮定する。しかしながら、また偏光補償器は、明ら
かに、従来のＰｏｌａｒｏｉｄタイプの色素シートの偏
光子からの非均一な偏光効果を補正するために開発され
てきた。１９２９年にＥ．Ｈ．Ｌａｎｄによって開発さ
れた色素シート偏光子は、二色性又は光の偏光の選択的
な異方性吸収によって機能する。色素シート偏光子用の
補償器は、Ｃｈｅｎ等の文献に記載されており、Ａ−プ
レート及びＣ−プレートの構造の組み合わせを使用する
（非特許文献１参照）。米国特許におけるように先行技
術の特許に目標を向けたＬＣＤ系の最大のコントラスト
は、多くの用途には十分であるが、ディジタル映画投影
の用件を満たさない、たった５００：１までである（特
許文献３２参照）。
【００１９】この先行技術の資料が、様々な条件下で使
用される偏光補償器の設計を広く詳述すると同時に、ワ
イヤーグリッド偏光子との使用のために明らかに開発さ
れて最適化された補償器は、開示されてない。さらに、
多数のワイヤーグリッド偏光子デバイスを使用する、又
は垂直に整列したＬＣＤと組み合わせて多数のワイヤー
グリッドデバイスを使用する、変調光学系の性能を増強
するための偏光補償器の設計は、以前に開示されてこな
かった。補償無しで、ワイヤーグリッド偏光ビームスプ
リッターは、入射光が、低い開口数内にあるとき、許容
可能なコントラストを提供する。しかしながら、高い明
るさレベルを達成するために、光学系が、それがより大
きな斜角で入射光を集めることができるように、高い開
口数（＞〜０．１３）を有することは、最も有利であ
る。高い明るさ及び高いコントラスト比を維持する矛盾
する目標は、偏光構成部品に対して重大な設計の問題を
与える。オフ状態における光の漏出は、高いコントラス
トレベルを達成するために、最小でなければならない。
しかし、光漏出は、高い明るさを達成するために要求さ
れる斜角における入射光に対して最も表明される。
用される偏光補償器の設計を広く詳述すると同時に、ワ
イヤーグリッド偏光子との使用のために明らかに開発さ
れて最適化された補償器は、開示されてない。さらに、
多数のワイヤーグリッド偏光子デバイスを使用する、又
は垂直に整列したＬＣＤと組み合わせて多数のワイヤー
グリッドデバイスを使用する、変調光学系の性能を増強
するための偏光補償器の設計は、以前に開示されてこな
かった。補償無しで、ワイヤーグリッド偏光ビームスプ
リッターは、入射光が、低い開口数内にあるとき、許容
可能なコントラストを提供する。しかしながら、高い明
るさレベルを達成するために、光学系が、それがより大
きな斜角で入射光を集めることができるように、高い開
口数（＞〜０．１３）を有することは、最も有利であ
る。高い明るさ及び高いコントラスト比を維持する矛盾
する目標は、偏光構成部品に対して重大な設計の問題を
与える。オフ状態における光の漏出は、高いコントラス
トレベルを達成するために、最小でなければならない。
しかし、光漏出は、高い明るさを達成するために要求さ
れる斜角における入射光に対して最も表明される。
【００２０】米国特許を参照して注意したように、ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッターデバイス用の補償
器の要件は、ＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムの設計に基づ
く偏光ビームスプリッターデバイスを備えた補償器のよ
り多くの従来の使用と著しく異なる（特許文献３３参
照）。性能の結果は、１／４波長板の補償器の従来の使
用が、解決策ではなく、コントラスト比をさらに劣化さ
せ得ることを示す。加えて、以前に補償器が、投影ディ
スプレイ系においてＶＡ ＬＣＤＳを備えたタンデムで
作動するように特に開発されてきたと同時に、ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターを利用する変調光学系
の情況でＶＡ ＬＣＤＳとの使用のために最適化された
補償器は、開発され開示されてこなかった。
ヤーグリッド偏光ビームスプリッターデバイス用の補償
器の要件は、ＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムの設計に基づ
く偏光ビームスプリッターデバイスを備えた補償器のよ
り多くの従来の使用と著しく異なる（特許文献３３参
照）。性能の結果は、１／４波長板の補償器の従来の使
用が、解決策ではなく、コントラスト比をさらに劣化さ
せ得ることを示す。加えて、以前に補償器が、投影ディ
スプレイ系においてＶＡ ＬＣＤＳを備えたタンデムで
作動するように特に開発されてきたと同時に、ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターを利用する変調光学系
の情況でＶＡ ＬＣＤＳとの使用のために最適化された
補償器は、開発され開示されてこなかった。
【００２１】
【特許文献１】米国特許第４，４４１，７９１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，５３５，０４７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，６００，３８３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７１９，６９５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９１４，８１８号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９３０，０５０号明細書
【特許文献７】米国特許第６，００８，９５１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，０８９，７１７号明細書
【特許文献９】米国特許第５，８０８，７９５号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，７９８，８１９号明細
書
書
【特許文献１１】米国特許第５，９１８，９６１号明細
書
書
【特許文献１２】米国特許第６，０１０，１２１号明細
書
書
【特許文献１３】米国特許第６，０６２，６９４号明細
書
書
【特許文献１４】米国特許第５，６５２，６６７号明細
書
書
【特許文献１５】米国特許第５，７６７，８２７号明細
書
書
【特許文献１６】米国特許第５，９７８，０５６号明細
書
書
【特許文献１７】米国特許第５，６２０，７５５号明細
書
書
【特許文献１８】米国特許第２，４０３，７３１号明細
書
書
【特許文献１９】米国特許第５，９６９，８６１号明細
書
書
【特許文献２０】米国特許第５，９１２，７６２号明細
書
書
【特許文献２１】米国特許第５，８４４，７２２号明細
書
書
【特許文献２２】米国特許第５，３８３，０５３号明細
書
書
【特許文献２３】米国特許第５，７４８，３６８号明細
書
書
【特許文献２４】米国特許第６，１２２，１０３号明細
書
書
【特許文献２５】米国特許第６，２４３，１９９号明細
書
書
【特許文献２６】米国特許第６，２８８，８４０号明細
書
書
【特許文献２７】米国特許第６，２３４，６３４号明細
書
書
【特許文献２８】米国特許第４，７０１，０２８号明細
書
書
【特許文献２９】米国特許第５，０３９，１８５号明細
書
書
【特許文献３０】米国特許第５，２９８，１９９号明細
書
書
【特許文献３１】米国特許第６，０８１，３１２号明細
書
書
【特許文献３２】米国特許第６，１４１，０７５号明細
書
書
【特許文献３３】米国特許第５，５７６，８５４号明細
書
書
【特許文献３４】米国特許第５，６１９，３５２号明細
書
書
【非特許文献１】J. Chen, K. H. Kim, J. J. Jyu, J.
H. Souk, J. R. Kelly, P.J. Bos, "Optimum Film Comp
ensation Modes for TN and VA LCDs", SID 98 Digest,
pages 315-318
H. Souk, J. R. Kelly, P.J. Bos, "Optimum Film Comp
ensation Modes for TN and VA LCDs", SID 98 Digest,
pages 315-318
【発明が解決しようとする課題】このように、高コント
ラスト出力を提供するために、組み合わせでワイヤーグ
リッド偏光デバイス、垂直に整列したＬＣＤ、及び偏光
補償器を使用する、改善された投影装置に対する要求が
あることを理解することができる。
ラスト出力を提供するために、組み合わせでワイヤーグ
リッド偏光デバイス、垂直に整列したＬＣＤ、及び偏光
補償器を使用する、改善された投影装置に対する要求が
あることを理解することができる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】簡潔に、本発明の一つの
態様に従って、表示装置は、光のビームを形成するため
の光源を含む。前偏光子は、光の偏光したビームを提供
するために光のビームを偏光させる。ワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッターは、光の偏光したビームを受け
る。光の偏光したビームは、第二の偏光を有する光の偏
光したビームを反射させるために、第一の偏光を透過さ
せる。反射性液晶デバイスは、変調されたビームを形成
するために、画像データをコード化するために第一の偏
光を有する光の偏光したビームを選択的に変調すると共
に、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターへ変調さ
れたビームを反射し返す。補償器は、ワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッター及び反射性液晶デバイスの間に
位置する。液晶デバイスは、ワイヤーグリッド偏光ビー
ムスプリッターから反射される変調されたビームの傾斜
したスキュー光線を状態調節する。偏光ビームスプリッ
ターにおけるワイヤーは、補償された変調されたビーム
を反射する。画像形成光学部品は、変調されたビームか
ら画像を形成する。
態様に従って、表示装置は、光のビームを形成するため
の光源を含む。前偏光子は、光の偏光したビームを提供
するために光のビームを偏光させる。ワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッターは、光の偏光したビームを受け
る。光の偏光したビームは、第二の偏光を有する光の偏
光したビームを反射させるために、第一の偏光を透過さ
せる。反射性液晶デバイスは、変調されたビームを形成
するために、画像データをコード化するために第一の偏
光を有する光の偏光したビームを選択的に変調すると共
に、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターへ変調さ
れたビームを反射し返す。補償器は、ワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッター及び反射性液晶デバイスの間に
位置する。液晶デバイスは、ワイヤーグリッド偏光ビー
ムスプリッターから反射される変調されたビームの傾斜
したスキュー光線を状態調節する。偏光ビームスプリッ
ターにおけるワイヤーは、補償された変調されたビーム
を反射する。画像形成光学部品は、変調されたビームか
ら画像を形成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】明細書が、本発明の主題を特に指
摘すると共に明確に請求する請求項と共に結論すると同
時に、本発明が、添付する図面と一緒に理解するとき、
以下の説明からより良好に理解されると思われることを
信じる。
摘すると共に明確に請求する請求項と共に結論すると同
時に、本発明が、添付する図面と一緒に理解するとき、
以下の説明からより良好に理解されると思われることを
信じる。
【００２４】本説明は、特に、本発明に従う装置の一部
を形成する、又はその装置とより直接的に協働する素子
に向けられる。具体的に示してない又は記載してない素
子が、等業者に周知の様々な形態をとってもよいことを
理解することができる。
を形成する、又はその装置とより直接的に協働する素子
に向けられる。具体的に示してない又は記載してない素
子が、等業者に周知の様々な形態をとってもよいことを
理解することができる。
【００２５】図１を参照して、その開示がここに組み込
まれる“ＤＩＧＩＴＡＬ ＣＩＮＥＭＡ ＰＲＯＪＥＣ
ＴＯＲ”と題された発明者Ｋｕｒｔｚ等による２００１
年３月２０日に出願された本件出願人に譲渡された同時
継続の米国特許出願第０９／８１３，２０７号に記載す
るように、ディジタル投影装置１０における光学構成部
品の配置を概略の形態で示す。照明光学部品２０及び前
偏光子４５は、本質的に均一化され偏光させられる照明
を提供するために、光源１５からの光を予め状態調節す
る。照明光学部品２０は、積分棒又はフライアイ積分器
組み立て品のような均一化する光学部品、及び集光する
リレー光学部品の組み立て品を含む。除去された代替の
偏光状態の光が、名目上、光源へ反射し返ると同時に、
この光は、引き続き、偏光ビームスプリッターへ向けら
れる所望の偏光状態の光と共に、前偏光子４５によって
偏光させられる。前偏光子４５は、ワイヤーグリッド偏
光ビームスプリッター５０、偏光を回転させる空間光変
調器５５、及び偏光検光子６０も含む、変調光学系４０
の一部である。名目上、ワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッター５０は、好適な偏光状態を有する入射光を透
過させる。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター５
０は、系からの代替の偏光状態を有する残余の入射光を
反射すると同時に、好適な偏光状態を有する入射光を透
過させる。光に二次元画像をコード化するために、入射
光は、名目上は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である空間
光変調器５５によって変調され、次に変調された光ビー
ムとして反射される。ワイヤーグリッド偏光ビームスプ
リッター５０は、一つの偏光状態を有する変調された光
ビームからの光を反射し、代替の偏光状態を有する光を
透過させる。次に、投影光学部品７０は、名目上投影ス
クリーンである、ディスプレイの表面７５へ反射された
変調された光ビームを向ける。
まれる“ＤＩＧＩＴＡＬ ＣＩＮＥＭＡ ＰＲＯＪＥＣ
ＴＯＲ”と題された発明者Ｋｕｒｔｚ等による２００１
年３月２０日に出願された本件出願人に譲渡された同時
継続の米国特許出願第０９／８１３，２０７号に記載す
るように、ディジタル投影装置１０における光学構成部
品の配置を概略の形態で示す。照明光学部品２０及び前
偏光子４５は、本質的に均一化され偏光させられる照明
を提供するために、光源１５からの光を予め状態調節す
る。照明光学部品２０は、積分棒又はフライアイ積分器
組み立て品のような均一化する光学部品、及び集光する
リレー光学部品の組み立て品を含む。除去された代替の
偏光状態の光が、名目上、光源へ反射し返ると同時に、
この光は、引き続き、偏光ビームスプリッターへ向けら
れる所望の偏光状態の光と共に、前偏光子４５によって
偏光させられる。前偏光子４５は、ワイヤーグリッド偏
光ビームスプリッター５０、偏光を回転させる空間光変
調器５５、及び偏光検光子６０も含む、変調光学系４０
の一部である。名目上、ワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッター５０は、好適な偏光状態を有する入射光を透
過させる。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター５
０は、系からの代替の偏光状態を有する残余の入射光を
反射すると同時に、好適な偏光状態を有する入射光を透
過させる。光に二次元画像をコード化するために、入射
光は、名目上は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である空間
光変調器５５によって変調され、次に変調された光ビー
ムとして反射される。ワイヤーグリッド偏光ビームスプ
リッター５０は、一つの偏光状態を有する変調された光
ビームからの光を反射し、代替の偏光状態を有する光を
透過させる。次に、投影光学部品７０は、名目上投影ス
クリーンである、ディスプレイの表面７５へ反射された
変調された光ビームを向ける。
【００２６】ディジタル投影装置１０及び変調光学系４
０の設計は、両方とも、これらの系内で使用されるワイ
ヤーグリッド偏光子の特性のより深い議論からより良好
に理解することができる。図２は、基本的な先行技術ワ
イヤーグリッド偏光子を説明し、先行技術及び本発明の
一連の説明用の例で使用することになる用語を定義す
る。ワイヤーグリッド偏光子１００は、誘電体基板１２
０によって支持された非常に多数の並列の導電性電極
（ワイヤー）１１０で構成される。このデバイスは、
（ｐ）で表示される格子の間隔又は導体のピッチ若しく
は周期、（Ｗ）で表示される個々の導体の幅、及び、
（ｔ）で表示される導体の厚さによって特徴付けられ
る。名目上、ワイヤーグリッド偏光子は、ピッチ
（ｐ）、導体又はワイヤーの幅（ｗ）、及び導体又はワ
イヤーの厚さ（ｔ）が、全て入射光の波長（λ）より小
さいように、サブ波長の構造を使用する。光源１３２に
よって生成された光のビーム１３０は、導電性素子に直
交する入射の平面で法線から角度θで偏光子に入射す
る。ワイヤーグリッド偏光子１００は、このビームを、
正反射の回折されない出て行く光ビーム、即ち反射され
た光ビーム１４０及び透過された光ビーム１５０に分割
する。使用されるＳ及びＰ偏光に対する定義は、Ｐ偏光
した光が、導電性素子に直交するその偏光ベクトルを有
すると同時に、Ｓ偏光した光が、導電性素子と平行なそ
の偏光ベクトルを備えた光であるというものである。一
般的に、ワイヤーグリッド偏光子は、グリッドに対して
平行な（“Ｓ”偏光）その電場ベクトルをもつ光を反射
すると共にグリッドに垂直な（“Ｐ”偏光）その電場ベ
クトルをもつ光を透過させることになる。ワイヤーグリ
ッド偏光子１００は、それが透過におけるＥ−タイプの
偏光子（異常光線を透過させる）及び反射におけるＯ−
タイプの偏光子（常光線を反射させる）であるという点
で、幾分普通でない偏光デバイスである。
０の設計は、両方とも、これらの系内で使用されるワイ
ヤーグリッド偏光子の特性のより深い議論からより良好
に理解することができる。図２は、基本的な先行技術ワ
イヤーグリッド偏光子を説明し、先行技術及び本発明の
一連の説明用の例で使用することになる用語を定義す
る。ワイヤーグリッド偏光子１００は、誘電体基板１２
０によって支持された非常に多数の並列の導電性電極
（ワイヤー）１１０で構成される。このデバイスは、
（ｐ）で表示される格子の間隔又は導体のピッチ若しく
は周期、（Ｗ）で表示される個々の導体の幅、及び、
（ｔ）で表示される導体の厚さによって特徴付けられ
る。名目上、ワイヤーグリッド偏光子は、ピッチ
（ｐ）、導体又はワイヤーの幅（ｗ）、及び導体又はワ
イヤーの厚さ（ｔ）が、全て入射光の波長（λ）より小
さいように、サブ波長の構造を使用する。光源１３２に
よって生成された光のビーム１３０は、導電性素子に直
交する入射の平面で法線から角度θで偏光子に入射す
る。ワイヤーグリッド偏光子１００は、このビームを、
正反射の回折されない出て行く光ビーム、即ち反射され
た光ビーム１４０及び透過された光ビーム１５０に分割
する。使用されるＳ及びＰ偏光に対する定義は、Ｐ偏光
した光が、導電性素子に直交するその偏光ベクトルを有
すると同時に、Ｓ偏光した光が、導電性素子と平行なそ
の偏光ベクトルを備えた光であるというものである。一
般的に、ワイヤーグリッド偏光子は、グリッドに対して
平行な（“Ｓ”偏光）その電場ベクトルをもつ光を反射
すると共にグリッドに垂直な（“Ｐ”偏光）その電場ベ
クトルをもつ光を透過させることになる。ワイヤーグリ
ッド偏光子１００は、それが透過におけるＥ−タイプの
偏光子（異常光線を透過させる）及び反射におけるＯ−
タイプの偏光子（常光線を反射させる）であるという点
で、幾分普通でない偏光デバイスである。
【００２７】このようなデバイスを垂直入射（θ＝０
度）で使用するとき、反射された光ビーム１４０は、一
般的に、光源１３２へ再び向けられ、デバイスは、偏光
子と呼ばれる。しかしながら、このようなデバイスを、
非垂直入射（典型的には、３０°＜θ＜６０°）で使用
するとき、照明する光のビーム１３０、反射された光ビ
ーム１４０、及び透過した光ビーム１５０は、別個の分
離可能な経路に続き、デバイスは、偏光ビームスプリッ
ターと呼ばれる。ワイヤのピッチ（ｐ）、ワイヤの幅
（ｗ）、ワイヤのデューティサイクル（ｗ／ｐ）、及び
ワイヤの厚さ（ｔ）に対するワイヤーグリッドデバイス
の詳細な設計を、偏光子又は偏光ビームスプリッターと
しての使用のために、異なって最適化してもよい。偏光
を変更する空間光変調器と共に設計するとき、ディジタ
ル投影装置１０及び変調光学系４０の両方は、ワイヤー
グリッドタイプのデバイス以外に偏光検光子及び偏光ビ
ームスプリッターを使用してもよいことが、理解される
はずである。例えば、偏光ビームスプリッターは、Ｍａ
ｃＮｅｉｌｌｅタイプのガラスプリズムであってもよい
か、又は偏光子は、色素／ポリマーを主材料としたシー
トの偏光子のいずれかであったもよい。この議論の中
で、そのことは、投影機用の全ての構成には要求されな
いが、前偏光子４５及び検光子６０の両方もまた、一般
的にワイヤーグリッドデバイスであると考えられると同
時に、偏光ビームスプリッターは、ワイヤーグリッドタ
イプのデバイスであると仮定される。
度）で使用するとき、反射された光ビーム１４０は、一
般的に、光源１３２へ再び向けられ、デバイスは、偏光
子と呼ばれる。しかしながら、このようなデバイスを、
非垂直入射（典型的には、３０°＜θ＜６０°）で使用
するとき、照明する光のビーム１３０、反射された光ビ
ーム１４０、及び透過した光ビーム１５０は、別個の分
離可能な経路に続き、デバイスは、偏光ビームスプリッ
ターと呼ばれる。ワイヤのピッチ（ｐ）、ワイヤの幅
（ｗ）、ワイヤのデューティサイクル（ｗ／ｐ）、及び
ワイヤの厚さ（ｔ）に対するワイヤーグリッドデバイス
の詳細な設計を、偏光子又は偏光ビームスプリッターと
しての使用のために、異なって最適化してもよい。偏光
を変更する空間光変調器と共に設計するとき、ディジタ
ル投影装置１０及び変調光学系４０の両方は、ワイヤー
グリッドタイプのデバイス以外に偏光検光子及び偏光ビ
ームスプリッターを使用してもよいことが、理解される
はずである。例えば、偏光ビームスプリッターは、Ｍａ
ｃＮｅｉｌｌｅタイプのガラスプリズムであってもよい
か、又は偏光子は、色素／ポリマーを主材料としたシー
トの偏光子のいずれかであったもよい。この議論の中
で、そのことは、投影機用の全ての構成には要求されな
いが、前偏光子４５及び検光子６０の両方もまた、一般
的にワイヤーグリッドデバイスであると考えられると同
時に、偏光ビームスプリッターは、ワイヤーグリッドタ
イプのデバイスであると仮定される。
【００２８】変調光学系２００で使用されるような、こ
れらの偏光子の好適な空間的な関係を、図３で説明す
る。変調光学系２００の基本的な構造及び動作は、その
開示がここに組み込まれる、発明者Ｋｕｒｔｚ等による
“ＤＩＧＩＴＡＬ ＣＩＮＥＭＡ ＰＲＯＪＥＣＴＯ
Ｒ”と題された、２００１年３月２０日に出願された、
本出願人に譲渡された同時継続の米国特許出願第０９／
８１３，２０７号に記載されている。電子投影系の一部
分である、変調光学系２００は、前偏光子２３０、ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０、補償器２
６０を通じて、コンデンサー２２５によって空間光変調
器２１０（ＬＣＤ）に集束される、入射する照明光ビー
ム２２０を含む。変調された画像を生ずる光ビーム２９
０は、空間光変調器２１０の表面から反射され、補償器
２６０を透過し、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッ
ター２４０の近い表面から反射され、引き続き偏光検光
子２７０を透過する。変調光学系２００を離れた後、変
調画像を生ずる光ビーム２９０は、光軸２７５に沿って
進み、スクリーンへのその進路で再結合プリズム２８０
及び投影レンズ２８５を通じて透過する。前偏光子２３
０及び偏光検光子を、両方ともワイヤーグリッド偏光デ
バイスであると仮定する。フルカラー投影系は、再結合
プリズム２８０を通じて再度組み立てられた色ビームと
共に、色（赤色、緑色、及び青色）毎に一つの変調光学
系２００を用いるかもしれない。おそらくいくつかのレ
ンズ素子を含むことになる、コンデンサー２２５は、空
間光変調器２１０の活動エリアを名目上満たす、源の光
を名目上均一な光の長方形状の領域に変換する、より広
範囲な照明系の一部である。
れらの偏光子の好適な空間的な関係を、図３で説明す
る。変調光学系２００の基本的な構造及び動作は、その
開示がここに組み込まれる、発明者Ｋｕｒｔｚ等による
“ＤＩＧＩＴＡＬ ＣＩＮＥＭＡ ＰＲＯＪＥＣＴＯ
Ｒ”と題された、２００１年３月２０日に出願された、
本出願人に譲渡された同時継続の米国特許出願第０９／
８１３，２０７号に記載されている。電子投影系の一部
分である、変調光学系２００は、前偏光子２３０、ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０、補償器２
６０を通じて、コンデンサー２２５によって空間光変調
器２１０（ＬＣＤ）に集束される、入射する照明光ビー
ム２２０を含む。変調された画像を生ずる光ビーム２９
０は、空間光変調器２１０の表面から反射され、補償器
２６０を透過し、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッ
ター２４０の近い表面から反射され、引き続き偏光検光
子２７０を透過する。変調光学系２００を離れた後、変
調画像を生ずる光ビーム２９０は、光軸２７５に沿って
進み、スクリーンへのその進路で再結合プリズム２８０
及び投影レンズ２８５を通じて透過する。前偏光子２３
０及び偏光検光子を、両方ともワイヤーグリッド偏光デ
バイスであると仮定する。フルカラー投影系は、再結合
プリズム２８０を通じて再度組み立てられた色ビームと
共に、色（赤色、緑色、及び青色）毎に一つの変調光学
系２００を用いるかもしれない。おそらくいくつかのレ
ンズ素子を含むことになる、コンデンサー２２５は、空
間光変調器２１０の活動エリアを名目上満たす、源の光
を名目上均一な光の長方形状の領域に変換する、より広
範囲な照明系の一部である。
【００２９】先行技術のワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッターを利用する変調光学系２００において、ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０は、一つの
表面に位置するサブ波長ワイヤー２５０を備えた誘電体
基板２４５からなる（ワイヤーの目盛りは、非常に誇張
されている）。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー２４０は、投影レンズ系２８５への反射のために配置
され、それによって、傾斜したプレートを通じた透過に
よって誘導される非点収差及びコマ収差を回避する。補
償器２６０は、名目上、空間光変調器２１０の表面に起
因する幾何学的欠陥及び複屈折効果を補償するために必
要とされる少量の遅延を提供する波長板である。例え
ば、米国特許第５，５７６，８５４号（Ｓｍｉｔｈ等）
に議論されるように、補償器２６０は、ＬＣＤ偏光層の
残余の幾何学的欠陥、及びＬＣＤパッケージ内の反対の
電極基板内における残余の熱的に誘導された複屈折によ
って引き起こされる偏光の誤差を補正するために０．０
２λの遅延（Ａ−プレート）を提供してもよい。ディジ
タル映画よりも少ない要求の厳しい用途において、補償
器２６０は、自由選択であると判明する場合もある。
プリッターを利用する変調光学系２００において、ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０は、一つの
表面に位置するサブ波長ワイヤー２５０を備えた誘電体
基板２４５からなる（ワイヤーの目盛りは、非常に誇張
されている）。ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー２４０は、投影レンズ系２８５への反射のために配置
され、それによって、傾斜したプレートを通じた透過に
よって誘導される非点収差及びコマ収差を回避する。補
償器２６０は、名目上、空間光変調器２１０の表面に起
因する幾何学的欠陥及び複屈折効果を補償するために必
要とされる少量の遅延を提供する波長板である。例え
ば、米国特許第５，５７６，８５４号（Ｓｍｉｔｈ等）
に議論されるように、補償器２６０は、ＬＣＤ偏光層の
残余の幾何学的欠陥、及びＬＣＤパッケージ内の反対の
電極基板内における残余の熱的に誘導された複屈折によ
って引き起こされる偏光の誤差を補正するために０．０
２λの遅延（Ａ−プレート）を提供してもよい。ディジ
タル映画よりも少ない要求の厳しい用途において、補償
器２６０は、自由選択であると判明する場合もある。
【００３０】ディジタル映画の用途で使用されるような
変調光学系２００の構造は、系の仕様及び利用可能なワ
イヤーグリッド偏光デバイスの限定の両方によって定義
される。特に、ディジタル映画は、高いフレーム連続系
のコントラスト（１，０００：１又はそれより良好）を
提供するために電子投影機を要求する。これを達成する
ために、変調光学系２００の空間光変調器２１０（ＬＣ
Ｄ）を除いて、偏光光学構成部品は、〜２，０００：１
の合計の光学系のコントラスト（ＣＳ）を提供しなけれ
ばならない。偏光光学部品に対する実際の目標のコント
ラストは、ＬＣＤの性能に依存する。このように、例え
ば、ＬＣＤが、たった〜１５００：１のコントラストを
提供するとすれば、偏光光学部品は、〜３，０００：１
のコントラストを提供しなければならない。例えば、垂
直に整列した分子を備えたＬＣＤは、その高い固有のコ
ントラストによりディジタル映画の用途に好適である。
特に、ＬＣＤＳ及び偏光光学部品の両方のコントラスト
性能は、典型的には、入射ビームの開口数を増加させる
とともに減少する。残念ながら、今日の技術で、それだ
けで偏光光学部品用の２，０００：１の目標のコントラ
ストを満たすために、ちょうど単一のワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッター２４０を使用することは、十分
ではない。この理由のために、変調光学系２００は、目
標の偏光性能を提供するために、ワイヤーグリッド前偏
光子２３０及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０もま
た使用する。
変調光学系２００の構造は、系の仕様及び利用可能なワ
イヤーグリッド偏光デバイスの限定の両方によって定義
される。特に、ディジタル映画は、高いフレーム連続系
のコントラスト（１，０００：１又はそれより良好）を
提供するために電子投影機を要求する。これを達成する
ために、変調光学系２００の空間光変調器２１０（ＬＣ
Ｄ）を除いて、偏光光学構成部品は、〜２，０００：１
の合計の光学系のコントラスト（ＣＳ）を提供しなけれ
ばならない。偏光光学部品に対する実際の目標のコント
ラストは、ＬＣＤの性能に依存する。このように、例え
ば、ＬＣＤが、たった〜１５００：１のコントラストを
提供するとすれば、偏光光学部品は、〜３，０００：１
のコントラストを提供しなければならない。例えば、垂
直に整列した分子を備えたＬＣＤは、その高い固有のコ
ントラストによりディジタル映画の用途に好適である。
特に、ＬＣＤＳ及び偏光光学部品の両方のコントラスト
性能は、典型的には、入射ビームの開口数を増加させる
とともに減少する。残念ながら、今日の技術で、それだ
けで偏光光学部品用の２，０００：１の目標のコントラ
ストを満たすために、ちょうど単一のワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッター２４０を使用することは、十分
ではない。この理由のために、変調光学系２００は、目
標の偏光性能を提供するために、ワイヤーグリッド前偏
光子２３０及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０もま
た使用する。
【００３１】変調光学系２００の構成及び動作を、その
偏光性能に対して、さらに非常に詳しく理解することが
できる。好ましくは、変調光学系に“Ｐ”偏光した光を
透過させるために、前偏光子２３を配向させる。ワイヤ
ーグリッド偏光ビームスプリッター２４０を、偏光子２
３０のサブ波長ワイヤーに名目上平行に配向させたその
サブ波長ワイヤーパターンと共に配向させる（即ち、二
つのデバイスは、交差しない）。このように、透過した
“Ｐ”光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
を通じた透過によって、さらに変更される（コントラス
トが増強される）。次に、透過した光ビームは、補償器
２６０を通過し、名目上は、ピクセルのベースに対する
印加された制御電圧に従ってピクセルにおける入射光の
偏光状態を変更する、反射性ＬＣＤである空間光変調器
２１０に遭遇する。白色及び黒色の間における中間のコ
ード値は、“オン”状態の量を減少させ、“オフ”状態
の光の量を増加させる。偏光を回転させてきた“オン”
状態の光は、ワイヤーグリッドビームスプリッター２４
０に対する“Ｓ”偏光状態にある。このように、“Ｓ”
状態の光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
２４０から反射し、引き続き自由選択の補償器２６５
（図５ａ及び１０参照）及び偏光検光子２７０を透過
し、投影レンズ２８５によってスクリーンへ向けられ
る。（ＬＣＤ及び補償器の寄与を無視する）変調光学系
２００に対する全体的なコントラスト（ＣＳ）を、 １／ＣＳ＝１／（ＣＴ１＊ＣＴ２）＋１／（ＣＲ２＊Ｃ
Ｔ３） によって近似すことができ、ここで、ＣＴ１は、ワイヤ
ーグリッド前偏光子２３０の透過したコントラストであ
り、ＣＴ２及びＣＲ２は、ワイヤーグリッド偏光ビーム
スプリッター２４０の透過した又は反射したコントラス
ト比であり、ＣＴ ３は、ワイヤーグリッド偏光検光子２
７０に対する透過したコントラストである。この系にお
いて、全体的なコントラストは、大部分が、ワイヤーグ
リッド偏光ビームスプリッター２４０の“Ｓ” 偏光状
態の光に対する低い反射されたコントラスト比ＣＲ２に
よって決定される。検光子のコントラストＣＴ３は、低
いＣ Ｒ２の値（〜３０：１）を補償するためにかなり高
いことを必要とする。透過したコントラストＣＴ１及び
ＣＴ２が、特に高いことを必要としないのに対して、そ
れぞれのコントラストの値は、スペクトルにわたって適
度に均一であることを条件とする。ワイヤーグリッド偏
光ビームスプリッター２４０から反射すると共にワイヤ
ーグリッド偏光ビームスプリッター２４０に対して
“Ｓ”偏光を有する“オン”状態の光が、それ自体の構
造に対してこの“Ｐ”状態の光と同じ光を見るように、
偏光検光子２７０を配向させる。従って、偏光検光子２
７０は、所望の“オン”状態のビームに付随するどんな
交互の偏光漏出光も取り除く。
偏光性能に対して、さらに非常に詳しく理解することが
できる。好ましくは、変調光学系に“Ｐ”偏光した光を
透過させるために、前偏光子２３を配向させる。ワイヤ
ーグリッド偏光ビームスプリッター２４０を、偏光子２
３０のサブ波長ワイヤーに名目上平行に配向させたその
サブ波長ワイヤーパターンと共に配向させる（即ち、二
つのデバイスは、交差しない）。このように、透過した
“Ｐ”光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
を通じた透過によって、さらに変更される（コントラス
トが増強される）。次に、透過した光ビームは、補償器
２６０を通過し、名目上は、ピクセルのベースに対する
印加された制御電圧に従ってピクセルにおける入射光の
偏光状態を変更する、反射性ＬＣＤである空間光変調器
２１０に遭遇する。白色及び黒色の間における中間のコ
ード値は、“オン”状態の量を減少させ、“オフ”状態
の光の量を増加させる。偏光を回転させてきた“オン”
状態の光は、ワイヤーグリッドビームスプリッター２４
０に対する“Ｓ”偏光状態にある。このように、“Ｓ”
状態の光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
２４０から反射し、引き続き自由選択の補償器２６５
（図５ａ及び１０参照）及び偏光検光子２７０を透過
し、投影レンズ２８５によってスクリーンへ向けられ
る。（ＬＣＤ及び補償器の寄与を無視する）変調光学系
２００に対する全体的なコントラスト（ＣＳ）を、 １／ＣＳ＝１／（ＣＴ１＊ＣＴ２）＋１／（ＣＲ２＊Ｃ
Ｔ３） によって近似すことができ、ここで、ＣＴ１は、ワイヤ
ーグリッド前偏光子２３０の透過したコントラストであ
り、ＣＴ２及びＣＲ２は、ワイヤーグリッド偏光ビーム
スプリッター２４０の透過した又は反射したコントラス
ト比であり、ＣＴ ３は、ワイヤーグリッド偏光検光子２
７０に対する透過したコントラストである。この系にお
いて、全体的なコントラストは、大部分が、ワイヤーグ
リッド偏光ビームスプリッター２４０の“Ｓ” 偏光状
態の光に対する低い反射されたコントラスト比ＣＲ２に
よって決定される。検光子のコントラストＣＴ３は、低
いＣ Ｒ２の値（〜３０：１）を補償するためにかなり高
いことを必要とする。透過したコントラストＣＴ１及び
ＣＴ２が、特に高いことを必要としないのに対して、そ
れぞれのコントラストの値は、スペクトルにわたって適
度に均一であることを条件とする。ワイヤーグリッド偏
光ビームスプリッター２４０から反射すると共にワイヤ
ーグリッド偏光ビームスプリッター２４０に対して
“Ｓ”偏光を有する“オン”状態の光が、それ自体の構
造に対してこの“Ｐ”状態の光と同じ光を見るように、
偏光検光子２７０を配向させる。従って、偏光検光子２
７０は、所望の“オン”状態のビームに付随するどんな
交互の偏光漏出光も取り除く。
【００３２】例として、５５０ｎｍの緑色光において、
ワイヤーグリッド前偏光子２３０は、〜２５０：１の角
度で平均した偏光のコントラスト比を有する。組み合わ
せで使用するとき、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター２４０及びワイヤーグリッド前偏光子２３０は、
スクリーンで、系の要件が足りない方法になる〜２５：
１のフレーム連続光学コントラスト比を生じる。このよ
うに、全体的な変調光学系２００の偏光性能は、また、
ワイヤーグリッド偏光子２３０と同一であると名目上仮
定される、ワイヤーグリッド偏光検光子２７０の追加と
共に支持される。偏光検光子２７０は、好適な偏光状態
以外のものである光の漏出を取り除き、〜２９００：１
まで理論的な全体的な系のコントラストＣｓを押し上げ
る。性能は、青色においてはたった〜９００：１のコン
トラストだが、赤色のスペクトルにおいては〜３４０
０：１のコントラストを提供するワイヤーグリッド偏光
デバイスの同じ組み合わせで、可視スペクトルにわたっ
てかなり変動する。確かに、この性能の変動は、色の帯
域で調整したデバイスの使用と共に、それが利用可能で
あったならば、減少させることができるかもしれない。
ワイヤーグリッド前偏光子２３０は、〜２５０：１の角
度で平均した偏光のコントラスト比を有する。組み合わ
せで使用するとき、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター２４０及びワイヤーグリッド前偏光子２３０は、
スクリーンで、系の要件が足りない方法になる〜２５：
１のフレーム連続光学コントラスト比を生じる。このよ
うに、全体的な変調光学系２００の偏光性能は、また、
ワイヤーグリッド偏光子２３０と同一であると名目上仮
定される、ワイヤーグリッド偏光検光子２７０の追加と
共に支持される。偏光検光子２７０は、好適な偏光状態
以外のものである光の漏出を取り除き、〜２９００：１
まで理論的な全体的な系のコントラストＣｓを押し上げ
る。性能は、青色においてはたった〜９００：１のコン
トラストだが、赤色のスペクトルにおいては〜３４０
０：１のコントラストを提供するワイヤーグリッド偏光
デバイスの同じ組み合わせで、可視スペクトルにわたっ
てかなり変動する。確かに、この性能の変動は、色の帯
域で調整したデバイスの使用と共に、それが利用可能で
あったならば、減少させることができるかもしれない。
【００３３】変調光学系２００は、照明光学部品（コン
デンサー２２５）及び光源（図３参照）へというよりも
むしろ、空間光変調器２１０へ面するサブ波長ワイヤー
２５０を備えた表面で配向させたワイヤーグリッド偏光
ビームスプリッター２４０で最も良好に構築される。こ
の配向を使用するとき全体的なコントラスト（Ｃｓ）が
〜２，９００：１であると同時に、代替の配向（光源へ
の表面におけるワイヤー）を使用するとき正味のコント
ラストは、〜２５０：１まで急激に落ちる。変調光学系
２００が、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２
４０から反射する画像の光で構築されるとき、全体的な
コントラストにおけるこの差は、サブ波長ワイヤー２５
０が空間光変調器又は光源に面するかどうかの関数とし
て、より遅い（より大きいｆ＃）系に対してあまり重要
でない場合もある。加えて、図３を参照して、ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッター２４０のサブ波長ワイ
ヤー２５０が、（頁の平面内で）“水平に”というより
もむしろ“垂直に”（示すように“頁の中へ”）配向す
るとき、変調光学系２００は、最も高いコントラスト及
び光の効率を提供する。また、ワイヤーグリッド偏光ビ
ームスプリッター２４０を、コントラストの性能を調整
するために、数度だけ（表面の法線まわりで）回転させ
ることができる。
デンサー２２５）及び光源（図３参照）へというよりも
むしろ、空間光変調器２１０へ面するサブ波長ワイヤー
２５０を備えた表面で配向させたワイヤーグリッド偏光
ビームスプリッター２４０で最も良好に構築される。こ
の配向を使用するとき全体的なコントラスト（Ｃｓ）が
〜２，９００：１であると同時に、代替の配向（光源へ
の表面におけるワイヤー）を使用するとき正味のコント
ラストは、〜２５０：１まで急激に落ちる。変調光学系
２００が、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２
４０から反射する画像の光で構築されるとき、全体的な
コントラストにおけるこの差は、サブ波長ワイヤー２５
０が空間光変調器又は光源に面するかどうかの関数とし
て、より遅い（より大きいｆ＃）系に対してあまり重要
でない場合もある。加えて、図３を参照して、ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッター２４０のサブ波長ワイ
ヤー２５０が、（頁の平面内で）“水平に”というより
もむしろ“垂直に”（示すように“頁の中へ”）配向す
るとき、変調光学系２００は、最も高いコントラスト及
び光の効率を提供する。また、ワイヤーグリッド偏光ビ
ームスプリッター２４０を、コントラストの性能を調整
するために、数度だけ（表面の法線まわりで）回転させ
ることができる。
【００３４】ディジタル映画の投影機を構築するため
に、様々な光学部品、ワイヤーグリッドデバイス、及び
ＬＣＤの限定を扱うと同時に。３５−５５フィートのワ
イドスクリーンを照明する系で輝度（１０，０００−１
５，０００ルーメン）及びコントラスト（１，０００：
１＋）を同時に最大にすることが必要である。ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッター及びＬＣＤに入射する
光の許容角度（開口数）を増加させることによって輝度
を最大にすることができる。より広い許容角度（又はよ
り低いＦ＃）で、投影光学部品は、より多くの光を集め
ることができる。しかしながら、同時に、ワイヤーグリ
ッド偏光ビームスプリッターに入射する源の光の角度が
広いほど、他の偏光状態からの漏出光がより大きく、よ
って利用可能なコントラスト比（ＣＲ）がより小さい。
図４を参照して、（ワイヤーグリッド前偏光子２３０、
ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０、ＶＡ
ＬＣＤ、及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０を含
む）変調光学系２００のコントラスト対系を透過する光
のＦ＃のグラフを示す。系のコントラスト３００のプロ
ットは、およそＦ／２．３で〜６００：１のコントラス
ト比を達成さすることを示す。この値は、ディジタル映
画の投影に必要とされる１，０００：１＋よりも著しく
小さいコントラストである。しかしながら、効率の計算
は、スクリーンの輝度の目標を満たすために、より大き
なスクリーンに潜在的に要求されるＦ／２．０乃至Ｆ／
２．３の系の集光能力で、ＬＣＤに基づくディジタル映
画投影機がＦ／３．０以下で動作することを必要とする
ことを提案する。
に、様々な光学部品、ワイヤーグリッドデバイス、及び
ＬＣＤの限定を扱うと同時に。３５−５５フィートのワ
イドスクリーンを照明する系で輝度（１０，０００−１
５，０００ルーメン）及びコントラスト（１，０００：
１＋）を同時に最大にすることが必要である。ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッター及びＬＣＤに入射する
光の許容角度（開口数）を増加させることによって輝度
を最大にすることができる。より広い許容角度（又はよ
り低いＦ＃）で、投影光学部品は、より多くの光を集め
ることができる。しかしながら、同時に、ワイヤーグリ
ッド偏光ビームスプリッターに入射する源の光の角度が
広いほど、他の偏光状態からの漏出光がより大きく、よ
って利用可能なコントラスト比（ＣＲ）がより小さい。
図４を参照して、（ワイヤーグリッド前偏光子２３０、
ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０、ＶＡ
ＬＣＤ、及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０を含
む）変調光学系２００のコントラスト対系を透過する光
のＦ＃のグラフを示す。系のコントラスト３００のプロ
ットは、およそＦ／２．３で〜６００：１のコントラス
ト比を達成さすることを示す。この値は、ディジタル映
画の投影に必要とされる１，０００：１＋よりも著しく
小さいコントラストである。しかしながら、効率の計算
は、スクリーンの輝度の目標を満たすために、より大き
なスクリーンに潜在的に要求されるＦ／２．０乃至Ｆ／
２．３の系の集光能力で、ＬＣＤに基づくディジタル映
画投影機がＦ／３．０以下で動作することを必要とする
ことを提案する。
【００３５】図５ａを参照して、ＬＣＤ２１０のピクセ
ルに関する、変調光学系内のワイヤーグリッド偏光ビー
ムスプリッター２４０を透過した又はワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッター２４０によって反射された光に
対する光の偏光状態を表す透視図を示す。コリメートさ
れた又は正反射の予め偏光したビーム３５０は、ワイヤ
ーグリッド偏光ビームスプリッター２４０を透過する。
図５ａに示すように、透過したビーム３５５の電場の偏
光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０
のワイヤーグリッドに垂直なベクトルにある。戻る変調
されたビーム３６０は、ＬＣＤ２１０におけるピクセル
から反射され、ここで“Ｓ”偏光した光は、画像データ
であり、“Ｐ”偏光した光は、除去されることになって
いる。理想的には、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター２４０は、変調された透過した光３７０として望
まれない“ｐ”光の１００％を透過する。しかしなが
ら、小さな漏出光３６５は、ワイヤーグリッド偏光ビー
ムスプリッター２４０から反射され、“ｓ”変調された
ビーム３６０を伴い、減少したコントラスト（“ｐ”に
対する“ｓ”の比）を引き起こす。変調されたビーム３
６０に対して、ワイヤーグリッドビームスプリッター
は、透過における前偏光子及び反射における偏光検光子
として作用し、典型的な交差した偏光子の構成を含む。
ルに関する、変調光学系内のワイヤーグリッド偏光ビー
ムスプリッター２４０を透過した又はワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッター２４０によって反射された光に
対する光の偏光状態を表す透視図を示す。コリメートさ
れた又は正反射の予め偏光したビーム３５０は、ワイヤ
ーグリッド偏光ビームスプリッター２４０を透過する。
図５ａに示すように、透過したビーム３５５の電場の偏
光は、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０
のワイヤーグリッドに垂直なベクトルにある。戻る変調
されたビーム３６０は、ＬＣＤ２１０におけるピクセル
から反射され、ここで“Ｓ”偏光した光は、画像データ
であり、“Ｐ”偏光した光は、除去されることになって
いる。理想的には、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター２４０は、変調された透過した光３７０として望
まれない“ｐ”光の１００％を透過する。しかしなが
ら、小さな漏出光３６５は、ワイヤーグリッド偏光ビー
ムスプリッター２４０から反射され、“ｓ”変調された
ビーム３６０を伴い、減少したコントラスト（“ｐ”に
対する“ｓ”の比）を引き起こす。変調されたビーム３
６０に対して、ワイヤーグリッドビームスプリッター
は、透過における前偏光子及び反射における偏光検光子
として作用し、典型的な交差した偏光子の構成を含む。
【００３６】偏光のコントラストのいくらかの損失が、
軸でコリメートされた光に起こると同時に、それら効果
は、傾斜したスキュー光線に関してより劇的である。こ
れをより良好に理解するために、図５ｂが、（ＬＣＤ２
１０、前偏光子２３０、又は検光子２７０のような）表
面に垂直に入射するビームに対する幾何学を示すと同時
に、図５ａは、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー２４０の４５°傾斜した表面に入射する大きなＮＡの
反射しないビームに対するビームの幾何学の説明を含
む。垂直に入射する場合に関して、角度の極の掃引が、
限定される（Ｆ／２．０に対して０−１５°）と同時
に、入射するビームは、０−１８０°の方位の掃引によ
って記載される。傾斜した光線は、局所的な光軸２７５
を含む平面にある、交差した偏光子によって定義される
軸（方位角０°及び１８０°、９０°及び２７０°）の
外側における四つの四分円に届く光線である。スキュー
光線は、局所的な光軸２７５を含まない平面にある光線
である。４５°傾斜した表面への入射の場合に関して、
角度の極の掃引が、光軸に対して〜０−１５°を覆うか
又はワイヤーグリッド表面に対して〜３０−６０°の掃
引であると同時に、入射するビームは、再び、０−１８
０°の方位の掃引によって定義される。このビーム幾何
学は、図８ａ−ｉによって与えられる結果を認識するこ
とにおいて重要であると思われる。
軸でコリメートされた光に起こると同時に、それら効果
は、傾斜したスキュー光線に関してより劇的である。こ
れをより良好に理解するために、図５ｂが、（ＬＣＤ２
１０、前偏光子２３０、又は検光子２７０のような）表
面に垂直に入射するビームに対する幾何学を示すと同時
に、図５ａは、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー２４０の４５°傾斜した表面に入射する大きなＮＡの
反射しないビームに対するビームの幾何学の説明を含
む。垂直に入射する場合に関して、角度の極の掃引が、
限定される（Ｆ／２．０に対して０−１５°）と同時
に、入射するビームは、０−１８０°の方位の掃引によ
って記載される。傾斜した光線は、局所的な光軸２７５
を含む平面にある、交差した偏光子によって定義される
軸（方位角０°及び１８０°、９０°及び２７０°）の
外側における四つの四分円に届く光線である。スキュー
光線は、局所的な光軸２７５を含まない平面にある光線
である。４５°傾斜した表面への入射の場合に関して、
角度の極の掃引が、光軸に対して〜０−１５°を覆うか
又はワイヤーグリッド表面に対して〜３０−６０°の掃
引であると同時に、入射するビームは、再び、０−１８
０°の方位の掃引によって定義される。このビーム幾何
学は、図８ａ−ｉによって与えられる結果を認識するこ
とにおいて重要であると思われる。
【００３７】図６ａは、角度空間で見ることができる、
“鉄十字”として知られる、交差した偏光子に対する偏
光のコントラストプロフィールを説明する。鉄十字パタ
ーン３２０は、検光子のグリッドと平行及び垂直な方向
にピークの消滅、スキュー光線に対する減少した消滅、
四つの軸外の四分円における傾斜した光線を証明する。
ほとんどの既存の偏光子と比較されたとき、ワイヤーグ
リッド偏光ビームスプリッターが、優れた角度性能を有
すると、これらのデバイスは、一般的にスキュー光線の
問題を有さないと、従って、さらなる偏光の補償を要求
しないと考えられてきた。部分的に、これは、ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターが、反射におけるＯ−
タイプの偏光子及び透過におけるＥ−タイプの偏光子と
して機能し、従って、部分的に、変調光学系２００にお
けるような透過及び反射の両方において使用されたと
き、自己補償するためである。しかしながら、そうでさ
え、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの消滅
は、ディジタル映画のような要求の厳しい用途にはまだ
適切でない。
“鉄十字”として知られる、交差した偏光子に対する偏
光のコントラストプロフィールを説明する。鉄十字パタ
ーン３２０は、検光子のグリッドと平行及び垂直な方向
にピークの消滅、スキュー光線に対する減少した消滅、
四つの軸外の四分円における傾斜した光線を証明する。
ほとんどの既存の偏光子と比較されたとき、ワイヤーグ
リッド偏光ビームスプリッターが、優れた角度性能を有
すると、これらのデバイスは、一般的にスキュー光線の
問題を有さないと、従って、さらなる偏光の補償を要求
しないと考えられてきた。部分的に、これは、ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターが、反射におけるＯ−
タイプの偏光子及び透過におけるＥ−タイプの偏光子と
して機能し、従って、部分的に、変調光学系２００にお
けるような透過及び反射の両方において使用されたと
き、自己補償するためである。しかしながら、そうでさ
え、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターの消滅
は、ディジタル映画のような要求の厳しい用途にはまだ
適切でない。
【００３８】反射性液晶ディスプレイを利用して開発さ
れたオリジナルの電子投影系においては、各々のＬＣＤ
を、ＣＲＴを使用して背後からアドレスした。今日、当
技術の反射性ＬＣＤの状態は、直接的に、シリコンバッ
クプレーンによって電子的にアドレスされる。シリコン
（ＬＣＯＳ）ディスプレイにおける液晶として知られ
る、これらの現代のデバイスは、一般的に、反射性及び
光遮断層、引き続きＬＣＤ整列層、液晶の薄い（〜５μ
ｍ）層、反射防止（ＡＲ）塗装されたカバーガラスで上
を覆われる、ピクセルをアドレスする回路でパターン化
されるシリコン基板を含む。ＶＡ ＬＣＤ用のカバーガ
ラスの内部表面は、液晶層に接する、内部表面にＩＴＯ
電極アドレシング層及び整列層を有する。ＬＣＤの光学
性能は、液晶の材料特性、電極の構造、ピクセルのパタ
ーニング及び近接、液晶分子のオン状態及びオフ状態の
配向、整列層の使用及び構造、反射性、反射防止、及び
光遮断層の光学特性などを含む、多くの設計パラメータ
ーに依存する。例えば、液晶分子が、シリコン基板及び
カバーガラスの内部表面に名目上垂直であると同時に、
実際に、表面の隣接した分子は、法線から１−２度の残
余の傾斜を伴って配向する。この残余の傾斜角度が、よ
り大きくなるとすれば、デバイスのコントラストは、悪
くなり始める。
れたオリジナルの電子投影系においては、各々のＬＣＤ
を、ＣＲＴを使用して背後からアドレスした。今日、当
技術の反射性ＬＣＤの状態は、直接的に、シリコンバッ
クプレーンによって電子的にアドレスされる。シリコン
（ＬＣＯＳ）ディスプレイにおける液晶として知られ
る、これらの現代のデバイスは、一般的に、反射性及び
光遮断層、引き続きＬＣＤ整列層、液晶の薄い（〜５μ
ｍ）層、反射防止（ＡＲ）塗装されたカバーガラスで上
を覆われる、ピクセルをアドレスする回路でパターン化
されるシリコン基板を含む。ＶＡ ＬＣＤ用のカバーガ
ラスの内部表面は、液晶層に接する、内部表面にＩＴＯ
電極アドレシング層及び整列層を有する。ＬＣＤの光学
性能は、液晶の材料特性、電極の構造、ピクセルのパタ
ーニング及び近接、液晶分子のオン状態及びオフ状態の
配向、整列層の使用及び構造、反射性、反射防止、及び
光遮断層の光学特性などを含む、多くの設計パラメータ
ーに依存する。例えば、液晶分子が、シリコン基板及び
カバーガラスの内部表面に名目上垂直であると同時に、
実際に、表面の隣接した分子は、法線から１−２度の残
余の傾斜を伴って配向する。この残余の傾斜角度が、よ
り大きくなるとすれば、デバイスのコントラストは、悪
くなり始める。
【００３９】図６ａの“鉄十字”の説明は、また、それ
が無視できる傾斜角度を有すると仮定して、交差した偏
光子を通じて見られるように、理想的なＶＡ ＬＣＤに
おける名目上の偏光の応答を表す。しかしながら、変調
光学系によって提供される正味のコントラストは、いず
れかのＬＣＤの様々な微妙な効果（大きな傾斜角度、オ
フ状態用のバイアス電圧、熱的に誘導された応力、及び
大きな入射角度（大きなＮＡ））内又は、ワイヤーグリ
ッド偏光ビームスプリッターを含む偏光デバイス内の
（ワイヤー表面の配向、ワイヤーの回転、及び大きな入
射角度（大きなＮＡ）のような）様々な微妙な効果によ
って低下し得る。これらの効果は、鉄十字パターン３２
０が保持されると同時にコントラストを一般的に減少さ
せることを引き起こし得るか、又は、鉄十字パターン３
２０を別の消滅パターンへ変形することを引き起こし得
る（例えば、図６ｂに示す“ベースボール”パターン３
２５）か、いずれかである。ワイヤーグリッド前偏光子
２３０、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４
０、垂直に整列したＬＣＤ ２１０、及びワイヤーグリ
ッド偏光検光子２７０を部分的に含む、変調光学系２０
０の場合には、名目上の系は、使用以下である、Ｆ／
２．３の緑色において〜６００：１のコントラストを提
供するのみである。適切な補償器の使用を通じて、仕様
を満たし超えるために、系のコントラストを増強するこ
とができる。確かに、偏光コントラストを、実際の偏光
デバイス（ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター及
びＬＣＤ）自体に設計変更をすることによって潜在的に
増強させることができる。しかしながら、これらのデバ
イスの基礎設計、製造、及び性能の限定を変えること
が、必ずしも可能であるか又は容易であるとは限らない
とき、コントラストを改善する代替の方法が探求されて
きた。特に、変調光学系２００のコントラストの性能
は、具体的にワイヤーグリッド偏光子と共に作動するよ
うに開発された新しい偏光補償器、及び具体的に垂直に
整列したＬＣＤ及びワイヤーグリッドデバイスの組み合
わせと共に作動するように開発された新しい偏光補償器
で増強されてきた。
が無視できる傾斜角度を有すると仮定して、交差した偏
光子を通じて見られるように、理想的なＶＡ ＬＣＤに
おける名目上の偏光の応答を表す。しかしながら、変調
光学系によって提供される正味のコントラストは、いず
れかのＬＣＤの様々な微妙な効果（大きな傾斜角度、オ
フ状態用のバイアス電圧、熱的に誘導された応力、及び
大きな入射角度（大きなＮＡ））内又は、ワイヤーグリ
ッド偏光ビームスプリッターを含む偏光デバイス内の
（ワイヤー表面の配向、ワイヤーの回転、及び大きな入
射角度（大きなＮＡ）のような）様々な微妙な効果によ
って低下し得る。これらの効果は、鉄十字パターン３２
０が保持されると同時にコントラストを一般的に減少さ
せることを引き起こし得るか、又は、鉄十字パターン３
２０を別の消滅パターンへ変形することを引き起こし得
る（例えば、図６ｂに示す“ベースボール”パターン３
２５）か、いずれかである。ワイヤーグリッド前偏光子
２３０、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４
０、垂直に整列したＬＣＤ ２１０、及びワイヤーグリ
ッド偏光検光子２７０を部分的に含む、変調光学系２０
０の場合には、名目上の系は、使用以下である、Ｆ／
２．３の緑色において〜６００：１のコントラストを提
供するのみである。適切な補償器の使用を通じて、仕様
を満たし超えるために、系のコントラストを増強するこ
とができる。確かに、偏光コントラストを、実際の偏光
デバイス（ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター及
びＬＣＤ）自体に設計変更をすることによって潜在的に
増強させることができる。しかしながら、これらのデバ
イスの基礎設計、製造、及び性能の限定を変えること
が、必ずしも可能であるか又は容易であるとは限らない
とき、コントラストを改善する代替の方法が探求されて
きた。特に、変調光学系２００のコントラストの性能
は、具体的にワイヤーグリッド偏光子と共に作動するよ
うに開発された新しい偏光補償器、及び具体的に垂直に
整列したＬＣＤ及びワイヤーグリッドデバイスの組み合
わせと共に作動するように開発された新しい偏光補償器
で増強されてきた。
【００４０】補償器及び偏光子は、多数の屈折率を有す
る複屈折材料から構築される。比較として、（ガラスの
ような）等方性の媒体は、単一の屈折率を有し、（液晶
のような）一軸性の媒体は、二つの屈折率を有する。光
学材料は、三つまでの主屈折率を有してもよい。全ての
三つの異なる屈折率をもつ材料は、二軸性と呼ばれ、図
７ａに示すような、その主屈折率ｎｘ０、ｎｙ０、ｎｚ
０及び三つの配向の角度によって特有に指定される。図
７ｂは、それぞれ、ｘ、ｙ、ｚ軸と整列したｎｘ０、ｎ
ｙ０、及びｎｚ０の軸をもつ二軸性フィルムを示す。二
つの等しい主屈折率をもつ材料は、一軸性材料と呼ばれ
る。これらの二つの等しい屈折率は、正常な屈折率であ
り、ｎ０と呼ばれる。他の異なる屈折率は、異常な屈折
率と呼ばれる。また、ｎｅの軸は、光軸とも呼ばれる。
一軸性材料は、ｎｅ、ｎ０及びその光軸の配向を記載す
る二つの角度によって特有に特徴付けられる。全ての三
つの主屈折率が等しいとき、材料は、等方的と呼ばれ
る。
る複屈折材料から構築される。比較として、（ガラスの
ような）等方性の媒体は、単一の屈折率を有し、（液晶
のような）一軸性の媒体は、二つの屈折率を有する。光
学材料は、三つまでの主屈折率を有してもよい。全ての
三つの異なる屈折率をもつ材料は、二軸性と呼ばれ、図
７ａに示すような、その主屈折率ｎｘ０、ｎｙ０、ｎｚ
０及び三つの配向の角度によって特有に指定される。図
７ｂは、それぞれ、ｘ、ｙ、ｚ軸と整列したｎｘ０、ｎ
ｙ０、及びｎｚ０の軸をもつ二軸性フィルムを示す。二
つの等しい主屈折率をもつ材料は、一軸性材料と呼ばれ
る。これらの二つの等しい屈折率は、正常な屈折率であ
り、ｎ０と呼ばれる。他の異なる屈折率は、異常な屈折
率と呼ばれる。また、ｎｅの軸は、光軸とも呼ばれる。
一軸性材料は、ｎｅ、ｎ０及びその光軸の配向を記載す
る二つの角度によって特有に特徴付けられる。全ての三
つの主屈折率が等しいとき、材料は、等方的と呼ばれ
る。
【００４１】光は、一軸性又は二軸性の材料を通じて伝
わるとき、その電場の偏光方向に依存する、変動する有
効屈折率に遭遇し、結果として、位相差が、電場の二つ
の固有モード間に導入される。位相差は、光の伝播方向
と共に変動し、よって光の透過は、一軸性又は二軸性の
材料が二つの交差した偏光子の間で置かれるとき、角度
と共に変動する。これらの位相差は、光軸に沿う又は平
行以外の経路に沿って伝わる光線に対する局所的な偏光
の配向の変更に転換する。特に、補償器は、傾斜した及
びスキュー光線の両方もまた含む、大きな極の角度の光
線に対する局所的な偏光の配向を変更する又は状態調節
する。液晶材料は、典型的には、一軸性材料である。そ
れが、液晶ディスプレイにおけるような二つの基板の間
にはさまれるとき、それの光軸は、一般的に、基板にお
けるその固着及び厚さにわたって印加される電圧に依存
して、厚さにわたって変化する。補償器は、液晶又は他
の光学部品によって導入された位相差の角度依存性を相
殺する方法で、角度に依存した位相差を導入するように
設計される一つ又はそれ以上の一軸性及び／又は二軸性
フィルムで構築される。当技術において周知であるよう
に、フィルムの平面に垂直なその光軸をもつ一軸性のフ
ィルムが、図７ｄに示すようにＣ−プレートと呼ばれる
と同時に、フィルムの平面に平行なその光軸をもつ一軸
性フィルムは、図７ｃに示すようなＡ−プレートと呼ば
れる。ｎ０よりも大きなｎｅをもつ一軸性材料は、正に
複屈折と呼ばれる。同様に、ｎ０よりも小さなｎｅをも
つ一軸性材料は、負に複屈折と呼ばれる。Ａ−プレート
及びＣ−プレートの両方は、ｎｅ及びｎ０に依存して、
正又は負であり得る。より高級な多層の補償器４００
は、図７ｅにおけるように、その光軸又はその厚さにわ
たって変動する三つの主屈折率を有し、ここで補償フィ
ルムのスタック（複屈折層４１０ａ、４１０ｂ、及び４
１０ｃ）は、完全な補償器を組み立てるために、基板４
２０と共に使用される。スタック補償の詳細な議論は、
米国特許第５，６１９，３５２号（Ｋｏｃｈ等）に見出
すことができる。当技術において周知であるように、Ａ
−プレートを、ポリビニルアルコールまたはポリカーボ
ネートのような延伸した重合体フィルムで作ることがで
きると同時に、Ｃ−プレートを、一軸性に圧縮された重
合体又は鋳造する酢酸セルロースの使用によって作製す
ることができる。
わるとき、その電場の偏光方向に依存する、変動する有
効屈折率に遭遇し、結果として、位相差が、電場の二つ
の固有モード間に導入される。位相差は、光の伝播方向
と共に変動し、よって光の透過は、一軸性又は二軸性の
材料が二つの交差した偏光子の間で置かれるとき、角度
と共に変動する。これらの位相差は、光軸に沿う又は平
行以外の経路に沿って伝わる光線に対する局所的な偏光
の配向の変更に転換する。特に、補償器は、傾斜した及
びスキュー光線の両方もまた含む、大きな極の角度の光
線に対する局所的な偏光の配向を変更する又は状態調節
する。液晶材料は、典型的には、一軸性材料である。そ
れが、液晶ディスプレイにおけるような二つの基板の間
にはさまれるとき、それの光軸は、一般的に、基板にお
けるその固着及び厚さにわたって印加される電圧に依存
して、厚さにわたって変化する。補償器は、液晶又は他
の光学部品によって導入された位相差の角度依存性を相
殺する方法で、角度に依存した位相差を導入するように
設計される一つ又はそれ以上の一軸性及び／又は二軸性
フィルムで構築される。当技術において周知であるよう
に、フィルムの平面に垂直なその光軸をもつ一軸性のフ
ィルムが、図７ｄに示すようにＣ−プレートと呼ばれる
と同時に、フィルムの平面に平行なその光軸をもつ一軸
性フィルムは、図７ｃに示すようなＡ−プレートと呼ば
れる。ｎ０よりも大きなｎｅをもつ一軸性材料は、正に
複屈折と呼ばれる。同様に、ｎ０よりも小さなｎｅをも
つ一軸性材料は、負に複屈折と呼ばれる。Ａ−プレート
及びＣ−プレートの両方は、ｎｅ及びｎ０に依存して、
正又は負であり得る。より高級な多層の補償器４００
は、図７ｅにおけるように、その光軸又はその厚さにわ
たって変動する三つの主屈折率を有し、ここで補償フィ
ルムのスタック（複屈折層４１０ａ、４１０ｂ、及び４
１０ｃ）は、完全な補償器を組み立てるために、基板４
２０と共に使用される。スタック補償の詳細な議論は、
米国特許第５，６１９，３５２号（Ｋｏｃｈ等）に見出
すことができる。当技術において周知であるように、Ａ
−プレートを、ポリビニルアルコールまたはポリカーボ
ネートのような延伸した重合体フィルムで作ることがで
きると同時に、Ｃ−プレートを、一軸性に圧縮された重
合体又は鋳造する酢酸セルロースの使用によって作製す
ることができる。
【００４２】変調光学系における交差したワイヤーグリ
ッド偏光子（ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
２４０、ワイヤーグリッド前偏光子２３０、及びワイヤ
ーグリッド偏光検光子２７０）の組み合わせは、ワイヤ
ーに平行又は垂直な平面で伝わる光に対して優れたダー
ク状態を提供する。しかしながら、光が、法線の方向及
びワイヤーに対して４５／１３５度の偏光子から大きな
極の角度（シータ）で伝わるとき、最大量の光の漏出が
起こる（図５ｂは、偏光子に対して極及び方位の幾何学
を示す）。例えば、図６ａを参照して、交差した座標軸
から４５度に位置する四つの四分円におけるコントラス
トが、３００：１又はそれ以下までに至ると同時に、標
準的な“鉄十字”タイプの消滅パターンに対して、軸に
沿ったピークのコントラストは、１，０００：１を超え
得る。スキュー光線を含む、これらの角度の領域を移動
する光は、軸により近い光よりも少ない消滅を経験す
る。四分円の光線及びスキュー光線からのコントラスト
のこの損失は、再び高い光学系のコントラスト（＞２，
０００：１）及び明るい光学部品（＜Ｆ／３．０）を要
求する、ディジタル映画投影に関して重大であり得る。
ッド偏光子（ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
２４０、ワイヤーグリッド前偏光子２３０、及びワイヤ
ーグリッド偏光検光子２７０）の組み合わせは、ワイヤ
ーに平行又は垂直な平面で伝わる光に対して優れたダー
ク状態を提供する。しかしながら、光が、法線の方向及
びワイヤーに対して４５／１３５度の偏光子から大きな
極の角度（シータ）で伝わるとき、最大量の光の漏出が
起こる（図５ｂは、偏光子に対して極及び方位の幾何学
を示す）。例えば、図６ａを参照して、交差した座標軸
から４５度に位置する四つの四分円におけるコントラス
トが、３００：１又はそれ以下までに至ると同時に、標
準的な“鉄十字”タイプの消滅パターンに対して、軸に
沿ったピークのコントラストは、１，０００：１を超え
得る。スキュー光線を含む、これらの角度の領域を移動
する光は、軸により近い光よりも少ない消滅を経験す
る。四分円の光線及びスキュー光線からのコントラスト
のこの損失は、再び高い光学系のコントラスト（＞２，
０００：１）及び明るい光学部品（＜Ｆ／３．０）を要
求する、ディジタル映画投影に関して重大であり得る。
【００４３】ワイヤーグリッド偏光子は、有効な媒体の
理論（“Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｍｏｄｅｌ ｆｏｒ
ｗｉｒｅ ｇｒｉｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ” ，Ｙｅ
ｈ，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３０７，（１９８１），ｐｐ．
１３−２１）の使用によって研究されてきた。格子ピッ
チ（ｐ）が波長（λ）よりもはるかに小さいとき、サブ
波長の格子を、有効な屈折率をもつ一軸性フィルムとし
ておよそ考えることができる。有効な媒体の理論は、実
施することがはるかにより容易であり、ワイヤーグリッ
ド偏光子の定性的な理解を提供するが、それは、一般的
に正確な結果を得ない。それは、交差したワイヤーグリ
ッド偏光子を通じた非常に低い透過の計算には特に真実
である。有効な媒体の理論の限定は、Ｋｉｈｕｔａ等に
よって指摘されてきた（“Ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌ
ｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅ
ｄｉｕｍ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｓｕｂｗａｖｅｌｅ
ｎｇｔｈ ｇｒａｔｉｎｇｓ”，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅ
ｖｉｅｗ ２，（１９９５）ｐｐ．９２−９９）。結果
として、ワイヤーグリッド偏光子は、Ｋｕｔａ等で議論
された、より精密さを要求する厳密な結合した波の分析
（ＲＣＷＡ）を使用してモデル化されてきた（“Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ−ｗａｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ ｌａｍｅ
ｌｌａｒ ｍｅｔａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｇ
ｒａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ ａ
ｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ”，Ｋｕｔａ，ｅｔ
ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏ
ｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ Ａ，Ｖｏｌ．１
２，（１９９５），ｐｐ．１１１８−１１２７）。
理論（“Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｍｏｄｅｌ ｆｏｒ
ｗｉｒｅ ｇｒｉｄ ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ” ，Ｙｅ
ｈ，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３０７，（１９８１），ｐｐ．
１３−２１）の使用によって研究されてきた。格子ピッ
チ（ｐ）が波長（λ）よりもはるかに小さいとき、サブ
波長の格子を、有効な屈折率をもつ一軸性フィルムとし
ておよそ考えることができる。有効な媒体の理論は、実
施することがはるかにより容易であり、ワイヤーグリッ
ド偏光子の定性的な理解を提供するが、それは、一般的
に正確な結果を得ない。それは、交差したワイヤーグリ
ッド偏光子を通じた非常に低い透過の計算には特に真実
である。有効な媒体の理論の限定は、Ｋｉｈｕｔａ等に
よって指摘されてきた（“Ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌ
ｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅ
ｄｉｕｍ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｓｕｂｗａｖｅｌｅ
ｎｇｔｈ ｇｒａｔｉｎｇｓ”，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅ
ｖｉｅｗ ２，（１９９５）ｐｐ．９２−９９）。結果
として、ワイヤーグリッド偏光子は、Ｋｕｔａ等で議論
された、より精密さを要求する厳密な結合した波の分析
（ＲＣＷＡ）を使用してモデル化されてきた（“Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ−ｗａｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ ｌａｍｅ
ｌｌａｒ ｍｅｔａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｇ
ｒａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ ａ
ｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ”，Ｋｕｔａ，ｅｔ
ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏ
ｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ Ａ，Ｖｏｌ．１
２，（１９９５），ｐｐ．１１１８−１１２７）。
【００４４】ワイヤーグリッド偏光子に対して図８ａ乃
至８ｉに与えられた結果は、ＲＣＷＡを使用してモデル
化される。
至８ｉに与えられた結果は、ＲＣＷＡを使用してモデル
化される。
【００４５】図８ａは、垂直入射まわりの交差したワイ
ヤーグリッド偏光子を通じた理論的な透過を示し、０度
の極角度での０．４ｘ１０−３の透過よりも２．５倍大
きい、２０度（Ｆ／１．５）の極角度及び４５度の方位
角での透過が０．９９ｘ１０ −３であることを示す。４
５度の方位角で４０度（Ｆ／０．８）のようなさらによ
り大きい極角度に関して、透過の損失は、５ｘ１０−３
の値で、はるかに大きい。増加した透過は、追加の光の
漏出、よってコントラストの損失に変換する。これらの
計算に関して、ワイヤーグリッド偏光子は、１４４ｎｍ
（〜λ／４）のワイヤーのピッチ、０．４５のワイヤー
のデューティサイクル、及び１３０ｎｍのワイヤーの高
さで、Ｃｏｒｎｉｎｇのガラス１７３７Ｆに沈積させた
アルミニウムのワイヤー構造としてモデル化された。ワ
イヤーグリッド偏光子は、Ａｌの屈折率が０．９７４＋
ｉ６．７３で５５０ｎｍの緑色でモデル化され、Ｃｏｒ
ｎｉｎｇのガラスの屈折率は、１．５２である。これら
のパラメーターは、他に指定がなければ、図８ａ乃至図
８ｉに対して使用される。図８ａで理解することができ
るように、最大の光の漏出（減少したコントラスト）
が、ワイヤーグリッドに対して４５度で起こる。図８ａ
を、垂直に入射するビームに関するものを示す、図５ｂ
の幾何学を参照して理解することができ、光の関連する
円錐を、０−１８０°の方位の掃引及び〜０−２０°の
極の掃引（Ｆ／１．５）によって記載する。図８ａのプ
ロットは、コントラストにおける変動よりもむしろ、交
差した偏光子に対する透過における変動対方位角及び極
角度を示す。偏光のコントラストは、変調光学系２００
のような複雑な系に対する包括的な方法でモデル化する
ことが困難であり得る。しかしながら、コントラスト
は、透過した光における小さな変化が、系のコントラス
トにおける巨大な変化を引き起こし得るような、交差し
た偏光子に対する透過におよそ反比例する。図８ａ−ｆ
は、また、（特に１０°又はＦ／２．９で）より遅いビ
ームに関する重大なオフ角度の透過効果を示すと同時
に、データを、より劇的な比較のために、２０°（Ｆ／
１．５）で一貫して与えることにする。
ヤーグリッド偏光子を通じた理論的な透過を示し、０度
の極角度での０．４ｘ１０−３の透過よりも２．５倍大
きい、２０度（Ｆ／１．５）の極角度及び４５度の方位
角での透過が０．９９ｘ１０ −３であることを示す。４
５度の方位角で４０度（Ｆ／０．８）のようなさらによ
り大きい極角度に関して、透過の損失は、５ｘ１０−３
の値で、はるかに大きい。増加した透過は、追加の光の
漏出、よってコントラストの損失に変換する。これらの
計算に関して、ワイヤーグリッド偏光子は、１４４ｎｍ
（〜λ／４）のワイヤーのピッチ、０．４５のワイヤー
のデューティサイクル、及び１３０ｎｍのワイヤーの高
さで、Ｃｏｒｎｉｎｇのガラス１７３７Ｆに沈積させた
アルミニウムのワイヤー構造としてモデル化された。ワ
イヤーグリッド偏光子は、Ａｌの屈折率が０．９７４＋
ｉ６．７３で５５０ｎｍの緑色でモデル化され、Ｃｏｒ
ｎｉｎｇのガラスの屈折率は、１．５２である。これら
のパラメーターは、他に指定がなければ、図８ａ乃至図
８ｉに対して使用される。図８ａで理解することができ
るように、最大の光の漏出（減少したコントラスト）
が、ワイヤーグリッドに対して４５度で起こる。図８ａ
を、垂直に入射するビームに関するものを示す、図５ｂ
の幾何学を参照して理解することができ、光の関連する
円錐を、０−１８０°の方位の掃引及び〜０−２０°の
極の掃引（Ｆ／１．５）によって記載する。図８ａのプ
ロットは、コントラストにおける変動よりもむしろ、交
差した偏光子に対する透過における変動対方位角及び極
角度を示す。偏光のコントラストは、変調光学系２００
のような複雑な系に対する包括的な方法でモデル化する
ことが困難であり得る。しかしながら、コントラスト
は、透過した光における小さな変化が、系のコントラス
トにおける巨大な変化を引き起こし得るような、交差し
た偏光子に対する透過におよそ反比例する。図８ａ−ｆ
は、また、（特に１０°又はＦ／２．９で）より遅いビ
ームに関する重大なオフ角度の透過効果を示すと同時
に、データを、より劇的な比較のために、２０°（Ｆ／
１．５）で一貫して与えることにする。
【００４６】特に、大きな極角度で傾斜したスキュー光
線に関する光の漏出を欠点としてもつ交差した偏光子の
一般的な挙動は、ちょうどより良好な偏光子を使用する
ことによって実質的に変化しない。例えば、モデル化
は、たとえワイヤーグリッドのピッチが、１／１００の
ような光の波長よりもはるかに小さいとしても、有意な
量の光が、まだ、大きな極角度で二つの交差したワイヤ
ーグリッド偏光子を通じて漏れることを示してきた。図
８ｂは、交差したワイヤー及び偏光子を通じた透過を示
し、ここでワイヤーグリッド偏光子のピッチは、５．５
ｎｍ（λ／１００）である。確かに、精密なピッチλ／
１００のデバイスは、λ／４のデバイスよりも低い透過
を示し（０度の極角度で０．２３ｘ１０−３対０．４ｘ
１０−３）、よって、より高いコントラストを提供する
（理論的なコントラストの差は、λ／１００及びλ／４
のデバイスの間で２倍よりも大いに大きい）。この場合
に、モデル化されたλ／１００のデバイスは、０度の極
角度で０．２３ｘ１０−３の透過より大きい〜４倍であ
る、２０度の極角度及び４５度の方位角で、０．９５ｘ
１０−３の増加した透過（よって光の漏出）を示す。４
０度の極角度（及び４５度の方位）で、透過（光の漏
出）は、１０倍より大きい（９．７ｘ１０−３）。この
ように、現在製造可能であるものよりもはるかにより微
細である、これらのλ／１００のワイヤーグリッドに対
してさえ、理論的な消滅はより大きいが、軸外の挙動
は、大部分は同じである。
線に関する光の漏出を欠点としてもつ交差した偏光子の
一般的な挙動は、ちょうどより良好な偏光子を使用する
ことによって実質的に変化しない。例えば、モデル化
は、たとえワイヤーグリッドのピッチが、１／１００の
ような光の波長よりもはるかに小さいとしても、有意な
量の光が、まだ、大きな極角度で二つの交差したワイヤ
ーグリッド偏光子を通じて漏れることを示してきた。図
８ｂは、交差したワイヤー及び偏光子を通じた透過を示
し、ここでワイヤーグリッド偏光子のピッチは、５．５
ｎｍ（λ／１００）である。確かに、精密なピッチλ／
１００のデバイスは、λ／４のデバイスよりも低い透過
を示し（０度の極角度で０．２３ｘ１０−３対０．４ｘ
１０−３）、よって、より高いコントラストを提供する
（理論的なコントラストの差は、λ／１００及びλ／４
のデバイスの間で２倍よりも大いに大きい）。この場合
に、モデル化されたλ／１００のデバイスは、０度の極
角度で０．２３ｘ１０−３の透過より大きい〜４倍であ
る、２０度の極角度及び４５度の方位角で、０．９５ｘ
１０−３の増加した透過（よって光の漏出）を示す。４
０度の極角度（及び４５度の方位）で、透過（光の漏
出）は、１０倍より大きい（９．７ｘ１０−３）。この
ように、現在製造可能であるものよりもはるかにより微
細である、これらのλ／１００のワイヤーグリッドに対
してさえ、理論的な消滅はより大きいが、軸外の挙動
は、大部分は同じである。
【００４７】入射光の〜１０％を吸収するのみであると
同時に、異常光線（Ｅ−タイプ）のようなＰ−偏光を透
過させると共に常光線（Ｏタイプ）のようなＳ−偏光を
反射する、ワイヤーグリッド偏光子を、一軸性フィルム
として正確に扱うことができない。比較によって、Ｐｏ
ｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造さ
れる標準的なシート偏光子は、それが“ワイヤー”（延
伸したＰＶＡプラスチックに埋め込まれたヨウ素原子）
を使用するという点で、ワイヤーグリッド偏光子に類似
し、実際に著しく異なるデバイスである。第一に、色素
シート偏光子のサブ波長“ワイヤー”（ｐ＜＜λ）は、
可視波長のワイヤーグリッド偏光子（ｐ〜λ／４）のワ
イヤーよりも著しく小さい。さらに、色素シート偏光子
は、正常な波を透過し、異常な波を（反射するというよ
りもむしろ）吸収する、Ｏ−タイプ偏光子である。標準
的な色素シート偏光子を、異常な屈折率及び正常な屈折
率をもつ一軸性フィルムとして正確にモデル化すること
ができる。ＯｐｔｉｖａＩｎｃ．は、入射光の異常な波
を透過すると共に正常な波を吸収する、スープラ−分子
のリオトロピック液晶の材料に基づくＥ−タイプのシー
ト偏光子を最近開発した（Ｌａｚａｒｅｖ ｅｔ ａ
ｌ．，“Ｌｏｗ−ｌｅａｋａｇｅ ｏｆｆ−ａｎｇｌｅ
ｉｎ Ｅ−ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ，ｖｏｌ．９，（２００１），
ｐｐ．１０１−１０５参照）。Ｏｐｔｉｖａ偏光子は、
それが、異常な波を透過すると共に正常な波を（反射す
るというよりもむしろ）吸収する、Ｅ−タイプの偏光子
であることを除いて、標準的な色素シート偏光子に類似
するシート偏光子である。
同時に、異常光線（Ｅ−タイプ）のようなＰ−偏光を透
過させると共に常光線（Ｏタイプ）のようなＳ−偏光を
反射する、ワイヤーグリッド偏光子を、一軸性フィルム
として正確に扱うことができない。比較によって、Ｐｏ
ｌａｒｏｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造さ
れる標準的なシート偏光子は、それが“ワイヤー”（延
伸したＰＶＡプラスチックに埋め込まれたヨウ素原子）
を使用するという点で、ワイヤーグリッド偏光子に類似
し、実際に著しく異なるデバイスである。第一に、色素
シート偏光子のサブ波長“ワイヤー”（ｐ＜＜λ）は、
可視波長のワイヤーグリッド偏光子（ｐ〜λ／４）のワ
イヤーよりも著しく小さい。さらに、色素シート偏光子
は、正常な波を透過し、異常な波を（反射するというよ
りもむしろ）吸収する、Ｏ−タイプ偏光子である。標準
的な色素シート偏光子を、異常な屈折率及び正常な屈折
率をもつ一軸性フィルムとして正確にモデル化すること
ができる。ＯｐｔｉｖａＩｎｃ．は、入射光の異常な波
を透過すると共に正常な波を吸収する、スープラ−分子
のリオトロピック液晶の材料に基づくＥ−タイプのシー
ト偏光子を最近開発した（Ｌａｚａｒｅｖ ｅｔ ａ
ｌ．，“Ｌｏｗ−ｌｅａｋａｇｅ ｏｆｆ−ａｎｇｌｅ
ｉｎ Ｅ−ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ，ｖｏｌ．９，（２００１），
ｐｐ．１０１−１０５参照）。Ｏｐｔｉｖａ偏光子は、
それが、異常な波を透過すると共に正常な波を（反射す
るというよりもむしろ）吸収する、Ｅ−タイプの偏光子
であることを除いて、標準的な色素シート偏光子に類似
するシート偏光子である。
【００４８】二つの標準的なＯ−タイプの色素シートの
Ｐｏｌａｒｏｉｄ偏光子が、交差した構成で使用される
とき、鉄十字パターン３２０（図６ａ参照）もまた経験
される。光は、シート偏光子の透過又は吸収の軸に対し
て４５度で起こる最大の漏出と共に、傾斜して入射する
角度でこれらの従来の交差したシート偏光子を通じて漏
出する。様々な補償器は、Ｃｈｅｎ等によりＵｃｈｉｄ
ａ等に出版された（Ｔ．Ｉｓｈｉｎａｂｅ、Ｔ．Ｍｉｙ
ａｈｉｔａ、及びＴ．Ｕｃｈｉｄａ，“Ｎｏｖｅｌ Ｗ
ｉｄｅ Ｖｉｅｗｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｐｏｌａｒｉｚ
ｅｒ ｗｉｔｈＨｉｇｈ Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔ
ｙ”，ＳＩＤ２０００ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｇｓ．１０９
４−１０９７）ような、交差したＯ−タイプの偏光子を
通じた光の漏出を減少させるために提案されてきた。Ｃ
ｈｅｎに従って、一軸性材料、Ａ−プレート、及びＣ−
プレートの組み合わせは、オフ角度で光漏出を劇的に縮
小させる。その設計要件の一つは、Ａ−プレートの光軸
が、隣接した偏光子の透過軸に平行であるべきであるこ
とである。Ｕｃｈｉｄａは、補償器を構築するための二
つの二軸性フィルムを使用して、同じ問題を解決する。
Ｐｏｌａｒｏｉｄ偏光子が、交差した構成で使用される
とき、鉄十字パターン３２０（図６ａ参照）もまた経験
される。光は、シート偏光子の透過又は吸収の軸に対し
て４５度で起こる最大の漏出と共に、傾斜して入射する
角度でこれらの従来の交差したシート偏光子を通じて漏
出する。様々な補償器は、Ｃｈｅｎ等によりＵｃｈｉｄ
ａ等に出版された（Ｔ．Ｉｓｈｉｎａｂｅ、Ｔ．Ｍｉｙ
ａｈｉｔａ、及びＴ．Ｕｃｈｉｄａ，“Ｎｏｖｅｌ Ｗ
ｉｄｅ Ｖｉｅｗｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｐｏｌａｒｉｚ
ｅｒ ｗｉｔｈＨｉｇｈ Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔ
ｙ”，ＳＩＤ２０００ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｇｓ．１０９
４−１０９７）ような、交差したＯ−タイプの偏光子を
通じた光の漏出を減少させるために提案されてきた。Ｃ
ｈｅｎに従って、一軸性材料、Ａ−プレート、及びＣ−
プレートの組み合わせは、オフ角度で光漏出を劇的に縮
小させる。その設計要件の一つは、Ａ−プレートの光軸
が、隣接した偏光子の透過軸に平行であるべきであるこ
とである。Ｕｃｈｉｄａは、補償器を構築するための二
つの二軸性フィルムを使用して、同じ問題を解決する。
【００４９】ワイヤーグリッド偏光子（透過におけるＥ
−タイプ偏光子、反射におけるＯタイプ）及び標準的な
シート偏光子（透過におけるＯ−タイプ、吸収における
Ｅ−タイプ）は、著しく異なるデバイスであるが、交差
したワイヤーグリッド偏光子とシート偏光子用の既存の
補償器を組み合わせることによって、利益が得られるか
もしれない。図８ｃは、１３７ｎｍのＡ−プレート及び
８０ｎｍのＣ−プレートからなる、Ｃｈｅｎ等からの先
行技術のシート偏光子補償器と組みになった交差したワ
イヤーグリッド偏光子を通じた透過を示す。２０度の極
角度（Ｆ／１．５）及び４５度の方位角における光ビー
ムの場合に、この補償器は、著しい改善を提供し、補償
されてない交差した偏光子（０．４ｘ１０−３）に関し
て軸上の場合よりも約３０％多い光の漏出を表す透過を
０．５２ｘ１０−３に減少させる。しかしながら、４０
度のような（再び、４５度の方位角）、より大きな極角
度で、この補償器は、まだ、２．４ｘ１０−３のレベル
の、又は軸上の場合よりも〜６倍大きい、実質的により
大きな透過を許容する。ワイヤーグリッドのピッチは、
再び、１４４ｎｍであると仮定される。よって、先行技
術のシート偏光子の補償器を、いくらかの偏光のコント
ラストの改善を提供するために、交差したワイヤーグリ
ッド偏光子と組み合わせて使用することができると同時
に、さらなる改善の余地がまだある。
−タイプ偏光子、反射におけるＯタイプ）及び標準的な
シート偏光子（透過におけるＯ−タイプ、吸収における
Ｅ−タイプ）は、著しく異なるデバイスであるが、交差
したワイヤーグリッド偏光子とシート偏光子用の既存の
補償器を組み合わせることによって、利益が得られるか
もしれない。図８ｃは、１３７ｎｍのＡ−プレート及び
８０ｎｍのＣ−プレートからなる、Ｃｈｅｎ等からの先
行技術のシート偏光子補償器と組みになった交差したワ
イヤーグリッド偏光子を通じた透過を示す。２０度の極
角度（Ｆ／１．５）及び４５度の方位角における光ビー
ムの場合に、この補償器は、著しい改善を提供し、補償
されてない交差した偏光子（０．４ｘ１０−３）に関し
て軸上の場合よりも約３０％多い光の漏出を表す透過を
０．５２ｘ１０−３に減少させる。しかしながら、４０
度のような（再び、４５度の方位角）、より大きな極角
度で、この補償器は、まだ、２．４ｘ１０−３のレベル
の、又は軸上の場合よりも〜６倍大きい、実質的により
大きな透過を許容する。ワイヤーグリッドのピッチは、
再び、１４４ｎｍであると仮定される。よって、先行技
術のシート偏光子の補償器を、いくらかの偏光のコント
ラストの改善を提供するために、交差したワイヤーグリ
ッド偏光子と組み合わせて使用することができると同時
に、さらなる改善の余地がまだある。
【００５０】幸運にも、ワイヤーグリッド偏光子及びワ
イヤーグリッド偏光ビームスプリッターと共に作動する
ように具体的に最適化される、並びに変調光学系２００
によって提供されるコントラストを押し上げるために使
用することができる、補償器を設計することは可能であ
る。ワイヤーグリッド偏光子を、偏光ビームスプリッタ
ーとして利用するとき、それらは、第一に光を透過させ
次に光を反射するか、又は第一に光を反射し次に光を透
過させる。光が第一の時間にワイヤーグリッド偏光子に
達する角度は、光が第二の時間に達する角度とは一般的
に異なる。新しい補償器は、変調光学系２００内のオフ
角度で、交差したワイヤーグリッド偏光子を通じた光の
漏出を最小にするために開発されてきた。同様に、ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッターを通じた光の漏出
を減少させる補償器が、開発されてきた。
イヤーグリッド偏光ビームスプリッターと共に作動する
ように具体的に最適化される、並びに変調光学系２００
によって提供されるコントラストを押し上げるために使
用することができる、補償器を設計することは可能であ
る。ワイヤーグリッド偏光子を、偏光ビームスプリッタ
ーとして利用するとき、それらは、第一に光を透過させ
次に光を反射するか、又は第一に光を反射し次に光を透
過させる。光が第一の時間にワイヤーグリッド偏光子に
達する角度は、光が第二の時間に達する角度とは一般的
に異なる。新しい補償器は、変調光学系２００内のオフ
角度で、交差したワイヤーグリッド偏光子を通じた光の
漏出を最小にするために開発されてきた。同様に、ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッターを通じた光の漏出
を減少させる補償器が、開発されてきた。
【００５１】第一の例として、偏光補償器を、Ａ−プレ
ート及びＣ−プレートの組み合わせとして設計したが、
そのどちらも、軸外の透過を減少させると同時に、軸上
の透過に影響を及ぼさないことになる。交差したワイヤ
ーグリッド偏光子（図３のワイヤーグリッド前偏光子２
３０及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０）の性能を
増強する、設計された補償器は、二つの特定の複屈折フ
ィルム、＋２７５ｎｍのＡ−プレート及び−６０ｎｍの
Ｃ−プレートの組み合わせを使用する。交差したワイヤ
ーグリッド偏光子及びこの第一の例の補償器の組み合わ
せを通じた合計の透過を示す図８ｄは、図８ａに比較し
たような著しい透過した光の減少を示す、透過の応答曲
線における広い変化を示す。その透過は、補償されてな
い交差したワイヤーグリッド偏光子に対する軸上の透過
（０．４ｘ１０−３）に基本的に等しい、４０度までの
全ての極角度に対して０．４８ｘｌ０−３以下（２０°
の極角度で〜０．４ｘ１０−３）である。実際に、補償
器は、交差した偏光子を通じてそれらの透過を改善する
ために、傾斜したスキュー光線の偏光の配向を変更する
又は状態調節することによって、変調されたビームのコ
ントラスを増強させる。また、ワイヤーグリッド偏光子
に対するこの最適化された補償器は、先に議論したシー
ト偏光子の補償器よりも著しく良好な性能を提供する。
特に、このワイヤーグリッド偏光子補償器に対するＡ−
プレートの光軸は、隣接した偏光子の透過軸に対して垂
直である。ところが、比較によって、Ｃｈｅｎ等によっ
て記載するような先行技術のシート偏光子の補償器が、
Ａ−プレートの光軸が隣接した偏光子の透過軸に平行で
あることを要求する。
ート及びＣ−プレートの組み合わせとして設計したが、
そのどちらも、軸外の透過を減少させると同時に、軸上
の透過に影響を及ぼさないことになる。交差したワイヤ
ーグリッド偏光子（図３のワイヤーグリッド前偏光子２
３０及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０）の性能を
増強する、設計された補償器は、二つの特定の複屈折フ
ィルム、＋２７５ｎｍのＡ−プレート及び−６０ｎｍの
Ｃ−プレートの組み合わせを使用する。交差したワイヤ
ーグリッド偏光子及びこの第一の例の補償器の組み合わ
せを通じた合計の透過を示す図８ｄは、図８ａに比較し
たような著しい透過した光の減少を示す、透過の応答曲
線における広い変化を示す。その透過は、補償されてな
い交差したワイヤーグリッド偏光子に対する軸上の透過
（０．４ｘ１０−３）に基本的に等しい、４０度までの
全ての極角度に対して０．４８ｘｌ０−３以下（２０°
の極角度で〜０．４ｘ１０−３）である。実際に、補償
器は、交差した偏光子を通じてそれらの透過を改善する
ために、傾斜したスキュー光線の偏光の配向を変更する
又は状態調節することによって、変調されたビームのコ
ントラスを増強させる。また、ワイヤーグリッド偏光子
に対するこの最適化された補償器は、先に議論したシー
ト偏光子の補償器よりも著しく良好な性能を提供する。
特に、このワイヤーグリッド偏光子補償器に対するＡ−
プレートの光軸は、隣接した偏光子の透過軸に対して垂
直である。ところが、比較によって、Ｃｈｅｎ等によっ
て記載するような先行技術のシート偏光子の補償器が、
Ａ−プレートの光軸が隣接した偏光子の透過軸に平行で
あることを要求する。
【００５２】この第一の例の補償器の設計が、交差した
ワイヤーグリッド偏光子を使用する、変調光学系２００
の著しく改善された性能を有するが、ここでこれらのワ
イヤーグリッドデバイスは、相対的に大きいピッチ（ｐ
＝１４４ｎｍ〜λ／４）を有し、より小さなピッチをも
つワイヤーグリッドデバイスを使用するとき、同じ補償
器の設計は、性能を改善することができる。例えば、図
８ｅは、補償を伴った微細なピッチのデバイス（ｐ＝
５．５ｎｍ〜λ／１００）のモデル化した性能を示し、
ここで４０度の極角度及び４５度の方位角における透過
は、図８ｂに示す９．７ｘ１０−３の先行する飛翔され
てない結果と比較して０．２４ｘ１０−３まで落ちた。
ワイヤーグリッド偏光子を使用する、変調光学系２００
の著しく改善された性能を有するが、ここでこれらのワ
イヤーグリッドデバイスは、相対的に大きいピッチ（ｐ
＝１４４ｎｍ〜λ／４）を有し、より小さなピッチをも
つワイヤーグリッドデバイスを使用するとき、同じ補償
器の設計は、性能を改善することができる。例えば、図
８ｅは、補償を伴った微細なピッチのデバイス（ｐ＝
５．５ｎｍ〜λ／１００）のモデル化した性能を示し、
ここで４０度の極角度及び４５度の方位角における透過
は、図８ｂに示す９．７ｘ１０−３の先行する飛翔され
てない結果と比較して０．２４ｘ１０−３まで落ちた。
【００５３】第二の例補償器は、またＡ−プレート及び
Ｃ−プレートの組み合わせを有する、交差したワイヤー
グリッド偏光子を伴う使用に関して設計された。この場
合において、Ａ−プレート及びＣ−プレートは、両方と
も、それぞれ、１３７ｎｍ及び１６０ｎｍの遅延と共
に、正の複屈折を有する。第一の例の補償器と違って、
この補償器用のＡ−プレートの光軸は、隣接した偏光子
の透過軸と平行である。図８ｆは、２０度までの全ての
極角度に対して０．４６ｘ１０−３以下である、この補
償器の設計から結果として生じる改善された透過を示
す。しかしながら、４０度の極角度及び４５度の方位角
で、透過は、たった１．１ｘ１０−３まで減少する。こ
の設計が、第一の例の補償器設計ほど良好でなと同時
に、特に２０度以上の極角度（図８ｄ参照）で、光の漏
出は、補償されてない交差した偏光子と比較して、まだ
著しく減少する（図８ａ参照）。上述のように、この補
償器を、加えた要素、二次補償器２６５として、図１０
の変更した変調光学系２００中へ挿入することができ
る。
Ｃ−プレートの組み合わせを有する、交差したワイヤー
グリッド偏光子を伴う使用に関して設計された。この場
合において、Ａ−プレート及びＣ−プレートは、両方と
も、それぞれ、１３７ｎｍ及び１６０ｎｍの遅延と共
に、正の複屈折を有する。第一の例の補償器と違って、
この補償器用のＡ−プレートの光軸は、隣接した偏光子
の透過軸と平行である。図８ｆは、２０度までの全ての
極角度に対して０．４６ｘ１０−３以下である、この補
償器の設計から結果として生じる改善された透過を示
す。しかしながら、４０度の極角度及び４５度の方位角
で、透過は、たった１．１ｘ１０−３まで減少する。こ
の設計が、第一の例の補償器設計ほど良好でなと同時
に、特に２０度以上の極角度（図８ｄ参照）で、光の漏
出は、補償されてない交差した偏光子と比較して、まだ
著しく減少する（図８ａ参照）。上述のように、この補
償器を、加えた要素、二次補償器２６５として、図１０
の変更した変調光学系２００中へ挿入することができ
る。
【００５４】変更した変調光学系２００を示す、図１０
において、交差したワイヤーグリッド偏光子（前偏光子
２３０及び検光子２７０）を通じた性能を最適化するた
めに使用される補償器を、検光子２７０に先立って位置
させ、二次補償器２６５として示す。この同じ補償器
を、図１０の代替の二次補償器２６６によって示すよう
な、ワイヤーグリッド前偏光子２３０直後に交互に位置
させることができるかもしれない。別の代替物として、
これらの交差した偏光子のための設計された補償器の一
部は、別の部分が、代替の二次補償器２６６として同時
に提供されると同時に、二次補償器２６５として位置決
めすることができる。それは、両方の構成部品の計数及
び取り付ける要件を増加させると、ありそうもないシナ
リオである。単数又は複数の二次補償器２６５（及び／
又は２６６）が、ワイヤーグリッド前偏光子２３０及び
ワイヤーグリッド偏光検光子２７０の間における光路に
位置することもまた要件である。それは、例えば、二次
補償器２６５を、ワイヤーグリッド偏光検光子２７０の
後に位置させることができないことを意味する。
において、交差したワイヤーグリッド偏光子（前偏光子
２３０及び検光子２７０）を通じた性能を最適化するた
めに使用される補償器を、検光子２７０に先立って位置
させ、二次補償器２６５として示す。この同じ補償器
を、図１０の代替の二次補償器２６６によって示すよう
な、ワイヤーグリッド前偏光子２３０直後に交互に位置
させることができるかもしれない。別の代替物として、
これらの交差した偏光子のための設計された補償器の一
部は、別の部分が、代替の二次補償器２６６として同時
に提供されると同時に、二次補償器２６５として位置決
めすることができる。それは、両方の構成部品の計数及
び取り付ける要件を増加させると、ありそうもないシナ
リオである。単数又は複数の二次補償器２６５（及び／
又は２６６）が、ワイヤーグリッド前偏光子２３０及び
ワイヤーグリッド偏光検光子２７０の間における光路に
位置することもまた要件である。それは、例えば、二次
補償器２６５を、ワイヤーグリッド偏光検光子２７０の
後に位置させることができないことを意味する。
【００５５】また、図５ｃに示すように、二次補償器２
６５を、偏光ビームスプリッター無しの展開した光学系
で使用することもできる。この場合に、透過した偏光し
た光は、ワイヤーグリッド前偏光子２３０を出て、（名
目上透過性のＬＣＤである）空間光変調器２１０、二次
補償器２６５、及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０
を通過する。代わりに、ワイヤーグリッド偏光子二次補
償器２６５を、変調光学系２００内の空間光変調器２１
０に先立って位置させることができる。図５ｃに示すよ
うに、変調光学系２００が名目上オフ状態にあると共に
空間光変調器２１０が、オン状態の光を提供するために
ワイヤーグリッド偏光検光子２７０を通じて透過するよ
うに光を回転させるように、ワイヤーグリッド前偏光子
２３０及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０を交差さ
せる。ワイヤーグリッド前偏光子２３０及びワイヤーグ
リッド偏光検光子２７０を、名目上の開いた状態の（交
差してない）透過のために、オフ状態に対して光を回転
させる空間光変調器２１０と整列させることができるこ
とを理解するべきである。
６５を、偏光ビームスプリッター無しの展開した光学系
で使用することもできる。この場合に、透過した偏光し
た光は、ワイヤーグリッド前偏光子２３０を出て、（名
目上透過性のＬＣＤである）空間光変調器２１０、二次
補償器２６５、及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０
を通過する。代わりに、ワイヤーグリッド偏光子二次補
償器２６５を、変調光学系２００内の空間光変調器２１
０に先立って位置させることができる。図５ｃに示すよ
うに、変調光学系２００が名目上オフ状態にあると共に
空間光変調器２１０が、オン状態の光を提供するために
ワイヤーグリッド偏光検光子２７０を通じて透過するよ
うに光を回転させるように、ワイヤーグリッド前偏光子
２３０及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０を交差さ
せる。ワイヤーグリッド前偏光子２３０及びワイヤーグ
リッド偏光検光子２７０を、名目上の開いた状態の（交
差してない）透過のために、オフ状態に対して光を回転
させる空間光変調器２１０と整列させることができるこ
とを理解するべきである。
【００５６】また、偏光の応答の改善を、ワイヤーグリ
ッド偏光子だけでなくワイヤーグリッド偏光ビームスプ
リッターにも提供することができる。図８ｇは、空間光
変調器２１０を完全な鏡と交換すると仮定して、偏光の
補償無しでワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを
通じて組み合わされた透過（透過した光及び反射した光
の積）を示す。この場合に、入射するビームは、０−１
８０°の方位の掃引及び〜０−４０°の角度の極の掃引
（図５ａ参照）によって記載する円錐をもつ４５°傾斜
した表面に入射し、ここで光は、Ｆ／２．０のビームに
対する０−１５°の極角度内に至る。例えば、図８ｇ
は、３０°の極角度及び４５°の方位角で６．５ｘ１０
−２の偏光の補償無しで組み合わされた透過を示す。
ッド偏光子だけでなくワイヤーグリッド偏光ビームスプ
リッターにも提供することができる。図８ｇは、空間光
変調器２１０を完全な鏡と交換すると仮定して、偏光の
補償無しでワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを
通じて組み合わされた透過（透過した光及び反射した光
の積）を示す。この場合に、入射するビームは、０−１
８０°の方位の掃引及び〜０−４０°の角度の極の掃引
（図５ａ参照）によって記載する円錐をもつ４５°傾斜
した表面に入射し、ここで光は、Ｆ／２．０のビームに
対する０−１５°の極角度内に至る。例えば、図８ｇ
は、３０°の極角度及び４５°の方位角で６．５ｘ１０
−２の偏光の補償無しで組み合わされた透過を示す。
【００５７】この場合に、第三の例の補償器を、空間光
変調器２１０（ＶＡ ＬＣＤ）と一緒に図１０の変調光
学系２００で使用されるように、ワイヤーグリッド偏光
ビームスプリッター２４０によって提供されるコントラ
ストを増強するように設計した。この補償器の例は、そ
れぞれ、９０ｎｍ及び３２０ｎｍの遅延（両方とも正の
複屈折を伴う）を有する、Ａ−プレート及びＣ−プレー
トの組み合わせを有する。補償器の層状の構造内で、Ａ
−プレートを、ＬＣＤにより近いＣ−プレートよりもワ
イヤーグリッド偏光ビームスプリッターにより近くに優
先的に位置させる。Ａ−プレートの光軸は、（ワイヤー
に垂直な）隣接した偏光子の透過軸に平行である。図８
ｈは、この補償器との組み合わせで使用されるワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターを通じた組み合わされ
た透過を、図８ｇにおける３０度の極角度における６．
５ｘ１０−２と比較して２．７ｘ１０−２までに減少さ
せることを示す。１５又は２０度のような、より小さな
角度でさえ、補償器は、補償されてないワイヤーグリッ
ド偏光ビームスプリッターと比較して、〜２倍だけ透過
を減少させる（より少ない漏出）。この補償器を、補償
器２６０として図１０の変更した変調光学系２００に示
し、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０及
び液晶空間光変調器２１０の間に位置させる。これは、
変調光学系２００内のこの補償器に対する唯一の許容可
能な場所である。
変調器２１０（ＶＡ ＬＣＤ）と一緒に図１０の変調光
学系２００で使用されるように、ワイヤーグリッド偏光
ビームスプリッター２４０によって提供されるコントラ
ストを増強するように設計した。この補償器の例は、そ
れぞれ、９０ｎｍ及び３２０ｎｍの遅延（両方とも正の
複屈折を伴う）を有する、Ａ−プレート及びＣ−プレー
トの組み合わせを有する。補償器の層状の構造内で、Ａ
−プレートを、ＬＣＤにより近いＣ−プレートよりもワ
イヤーグリッド偏光ビームスプリッターにより近くに優
先的に位置させる。Ａ−プレートの光軸は、（ワイヤー
に垂直な）隣接した偏光子の透過軸に平行である。図８
ｈは、この補償器との組み合わせで使用されるワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターを通じた組み合わされ
た透過を、図８ｇにおける３０度の極角度における６．
５ｘ１０−２と比較して２．７ｘ１０−２までに減少さ
せることを示す。１５又は２０度のような、より小さな
角度でさえ、補償器は、補償されてないワイヤーグリッ
ド偏光ビームスプリッターと比較して、〜２倍だけ透過
を減少させる（より少ない漏出）。この補償器を、補償
器２６０として図１０の変更した変調光学系２００に示
し、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０及
び液晶空間光変調器２１０の間に位置させる。これは、
変調光学系２００内のこの補償器に対する唯一の許容可
能な場所である。
【００５８】第四の例の補償器は、空間光変調器２１０
（ＶＡ ＬＣＤ）と一緒に図１０の変調光学系２００で
使用されるワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２
４０によって提供される組み合わされた透過を増強させ
るために、最後の模範的なデバイスとして設計された。
この補償器は、それぞれ９０ｎｍ及び−２００ｎｍの遅
延を有するＡ−プレート及びＣ−プレート（正及び負の
複屈折）の組み合わせである。図８ｉの補償器は、図８
ｇにおいて６．５ｘ１０−２と比較して３．５ｘ１０
−２である、より小さい組み合わされた透過を提供す
る。第三の例の補償器と違って、この補償器に対するＡ
−プレートの光軸は、透過軸に平行（ワイヤーに垂直）
というよりもむしろ隣接した偏光子の透過軸に垂直（ワ
イヤーに平行）である。前述のように、この補償器は、
補償器２６０として図１０の変更した変調光学系２００
に示される。
（ＶＡ ＬＣＤ）と一緒に図１０の変調光学系２００で
使用されるワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２
４０によって提供される組み合わされた透過を増強させ
るために、最後の模範的なデバイスとして設計された。
この補償器は、それぞれ９０ｎｍ及び−２００ｎｍの遅
延を有するＡ−プレート及びＣ−プレート（正及び負の
複屈折）の組み合わせである。図８ｉの補償器は、図８
ｇにおいて６．５ｘ１０−２と比較して３．５ｘ１０
−２である、より小さい組み合わされた透過を提供す
る。第三の例の補償器と違って、この補償器に対するＡ
−プレートの光軸は、透過軸に平行（ワイヤーに垂直）
というよりもむしろ隣接した偏光子の透過軸に垂直（ワ
イヤーに平行）である。前述のように、この補償器は、
補償器２６０として図１０の変更した変調光学系２００
に示される。
【００５９】先行技術は、コントラストを押し上げるた
めの偏光補償器をさらに有する、ＬＣＤ及びワイヤーグ
リッドデバイスの両方を使用して投影ディスプレイ用の
変調光学系を設計する方法を記載しないことを強調する
べきである。確かに、ワイヤーグリッドデバイスとの使
用のために設計された実際の模範的な補償器は、先に他
の偏光デバイスに関して記載してきたような従来の構造
及び(ポリカーボネートまたはアセタートのような)材料
の組み合わせを有し得る。しかしながら、ワイヤーグリ
ッド偏光子は、微妙で自明でない方法における先行技術
のデバイス（例えば、シート偏光子及びＭａｃＮｅｉｌ
ｌｅプリズム）とは明確に異なり、従って、関連した最
適化された補償器の設計を、先行の補償器の設計から容
易に外挿することができない。
めの偏光補償器をさらに有する、ＬＣＤ及びワイヤーグ
リッドデバイスの両方を使用して投影ディスプレイ用の
変調光学系を設計する方法を記載しないことを強調する
べきである。確かに、ワイヤーグリッドデバイスとの使
用のために設計された実際の模範的な補償器は、先に他
の偏光デバイスに関して記載してきたような従来の構造
及び(ポリカーボネートまたはアセタートのような)材料
の組み合わせを有し得る。しかしながら、ワイヤーグリ
ッド偏光子は、微妙で自明でない方法における先行技術
のデバイス（例えば、シート偏光子及びＭａｃＮｅｉｌ
ｌｅプリズム）とは明確に異なり、従って、関連した最
適化された補償器の設計を、先行の補償器の設計から容
易に外挿することができない。
【００６０】もちろん、様々な設計が、上述のような類
似の性能又はさらにより良好な性能を達成することがで
きることが理解される。また、Ａ−プレート及びＣ−プ
レートの組み合わせをこれらの模範的な補償器のいずれ
にも交換するために、単一の二軸性フィルムを使用する
ことができることが理解される。また、モデル化した補
償器を、上記の例で提供されたＡ−プレート及び次にＣ
−プレートの順序よりもむしろ、Ａ−プレートの前に遭
遇するＣ−プレートの逆の順序で設計することができる
ことが理解されるはずである。順序を切り替えるとき、
設計した複屈折の値は、おそらく変化する。また、追加
のＡ−プレート及び／又はＣ−プレート及び／又は二軸
性フィルムを、これらの模範的な補償器のいずれに対し
てもＡ−プレート及びＣ−プレートの組み合わせに加え
ることができることも理解される。
似の性能又はさらにより良好な性能を達成することがで
きることが理解される。また、Ａ−プレート及びＣ−プ
レートの組み合わせをこれらの模範的な補償器のいずれ
にも交換するために、単一の二軸性フィルムを使用する
ことができることが理解される。また、モデル化した補
償器を、上記の例で提供されたＡ−プレート及び次にＣ
−プレートの順序よりもむしろ、Ａ−プレートの前に遭
遇するＣ−プレートの逆の順序で設計することができる
ことが理解されるはずである。順序を切り替えるとき、
設計した複屈折の値は、おそらく変化する。また、追加
のＡ−プレート及び／又はＣ−プレート及び／又は二軸
性フィルムを、これらの模範的な補償器のいずれに対し
てもＡ−プレート及びＣ−プレートの組み合わせに加え
ることができることも理解される。
【００６１】確かに、系へのどんな他の光学構成部品の
追加で、その取り付け及びこれらの補償器に対するＡＲ
コーティングを提供することに対する通常の懸念もまた
当てはまる。補償器は、互いに素子を保持する光学的に
調和する接着剤又はゲルにより二つのガラス基板の間に
はさまれたそれらの複屈折フィルムで構築してもよい。
その場合に、空気の表面に対するどんなガラスもＡＲコ
ーティングするべきである。代わりに、補償器は、ワイ
ヤーグリッド偏光子（ワイヤーグリッド前偏光子２３０
及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０）で統合すると
共にこれらの構成部品のガラス基板に直接取り付けるこ
とができる。それは、部分カウント、空気の表面の相互
作用に対するガラスのカウント、及び取り付けの問題点
を減少させる。しかしながら、補償器を、ワイヤーグリ
ッドデバイスの平坦なガラスの表面に取り付けるべきで
あり、ワイヤーグリッドのコーティングの表面には取り
付けるべきでない。
追加で、その取り付け及びこれらの補償器に対するＡＲ
コーティングを提供することに対する通常の懸念もまた
当てはまる。補償器は、互いに素子を保持する光学的に
調和する接着剤又はゲルにより二つのガラス基板の間に
はさまれたそれらの複屈折フィルムで構築してもよい。
その場合に、空気の表面に対するどんなガラスもＡＲコ
ーティングするべきである。代わりに、補償器は、ワイ
ヤーグリッド偏光子（ワイヤーグリッド前偏光子２３０
及びワイヤーグリッド偏光検光子２７０）で統合すると
共にこれらの構成部品のガラス基板に直接取り付けるこ
とができる。それは、部分カウント、空気の表面の相互
作用に対するガラスのカウント、及び取り付けの問題点
を減少させる。しかしながら、補償器を、ワイヤーグリ
ッドデバイスの平坦なガラスの表面に取り付けるべきで
あり、ワイヤーグリッドのコーティングの表面には取り
付けるべきでない。
【００６２】上記の例は、５５０ｎｍの単一の波長に対
して設計されるが、これらの例が、補償器の材料が、波
長と合った分散を有するという条件で、５５０ｎｍに対
するのと十分に等しく全ての他の波長で機能することが
理解されるはずである。これは、遅延/波長の比は、全
ての可視の波長にわたって実質的に不変であることを意
味する。
して設計されるが、これらの例が、補償器の材料が、波
長と合った分散を有するという条件で、５５０ｎｍに対
するのと十分に等しく全ての他の波長で機能することが
理解されるはずである。これは、遅延/波長の比は、全
ての可視の波長にわたって実質的に不変であることを意
味する。
【００６３】また、変調光学系２００を、様々な組み合
わせで構築することができることは理解されるはずであ
る。図１０に描いたように、それは、ワイヤーグリッド
前偏光子２３０、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッ
ター２４０、ワイヤーグリッド偏光検光子２７０、補償
器２６０、二次補償器２６５、及び代替の二次補償器２
６６を含む。しかしながら、二次補償器が省略されて、
ワイヤーグリッド前偏光子２３０、ワイヤーグリッド偏
光ビームスプリッター２４０、ワイヤーグリッド偏光検
光子２７０及び補償器２６０で系を構築することができ
るかもしれない。同様に、ワイヤーグリッド偏光ビーム
スプリッター２４０及び補償器２６０で系を構築するこ
とができるかもしれないが、非ワイヤーグリッドデバイ
スとしてのワイヤーグリッド前偏光子２３０及びワイヤ
ーグリッド偏光検光子２７０、並びに二次補償器が省略
される。代わりに再び、ワイヤーグリッド前偏光子２３
０、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０、
ワイヤーグリッド偏光検光子２７０、及び二次補償器２
６５で系を構築することができるかもしれないが、補償
器２６０は、省略される。言うまでもなく、構成部品の
さらに他の組み合わせが可能である。
わせで構築することができることは理解されるはずであ
る。図１０に描いたように、それは、ワイヤーグリッド
前偏光子２３０、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッ
ター２４０、ワイヤーグリッド偏光検光子２７０、補償
器２６０、二次補償器２６５、及び代替の二次補償器２
６６を含む。しかしながら、二次補償器が省略されて、
ワイヤーグリッド前偏光子２３０、ワイヤーグリッド偏
光ビームスプリッター２４０、ワイヤーグリッド偏光検
光子２７０及び補償器２６０で系を構築することができ
るかもしれない。同様に、ワイヤーグリッド偏光ビーム
スプリッター２４０及び補償器２６０で系を構築するこ
とができるかもしれないが、非ワイヤーグリッドデバイ
スとしてのワイヤーグリッド前偏光子２３０及びワイヤ
ーグリッド偏光検光子２７０、並びに二次補償器が省略
される。代わりに再び、ワイヤーグリッド前偏光子２３
０、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０、
ワイヤーグリッド偏光検光子２７０、及び二次補償器２
６５で系を構築することができるかもしれないが、補償
器２６０は、省略される。言うまでもなく、構成部品の
さらに他の組み合わせが可能である。
【００６４】交差したワイヤーグリッド偏光子又はワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッターの性能を最適化す
るだけでなく、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ーを通じて見られるようなＬＣＤの性能もまた増強する
補償器を提供する、図１０の変調光学系２００の全体的
なコントラストの性能を、増強することができる。比較
によって、先行技術の米国特許第５，５７６，８５４号
（Ｓｃｈｍｉｄｔ等）には、ＭａｃＮｅｉｌｌｅのビー
ムスプリッターとの組み合わせにおいてＶＡＬＣＤの作
動に対して最適化する補償器が、記載されている。米国
特許第５，５７６，８５４号に開示されるように、０．
２７λの補償器が使用され、ここで、０．２５λのもの
は、ＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムに関して補償し、０．
０２λのものは、反対の電極基板における複屈折に関す
る。反対の電極基板は、次には局所化された複屈折を引
き起こす、基板内の応力を引き起こす温度勾配に影響さ
れやすい。ＳＦ−５７又は溶融石英のような、基板のガ
ラス用に注意深く選んだ材料とでさえ、０．０２λのよ
うな小さな遅延を、応力複屈折からのダーク状態におけ
る残余の光の漏出を補償するために使用した。垂直に整
列したＬＣＤが、印可されたどんな電圧も無しに非活動
状態にあるとき、軸上での光の漏出は、小さい。しかし
ながら、実際上、ダークの状態は、Ｖｏｆｆと呼ばれる
ゼロでない電圧の状態である。この電圧は、液晶が下方
に傾くことを引き起こし、光の漏出を著しく増加させる
ことができる。また、補償器は、この効果を補正するた
めに、他のもの、例えば米国特許第５，２９８，１９９
号（Ｈｉｒｏｓｅ等）によって設計されてきた。
ヤーグリッド偏光ビームスプリッターの性能を最適化す
るだけでなく、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ーを通じて見られるようなＬＣＤの性能もまた増強する
補償器を提供する、図１０の変調光学系２００の全体的
なコントラストの性能を、増強することができる。比較
によって、先行技術の米国特許第５，５７６，８５４号
（Ｓｃｈｍｉｄｔ等）には、ＭａｃＮｅｉｌｌｅのビー
ムスプリッターとの組み合わせにおいてＶＡＬＣＤの作
動に対して最適化する補償器が、記載されている。米国
特許第５，５７６，８５４号に開示されるように、０．
２７λの補償器が使用され、ここで、０．２５λのもの
は、ＭａｃＮｅｉｌｌｅプリズムに関して補償し、０．
０２λのものは、反対の電極基板における複屈折に関す
る。反対の電極基板は、次には局所化された複屈折を引
き起こす、基板内の応力を引き起こす温度勾配に影響さ
れやすい。ＳＦ−５７又は溶融石英のような、基板のガ
ラス用に注意深く選んだ材料とでさえ、０．０２λのよ
うな小さな遅延を、応力複屈折からのダーク状態におけ
る残余の光の漏出を補償するために使用した。垂直に整
列したＬＣＤが、印可されたどんな電圧も無しに非活動
状態にあるとき、軸上での光の漏出は、小さい。しかし
ながら、実際上、ダークの状態は、Ｖｏｆｆと呼ばれる
ゼロでない電圧の状態である。この電圧は、液晶が下方
に傾くことを引き起こし、光の漏出を著しく増加させる
ことができる。また、補償器は、この効果を補正するた
めに、他のもの、例えば米国特許第５，２９８，１９９
号（Ｈｉｒｏｓｅ等）によって設計されてきた。
【００６５】ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
と組み合わされた垂直に整列したＬＣＤの場合には、Ｍ
ａｃＮｅｉｌｌｅタイプのプリズムに関して米国特許第
５，５７６，８５４号で使用される０．２５λの遅延
は、要求されない。しかしながら、Ａ−プレートとして
提供される、残余の０．０２λの遅延（〜１１ｎｍ）
は、ワイヤーグリッドデバイスでさえ、ＶＡ ＬＣＤ内
の応力複屈折に対して補正するために、まだ有用である
場合もある。加えて、ＶＡ ＬＣＤに関して最適化され
た補償器もまた、Ｆ／３．０又はそれ以下で動作するデ
ィジタル映画の系を含む、明るい光学系で使用すると
き、負のＣ−プレートを含んでもよい。よって、ワイヤ
ーグリッド偏光子との組み合わせで使用される反射性Ｖ
Ａ ＬＣＤ用の好適な補償器は、負のＣ−プレート及び
正のＡ−プレートを含む。負のＣ−プレートは、液晶と
同じ量の遅延（例えば＋２３３ｎｍ）を有するために
は、しかし反対符号では、液晶の視角依存性を補正する
ために好適である。液晶に存在するこの視角依存性の遅
延は、典型的には、〜１６０−２５０ｎｍである。
と組み合わされた垂直に整列したＬＣＤの場合には、Ｍ
ａｃＮｅｉｌｌｅタイプのプリズムに関して米国特許第
５，５７６，８５４号で使用される０．２５λの遅延
は、要求されない。しかしながら、Ａ−プレートとして
提供される、残余の０．０２λの遅延（〜１１ｎｍ）
は、ワイヤーグリッドデバイスでさえ、ＶＡ ＬＣＤ内
の応力複屈折に対して補正するために、まだ有用である
場合もある。加えて、ＶＡ ＬＣＤに関して最適化され
た補償器もまた、Ｆ／３．０又はそれ以下で動作するデ
ィジタル映画の系を含む、明るい光学系で使用すると
き、負のＣ−プレートを含んでもよい。よって、ワイヤ
ーグリッド偏光子との組み合わせで使用される反射性Ｖ
Ａ ＬＣＤ用の好適な補償器は、負のＣ−プレート及び
正のＡ−プレートを含む。負のＣ−プレートは、液晶と
同じ量の遅延（例えば＋２３３ｎｍ）を有するために
は、しかし反対符号では、液晶の視角依存性を補正する
ために好適である。液晶に存在するこの視角依存性の遅
延は、典型的には、〜１６０−２５０ｎｍである。
【００６６】例として、図９ａは、オフ状態における交
差した偏光子を通じた理想的なＶＡＬＣＤの反射された
光に関するコントラストの等高線プロットを示す。これ
は、光軸（球面パターンの中心）に沿った、及び交差し
た偏光子の透過軸に平行又は垂直な方向に沿った、最小
の光で図６ａの“鉄十字”パターン３２０に対応する。
しかしながら、鉄十字パターン３２０が示すように、い
くらかの漏出光を、四つの四分円で期待することができ
る。図９ｂは、図６ｂのベースボールパターン３２５に
対応する、基板における誘導された複屈折からの１０ｎ
ｍの残余の遅延を伴ったＶＡ ＬＣＤから反射された光
に対するコントラストの等高線プロットを示す。残念な
がら、このベースボールパターン３２５が生じるとき、
投影系への漏出光を、著しく増加させ、コントラスト
を、減少させる。図９ｃは、上述の場所に挿入された本
発明に従って設計された適切な補償器（−２３３ｎｍの
Ｃ−プレート）を備えたＶＡ ＬＣＤに対するコントラ
ストの等高線プロットを示す。１０００：１のｉｓｏ−
コントラストの曲線は、１３°より多い極角度まで延び
る。この補償器を、補償器２６０として、ＬＣＤ２１０
の直前に、図１０の変更した光学変調系２００中に挿入
することができる。
差した偏光子を通じた理想的なＶＡＬＣＤの反射された
光に関するコントラストの等高線プロットを示す。これ
は、光軸（球面パターンの中心）に沿った、及び交差し
た偏光子の透過軸に平行又は垂直な方向に沿った、最小
の光で図６ａの“鉄十字”パターン３２０に対応する。
しかしながら、鉄十字パターン３２０が示すように、い
くらかの漏出光を、四つの四分円で期待することができ
る。図９ｂは、図６ｂのベースボールパターン３２５に
対応する、基板における誘導された複屈折からの１０ｎ
ｍの残余の遅延を伴ったＶＡ ＬＣＤから反射された光
に対するコントラストの等高線プロットを示す。残念な
がら、このベースボールパターン３２５が生じるとき、
投影系への漏出光を、著しく増加させ、コントラスト
を、減少させる。図９ｃは、上述の場所に挿入された本
発明に従って設計された適切な補償器（−２３３ｎｍの
Ｃ−プレート）を備えたＶＡ ＬＣＤに対するコントラ
ストの等高線プロットを示す。１０００：１のｉｓｏ−
コントラストの曲線は、１３°より多い極角度まで延び
る。この補償器を、補償器２６０として、ＬＣＤ２１０
の直前に、図１０の変更した光学変調系２００中に挿入
することができる。
【００６７】現実には、ワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッター２４０用の補償器及びＬＣＤ２１０は、これ
ら二つの構成部品の間に共に位置し、一つの包装された
補償器デバイス中に組み合わせられ得る。図８ｈに対応
するワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０用
の模範的な補償器は、９０ｎｍ及び３２０ｎｍの遅延を
有するＡ−プレート及びＣ−プレートの組み合わせを使
用した。比較のために、垂直に整列したＬＣＤは、−２
３３ｎｍの遅延を有し、補正用の−２３３ｎｍの遅延を
伴うＣ−プレートを要求する。これら二つのＣ−プレー
トの設計を組み合わせるとき、残りのＣ−プレートは、
たった−８７ｎｍの遅延を有する。このように、補償器
及びＬＣＤ間における相殺は、著しく、必要とされる追
加の遅延の量を減少させる。次に、組み合わせられた補
償器２６０は、連続した順序で、ＶＡ ＬＣＤ用の１１
ｎｍのＡ−プレート（０．０２λの補償）、８７ｎｍの
Ｃ−プレート、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー２４０用の９０ｎｍのＡ−プレートを含み、１１ｎｍ
のＡ−プレートは、ＬＣＤ２１０に最も近く位置する。
二つのＡ−プレートを、９０ｎｍのＡ―プレートが、サ
ブ波長ワイヤー２５０に対して固定された配向を有する
と同時に、１１ｎｍのＡ−プレートが回転可能であるこ
とが必要であるように単純に組み合わせることができ
る。このように、提供するものは、ＶＡ ＬＣＤに関し
てピクセルの黒（オフ）状態における漏出光を最小にす
るための補償器を備えたワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッターを使用することによって、高いレベルのコン
トラストを達成するための装置及び方法である。
プリッター２４０用の補償器及びＬＣＤ２１０は、これ
ら二つの構成部品の間に共に位置し、一つの包装された
補償器デバイス中に組み合わせられ得る。図８ｈに対応
するワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター２４０用
の模範的な補償器は、９０ｎｍ及び３２０ｎｍの遅延を
有するＡ−プレート及びＣ−プレートの組み合わせを使
用した。比較のために、垂直に整列したＬＣＤは、−２
３３ｎｍの遅延を有し、補正用の−２３３ｎｍの遅延を
伴うＣ−プレートを要求する。これら二つのＣ−プレー
トの設計を組み合わせるとき、残りのＣ−プレートは、
たった−８７ｎｍの遅延を有する。このように、補償器
及びＬＣＤ間における相殺は、著しく、必要とされる追
加の遅延の量を減少させる。次に、組み合わせられた補
償器２６０は、連続した順序で、ＶＡ ＬＣＤ用の１１
ｎｍのＡ−プレート（０．０２λの補償）、８７ｎｍの
Ｃ−プレート、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー２４０用の９０ｎｍのＡ−プレートを含み、１１ｎｍ
のＡ−プレートは、ＬＣＤ２１０に最も近く位置する。
二つのＡ−プレートを、９０ｎｍのＡ―プレートが、サ
ブ波長ワイヤー２５０に対して固定された配向を有する
と同時に、１１ｎｍのＡ−プレートが回転可能であるこ
とが必要であるように単純に組み合わせることができ
る。このように、提供するものは、ＶＡ ＬＣＤに関し
てピクセルの黒（オフ）状態における漏出光を最小にす
るための補償器を備えたワイヤーグリッド偏光ビームス
プリッターを使用することによって、高いレベルのコン
トラストを達成するための装置及び方法である。
【００６８】図４は、変調されたビームを戻す際に望ま
れないＰ偏光を補正する、ＶＡ ＬＣＤ、ワイヤーグリ
ッド偏光子、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー、及び補償器を含む変調光学系に関して、相対的なＦ
＃に対する系のコントラストに関するグラフ３１０を示
す。この場合において、補償器２６０のカスタマイズし
たバージョンを使用する。特に、補償器の使用は、実際
には、より高いＦ＃の値でＣＲを減少させることができ
るが、補償器は、およそＦ／４．０以下の低い値のコン
トラストを改善する。補償器が、望まれない反射及び欠
陥を被る、複雑な構造であり得るので、コントラスト３
１０は、必ずしもより良好であるとは限らないかもしれ
ない。
れないＰ偏光を補正する、ＶＡ ＬＣＤ、ワイヤーグリ
ッド偏光子、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ
ー、及び補償器を含む変調光学系に関して、相対的なＦ
＃に対する系のコントラストに関するグラフ３１０を示
す。この場合において、補償器２６０のカスタマイズし
たバージョンを使用する。特に、補償器の使用は、実際
には、より高いＦ＃の値でＣＲを減少させることができ
るが、補償器は、およそＦ／４．０以下の低い値のコン
トラストを改善する。補償器が、望まれない反射及び欠
陥を被る、複雑な構造であり得るので、コントラスト３
１０は、必ずしもより良好であるとは限らないかもしれ
ない。
【００６９】ワイヤーグリッド偏光子デバイスの偏光性
能を最適化するためのこの用途内で開発された偏光の補
償の概念を、垂直に整列したＬＣＤを除いた空間光変調
器を有する変調光学系で使用することができるかもしれ
ない、例えばまた、空間光変調器２１０は、６０度のツ
イストネマチックＬＣＤ、ＰＬＺＴ変調器、又はいくつ
かの他の偏光を回転させる変調器であり得ることが理解
されるはずである。
能を最適化するためのこの用途内で開発された偏光の補
償の概念を、垂直に整列したＬＣＤを除いた空間光変調
器を有する変調光学系で使用することができるかもしれ
ない、例えばまた、空間光変調器２１０は、６０度のツ
イストネマチックＬＣＤ、ＰＬＺＴ変調器、又はいくつ
かの他の偏光を回転させる変調器であり得ることが理解
されるはずである。
【図１】投影装置における光学構成部品の配置を示す概
略図である。
略図である。
【図２】先行技術ワイヤーグリッド偏光子の透視図であ
る。
る。
【図３】ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッターを含
む変調光学系を示す断面図である。
む変調光学系を示す断面図である。
【図４】偏光の補償有り及び偏光の補償無しの両方でワ
イヤーグリッド偏光ビームスプリッター及びＬＣＤの両
方を含む、変調光学系に関するＦ／＃に対するコントラ
スト比の関係を示すグラフである。
イヤーグリッド偏光ビームスプリッター及びＬＣＤの両
方を含む、変調光学系に関するＦ／＃に対するコントラ
スト比の関係を示すグラフである。
【図５ａ】偏光状態及び局所的なビームの幾何学の両方
を説明する、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
及び変調光学系内のＬＣＤに対する入射光の幾何学を示
す。
を説明する、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
及び変調光学系内のＬＣＤに対する入射光の幾何学を示
す。
【図５ｂ】交差した偏光子の偏光状態に対する垂直に入
射する光の幾何学を説明する。
射する光の幾何学を説明する。
【図５ｃ】透過性の空間光変調器、ワイヤーグリッド偏
光子、及び偏光補償器を備えた展開した変調光学系の幾
何学を説明する。
光子、及び偏光補償器を備えた展開した変調光学系の幾
何学を説明する。
【図６ａ】偏光の補償無しで交差したワイヤーグリッド
偏光子に対する方向特性を示す。
偏光子に対する方向特性を示す。
【図６ｂ】偏光の補償無しで交差したワイヤーグリッド
偏光子に対する方向特性を示す。
偏光子に対する方向特性を示す。
【図７ａ】偏光補償器の可能な軸の配向及び構築を示
す。
す。
【図７ｂ】偏光補償器の可能な軸の配向及び構築を示
す。
す。
【図７ｃ】偏光補償器の可能な軸の配向及び構築を示
す。
す。
【図７ｄ】偏光補償器の可能な軸の配向及び構築を示
す。
す。
【図７ｅ】偏光補償器の可能な軸の配向及び構築を示
す。
す。
【図８ａ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｂ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｃ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｄ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｅ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｆ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｇ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｈ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図８ｉ】ワイヤーグリッド偏光デバイス及び補償器の
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
様々な配置からの遠視野方向特性プロットである。
【図９ａ】補償器無しの理想的なＶＡ ＬＣＤに対する
コントラストの等高線プロットを示す。
コントラストの等高線プロットを示す。
【図９ｂ】ＩＴＯ基板から１０ｎｍの導入された遅延を
備えたＶＡ ＬＣＤに対するコントラストの等高線プロ
ットを示す。
備えたＶＡ ＬＣＤに対するコントラストの等高線プロ
ットを示す。
【図９ｃ】ＩＴＯ基板から１０ｎｍの導入された遅延及
び適切な補償器を備えたＶＡ ＬＣＤに対するコントラ
ストの等高線プロットを示す。
び適切な補償器を備えたＶＡ ＬＣＤに対するコントラ
ストの等高線プロットを示す。
【図１０】本発明の好適な実施例に従う変調光学系の基
本的な構成部品を示す概略図である。
本的な構成部品を示す概略図である。
１０ ディジタル投影装置
１５、１３２ 光源
２０ 照明光学部品
４０、２００ 変調光学系
４５、２３０ 前偏光子
５０、２４０ ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッ
ター ５５、２１０ 空間光変調器 ６０ 偏光検光子 ７０ 投影光学部品 ７５ ディスプレイの表面 １００ ワイヤーグリッド偏光子 １１０ ワイヤー １２０、２４５ 誘電体基板 １３０、１４０、１５０、２２０、２９０ 光ビーム ２２５ コンデンサー ２５０ サブ波長ワイヤー ２６０、２６５、２６６ 補償器 ２７０ ワイヤーグリッド偏光検光子 ２７５ 光軸 ２８０ 再結合プリズム ２８５ 投影レンズ ３００、３１０ 系のコントラスト ３２０ 鉄十字パターン ３２５ ベースボールパターン ３５０、３５５、３６０ ビーム ３６５ 漏出光 ３７０ 変調された透過した光 ４００ 多層の補償器 ４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ 複屈折層 ４２０ 基板
ター ５５、２１０ 空間光変調器 ６０ 偏光検光子 ７０ 投影光学部品 ７５ ディスプレイの表面 １００ ワイヤーグリッド偏光子 １１０ ワイヤー １２０、２４５ 誘電体基板 １３０、１４０、１５０、２２０、２９０ 光ビーム ２２５ コンデンサー ２５０ サブ波長ワイヤー ２６０、２６５、２６６ 補償器 ２７０ ワイヤーグリッド偏光検光子 ２７５ 光軸 ２８０ 再結合プリズム ２８５ 投影レンズ ３００、３１０ 系のコントラスト ３２０ 鉄十字パターン ３２５ ベースボールパターン ３５０、３５５、３６０ ビーム ３６５ 漏出光 ３７０ 変調された透過した光 ４００ 多層の補償器 ４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ 複屈折層 ４２０ 基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アンドルー エフ カーツ
アメリカ合衆国 ニューヨーク 14610
ロチェスター キャサウェイ・パーク 93
(72)発明者 デイヴィッド ケスラー
アメリカ合衆国 ニューヨーク 14618
ロチェスター ノース・カントリー・クラ
ブ・ドライヴ 20
Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA06 BA42 BA45
BB03 BC22
2H091 FA10X FA14Y FA21X FA41Z
LA16 LA17
2H099 AA12 BA09 CA17 DA09
2K103 AA05 AA14 AB01 BC15 CA17
Claims (6)
- 【請求項１】 （ａ）光のビームを形成する光源、 （ｂ）前記光のビームを偏光させて光の偏光したビーム
を提供する前偏光子、 （ｃ）前記光の偏光したビームを受ける、第一の偏光を
有する前記光の偏光したビームを透過させる、及び第二
の偏光を有する前記光の偏光したビームを反射させる、
ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター、 （ｄ）変調されたビームを形成するために前記第二の偏
光を有する前記光の偏光したビームを選択的に変調して
画像データをコード化する、及び前記ワイヤーグリッド
偏光ビームスプリッターに前記変調されたビームを反射
し返す反射性液晶デバイス、並びに （ｅ）前記変調されたビームの傾斜したスキュー光線を
状態調節する、前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター及び前記反射性液晶デバイスの間に位置する補償
器、を含み、 （ｆ）前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター
は、前記補償された変調されたビームを反射し、 （ｇ）残余の変調されてない第一の偏光光を取り除く偏
光検光子、及び （ｈ）前記変調されたビームから画像を形成する画像形
成光学部品、を含む表示装置。 - 【請求項２】 前記補償器は、一つ又は複数の複屈折層
を含み、 前記複屈折層は、以下のＡ−プレートフィルム、Ｃ−プ
レートフィルム、又は二軸性フィルムの少なくとも一つ
を含む、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記Ａプレートの光軸は、前記ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターのサブ波長ワイヤーに
実質的に平行である、請求項２記載のＡ−プレート。 - 【請求項４】 前記Ａプレートの光軸は、前記ワイヤー
グリッド偏光ビームスプリッターのサブ波長ワイヤーに
実質的に垂直である、請求項２記載のＡ−プレート。 - 【請求項５】 前記反射性液晶デバイスは、垂直に整列
した構築物を有する、請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記ワイヤーグリッド偏光ビームスプリ
ッター若しくは前記反射性液晶デバイス、又は前記ワイ
ヤーグリッド偏光ビームスプリッター及び前記反射性液
晶デバイスの両方に対して、前記傾斜したスキュー光線
の偏光状態を変更する、請求項１記載の補償器。
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