(57)【要約】【課題】  「ＬＣｏＳ」ベースのビデオ投影システムで使用されるプリズムアセンブリ及びカーネルを提供する。【解決手段】  カーネルは、容器のデザイン特性又は他の要件に基づいて異なる構成に設計される。様々な種類のフィルタ、位相差板、ビームスプリッタ（例えば、光路長一致ビームスプリッタ）、及び／又は他の光学構成要素を有するプリズムアセンブリが設けられ、光を操作してその後操作した光を出力画像に結合する赤色、緑色、及び青色マイクロディスプレイの各々へ光ビームを選択的に誘導する。プリズムアセンブリは、入力面、出力面、及びいくつかの異なる構成でマイクロディスプレイが取り付けられる他の面を含む。光学構成要素の要件及び正確な配置は、どのマイクロディスプレイがどの面に取り付けられるかに応じて変化する。プリズムアセンブリの構成要素は、光路長一致位置に配置することができる。
2005525586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１象限上の入力面と、
第２象限上の第１面及び第２面と、
第３象限上の出力面と、
４つの象限の第４象限上の第３面及び第４面と、
を備えた４つの象限に配置されたプリズムアセンブリ、
を含み、
前記４つの面のうちの１つには、赤色マイクロディスプレイが取り付けられ、
前記４つの面のうちの１つには、緑色マイクロディスプレイが取り付けられ、
前記４つの面のうちの１つには、青色マイクロディスプレイが取り付けられ、
前記プリズムアセンブリは、前記入力面を通じて該プリズムアセンブリに入る光をその成分の赤色、緑色、及び青色光ビームに分割するのを容易にする光学構成要素を含み、これらの光ビームは、該赤色、緑色、及び青色マイクロディスプレイのうちの対応する１つへ個々に向けられ、そこで該光ビームは反射され、次に前記出力面へ向けられる、
ことを特徴とするカーネル。
【請求項２】
前記第２象限は、前記第４象限に対して対角的であり、
前記入力面は、前記第４面に隣接し、
前記出力面は、前記第３面に隣接する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３】
前記第２象限は、前記第４象限に対して対角的であり、
前記入力面は、前記第１面に隣接し、
前記出力面は、前記第３面に隣接する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項６】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項７】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項８】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項９】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１０】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１１】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１２】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１３】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１４】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１５】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１６】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１７】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１８】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項１９】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２０】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２１】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２２】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２３】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２４】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２５】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２６】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２７】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２８】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項２９】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３０】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３１】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３２】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３３】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３４】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３５】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３６】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３７】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３８】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項３９】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４０】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４１】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４２】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４３】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４４】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４５】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４６】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４７】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４８】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項４９】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５０】
前記青色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５１】
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５２】
各象限は、前記プリズムアセンブリ内の光路長一致位置に配置された光路長一致ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５３】
前記マイクロディスプレイは、それらの対応する象限の面に直接装着技術によって取り付けられることを特徴とする請求項５２に記載のカーネル。
【請求項５４】
各象限は、光路長一致位置に配置された少なくとも１つの光学構成要素を含む  ことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５５】
各象限は、光路長一致ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５６】
前記ビームスプリッタは、光路長一致位置に配置されることを特徴とする請求項５５に記載のカーネル。
【請求項５７】
各ビームスプリッタは、重なった隅部で互いに組み合わされた２つのプリズムを含み、
前記重なった隅部の重なりの量は、前記プリズムの各々を通る光路長の差に正比例する、
ことを特徴とする請求項５５に記載のカーネル。
【請求項５８】
少なくとも１つ象限は、部分的に銀メッキされたミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項５９】
ダイクロイック及び色選択型フィルタのうちの少なくとも一方は、前記面の少なくとも１つとそれに取り付けられたマイクロディスプレイとの間に置かれることを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項６０】
前記入力面に取り付けた反射型線形偏光器を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項６１】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第２面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項６０に記載のカーネル。
【請求項６２】
前記マイクロディスプレイの少なくとも１つは、請求項５９に記載の面とは異なる面に取り付けられることを特徴とする請求項６０に記載のカーネル。
【請求項６３】
前記マイクロディスプレイの少なくとも１つは、請求項４に記載の面とは異なる面に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のカーネル。
【請求項６４】
前記マイクロディスプレイの少なくとも１つは、請求項４に記載の面とは異なる面に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載のカーネル。
【請求項６５】
前記マイクロディスプレイの少なくとも１つは、請求項４に記載の面とは異なる面に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項６６】
前記第１象限は、前記入力面に隣接した該第１象限の面に取り付けられた前面ミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載のカーネル。
【請求項６７】
前記緑色マイクロディスプレイは、前記第４面に取り付けられ、
前記赤色マイクロディスプレイは、前記第３面に取り付けられ、
前記青色マイクロディスプレイは、前記第１面に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項６６に記載のカーネル。
【請求項６８】
前記プリズムアセンブリと前記前面ミラーとの間に配置された位相差板を更に含むことを特徴とする請求項６７に記載のカーネル。
【請求項６９】
前記マイクロディスプレイの少なくとも１つは、請求項６５に記載の面とは異なる面に取り付けられることを特徴とする請求項６６に記載のカーネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関する。本発明は、より具体的には、光投影システムで使用されるプリズムアセンブリ及びカーネルに関し、一層具体的には、「ＬＣｏＳ」ベースのビデオ投影システムで使用されるプリズムアセンブリ及びカーネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光処理システム（Light Management System（ＬＭＳ））は、光学装置、特に投影ビデオ装置で利用され、一般的に、光源、集光装置、カーネル、投影レンズ、表示スクリーン、及び関連電子装置を含む。ビデオプロジェクタ１００の構成要素の機能を図１を参照しながら説明する。図に示すように、白色光１１０が光源１０５により発生される。光は、集光装置１１５によって集光され、均一化され、適正な形状に形成される。ＵＶ及びＩＲ成分は、フィルタ（例えば、ホット／コールドミラー１１６／１１７）によって除去される。次に、白色光１１０は、プリズムアセンブリ１５０に入り、そこで偏光されて、赤、緑、及び青の偏光された光ビームに分割される。一組の反射型マイクロディスプレイ１５２Ａ、１５２Ｂ、及び１５２Ｃが設けられ、偏光された光ビームの各々に対応するように配置される（マイクロディスプレイを取り付けたプリズムアセンブリ１５０は、カーネルと呼ばれる）。次に、ビームは、各々が特定の反射型マイクロディスプレイに向けられるようにプリズムアセンブリ１５０内の異なる経路を辿る。緑色ビームと相互作用する（反射する）マイクロディスプレイは、フルカラービデオ画像の緑色成分を表示する。反射された緑色ビームは、従って、フルカラービデオ画像の緑色成分を含む。青色及び赤色マイクロディスプレイに関しても同様なことが言える。マイクロディスプレイは、ピクセル毎のベースで色の付いた光ビームを変調し、次に反射する。プリズムアセンブリ１５０は、次に、変調されたビームを再結合し、フルカラービデオ画像を含む変調された白色光ビーム１６０にする。得られた変調白色光ビーム１６０は、次に、プリズムアセンブリ１５０を出て投影レンズ１６５に入る。最後に、画像を含むビーム（白色光ビーム１６０は変調され、今やフルカラー画像を含む）は、スクリーン１７０上に投影される。
【０００３】
公開開示されたプリズムアセンブリには、次のようなものが含まれる。
・デジタル・リフレクション製の「スター・プリズム」
・フィリップ製の「トリクロイック・プリズム」
・ＩＢＭ製の３つの「ＰＢＳ」を備えた「Ｘプリズム」
・Ｓビジョン／オーロラシステム製の「軸外プリズム」
・デジタル・リフレクション製の「ＭＧプリズム」
・カラー・リンク製の「カラークワッド・プリズム」
・ユナクシス製の「カラーコーナー・プリズム」
【発明の開示】
【０００４】
上述のプリズム構成の存在（入手可能でなくても）にも関わらず、新しいビデオプロジェクタの設計には、新しいプリズムの開発を依然として必要とするであろう。その理由は、適正に設計されたビデオプロジェクタは、プリズムを含むシステム内の全ての構成要素の相互の最適化を要求するからである。本発明者は、光エンジン及び他の「光処理システム」（ＬＭＳ）のプリズムアセンブリ及びカーネルに適用可能ないくつかの独特な設計及び構成を実現した。本発明者はまた、特定の投影システムデザインのために最適化されたプリズムアセンブリの構成を容易にするようにプリズムアセンブリの構成要素を配置する必要性も理解し、投影システムデザインのいずれか１つ又はそれ以上（ＬＭＳ、ビデオプロジェクタ、光エンジン、その他）に適用することができるプリズムアセンブリのいくつかの光学的デザインを本明細書において提供する。本発明者はまた、上述のＤｅｔｒｏ他のＩＶにも説明されている新しいビデオプロジェクタを設計した。本明細書に開示されるプリズム及びカーネル構成は、他の用途にも使用することができるが、本明細書に説明するように新しいビデオプロジェクタに関連して開発され、それと共に最適に使用されると考えられる。
【０００５】
一実施形態では、本発明は、第１象限（first quadrant）上の入力面と、第２象限上の第１面及び第２面と、第３象限上の出力面と、４つの象限の第４象限上の第３面及び第４面とを含む４つの象限に配置されたプリズムアセンブリを備えたカーネルを提供し、４つの面のうちの１つには、赤色マイクロディスプレイが取り付けられ、４つの面のうちの１つには、緑色マイクロディスプレイが取り付けられ、４つの面のうちの１つには、青色マイクロディスプレイが取り付けられ、プリズムアセンブリは、入力面を通じてプリズムアセンブリに入る光の成分の赤色、緑色、及び青色光ビームへの分割を容易にする光学構成要素を含み、これらの光ビームは、赤色、緑色、及び青色マイクロディスプレイのうちの対応する１つのマイクロディスプレイへ個々に向けられ、そこで光ビームは反射され、次に出力面に向けられる。
【０００６】
一実施形態では、第２象限は、第４象限に関して対角的であり、入力面は第４面に隣接し、出力面は第３面に隣接する。別の実施形態では、第２象限は、第４象限に関して対角的であり、入力面は第１面に隣接し、出力面は第３面に隣接する。
赤色、緑色、及び青色マイクロディスプレイは、プリズムアセンブリの様々な面に取り付けられ、位相差板やフィルタなどのような対応する付加的な光学構成要素は、対応する光ビームをマイクロディスプレイの各々に向けるために、ビーム分割装置と共にプリズムアセンブリ内の戦略的な位置に置かれる。図面は、様々な光学構成要素の最も有用な組合せ及び好ましい配置を図解しているが、本発明の開示を考察した後に、当業者には他の組合せ及び配置も明らかであろう。
【０００７】
一実施形態では、ビームスプリッタは、光路長が一致するビームスプリッタを含み、このビームスプリッタを通る光路は等しくなる。また、任意のビームスプリッタを含むプリズムアセンブリの構成要素は、光路長に一致した位置に置くことができ、プリズムアセンブリ全体を通る光路は等しくなる。
本発明の更に完全な理解とその付随する利点の多くは、添付図面と共に以下の詳細説明を参照することにより本発明を更に理解すると容易に得られるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
同じ参照符号で同一又は対応する部分を指示している図面、特に図２を再び参照すると、ここには本発明を適用したプリズムアセンブリの可能な一構成の光路及び構成要素を示す「光処理システム」（ＬＭＳ）カーネル２００が示されている。光路長の一致及び他の特徴が、本発明に基づいて提供される。カーネル２００は、プリズムアセンブリ２０１、及び装着されたマイクロディスプレイ（「緑色」マイクロディスプレイ２３０、「赤色」マイクロディスプレイ２３２、「青色」マイクロディスプレイ２３４：色は、個々のマイクロディスプレイにより表示される画像の内容又は操作されている光を識別するので鍵括弧に入れる）を含む。カーネルは、ビデオ投影システムの基本的な構成要素である。
【０００９】
プリズムアセンブリ２０１は、単一のプリズムアセンブリユニットを作る一組の光学構成要素、フィルム、及びマッチング要素を含む。白色光２０５は、「偏光ビームスプリッタ」（ＰＢＳ）２１０に向けられる。偏光ビームスプリッタ薄膜２１５は、白色光を垂直に偏光し、２つの偏光ビーム２２０及び２４０に分割する。プリズムアセンブリを通る光路には、各光路の色と偏光を表示するためにそれぞれラベルが付されている。例えば、入射する白色光２０５には、「ＷＳ＋Ｐ」とラベルが付され（白色、Ｓ及びＰ偏光を意味する）、光ビーム２２０には、最初はＷＳとラベルが付される（白色、ｓ偏光を意味する）。ｓ偏光白色光２２０は、緑色ダイクロイックフィルタ２２１と、薄膜２１５から反射された望ましくない全てのｐ偏光を除去するクリーンアップ偏光器２２１Ｂ（例えば、「モステック」偏光器）とを通過する（ダイクロイック２２１及びクリーンアップ偏光器２２１Ｂは、緑色光を通し、ビーム２２０を緑色ｓ偏光ビームにする（ＧＳとラベルが付される））。緑色ｓ偏光ビームは、第２の「ビームスプリッタ」２１２に入る。偏光ビームスプリッタ薄膜２１７は、ｓ偏光緑色光を「緑色」マイクロディスプレイ２３０に反射する。
【００１０】
白色光のための光路はＷ、赤色光のための光路はＲ、青色光のための光路はＢで表す。偏光は、Ｓ偏光に対してはＳを用い、Ｐ偏光に対してはＰを用いて表示する。更に、黄色に対してはＹ、シアンに対してはＣが使用される。
緑色マイクロディスプレイ２３０は、表示される画像の緑色含有量に応じた偏光緑色光を操作する。「緑色」マイクロディスプレイは、ピクセル毎のベースで緑色光の偏光を変調する。例えば、表示される画像の緑色を含有しないピクセルは、変更されないままにされ、表示される画像の強い緑色含有ピクセルは、その偏光を９０°回転され、様々なレベルの緑色含有量を有する他のピクセルは、緑色含有量に比例した様々な量だけそれらの偏光を回転されることになる。マイクロディスプレイはまた、緑色光（今や変調済み）を偏光ビームスプリッタ薄膜２１７に向けて反射して戻す（光に対する反射又は他の偏光効果は、マイクロディスプレイの偏光操作によって説明される）。
【００１１】
偏光ビームスプリッタ薄膜２１７は、次に、緑色光のいくつかの部分を反射し、他の部分を透過させる。透過光に対する反射光の量は、反射される緑色光に対して行われる変調量に基づいている。緑色マイクロディスプレイ内に反射された光と同一偏光を有する光は、再び反射される。逆に偏光された光（又は、少なくとも偏光ビームスプリッタ薄膜２１７の偏光感度と異なる光）は透過される。元の緑色光の全量よりも少なく、ゼロよりも多い緑色光の量は、変調量に依存する。
【００１２】
ビーム２３５は、偏光ビームスプリッタ薄膜２１７を逆方向に通過する変調緑色光（例えば、偏光ビームスプリッタ薄膜２１７を透過するように十分変調された緑色光）を表している。ビーム２３５は、最後のビームスプリッタ２１６に入り、偏光ビームスプリッタ薄膜２１３により反射される。赤色及び青色成分の各々も同様に変調され、対応する偏光感応材料を透過するか又はこれから反射されてビーム２５０を作り出す。偏光ビームスプリッタ薄膜２１３から反射された後、変調緑色光ビーム２３５は、ビーム２５０の赤色及び青色成分と結合され、次に、表示される画像を含む白色光２８０として出力面２７５を通じてプリズムアセンブリから出る。
【００１３】
ＰＢＳ２１０、２１２、２１４、及び２１６は、同じように構成される。この構成においては、各々のＰＢＳは、２つの光学構成要素（例えば、プリズム２０８及び２０６）と１つの偏光ビームスプリッタ薄膜（例えば、２１５）とを含む。偏光ビームスプリッタ薄膜は、例えば、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過させる被膜である。望ましい光ビームが、偏光ビームスプリッタ薄膜により反射されるか又はこれを透過し、次の偏光ビームスプリッタ薄膜が、光学構成要素の構成及び各光ビームの望ましい光路（図２は、この構成及び望ましい光路の一例である）に応じて望ましい光ビームを透過又は反射することができるように、光学素子（例えば、リターダ、ローテータ、その他）が、偏光を変化させるために利用される。例えば、ＰＢＳ２１０が入射白色光を２つのビームに分割する場合、第２のビーム２４０は、波長特異リターダ（青色／赤色「カラーセレクト」２９１）を透過するので、ＰＢＳ２１４も、ビーム２４０を赤色マイクロディスプレイ２３２及び青色マイクロディスプレイ２３４の各々に向けられる成分ビームへと分割することができる（リターダがない場合は、ビーム２４０内の白色光の青色成分は、ｐ偏光されたままであり、ＰＢＳ２１４は、次に、青色光を青色マイクロディスプレイ２３４に向けて反射する代わりに赤色マイクロディスプレイ２３２に向けて透過するであろう）。
【００１４】
図２の構成は、４つの類似構成のＰＢＳで構成されたプリズムアセンブリを示しており、類似構成のＰＢＳは、特定の光学設計における部品及び構成要素の異なる機能の数を減らすので、様々な機能を行う光学構成要素（従って、様々な異なる構成の光学構成要素）を利用するシステムを凌ぐ利点を有する。従って、対応する生産ラインは、規模の節約や在庫の減少などから利益を享受する。しかし、様々なビームを適正に反射又は透過させ、次に最終的な光ビーム２８０へと再結合させるために、光学素子の多くの異なる組合せを利用することができるということも分る。更に、様々な異なる機能を有する光学構成要素を使用したプリズムアセンブリを構成することができる。また、上に指摘したように、全てのこれら様々なプリズムアセンブリ（異なる大きさ、異なる形状、異なる構成、その他）は、本明細書に説明する技術及び方法を使用して構成することができる。
【００１５】
ビームスプリッタを作るために、光学構成要素は結合される。例えば、個々のプリズム２０６及び２０８は、「偏光ビームスプリッタ」（ＰＢＳ）２１０を作るために結合される光学構成要素である。プリズムアセンブリを製造する前に、ビームを分割する光学構成要素が作られる。ビームスプリッタ２１６には、４つのビーム分割光学構成要素、つまり偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２１０、２１２、２１４、及び２１６が示されている。偏光ビームスプリッタ（以下においてはＰＢＳと記す）の各々は、偏光ビームスプリッタ薄膜（例えば、２１５、２１７、２１９、及び２１３）を含む。偏光ビームスプリッタ薄膜は、好ましくは、ビームスプリッタの対角線上にあって、ＰＢＳの外側表面によって形成された隅部を通って延びる。例えば、偏光ビームスプリッタ薄膜２１５は、ＰＢＳ２１０の隅部２０２及び２０４を通り、プリズム２０６及び２０８の対角面に沿って延びる。ＰＢＳは、偏光ビームスプリッタ薄膜が対角面上にあるように構成することができ、特に光が対角面の全域を通過しない場合は、隅部を通って延びる必要はない。
【００１６】
このようなＰＢＳのアセンブリは、光学的光路長マッチングを使用することにより達成される。ＰＢＳ２１０を参照すると、２つの光学構成要素（プリズム）２０６及び２０８は、正確に同一の大きさである必要はない（従って、ＰＢＳの外側寸法は、どの特定の寸法的要件も満たす必要がない）ということが分る。ＰＢＳに対しては特定の寸法的要件がないので、「緩い」機械的公差を有する光学構成要素を利用することが可能である。そのような光学構成要素（及び、それらの構成要素を構成するために使用されるプリズム）は、中庸のコストで既存の光学構成要素業者によって量産することができる。
【００１７】
光学構成要素は、「外側から内に」組み立てられる。図３に示すように、プリズムアセンブリ２０１内の４つのＰＢＳの各々の２つの外側表面は、アセンブリツール３１０の精密アラインメント隅部３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び３００Ｄにより、正確に定位置で保持される。例えば、ＰＢＳ２１０の外側表面は、アラインメント隅部３００Ａによって判断される定位置で保持される。
アセンブリツールは、精密アラインメント隅部３００を固定したアセンブリツール底板３１５を含む。アラインメント隅部３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び３００Ｄは、機械工具を使用して作製することができる。アラインメント隅部は、特定の公差に構成され、それらが各ＰＢＳの外側寸法を正確に固定するようにアセンブリツール底板上に位置付けられる。各アラインメント隅部は、組立作業中にＰＢＳを定位置に固定するための装置を含む。例えば、ＰＢＳ２１０は、真空ホルダ３３０及び３３５によってアラインメント隅部３００Ａ内に密接に保持される。真空ホルダは、真空パイプ３２５を通じて真空ポンプ３２０に接続される。一実施形態では、アラインメント隅部の隅には１つの真空ホルダがある。
【００１８】
アラインメント隅部は、光路長マッチングを達成するのに必要な精密な寸法的正確さを提供し、光路長マッチングは、厳密な公差を有する高価な光学構成要素によってではなく機械工作によって達成される。しかし、光路長マッチングだけでは許容し得るプリズムアセンブリは作り出せない。光路長は一致するが、光学構成要素は不正確な様々な公差（異なる大きさ）を有するので、ＰＢＳは互いに正確に装着されず（例えば、ＰＢＳ２１０及び２１４、及びそれらの間に置かれたダイクロイック又はフィルタの交差は、正確には装着されない）、ＰＢＳの内部光学面間に空隙がもたらされる。この空隙は、それ自体、屈折や減少又は排除する必要がある他の光学的変動を含む他の問題をもたらす。
【００１９】
本発明は、ＰＢＳを液体で結合することによりＰＢＳの不正確な密着により生じる望ましくない効果を減少させる。一実施形態では、プリズムアセンブリの全ての内部光学面は、液体を使用して結合される。図４は、本発明の一実施形態による光学アセンブリの構成要素の液体結合を示す図である。隣接するＰＢＳの間には、液体で充填された接合部がある。液体で充填された接合部の厚さは、望ましい外部寸法を維持するために（例えば、プリズムアセンブリ内において望ましい一致した光路長を維持するために）、個々のＰＢＳ（又は、他のプリズムアセンブリ構成において利用される他の光学構成要素）の大きさの変動に基づいて変化する。例えば、ＰＢＳ２１２とＰＢＳ２１６との間の接合部である液体充填接合部Ｊ１は、これらのＰＢＳ間に液体を含み、接合部全体は、空間ｔ１、ｔ２、及びｔ３内の液体結合流体４００と、両ＰＢＳ間に置かれたダイクロイック及び他の光学素子（例えば、両ＰＢＳ間に置かれた光学素子４１０及び４２０）とを含む。他の光学素子は、例えば、ダイクロイック又はフィルタの任意の組合せとしてもよい。液体結合流体内に収容することにより、構成要素内における応力蓄積が防止されることになる。
【００２０】
一実施形態では、液体を閉じ込めて構成要素を定位置に保持するために、プリズムアセンブリの外側表面に接着されるフレームが使用される。図５は、本発明の一実施形態による「ＬＭＳ」プリズムアセンブリの構成要素を保持するフレーム５００の上面図及び側面図である。１つ又はいくつかの部分（フレーム材料に関しては、何らの光学的要件もないという点に注意すべきである）で作ることのできるフレーム５００は、ＰＢＳ間の各接合部上に置かれる。この実施形態では、フレーム５００は、２つの側部構成要素５００Ａ及び５００Ｃと４つの縁部構成要素５００Ｂとを含む。各側部構成要素は、プラス符号（＋）形のガラス、プラスチック、アクリル、又は他の材料であり、プラス符号の各枝部は接合部を覆い、プラス符号の中央部は全ての４つの接合部の連結部を覆う。縁部構成要素５００Ｂは、接合部のそれぞれの縁部を覆う。上面側部構成要素５００Ａは、必要に応じて流体を供給及び／又は追加するための充填孔５１０を含む。流体の漏れを防止するために、充填孔を塞ぐキャップ（図示せず）が使用される。流体の膨張／収縮を補正して光学構成要素に応力が加わることを防止するために、気泡５５０が形成される。図面にはフレーム５００がプラス符号形状に示されているが、それが各接合部を十分に覆う限り、完全な矩形又は他の任意の形状とすることができる。フレームに付加される膠又は他の接着剤は、結合流体を完全に封じ込めるようにフレームとＰＢＳとの間にシールを形成する。また、膠又は他の接着剤は、フレームに対するＰＢＳの位置も固定し、ＰＢＳが互いに動かないよう保証する（「ＬＭＳ」の一体構造性を維持する）。
【００２１】
プリズムアセンブリ構成要素の一致した光路長位置を判断し（例えば、正しい光学的光路長を保証するための隅部片又は他の位置合わせ装置を有するツールを使用して）、次にそれらの構成要素（例えば、ＰＢＳ）を上述の一致した光路長位置においてフレームの１つ又はそれ以上の各部分に接着することにより、一致した光路長を固定するためのフレーム及びＰＢＳ間の接着剤の使用が実行される。次に、付加的な光学素子（例えば、光学素子４１０及び４２０）が接合部内に置かれ、次に、それらの接合部が光学結合流体（液体結合流体）で少なくとも部分的に充填され、次に、接合部に上部フレーム片が被せられ、次に、結合流体が一杯に充填され（気泡又は他の膨張空気空間を除いて）、次に、充填孔がキャップで塞がれる。
【００２２】
本発明は、プリズムアセンブリを結合流体で充填するための様々な方法及び装置を含む。例えば、図７は、本発明の一実施形態による結合流体充填装置及び方法を示す図である。結合流体は、結合流体を充填した注射器を利用して中央充填孔７００内に注入される。中央充填孔７００は、プリズムアセンブリの中心区域内にあって、内部には一般的に何らの光学構成要素もない。しかし、中央充填孔内の少なくとも中途に１つ又はそれ以上の光学構成要素を置くことも可能である。一実施形態では、プリズムアセンブリは、その上にフレームの上部部分を取り付ける前に少なくとも部分的に充填される。フレームの上部部分が取り付けられない場合は、結合流体を中央充填孔以外の区域において注入することも可能であるが、中央充填孔において充填するのが好ましい。結合流体を中央充填孔の底部において注入することも好ましい。光学素子とＰＢＳとの間の垂直及び水平の両方向への毛細管作用は、この充填工程を助けることになる。他の実施形態では、同じ工程がフレームの上部部分が定位置に置かれた状態で行われ、この場合は、注射器は、充填孔５１０を通じて（キャップは除去されている）中央充填孔７００の底部まで挿入され、プリズムアセンブリが結合流体で充填される。流体を中央充填孔内に充填するために、チューブ、ポンプ、又は他の注入機構を含む他の装置も使用可能である。
【００２３】
仮にプリズムアセンブリ内の構成要素が直接接触するとすれば（例えば、光学素子４１０が、光学素子４２０又はＰＢＳ２１２と直接接触するとすれば）、このプリズムアセンブリによって投影される画像に目に見えるアーチファクトをもたらす可能性があることを認識すべきである。この問題に対する解決法は、光学アセンブリの構成要素及び／又は素子間に液体の薄層が確実に存在させることである。構成要素間に液体層を確実に存在させるためには、多くの異なる方法及び／又は装置が可能である。例えば、結合流体の充填作業中に光学素子とＰＢＳとを離間させておくために、フレームのいくつかの部分にスペーサを取り付け、光学素子を物理的に隔てておくことができる。一実施形態では、スペーサが光学面間に置かれる。図６は、本発明の一実施形態による「ＬＭＳ」プリズムアセンブリ構成要素間のスペーサ（スペーサボール６００）及び液体結合の図である。スペーサは、数千分の１インチ程度の直径を有するガラス棒又は球としてもよい。液体結合流体の屈折率は、スペーサの屈折率と一致させてスペーサを見えなくするように選択される。
【００２４】
本発明は、スペーサを取り付けるための様々な方法及び装置を含む。一組の実施形態では、スペーサは、ＰＢＳ及び／又は光学素子の光学面に対して直接に取り付けられる。一実施形態では、スペーサは、光学面上に吹き付けられる。光学面上へのスペーサの吹付けは、液晶ディスプレイ製造技術及び機械を使用して実行することができる。湿式又は乾式のいずれのスペーサ付加法も利用可能である。他の実施形態では、スペーサは、少なくとも製造工程中は液体結合流体内に浮遊させられる。プリズムアセンブリを製造し終えた後に、浮遊スペーサは、光学面間に止まったままであり、及び／又は、見える区域外のプリズムアセンブリの底部分に沈殿する。
【００２５】
液体結合流体は、この流体内で離間されるＰＢＳ及びあらゆる光学素子の屈折率と一致（又は、ほぼ一致）する屈折率を有するように選択された光学的結合流体である。この屈折率は、波長に応じて変化し、プリズムアセンブリ内の構成要素及び素子の各々に対して異なる。プラスチック素子に対する典型的な値は１．５２であり、ガラス構成要素に対する典型的な値は１．７１である。一般的に、光学結合流体は、１．５０〜１．８５の範囲内の屈折率を有するのが好ましい。屈折率１．６の光学結合流体は、本発明者によって行われた実験において良好に機能した。同様に、スペーサを使用した実施形態では、光学結合流体は、ＰＢＳ、光学素子、及びスペーサの各々と好ましくはできるだけ緊密に一致した屈折率を有するように選択される。屈折率のマッチングは、光学構成要素及び素子の屈折率間の差異を分割することにより行うことができる。別の方法は、インピーダンスマッチング型の算術（例えば、各光学構成要素／素子の屈折率の二乗の和の平方根をとる）を行うことであろう。しかし、本発明者は、光学構成要素及び光学素子の高い屈折率と低い屈折率との間のどの屈折率の選択も、ゲル、硬化エポキシ、及び空気充填型の本明細書の別の箇所で説明する実施形態を含む光路長マッチングプリズムアセンブリの他のいずれの実施形態よりも一層良好なマッチングをもたらすことに注目した。結合流体の選択された屈折率はまた、プリズムアセンブリにおいて一層頻繁に生じる構成要素境界面のマッチングのために重み付けをしてもよい。一実施形態では、結合流体の屈折率は、スペーサの屈折率と一致する。
【００２６】
結合流体に対する重要な特性は、毒性、可燃性、黄変性、化学的特性、及びコストである。毒性及び可燃性は、安全性に対する配慮であって、製品は無毒かつ不燃性であるのが好ましい。また、実用的な光学結合流体は、特に強い光及び熱の下で黄変しにくいことが必要である。光学結合流体は、プリズムアセンブリの他の光学素子、構成要素、及び部品と反応しない化学的特性を持たなければならない。また、商業的に実用的であるためには、光学結合流体は、比較的廉価かつ容易に入手可能である必要がある。一実施形態では、光学結合流体は、例えば鉱物油である。多くの異なる種類及び特性を有する光学結合流体が市販されている（例えば、カーギル・コーポレーションは、多くの異なる種類の屈折率一致流体を製造している）。
【００２７】
一実施形態では、光学結合流体は、硬化した時に固体プリズムアセンブリを形成する紫外線硬化接着剤であり、硬化した接着剤は、流体なしに光学素子／構成要素を結合する。しかし、液体充填型の実施形態は、商業的に実用的な紫外線硬化接着剤よりも良好な屈折率マッチング性を有するので、液体充填型実施形態が好ましい。別の実施形態では、光学的結合は、プリズムアセンブリの様々な構成要素／素子間に光学結合ゲルを挿入することによって行われる。ＮＹＥ・コーポレーションは、適正なゲル（マッチングゲル）を製造している。更に別の実施形態では、結合物質は空気であるか、又は、別のガスが光学構成要素及び素子間の結合物質として利用される。空気充填型実施形態では、反射を排除又は減少させるために光学素子及び構成要素の表面上に反射防止コーティングが設けられる。
【００２８】
ここで説明したアセンブリ技術の変形は、本明細書で説明するどのプリズムアセンブリ構成に対しても適用可能であることに注意すべきである。
上述の構成及び製造方法により、他のいくつかの利点が提供される。これらの利点には、次のようなものが含まれる。
いくつかのプリズムアセンブリ構成は、偏光／回転構成要素（ローテータ）を含む（例えば、偏光ビームスプリッタ薄膜２１７を透過した後にビーム２３５を回転し、従って、それは次に偏光ビームスプリッタ薄膜２１３によって反射される）。一般的に、ローテータは、互いに接合されたポリカーボネートプラスチックの層から構成される。従来技術のシステムでは、接着剤は、ローテータのポリカーボネートプラスチックをプリズムアセンブリ構成要素に接合できることが必要である。この問題に対する一般的な解決法は、販売業者から「サンドイッチ」の形態で偏光ローテータを購入することである。「サンドイッチ」の形態では、ローテータは、２枚のカバーガラスの間に接合されている。カバーガラスは、プリズムアセンブリ製造業者がローテータをプリズムアセンブリ内に接合すること（例えば、隣接するカバーガラス表面間に接合すること）を容易にする。しかし、ポリカーボネートローテータ自体と比べると、サンドイッチの供給業者は限られており、より高価である。これとは対照的に、本発明による液体結合方法は、廉価で容易に入手可能なポリカーボネート構成要素の直接的な使用を可能にする。液体結合を用いることにより、ポリカーボネートは接着剤によって接合されないので、この種の問題は排除される。
【００２９】
新しい製造方法を用いて得られるプリズムアセンブリの正確な外側寸法は、プリズムアセンブリ上にマイクロディスプレイを直接取り付けることを可能にするだけでなく、内部でカーネルが使用される装置（例えば、光エンジン）に完成されたカーネル（取り付けられたマイクロディスプレイを有するプリズムアセンブリ）を取り付けるための精密な（又は、固定された）装着点の使用も可能にする。精密な（又は、固定された）装着点の使用は、光エンジン内にカーネルを取り付ける時の物理的な調節機構及び手順の必要性を減らすか又は排除する。
従来のプリズムアセンブリは、一般的に一連の接着剤硬化段階を用いる。プリズムアセンブリの大きさや複雑さが増す時、ガラスによる光の吸収及び／又は構成要素の光学的特性のために、接着剤の硬化は益々困難になってくる。本発明により提供されるような液体結合は、この問題を排除して、プリズムアセンブリに要する時間を大いに短縮することができる。
【００３０】
本発明は、光学素子（例えば、光学素子４１０及び４２０）を定位置に保持する装置と方法を含む。光学素子は、形状がほぼ矩形で平坦（薄い幅を有する）であるから平坦構成要素とも呼ばれる。しかし、本発明は、異なる形状及び幅の光学構成要素を使用しても実施可能である。
製造、出荷、保管、及び／又は実際の使用中を含む任意の時点における１つの関心事は、結合流体内での光学構成要素の潜在的な動きである。中央充填孔７００に向う動きは、動いた構成要素（動いた構成要素の部品）を潜在的に光路外に残す可能性がある。本発明は、平坦構成要素を安定な一般的位置に保持するために、スペーサ装置を中央充填孔７００内に置くことを提案する。図８は、光学構成要素を保持するために利用される本発明の一実施形態による例示的なスペーサ装置８００の図である。図示の実施形態では、スペーサ装置８００は、きつく巻いて円筒体にされた１枚のポリカーボネートシートである。このスペーサ装置８００は、中央充填孔７００内に挿入される。定位置に置かれた状態で、円筒体は、「巻き戻し」されて構成要素を押し、それらを中央孔の外側に保持することになる。
【００３１】
上述のように、様々な構成要素の膨張を補正するために、プリズムアセンブリの内部に気泡を残しておくことができる。構成要素の膨張に伴って生じる１つの問題は、これらの構成要素が異なる比率で膨張するということである。光学結合流体が膨張する時、プリズムアセンブリの光学構成要素も膨張する。しかし、流体と光学構成要素は異なる膨張率で膨張する（膨張差）。ほとんどの場合、光学結合流体は、光学構成要素よりも大きな膨張率で膨張する。気泡がない場合、膨張する流体により光学構成要素に対して特定量の応力が加えられる。気泡がない場合、この応力は、液体結合流体が膨張する時にプリズムアセンブリの光学構成要素を通過する様々な光ビームに影響する望ましくない量の応力誘発複屈折を引き起こす可能性がある。
【００３２】
再び図５を参照すると、気泡５５０が示されている。気泡５５０は、充填孔５１０が塞がれた状態で、プリズムアセンブリ内に永久に維持される。図５において、プリズムアセンブリの外側の「フレーム」要素（５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ）は、液体を封じ込める役目と、プリズムアセンブリの構成要素を空間に固く保持する役目とを果たす。
図５の例示的実施形態では、フレーム５００によって囲まれたプリズムアセンブリ内の容積は、プリズムアセンブリ構成要素（例えば、ＰＢＳ）のガラス、光学素子、及び光学結合流体によって充填される。プリズムアセンブリの温度が上昇すると（作動中に上昇する）、全ての構成要素の長さ及び体積が増大する。しかし、少なくとも部分的には光学結合流体の熱体積膨張係数がガラス及び他の材料のそれよりもかなり高いという理由により、温度上昇時に液体の体積は、ガラス「容器」（光学構成要素及び液体を取り囲んでいるフレーム）の体積よりも速く膨張する。望ましくない光学的効果に加えて、この膨張差によって起こる過度な応力は、接合された構成要素を分離させる可能性がある。気泡５５０は、膨張差の影響を吸収して応力の蓄積を回避するための一方法である。
【００３３】
図９は、本発明の一実施形態によるダイヤフラム９００を備えたプリズムアセンブリの図である。ダイヤフラム９００は、膨張する流体に順応して応力を取り除くために十分な強度及び可撓性を有するゴム、プラスチック、又は他の材料のような可撓性材料で作られる。液体の体積が増減する時、ダイヤフラム９００は撓む。ダイヤフラム９００は、円形であり、接着剤を用いて充填孔５１０の上に固定されるのが好ましい。しかし、他の形状及び装着機構も使用可能である（例えば、充填孔の周りでフレームにクリップ留めされたリングの下に装着された可撓性材料）。
【００３４】
図１０は、本発明の一実施形態による気嚢１０００を備えたプリズムアセンブリの図である。一実施形態では、フレーム５００にはキャップ（例えば、キャップ１０１０）が嵌められ、気嚢が光学アセンブリの内部に挿入される。液体の体積が増減する時、気嚢は膨張／収縮する。
空気充填気嚢１０００は、充填チャンネル（中央充填孔７００）内に挿入される。気嚢の体積は、結合流体の体積変化に順応するように増減することができる。代替実施形態では、気嚢は、適当に圧縮可能な任意の材料（例えば、気体、液体、固体、又はその組合せ）で充填することができる。気嚢１０００は、フレームに接着されていない構成要素（例えば、偏光ビーム分割キューブ間に置かれた「平坦」構成要素（例えば、４１０及び４２０））を定位置に保持するのを助けることができる。「平坦」構成要素を定位置に保持するのを助けるように構成された場合、ポリカーボネートロール８００のようなスペーサは必要ではない。
【００３５】
図１１は、本発明の一実施形態による密封管１１００のアセンブリの一実施形態の図である。密封管１１００は、充填孔５１０に取り付けられる。密封管１１００の一部分は、気泡１１０５を含む。気泡１１０５は、プリズムアセンブリ内の液体の膨張又は収縮に順応するために拡大又は縮小することになる。この手法では、上述の気泡のみの手法と同様に、光エンジン用途におけるプリズムアセンブリの向きを理解することが重要である。その理由は、気泡１１０５は、プリズムアセンブリ内の一番高い点に移動するからである。従って、管の端部が高い点にあるようにシステムを設計すべきである。気泡を適正な位置へと向けるために、管は、エルボ又は他の構造を有するように構成することができる。従って、気泡のみの手法の場合は、プリズムアセンブリの高い点（プリズムアセンブリ内の流体の高い点）がプリズムアセンブリの光路内の点でないことが重要である。
【００３６】
図１２は、本発明の一実施形態による開放空気ピストン１２００の図である。充填孔５１０には、開放端を有する管１２０５が取り付けられる。開放端を有する管の内側には、摺動ピストン１２０が密着して取り付けられる。温度が上昇して光学結合流体が膨張すると、ピストン１２００は、開放端を有する管内で外側に向けて摺動する。温度が低下して光学結合流体が収縮すると、表面張力（及び／又はプリズムアセンブリの内側と外側の圧力差）は、開放端を有する管１２０５内でピストン１２００を内側に向けて摺動させる。一実施形態では、開放端を有する管は、光学結合流体の予測される最大膨張よりも長い。一代替実施形態では、ピストンが管１２０５の開放端に到達するのを防止するために、開放端を有する管の内側にストップ１２１０が置かれる。別の代替実施形態では、ストップ１２１０は、緊急遮断回路に接続された電極であり、ピストン１２００は、その外面上に導電材料を有する。ピストンがストップ１２１０に接触した時、プリズムアセンブリを組み込んだ光エンジンは、少なくともプリズムアセンブリが十分に冷却されてピストン１２００がストップ１２１０から離脱するまで遮断される。本明細書に列挙した全ての実施形態と同様に、光学結合流体の膨張及び収縮を補正する応力解放をもたらすために、開放端を有する管を１つ又はそれ以上の他の実施形態（例えば、気嚢）と組み合わせることができる。
【００３７】
上記実施形態の各々は、プリズムアセンブリを密封して光学結合流体を封じ込めた外部フレーム（例えば、プリズムアセンブリの光学構成要素の外部のフレーム５００）を有する（更に、上述のいずれかの応力解放機能のための任意の必要な付属装置を含む）。フレームは、プリズムアセンブリに構造的強度も与える。しかし、本発明者は、光学結合流体を密封するための小形の装置に対する必要性も承知していた。小形の装置は、異なる「ＬＣｏＳ」ベースのビデオ投影システムを含む広範な光学用途におけるプリズムアセンブリの利用を可能にする。
【００３８】
更に、流体結合されたプリズムアセンブリは、任意の新たに設計された及び／又は既に存在する光エンジンシステムに対しても取付け可能である。新しい設計においては、液体結合されたプリズムアセンブリの装着は、１つ又はそれ以上の液体結合されたプリズムアセンブリの大きさを収容するための投影システム内の装着マウントによって行うことができる。しかし、改装システムの場合（液体を充填したプリズムアセンブリを既に販売済みの投影システムに取り付ける場合、及び／又は、以前の設計の新品投影システムに液体結合されたプリズムアセンブリを取り付ける場合）には、液体結合されたプリズムアセンブリの物理的適合は、それほど容易には達成されないであろう。つまり、流体結合されたプリズムアセンブリの物理的大きさ及び形状により、既存の光エンジン内の従来のプリズムアセンブリのために設けられた位置に直接装着することはできない。流体結合されたプリズムアセンブリを収容するのに必要な光エンジンの変更は、困難であり、高価であり、又は、極端な場合は不可能な場合がある。従って、密封されて構造的強度を含み、同等な従来のプリズムアセンブリと同様の外形寸法を有する流体結合されたプリズムアセンブリを提供することにより、このプリズムアセンブリをいかなる光エンジン設計においても従来のプリズムアセンブリの代替として使用することができるであろう。本明細書に開示する発明は、そのような手段である。
【００３９】
これらの理由により、本発明者はまた、液体充填プリズムアセンブリを密封してそれに構造的一体性をもたらす内部密封式プリズムアセンブリを開発した。
図１３は、本発明の一実施形態による内部密封プリズムアセンブリ１３００の図である。内部密封プリズムアセンブリ１３００は、底板１３１０と、プリズムアセンブリ光学構成要素間の少なくとも１つの内部シール１３２０とを含む。この実施形態を上述の構成と比較すると、底板１３１０を除けば、外部フレームのほとんどの特徴は存在しない（底板は、従来のプリズムアセンブリ構成と流体結合されたプリズムアセンブリ構成の両方に共通の特徴である）。底板１３１０は、ＰＢＳ１３０１〜１３０４を取り付けるための確実かつ堅牢な表面を提供する。図１３に示すように、内部シールは、光学素子４１０及び４２０の間、光学素子４１０及びＰＢＳ１３０２の間、及び光学素子４２０及びＰＢＳ１３０３の間に取り付けられる。内部シールは、光学素子／ＰＢＳの上部から下向きに短い距離（例えば、１ｍｍ）だけ延びて、プリズムアセンブリ内に注入された光学結合流体を維持するシールを形成する。一実施形態では、内部シールはまた、光学素子４１０及び４２０の露出された表面を覆うが、好ましくはＰＢＳの外面を超えて延びないように、これらの光学素子の上部に重なる。深さに関しては、これらのシールは、所定の密封深度（例えば、１ｍｍ）まで光学素子／ＰＢＳの間に入り込む。
【００４０】
図１４は、本発明の一実施形態による内部密封プリズムアセンブリ１４００（一部）の内部シールの拡大図である。図１４においては、２つのＰＢＳ１４０１及び１４０２は、それらの間に内部シール１４１０を有する。内部シールは、ＰＢＳ要素間の「額縁」として説明することができるであろう。接着剤は、プリズムアセンブリの外面を超えて延びることはない。内部シールは、好ましくは、プリズムアセンブリを密封して光学結合流体の漏出を防止するだけでなく、構造体全体に剛性を追加することができる接着剤である。この接着剤は、例えば、硬化して密封する１又は２部のエポキシ又は紫外線硬化接着剤とすることができる。
【００４１】
代替的に、接着剤シールは、シリコンベース接着剤のような柔軟な接着剤とすることができる。しかし、非硬化性シーラントが使用された場合は、プリズムアセンブリの撓みが問題となる場合がある。フレームの底板は、いくつかの用途において柔軟な接着剤も許容する十分な剛性を提供するが、底板に加えた上板（プリズムアセンブリの底板と反対側の）は、ほとんど全ての用途において柔軟な接着剤が完全に許容される十分な剛性を付加する。
【００４２】
図１４は、スペーサ１４２０により隔てられた光学素子（「平面的」光学構成要素１４３０）も示している。この光学素子は、接着性シーラントの底面高さよりも短い。この光学素子は、代表的なものであり、実際には、ＰＢＳから同じく分離され、付加的なスペーサによって互いに隔てられたいくつかの光学素子としてもよい。「平面的」光学構成要素１４３０は、ＰＢＳの間に収容されて光学結合流体内に浮遊したダイクロイック、反射型偏光器、及び波長特異リターダのようなものである。平面的構成要素は、上述のようにスペーサ要素を使用することにより、ガラス表面から隔てられる。接着剤１４１０の侵入（所定の密封深度）は、光路外の領域に限定される。底板１３１０は、必要な剛性をプリズムアセンブリに与える。
【００４３】
上述のように、ここに開示した液体結合プリズムアセンブリの技術及び構成の主要な利点には、より廉価で低公差のガラス構成要素を使用することができ、「完全な」外形寸法を備えたプリズムアセンブリを製造することが可能であり、従って、プリズムアセンブリに対してマイクロディスプレイを直接に装着することができることが含まれる。この後者は、次にいくつかの利点を提供するが、その中で最大のものは、得られるモノリシックなアセンブリが、広範な条件下で整列状態を保つことになるということである。
【００４４】
これらの利点を得ることのできる代替手段は、上述の「外側から内に組み立てる」手順であるが、プリズムアセンブリを光学結合流体で充填するのではなく、アセンブリを空の状態、つまり空気で「充填された」状態にしておくという手順を利用することである。しかし、この手法においては、反射を抑制するために、露出した全ての表面を反射防止薄膜（「ＡＲ」コーティング）でコーティングすることが必要になる。この構成においては、拡張ポートは不要である。いくつかの用途においては、フレームの側部レール（例えば、５００Ｂ）及び恐らくは上部（５００Ｃ）を省くことも可能であろう。
【００４５】
更に別の代替実施形態では、プリズムアセンブリは、硬化性エポキシで充填される。硬化したエポキシは、好ましくは、使用されているＰＢＳ及び光学素子の屈折率と緊密に一致する屈折率を有する。更に別の実施形態では、隣接するＰＢＳ間の接合部を充填するために、ゲル物質を使用することができる。ここでもまた、好ましくは、ゲルは、プリズムアセンブリの他の部品の屈折率に近い屈折率を有する。利用可能なゲルの一例は、ＮＹＥ・コーポレーションによって製造されている。
【００４６】
図１５は、光路長一致「偏光ビームスプリッタ」（ＰＢＳ）キューブの図である。図１６Ａは、光路長一致ＰＢＳ又はビーム分割キューブを作るために使用される光路長マッチング装置１６００を示す。ここで、光路長一致ＰＢＳキューブの製造方法について説明する。
光路長マッチング装置１６００は、２個のプリズム（例えば、プリズム１６１０及び１６２０）を保持し、これら２個のプリズムを通過する選択された光路長を整列又は一致させるための精密な調節（例えば、マイクロメータ調節装置１６３０）をもたらすように構成される。製造工程完了時に、ＰＢＳを構成することになる２個のプリズム（１６１０及び１６２０）は、光路長マッチング装置１６００の精密「ストップ」（１６４０及び１６５０）上に置かれる。図１５に定めた用語を用いると、「面」１（上部プリズム１６１０上の）は、側面１６４２に沿って調節可能ストップ１６４０に取り付けられ、「面」２（プリズム１６２０の側面上の）は、側面１６５２に沿って固定ストップ１６２０に取り付けられる。
【００４７】
ストップに対するプリズムの強固ではあるが一時的な取付けを達成する１つの方法は、真空留め具を使用することである。例えば、各ストップ上の少なくとも１つの位置に真空チャック（図示せず）が置かれ、このチャックに取り付けられた真空ラインが、プリズムを定位置に保持する吸引力をもたらす。しかし、クランプのような他の装置も利用可能である。このように、プリズムは、光路長マッチング装置の対応するストップ内の位置に置かれる。
【００４８】
上部プリズムと下部プリズムとの間の隙間を充填するために、接着剤（例えば、紫外線硬化接着剤）が用いられる。各ストップの面には、整列目標が正確に置かれる。この整列目標は、細線（１０ミクロン程度）である。ストップ１６４０は整列目標１６４４を含み、ストップ１６５０は整列目標１６５４を含む。高解像度ビデオカメラは、プリズム１６１０の「基準面」１６１２を通じて、未だ組み立てられていないＰＢＳを「覗き込む」。両方の整列線は、ビデオカメラを通じて観察される。２本の整列線が一致した時、光路長マッチングが達成される。これらの線は、上部プリズム１６１０と下部プリズム１６２０との間の対角面１６６０に沿って上部プリズムを「摺動させる」ことにより一致させることができる。
【００４９】
調節量は、目で観察しながらプリズムアセンブリを調節することによって為される。組立作業者は、経験によって調節量を推測し、その分量をマイクロメータ内にダイヤルし、次に、プリズムを光路長一致位置に置くために、恐らく１回又は２回の微調整を行うことができるであろう。しかし、マイクロメータをダイヤルするための正確な数値を知ることは必須要件ではなく、単純に目で見ながら調節することにより光路長一致位置に到達することができる。従って、２個のプリズムの相対的な位置をその対角面に沿って移動させるように構成した微調整ネジ又は任意の装置でマイクロメータ１６３０を置き換えることができる。
【００５０】
また、光路長調節は、プリズムをそれらの対角面に沿って摺動させることによって微調整され、また、プリズムは一般的に正確には同一寸法ではないので、プリズムの隅部は、完全には整列しないことになる（対角面の両端における張出しに注意）ことに注意すべきである。完了した光路長一致ビームスプリッタ（例えば、ＰＢＳ）では、張出し量は、プリズムの寸法の非均一性又は非同等性の量に比例する。等しい寸法を有する均一なプリズムを用いると、プリズムは、互いに均等に組み合わされるであろうが、上述のように、プリズム製造におけるそのような精度は非常に高価である。すなわち、本発明は、精密な寸法で作製されたプリズムを必要とすることなく、光路長一致構成を可能にする。
【００５１】
図１６Ａの実施形態では、上部プリズムの位置を調節して整列線を一致させるためにマイクロメータ１６３０が利用される。一実施形態では、オペレータは、表示スクリーン上でビデオカメラの出力を見て、整列目標が一致するまでマイクロメータの調節装置を手動で回す。別の実施形態では、ビデオカメラは、整列目標が整列した時を認識する視覚システムソフトウエアを有する計算装置を供給する。コンピュータ発生信号は、マイクロメータをどれだけ調節すべきかをオペレータに知らせ、又は、マイクロメータは、視覚システムによって指令された時にステッピングモータ（又は、他の制御モータ）により調節される。別の実施形態では、ビデオカメラは、オペレータが整列目標を直接観察してマイクロメータ１６３０を手動で調節する接眼装置で置き換えられる。
【００５２】
最後に、アラインメントが満足された状態で、ＰＢＳを照らすために紫外線ランプが利用され、接着剤を硬化させて構成要素を定位置に固定する。図１６Ａに示す装置を使用して光路長一致ビーム分割キューブを製造するための全工程を図１６Ｂに示す。「偏光ビームスプリッタ」（ＰＢＳ）を製造するために、プリズムの１つの対角面に、又はプリズムの各対角面の間に偏光層すなわち薄膜を付加する付加的な段階が追加される。他の種類のビームスプリッタは、異なる薄膜（例えば、着色層を追加した着色ビームスプリッタ）を追加するか又はそれで置き換えることによって構成することができる。
【００５３】
ここで、光路長一致ＰＢＳキューブの第２の製造方法について説明する。図１７は、本発明の別の実施形態による光路長一致ＰＢＳキューブを製造するために使用される装置の図である。図１７に示す装置のいくつかの特徴は、図１６Ａの装置の特徴と同じである。ＰＢＳを構成することになる２個のプリズムは、精密ストップ１６４０及び１６５０上で保持される。「面」１（上部プリズム１６１０上の）は、調節可能ストップ１６４０に取り付けられ、「面」２（下部プリズム１６２０上の）は、固定ストップ１６５０に取り付けられる。この場合もまた、ストップに対するプリズムの強固ではあるが一時的な取付けを達成するために、真空留め具が使用される。上述のように、対角面１６６０に沿った上部プリズムと下部プリズムとの間の隙間を充填するために、接着剤（恐らくはＵＶ接着剤）が使用される。
【００５４】
各ストップの面上には、整列目標が置かれる。この実施形態では、整列目標の位置は正確である必要はない。高解像度のビデオカメラは、基準面１６１２（上部プリズム１６１０の）を通じて未だ組み立てられていないＰＢＳを「覗き込む」。この実施形態では、ビデオカメラの被写界深度（ＤＯＦ）（レンズによって判断される）は、非常に限定されるように選択される。上部プリズムの位置は、ビデオカメラが両方の整列目標に焦点を同時に合わせるまでマイクロメータ１６３０によって調節される。両整列目標に対して焦点が合う時、両整列目標から基準面（及び、ビデオカメラの焦点面）までの等距離（一致した光路長）が達成される。ＰＢＳが使用される製品に必要とされる公差内で光路長一致位置にプリズムが配置される時だけ整列目標に対して同時に焦点を合わせることができるように、ビデオカメラのＤＯＦが限定される。上述のように、満足なアラインメントが得られた時の最後の段階は、ＰＢＳを照らして接着剤を硬化させるためにＵＶランプを使用することである。
【００５５】
本発明は、上述の部品、特徴、又は技術のいずれか１つ又はそれ以上を使用して作製することができるいくつかのカーネル構成を含む。特定の構成は、いくつかの構成要素の利用可能性及びコスト（例えば、必要なダイクロイックやフィルタなどのコスト／利用可能性）により、及び、カーネルを使用する最終製品を収容するのに使用される容器の大きさ及び形状のような物理的設計パラメータにより他の構成よりも有利であろう。テレビジョン及びビデオプロジェクタのためのいくつかの例示的容器の設計は、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれる、２００２年１２月１３日出願のドケット番号２６５０８．０１７００であるＢｅｒｍａｎ他に付与された「表示用電化製品の設計」という名称の米国特許仮出願一連番号第６０／ＸＸＸ．ＸＸＸ号に説明されている。他の例示的なデザインパッケージは、テレビジョン関連の文献や製造業者から入手可能な販売促進資料において容易に得られる。
図１８は、いくつかの異なるカーネル構成に応用可能な光学構成要素のレイアウトのブロック図である。表１は、本発明によって提供されるいくつかのカーネル構成のリストである。
【００５６】
【表１】
2005525586.tif 000003
2005525586.tif 000004
【００５７】
表１に使用された用語は、図１８に定められている。基本的なカーネル構成を図２０に列挙しており、これは、図２に示すものといくつかの類似点を共有する。
図解を単純化するために、「カーネル構成」図からいくつかの特徴（図示せず）が省略されていることに注意すべきであり、それらには、以下のものが含まれる。
・光路長を均等化するための、ＰＢＳ又は他の光学構成要素間の隙間に対するガラススペーサ又は他の調節装置、
・ダンプ光路、
・いくつかのプリズム面上の反射防止コーティング、
・偏光の入力を可能にするカーネルへの入力点における「カラーセレクト」材料、
・全ての線形出力偏光を１つの平面内へ回転させるためのカーネルの出力点における「カラーセレクト」材料、
・マイクロディスプレイ上の補正位相差板、カバーガラス、又は黒色マスク、
・接着剤層又は光学結合流体のようなカーネルのアセンブリに付随する特徴、
・流体結合カーネル内の光学構成要素の外側の構造的特徴（フレーム）、及び
・ＰＢＳと「平坦」構成要素とが接触せず、従って光学結合流体の注入を可能にすることを保証するＰＢＳ及び「平坦」構成要素間のスペーサ要素。
図に示していない上述の特徴又は他の特徴のいずれも、本明細書に説明したカーネル構成のいずれを変更するためにも応用可能である。
【００５８】
図６７は、プリズム及びカーネル構成６７００を示しており、光学構成要素の各々には名前が付され、プリズム内の各点における光の光路及び偏光が示されている（前図と同様に、Ｓ及びＰは偏光を表し、Ｗ（白）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）、及びＢ（青）は色を表している）。カーネル構成と共に使用される光処理システムの他の構成要素も示されている（「光源」、「集光装置」、及び投影レンズ）。図６８は、更に別のプリズム及びカーネル構成６８００を示している。
【００５９】
ここでもまた、これらの図が構成の光学要素のみを示していることに注意すべきである。実際のプリズムは、付加的な構成要素を必要とするであろう。例えば、コントラスト比を改善するために、「クリーンアップ」偏光器を入力ＰＢＳ６７１０の左側及び／又は下側に挿入することができる。これは、反射型偏光器であるのが好ましいであろう。更に、マイクロディスプレイの反射面から出力ＰＢＳの出力面までの光路長を均等化するために、どのＰＢＳ間にも「スペーサガラス」を挿入することができる。本明細書に説明したどのカーネル構成においても、液体結合及び／又は精密アラインメント隅部が利用可能であり（例えば、図３及び５参照）、ＰＢＳは、光路長一致ＰＢＳ装置とすることができる（例えば、図１５に示され、図１６Ａ、１６Ｂ、及び１７のいずれかに従って構成されるたものと同様のもの）。
【００６０】
液体接合部を利用する１つの利点は、結合が遥かに効率的であるということである（例えば、反射が少ない）。別の利点は、スペーサガラスを省き、液体接合部の厚さを調節することにより構成要素の数を低減する可能性があるということである。代替的に、光路内の構成要素間の「接合部」は、従来的つまり硬い接着剤とすることができる。
プリズムとカーネル構成の両方に利用可能な付加的な構成代替案は、１つ又はそれ以上のＰＢＳを４５度に向いた反射型偏光器で置き換えることである。（現時点で、そのような反射型偏光器は、モックステック・インコーポレーテッドによって製造されている）。
【００６１】
図６７及び６８の両図において、プリズムからの光出力は線形偏光されるが、緑色偏光方向は、赤色及び青色の偏光方向に対して垂直である。スクリーンが線形偏光器を含むようないくつかのビデオプロジェクタ用途においては、プリズムによる全ての光出力が一方向へ線形的に偏光されることが望ましい。これは、マゼンタ／緑「カラーセレクト」を出力ビームと光学直列に置くことにより達成することができる。
【００６２】
図６９は、本発明の実施形態によるプリズムアセンブリ及びカーネル構成６９００を示す。カーネル構成の構成要素には名前が付され、プリズムアセンブリ内の各点における光の光路及び偏光が示されている。部分的に銀メッキされたミラー６９１０による未偏光入力（入力６９０５）の分割は、光源によるその出力、プリズム（及び／又は、光処理システム全体の他の構成要素）の特性、及び見る人の目の反応に適合するように調節することができることに注意すべきである。例証目的において、その値は、１／３及び２／３に選択された。図を簡略化するために、光ビームの強度は、図中の他の全ての点で省略されているということにも注意すべきである。
【００６３】
図６９は、構成の光学要素のみを示しているという点に注意すべきである。実際のプリズムアセンブリは、付加的な構成要素を必要とするであろう。より具体的には、例えば、１／４位相差板をスキュー光線補正のためにいずれかのＰＢＳ又は両方のＰＢＳの後に挿入することができる。更に、マイクロディスプレイの反射面からプリズムアセンブリの出力点までの光路長を均等化するために、必要に応じて「スペーサガラス」を挿入することができる。この場合もまた、光路内の構成要素間には、液体結合（液体接合部）又は従来の硬い接着剤のいずれかを利用することができる。液体接合部を利用する更なる１つの利点は、スペーサガラスを排除し、液体接合部の厚さを調節することにより、構成要素の数を低減する可能性があるということである。
【００６４】
本明細書に説明したほとんどの実施形態と同様に、プリズムアセンブリに利用可能な付加的な代替構成は、ＰＢＳの１つ又は両方（全て）をある角度（例えば、４５度）に向けた反射型偏光器で置き換えることである。（現時点で、そのような反射型偏光器は、モックステック・インコーポレーテッドによって製造されている。）マイクロディスプレイの装着に関しては、接着剤を用いるか又は他の取付け技術を利用することにより、マイクロディスプレイをプリズムアセンブリのＰＢＳの１つ又はそれ以上の面に対して付加するような直接装着法を利用することができる（例えば、２００２年９月２０日出願のドケット番号２６５０８．００９０１であるバーマン他に付与された「シリコン上の液晶（ＬＣｏＳ）又は他の感応素子を装着する方法及び装置」という名称の米国特許出願一連番号第１０／２５１，１０４号参照）。
【００６５】
図に示す本発明の好ましい実施形態の説明では、説明を明瞭にするために特定の用語が使用されている。しかし、本発明は、そのように選択された特定用語に限定されるものではなく、各特定要素は、同様に作動する技術的等価物の全てを含むことが理解されるものとする。例えば、巻かれたポリカーボネートで構成されたスペーサ装置について説明する場合、ある幾何学的形状（四角形、三角形、五角形、六角形、その他）又は他の形状のポリカーボネートロール、又は、本明細書に記されているか否かに関わらず、同等な機能又は能力を有する任意の他の材料又は任意の他の装置のような任意の他の同等装置でそれを置き換えることができる。偏光器、位相差板、ビームスプリッタ、フィルタ、及び他の光学構成要素に関する説明は、同様な機能性を有する他の構成要素で置き換えることができる。構成要素の配置及び／又は角度関係も変更又は再構成することができ、本発明と合致した光学特性を依然として有することができる。更に、本発明者は、現在知られていない新たに開発される技術も上述の部品と交換可能であり、依然として本発明の範囲から逸脱しないことを認識している。
【００６６】
本発明は、主として、個々のピクセルの偏光を回転させることによって作動するマイクロディスプレイを備えたカーネルを利用する「ＬＭＳ」との関連において説明されている。しかし、本明細書に示す説明に基づいて、本発明は、他の種類のマイクロディスプレイ（例えば、散乱、吸収、回折ベースのマイクロディスプレイ）を備えた装置、又はマイクロディスプレイを含まずに構成された光学装置においても実施することができることを理解すべきである。
明らかに、上述の教示に照らして本発明の多くの変更及び変形が可能である。従って、特許請求の範囲において、本発明が本明細書に具体的に説明されたもの以外に実施することができることは理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】「光処理システム」（ＬＭＳ）のビデオプロジェクタの図である。
【図２】本発明を適用したプリズムアセンブリの１つの可能な構成の光路及び構成要素を示す簡略化した例示的カーネルの図である。
【図３】本発明の実施形態による「ＬＭＳ」プリズムアセンブリの構成技術を示す図である。
【図４】本発明の実施形態による「ＬＭＳ」プリズムアセンブリ内の構成要素の液体結合の図である。
【図５】本発明の実施形態による「ＬＭＳ」プリズムアセンブリの構成要素を保持するフレームの上面及び側面を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による「ＬＭＳ」プリズムアセンブリのスペーサ及び構成要素の液体結合の図である。
【図７】本発明の実施形態による結合流体の充填方法を示す図である。
【図８】本発明の実施形態によるプリズムアセンブリ構成要素を保持するために利用される例示的な機構を示す図である。
【図９】本発明の実施形態によるダイヤフラム９００を備えたプリズムアセンブリの図である。
【図１０】本発明の実施形態による気嚢を備えたプリズムアセンブリの実施形態の図である。
【図１１】本発明の実施形態による密封管アセンブリの実施形態の図である。
【図１２】本発明の実施形態による開放空気ピストン装置の図である。
【図１３】本発明の実施形態による内部密封プリズムアセンブリの図である。
【図１４】本発明の実施形態による内部密封プリズムアセンブリの内部シールの拡大図である。
【図１５】光路長一致「偏光ビームスプリッタ」（ＰＢＳ）キューブの図である。
【図１６Ａ】本発明の実施形態による光路長一致「ＰＢＳ」キューブを製造するために使用される装置の図である。
【図１６Ｂ】本発明の実施形態による光路長一致ビームスプリッタを製造するための工程の流れ図である。
【図１７】本発明の別の実施形態による光路長一致「ＰＢＳ」キューブを製造するために使用される装置の図である。
【図１８】いくつかの異なるカーネル構成に応用可能な光学構成要素のレイアウトのブロック図である。
【図１９】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２０】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２１】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２２】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２３】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２４】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２５】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２６】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２７】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２８】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図２９】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３０】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３１】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３２】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３３】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３４】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３５】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３６】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３７】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３８】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図３９】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４０】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４１】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４２】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４３】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４４】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４５】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４６】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４７】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４８】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図４９】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５０】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５１】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５２】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５３】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５４】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５５】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５６】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５７】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５８】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図５９】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６０】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６１】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６２】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６３】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６４】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６５】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６６】本発明の様々な実施形態によるカーネル構成の１つを示す図である。
【図６７】本発明の実施形態による更に別のカーネル構成を示す図である。
【図６８】本発明の実施形態による更に別のカーネル構成を示す図である。
【図６９】本発明の実施形態による更に別のカーネル構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
ＧＳ  緑色及びｓ偏光
ＷＳ  白色及びｓ偏光
ＷＳ＋Ｐ  白色及びｓ及びｐ偏光
【図１】
2005525586.tif 000005
【図２】
2005525586.tif 000006
【図３】
2005525586.tif 000007
【図４】
2005525586.tif 000008
【図５】
2005525586.tif 000009
【図６】
2005525586.tif 000010
【図７】
2005525586.tif 000011
【図８】
2005525586.tif 000012
【図９】
2005525586.tif 000013
【図１０】
2005525586.tif 000014
【図１１】
2005525586.tif 000015
【図１２】
2005525586.tif 000016
【図１３】
2005525586.tif 000017
【図１４】
2005525586.tif 000018
【図１５】
2005525586.tif 000019
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【国際調査報告】
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