(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入力面及び光軸を有する集光光学系と、
第１の色光及び第２の色光を前記光入力面に入射させるように配置された第１及び第２の光源であって、該第１及び第２の光源のうちの少なくとも１つが前記光軸からずれている、第１及び第２の光源と、
ダイクロイック反射性偏光子プレートであって、
前記第１の色光の第１の偏光方向を偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、
前記第２の色光の前記第１の偏光方向を前記偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、を備える
ダイクロイック反射性偏光子プレートと、を備え、
前記第１の色光及び前記第２の色光が、直交する第２の偏光方向を有する合成色偏光ビームを形成するように前記偏光回転反射体から反射し、かつ前記合成色偏光ビームが前記偏光回転反射体に垂直な方向に沿って伝播するように、前記第１のダイクロイック反射性偏光子及び前記第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ傾斜している、色合成器。
【請求項２】
光入力面及び光軸を有する集光光学系と、
第１の色光及び第２の色光を前記光入力面に入射させるように配置された第１及び第２の光源であって、該第１及び第２の光源のうちの少なくとも１つが前記光軸からずれている、第１及び第２の光源と、
ダイクロイック反射性偏光子プレートであって、
前記第１の色光の第１の偏光方向を第１の偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を第２の偏光回転反射体に向かって透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、
前記第２の色光の前記第１の偏光方向を前記第１の偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を前記第２の偏光回転反射体に向かって透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、を備える
ダイクロイック反射性偏光子プレートと、を備え、
前記第１の色光及び前記第２の色光が、直交する第２の偏光方向を有する第１の合成色光ビームを形成する前記第１の偏光回転反射体から反射し、
前記第１の色光及び前記第２の色光が、前記第１の偏光方向を有する第２の合成色光ビームを形成するように前記第２の偏光回転反射体から反射し、
前記第１及び第２の合成色光ビームが、前記第１の偏光回転反射体に垂直な方向に沿って伝播するように、前記第１のダイクロイック反射性偏光子及び前記第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ傾斜している、色合成器。
【請求項３】
光入力面及び光軸を有する集光光学系と、
第１の色光、第２の色光、及び第３の色光を前記光入力面に入射させるように配置された、第１、第２、及び第３の光源であって、該第１、第２、及び第３の光源のうちの少なくとも１つが前記光軸から変位している、第１、第２、及び第３の光源と、
ダイクロイック反射性偏光子プレートであって、
前記第１の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、
前記第２の色光の前記第１の偏光方向を前記出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、
前記第３の色光の前記第１の偏光方向を前記出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第３のダイクロイック反射性偏光子と、を備える
ダイクロイック反射性偏光子プレートと、
前記透過された他の光の直交する第２の偏光方向を前記第１の偏光方向に変換するように配置された二分の一波長位相差板と、
前記透過された他の光の前記第１の偏光方向を前記出力方向に反射させるように配置されたダイクロイック反射体プレートであって、
前記第１の色光の前記第１の偏光方向を前記出力方向に向かって反射させることができる第１のダイクロイック反射体と、
前記第２の色光の前記第１の偏光方向を前記出力方向に向かって反射させることができる第２のダイクロイック反射体と、
前記第３の色光の前記第１の偏光方向を前記出力方向に向かって反射させることができる第３のダイクロイック反射体と、を備える
ダイクロイック反射体プレートと、を備え、
前記第１の色光、前記第２の色光、及び前記第３の色光が前記第１の偏光方向を有する合成色光ビームを形成するように、前記第１、前記第２、及び前記第３のダイクロイック反射性偏光子、並びに前記第１、前記第２、及び前記第３のダイクロイック反射体がそれぞれ傾斜している、色合成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、以下の米国特許出願、いずれも２０１０年９月２２日出願の「Ｔｉｌｔｅｄ  Ｄｉｃｈｒｏｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ  Ｉ」（代理人整理番号６６５３０ＵＳ００２）と題する米国特許出願第６１／３８５２３７号、「Ｔｉｌｔｅｄ  Ｄｉｃｈｒｏｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ  ＩＩ」（代理人整理番号６６７９１ＵＳ００２）と題する米国特許出願第６１／３８５２４１号、「Ｔｉｌｔｅｄ  Ｄｉｃｈｒｏｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｃｏｍｂｉｎｅｒ  ＩＩＩ」（代理人整理番号６６７９２ＵＳ００２）と題する米国特許出願第６１／３８５２４８号、及び同様に本出願と同日出願のＴＩＬＴＥＤ  ＤＩＣＨＲＯＩＣ  ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ  ＣＯＬＯＲ  ＣＯＭＢＩＮＥＲ（代理人整理番号６７９２４ＵＳ００２）と題する米国特許出願と関連するものであり、これらは参照により組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
画面上に画像を投影するために使用される投影システムは、種々の色を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの多色光源を使用して、照射光を生成することができる。光を合成し、ＬＥＤから画像表示装置に転送するために、幾つかの光学素子がＬＥＤと画像表示装置との間に配置される。画像表示装置は、様々な方法を使用して光に画像を付与することができる。例えば、画像表示装置は、透過型又は反射型液晶ディスプレイと同様に偏光を使用してもよい。
【０００３】
画像を画面上に投影するために使用される更に他の投影システムでは、白色光を使用することが可能で、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ’Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＬＰ（登録商標））ディスプレイに使用されるアレイのようなデジタルマイクロミラー（ＤＭＭ）アレイから像様反射するように構成される。ＤＬＰ（登録商標）ディスプレイでは、デジタルマイクロミラーアレイ内の個々の鏡が、投影される画像の個々のピクセルに対応する。ディスプレイの特定ピクセルは、対応する鏡が傾く際に光の照射を受けることによって、入射光が投影光学経路に方向付けられる。光学経路内に定置される回転カラーホイールは、反射される白色光が、フィルター処理されて、ピクセルに対応する色を投影するように、デジタルマイクロミラーアレイからの光の反射に対して時間調節される。次いで、デジタルマイクロミラーアレイは、次の所望のピクセル色に切り替えられ、プロセスは、投影されるディスプレイ全体が、連続して照明されるように見えるほど高速で継続される。デジタルマイクロミラー投影システムは、より少ないピクセル化されたアレイコンポーネントを必要とし、これは、結果として、より小さな寸法の投影機をもたらすことができる。
【０００４】
画像輝度は、投影システムの重要なパラメータである。色光源の輝度、及び光を収集し、合成し、均質化し、また画像表示装置へと伝送する効率性は、全て輝度に影響を及ぼす。最近のプロジェクタシステムは、小型化するに従い、色光源によって発生する熱を、小さなプロジェクタシステム中で放散可能な低いレベルに保ちながら、同時に、適切な出力輝度レベルを維持する必要がある。より効率的に複数の色光を合成して、光源が電力を過度に消費することなく適切な輝度レベルの光出力を供給する光合成システムが必要とされている。
【０００５】
このような電子投影機は、画面に投影される光の輝度及び色の均一性を向上させるために、光線を光学的に均質化する装置を含むことが多い。２つの一般的な装置として、積分トンネル及びフライアイアレイ（ＦＥＡ）ホモジナイザーが挙げられる。フライアイホモジナイザーは、非常に小型であり得るため、一般的に使用される装置である。積分トンネルは、均質化においてより効率的であり得るが、一般に中空のトンネルは、多くの場合に高さ又は幅のいずれか大きい方の５倍の長さを必要とする。中実のトンネルは、屈折作用のために中空のトンネルより長いことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超小型及びポケットサイズの投影機では、高効率の合成器、光インテグレータ、及び／又はホモジナイザーに使用できる空間が限られている。その結果、このような投影機に使用される光学装置（色合成器及び偏光変換器など）から高効率で均一な光出力を得るには、コンパクトで効率のよい光学設計が必要となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、概して、色合成器に有用なビームスプリッタに関し、具体的には、ポケットサイズ投影機などの小型フォーマット投影機に有用な色合成器に関する。開示されるビームスプリッタ及び色合成器は、少なくとも２つの光の色を合成する集光光学系と共に、入射光ビームに対して異なる角度に傾斜された少なくとも２つのダイクロイック反射性偏光子を有する傾斜したダイクロイック反射性偏光子プレートを含む。一態様では、本開示は、光入力面及び光軸を有する集光光学系と、第１及び第２の色光を光入力面に入射させるように配置された第１及び第２の光源であって、該第１及び第２の光源のうちの少なくとも１つが光軸からずれている、第１及び第２の光源と、を含む色合成器を提供する。色合成器は、第１の色光の第１の偏光方向を偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、第２の色光の第１の偏光方向を偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、を有するダイクロイック反射性偏光子プレートを更に含む。第１及び第２の色光が直交する第２の偏光方向を有する合成色偏光ビームを形成するように偏光回転反射体から反射し、かつ合成色偏光ビームが偏光回転反射体に垂直な方向に沿って伝播するように、第１のダイクロイック反射性偏光子及び第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ傾斜される。別の態様では、本開示は、色合成器及び投影光学系を含む画像投影機を提供する。
【０００８】
別の態様では、本開示は、光入力面及び光軸を有する集光光学系と、第１及び第２の色光を光入力面に入射させるように配置された第１及び第２の光源であって、該第１及び第２の光源のうちの少なくとも１つが光軸からずれている、第１及び第２の光源と、ダイクロイック反射性偏光子プレートと、を含む色合成器を提供する。ダイクロイック反射性偏光子プレートは、第１の色光の第１の偏光方向を第１の偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を第２の偏光回転反射体に向かって透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、第２の色光の第１の偏光方向を第１の偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を第２の偏光回転反射体に向かって透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、を含む。第１及び第２の色光が、直交する第２の偏光方向を有する第１の合成色光ビームを形成する第１の偏光回転反射体から反射し、第１及び第２の色光が、第１の偏光方向を有する第２の合成色光ビームを形成するように第２の偏光回転反射体から反射し、第１及び第２の合成色光ビームが、第１の偏光回転反射体に垂直な方向に沿って伝播するように、第１のダイクロイック反射性偏光子及び第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ傾斜される。別の態様では、本開示は、色合成器及び投影光学系を含む画像投影機を提供する。
【０００９】
更に別の態様では、本開示は、光入力面及び光軸を有する集光光学系と、第１、第２、及び第３の色光を光入力面に入射させるように配置された第１、第２、及び第３の光源であって、該第１、第２、及び第３の光源のうちの少なくとも１つが光軸から変位している、第１、第２、及び第３の光源と、ダイクロイック反射性偏光子プレートと、を含む色合成器を提供する。ダイクロイック反射性偏光子プレートは、第１の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、第２の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、第３の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第３のダイクロイック反射性偏光子と、を含む。色合成器は、透過された他の光の直交する第２の偏光方向を第１の偏光方向に変換するように配置された二分の一波長位相差板と、透過された他の光の第１の偏光方向を出力方向に反射させるように配置されたダイクロイック反射体プレートと、を更に含む。ダイクロイック反射体プレートは、第１の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させることができる第１のダイクロイック反射体と、第２の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させることができる第２のダイクロイック反射体と、第３の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させることができる第３のダイクロイック反射体と、を含む。第１、第２、及び第３の色光が第１の偏光方向を有する合成色光ビームを形成するように、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子、並びに第１、第２、及び第３のダイクロイック反射体がそれぞれ傾斜される。別の態様では、本開示は、色合成器と、空間光変調器と、投影光学系と、を含む画像投影機を提供する。
【００１０】
上記の概要は、本発明の開示されるそれぞれの実施形態又はすべての実施を説明することを目的としたものではない。以下の図面及び詳細な説明により、例示的実施形態をより詳細に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本明細書の全体を通じ、同様の参照符合が同様の要素を示す添付の図面を参照されたい。
【図１Ａ】傾斜したダイクロイック偏光色合成器の断面概略図を示す。
【図１Ｂ】傾斜したダイクロイック偏光色合成器の断面概略図を示す。
【図１Ｃ】傾斜したダイクロイック偏光色合成器の断面概略図を示す。
【図２】傾斜したダイクロイック偏光色合成器の断面概略図を示す。
【図３】傾斜したダイクロイック偏光色合成器の断面概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図は必ずしも原寸に比例していない。図中、用いられる同様の番号は同様の構成要素を示すものとする。しかしながら、特定の図中のある要素を示す数字の使用は、同じ数字によって示される別の図中のその要素を限定しようとするものではないことは理解されるであろう。
【００１３】
本開示は、概して、画像投影機に関し、具体的には、ダイクロイック反射プレートを用いて光を合成することによって改善された光の均一性を有する画像投影機に関する。特定の一実施形態では、ダイクロイック反射性偏光子プレートは、共に積層された複数のダイクロイック反射性偏光子を含み、ダイクロイック反射性偏光子のそれぞれが、ダイクロイック反射性偏光子プレートの法線に対してある角度に傾斜されてもよく、合成された光が偏光である。
【００１４】
本明細書に記載される光学素子は、異なる波長スペクトル光を受光し、異なる波長スペクトル光を含む合成光出力を生成する色合成器として、構成することができる。一態様では、受光された入力光は非偏光であり、合成された出力光は偏光される。幾つかの実施形態では、合成された光は、受光された光のそれぞれと同一のエテンデュを有する。合成された光は、２つ以上の波長スペクトルの光を含む、合成された多色光であってもよい。合成された光は、受光された光のそれぞれの時系列化出力であることができる。一態様では、異なる波長スペクトル光それぞれは、異なる色光（例えば、赤色、緑色、及び青色）に相当し、合成出力光は白色光又は時系列の赤色、緑色、及び青色の光である。本明細書に提供される説明のために、「色光」及び「波長スペクトル光」は、両方とも、人間の目に可視的である場合に、特定の色と関連付けられ得る波長スペクトル範囲を有する光を意味することが意図される。より一般的な「波長スペクトル光」という用語は、可視光、及び例えば、赤外光を含む、他の波長スペクトルの光の両方を指す。
【００１５】
また、本明細書に提供される説明のために、「所望の偏光状態に位置合わせされる」という用語は、光学素子を通過する光の所望の偏光状態、すなわち、ｓ偏光、ｐ偏光、右円偏光、左円偏光など所望の偏光状態に光学素子の通過軸（pass axis）を位置合わせすることに関することを意図する。図を参照して本明細書で説明する一実施形態では、第１の偏光状態に対して位置合わせされた偏光子などの光学素子は、ｐ偏光状態の光を通過させ、第２の偏光状態（この場合はｓ偏光状態）の光を反射又は吸収する、偏光子の配向を意味する。偏光子は、必要に応じて、むしろｓ偏光状態の光を通過させ、ｐ偏光状態の光を反射又は吸収するように位置合わせされ得ることを理解されたい。
【００１６】
また、本明細書に提供される説明のために、「面する」という用語は、１つの要素が、要素の表面からの垂直線が同様にもう一方の要素に対して垂直である光学経路をたどるように配置されることを指す。別の要素に面する、ある要素には、互いに隣接して配置される要素を含むことができる。別の要素に面する、ある要素には、ある要素に対して垂直な光線が、もう一方の要素に対しても垂直になるように、光学素子によって分離される要素を更に含むことができる。
【００１７】
特定の一実施形態では、それぞれ異なる色を有する少なくとも２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む色合成器が記述される。２つのＬＥＤから放射される光は、実質的に重なるビームにコリメートされ、２つのＬＥＤからの光は、単一偏光状態に合成され、変換される。合成された単一偏光状態光は、２つのＬＥＤによって放射される光より低いエテンデュ及び高い輝度を有する。
【００１８】
ＬＥＤは投影機を照明するために用い得る。ＬＥＤが特定の領域全体にわたって近似ランバート角度分布で光を放射することから、投影機の輝度は光源及び投影システムのエテンデュによって制約される。ＬＥＤ光源のエテンデュを減少させる一方法として、ダイクロイック反射体を用いることにより、空間的に重なってあたかも同一領域から放射されているかのように見える２つ以上のＬＥＤ色を形成する方法がある。特定の一実施形態では、本開示は、光の１つの波長スペクトルの一方の偏光方向を反射させ、他方の偏光方向を透過させ、また光の他の波長スペクトルの両方の偏光方向も透過させるダイクロイック反射性偏光子を使用する異なる色のＬＥＤを合成する物品を説明する。
【００１９】
一態様では本開示は、異なる色光源からの出力を効率よく合成するコンパクトな方法を提供する。この方法は、エテンデュによって制約されるコンパクトな投影システムのための光照射器に、特に有用であり得る。例えば、各ＬＥＤの出力が１セットの一次光学系によって部分的にコリメートされる赤色、緑色、及び青色ＬＥＤの直線アレイが、ダイクロイック反射性偏光子プレートアセンブリを含む偏光変換器に入射する。ダイクロイック反射性偏光子プレートアセンブリは、異なる角度に赤色、緑色、及び青色の光を反射させる傾斜したダイクロイック反射性偏光子を含む。反射光は次に、偏光されコリメートされた合成色光ビームとして出力される。
【００２０】
３つのＬＥＤを備える構成は、当業者には理解される通り、黄色及び赤外光をはじめとする他の色に拡張することも可能である。ＬＥＤは、直線アレイ及び三角形アレイをはじめとする多様なパターンで配置され得る。光源はＬＥＤと組み合わされたレーザーを含んでもよいし、レーザーのみによるシステムに基づいてもよい。ＬＥＤは、少なくとも赤、緑、及び青の原色の短波長域を放射する１セットと、赤、緑、及び青の原色の長波長域を放射する第２のセットとからなってよい。
【００２１】
ＬＣｏＳを用いた携帯型投影システムは、低価格で高解像度のＬＣｏＳパネルの有用性のために一般的になってきている。ＬＥＤ照射ＬＣｏＳ投影機の要素のリストとしては、ＬＥＤ光源、任意の色合成器、任意の前偏光システム、リレー光学系、ＰＢＳ、ＬＣｏＳパネル、及び投影レンズユニットが挙げられ得る。ＬＣｏＳを用いた投影システムの場合、投影機の効率及びコントラストは、ＰＢＳに入射する光の偏光度に直接関連する。少なくともこの理由のために、反射／リサイクリング光学系又は偏光変換光学素子のいずれかを使用する前偏光システムが多くの場合に必要とされる。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ及び二分の一波長位相差板を使用する偏光変換方式は、ＰＢＳに偏光を供給するのに最も効率的な方法の１つである。偏光変換光を用いる１つの問題は、空間不均一性に難点があり、表示画像にアーティファクトをもたらし得ることである。それゆえ、偏波変換器を有するシステムでは、別に説明するように均質化システムが望ましい場合がある。
【００２３】
場合によっては、光投影機は、非偏光光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は放電光）、偏光選択素子、第１の偏光空間変調器、及び第２の偏光選択素子を使用する。第１の偏光選択素子は、非偏光光源から放射された光の５０％を拒否するため、偏光選択性投影機は、多くの場合に非偏光装置より効率が低いことがある。場合によっては、この効率は、別に説明するように、反射性偏光子及び四分の一波長プレートを使用すること、又は拒否された偏光方向を所望の偏光方向に変換することなど、拒否された偏光方向をリサイクリングすることによってこのようなデバイスで改善され得る。
【００２４】
偏光選択性投影機の効率を向上させる１つの手法は、光源と第１の偏光選択素子との間に偏光変換器を加えることである。一般に、当該技術分野において使用される偏光変換器の設計には２つの方法がある。第１の方法は、光源から放射される光を部分的に平行化し、部分的に平行化した光線にレンズのアレイを通過させ、各焦点に偏光変換器のアレイを配置することである。偏光変換器は、典型的には偏光選択性傾斜フィルム（例えば、マクニール偏光子、ワイヤグリッド偏光子、又は複屈折光学フィルム偏光子）を有する偏光ビームスプリッタを有し、反射偏光は傾斜した反射体により、反射光ビームが傾斜偏光選択性フィルムを透過した光線と平行に伝搬するように、反射される。偏光光線の一方又は他方のいずれかが二分の一波長位相差板を通過し、その結果、両方の光線が同じ偏光状態を有する。
【００２５】
非偏光ビームを単一偏光状態を有する光ビームに変換する別の手法は、光ビーム全体を傾斜偏光選択子に通し、分離したビームを反射体及び二分の一波長位相差板で調整して、単一偏光状態が放射されるようにすることである。偏光変換器を使用して偏光選択性空間光変調器を直接照射すると、照度及び色の不均一性がもたらされることがある。
【００２６】
図１Ａ〜１Ｃは、本開示の一態様による傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００の断面概略図を示す。図１Ａ〜１Ｃでは、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００は、集光光学系１０５と、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６と、を含む。集光光学系１０５は、第１のレンズ要素１１０と、第２のレンズ要素１２０と、光入力面１１４と、光入力面１１４に垂直な光軸１０２と、を含む。第１の光源１４０、第２の光源１５０、及び任意的な第３の光源１６０がそれぞれ、光入力面１１４に面する光入射面１０４上に配置されている。第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０のうちの少なくとも２つが光軸１０２から変位しており、第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０のうちの１つが光軸上に位置決めされてもよい。第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０はそれぞれ、別に説明するように、第１の色光１４１、第２の色光１５１、及び任意的な第３の色光１６１をそれぞれ光入力面１１４に入射させるように配置されている。
【００２７】
特定の一実施形態では、集光光学系１０５は、第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０から放射される光をコリメートする機能を果たす光コリメータであり得る。集光光学系１０５は、１つのレンズを含む光コリメータ（図示せず）、２つのレンズを含む光コリメータ（図示せず）、回析光学素子（図示せず）、又はこれらの組み合わせを含み得る。２つのレンズを含む光コリメータは、光入力面１１４とは反対側に位置する第１の凸面１１２を含む、第１のレンズ要素１１０を有する。第２のレンズ要素１２０は、第１の凸面１１２に面する第２の面１２２と、第２の面１２２とは反対側に位置する第３の凸面１２４とを含む。第２の面１２２は、凸面、平面、及び凹面から選択されることができる。
【００２８】
第１の色光１４１、第２の色光１５１、及び任意的な第３の色光１６１のそれぞれが、集光光学系１０５を出る際にコリメートされた第１の色光１４１ｃ、コリメートされた第２の色光１５１ｃ、及びコリメートされた任意的な第３の色光１６１ｃになる。第１の光源１４０、第２の光源１５０、及び任意的な第３の光源１６０が集光光学系１０５の光軸１０２から異なる分離で光入射面１０４上に配置されるため、コリメートされた第１、第２、及び任意的な第３の色光１４１ｃ、１５１ｃ、１６１ｃのそれぞれが、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６に入射するときに光軸に対して少し異なる角度にコリメートされる。
【００２９】
特定の一実施形態では、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００は、第１の偏光方向１３９に位置合わせされ、かつ傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６と光入射面１０４との間に配置された任意的な偏光子１７２を更に含む。任意的な偏光子１７２は、必要に応じて１つの偏光方向のみを傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００に入射させるために使用されてもよく、本明細書に記載される実施形態では、任意的な偏光子１７２が含まれる。場合によっては、任意的な偏光子１７２が省略され、両方の偏光状態が入射され得ることを理解されたい。
【００３０】
任意的な偏光子１７２は、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６と光入射面１０４との間のあらゆる所望の位置に配置することができるが、場合によっては、コリメートされた第１、第２、及び任意的な第３の色光１４１ｃ、１５１ｃ、１６１ｃの領域に任意的な偏光子１７２を配置する方が好ましいこともあり得る。任意的な偏光子１７２は、本明細書に記載される反射性偏光子のうちのいずれかであってもよく、あるいは、それは、吸収性偏光子であってもよい。任意的な偏光子１７２は、当業者に既知であるように、光再利用のために偏光子と光源との間に配置された関連する四分の一波長位相差板（図示せず）を更に含むことができる。任意的な偏光子１７２は、第１、第２、及び任意的な第３の色光１４１、１５１、１６１のそれぞれの第１の偏光方向を透過させ、かつ第１、第２、及び任意的な第３の色光１４１、１５１、１６１のぞれぞれの第２の偏光方向を反射させるか又は吸収するかのいずれかをすることができる。
【００３１】
特定の一実施形態では、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６は、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０と、偏光回転反射体１３８とを含む。場合によっては、プリズム偏光ビームスプリッタ（図示されるような）が使用されてもよいが、あるいは、成分が光学経路内でペリクル（図示せず）として保持されてもよい。傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０は、第１の面１３１及び入力面１３２を有する第１のプリズム１３５と、第３の面１３３及び出力面１３４を有する第２のプリズム１３６とを含む。傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０は、第１のプリズム１３５と第２のプリズム１３６との間に、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０の対角線上に配置された第１のダイクロイック反射性偏光子１４７と、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７と、任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１６７と、を含むダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を更に含む。
【００３２】
偏光回転反射体１３８は、偏光回転反射体内に配置された位相差板のタイプ及び配向によって、光の伝播方向を反対にし、偏光成分の大きさを変化させることができる。偏光回転反射体は、色選択性ダイクロイックフィルタ及び位相差板などの広帯域鏡又は波長選択性鏡を含むことができる。八分の一波長位相差板、四分の一波長位相差板などの位相差板は、いずれの所望の遅延も提供することができる。本明細書に記載される実施形態では、四分の一波長位相差板及び関連するダイクロイック反射体を使用することなどによって光をダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を透過させることができるように偏光方向を直交方向に回転させる利点がある。例えば、ｓ偏光は、それが光偏光の軸に対して４５°の角度に位置合わせされた四分の一波長位相差板を通過するときに円偏光に変化され、反射の際に円偏光の方向を変化させ、再び四分の一波長位相差板を通過するときにｐ偏光になる。
【００３３】
特定の一実施形態では、偏光回転反射体１３８は、各色の入射偏光ビームに画像を付与することができる液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）表示装置などの空間光変調器を含み、直交する偏光状態を有する画像を含む光ビームを反射させることができる。場合によっては、空間光変調器は、投影光学系を通じて投影画面上に拡張され得るコリメートされた合成色画像を生成するように光の色のそれぞれに対して時系列にされてもよい。
【００３４】
特定の一実施形態では、ダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を形成するように合成される第１のダイクロイック反射性偏光子１４７、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７、及び任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１６７のそれぞれは、当業者に既知であるように、マクニール偏光子を製造するために使用されるなど、薄膜無機蒸着法を使用して製造されてもよい。場合によっては、ダイクロイック反射性偏光子のそれぞれは、所望の角度まで砕かれ、磨かれ得る別個のガラス基板上に製造され、光学用接着剤を使用して結合されてもよい。
【００３５】
特定の一実施形態では、異なる高分子多層光学フィルムが、ダイクロイック反射性偏光子の各々に使用されてもよい。多層光学フィルム偏光子は、異なる波長の範囲光と相互作用するのに役立つ、異なる層の「パケット（packets）」を含んでよい。例えば、一体型の多層光学フィルム偏光子は、フィルムの厚みを通じていくつかの層のパケットを含んでよく、それぞれのパケットは、ある偏光状態を反射し他の偏光状態を透過するように、異なる波長範囲（例えば、色）の光と相互作用する。一態様では、多層光学フィルムは、例えば青色光と相互作用するフィルムの第１の面に近接する層の第１パケット（すなわち「青色層」）と、例えば緑色光と相互作用する層の第２パケット（すなわち「緑色層」）と、例えば赤色光と相互作用するフィルムの第２の面に近接する層の第３パケット（すなわち「赤色層」）とを有することができる。典型的には、「青色層」での層間の距離間隔は、より短い（及びより高エネルギーの）青い波長の光と相互作用するために、「赤色層」での層間の距離間隔より著しく小さい。
【００３６】
場合によっては、高分子多層光学フィルム偏光子は、上記のフィルム層のパケットを含むことができる特に好ましい反射性偏光子であってもよい。別個の高分子多層光学フィルム偏光子が、第１、第２、及び任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７に対応して製造され、ガラス基板及び光学用接着剤を使用して、ダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を形成するために組み立てられてもよい。場合によっては、１つ又は２つ以上の高分子多層光学フィルム偏光子パケットは、１つ又は２つ以上の薄膜がダイクロイック反射性偏光子プレートをもたらすように薄膜を無機的に蒸着されて使用されてもよい。
【００３７】
傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１０６の記載される成分は、コリメートされた（及び非偏光された）第１、第２、及び任意的な第３の色光１４１ｃ、１５１ｃ、１６１ｃのそれぞれをコリメートされた合成偏光のそれぞれに集合的に変換し、異なるコリメートされた光色のそれぞれが図を参照して記載されるように同じ方向にコリメートされる。
【００３８】
図１Ａを参照すると、第１の光源１４０からの第１の色光１４１の経路は、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００によってたどられ得る。第１の色光１４１は、第１の光伝播方向を進む第１の中心光線１４２と、第１の入力光コリメーション角θ１内の光錐（その境界が第１の境界光線１４４、１４６によって表される）とを含む。第１の中心光線１４２は、光軸１０２にほぼ平行な方向に第１の光源１４０から光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第１のコリメートされた色光１４１ｃの中心である第１の中心光線１４２として集光光学系１０５から現れる。第１の境界光線１４４、１４６のそれぞれは、光軸１０２に対してほぼ第１の入力光コリメーション角θ１となる方向で光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第１のコリメートされた色光１４１ｃに境界を形成する第１の境界光線１４４、１４６として集光光学系１０５から現れる。図１Ａから分かるように、集光光学系１０５は、第１のコリメートされた色光１４１ｃとして現れるように第１の光源１４０から通過する第１の色光１４１をコリメートする機能を果たす。
【００３９】
第１の中心光線１４２及び第１の境界光線１４４、１４６の各々が任意的な偏光子１７２と交差し、各々を透過されたｓ偏光成分と反射されたか又は吸収されたｐ偏光成分に分けられる。場合によっては、任意的な偏光子１７２が反射性偏光子であってもよく、ｐ偏光光線が別に説明するように、四分の一波長位相差板を使用して反射され、リサイクルされてもよく、場合によっては、任意的な偏光子１７２が代わりに、吸収性偏光子であってもよく、ｐ偏光光線が吸収されてもよい。第１の中心光線１４２は、第１のｓ偏光中心光線１４２ｓと第１のｐ偏光中心光線（図示せず）に分けられる。透過された第１のｓ偏光中心光線１４２ｓは、第１のプリズム１３５の入力面１３２に入り、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を通過し、第１のダイクロイック反射性偏光子１４７から反射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を再び通過し、第１の面１３１を通じて第１のプリズム１３５から外に出る。透過された第１のｓ偏光中心光線１４２ｓは、垂直方向に偏光回転反射体１３８と交差し、偏光回転反射体１３８に垂直なｐ偏光中心光線１４２ｐとして反射し、第１の面１３１を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入り、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第１のｐ偏光コリメート光１４８の一部分として出力面１３４を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００４０】
第１の境界光線１４４、１４６は、第１のｓ偏光境界光線１４４ｓ、１４６ｓと第１のｐ偏光境界光線（図示せず）に分けられる。透過された第１のｓ偏光境界光線１４４ｓ、１４６ｓは、第１のプリズム１３５の入力面１３２に入り、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を通過し、第１のダイクロイック反射性偏光子１４７から反射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を再び通過し、第１の面１３１を通じて第１のプリズム１３５から外に出る。透過された第１のｓ偏光境界光線１４４ｓ、１４６ｓは、垂直方向に偏光回転反射体１３８と交差し、偏光回転反射体１３８に垂直なｐ偏光境界光線１４４ｐ、１４６ｐとして反射し、第１の面１３１を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入り、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第１のｐ偏光コリメート光１４８の一部分として出力面１３４を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００４１】
図１Ｂを参照すると、第２の光源１５０からの第２の色光１５１の経路は、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００によって追跡することができる。第２の色光１５１は、第２の光伝播方向を進行する第２の中心光線１５２と、第２の入力光コリメーション角θ２内の光錐とを含み、その境界が第２の境界光線１５４、１５６によって表される。第２の中心光線１５２は、光軸１０２にほぼ平行な方向に第２の光源１５０から光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第２のコリメートされた色光１５１ｃの中心である第２の中心光線１５２として集光光学系１０５から出てくる。第２の境界光線１５４、１５６のそれぞれは、光軸１０２に対してほぼ第２の入力光コリメーション角θ２となる方向で光入力面１１４に射出され、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第２のコリメートされた色光１５１ｃに境界を形成する第２の境界光線１５４、１５６として集光光学系１０５から出てくる。図１Ｂから分かるように、集光光学系１０５は、第２のコリメートされた色光１５１ｃとして出てくるように第２の光源１５０から通過する第２の色光１５１をコリメートする機能を果たす。
【００４２】
第２の中心光線１５２及び第２の境界光線１５４、１５６のそれぞれは任意的な偏光子１７２と交差し、かつそれぞれはｓ偏光透過成分とｐ偏光反射又は吸収成分とに分割される。場合によっては、任意的な偏光子１７２が反射性偏光子であってもよく、ｐ偏光光線が別に説明するように、四分の一波長位相差板を使用して反射され、リサイクルされてもよく、場合によっては、任意的な偏光子１７２が代わりに、吸収性偏光子であってもよく、ｐ偏光光線が吸収されてもよい。第２の中心光線１５２は、第２のｓ偏光中心光線１５２ｓと第２のｐ偏光中心光線（図示せず）に分割される。透過された第２のｓ偏光中心光線１５２ｓは、第１のプリズム１３５の入力面１３２に入射し、第３及び第１のダイクロイック反射性偏光子１６７、１４７を通過し、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７から反射し、第３及び第１のダイクロイック反射性偏光子１６７、１４７を再び通過し、第１の面１３１を通じて第１のプリズム１３５から外に出る。透過された第２のｓ偏光中心光線１５２ｓは、垂直方向に偏光回転反射体１３８と交差し、偏光回転反射体１３８に垂直なｐ偏光中心光線１５２ｐとして反射し、第１の面１３１を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第２のｐ偏光コリメート光１５８の一部分として出力面１３４を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００４３】
第２の境界光線１５４、１５６は、第２のｓ偏光境界光線１５４ｓ、１５６ｓと第２のｐ偏光境界光線（図示せず）に分割される。透過された第２のｓ偏光境界光線１５４ｓ、１５６ｓは、第１のプリズム１３５の入力面１３２に入射し、第３及び第１のダイクロイック反射性偏光子１６７、１４７を通過し、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７から反射し、第３及び第１のダイクロイック反射性偏光子１６７、１４７を再び通過し、第１の面１３１を通って第１のプリズム１３５から外に出る。透過された第２のｓ偏光境界光線１５４ｓ、１５６ｓは、垂直方向に偏光回転反射体１３８と交差し、偏光回転反射体１３８に垂直なｐ偏光境界光線１５４ｐ、１５６ｐとして反射し、第１の面１３１を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第２のｐ偏光コリメート光１５８の一部分として出力面１３４を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００４４】
図１Ｃを参照すると、第３の光源１６０からの第３の色光１６１の経路は、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００によって追跡できる。第３の色光１６１は、第３の光伝播方向を進行する第３の中心光線１６２、及び第３の入力光コリメーション角θ３内の光錐を含み、その境界が第３の境界光線１６４、１６６によって表される。第３の中心光線１６２は、光軸１０２にほぼ平行な方向に第３の光源１６０から光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第３のコリメートされた色光１６１ｃの中心である第３の中心光線１６２として集光光学系１０５から出てくる。第３の境界光線１６４、１６６のそれぞれは、光軸１０２に対してほぼ第３の入力光コリメーション角θ３となる方向で光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第３のコリメートされた色光１６１ｃに境界を形成する第３の境界光線１６４、１６６として集光光学系１０５から出てくる。図１Ｃから分かるように、集光光学系１０５は、第３のコリメートされた色光１６１ｃとして出てくるように第３の光源１６０から通過する第３の色光１６１をコリメートする機能を果たす。
【００４５】
第３の中心光線１６２及び第３の境界光線１６４、１６６のそれぞれは任意的な偏光子１７２と交差し、それぞれはをされたｓ偏光透過成分とｐ偏光反射又は吸収成分とに分割される。場合によっては、任意的な偏光子１７２が反射性偏光子であってもよく、ｐ偏光光線が別に説明するように、四分の一波長位相差板を使用して反射され、リサイクルされてもよく、場合によっては、任意的な偏光子１７２が代わりに、吸収性偏光子であってもよく、ｐ偏光光線が吸収されてもよい。第３の中心光線１６２は、第３のｓ偏光中心光線１６２ｓと第３のｐ偏光中心光線（図示せず）に分割される。透過された第３のｓ偏光中心光線１６２ｓは、第１のプリズム１３５の入力面１３２に入射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７から反射し、第１の面１３１を通って第１のプリズム１３５から外に出る。透過された第３のｓ偏光中心光線１６２ｓは、垂直方向に偏光回転反射体１３８と交差し、偏光回転反射体１３８に垂直なｐ偏光中心光線１６２ｐとして反射し、第１の面１３１を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第３のｐ偏光コリメート光１６８の一部分として出力面１３４を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００４６】
第３の境界光線１６４、１６６は、第３のｓ偏光境界光線１６４ｓ、１６６ｓと第３のｐ偏光境界光線（図示せず）に分割される。透過された第３のｓ偏光境界光線１６４ｓ、１６６ｓは、第１のプリズム１３５の入力面１３２に入射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７から反射し、第１の面１３１を通じて第１のプリズム１３５から外に出る。透過された第３のｓ偏光境界光線１６４ｓ、１６６ｓは、垂直方向に偏光回転反射体１３８と交差し、偏光回転反射体１３８に垂直なｐ偏光境界光線１４４ｐ、１４６ｐとして反射し、第１の面１３１を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第３のｐ偏光コリメート光１６８の一部分として出力面１３４を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。特定の一実施形態では、第１、第２、及び第３のｐ偏光コリメート光１４８、１５８、１６８は、合成色ｐ偏光コリメート光を形成する緑色、赤色、青色光であってもよい。合成色ｐ偏光コリメート光は、画面上に投影される拡大された画像をもたらすように画像投影機内の投影光学系を通じて拡張されてもよい。
【００４７】
特定の一実施形態では、第１、第２、及び第３の入力コリメーション角θ１、θ２、θ３はいずれも同一であってよく、第１、第２、及び任意的な第３の入力光源１４０、１５０、１６０のそれぞれに関連する入射光学系（図示せず）によってこれらの入力コリメーション角を約１０度〜約８０度、又は約１０度〜約７０度、又は約１０度〜約６０度、又は約１０度〜約５０度、又は約１０度〜約４０度、又は約１０度〜約３０度又はそれ以下に制限することができる。特定の一実施形態では、入力コリメーション角のそれぞれは、約６０〜約７０度の幅がある。
【００４８】
図２は、本開示の一態様による傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００’の断面概略図を示す。図２では、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００’は、集光光学系１０５と、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６’とを含む。集光光学系１０５は、第１のレンズ要素１１０と、第２のレンズ要素１２０と、光入力面１１４と、光入力面１１４に垂直な光軸１０２とを含む。第１の光源１４０、第２の光源１５０、及び任意的な第３の光源１６０がそれぞれ、光入力面１１４に面する光入射面１０４上に配置されている。第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０のうちの少なくとも２つが光軸１０２から変位しており、第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０のうちの１つが光軸上に位置決めされてもよい。第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０のそれぞれは、図１Ａ〜１Ｃを参照して記載されるものと同様の様式で光を光入力面１１４に入射するように配置される。簡潔さのために、第１の色光１４１の経路のみが図２を参照して記載されるが、第２の色光１５１及び任意的な第３の色光１６１が別に説明するように、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００’を通じて同様の経路をたどることを理解されたい。
【００４９】
所定の一実施形態では、集光光学系１０５は、第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０から放射される光をコリメートする機能を果たす光コリメータであり得る。集光光学系１０５は、１つのレンズを含む光コリメータ（図示せず）、２つのレンズを含む光コリメータ（図示せず）、回析光学素子（図示せず）、又はこれらの組み合わせを含み得る。２つのレンズを含む光コリメータは、光入力面１１４とは反対側に位置する第１の凸面１１２を含む、第１のレンズ要素１１０を有する。第２のレンズ要素１２０は、第１の凸面１１２に面する第２の面１２２と、第２の面１２２とは反対側に位置する第３の凸面１２４とを含む。第２の面１２２は、凸面、平面、及び凹面から選択されることができる。第１の色光１４１は、集光光学系１０５を出るとコリメートされた第１の色光１４１ｃになる。
【００５０】
特定の一実施形態では、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６’は、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０と、第１の偏光回転反射体１３８ａと、第２の偏光回転反射体１３８ｂとを含む。場合によっては、プリズム偏光ビームスプリッタ（図示されるような）が使用されてもよいが、あるいは、成分が光学経路内でペリクル（図示せず）として保持されてもよい。傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０は、第１の面１３１及び入力面１３２を有する第１のプリズム１３５と、第３の面１３３及び出力面１３４を有する第２のプリズム１３６とを含む。傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０は、第１のプリズム１３５と第２のプリズム１３６との間に、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０の対角線上に配置された第１のダイクロイック反射性偏光子１４７と、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７と、任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１６７とを含むダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を更に含む。
【００５１】
第１及び第２の偏光回転反射体１３８ａ、１３８ｂはそれぞれ、偏光回転反射体内に配置された位相差板のタイプ及び配向によって、光の伝播方向を反対にし、偏光成分の大きさを変化させることができる。偏光回転反射体は、色選択性ダイクロイックフィルタ及び位相差板などの広帯域鏡又は波長選択性鏡を含むことができる。八分の一波長位相差板、四分の一波長位相差板などの位相差板は、いずれの所望の遅延も提供することができる。本明細書に記載される実施形態では、四分の一波長位相差板及び関連するダイクロイック反射体を使用することなどによって光がダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を通じて透過され得るように偏光方向を直交方向に回転させる利点がある。例えば、ｓ偏光は、それが光偏光の軸に対して４５°の角度に位置合わせされた四分の一波長位相差板を通過するときに円偏光に変化され、反射の際に円偏光の方向を変化させ、再び四分の一波長位相差板を通過するときにｐ偏光になる。場合によっては、偏光回転反射体のこのような組み合わせは、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６’からのコリメートされた非偏光合成色光を提供するために使用されてもよい。
【００５２】
特定の一実施形態では、第１及び第２の偏光回転反射体１３８ａ、１３８ｂのうちの少なくとも１つは、入射偏光ビームに画像を付与することができる液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）表示装置などの空間光変調器を含み、直交する偏光状態を有する画像を含む光ビームを反射させることができる。場合によっては、別に説明するように、異なる画像が空間光変調器と相互作用する直交偏光方向のそれぞれに別々に付与されてもよい。この場合、結果として生じたコリメートされた合成色光は、例えば、ｓ偏光が一方の目によって見られた画像に対応し、ｐ偏光が他方によって見られた第２の画像に対応し、３次元立体画像をもたらす、立体ディスプレイの一部分として使用されてもよい。場合によっては、登録における同一の画像が代わりに、直交偏光方向のそれぞれに付与されてもよく、結果として生じたコリメートされた合成色光は、当業者に既知であるように、単一の偏光状態の輝度の２倍ほど高くなり得る改善された輝度を有することができる。
【００５３】
特定の一実施形態では、ダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を形成するように合成される第１のダイクロイック反射性偏光子１４７、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７、及び任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１６７のそれぞれは、当業者に既知であるように、薄膜無機蒸着法を使用して製造されてもよい。場合によっては、ダイクロイック反射性偏光子のそれぞれは、所望の角度まで砕かれ、磨かれ得る別個のガラス基板上に製造され、光学用接着剤を使用して結合されてもよい。
【００５４】
特定の一実施形態では、異なる高分子多層光学フィルムが、ダイクロイック反射性偏光子のそれぞれに使用されてもよい。多層光学フィルム偏光子は、異なる波長の範囲光と相互作用するのに役立つ、異なる層の「パケット（packets）」を含んでよい。例えば、一体型の多層光学フィルム偏光子は、フィルムの厚みを通じていくつかの層のパケットを含んでよく、それぞれのパケットは、ある偏光状態を反射し他の偏光状態を透過するように、異なる波長範囲（例えば、色）の光と相互作用する。一態様では、多層光学フィルムは、例えば青色光と相互作用するフィルムの第１の面に近接する第１の層パケット（すなわち「青色層」）と、例えば緑色光と相互作用する第２の層のパケット（すなわち「緑色層」）と、例えば赤色光と相互作用するフィルムの第２の面に近接する第３の層パケット（すなわち「赤色層」）とを有することができる。典型的には、「青色層」での層間の距離間隔は、より短い（及びより高エネルギーの）青い波長の光と相互作用するために、「赤色層」での層間の距離間隔より著しく小さい。場合によっては、高分子多層光学フィルム偏光子は、上記のフィルム層パケットを含むことができる特に好ましい反射性偏光子であってもよい。別個の高分子多層光学フィルム偏光子が、第１、第２、及び任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７に対応して製造され、ガラス基板及び光学用接着剤を使用して、ダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を形成するために組み立てられてもよい。
【００５５】
傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１０６’の記載される成分は、コリメートされた（及び非偏光された）第１、第２、及び任意的な第３の色光１４１ｃ、１５１ｃ、１６１ｃの各々を第１のコリメートされた合成ｐ偏光及び第２のコリメートされた合成ｓ偏光に集合的に変換し、異なるコリメートされた光色の各々が図を参照して記載されるように同じ方向にコリメートされる。
【００５６】
図２を参照すると、第１の光源１４０からの第１の色光１４１の経路は、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００’によって追跡できる。第１の色光１４１は、第１の光伝播方向を進む第１の中心光線１４２と、第１の入力光コリメーション角θ１内の光錐とを含み、その境界が第１の境界光線１４４、１４６によって表される。第１の中心光線１４２は、光軸１０２にほぼ平行な方向に第１の光源１４０から光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第１のコリメートされた色光１４１ｃの中心である第１の中心光線１４２として集光光学系１０５から現れる。第１の境界光線１４４、１４６のそれぞれは、光軸１０２に対してほぼ第１の入力光コリメーション角θ１となる方向で光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第１のコリメートされた色光１４１ｃに境界を形成する第１の境界光線１４４、１４６として集光光学系１０５から出てくる。図２から分かるように、集光光学系１０５は、第１のコリメートされた色光１４１ｃとして現れるように第１の光源１４０から通過する第１の色光１４１をコリメートする機能を果たす。
【００５７】
第１の中心光線１４２は、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を通過し、それが反射された第１のｓ偏光中心光線１４２ｓと透過された第１のｐ偏光中心光線１４２ｐに分割される第１のダイクロイック反射性偏光子１４７と交差する。
【００５８】
反射された第１のｓ偏光中心光線１４２ｓは、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を通過し、第１の面１３１を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出て、垂直方向に第１の偏光回転反射体１３８ａと交差し、偏光回転反射体１３８に垂直な第１の変換されたｐ偏光中心光線１４２ｐ２として反射する。第１の変換されたｐ偏光中心光線１４２ｐ２は、第１の面１３１を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第１の変換されたｐ偏光中心光線１４２ｐ２として出力面１３４を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００５９】
透過されたｐ偏光中心光線１４２ｐ２は、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７を通過し、第３の面１３３を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出て、垂直方向に第２の偏光回転反射体１３８ｂと交差し、偏光回転反射体１３８に垂直な第１の変換されたｓ偏光中心光線１４２ｓ２として反射する。第１の変換されたｓ偏光中心光線１４２ｓ２は、第３の面１３３を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７を変わらずに通過し、第１のダイクロイック反射性偏光子１４７から反射し、第１の変換されたｓ偏光中心光線１４２ｓ２として出力面１３４を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００６０】
第１の境界光線１４４、１４６は、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を通過し、それらが第１のｓ偏光境界光線１４４ｓ、１４６ｓと透過された第１のｐ偏光境界光線１４４ｐ、１４６ｐに分割される第１のダイクロイック反射性偏光子１４７と交差する。
【００６１】
反射された第１のｓ偏光境界光線１４４ｓ、１４６ｓは、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７を通過し、第１の面１３１を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出て、垂直方向に第１の偏光回転反射体１３８ａと交差し、偏光回転反射体１３８に垂直な第１の変換されたｐ偏光境界光線１４４ｐ２、１４６ｐ２として反射する。第１の変換されたｐ偏光境界光線１４４ｐ２、１４６ｐ２は、第１の面１３１を通じて傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入射し、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７を変わらずに通過し、第１の変換されたｐ偏光境界光線１４４ｐ２、１４６ｐ２として出力面１３４を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００６２】
透過された第１のｐ偏光境界光線１４４ｐ、１４６ｐは、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７を通過し、第３の面１３３を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出て、垂直方向に第２の偏光回転反射体１３８ｂと交差し、偏光回転反射体１３８に垂直な第１の変換されたｓ偏光境界光線１４４ｓ２、１４６ｓ２として反射する。第１の変換されたｓ偏光境界光線１４４ｓ２、１４６ｓ２は、第３の面１３３を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０に入り、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７を変わらずに通過し、第１のダイクロイック反射性偏光子１４７から反射し、第１の変換されたｓ偏光境界光線１４４ｓ２、１４６ｓ２として出力面１３４を通って傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０を出る。
【００６３】
特定の一実施形態では、第１、第２、及び第３のコリメート光１４１ｃ、１５１ｃ、１６１ｃは、合成色ｐ偏光コリメート光及び合成色ｓ偏光コリメート光を形成する緑色、赤色、青色光であってもよい。第１及び第２の偏光回転反射体１３８ａ、１３８ｂのそれぞれは、異なる着色光のそれぞれの偏光方向のそれぞれに異なる情報を付与することができる。場合によっては、偏光回転反射体は、ＬＣｏＳ表示装置などの空間光変調器であってもよく、合成色ｐ偏光コリメート光は、第１のＬＣｏＳ表示装置１３８ａに対応する画像情報を有するｐ偏光を含むことができ、合成色ｓ偏光コリメート光は、第２のＬＣｏＳ表示装置１３８ｂに対応する画像情報を有するｓ偏光を含むことができる。
【００６４】
図３は、本開示の一態様による傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００”の断面概略図を示す。傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００”は、集光光学系１０５と、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６”と、を含む。集光光学系１０５は、第１のレンズ要素１１０と、第２のレンズ要素１２０と、光入力面１１４と、光入力面１１４に垂直な光軸１０２と、を含む。第１の光源１４０、第２の光源１５０、及び任意的な第３の光源１６０がそれぞれ、光入力面１１４に面する光入射面１０４上に配置されている。第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０のうちの少なくとも２つが光軸１０２から変位しており、第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０のうちの１つが光軸上に位置決めされてもよい。第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０の各々は、図１Ａ〜１Ｃを参照して記載されるものと同様の様式で光を光入力面１１４に入射するように配置される。簡潔さのために、第１の色光１４１の経路のみが図３を参照して記載されるが、第２の色光１５１及び任意的な第３の色光１６１が別に説明するように、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００”を通じて同様の経路をたどることを理解されたい。
【００６５】
所定の一実施形態では、集光光学系１０５は、第１、第２、及び任意的な第３の光源１４０、１５０、１６０から放射される光をコリメートする機能を果たす光コリメータであり得る。集光光学系１０５は、１つのレンズを含む光コリメータ（図示せず）、２つのレンズを含む光コリメータ（図示せず）、回析光学素子（図示せず）、又はこれらの組み合わせを含み得る。２つのレンズを含む光コリメータは、光入力面１１４とは反対側に位置する第１の凸面１１２を含む、第１のレンズ要素１１０を有する。第２のレンズ要素１２０は、第１の凸面１１２に面する第２の面１２２と、第２の面１２２とは反対側に位置する第３の凸面１２４とを含む。第２の面１２２は、凸面、平面、及び凹面から選択されることができる。第１の色光１４１は、集光光学系１０５を出るとコリメートされた第１の色光１４１ｃになる。
【００６６】
特定の一実施形態では、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタアセンブリ１０６”は、第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａと、第２の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ｂと、それらの間に配置された二分の一波長位相差板とを含む。場合によっては、プリズム偏光ビームスプリッタ（図示されるような）が第１及び第２の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａ、１３０ｂの各々に使用されてもよいが、あるいは、成分が光学経路内でペリクル（図示せず）として保持されてもよい。第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａは、入力面１３１ａ及び第２の面１３２ａを有する第１のプリズム１３５ａと、第３の面１３３ａ及び出力面１３４ａを有する第２のプリズム１３６ａとを含む。第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａは、第１のプリズム１３５ａと第２の１３６ａとの間に、第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａの対角線上に配置された第１のダイクロイック反射性偏光子１４７ａと、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７ａと、任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ａとを含む第１のダイクロイック反射性偏光子プレート１３７ａと、を更に含む。
【００６７】
第２の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ｂは、第２の入力面１３１ｂ及び第２の出力面１３２ｂを有する第３のプリズム１３５ｂを含む。第２の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ｂは、第３のプリズム１３５ｂの対角線上に配置された第１のダイクロイック反射性偏光子１４７ｂと、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７ｂと、任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ｂとを含む第２のダイクロイック反射性偏光子プレート１３７ｂと、を更に含む。場合によっては、第２の第２の偏光子プレート１３７ｂにおける第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子１４７ｂ、１５７ｂ、１６７ｂのそれぞれが代わりに、当業者に既知であるように、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射体であってもよい。
【００６８】
特定の一実施形態では、ダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を形成するように合成される第１のダイクロイック反射性偏光子１４７、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７、及び任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１６７のそれぞれは、当業者に既知であるように、薄膜無機蒸着法を使用して製造されてもよい。場合によっては、ダイクロイック反射性偏光子のそれぞれは、所望の角度まで砕かれ、磨かれ得る別個のガラス基板上に製造され、光学用接着剤を使用して結合されてもよい。
【００６９】
特定の一実施形態では、異なる高分子多層光学フィルムが、ダイクロイック反射性偏光子の各々に使用されてもよい。多層光学フィルム偏光子は、異なる波長の範囲光と相互作用するのに役立つ、異なる層の「パケット（packets）」を含んでよい。例えば、一体型の多層光学フィルム偏光子は、フィルムの厚みを通じていくつかの層のパケットを含んでよく、それぞれのパケットは、ある偏光状態を反射し他の偏光状態を透過するように、異なる波長範囲（例えば、色）の光と相互作用する。一態様では、多層光学フィルムは、例えば青色光と相互作用するフィルムの第１の面に近接する第１の層パケット（すなわち「青色層」）と、例えば緑色光と相互作用する第２の層パケット（すなわち「緑色層」）と、例えば赤色光と相互作用するフィルムの第２の面に近接する第３の層パケット（すなわち「赤色層」）とを有することができる。典型的には、「青色層」での層間の距離間隔は、より短い（及びより高エネルギーの）青い波長の光と相互作用するために、「赤色層」での層間の距離間隔より著しく小さい。場合によっては、高分子多層光学フィルム偏光子は、上記のフィルム層パケットを含むことができる特に好ましい反射性偏光子であってもよい。別個の高分子多層光学フィルム偏光子が、第１、第２、及び任意的な第３のダイクロイック反射性偏光子１４７、１５７、１６７に対応して製造され、ガラス基板及び光学用接着剤を使用して、ダイクロイック反射性偏光子プレート１３７を形成するために組み立てられてもよい。
【００７０】
傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１０６”の記載される成分は、コリメートされた（及び非偏光された）第１、第２、及び任意的な第３の色光１４１ｃ、１５１ｃ、１６１ｃの各々をコリメートされた合成ｓ偏光に集合的に変換し、異なるコリメートされた光色のそれぞれが図を参照して記載されるように同じ方向にコリメートされる。
【００７１】
図３を参照すると、第１の光源１４０からの第１の色光１４１の経路は、傾斜したダイクロイック偏光色合成器１００”によって追跡できる。第１の色光１４１は、第１の光伝播方向を進行する第１の中心光線１４２と、第１の入力光コリメーション角θ１内の光錐とを含み、その境界が第１の境界光線１４４、１４６によって表される。第１の中心光線１４２は、光軸１０２にほぼ平行な方向に第１の光源１４０から光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第１のコリメートされた色光１４１ｃの中心である第１の中心光線１４２として集光光学系１０５から出てくる。第１の境界光線１４４、１４６のそれぞれは、光軸１０２に対してほぼ第１の入力光コリメーション角θ１となる方向で光入力面１１４に入射し、第１のレンズ要素１１０、第２のレンズ要素１２０を通過し、第１のコリメートされた色光１４１ｃに境界を形成する第１の境界光線１４４、１４６として集光光学系１０５から出てくる。図３から分かるように、集光光学系１０５は、第１のコリメートされた色光１４１ｃとして出てくるように第１の光源１４０から通過する第１の色光１４１をコリメートする機能を果たす。
【００７２】
第１の中心光線１４２は、傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａに入り、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ａを通過し、それが反射された第１のｓ偏光中心光線１４２ｓと透過された第１のｐ偏光中心光線１４２ｐに分割るされる第１のダイクロイック反射性偏光子１４７ａと交差する。
【００７３】
反射された第１のｓ偏光中心光線１４２ｓは、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ａを通過し、第２の面１３２ａを通じて第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａを出る。
【００７４】
透過された第１のｐ偏光中心光線１４２ｐは、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７を通過し、出力面１３４ａを通って第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａを出て、それが二分の一波長位相差板１９２を通過するときに変換されたｓ偏光中心光線１４２ｓ２になるように回転する。変換されたｓ偏光中心光線１４２ｓ２は、入力面１３１ｂを通って第３のプリズム１３５ｂに入射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ｂを通過し、第１のダイクロイック反射性偏光子１４７ｂから反射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ｂを再び通過し、第２の出力面１３２ｂを通って第３のプリズム１３５ｂを出る。
【００７５】
第１の境界光線１４４、１４６は、第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａに入射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ａを通過し、それらが第１のｓ偏光境界光線１４４ｓ、１４６ｓと透過された第１のｐ偏光境界光線１４４ｐ、１４６ｐに分けられる第１のダイクロイック反射性偏光子１４７ａと交差する。
【００７６】
反射された第１のｓ偏光境界光線１４４ｓ、１４６ｓは、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ａを通過し、第２の面１３２ａを通って第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａを出る。
【００７７】
透過された第１のｐ偏光境界光線１４４ｐ、１４６ｐは、第２のダイクロイック反射性偏光子１５７を通過し、出力面１３４ａを通って第１の傾斜したダイクロイック偏光ビームスプリッタ１３０ａを出て、それらが二分の一波長位相差板１９２を通過するときに変換されたｓ偏光境界光線１４４ｓ２、１４６ｓ２になるように回転する。変換されたｓ偏光境界光線１４４ｓ２、１４６ｓ２は、入力面１３１ｂを通じて第３のプリズム１３５ｂに入射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ｂを通過し、第１のダイクロイック反射性偏光子１４７ｂから反射し、第３のダイクロイック反射性偏光子１６７ｂを再び通過し、第２の出力面１３２ｂを通じて第３のプリズム１３５ｂを出る。
【００７８】
特定の一実施形態では、第１、第２、及び第３のコリメート光１４１ｃ、１５１ｃ、１６１ｃは、合成色ｐ偏光コリメート光を形成する緑色、赤色、青色光であってもよい。合成色ｓ偏光コリメート光は、情報担持画像を生成するようにＬＣｏＳ表示装置などの空間光変調器を照明するために使用されてもよく、投影光学系は、当業者に既知であるように、投影画面に画像を拡張するために使用されてもよい。
【００７９】
一態様によると、各入力光源は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。様々な光源、例えば、レーザー、半導体レーザー、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、並びに適切な集光器及び反射体を備えた超高圧（ＵＨＰ）ハロゲンランプ又はキセノンランプなどの非固体光源を使用することができる。本発明で有用な光源、光コリメータ、レンズ、及び光積分器は、例えば、米国特許出願公開第２００８／０２８５１２９号に更に記載されており、その開示は全体として本明細書に含まれる。
【００８０】
以下に、本開示の実施形態を列記する。
第１項目は、光入力面及び光軸を有する集光光学系と、第１及び第２の色光を光入力面に入射させるように配置された第１及び第２の光源であって、該第１及び第２の光源のうちの少なくとも１つが光軸からずれている、第１及び第２の光源と、ダイクロイック反射性偏光子プレートであって、第１の色光の第１の偏光方向を偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、第２の色光の第１の偏光方向を偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、を備えるダイクロイック反射性偏光子プレートとを備え、第１及び第２の色光が、直交する第２の偏光方向を有する合成色偏光ビームを形成するように偏光回転反射体から反射し、かつ合成色偏光ビームが偏光回転反射体に垂直な方向に沿って伝播するように、第１のダイクロイック反射性偏光子及び第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ傾斜される、色合成器である。
【００８１】
第２項目は、集光光学系に面して光入力面と反対側に配置され、かつ第１及び第２の色光の両方の第１の偏光方向を透過させることができる偏光子、を更に備える、第１項目に記載の色合成器である。
【００８２】
第３項目は、ダイクロイック反射性偏光子プレートが、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）又はペリクルの斜面を含む、第１項目又は第２項目に記載の色合成器である。
【００８３】
第４項目は、集光光学系が、光コリメーション光学系を含む、第１項目〜第３項目に記載の色合成器である。
【００８４】
第５項目は、光コリメーション光学系が、１つのレンズを用いた設計、２つのレンズを用いた設計、回析光学素子、又はこれらの組み合わせを含む、第３項目に記載の色合成器である。
【００８５】
第６項目は、集光光学系が、光入力面と反対側の第１の凸面を有する第１のレンズと、第１の凸面に面する第２の表面、及び第２の面と反対側の第３の凸面を有する第２のレンズと、を備える、第１項目〜第５項目に記載の色合成器である。
【００８６】
第７項目は、偏光回転反射体が、四分の一波長位相差板と、広帯域鏡と、を備える、第１項目〜第６項目に記載の色合成器である。
【００８７】
第８項目は、偏光回転反射体が、空間光変調器を備える、第１項目〜第７項目に記載の色合成器である。
【００８８】
第９項目は、空間光変調器が、反射性液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）ディスプレイパネルを備える、第８項目に記載の色合成器である。
【００８９】
第１０項目は、第１及び第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ、高分子多層光学フィルム又はコーティングされた誘電体フィルムを含む、第１項目〜第９項目に記載の色合成器である。
【００９０】
第１１項目は、第３の色光を光入力面に入射させるように配置された第３の光源を更に備え、ダイクロイック反射性偏光子プレートが、第３の色光の第１の偏光方向を偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第３のダイクロイック反射性偏光子を更に備え、第３の色光が直交する第２の偏光方向を有する合成色偏光ビームを形成するように偏光回転反射体から反射し、かつ合成色偏光ビームが偏光回転反射体に垂直な方向に沿って伝播するように、第３のダイクロイック反射性偏光子が傾斜される、第１項目〜第１０項目に記載の色合成器である。
【００９１】
第１２項目は、第３のダイクロイック反射性偏光子が、高分子多層光学フィルム又はコーティングされた誘電体フィルムを含む、第１１項目に記載の色合成器である。
【００９２】
第１３項目は、第１、第２、及び第３の色光が、赤色、緑色、及び青色の色光を含む、第１１項目に記載の色合成器である。
【００９３】
第１４項目は、偏光子が、反射性偏光子又は吸収性偏光子を備える、第１項目〜第１３項目に記載の色合成器である。
【００９４】
第１５項目は、偏光子と集光光学系との間に配置された四分の一波長位相差板、を更に備える、第１項目〜第１３項目に記載の色合成器である。
【００９５】
第１６項目は、第１項目〜第１５項目に記載の色合成器と、投影光学系とを備える、画像投影機である。
【００９６】
第１７項目は、光入力面及び光軸を有する集光光学系と、第１及び第２の色光を光入力面に入射させるように配置された第１及び第２の光源であって、該第１及び第２の光源のうちの少なくとも１つが光軸からずれている、第１及び第２の光源と、ダイクロイック反射性偏光子プレートであって、第１の色光の第１の偏光方向を第１の偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を第２の偏光回転反射体に向かって透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、第２の色光の第１の偏光方向を第１の偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を第２の偏光回転反射体に向かって透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、を備えるダイクロイック反射性偏光子プレートと、を備え、第１及び第２の色光が、直交する第２の偏光方向を有する第１の合成色光ビームを形成する第１の偏光回転反射体から反射し、第１及び第２の色光が、第１の偏光方向を有する第２の合成色光ビームを形成するように第２の偏光回転反射体から反射し、第１及び第２の合成色光ビームが、第１の偏光回転反射体に垂直な方向に沿って伝播するように、第１のダイクロイック反射性偏光子及び第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ傾斜される、色合成器である。
【００９７】
第１８項目は、ダイクロイック反射性偏光子プレートが、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）又はペリクルの斜面を含む、第１７項目に記載の色合成器である。
【００９８】
第１９項目は、集光光学系が、光コリメーション光学系を含む、第１７項目又は第１８項目に記載の色合成器である。
【００９９】
第２０項目は、光コリメーション光学系が、１つのレンズを用いた設計、２つのレンズを用いた設計、回析光学素子、又はこれらの組み合わせを含む、第１９項目に記載の色合成器である。
【０１００】
第２１項目は、集光光学系が、光入力面と反対側の第１の凸面を有する第１のレンズと、第１の凸面に面する第２の面、及び第２の面と反対側の第３の凸面を有する第２のレンズと、を備える、第１７項目〜第２０項目に記載の色合成器である。
【０１０１】
第２２項目は、第１及び第２の偏光回転反射体のうちの少なくとも１つが、空間光変調器を備える、第１７項目〜第２１項目に記載の色合成器である。
【０１０２】
第２３項目は、空間光変調器が、ＬＣｏＳディスプレイパネルを備える、第１７項目〜第２２項目に記載の色合成器である。
【０１０３】
第２４項目は、第１及び第２のダイクロイック反射性偏光子がそれぞれ、高分子多層光学フィルム又はコーティングされた誘電体フィルムを含む、第１７項目〜第２３項目に記載の色合成器である。
【０１０４】
第２５項目は、第３の色光を光入力面に入射させるように配置された第３の光源を更に備え、ダイクロイック反射性偏光子プレートが第３の色光の第１の偏光方向を第１の偏光回転反射体に向かって反射させ、かつ他の光を第２の偏光回転反射体に向かって透過させることができる第３のダイクロイック反射性偏光子を更に備え、第３の色光が直交する第２の偏光方向を有する第１の合成色光ビームの一部になるように第１の偏光回転反射体から反射し、かつ第３の色光が第１の偏光方向を有する第２の合成色光ビームの一部になるように第２の偏光回転反射体から反射するように、第３のダイクロイック反射性偏光子が傾斜される、第１７項目〜第２４項目に記載の色合成器である。
【０１０５】
第２６項目は、第３のダイクロイック反射性偏光子が、高分子多層光学フィルム又はコーティングされた誘電体フィルムを含む、第２５項目に記載の色合成器である。
【０１０６】
第２７項目は、第１、第２、及び第３の色光が、赤色、緑色、及び青色の色光を含む、第２５項目又は第２６項目に記載の色合成器である。
【０１０７】
第２８項目は、第１７項目〜第２７項目に記載の色合成器と、投影光学系とを備える、画像投影機である。
【０１０８】
第２９項目は、光入力面及び光軸を有する集光光学系と、第１、第２、及び第３の色光を光入力面に入射させるように配置された、第１、第２、及び第３の光源であって、該第１、第２、及び第３の光源のうちの少なくとも１つが光軸から変位している、第１、第２、及び第３の光源と、ダイクロイック反射性偏光子プレートであって、第１の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第１のダイクロイック反射性偏光子と、第２の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第２のダイクロイック反射性偏光子と、第３の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させ、かつ他の光を透過させることができる第３のダイクロイック反射性偏光子と、を備えるダイクロイック反射性偏光子プレートと、透過された他の光の直交する第２の偏光方向を第１の偏光方向に変換するように配置された二分の一波長位相差板と、透過された他の光の第１の偏光方向を出力方向に反射させるように配置されたダイクロイック反射体プレートであって、第１の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させることができる第１のダイクロイック反射体と、第２の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させることができる第２のダイクロイック反射体と、第３の色光の第１の偏光方向を出力方向に向かって反射させることができる第３のダイクロイック反射体と、を備えるダイクロイック反射体プレートと、を備え、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子、並びに第１、第２、及び第３のダイクロイック反射体が各々傾斜されて、第１、第２、及び第３の色光が第１の偏光方向を有する合成色光ビームを形成するようにする、色合成器である。
【０１０９】
第３０項目は、ダイクロイック反射性偏光子プレートが偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）又はペリクルの斜面を含む、第２９項目に記載の色合成器である。
【０１１０】
第３１項目は、集光光学系が光コリメーション光学系を含む、第２９項目又は第３０項目に記載の色合成器である。
【０１１１】
第３２項目は、第１、第２、及び第３のダイクロイック反射性偏光子が各々、高分子多層光学フィルム又はコーティングされた誘電体フィルムを含む、第２９項目〜第３１項目に記載の色合成器である。
【０１１２】
第３３項目は、第１、第２、及び第３の色光が赤色、緑色、及び青色の色光を含む、第２９項目〜第３２項目に記載の色合成器である。
【０１１３】
第３４項目は、第２９項目〜第３３項目に記載の色合成器と、合成色光ビームに画像を付与するように配置された空間光変調器と、投影光学系とを備える、画像投影機である。
【０１１４】
第３５項目は、空間光変調器が液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）表示装置又は透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む、第３４項目に記載の画像投影機である。
【０１１５】
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となる大きさ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
【０１１６】
本明細書に引用したすべての参照文献及び刊行物は、本開示と直接矛盾しうる場合を除いて、それらの全容を参考として本開示に明確に援用するものである。以上、本明細書において特定の実施形態について図示及び説明してきたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な代替的及び／又は同等の実施形態を、図示及び説明した特定の実施形態に置き換えることが可能である点は認識されるであろう。本出願は、本明細書において考察した特定の実施形態のあらゆる適合形態又は変形形態を網羅するものである。したがって、本開示は「特許請求の範囲」及びその均等物によってのみ限定されるものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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