(57)【要約】  偏光ビームスプリッタ（４８）は、少なくとも１つのプリズム（４９）及び反射性偏光フィルム（３４）を含む。プリズムは、第１のポリマー材料を含み、少なくとも１つの外側曲面（５０）と入射表面（４０）とを有し、反射性偏光フィルムは、入射表面に隣接して配置される。
2009503585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポリマー材料を含み、第１の外側曲面と付加的な外面とを有する第１のプリズムと、
第２のポリマー材料を含み、第２の外側曲面を有する第２のプリズムと、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に配置される反射性偏光フィルムとを含み、
前記第１のプリズムが、光が少なくとも前記第１の外側曲面及び前記付加的な外面を透過するように構成される、偏光ビームスプリッタ。
【請求項２】
前記第１のプリズムの前記第１の外側曲面及び前記第２のプリズムの前記第２の外側曲面とが反対方向に面する、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３】
前記第１のプリズムの前記第１の外側曲面及び前記第２のプリズムの前記第２の外側曲面の各々が、凸面及び凹面からなるグループから選択される形状を有する、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項４】
前記反射性偏光フィルムは、前記第１のポリマー材料と、該第１のポリマー材料と異なる第２のポリマー材料とを含む、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項５】
前記第１のプリズムの付加的な外面は、凸面及び凹面から成るグループから選択される形状を有する曲面である、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項６】
前記第１のプリズムが、前記反射性偏光フィルムに隣接した表面に配置されかつ該表面から突出している少なくとも１つの雄部材を含み、前記第２のプリズムは、前記少なくとも１つの雄部材を受容可能な少なくとも１つの雌部を含む、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項７】
前記第１のプリズムが入力プリズムである、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項８】
前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーの少なくとも１つは、アクリルポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリカーボネート、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択される、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項９】
前記第１のポリマー材料は、前記第２のポリマー材料と同じである、請求項１に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１０】
第１のポリマー材料を含み、第１の外側曲面、第２の外側曲面及び第１の入射表面を有する第１のプリズムと、
第２のポリマー材料を含み、第３の外側曲面及び第２の入射表面を有する第２のプリズムと、
前記第１の入射表面と前記第２の入射表面との間に配置される反射性偏光フィルムとを含み、
前記第１のプリズムが、光が少なくとも前記第１の外側曲面及び前記第２の外側曲面を透過するように構成される、偏光ビームスプリッタ。
【請求項１１】
前記第１のプリズムの前記第１の外側曲面と、前記第２のプリズムの前記第３の外側曲面とが反対の方向に面する、請求項１０に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１２】
前記第１のプリズムの前記第１の外側曲面、前記第１のプリズムの前記第２の外側曲面及び前記第２のプリズムの前記第３の外側曲面の各々は、凸面及び凹面から成るグループから選択される、請求項１０に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１３】
前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムは、前記第２の外側曲面によって受容される光の一部が前記反射性偏光フィルムから反射されて前記第１の外側曲面を通って前記第１のプリズムを出て、かつ、前記第１の外側曲面を通って前記第１のプリズムに入る光の一部が前記反射性偏光フィルムを透過し、前記第３の外側曲面を通って前記第２のプリズムを出るように各々構成される、請求項１０に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１４】
前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムは、前記第２のプリズムの前記第３の外側曲面によって受容される光の一部が前記反射性偏光フィルムを透過して前記第１の外側曲面を通って前記第１のプリズムを出て、かつ、前記第１の外側曲面を通って前記第１のプリズムに入る光の一部が前記反射性偏光フィルムから反射されて前記第２の外側曲面を通って前記第１のプリズムを出るように各々構成される、請求項１０に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１５】
前記第１のポリマー材料は、前記第２のポリマー材料と同じである、請求項１０に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１６】
前記反射性偏光フィルムは、第１のポリマー材料と、前記第１のポリマー材料と異なる第２のポリマー材料とを含む、請求項１０に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項１７】
少なくとも１つの照明光源と、
偏光ビームスプリッタと、
画像形成装置と、を含む画像表示システムであって、
前記偏光ビームスプリッタは、
第１のポリマー材料を含み、第１の外側曲面及び第２の外面を有する入力プリズムと、
第２のポリマー材料を含み、第３の外側曲面を有する出力プリズムと、
前記入力プリズムと前記出力プリズムとの間に配置される反射性偏光フィルムとを含み、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第２の外面が前記照明光源から受光するように配置され、
前記画像形成装置は、前記入力プリズムの前記第１の外側曲面から受光するように配置される、画像表示システム。
【請求項１８】
前記照明光源は、第１のカラーの光源、第２のカラーの光源及びカラーコンバイナを含む、請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項１９】
前記カラーコンバイナは、Ｘ形の立方体形状（x-cube configuration）を有する、請求項１８に記載の画像表示システム。
【請求項２０】
前記画像形成装置は、ＬＣｏＳ装置である、請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項２１】
前記出力プリズムの前記第３の外側曲面から受光するよう配置される映写レンズを更に含む、請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項２２】
前記画像表示システムは、約１６立方センチメートル以下の容積寸法を有する、請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項２３】
前記画像表示システムは、約９平方センチメートル以下の面積を有する設置領域によって特徴づけられる、請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項２４】
前記第１のポリマー材料は前記第２のポリマー材料と同じである、請求項１７に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項２５】
前記反射性偏光フィルムは、第１のポリマー材料と、前記第１のポリマー材料と異なる第２のポリマー材料とを含む、請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項２６】
前記第２の外面は曲面である、請求項１７に記載の画像表示システム。
【請求項２７】
ポリマー材料を含み、第１の外側曲面、第２の外側曲面及び第１の入射表面を有し、光が少なくとも前記第１の外側曲面及び前記第２の外側曲面を透過するように構成される第１のプリズムと、
前記第１のプリズムの前記第１の入射表面に隣接して配置された反射性偏光フィルムと、を含む偏光ビームスプリッタ。
【請求項２８】
前記第１の外側曲面及び前記第２の外側曲面の少なくとも１つは、凸面、凹面、非球面、アナモルフィック面、円筒周面、副レンズアレイ表面及びそれらの組み合わせから成るグループから選択される形状を有する、請求項２７に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項２９】
第２のポリマー材料を含み、第３の外側曲面及び第２の入射表面を有する第２のプリズムを更に含み、前記反射性偏光フィルムは、前記第１のプリズムの前記第１の入射表面と前記第２のプリズムの前記第２の入射表面との間に配置される、請求項２７に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３０】
第１のプリズムは、前記反射性偏光フィルムに隣接した表面に配置されかつ前記表面から突出した少なくとも１つの雄部材を含み、前記第２のプリズムは、前記少なくとも１つの雄部材を受容可能な少なくとも１つの雌部を含む、請求項２９に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３１】
前記ポリマー材料は、アクリルポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリカーボネート、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択される、請求項２７に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３２】
前記第１の外側曲面は、前記第２の外側曲面の光学軸から傾斜した角度に方向付けられる、請求項２７に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３３】
前記第１の外側曲面及び前記第２の外側曲面の少なくとも１つは、２つの軸方向に沿って湾曲している、請求項２７に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３４】
前記第１のプリズムが彩色された色調を呈する、請求項２７に記載の偏光ビームスプリッタ。
【請求項３５】
照明光源と、
偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタから受光するように配置された画像形成装置と、を含む画像表示システムであって、
前記偏光ビームスプリッタは、
ポリマー材料を含み、第１の外側曲面、第２の外側曲面及び第１の入射表面を有し、前記第１の外側曲面が前記照明光源から受光するように配置される第１のプリズムと、
前記第１のプリズムの前記第１の入射表面に隣接して配置された反射性偏光フィルムとを含む、
画像表示システム。
【請求項３６】
前記第１のプリズムの前記第１の外側曲面及び前記第２の外側曲面の少なくとも１つは、凸面、凹面、非球面、アナモルフィック面、円筒周面、副レンズアレイ表面及びそれらの組み合わせから成るグループから選択される形状を有する、請求項３５に記載の画像表示システム。
【請求項３７】
前記画像形成装置は、反射性偏光回転撮影装置、透過型撮影装置及びデジタルミラー装置から成るグループから選択される、請求項３５に記載の画像表示システム。
【請求項３８】
前記反射性偏光回転撮影装置は、シリコン装置上に液晶を含む、請求項３７に記載の画像表示システム。
【請求項３９】
前記偏光ビームスプリッタは、第２のポリマー材料を含む第２のプリズムを更に含み、該第２のプリズムは第３の外側曲面及び第２の入射表面を有し、前記反射性偏光フィルムは、前記第１のプリズムの前記第１の入射表面と前記第２のプリズムの前記第２の入射表面との間に配置される、請求項３５に記載の画像表示システム。
【請求項４０】
前記第１のプリズムは、前記反射性偏光フィルムに隣接した表面に配置されかつ前記表面から突出する少なくとも１つの雄部材を含み、前記第２のプリズムは、前記少なくとも１つの雄部材を受容可能な少なくとも１つの雌部を含む、請求項３９に記載の画像表示システム。
【請求項４１】
前記ポリマー材料は、アクリルポリマー、環状オレフィンコポリマー、ポリカーボネート、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択される、請求項３５に記載の画像表示システム。
【請求項４２】
前記第１の外側曲面は、前記第２の外側曲面の光学軸から傾斜した角度に方向付けられる、請求項３５に記載の画像表示システム。
【請求項４３】
前記画像表示システムは、約１６立方センチメートル以下の容積寸法を有する、請求項３５に記載の画像表示システム。
【請求項４４】
照明光源と、
偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタから受光するように配置された画像形成装置と、を含む画像表示システムであって、
前記偏光ビームスプリッタは、
第１のポリマー材料を含み、第１の外側曲面を有する第１のプリズムと、
第２のポリマー材料を含み、第２の外側曲面を有する第２のプリズムと、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に配置される反射性偏光フィルムとを含み、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第１の外側曲面が前記照明光源から受光するように配置される、
画像表示システム。
【請求項４５】
前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムの少なくとも１つは、付加的な外側曲面を含む、請求項４４に記載の画像表示システム。
【請求項４６】
前記第１の外側曲面及び前記第２の外側曲面の少なくとも１つは、凸面、凹面、非球面、アナモルフィック面、円筒周面、副レンズアレイ表面及びそれらの組み合わせから成るグループから選択される形状を有する、請求項４４に記載の画像表示システム。
【請求項４７】
前記画像形成装置は、反射性偏光回転撮影装置、透過型撮影装置及びデジタルミラー装置から成るグループから選択される、請求項４４に記載の画像表示システム。
【請求項４８】
前記反射性偏光回転撮影装置は、シリコン装置上に液晶を含む、請求項４７に記載の画像表示システム。
【請求項４９】
前記偏光ビームスプリッタから受光するように配置される映写レンズを更に含む、請求項４４に記載の画像表示システム。
【請求項５０】
前記画像表示システムは、約１６立方センチメートル以下の容積寸法を有する、請求項４４に記載の画像表示システム。
【請求項５１】
前記画像表示システムは、約９平方センチメートル以下の面積を有する設置領域によって特徴づけられる、請求項４４に記載の画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本開示は画像表示システムに使用される偏光分離装置に関する。本開示は特に、偏光回転画像形成装置を組み込む画像表示システムに使用される反射性且つ透過性の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に関する。
【０００２】
ＰＢＳを組み込む画像表示システムは、視聴用スクリーン、例えば映写ディスプレイ上の画像を形成するために使用される。代表的な画像表示システムは、照明光源からの光線が画像形成装置又は所望の投射画像を含む撮影装置を反射するよう配置される照明光源を組み込む。照明光源からの光線及び投射画像の光線がＰＢＳと撮影装置との間で同じ物理的空間を分けるように、システムは光線を折曲する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像表示システムの撮影装置は、一般に光線の偏光を回転させることによって動作するシリコン（ＬＣｏＳ）上の液晶のような偏光回転画像形成装置である。ＬＣｏＳ撮影装置は、回転している偏光であり、これは、偏光光線が、最も暗い状態のために実質的に変更されていない偏光によって透過されるか、又は所望のグレースケールを提供するために回転されるそれらの偏光によって透過されることを意味する。したがって、偏光光線を含む入力光線は、ＬＣｏＳ撮影装置を照らすために一般に使用される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は第１のプリズムと、第２のプリズムと、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に配置される反射性偏光フィルムとを含むＰＢＳに関する。第１のプリズムは、第１のポリマー材料を含み、さらに第１の外側曲面及び付加的な外面を有する。第１のプリズムは、少なくとも第１の外側曲面及び付加的な外面を通して光を透過するように構成される。第２のプリズムは、第２のポリマー材料を含み、さらに第２の外側曲面を有する。幾つかの代表的な実施形態では、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と同じである。ＰＢＳは、光線を折曲するのに適切であり、小型の画像表示システムにおいて使用され得る。本開示は、更に本開示のＰＢＳを含む画像表示システムに関する。
【０００５】
本開示は、少なくとも１つのプリズムと反射性偏光フィルムとを含むＰＢＳにも関する。プリズムはポリマー材料を含み、さらに少なくとも第１の外側曲面及び入射表面を有し、反射性偏光フィルムは入射表面に隣接して配置される。プリズムは、少なくとも第１の外側曲面を通して光を透過するように構成される。反射性偏光フィルムは、様々なポリマー材料の多数の層を含み得る。ＰＢＳは、光線を折曲するのに適切であり、小型の画像表示システムにおいて使用され得て、さらに製造が容易である。本開示は、更に本開示のＰＢＳを含む画像表示システムに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
光線を偏光し且つ折曲するよう機能することが可能なので、本開示によるＰＢＳの使用は魅力的な設計を提供する。図１は、様々な表示装置、例えば、小型映写表示装置、ヘッドマウント式表示装置、仮想ビューア、電子式ファインダ、前方表示装置、光計算、光学相関、及び他の光学視聴システムに使用可能な、画像表示システム等の光学システム１０の概略図である。システム１０は照明光源１２、本開示のＰＢＳ１４、撮影装置１６及び映写レンズ１８を含み、１つ以上の光学素子を含み得る。代表的なＰＢＳ１４は、視聴用スクリーン又はビューアー（図示せず）に光を導くことを必要とする撮像レンズの数を減らすことができる反射性ＰＢＳである。これにより、システム１０は小型装置、例えば無線電話の画像を表示することが可能となる。
【０００７】
代表的な照明光源１２は、投射画像の赤色、緑色、及び青色又は他カラー構成要素を提供するための３つの構成要素の光源である。照明光源１２は、１つ以上の赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）等の第１のカラー２０の光源、１つ以上の青色ＬＥＤ等の第２のカラー２２の光源、１つ以上の緑色ＬＥＤ等の第３のカラー２４の光源、及びカラーコンバイナ２６を含み得る。第１のカラー２０、第２のカラー２２、及び第３のカラー２４の光源はそれぞれ、カラーコンバイナ２６へ第１、第２、及び第３の波長光を発する。照明光源１２は、また、色付きの光を更に取り込み、カラーコンバイナ２６へ導くために、各々の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤのそれぞれの周りに配置されるボールレンズ（図示せず）を含み得る。カラーコンバイナ２６は、受光した色付きの光を結合し、ＰＢＳ１４に光線２８を導くＸ−立方体形状カラーコンバイナ又は他の適したカラーコンバイナであり得る。照明光源１２からの光線２８は、第１、第２及び第３の波長（例えば、赤色、緑色、及び青色の波長）の光を含み、さらにＳ偏光及びＰ偏光された構成要素を含む。
【０００８】
代表的なＰＢＳ１４は第１のプリズム、ここでは入力プリズム３０、第２のプリズム、ここでは出力プリズム３２、及び反射性偏光フィルム３４を含む。入力プリズム３０及び出力プリズム３２は低複屈折であり、ポリマープリズムは反射性偏光フィルム３４と反対側に互いに隣接して配置される。入力プリズム３０は、外面３６、第１の外側曲面３８、及び第１の入射表面４０を含む。同様に、出力プリズム３２は第２の外側曲面４２、外面４４、及び第２の入射表面４６を含む。図１に示すように、第１の外側曲面３８は凸面であり、第２の外側曲面４２は凹面である。外側曲面３８及び４２は、ＰＢＳ１４に一体化されるレンズとして機能し、該曲面を透過する光線２８を方向転換させる。これにより付加的な撮像レンズの必要性が減る。当業者は、照明光源１２、偏光フィルム３４、映写レンズ１８、及び視聴用スクリーン又はビューアーと関連する外側曲面３８及び４２の湾曲及び配置は光線２８を導くために予め決められてもよいことを直ちに認める。幾つかの代表的な実施形態では、外側曲面３８及び４２の湾曲は、映写レンズ１８の必要性を減らす、又は除去するために使用され得る。
【０００９】
反射性偏光フィルム３４は、当業者に公知のあらゆる反射性偏光フィルム、例えば線状の反射性偏光フィルム又は円形の反射性偏光フィルムであり得る。例えば、反射性偏光フィルム３４は、入力プリズム３０及び出力プリズム３２それぞれの入射表面４０と入射表面４６との間で固定されるポリマー反射性偏光フィルムであり得る。代表的な偏光フィルム３４は、照明光源１２から受けた光線２８を、反射された偏光構成要素（Ｓ偏光光線）及び透過された偏光構成要素（Ｐ偏光光線）に分割する。本開示の実施形態での使用に適した反射性偏光フィルムの具体例は、ここで参照することにより本明細書に包含されるジョンザら（Jonza et al.）の米国特許第５，８８２，７７４号、ウェーバら（Weber et al.）の米国特許第６，６０９，７９５号及びマガリルら（Magarill et al.）の米国特許第６，７１９，４２６号に記載されている、ミネソタ州、セントポールの３Ｍコーポレイション（3M Corporation）によって製造された複屈折（ポリマー）多層光学フィルム（ＭＯＦ）を含む。
【００１０】
幾つかの代表的な実施形態において、反射性偏光フィルム３４は第１の層及び第２の層を含むことができ、第１の層及び第２の層のポリマー材料は異なる。本開示の一実施形態では、ウェーバーらの米国特許第６，６０９，７９５号で開示されるように、反射性偏光フィルム３４が異なるポリマー材料の交互の層の多層スタックを含み得る。本開示の他の実施形態では、多数の反射性偏光フィルムを使用することが出来る。
【００１１】
適したポリマー線状反射性偏光フィルムは、一般にフィルムの平面の第１の方向に沿った、異なる材料の間の大きな屈折率差及び第１の方向に直交したフィルムの平面の第２の方向に沿った異なる材料間で異なる小さな屈折率差に特徴がある。幾つかの代表的な実施形態では、反射性偏光フィルムはまた、フィルムの厚さ方向に沿った、異なるポリマー材料間（例えば、異なるポリマー材料の第１の層及び第２の層の間）で異なる小さい屈折率差に特徴がある。例えば、異なるポリマー材料の第１の層及び第２の層の間の伸張方向（即ちＸ方向）における適した屈折率差は、約０．１５〜約０．２０の範囲である。非伸張方向（即ちＹ方向及びＺ方向）の屈折率は、所定の層において互いに望ましくは５％、隣接の層の対応する非伸張方向の５％の範囲内である。
【００１２】
反射性偏光フィルム３４の層のために選択されるポリマー材料は、低水準の光吸収を示す材料を含み得る。例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が１．０×１０-5センチメートル-1未満の吸収係数を示す。したがって、ＰＥＴを含み約１２５マイクロメートルの厚さを有する反射性偏光子フィルム３４において、算出された吸収率は約０．００００２３％である。
【００１３】
偏光子が偏光子の故障を導く非常に高い光密度に露出されるため、低い吸収率は望ましい。例えば、吸収タイプの偏光子フィルムは、不必要な偏光を有する全ての光を吸収する。これは、かなりの熱を発生させる。したがって、高い熱伝導度を有する基板、例えばサファイヤ又は空隙は、偏光子フィルムから離れて熱を伝導することが必要となる。更に、基板は高い熱負荷に露出され、それは対応して基板において熱複屈折を発生させる。基板の熱複屈折は、偏光子フィルムのコントラスト及びコントラスト一様性を悪化させる。その結果、ほんのわずかの材料（例えば、サファイヤ、石英、鉛含有ガラス、及びセラミック）しか、基板に適していない。
【００１４】
同様に、透明基板に被覆された薄い金属片（アルミニウム片）を使用したワイヤグリッド偏光子は、受けた光の小さな部分を吸収する。これも基板において熱を発生させ、このような実施形態が、空隙又は偏光子に隣接した熱伝導媒体を配置することから恩恵を受け得る。例えば、光の５％〜１０％は、アルミニウムミラー表面と同じ方法でアルミニウム片によって吸収される。ワイヤグリッド偏光子の性能が金属片の幾何的安定性に感応するので、熱膨張による基板の小さい変化は、偏光子の性能を低下させる。
【００１５】
反対に、低い吸収係数を有するポリマー材料（例えばＰＥＴ）の使用によって、反射性偏光子フィルム３４が、反射性偏光フィルム３４から離れて熱を伝導するための熱導電率の高い基板又は空隙を必要とせずに使用されることが可能となる。このように、ポリマー反射性偏光子フィルム３４は、入力プリズム３０及び出力プリズム３２と共に、長期間使用され得る。
【００１６】
撮影装置１６は偏光回転構成要素、例えば、ＬＣｏＳ撮影装置（例えば強誘電性のＬＣｏＳ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）撮影装置、又は入力プリズム３０の外側曲面３８に隣接して配置された高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ）撮影装置である。撮影装置１６は、該撮影装置１６の画素が「オン」又は「オフ」かどうかに基づいて反射し、光線２８の偏光を回転させる。撮影装置１６の「オフ」の画素に接触する個々の光線２８の光線は、偏光を変化させずに（即ち、Ｓ偏光を保持して）撮影装置１６に反射する。反対に、撮影装置１６の「オン」の画素に接触する個々の光線２８の光線は、偏光が回転されて（即ち、Ｓ偏光からＰ偏光まで回転されて）撮影装置１６に反射する。その結果、撮影装置１６は画素設定に基づいて個々の光線２８の光線の偏光を回転し得て、それは所望の投射画像を生成するために制御される。
【００１７】
映写レンズ１８は、該映写レンズ１８が出力光線２８’として、ＰＢＳ１４からビューイングスクリーンへ受光される光線２８の光線を集めるよう、出力プリズム３２の湾曲外側面４２に隣接して配置され得る。単一の映写レンズを有する例のみが示されているが、システム１０は必要に応じて付加的な撮像レンズを含み得る。しかし、それぞれがレンズとして機能する外側曲面３８及び４２はＰＢＳ１４と一体化される。この構造により、光線２８の光線を導くために必要となり得る付加的な撮像レンズの数が削減され、それにより、システム１０の必要寸法も減少する。
【００１８】
システム１０の使用中、照明光源１２はＰＢＳ１４へ光線２８を発する。ＰＢＳ１４に入る前に、前述の通り、光線２８は一般に偏光されておらず、Ｓ偏光光線（光線２８S）及びＰ偏光光線（光線２８P1）を含む。光線２８は、外面３６を通過することによってＰＢＳ１４に入り、さらに偏光フィルム３４へ移動する。
【００１９】
偏光フィルム３４と接触する前に、光線２８は入力プリズム３０の入射表面４０を通過する。その後、偏光フィルム３４は、入力プリズム３０の外側曲面３８へ光線２８Sを反射し、出力プリズム３２に光線２８P1を透過する。光線２８P1は、入射表面４６を通って出力プリズム３２に入り、さらに基礎外面４２へ移動する。その後、光線２８P1は、付加的な外面４４を通って出力プリズム３２を出て、廃棄又は再利用される（例えば、外面６２へ方向転換される）。
【００２０】
光線２８Sは、外側曲面３８を通過することによってＰＢＳ１４を出る。前述の通り、外側曲面３８はレンズとして機能する凸状の反射性の表面であり得る。したがって、外側曲面３８を通過するときに、光線２８Sは方向転換される。入力プリズム３０を出た後に、光線２８Sは、撮影装置１６に接触し反射する。「オフ」状態の撮影装置１６の画素に接触させる個々の光線２８Sは、反射後にそれらのＳ偏光を保つ。しかしながら、「オン」状態の撮影装置１６の画素に接触させる個々の光線２８Sは、反射後にＳ偏光からＰ偏光まで回転するそれらの偏光を有する。その結果、反射された光線２８は、光線２８S及びＰ偏光光線（光線２８P2）を含む。
【００２１】
撮影装置１６から反射された光線２８S及び光線２８P2は、入力プリズム３０に引き返され、さらに外側曲面３８を通って入力プリズム３０に再び入る。それらの光線が偏光フィルム３４の方へ透過するにつれて、外側曲面３８は光線２８S及び２８P2を方向転換させる。その後、光線２８S及び２８P2は、入力プリズム３０の入射表面４０を通過し、偏光フィルム３４と接触する。その後、偏光フィルム３４は、光線２８Sを入力プリズム３０の外面３６へ反射し、さらに光線２８P2を出力プリズム３２に透過する。その後、光線２８Sは、外面３６を通って入力プリズム３０を出て、照明光源１２に透過する。本開示の１つの実施形態において、照明光源１２に向け返された光線２８Sは、再利用される入力プリズム３０へ（照明光源１２の反射性表面の方へ）反射され得る。光線２８SがＳ偏光されるので、再使用される殆ど全ての光線２８Sは、偏光フィルム３４から撮影装置１６へ反射される。これは、システム１０を動作することを必要とする電力を節約する。
【００２２】
偏光フィルム３４を透過した後に、光線２８P2は、入射表面４６を通って出力プリズム４４に入る。その後、光線２８P2は、外側曲面４２を通って出力プリズム３２を出る。それらの光線が映写レンズ１８へ透過するにつれて、図１の凹状の反射性の表面として示される外側曲面４２はレンズとしても機能し、光線２８P2を方向転換させる。その後、映写レンズ１８は、光線２８P2を集め、所望の投射画像を有する視聴用スクリーンに出力光線２８’を導く。前述の通り、必要に応じて、付加的な撮像レンズは、光線２８P2を方向転換させるために使用され得る。しかし、ＰＢＳ１４の外側曲面３８及び４２は、必要な付加的な撮像レンズの数を減らすために、レンズとして（又は、通常、屈折力を有する反射性の表面として）機能する。
【００２３】
図２は、前述の通りシステム１０に類似した画像表示システムである光学システム４７の概略図である。システム４７は照明光源１２、撮影装置１６、映写レンズ１８、及びＰＢＳ４８を含み、ここでは、ＰＢＳ４８は、図１に示されるＰＢＳ１４と類似した方法で、照明光源１２、撮影装置１６、及び映写レンズ１８と相互に作用する。ＰＢＳ４８は第１のプリズム、ここでは（平坦な）付加的な外面３６の代わりに第２の外側曲面５０を有する入力プリズム４９と、第２のプリズム、ここでは出力プリズム３２とを含む反射性ＰＢＳである。その構造において、外側曲面４２は出力プリズム３２の第３の外側曲面と称してもよい。
【００２４】
外側曲面５０はまた、屈折力を有する反射性の表面であり、外側曲面３８及び４２と類似した方法でレンズとして機能する凹面として図２に例示される。したがって、入力プリズム４９の第２の外側曲面５０は、照明光源１２から外側曲面５０透過する光線２８を方向転換させる。外側曲面５０で方向転換された光線２８の光線は、それに従ってシステム１０を通って光線２８の光線の方向を調整する。これは、図１及び図２における光線２８の光線の比較によって示される。
【００２５】
照明光源１２及び偏光フィルム３４と関連する外側曲面５０の湾曲及び配置も、光線２８の光線を方向転換させるために予め決められてもよい。屈折力を有する外側曲面５０の使用は、光線２８の光線の方向の付加的な制御を提供し、更に光２８を焦点に集めるために必要な付加的な撮像レンズの数を減らすことができ、それによって、システム４７の寸法を縮小する。
【００２６】
図３は、前述のシステム１０及び４７に類似した画像表示システムでもある光学システム５２の概略図である。システム５２は、照明光源１２、撮影装置１６、映写レンズ１８、及び本開示の他の代表的なＰＢＳ５４を含む。本開示のＰＢＳ５４は、視聴用スクリーン（図示せず）に光を導くことが必要な撮像レンズの数を減らすことができる透過性ＰＢＳである。
【００２７】
ＰＢＳ５４は、第１のプリズム、ここでは出力プリズム５８と、第２のプリズム、ここでは入力プリズム５６と、反射性偏光フィルム６０とを含む。入力プリズム５６及び出力プリズム５８は、反射性偏光フィルム６０の対向側に互いに隣接して配置される低複屈折率のポリマープリズムである。代表的なＰＢＳ５４が透過性ＰＢＳであるため、投射画像を生成するために使用される光線２８の光線は、入力プリズム５６の外面６２を通って、且つ、出力プリズム５８の２つの外面６８、７０を透過することが示される。これは、反射性ＰＢＳである、図１に示される代表的なＰＢＳ１４と対照的であって、入力プリズム３０の２つの外面及び出力プリズム３２の１つの外面を通過する投射画像を生成するために使用される光線２８の光線と共に示される。
【００２８】
入力プリズム５６は、第２の外側曲面６２、付加的な外面６４、及び入射表面６６を含む。同様に、出力プリズム５８は第１の外側曲面６８、付加的な外面７０、及び入射表面７２を含む。図３に示すように、外側曲面６２は凹面であり、外側曲面６８は凸面であり得る。外側曲面６２及び６８はＰＢＳ５４と一体化されるレンズ（通常、屈折力を有する反射性の表面として）として機能し、それらを透過する光線２８の光線を方向転換し、それによって、付加的な撮像レンズの必要性を減らす。照明光源１２、偏光フィルム６０、映写レンズ１８、及び視聴用スクリーンと関連する外側曲面６２及び６８の湾曲及び配置は、所望の方法の光線２８を導くために予め決められてもよい。
【００２９】
反射性偏光フィルム６０は、入力プリズム５６及び出力プリズム５８の入射表面６６と７２との間でそれぞれ固定されるポリマー反射性偏光フィルムであり得る。例えば、偏光フィルム６０に適したフィルムは、偏光フィルム３４のために前述されたフィルムを含む。偏光フィルム６０も、照明光源１２から、反射された偏光構成要素（Ｓ偏光光線）に受容された光線２８と偏光構成要素（Ｐ偏光光線）を透過した光線２８を分割する。
【００３０】
システム５２の使用中、照明光源１２はＰＢＳ５４へ光線２８を発する。ＰＢＳ５４に入る前に、光線２８は偏光されず、Ｓ偏光光線（光線２８S1）及びＰ偏光光線（光線２８P）を含む。光線２８は外側曲面６２を通過することによってＰＢＳ５４に入り、表面湾曲により光線２８S1及び２８Pを方向転換させる。その後、光線２８は入力プリズム５６の入射表面６６を通過し、偏光フィルム６０と接触する。その後、偏光フィルム６０は、入力プリズム５６の付加的な外面６４へ光線２８S1を反射し、出力プリズム６８に光線２８Pを透過する。光線２８S1は、入射表面６６を経て入力プリズム５６の後部を通過し、付加的な外面６４へ移動する。その後、光線２８S1は、付加的な外面６４を通って入力プリズム５６を出て、廃棄又は再利用される（例えば第２の外側曲面６２の後部へ方向転換される）。
【００３１】
偏光フィルム６０を透過した後、光線２８Pは、入射表面７２を通って出力プリズム５８に入り、さらに外側曲面６８へ移動する。光線２８Pは外側曲面６８を通過することによってＰＢＳ５４を出て、光線２８Pを方向転換させる。出力プリズム５８を出た後に、光線２８Pは、撮影装置１６に接触及び反射する。「オフ」状態の撮影装置１６の画素に接触する個々の光線２８Pは、反射後にそれらのＰ偏光を保持する。しかし、「オン」状態の撮影装置１６の画素に接触する個々の光線２８Pは、反射後にＰ偏光からＳ偏光まで回転されるそれらの偏光を有する。その結果、反射光は光線２８P及びＳ偏光光線（光線２８S2）を含む。
【００３２】
撮影装置１６から反射された光線２８P及び光線２８S2は、出力プリズム５８へ引き返され、外側曲面６８を通って出力プリズム５８に再び入る。それらの光線が偏光フィルム６０へ透過するにつれて、外側曲面６８は光線２８P及び２８S2を方向転換させる。その後、光線２８P及び２８S2は、出力プリズム５８の入射表面７２を通過し、偏光フィルム６０に接触する。その後、偏光フィルム６０は、出力プリズム５８の付加的な外面７０へ光線２８S2を反射し、入力プリズム５６へ光線２８Pを透過する。
【００３３】
光線２８Pは、入射表面６６を通って入力プリズム５６を通過し、さらに外側曲面６２へ移動する。その後、光線２８Pは、（再び光線２８P）を方向転換させる）外側曲面６２を通って入力プリズム５６を出て、照明光源１２へ移動する。本開示の１つの実施形態において、照明光源１２へ引き返された光線２８Pは、再利用される入力プリズム５６へ（照明光源１２の反射性表面の方へ）反射され得る。光線２８PがＰ偏光するので、再使用される殆ど全ての光線２８Pは偏光フィルム６０を通って撮影装置１６へ透過される。これは、システム５２を動作するために必要な電力を節約する。
【００３４】
偏光フィルム６０を反射する光線２８S2は、入射表面７２を通って出力プリズム５８に再び入り、付加的な外面７０へ移動する。その後、光線２８S2は、付加的な外面７０を通って出力プリズム５８を出て、さらに映写レンズ１８へ移動する。その後、出力光線２８が所望の投射画像を有する視聴用スクリーン又はビューアーへ透過するよう、映写レンズ１８は光線２８S2を集め、導く。したがって、ＰＢＳ５４の外側曲面６２及び６８は、システム５２に必要な付加的な撮像レンズの数を減らす一体化された映写レンズとして機能する。
【００３５】
図４は、図３と関連して前述したシステム５２に類似した画像表示システムである光学システム７４の概略図である。システム７４は照明光源１２、撮影装置１６、映写レンズ１８、及びＰＢＳ７６を含み、ＰＢＳ７６はシステム５２のＰＢＳ５４と類似した方法で、照明光源１２、撮影装置１６、及び映写レンズ１８と相互に作用する。ＰＢＳ７６は、ここでは、第１のプリズムを含む透過性ＰＢＳであり、出力プリズム７８は（平坦な）付加的な表面７０及び第１の外側曲面６８の代わりに第２の外側曲面８０を有する。ＰＢＳ７６は、ここでは入力プリズム５６である第２のプリズムを更に含む。その構造において、外側曲面６２は入力プリズム５６の第３の外側曲面と称してもよい。
【００３６】
外側曲面６２及び６８と同じ方法でレンズとして機能する凹面として、外側曲面８０は例示される。したがって、外側曲面８０は、該外側曲面８０透過する光線２８S2を方向転換させる。これは、図３及び図４の光線２８S2と比較して示されるように、光線２８S2が映写レンズ１８と接触する箇所を方向転換させる。
【００３７】
映写レンズ１８及び偏光フィルム６０と関連する外側曲面８０の湾曲及び配置も、正確に光線２８を方向転換させるために予め決められてもよい。外側曲面８０の使用は、光線２８の光線の方向の付加的な制御を提供し、更に、光線２８を導くことを必要とする付加的な撮像レンズの数を減らすことができ、それによって、システム７４の寸法を縮小する。
【００３８】
図５は、図１に記載のシステム１０と類似した画像表示システムであり得る光学システム８２の概略図である。システム８２は、照明光源８４、ＰＢＳ８６、映写レンズ８８、及び撮影装置９０を含む。照明光源８４は１つ以上のＬＥＤ９２とフォーカスレンズ９４とを含み、ここでは、ＬＥＤ９２はフォーカスレンズ９４へ白色光の光線（即ち、可視スペクトルの多波長）として光線９６を発する。フォーカスレンズ９４は、ＰＢＳ８６へ光線９６の光線を集中させるためのレンズである。ＰＢＳ８６及び映写レンズ８８は、（図１に示した前述の）ＰＢＳ１４及び映写レンズ１８と同じであり得て、同じように機能する。したがって、ＰＢＳ８６は光線９６を反射した偏光構成要素（Ｓ偏光光線）と透過した偏光構成要素（Ｐ偏光光線）に分割する。
【００３９】
撮影装置９０は、図１に示す撮影装置１６に類似した偏光回転構成要素である。しかし、撮影装置９０も反射された光線９６の光線のカラー波長にフィルターをかけるためのカラーフィルタ（図示せず）を含む。これは、反射された光線９６の光線にカラー構成要素を与える。その結果、システム８２は照明光源１２（図１に示す）の３つの構成要素光源と比較して、カラー画像を提供するために他の装置を提供する。システム８２がシステム１０と同じ一般的な方法で配置されると共に、照明光源８４及び撮影装置９０は本願明細書に開示されるシステム（例えば、システム４７、５２、及び７４）のいずれかと共に使用するのに適している。単一のＬＥＤ照明光源の使用は更にカラー画像を映写するために必要な構成要素の数を減らし、それによって、システム８２が小型の装置で使用されることを可能とする。
【００４０】
図６は、一般に図２に記載のシステム４７と類似した画像表示システムである、光学システム９８の概略図である。図６に示すように、システム９８は照明光源１００、ＰＢＳ１０２、撮影装置１０４、及び映写レンズ１０５を含む。照明光源１００はＬＥＤ１０６及びフォーカスレンズ１０９を含み、それらは白色光の光線と同じ光線１１０を発するための照明光源８４（図５に示す）のための方法において機能する。他の実施形態では、照明光源１００は３つの構成要素光源（例えば照明光源１２）と置換される。
【００４１】
ＰＢＳ１０２は、ＰＢＳ４８（図２に示す）と同じ方法で機能し、入力プリズム１１２、出力プリズム１１４、及び反射性偏光フィルム１１６を含む。入力プリズム１１２及び出力プリズム１１４は、好ましくは反射性偏光フィルム１１６の対向側に互いに隣接して配置される低複屈折のポリマープリズムである。入力プリズム１１２は、外側曲面１１８及び１２０、及び入射表面１２２を含む。同様に、出力プリズム１１４は外側曲面１２４、外面１２６、及び入射表面１２８を含む。
【００４２】
この代表的な実施形態に示すように、外側曲面１１８及び１２４は凹面であり、外側曲面１２０は凸面である。外側曲面１１８、１２０、及び１２４はＰＢＳ１０２と一体化されるレンズとして機能し、それらを通じて透過される光線１１０の光線を方向転換し、それによって、付加的な撮像レンズの必要性を減らす。
【００４３】
（軸Ｔ1に沿って延びる）その主光線が軸Ｘ1に対して傾斜角度αで配向されるよう、付加的な照明光源１００は配置され、ここでは、軸Ｘ1は、外側曲面１２４及び映写レンズ１０５（本願明細書において光学軸ＸOAと称される）の光学軸に対して平行である。照明光源１００の傾斜方向は、より小型の装置を可能にし、それによって、システム９８の寸法を更に縮小する。例えば、傾斜角度の適した角度αは約４５度〜約９０度の範囲であり、ここでは、９０度は図１〜５に示す配向に対応する（即ち、軸ＸOAに対して垂直である）。
【００４４】
更に（本願明細書において光学軸Ｔ2と称され、軸Ｔ3に沿って平行に伸びる）その光学軸が軸Ｘ2に対して傾斜角度βで配向されるよう、外側曲面１１８は配置され、ここでは、軸Ｘ2はまた、光学軸ＸOA（及び軸Ｘ1に）に対して平行である。照明光源１００が傾斜角度αで配向される一方、このことは、第１の外側曲面１１８が照明光源１００から光線１１０の光線を受けることを可能にする。例えば、傾斜角度の適した角度βは約４５度〜約９０度の範囲であり、ここでは、９０度は図１〜５に示す配向に対応する（即ち、軸ＸOAに対して垂直である）。外側曲面１１８が傾斜角度βで配向されるときに、傾斜角度βが９０度未満の場合、外側曲面１１８は「非共軸表面」と称される。
【００４５】
反射性偏光フィルム１１６は、それぞれ、入力プリズム１１２及び出力プリズム１１４の入射表面１２２及び１２８の間で固定されるポリマー反射性偏光フィルムである。例えば、偏光フィルム１１６に適したフィルムは、偏光フィルム３４（図１に示す）用の前述のフィルムを含む。偏光フィルム１１６は、光線１１０を照明光源１００から受けた反射偏光構成要素（Ｓ偏光光線）と透過した偏光構成要素（Ｐ偏光光線）に分割する。
【００４６】
撮影装置１０４及び映写レンズ１０５は、一般に（図１に示し、前述した）撮影装置１６及び映写レンズ１８に類似しており、類似した方法で機能する。システム９８は（図２に示す）システム４７と同じに使用され得て、ここでは、照明光源１００の配向及び第１の外側曲面１１８（即ち、傾斜角度α及びβ）も、光線１１０の光線を導くために予め決められていてもよい。これによって、システム９８の寸法が小型装置に使用されるために、更に縮小されることを可能にする。
【００４７】
図７は、（図６に示す）システム９８に類似した画像表示システムである光学システム１３０の概略図であるが、偏光回転撮影装置の代わりにデジタルミラー装置を含む。図７に示すように、システム１３０は照明光源１３２、プレ偏光フィルム１３３、ＰＢＳ１３４、四分の一波長板１３６、撮影装置１３８、及び映写レンズ１３９を含む。照明光源１３２は、光線１４０を発するための（図１に示す）照明光源１２と類似した３つの構成要素光源である。この実施形態では、照明光源１３２も、軸Ｘ1（及び光学軸ＸOA）に対して、傾斜角度αで配向され、このことにより、システム１３２の寸法を更に縮小する。他の実施形態では、図５に関して前述した通り、照明光源１３２は白色のＬＥＤとカラーフィルタ（図示せず）との組み合わせと置換され得る。
【００４８】
プレ偏光フィルム１３３は、Ｓ偏光状態の光線１４０の光線を偏光させる吸収性又は反射性の偏光フィルムである。図示のように、プレ偏光フィルム１３３も、光線１４０を受けるための傾斜角度αで配置される。例えば、プレ偏光フィルム１３３に適したフィルムは、あらゆるタイプの吸収性又は反射性の偏光フィルム、例えば、（図１に示し、前述した）前記の偏光フィルム３４を含む。他の実施形態では、光線１４０は偏光光源（例えば、偏光ＬＥＤ及びレーザシステム）から発される。これらの実施形態では、プレ偏光フィルム１３３は、システム１３０のための構成要素の数を減らすために省略され得る。
【００４９】
ＰＢＳ１３４は、入力プリズム１４２、出力プリズム１４４、及び反射性偏光フィルム１４６を含む。入力プリズム１４２及び出力プリズム１４４は、反射性偏光フィルム１４６の対向側に互いに隣接して配置される低複屈折のポリマープリズムである。入力プリズム１４２は、外側曲面１４８、外面１５０、及び入射表面１５２を含む。同様に、出力プリズム１４４は外側曲面１５４、外面１５６、及び入射表面１５８を含む。
【００５０】
図７に示すように、外側曲面１４８は凹面であり、外側曲面１５４は凸面である。外側曲面１４８及び１５４はＰＢＳ１３４に一体化されるレンズとして機能し、それらを通して透過される光線１４０の光線を方向転換し、それによって、付加的な撮像レンズの必要性を減らす。更に、第１の外側曲面１４８は偏心化され、それによって、軸Ｘ2（及び光学軸ＸOA）に対して傾斜角度βで配向される。このことは、照明光源１３２が傾斜角度αで配向される一方、第１の外側曲面１４８が照明光源１３２から光線１４０の光線を受けることを可能にする。
【００５１】
第２の外側曲面１５４は第１の部分１５４ａ及び第２の部分１５４ｂを含み、ここでは、第１の部分１５４ａは映写レンズ１３９に面し、第２の部分１５４ｂは光吸収構成要素（図示せず）に面する。１つの実施形態では、第２の部分１５４ｂは、第２の部分１５４ｂを透過する光線１４０の光線を吸収する光吸収フィルム（図示せず）に積層される。あるいは、光吸収構成要素は、ＰＢＳ１３４に隣接するが接触せず配置され、このことにより、吸収された光線によってＰＢＳ１３４上に蓄積された熱が下がる。
【００５２】
反射性偏光フィルム１４６は、それぞれ、入力プリズム１４２及び出力プリズム１４４の入射表面１５２と１５８との間で固定されるポリマー反射性偏光フィルムである。反射性偏光フィルム１４６は、光線１４０のＳ偏光構成要素（光線１４０S）を反射して、光線１４０のＰ偏光構成要素（光線１４０P1）を透過する。例えば、偏光フィルム１４６に適したフィルムは、偏光フィルム３４のための前述したフィルムを含む。
【００５３】
四分の一波長板１３６は、約４分の１の通過毎の偏光状態による光線１４０の光線の偏光を回転する偏光回転フィルムである。撮影装置１３８は顕微鏡のミラーセルのグリッドを含み、それぞれが選択的に活性化されるデジタルミラー装置である。例えば、適したデジタルミラー装置は、テキサス州プラノのテキサスインスツルメンツインコーポレイション（Texas Instruments Inc.）から商用表示ＤＩＧＩＴＡＬ  ＬＩＧＨＴ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧミラーとして市販されている。撮影装置１３８は撮影装置１３８のミラーセルが「オン」又は「オフ」であるかどうかに基づく方向で光線１４０の光線を反射する。撮影装置１３８の「オフ」のミラーセルと接触する個々の光線１４０の光線は、第２の外側曲面１５４の第２の部分１５４ｂ（光線１４０P2と称する）へ反射される。このように、光線１４０P2は、光吸収構成要素によって吸収される。
【００５４】
反対に、撮影装置１３８の「オン」画素と接触する光線１４０の個々の光線は、第２の外側曲面１５４（光線１４０P3と称する）の第１の部分１５４ａへ反射される。このように、光線１４０P3は、映写レンズ１３９へ反射される。グレーレベルは、「オン」状態と「オフ」状態との間で与えられたミラーセルを角度調整することによって得られる。したがって、撮影装置１３８はミラーセル設定に基づいて光線１４０の個々の光線の１つ以上を透過することができ、それは偏光回転撮影装置（例えば撮影装置１６）の画素設定として、同じ方法で所望の投射画像を作成するために制御される。
【００５５】
映写レンズ１３９は、映写レンズ１８（図１に示す）に類似しており、同じように機能する。システム１３０の使用中、照明光源１３２はプレ偏光フィルム１３３へ光線１４０を発する。プレ偏光フィルム１３３は、吸収して又は光線１４０のＰ偏光構成要素を反射し、ＰＢＳ１３４の方へ光線１４０のＳ偏光構成要素（即ち（光線１４０S））を透過する。光線１４０Sは外側曲面１４８を通過することによって入力プリズム１４２に入り、それは表面湾曲のために光線１４０Sを方向転換させる。
【００５６】
その後、光線１４０は入力プリズム１４２の入射表面１５２を通過し、偏光フィルム１４６に接触する。光線１４０がプレ偏光されたので、光線１４０の殆ど全ての光線はＳ偏光状態（即ち（光線１４０S））である。その結果、偏光フィルム１４６は入力プリズム１４２内に光線１４０Sを反射し、第２の部分１５４ｂへ、出力プリズム１４４を通ってあらゆる残留の光線１４０P1を透過する。他の実施形態では、プレ偏光フィルム１３３は省略され、偏光フィルム１４６は光線１４０を、（図１及び図２に示す）偏光フィルム３４のための前述したのと同じ方法で光線１４０S及び１４０P1に分割する。
【００５７】
偏光フィルム１４６を反射する光線１４０Sは、入射表面１５２を通って入力プリズム１４２に再び入り、外面１５０へ移動する。その後、光線１４０Sは、外面１５０を通って入力プリズム１４２を出て、四分の一波長板１３６を通って移動する。その後、四分の一波長板１３６は、光線１４０Sの偏光状態を、偏光状態の四分の一（光線１４０SPと称する）だけ回転する。その後、光線１４０SPは、撮影装置１３８のミラーセルと接触する。
【００５８】
「オフ」状態の撮影装置１３８のミラーセルと接触する個々の光線１４０SPは、第２の部分１５４ｂの方向で反射される。その後、このような光線１４０SPは、四分の一波長板１３６を透過し、それは、光線１４０SPの偏光状態をＰ偏光状態（光線１４０P2と称する）へ更に回転する。その後、光線１４０P2は、入力プリズム１４２を透過し、偏光フィルム１４６と接触する。光線１４０P2はＰ偏光状態にあるので、光線１４０P2は偏光フィルム１４６及び出力プリズム１４４を透過し、光吸収構成要素によって吸収される。
【００５９】
しかし、「オン」状態の撮影装置１３８のミラーセルと接触する個々の光線１４０SPは、第１の部分１５４ａの方向で反射される。その後、このような光線１４０SPは、（光線１４０P3と称する）Ｐ偏光状態へ光線１４０SPの偏光状態を更に回転させる四分の一波長板１３６を通じて透過される。その後、光線１４０P3は、入力プリズム１４２を透過し、偏光フィルム１４６と接触する。光線１４０P3もＰ偏光状態にあるので、光線１４０P3も偏光フィルム１４６を透過し、入射表面１５８を通って出力プリズム１４４に入る。
【００６０】
その後、光線１４０P3は、外側曲面１５４（第１の部分１５４ａ）を通って出力プリズム１４４を出る。それらの光線が映写レンズ１３９へ透過するにつれて、外側曲面１５４は光線１４０P3を方向転換させる。その後、映写レンズ１３９は、光線１４０P3を集め、所望の投射画像を有する視聴用スクリーン（図示せず）に出力光線１４０’を導く。したがって、ＰＢＳ１３４の外側曲面１４８及び１５４の使用は、システム１３０に必要な付加的な撮像レンズの数を減らす。更に、撮影装置１３８は、システム１３０が、費用がかさみ、一般に非点収差特性を引き起こす全内部反射（ＴＩＲ）プリズムに代わるものとして、反射ベースの装置を使用することを可能にする。
【００６１】
図８は、単一のＰＢＳプリズムを含むが、（図５に示す）システム８２に類似した画像表示システムである光学システム１６０の概略図である。図８に示すように、システム１６０は照明光源１６２、ＰＢＳ１６４、撮影装置１６６、及び映写レンズ１６８を含む。照明光源１６２はＬＥＤ１７０及びフォーカスレンズ１７２を含み、前述の通り、ＰＢＳ１６４への白色光の光線としての光線１７４を発するための（図５に示し、前述した）照明光源８４とフォーカスレンズ８６と同じ方法で機能する。他の実施形態では、図６の照明光源１００のために前述した通り、照明光源１６２は傾斜角度αで配向される。別の代替実施形態では、照明光源１６２は（図１に示す）照明光源１２と同じに３つの構成要素光源を含む。
【００６２】
ＰＢＳ１６４は、プリズム１７６及び反射性偏光フィルム１７８を含む。プリズム１７８は低複屈折ポリマープリズムであり、それは外側曲面１８０と１８２、及び入射表面１８４を含む。図８に示すように、外側曲面１８０は凹面であり、外側曲面１８２は凸面である。外側曲面１８０及び１８２はＰＢＳ１６４に一体化されるレンズとして機能し、それらで透過される光線１７４の光線を方向転換し、それによって、付加的な撮像レンズの必要を減らす。照明光源１６２、撮影装置１６６、偏光フィルム１７８及び視聴用スクリーン（図示せず）と関連する外側曲面１８０、及び１８２の湾曲及び配置は、所望の方法で光線１７４を導くために予め決められてもよい。他の実施形態では、図６の外側曲面１１８のために前述された通り、外側曲面１８０は傾斜角度βで配向される。
【００６３】
反射性偏光フィルム１７８は、プリズム１７６の入射表面１８４に隣接して固定されたポリマー反射性偏光フィルムである。例えば、偏光フィルム１７８に適したフィルムは、（図１に示す）偏光フィルム３４のための前述されたフィルムを含む。偏光フィルム１７８は、反射された偏光構成要素（Ｓ偏光光線）及び透過された偏光構成要素（Ｐ偏光光線）に照明光源１６２から受けた光線１７４を分割する。
【００６４】
撮影装置１６６は、画素化された撮像構成要素、例えば透過性ＬＣＤ、ＨＴＰＳ、又はプリズム１７６の外側曲面１８２に隣接して配置された極小電気機械システム撮影装置（ＭＥＭＳ）である。撮影装置１６６も反射された光線１７４の光線の波長にフィルターをかけるためのカラーフィルタ（図示せず）を含み、それによって、光線１７４の反射光線にカラー構成要素を付与する。撮影装置１６６は、該撮影装置１６６の画素が「オン」又は「オフ」であるかに基づき、光線１７４の光線を透過する。撮影装置１６６の「オフ」画素と接触する光線１７４の個々の光線は、撮影装置１６６によって遮断される。反対に、撮影装置１６６の「オン」画素と接触する光線１７４の個々の光線は、撮影装置１６６を通って映写レンズ１６８へ透過する。その結果、撮影装置１６６は画素設定に基づいて光線１７４の個々の光線の１つ以上を透過することができ、それは所望の投射画像を生成するために制御される。映写レンズ１６８は、該映写レンズ１６８が、出力光線１７４’として視聴用スクリーンへ透過するために、撮影装置１６６から受けられる光線１７４の光線を集めるよう、撮影装置１６６に隣接して配置される。
【００６５】
システム１６０の使用中、照明光源１７０はＰＢＳ１６４へ光線１７４を発する。ＰＢＳ１６４に入る前に、光線１７４は偏光されておらず、Ｓ偏光光線（光線１７４S）及びＰ偏光光線（光線１７４P）を含む。光線１７４は外側曲面１８０を通過することによってプリズム１７６に入り、表面湾曲のために光線１７４S及び１７４Pを方向転換させる。その後、光線１７４は、プリズム１７６の入射表面１８４を通過し、偏光フィルム１７８に接触する。その後、偏光フィルム１７８はプリズム１７６へ光線１７４Sを反射し、廃棄又は再利用されるＰＢＳ１６４を越えて、光線１７４Pを透過する。
【００６６】
偏光フィルム１７８を反射する光線１７４Sは、入射表面１８４を通ってプリズム１７６に再び入り、さらに外側曲面１８２へ移動する。その後、光線１７４Sは外側曲面１８２を通ってプリズム１７６を出て、表面湾曲により光線１７４Sを方向転換し、撮影装置１６６へ移動する。「オフ」状態の撮影装置１６６の画素と接触する個々の光線１７４Sは、撮影装置１６６によって遮断される。しかし、「オン」状態で撮影装置１６６の画素と接触する個々の光線１７４Sは、撮影装置１６６を通って映写レンズ１６８へ透過する。出力光線１７４’が所望の投射画像を有する視聴用スクリーン（図示せず）へ透過するよう、その後、映写レンズ１６８は光線１７４Sを集めて導く。したがって、ＰＢＳ１６４の外側曲面１８０及び１８２は、システム１６０に必要な付加的な撮像レンズの数を減らす一体化された映写レンズとして機能する。
【００６７】
図９は、（図６に示す）システム９８と同じ画像表示システムである光学システム１８６の概略図である。図９に示すように、システム１８６は照明光源１８８、ＰＢＳ１９０、対物レンズ１９２、及び撮影装置１９４を含む。照明光源１８８はＬＥＤ１９６及び視準レンズ１９８を含み、ここでは、ＬＥＤ１９６は、前述の通り、視準レンズ１９８への白色光の光線としての光線２００を発するための（図５に示し、前述した）照明光源８４と同じように機能する。視準レンズ１９８は、ＬＥＤ１９６からの光線２００を受け、光線２００がＰＢＳ１９０へ透過するように、光線２００の光線を平行にする。
【００６８】
ＰＢＳ１９０は、プリズム２０２及び反射性偏光フィルム２０４を含む。プリズム２０２は低複屈折のポリマープリズムであり、外側曲面２０６及び２０８、及び入射表面２１０を含む。図９に示すように、外側曲面２０６及び２０８は各々ＰＢＳ１９０に一体化されるレンズアレイとして機能する。外側曲面２０６のレンズアレイは、遠距離場パターン（即ち、視準レンズ１９８から透過される光線２００のプロファイル）を、撮影装置１９４と同じ態様比率（例えば、１６：９の比率又は４：３の比率）を有するサブプロファイルに抽出する。その後、光線２００の各々のサブプロファイルは、外側曲面２０８の対応するレンズで撮像される。この実施形態は、均一な照射を必要とするターゲット（例えば、映写テレビ光エンジン（projection television light engines）及びソーラシミュレータ）と共に使用するのに適している。照明光源１８８、撮影装置１９４、偏光フィルム２０４、及び視聴用スクリーン（図示せず）と関連する外側曲面２０６及び２０８の湾曲及び配置は、所望の方法の光線２００を導くために予め決められてもよい。
【００６９】
反射性偏光フィルム２０４は、プリズム２０２の入射表面２１０に隣接して固定されたポリマー反射性偏光フィルムである。例えば、偏光フィルム２０４に適したフィルムは、（図１に示す）偏光フィルム３４のために前述されたフィルムを含む。偏光フィルム２０４は、照明光源１８８から受けた光線２００を、反射した偏光構成要素（Ｓ偏光光線）及び透過した偏光構成要素（Ｐ偏光光線）に分割する。
【００７０】
対物レンズ１９２がＰＢＳ１９０からの光線２００のサブプロファイルを受け、撮影装置１９４上に光線２００のサブプロファイルを重畳するよう、対物レンズ１９２はＰＢＳ１９０に隣接して配置される。撮影装置１９４は、映写レンズ１９２に隣接して配置される画素化された撮像構成要素であり、（図８に示す）撮影装置１６６と同じに機能する。このように、撮影装置１９４は画素設定に基づく光線２００の個々の光線の１つ以上を透過し、それは所望の投射画像を生成するために制御される。
【００７１】
システム１８６の使用中、ＬＥＤ１９６は視準レンズ１９８へ光線２００を発する。視準レンズ１９８は、光線２００の光線を平行にし、ＰＢＳ１９０へ光線を向ける。ＰＢＳ１９０に入る前に、光線２００は偏光されておらず、Ｓ偏光光線（光線２００S）とＰ偏光光線（光線２００P）との双方を含む。光線２００は、外側曲面２０６を通過することによってプリズム２０２に入り、外側曲面２０６の副レンズは、光線２００のプロファイルを撮影装置１９４と同じ態様比率を有するサブプロファイルに抽出する。その後、光線２００は、プリズム２０２の入射表面２１０を通過し、さらに偏光フィルム２０４に接触する。その後、偏光フィルム２０４は、プリズム２０２へ光線２００Sを反射し、廃棄又は再利用されるＰＢＳ１９０を越えて、光線２００Pを透過する。
【００７２】
偏光フィルム２０４を反射する光線２００Sは、入射表面２１０を経てプリズム２０２に再び入り、さらに外側曲面２０８へ移動する。その後、光線２００Sは、外側曲面２０８の対応する副レンズを経て、プリズム２０２を出る。その後、光線２００Sは、対物レンズ１９２へ移動する。その後、対物レンズ１９２は、光線２００Sを受け、撮影装置１９４上へ重畳する。「オン」状態の撮影装置１９４の画素と接触する個々の光線２００Sは、所望の投射画像を有する視聴用スクリーンへ、撮影装置１９４を透過する。したがって、ＰＢＳ１９０の外側曲面２０６及び２０８は、システム１８６のために必要な付加的な撮像レンズの数を減らす、一体化された副レンズアレイとして機能する。
【００７３】
図１０はＰＢＳ２１２の斜視図であり、本願明細書において開示される画像表示システムのいずれかに使用するのに適したＰＢＳの例である。本開示のＰＢＳ２１２は、視聴用スクリーン（図示せず）に、光を導くことを必要とする撮像レンズの数を減らすことができ、画像をアナモルフィック（例えば、４：３から１６：９までの比率）に高めることができる。
【００７４】
ＰＢＳ２１２は、入力プリズム２１４、出力プリズム２１６、及び反射性偏光フィルム２１８を含む。入力プリズム２１４及び出力プリズム２１６は、反射性偏光フィルム２１８の対向側に互いに隣接して配置される低複屈折のポリマープリズムである。入力プリズム２１４は、第１の外側曲面２２０、第２の外側曲面２２２、及び入射表面（図示せず）を含む。同様に、出力プリズム２１６はアナモルフィック外面２２４、付加的な外面２２６、及び入射表面（図示せず）を含む。反射性偏光フィルム２１８は、それぞれ、入力プリズム２１４と出力プリズム２１６の入射表面との間で固定されるポリマー反射性偏光フィルムであり得る。例えば偏光フィルム２１８に適したフィルムは、偏光フィルム３４のために前述されるフィルムを含む。
【００７５】
図示のように、第１の外側曲面２２０は凹面であり、第２の外側曲面２２２は凸面であり得る。外側曲面２２０及び２２２はＰＢＳ２１２に一体化され、（光線２２８によって表される）光線を方向転換させるレンズ（通常、屈折力を有する屈折性の表面として）として機能し、それにより、付加的な撮像レンズの必要性を減らす。更に、アナモルフィック外面２２４は、画像をアナモルフィック（例えば、４：３から１６：９の比率）に高めるための２つの軸方向に沿って湾曲する外面である。アナモルフィック外面２２４は、（湾曲２２４ａによって表される）Ｘ軸に沿った第１の凸湾曲、及び（湾曲２２４ｂによって表される）Ｙ軸に沿った第２の凸湾曲を含み、湾曲２２４ａ及び２２４ｂはそれぞれＸ軸及びＹ軸に沿って様々な拡大率を提供する。したがって、アナモルフィック外面２２４の使用は、アナモルフィックに画像を高めるための付加的なアナモルフィックレンズの必要性を取り除く。
【００７６】
ＰＢＳ２１２は、透過性又は反射性のＰＢＳとして機能するよう、画像表示システム内に配置され得る。第１の外側曲面２２０が照明光源（図示せず）から光線２２８ａを受けるために配向されるよう、ＰＢＳ２１２は配置される。その後、光線２２８ａは、図２（反射性）及び図４（透過性）の上記の実施形態に記載されるのと同じ方法で、ＰＢＳ２１２を透過する。その後、光線２２８ａはアナモルフィック外面２２４を通ってＰＢＳ２１２を出て、それにより、光線２２８ｂを生成するために光線２２８ａをアナモルフィックに高める。その後、光線２２８ｂは、光線２２８ｂと同じ態様比率を有する視聴用スクリーンに移動する。
【００７７】
図１〜図１０に記載されるＰＢＳは、凸状又は凹状の特定の外側曲面によって示される一方、本開示の他のＰＢＳは凸状及び凹状の湾曲の様々な組み合わせを含み得る。さらに、本開示のＰＢＳの各々の外側曲面は、表面全体（例えば、図１の外側曲面３８）又は表面の部分のみに沿った湾曲を示し、ここでは、光線２８は透過する（例えば図１の外側曲面４２）。本開示の幾つかの代表的な実施形態では、曲面の１つ以上が非球面、アナモルフィック、均質化され、円筒状、又はそれらの組合せでもよい。更に（曲面及び非曲面を含む）表面の１つ以上は、例えば、回折要素、フレネル、マイロレンズ、レンズアレイ、プリズム要素、拡散性要素、二値要素、円環状要素、トロイダル要素、回折格子素子、反復要素（例えば熱間鍛造要素）、及びそれらの組み合わせのような特徴を含み得る。
【００７８】
本開示のいくつかの付加的な代表的な実施形態では、照明光源のアスペクト比は、視聴用スクリーンのアスペクト比と同じである。更に、光線の折り曲げ角度は、緊密度を増すために９０度未満でもよい。更に、図１〜９に示される実施形態の１つ以上のために、ＰＢＳ（例えば偏光フィルム３４）の反射性偏光フィルムは、入射光線に対して４５度以外の角で配向され得る。例えば、図６及び図７に示される偏光フィルム１１６及び１４６は、それぞれ入射光線（即ち、光線１１０及び１４０）に対して、４５度未満の角度で配向される。例えば、ＰＢＳの反射性偏光フィルムの適した配向角度は、入射光線に関して約３０度〜約６０度である。
【００７９】
前述の通り、第１の及び第２のプリズム、例えば、本開示のＰＢＳの入力プリズム（例えば、入力プリズム３０、４９、５６、１１２、１４２、及び２１４）、出力プリズム（例えば、出力プリズム３２、５８、７８、１１４、１４４、及び２１６）、及び、単一プリズム（例えば、プリズム１７６及び２０２）は、それぞれポリマー材料から製造される。幾つかの代表的な実施形態では、第１のプリズムは第１のポリマー材料から製造され、第２のプリズムは第２のポリマー材料から製造される。第１及び第２のポリマー材料は、特定の用途に応じて同じ又は異なる。それらのポリマーの性質のため、第１及び第２のプリズムは、様々な方法、例えば押出成形により容易に製造され得る。第１のプリズム及び第２のプリズムが成形されたあと、反射性偏光フィルム（例えば、反射性偏光フィルム３４及び６０）は、付着される、又は第１のプリズム及び第２のプリズムのそれぞれの入射表面の間に配置され、第２のプリズムと関連して第１のプリズムを固定する。例えば、接着用の適した接着剤は、紫外線硬化性光学接着剤を含む。あるいは、プリズムの少なくとも１つは、反射性偏光フィルムに対して成形され得る。例えば、本開示のＰＢＳを製造するために適した技術は、参照することにより本明細書にそのすべてが包含され、同時係属かつ同時に譲渡された出願である２００５年７月２９日付で出願の米国特許出願第１１／１９２６８１号（発明の名称：「偏光ビームスプリッタの形成方法」）に開示される。
【００８０】
１つの実施形態では、プリズムの少なくとも１つは、プリズムの非光学表面に配置される１つ以上の機械組立体の特徴によって形成される（例えば、鋳造される）。機械組立体の特徴は非光学表面に形成される構造であり、それは画像表示システムのプリズムを取り付けて及び固定するために使用される。当業者は、様々な機械組立体の特徴（例えば、タブ又は非光学表面に形成されるペグ）が使用され得ると認識する。好ましくは、各プリズムは１つ以上の機械組立体の特徴により形成される。
【００８１】
製造後、本開示のＰＢＳは、画像表示システム（例えば、システム１０、４７、５２、７４、８２、９８、１３０、１６０、及び１８６）に組み込まれ得る。本開示のＰＢＳが光線を折曲し、必要な撮像レンズの数を減らすので、画像表示システムは小さい撮像装置に使用するために小型でもよい。例えば、画像表示システムの適した容積寸法は、約１６立方センチメートル以下の容積を含む。画像表示システムの適した設置領域の例は、約９平方センチメートル以下の面積を含み、ここでは、設置領域が図１〜図１０に示される図に平行な平面に取り込まれる。
【００８２】
例えば、第１のプリズム、第２のプリズム及び本開示のＰＢＳの単一プリズムのための適したポリマーは、透明なポリマー、例えばアクリルポリマー（例えばポリメチルメタクリレート）、環状オレフィンコポリマー、ポリカーボネート、及びそれらの組み合わせを含む。例えば、特に適したポリマーは、日立化成工業株式会社（日本、東京）から商用表記「ＯＰＴＯＲＥＺ  ＯＺ−１３３０」シリーズのポリマーとして市販されているアクリルポリマーと、三菱エレクトリック＆エレクトロニクスインコーポレイテッド（米国、カリフォルニア州、サイプレス）のＷＦ−１００アクリル樹脂とを含む。１つの実施形態では、着色剤（例えば、顔料及び色素）は彩色された色調を有するプリズムを提供するために、透明なポリマーに添加され得る。更に、本開示の所定のＰＢＳの入力及び出力プリズムは、様々なカラーを含み得る。例えば、本開示のＰＢＳはノッチスペクトル帯域フィルタとして機能してもよく、ここでは、入力プリズムはローパスフィルタとして機能し、さらに出力プリズムはショートパスフィルタとして機能する（又はその逆）。
【００８３】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、第１のプリズムを第２のプリズムに固定するための代表的な係合機構を示す代表的なＰＢＳ３１４、４１４、５１４、及び６１４の分解斜視図である。ＰＢＳ３１４、４１４、５１４、及び６１４はＰＢＳ１４と類似の全体構造を有し、ここでは、それぞれの参照表示は３００、４００、５００、及び６００番台である。図１１Ａ〜図１１Ｄに開示される実施形態も、本開示の前述の二重プリズムの実施形態のいずれかとして適している。
【００８４】
図１１Ａに示すように、ＰＢＳ３１４の第１のプリズム３３０は、左表面３８２、右表面３８４、及び突出部、例えば１つ以上の雄部材３８６ａ及び３８６ｂを更に含む。左表面３８２及び右表面３８４は、第１のプリズム３３０の横方向の表面であり、外面３３６、外側曲面３３８、及び入射表面３４０によって間隔が置かれる。入射表面３４０を越えた方向において、雄部材３８６ａ及び３８６ｂは入射表面３４０の周囲の縁部で、左表面３８２及び右表面３８４からそれぞれ延長可能である。第１のプリズム３３０は、左表面３８２及び／又は右表面３８４が一体的に形成される１つ以上の雄部材３８６ａ及び３８６ｂによって成形され得る。
【００８５】
第２のプリズム３３２は、左表面３８８及び右表面３９０を含む。左表面３８８及び右表面３９０は、第２のプリズム３３２の横方向の表面であり、外側曲面３４２、外面３４４、及び入射表面３４６によって間隔が開けられる。それぞれが少なくとも１つの雄部材３８６ａ及び３８６ｂのうちの１つをその中で受けることができる１つ以上の雌部３９２ａ及び３９２ｂは、左表面３８８及び右表面３９０内でそれぞれ延長可能であり、入射表面３４６の周囲の縁部まで延長する。１つ以上雌部３９２ａ及び３９２ｂは、第２のプリズム３３２の成形の間に形成され得る、或いは、形成後、左表面３８８及び／又は右表面３９０が切断される。
【００８６】
第１のプリズム３３０から延長する雄部材３８６ａ及び３８６ｂ、及び第２のプリズム３３２に配置された雌部３９２ａ及び３９２ｂと共にＰＢＳ３１４が示されるが、対向する配向は代替的に使用され得る。この代替設計において、雄部材３８６ａ及び３８６ｂは第２のプリズム３３２から延長し、さらに雌部３９２ａと３９２ｂは第１のプリズム３３０に配置される。別の代替設計において、第１のプリズム３３０は第２のプリズム３３２の第２の雄部材及び第２の雌部と一致する第１の雄部材及び第１の雌部を含み得る。
【００８７】
図１１ＢはＰＢＳ４１４を図示し、該ＰＢＳ４１４はＰＢＳ３１４に類似しており、第１のプリズム４３０及び第２のプリズム４３２を含み、ここでは、第１のプリズム４３０は雄部材４８６ａ及び雌部４９２ａを含み、第２のプリズム４３２は雄部材４８６ｂ及び雌部４９２ｂを含む。雄部材４８６ａ及び４８６ｂは、そこから入射表面４４０及び４４６（即ち反射性偏光フィルムに隣接した表面）に配置され、そこから投射されるペグである。同様に、雌部４９２ａ及び４９２ｂは、入射表面４４０及び４４６にそれぞれ配置される凹部である。
【００８８】
図１１ＣはＰＢＳ５１４を図示し、該ＰＢＳ５１４もＰＢＳ３１４に類似しており、第１のプリズム５３０及び第２のプリズム５３２を含み、ここでは、第１のプリズム５３０は雄部材５８６ａ及び５８６ｂを含み、第２のプリズム５３２は雌部５９２ａ及び５９２ｂを含む。雄部材５８６ａ及び５８６ｂは、入射表面５４０上に配置された「Ｌ」字形部材であり、そこから投射される。同様に、雌部５９２ａ及び５９２ｂは、入射表面５４６内に配置された「Ｌ」字形部材であり、その中に形成される凹部又はスロットとして構成される。
【００８９】
図１１ＤはＰＢＳ６１４を図示し、該ＰＢＳ６１４もＰＢＳ３１４に類似しており、第１のプリズム６３０及び第２のプリズム６３２を含み、ここでは、第１のプリズム６３０は雄部材６８６を含み、第２のプリズム６３２は雌部６９２を含む。雄部材６８６は、多くの入射表面６４０を含む長方形の表面であり、そこから投射される。同様に、雌部６９２は多くの入射表面６４６内に配置される長方形の凹部である。第１のプリズム６３０が第２のプリズム６３２に固定されるときに、反射性偏光フィルム６３４は、その後、雄部材６８６と雌部６９２との間で配置され得る。
【００９０】
各ＰＢＳ３１４、４１４、５１４、及び６１４を製造する間、反射性偏光フィルムは第１のプリズムと第２のプリズムとの間で配置され得る。雄部材（例えば、雄部材３８６ａ及び３８６ｂ）は、対応する雌部（例えば、雌部３９２ａ及び３９２ｂ）に整列されるよう、第１のプリズムは、その後、第２のプリズムと関連して配向される。この整列は、第１のプリズムが第２のプリズムと関連して正確に配置されることを確実にするために有益である。その後、第１のプリズムは、雄部材を対応する雌部に挿入することによって、並行して第２のプリズムと係合されてもよい。これは、滑らか且つ平坦な界面を提供するために、第１のプリズム及び第２のプリズムの入射表面間で、反射性偏光フィルムを圧縮する。雄部材は、接着剤により対応する雌部に固定され得る。更に、雄部材を対応する雌部に嵌合及び／又は溶接（例えば、超音波、赤外線、熱かしめ、スナップばめ、プレスばめ、及び化学的溶接）することによって第１のプリズムは第２のプリズムに固定され得る。
【００９１】
図１１Ａ〜図１１Ｄに示す雄部材及び雌部は、１つのプリズムが対向するプリズムに配置されるそれぞれの雌型部と係合するよう構成される少なくとも１つの雄部材を含むような他の係合機構と置換され得る。前述の通り、雄部材及び雌部がＰＢＳ３１４と使用して示されると共に、他の係合機構は、本開示のあらゆる二重プリズムＰＢＳ（例えば、ＰＢＳ４８、５４、７６、８６、１０２、１３４、及び２１２）に適している。本開示に応じて、本明細書に例示されている数と異なる数の雄部材及び雌部が使用され得ることを当業者は容易に理解するであろう。例えば、代表的なＰＢＳは３つ以上の雌部内で受けられる３つ以上の雄部材を含み得る。
【００９２】
本願は代表的な実施形態に関して記載されているが、当業者は、変更が開示の精神及び範囲から逸脱することなく、形式上及び細部において成され得ると認識する。例えば、本願明細書に記載のいくつかの光学素子は、他の類似した光学素子と置換される、又は完全に除去される。
【００９３】
上記図面は本開示のいくつかの代表的な実施形態を示しているが、前述の通り、他の実施形態も考慮される。すべての場合において、この開示は、代表例によって本発明を表しており、限定ではない。多数の他の変更例及び実施形態が、当業者によって考案され得ることを理解すべきであり、それは、本開示の原理の範囲及び精神の範囲内に含まれる。図面は縮尺通りに描かれていない場合がある。同じ参照番号が、複数の図を通じて同じ部分を示すために使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本開示の代表的な反射性ＰＢＳを含む画像表示システムの概略図。
【図２】本開示の別の代表的な反射性ＰＢＳを含む画像表示システムの概略図。
【図３】本開示の代表的な透過性ＰＢＳを含む画像表示システムの概略図。
【図４】本開示の透過性ＰＢＳの別の代表的な実施形態を含む画像表示システムの概略図。
【図５】他の照明光源と共に使用する本開示の反射性ＰＢＳの他の代表的な実施形態を含む画像表示システムの概略図。
【図６】偏心表面を有する本開示の反射性ＰＢＳの他の代表的な実施形態を含む画像表示システムの概略図。
【図７】偏心表面を有する本開示の反射性ＰＢＳの他の代表的な実施形態を含み、デジタルミラー装置と共に使用される画像表示システムの概略図。
【図８】単一のプリズムを使用する本開示の反射性ＰＢＳの他の代表的な実施形態を含む画像表示システムの概略図。
【図９】単一均質性プリズムを使用する本開示の反射性ＰＢＳの他の代表的な実施形態を含む画像表示システムの概略図。
【図１０】アナモルフィック面を有する本開示のＰＢＳの斜視図。
【図１１Ａ】本開示による反射性ＰＢＳであって、図１のＰＢＳと同じ全体的構造を有する反射性ＰＢＳの付加的な代表的な実施形態の分解斜視図。
【図１１Ｂ】本開示による反射性ＰＢＳであって、図１のＰＢＳと同じ全体的構造を有する反射性ＰＢＳの付加的な代表的な実施形態の分解斜視図。
【図１１Ｃ】本開示による反射性ＰＢＳであって、図１のＰＢＳと同じ全体的構造を有する反射性ＰＢＳの付加的な代表的な実施形態の分解斜視図。
【図１１Ｄ】本開示による反射性ＰＢＳであって、図１のＰＢＳと同じ全体的構造を有する反射性ＰＢＳの付加的な代表的な実施形態の分解斜視図。
【図１】
2009503585.tif 000003
【図２】
2009503585.tif 000004
【図３】
2009503585.tif 000005
【図４】
2009503585.tif 000006
【図５】
2009503585.tif 000007
【図６】
2009503585.tif 000008
【図７】
2009503585.tif 000009
【図８】
2009503585.tif 000010
【図９】
2009503585.tif 000011
【図１０】
2009503585.tif 000012
【図１１Ａ】
2009503585.tif 000013
【図１１Ｂ】
2009503585.tif 000014
【図１１Ｃ】
2009503585.tif 000015
【図１１Ｄ】
2009503585.tif 000016
【国際調査報告】
2009503585.tif 000017
2009503585.tif 000018
2009503585.tif 000019
2009503585.tif 000020
2009503585.tif 000021