(57)【要約】本発明は、偏光ビームスプリッターのアレイ（１１０）並びに光源（１３５）によって生じた偏光してない光を受けるための少なくとも一つの第一のレンズ（１１５）及び第二のレンズ（１２０）を縦続に含む、偏光を変換するシステム（１００）及びそれを調節するための方法に関係する。第一及び第二のレンズの位置を、偏光ビームスプリッターアレイにおける偏光してない光の焦点を調節するために、設定することができる。あるいは、二つのレンズが、調節可能であり得る。偏光を変換するシステムは、撮像デバイス（１５５）を含む液晶ディスプレイに組み込まれてもよい。第三のレンズ（１２５）及び第四のレンズ（１３０）を、偏光ビームスプリッターアレイからの偏光した光を受けると共に偏光した光を撮像デバイスに集束させるために、縦続に配置してもよい。偏光してない光を偏光ビームスプリッターアレイに集束させるために、レンズの少なくとも一つの位置を設定することによって、そのシステムを調節することができ、それによって偏光ビームスプリッターアレイから来る偏光してない光の反射を減少させる。
2005535928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光ビームスプリッターアレイ並びに
光源から発生させられる偏光してない光を受けると共に該偏光してない光を該偏光ビームスプリッターアレイへ集束させるために縦続される少なくとも第一のレンズ及び第二のレンズ
を含む偏光変換システムであって、
該第一及び第二のレンズの少なくとも一つの位置は、該偏光ビームスプリッターアレイへの該偏光してない光の集束を較正するために、調節可能である偏光変換システム。
【請求項２】
前記光源と前記第一のレンズとの間に位置決めされる光導管をさらに含み、
該光導管は、前記光源からの前記偏光してない光を受けるための入力及び前記偏光してない光を前記第一のレンズに向かって出力するための出力を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
撮像器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズのうちの少なくとも一つの位置は、固定される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズは、互いに対して調節可能である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記光源は、素子及び反射器を含むランプである請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
偏光ビームスプリッターアレイ、
光源から発生させられる偏光してない光を受けると共に該偏光してない光を該偏光ビームスプリッターアレイへ集束させるために縦続される少なくとも第一のレンズ及び第二のレンズ、並びに
該偏光ビームスプリッターアレイから偏光した光を受ける撮像器
を含む投射ディスプレイであって、
該レンズの少なくとも一つの位置は、該偏光ビームスプリッターアレイへの該偏光してない光の集束を較正するために、調節可能である投射ディスプレイ。
【請求項８】
前記光源と前記第一のレンズとの間に位置決めされる光導管をさらに含み、
該光導管は、前記光源からの前記偏光してない光を受けるための入力及び前記偏光してない光を前記第一のレンズに向かって出力するための出力を有する請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記光源は、素子及び反射器を含むランプである請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
撮像器をさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズのうちの少なくとも一つの位置は、固定される請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズは、互いに対して調節可能である請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記偏光ビームスプリッターアレイからの偏光した光を受けると共に該偏光した光を前記撮像器へ集束させるために縦続されると共に位置決めされる少なくとも第三のレンズ及び第四のレンズをさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第三及び第四のレンズの少なくとも一つの位置は、前記撮像器への前記偏光した光のビームの大きさを較正するために、調節可能である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
光導管、偏光ビームスプリッターアレイ、及び該光導管と該偏光ビームスプリッターアレイとの間に位置させられる少なくとも二つのレンズを含む偏光変換システムを較正する方法であって、
該レンズの少なくとも一つの位置を調節することを含み、
該調節するステップは、偏光してない光を該偏光ビームスプリッターアレイへ集束させ、それによって、該偏光ビームスプリッターアレイからの該偏光してない光の反射を減少させる方法。
【請求項１６】
撮像器への前記偏光した光のビームの大きさを調節するための第三のレンズ及び第四のレンズの少なくとも一つの位置を調節するステップをさらに含み、
前記偏光した光は、前記偏光ビームスプリッターアレイから受けられる請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射ディスプレイの分野に、特に投射ディスプレイ用の偏光回復システムに、関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン上の液晶（ＬＣＯＳ）であるものを含む、液晶投射ディスプレイ（ＬＣＤ）は、典型的には、それらの撮像器の照明用に特定の光の偏光を提供するために、光の偏光の変換システムを使用する。一つのこのような偏光変換システムは、ランプと撮像器との間における照明の経路中に光導管及び偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）アレイを置く。さらに、光を集束させるレンズは、一般的には、光導管とＰＢＳアレイとの間に置かれる。
【０００３】
偏光変換システムにおける光のスループットの効率は、システムの光学構成部品の調整不良、例えばランプの反射器と光導管との間の不適切な距離又は光導管に関する焦点の範囲外に存在するＰＢＳアレイによって、悪影響を及ぼされ得る。これらの調製不良は、そのアレイの隣り合う区画上へあふれ出させられるＰＢＳアレイの特定の区画に集束させるべきである光を引き起こし、そのアレイは、その光を、それの本来の目的のために使用できない状態にする。例えば、隣り合う区画が、アルミニウム処理されるとすれば、あふれ出させられる光は、ＰＢＳアレイから離れて反射させられる。ＰＢＳアレイが、アルミニウム処理されないとすれば、あふれ出させられる光は、誤った偏光を伴って透過させられ、システムにおける他の場所で吸収される。よって、典型的な偏光変換システムは、一般的に、撮像器の照明用に意図した光のエネルギーの多くを浪費する。照明に使用されないこの光のエネルギーは、典型的には、熱として散逸させられ、その熱は、特にディスプレイが小さいとき、偏光子の過熱に至り得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、偏光変換システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
偏光変換システムは、偏光ビームスプリッターアレイ並びに光源から発生させられる偏光してない光を受けるために縦続させられる少なくとも第一のレンズ及び第二のレンズを含む。光源は、素子及び反射器を含むランプであり得る。第一及び第二のレンズは、偏光してない光を、偏光ビームスプリッターアレイへ集束させる。第一又は第二のレンズの位置は、偏光ビームスプリッターアレイへの偏光してない光の焦点を較正するために、調節可能であり得る。あるいは、両方のレンズが、調節可能であり得る。
【０００６】
偏光変換システムは、光源と第一のレンズとの間に位置決めされる光導管をさらに含むことができる。光導管は、光源からの偏光してない光を受けるための入力及び偏光してない光を第一のレンズに向かって出力するための出力を有することができる。
【０００７】
偏光変換システムは、ＬＣＤディスプレイの中に組み込まれ得ると共に、偏光ビームスプリッターからの偏光した光を受ける撮像器を含むことができる。第三のレンズ及び第四のレンズを、偏光ビームスプリッターアレイからの偏光した光を受けると共に偏光した光を撮像器へ集束させるために、縦続させると共に位置決めすることができる。また、第三及び第四のレンズの少なくとも一つの位置は、撮像器に合わせるために偏光した光のビームの大きさを較正するために、調節可能であり得る。
【０００８】
また、本発明は、光導管、偏光ビームスプリッターアレイ、及び光導管と偏光ビームスプリッターアレイとの間に位置させられる少なくとも二つのレンズを含む偏光変換システムを較正する方法に関する。その方法は、偏光してない光を偏光ビームスプリッターアレイに集束させるためのレンズの少なくとも一つの位置を調節すること、それによって、使用可能な偏光状態に対するスループットを最適化することを含む。また、その方法は、撮像器への偏光した光のビームの大きさを調節するための第三のレンズ及び第四のレンズの少なくとも一つの位置を調節するステップを含むことができ、偏光した光は、偏光ビームスプリッターアレイから受けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、シリコン上の液晶（ＬＣＯＳ）であるディスプレイを含む、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）投射システムにおける使用のための偏光変換システムである。偏光変換システムは、適切な偏光を有する光の最大の量を、ＰＢＳアレイを通じて屈折させるように、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）アレイの特定の領域へ偏光してない光を正確に集束させるために、較正することができる調節可能なレンズを含む。よって、撮像器の照明に使用される光の量を最大化すると共に、さもなければ、投射器内に散逸させられる光のエネルギーの量を減少させる。
【００１０】
図１を参照して、ＬＣＤ投射システムにおける使用のための光システム１００を示す。光システムは、偏光変換システム１０５、光源１３５、光導管１５０、及び撮像器１５５を含む。光源１３５は、反射器１４５及び素子１４０を含むランプであり得る。動作中に、偏光してない光を、光源１３５によって発生させると共に、光導管１５０を介して偏光変換システム１０５へ伝える。偏光変換システム１０５は、光を偏光させると共に、偏光した光を、第三のレンズ１２５及び第四のレンズ１３０を介して撮像器１５５へ投射する。代替の実施形態においては、複数の光源及び光導管を、高性能ＬＣＤ投射器における撮像器の照度を増加させるために、使用することができる。
【００１１】
偏光変換システム１０５は、ＰＢＳアレイ１１０、第一のレンズ１１５、及び第二のレンズ１２０を含む。第一及び第二のレンズ１１５及び１２０を、光導管１５０からの偏光してない光１６０を受けると共に偏光してない光１６０をＰＢＳアレイ１１０へ集束させるために、位置決めする。特に、第一及び第二のレンズ１１５及び１２０の集束させる動作を補うために、追加のレンズを、光導管１５０とＰＢＳアレイ１１０との間に位置決めすることができる。ＰＢＳアレイ１１０によって偏光させられた光１６５を撮像器１５５へ集束させるために、第三及び第四のレンズを、ＰＢＳアレイ１１０と撮像器１５５との間に位置決めすることができる。重ねて、第三及び第四のレンズ１２５及び１３０の集束させる動作を補うために、追加のレンズを、ＰＢＳアレイ１１０と撮像器１５５との間に加えることができる。
【００１２】
光導管１５０は、一つの場所から別の場所へ光を伝導するために本体内で内部に光を反射させると共に屈折させる、可撓性のある半透明の管であり得る。よって、光源１３５を、製品における任意の所望の位置に、位置させることができると共に、必ずしも撮像器１５５に対して最も近くに位置させる必要がない。ＬＣＤ投射システムの当業者に知られているように、反射、屈折、及び波長の効果は、光導管を実施するとき、考慮に入れられる。
【００１３】
第一のレンズ１１５の位置を、偏光してない光１６０をＰＢＳアレイ１１０へ集束させるために、光軸に沿って調節することができる。例えば、図２を参照して、レンズ１１５を、周辺に外部の螺旋の溝２１０を有する調節可能な樽２０５に据え付けることができる。樽２０５は、光軸に平行である、それの軸のまわりに回転可能であり得ると共にその軸に沿って可動であり得る。偏光変換システム１０５へ取り付けられるとき、樽２０５を、固定された突出物２１５に対して位置決めすることができ、ここで、固定された突出物２１５は、ねじの溝２１０に合致する。このように、樽２０５の回転は、樽２０５が、光軸に沿って前後に動くことを引き起こすことができ、レンズ１１５の位置における調節を引き起こす。一つの配置において、突出物２１５は、樽２０５の位置を、よって第一のレンズ１１５を固定するために、樽２０５に対して締めることができるねじであり得る。あるいは、レンズ１１５を、固定することができ、レンズ１２０を、樽２０５に類似する樽のような移動手段を使用して、レンズ１１５に対して動かすことができる。自由選択で、レンズ１１５及び１２０の両方を、本発明の企図の内で、互いに対して動くように、構成することができる。
【００１４】
ＰＢＳアレイ１１０の正面図を図３Ａに示す。偏光してない光１６０の多数の画像３０５は、光導管１５０内の反射により、ＰＢＳアレイ１１０に入射する。第一のレンズ１１５の位置を、画像３０５を各々ＰＢＳアレイの素子３１０へ集束させるように、調節することができる。図３Ａの単一の画像３０５の詳細な図である、図３Ｂを参照して、最大の偏光した光のスループットが、各々の画像３０５を、単一の素子３１０の中央に置くと共に単一の素子３１０に焦点合わせするとき、達成される。図３Ｃに示すように、画像３０５を、単一の素子３１０の中央に置かない又は単一の素子３１０に焦点合わせしないとすれば、ある量の光３２０を、図３Ｄに示すように、隣り合う素子３１５へあふれさせる。
【００１５】
隣り合う素子３１５が、アルミニウムのような、反射性の被覆を有する場合には、隣り合う素子３１５にあふれさせられる量の光３２０は、ＰＢＳアレイ１１０から反射させられる。隣り合う素子３１５が、反射性の被覆を有さない場合には、隣り合う素子３１５にあふれさせられた光３２０は、誤った偏光を伴ってであるが、ＰＢＳを通じて透過させられる。どんな場合にも、隣り合う素子３１５にあふれさせられた光は、撮像器１５５を適切に照明するという本来の目的のためには、事実上、無用なものになる。図３Ｅに示す、素子３１０に入射する量の光３２５は、ＰＢＳアレイ１１０によって処理されると共に正しい偏光を伴って撮像器へ送り届けられる有用な光である。
【００１６】
重要なことには、レンズ１１５及び／又は１２０を調節するためのこの能力は、ＬＣＤ投射器の製造において顕著な利点を提供する。第一に、製造の公差は、ＬＣＤの生産において、一般的に変動することを、留意するべきである。偏光変換システム１０５におけるレンズ１１５及び／又は１２０の位置の調節機能は、偏光してない光１６０をＰＢＳアレイ１１０へ集束させるために、各々の偏光変換システムを較正することを可能とすることができ、それによって生産された各々のＬＣＤ投射器における製造の公差及び光の効率を最大化することについて補償する。
【００１７】
第二に、撮像器を照明することに使用されない光のエネルギーを、しばしば、熱の形態で散逸させる。この熱の散逸は、特に小さいＬＣＤ投射器で、ＬＣＤの構成部品の過熱を引き起こし得る。光の効率を最大化するためにＬＣＤ投射器における光の集束を較正する能力は、加熱の効果を減少させることができる。
【００１８】
ここに記載した例及び実施形態は、単に例示を目的としたものであること、並びに、それに光における様々な変更又は変化は、当業者によって提案され得ると共にこの出願の主旨及び範囲内に含まれるものであることを、理解するべきである。本発明は、本発明の範囲の示唆については、それの主旨又は本質的な特性から逸脱することなく、多くの他の具体的な形態をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に従った液晶ディスプレイにおける使用のための偏光変換システムの線図である。
【図２】本発明に従った調節可能なレンズがはめ込まれる樽の透視図である。
【図３Ａ】本発明に従った偏光変換システムにおける偏光ビームスプリッターアレイに入射する光のビームの正面図である。
【図３Ｂ】本発明に従った図３Ａの偏光ビームスプリッターアレイに入射する単一の光のビームの詳細な図である。
【図３Ｃ】較正されてない偏光変換システムにおける偏光ビームスプリッターアレイに入射する単一の光のビームの詳細な図である。
【図３Ｄ】較正されてない偏光変換システムにおける偏光ビームスプリッターアレイの誤った区画へあふれる光の量を示す。
【図３Ｅ】較正されてない偏光変換システムにおける偏光ビームスプリッターアレイの中へ屈折させられる光の量を示す。
【図１】
2005535928.tif 000003
【図２】
2005535928.tif 000004
2005535928.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月6日(2005.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光ビームスプリッターアレイ並びに
光源から発生させられる偏光してない光を受けると共に該偏光してない光を該偏光ビームスプリッターアレイへ集束させるために縦続される少なくとも第一のレンズ及び第二のレンズ
を含む偏光変換システムであって、
該第一及び第二のレンズの少なくとも一つの位置は、該偏光ビームスプリッターアレイへの該偏光してない光の集束を較正するために、調節可能である偏光変換システム。
【請求項２】
前記光源と前記第一のレンズとの間に位置決めされる光導管をさらに含み、
該光導管は、前記光源からの前記偏光してない光を受けるための入力及び前記偏光してない光を前記第一のレンズに向かって出力するための出力を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
撮像器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズのうちの少なくとも一つの位置は、固定される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズは、互いに対して調節可能である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記光源は、素子及び反射器を含むランプである請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
偏光ビームスプリッターアレイ、
光源から発生させられる偏光してない光を受けると共に該偏光してない光を該偏光ビームスプリッターアレイへ集束させるために縦続される少なくとも第一のレンズ及び第二のレンズ、並びに
該偏光ビームスプリッターアレイから偏光した光を受ける撮像器
を含む投射ディスプレイシステムであって、
該レンズの少なくとも一つの位置は、該偏光ビームスプリッターアレイへの該偏光してない光の集束を較正するために、調節可能である投射ディスプレイシステム。
【請求項８】
前記光源と前記第一のレンズとの間に位置決めされる光導管をさらに含み、
該光導管は、前記光源からの前記偏光してない光を受けるための入力及び前記偏光してない光を前記第一のレンズに向かって出力するための出力を有する請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記光源は、素子及び反射器を含むランプである請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
撮像器をさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズのうちの少なくとも一つの位置は、固定される請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第一のレンズ及び前記第二のレンズは、互いに対して調節可能である請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記偏光ビームスプリッターアレイからの偏光した光を受けると共に該偏光した光を前記撮像器へ集束させるために縦続されると共に位置決めされる少なくとも第三のレンズ及び第四のレンズをさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第三及び第四のレンズの少なくとも一つの位置は、前記撮像器への前記偏光した光のビームの大きさを較正するために、調節可能である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
光導管、偏光ビームスプリッターアレイ、及び該光導管と該偏光ビームスプリッターアレイとの間に位置させられる少なくとも二つのレンズを含む偏光変換システムを較正する方法であって、
該レンズの少なくとも一つの位置を調節することを含み、
該調節するステップは、偏光してない光を該偏光ビームスプリッターアレイへ集束させ、それによって、該偏光ビームスプリッターアレイからの該偏光してない光の反射を減少させる方法。
【請求項１６】
撮像器への前記偏光した光のビームの大きさを調節するための第三のレンズ及び第四のレンズの少なくとも一つの位置を調節するステップをさらに含み、
前記偏光した光は、前記偏光ビームスプリッターアレイから受けられる請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2005535928.tif 000006
2005535928.tif 000007
2005535928.tif 000008
2005535928.tif 000009
2005535928.tif 000010
2005535928.tif 000011