(57)【要約】最適化されたコントラスト及び輝度をもつ、焦点整合された、収束性で高解像度のコヒーレントフルカラー画像を生成するための、投射画像表示システム（２１）用の光エンジン（２０）の光学素子を取付け、アラインメントを取るための装置及び方法。光エンジンの照明サブシステムの光学素子は、光源（２６）から３つの画像形成装置（３８、４０、４２）のセットまで伝達される光の効率及び特性を最適化するようにアラインメントを取られる。光エンジン（２０）の投射サブシステム（２４）の光学素子は、投射スクリーン上にフルカラー画像を投射するべく画像形成装置（３８、４０、４２）により出力された三原色成分の合成を最適化させるように、アラインメントが取られている。該アラインメントは、光学素子を正確に位置づけし、かつ光学素子のうちのいくつかの相対的位置及び角度方向を正確に調整する装置及び方法によって達成される。
2005502075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察面上にフルカラー画像を投射する投射画像表示システムであって、
可視光ビームを放射するように動作可能な照明サブシステムであって、第１の光軸に沿って該可視光ビームを反射するためのコールドミラーを含む照明サブシステム、
前記可視光ビームを受取るべく前記第１の光軸に対して位置づけされた入力光学素子を含む色分解サブシステムであって、前記可視光ビームを３本の原色光ビームへと分解するように動作可能である色分解サブシステム、
前記３本の原色光ビームのうちのそれぞれ１本を受取るべく前記色分解サブシステムに対して位置づけされ、各々が、それぞれの変調された原色光ビームを生成するべく、所与の画像信号に基づいて前記それぞれの原色光ビームを変調させるように動作可能である有効領域を含む、複数の３つの光変調用画像形成装置、
前記フルカラー画像を形成するべく、前記３本の変調された原色光ビームを受取り重ね合わせるように動作可能である色再結合サブシステム、及び
前記色再結合サブシステムにより合成された前記フルカラー画像を前記観察面上に投射するように動作可能である投射レンズアセンブリ、
を含むことを特徴とする投射画像表示システム。
【請求項２】
前記色分解サブシステム、前記３つの光変調用画像形成装置、前記色再結合サブシステム及び前記投射レンズアセンブリが、取付け用プレート上に取付けられており、前記コールドミラーが、前記原色光ビームの各々の第１の次元と、前記３つの光変調用画像形成装置のそれぞれの矩形の前記有効領域の第１の次元とのアラインメントを取るため、前記入力光学素子に対して移動可能であり、前記取付け用プレートが、前記原色光ビームの各々の第２の次元と、前記３つの光変調用画像形成装置のそれぞれの矩形の前記有効領域の第２の次元とのアラインメントを取るために、前記コールドミラーに対して第１の方向に移動可能であることを特徴とする請求項１記載の投射画像表示システム。
【請求項３】
前記照明サブシステムには、前記３つの光変調用画像形成装置のそれぞれの前記第１の次元に対して、前記原色光ビームの各々の前記第１の次元を角度的に方向づけするように動作可能である光学素子が含まれていることを特徴とする請求項１記載の投射画像表示システム。
【請求項４】
前記取付け用プレートが、前記３つの光変調用画像形成装置の１つの、矩形の前記有効領域のそれぞれの場所において、前記原色光ビームの１本の焦点を整合させるため、前記コールドミラーに対して第２の方向に移動可能であることを特徴とする請求項２記載の投射画像表示システム。
【請求項５】
前記色再結合サブシステムには、前記投射レンズアセンブリにより前記観察面上に前記フルカラー画像として投射される前の前記３本の変調された原色光ビームのコントラストを調整するように動作可能である１つ以上の光学素子が含まれていることを特徴とする請求項１記載の投射画像表示システム。
【請求項６】
前記照明サブシステムが、焦点を伴う光源及び平面状の入力面をもつ光結合器を含み、前記光源及び前記光結合器が第２の光軸に沿ってアラインメントを取られており、前記光源が、前記光結合器による光の透過を最適化する前記平面状の入力面の前記平面上の１つの場所と、前記光源の前記焦点とをほぼ合致させるため、前記光結合器の前記平面状の入力面に対しほぼ平行な１つの平面上を移動可能であることを特徴とする請求項１記載の投射画像表示システム。
【請求項７】
投射画像表示システムの照明サブシステムのための光学アセンブリであって、
開口部を伴うランプハウジング、
光の反射のための焦点、及び該焦点がその上に存在する第１の光軸を有するリフレクタ、
アラインメント状態を確立するべく前記リフレクタの前記第１の光軸と光学的に整列され得る第２の光軸をもち、前記リフレクタの前記焦点に位置づけされた平面状の端面をもち、かつ前記照明サブシステムの光路内の光の特性を改変するべく動作可能である光学素子、
前記リフレクタにより反射されるための光を放射するように動作可能である光源、及び
前記ランプハウジングの前記開口部を通過するように、前記光源からの光を反射するための位置に前記リフレクタを保持し、かつ前記ランプハウジングに対し２つの直交方向に、かつ前記アラインメント状態を確立するため少なくとも前記光学素子の前記平面状の端面に対しほぼ平行な１つの平面上で移動可能である、周囲取付け用フランジ、
を含むことを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項８】
投射画像表示システムの照明サブシステム内に光学素子を枢軸的に取付けるための取付け用アセンブリにおいて、該光学素子が、前記照明サブシステムの光路内の光の特性を改変するように動作可能であり、
第１のアーチ形軸受面をもつ本体部材、
前記本体部材上に前記光学素子を支持するように構成され、前記第１の軸受面に対して枢軸移動する第２のアーチ形軸受面をもち、前記光学素子を所望の角度方向まで回転させるため所定の範囲の傾動角度に亘って前記本体部材の内部で回転可能であるクレードル、及び
前記クレードルを選択された傾動角度で前記本体部材に対し解放可能な形でしっかりと固定するように構成され、前記本体部材に対して前記クレードルが移動できるようにするための解放条件及び前記クレードルを前記所望の角度方向で前記本体部材にしっかり固定するための緊結条件を有し、前記所望の角度方向が緊結中にずれないように、前記緊結条件が確立された時点で前記クレードルに対しこの取付け用要素から伝達されるトルクが実質的に無い、取付け用要素、を含むことを特徴とする取付け用アセンブリ。
【請求項９】
投射画像表示システム内で画像形成装置と光ビームのアラインメントを取るための光学デバイスであって、
光ビームを放射するべく動作可能である光源、
第１の方向に前記光ビームを反射するのに有効な反射面をもつミラー、
前記反射面から反射された前記光ビームを受取り、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記光ビームの方向を変えることのできる平面状界面を有し、方向を変えられた前記光ビームが前記画像形成装置を照射する光学素子、及び
前記ミラーを保持し、かつ前記反射面から反射された光ビームを再度位置づけして反射光を受取る前記平面状界面の部分を変更し、かくして前記第２の方向がシフトされ、方向を変えられた光が前記画像形成装置を前記第１の場所とは異なる第２の場所で照射するようにするために、前記光学素子に対して移動可能である傾斜したマウント、
を含むことを特徴とする光学デバイス。
【請求項１０】
前記光ビームが１つの断面領域を有し、前記画像形成装置が１つの有効表面領域をもち、該断面領域は該有効表面領域より大きいか又は等しく、前記傾斜したマウントは、前記画像形成装置の前記有効表面領域に前記光ビームの前記断面領域を重ね合わせるために、前記光学素子に対して移動可能であることを特徴とする請求項９記載の光学デバイス。
【請求項１１】
投射画像表示システムの照明サブシステム内で光学素子に対して入射光ビームのアラインメントを取る方法において、前記入射光ビームが、第１の長軸及び第１の長軸に直交する第１の短軸を伴う１つの断面領域を有し、前記光学素子が、第２の長軸及び第２の長軸に直交する第２の短軸を伴う平面状の有効領域を有し、前記第１の長軸が前記第２の長軸とほぼ同一線上にある方法であって、
前記入射光ビームとほぼ同じ断面プロファイルをもつ反射光ビームとして、前記入射光ビームの一部を反射するように動作可能である傾斜した平面状界面を伴うビームスプリッタであって、該反射光ビームが第３の長軸及び第３の長軸に直交する第３の短軸を有しているビームスプリッタを提供するステップ、
前記有効領域の前記第２の短軸と前記反射光ビームの前記第３の短軸を整列させるべく、前記傾斜した平面状界面に対して横方向に前記入射光ビームの前記第１の短軸を移動させるステップ、及び
前記反射光ビームの前記第３の長軸を前記有効領域の前記第２の長軸と整列させるべく、前記入射光ビームの前記第１の長軸に対して平行に前記ビームスプリッタの前記傾斜した平面状界面を移動させるステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
全光路長を維持し、かつ光学素子の２次元状の前記有効領域で焦点整合状態となった光を維持するべく、前記入射光ビームの光路に平行に前記ビームスプリッタの前記傾斜した平面状界面を移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
投射画像表示システムの投射サブシステム内で、光軸に対して画像形成装置の有効表面領域のアラインメントを取るための光学装置であって、該有効表面領域は表面法線を有し、
フレーム、及び
前記画像形成装置を保持する取付け用ブラケット、
を含み、
前記フレーム及び前記取付け用ブラケットのうちの一方が、その周囲に配置された複数のボアを有し、前記フレーム及び前記取付け用ブラケットのうちのもう一方がその周囲に配置された複数のピンを有し、前記ピンは、前記光軸と前記画像形成装置の前記有効表面領域の前記表面法線とのアラインメントを取る動作中に、前記ボアと３次元位置合せされることができ、前記複数のピン及び前記複数のボアの対は、アラインメント状態が確立された後に前記ブラケットに対する前記光学素子の位置を保証するべく合わせて固定されるように構成されていることを特徴とする光学装置。
【請求項１４】
前記複数のボアのうちのそれぞれのものの中で前記複数のピンの位置を固定することにより前記アラインメント状態を維持するために、所定量の硬化可能な接着剤を収容し保持するように、前記ボアが構成されていることを特徴とする請求項１３記載の光学装置。
【請求項１５】
投射画像表示システムの投射サブシステム用の光学アセンブリであって、
有効表面領域、第１端部及び第２端部を有し、前記有効領域が光を放射する、光画像形成装置、
前記光画像形成装置により放射された光の位相をシフトさせるための偏光デバイス、
前記有効表面領域に近接して前記偏光デバイスを保持するブラケットであって、前記偏光デバイスが第１の軸に沿って前記光画像形成装置に対して回転可能となるように、前記光画像形成装置の前記第１の端部に第３の端部で枢軸的に取り付けられており、前記光画像形成装置の前記第２の端部に対し第４の端部において解放可能な固定用機構を有するブラケットであって、前記固定用機構は、枢軸運動条件と固定条件をもち、かつ前記固定用機構は、前記固定条件を作り出すために該固定用機構に加えられたトルクが、前記第１の軸とは異なる第２の軸に沿って方向付けられるように構成されているものであるブラケット、
を含むことを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項１６】
投射画像表示システムの投射サブシステム用のアラインメントシステムであって、
第１の光軸、取付け用表面及び前記取付け用表面のまわりに配置された複数のネジ付き開口部を有し、少なくとも前記第１の光軸に対しほぼ平行に光ビームを放射するように構成された画像形成用デバイス、
前記取付け用表面に取付けられたフランジを有し、光ビームを受取るように位置づけられた、第２の光軸をもつ投射レンズアセンブリであって、前記フランジが前記取付け用表面の前記ネジ付き開口部と整列可能な複数の第１のスルーボアを有するものであり、さらに、アラインメント状態を確立するべく前記投射レンズアセンブリの前記第２の光軸と前記画像形成用デバイスの前記第１の光軸を整列させるため、前記取付け用表面に対して移動可能である投射レンズアセンブリ、
前記第１のスルーボアと整列可能でかつ前記ネジ付き開口部と整列可能である、複数の第２のスルーボアを有する軸受ワッシャー、及び
各々がネジ付き長及び前記ネジ付き長の片端にあるヘッドを有する複数のネジ付き締め具であって、各々の前記ネジ付き締め具の前記ネジ付き長は、前記フランジに対し前記軸受ワッシャーを捕捉するように、前記ネジ付き穴のそれぞれのものにネジ込み式に取り付けられるため、前記第１及び前記第２のスルーボアに挿入可能であり、前記軸受ワッシャーは、前記投射レンズアセンブリを前記アラインメント状態で固定するため前記軸受ワッシャー及び前記フランジに対し前記ネジ付き締め具が緊結された際に、前記ネジ付き締め具の前記ヘッドから前記投射レンズアセンブリの前記フランジへとトルクが伝達されるのを防止するように動作可能であるネジ付き締め具、
を含むことを特徴とするアラインメントシステム。
【請求項１７】
投射画像表示デバイスの照明サブシステム用の光源内に電気コネクタを固定するための電気コネクタクランプにおいて、該電気コネクタが、第１の側縁部、第１の側縁部から離隔した第２の側縁部及び周囲フランジを伴うコネクタ本体を有し、１つの側縁部が外向きに延びる稜線部を有するクランプであって、
スロット付きアパーチャ、クランプアーム及びアーチ形収納部をもつクランプ本体を含み、前記スロット付きアパーチャは前記コネクタ本体の前記周囲フランジの対向する側面を収容するように寸法決定されており、前記アーチ形収納部は、間に前記コネクタ本体の前記第１の側縁部を収容するのに充分な距離だけ離間された下部表面と張出し上部表面を有し、前記クランプアームは、前記コネクタ本体の前記第２の側縁部上に前記稜線部を弾性的に固定するように構成されており、前記クランプ本体は、引抜き力に対抗して前記電気コネクタを固定していること特徴とする電気コネクタクランプ。
【請求項１８】
投射画像表示システム用の光学アセンブリであって、
第１の熱膨張率をもつ材料で形成され、隔置された関係で配置された第１のスルーボア及び第２のスルーボアを有する取付け用プレート、
前記第１の熱膨張率とは異なる第２の熱膨張率をもつ材料で形成され、その第１の部分が前記第１のスルーボアに対する１つの入口をカバーし、その第２の部分が前記第２のスルーボアに対する１つの入口をカバーする光学素子、
第１及び第２の量の接着剤、及び
前記第１の量の接着剤を間に捕捉するべく前記第１のスルーボアの中に位置づけされた第１の円形ディスク及び前記第２の量の接着剤を間に捕捉するべく前記第２のスルーボア内に位置づけされた第２の円形ディスクであって、前記光学素子と前記取付け用プレートの熱膨張の差によって、接着の際の接着点において前記光学素子が損傷を受ける確率を低減させるべく、前記第１及び第２の熱膨張率の間にある第３の熱膨張率をもつ材料で形成されている第１及び第２の円形ディスク、
を含むことを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項１９】
投射画像表示システム用の光学アセンブリであって、
第１の取付け用パッド及び該第１の取付け用パッドから離隔されている第２の取付け用パッドを有する取付け用プレートであって、該第１及び第２の取付け用パッドが前記取付け用プレートの陥没した表面部分より上に隆起している取付け用プレート、
少なくとも前記第１及び前記第２の取付け用パッドの各々に対して塗布された所定量の接着剤、及び
前記取付け用プレートに対して所望のアラインメントが取られた位置に位置づけされた光学素子であって、前記光学素子の第１の部分が少なくとも前記第１の取付け用パッド上で前記接着剤と接触し、前記光学素子の第２の部分が少なくとも前記第２の取付け用パッド上で前記接着剤と接触しており、前記接着剤は、前記光学素子を所望のアラインメントが取られた位置に固定するように硬化可能である光学素子、
を含むことを特徴とする光学アセンブリ。
【請求項２０】
前記取付け用プレート上に位置づけされた位置づけ用要素及びこの位置づけ用要素の近くに位置づけされた取付け用デバイスをさらに含み、前記光学素子の第３の部分が前記取付け用デバイス上で前記接着剤と接触するように、前記取付け用デバイスの表面に所定量の接着剤が塗布されることを特徴とする請求項１９記載の光学アセンブリ。
【請求項２１】
前記取付け用デバイスが、前記光学素子が前記接着剤の硬化に先立ち６つの自由度を伴ってアラインメント取りされ得るように、前記取付け用要素のまわりを傾動できるものであることを特徴とする請求項２０記載の光学アセンブリ。
【請求項２２】
前記位置づけ用要素が支点軸であり、前記取付け用デバイスが環状金属ディスクであり、前記支点軸は、前記環状金属ディスクの内周内に収容されるべく構成され寸法決定されていることを特徴とする請求項２０記載の光学アセンブリ。
【請求項２３】
投射画像表示システムの照明サブシステム内にディスク形レンズを取付けるためのレンズマウントであって、
アーチ形の第１の取付け用表面を伴う第１の取付け用フランジ及びアーチ形の第２の取付け用表面を伴う第２の取付け用フランジを有する本体であって、前記第１及び前記第２の取付け用フランジが、内部に前記ディスク形レンズを収容することのできる収納部を画成するべく隔置された関係で、前記本体から離れるように延びているものである本体、及び
前記第１の取付け用表面の一部分と接触し、かくして前記レンズの第１の部分を前記第２の取付け用表面に対し付勢して適切なアラインメントを確保する、前記ディスク形レンズの周辺リムに取り付けられた第１の弾性インサート、
を含むことを特徴とするレンズマウント。
【請求項２４】
前記本体がベースと蓋部を有し、前記ベースが第１及び第２のフランジを支持し、前記蓋部が、前記第１の部分とは異なる前記レンズの第２の部分と接触する第２の弾性インサートを有することを特徴とする請求項２３記載のレンズマウント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般としては、投射画像表示システムに関し、より詳細には、投射画像表示システム用の光エンジンの光学素子を取付けアラインメントを取るための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型テレビスクリーン又はコンピュータディスプレーといったような単一の大きい投射スクリーン上に画像を表示するために、投射画像表示システムが使用される。投射画像表示システムは、周知の従来の設計では、ブラウン管といったような３つの画像源からの画像を投射する後方又は前方プロジェクタユニットである。画像源は、３つの個別の投射レンズを通して赤、緑及び青の原色画像の各々を供給する。原色画像は投射スクリーン上で重ね合わされて、１つの複合フルカラー画像を構築する。前方プロジェクタユニットにおいては、原色画像は、画像源から、スクリーンの前に位置づけされたビューワに向かって画像を反射する反射型投射スクリーンの前面上へと投射される。後方プロジェクタユニットでは、原色画像は、透過型投射スクリーンの裏面上へと投射され、スクリーンの前のビューワに向かって透過させられる。その他の属性の中でも、かかる投射画像表示システムは、３つの別々の画像源が必要であるということに起因してかさ高く重いという属性をもつ。
【０００３】
単一の光エンジンと単一の射出瞳を利用する単純化された投射画像表示システムが提案されてきた。単一の光エンジンに基づく投射画像表示システムは、３原色画像の間での色ずれの問題を軽減し、スクリーンが３つのレンズ系からの色の混合を実施する必要がないという点で、投射スクリーンの設計を単純化する。しかしながら、光エンジンの光学素子は、単一の光エンジンを使用して満足のいくフルカラー画像を作り上げ投射するために、ランプと投射スクリーンの間の光路に沿って精確にアラインメントを取られ方向づけされなくてはならない。
【０００４】
光エンジンを利用する従来の投射画像表示システムは、光システムのコンポーネント及び光学素子の取付け及びアラインメントが不完全であるため、画像の焦点が最適な形で整合されず、適切にカラー収束されず、所望のコントラストが欠如している。これまで、光学素子のアラインメントを取るために満足のいく装置及び方法は利用可能でない。往々にして、組立てプロセスの人為的な影響が、意図的でなく光学素子のアラインメントずれを導入する可能性がある。例えば、光エンジンの組立て中に、単に光学素子をアラインメントが取られた位置に固定するべく締め具を緊結するだけで、適切にアラインメント取り又は方向づけされた光学素子がアラインメントずれ又は方向ずれを起こす可能性がある。光エンジン内の主要な光学素子のミクロン（μｍ）単位のアラインメントずれは、投射画像表示システムが投射スクリーン上に投射するフルカラー画像の輝度、カラー収束及びコントラストといったような属性を著しく劣化させる可能性がある。
【０００５】
その上、従来の投射画像表示システムは、照明サブシステムにより出力された光束を使用する上で効率が悪い。例えば、原色画像を提供するために光束を変調させる画像形成装置は、明るく均等な光束で完全な照明を受けなければならない。そうでなければ、原色画像は、質が悪く、フルカラー画像の品質を劣化させることになる。従来の投射画像表示システムにおいては、光束は、光の領域を画像の有効領域よりも大きくすることによって、アラインメント上の誤差に対応するべく所定割合だけ画像形成装置の場所においてオーバースキャンされる。画像形成装置から外れてオーバースキャンされた光ビームの光子は、無駄となり、かくして、照明システムにより出力された光束のうち画像形成に利用できるものの割合を低減させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かくして、３つの原色画像を生成しかつ精確に合成して最適化されたフルカラー画像を生成することができるように、単一光エンジン型の投射画像表示システムの光学素子を精確に取付けアラインメントを取るための装置及び方法に対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、光エンジンを利用する投射画像表示システムの光学素子のためのアラインメントシステム及びアラインメント方法の上述の及びその他の欠点及び欠陥を克服する。本発明は、いくつかの実施形態に関連して記述されることになるが、本発明がこれらの実施形態に制限されるものでないということを理解されたい。反対に、本発明には、本発明の精神及び範囲に含まれうるような全ての変更形態、修正形態及び等価物が含まれる。
【０００８】
本発明によれば、高コントラスト、高解像度のフルカラー画像を観察面上に投射できるようにするアラインメント及び取付け機能を伴って投射する投射画像表示システムが提供される。該表示システムは照明サブシステム、色分解サブシステム、３つの光変調用画像形成装置、色再結合サブシステム及び投射レンズアセンブリを含んでいる。照明サブシステムは、可視光ビームを放射するように動作可能であり、第１の光軸に沿って可視光ビームを反射するためのコールドミラーを含む。色分解サブシステムは、可視光ビームを受取るべく該第１の光軸に対して位置づけされた入力光学素子を含む。色分解サブシステムは、可視光ビームを３本の原色光ビームへと分解するように動作可能である。３つの光変調用画像形成装置は、３本の原色光ビームのうちのそれぞれ１本を受取るべく色分解サブシステムに対して位置づけされている。３つの変調用画像形成装置の各々は、それぞれ変調された原色光ビームを生成するべく所与の画像信号に基づいてそれぞれの原色光ビームを変調させるように動作可能である矩形有効領域を含んでいる。色再結合サブシステムは、フルカラー画像を形成するべく３本の変調された原色光ビームを受取り組合せるように動作可能である。投射レンズアセンブリは、色再結合サブシステムにより合成されたフルカラー画像を観察面上に映写するように動作可能である。
【０００９】
投射画像表示システムの或る実施形態においては、色分解サブシステム、３つの変調用画像形成装置、色組換え用サブシステム及び投射レンズアセンブリが単一の取付け用プレート上に取付けられている。コールドミラーは、３つの光変調用画像形成装置のうちのそれぞれのものの矩形有効領域の第１の次元と原色光ビームの各々の第１の次元のアラインメントを取るため、入力光学素子に対して移動可能である。取付け用プレートは、３つの光変調用画像形成装置のうちのそれぞれのものの矩形有効領域の第２の次元と原色光ビームの各々の第２の次元のアラインメントを取るために、コールドミラーに対して第１の方向に移動可能である。
【００１０】
表示システムの１実施形態においては、照明サブシステムには、３つの光変調用画像形成装置のそれぞれの第１の次元と原色光ビームの各々の第１の次元を角度的に方向づけするように動作可能である光学素子が含まれている。表示システムのもう１つの実施形態においては、取付け用プレートは、３つの光変調用画像形成装置の矩形有効領域のそれぞれの場所において原色光ビーム各々の焦点を整合させるため、コールドミラーに対して第２の方向に移動可能である。該表示システムのさらにもう１つの実施形態においては、色再結合サブシステムには、投射レンズアセンブリにより観察面上にフルカラー画像として投射される前の３本の変調された原色光ビームのコントラストを調整するように動作可能である１つ以上の光学素子が含まれている。表示システムのさらにもう１つの実施形態においては、色分解サブシステムの入力光学素子は、偏光ビームスプリッタを含み、色分解サブシステムがクアッドプリズムアセンブリの入力側を含む。表示システムのさらにもう１つの実施形態においては、色再結合サブシステムは、クアッドプリズムアセンブリの出力側を含んでいる。
【００１１】
表示システムのさらにもう１つの実施形態においては、照明サブシステムは、焦点を伴う光源及び平面状の入力面をもつ光結合器を含む。光源及び光結合器が第２の光軸に沿って整列されている。光源は、光結合器による光の透過を最適化するような平面状の入力面のその平面上の１つの場所と、光源の焦点とをほぼ合致させるため、光結合器の平面状の入力面に対しほぼ平行な１つの平面上を移動できる。
【００１２】
本発明のもう１つの態様によれば、開口部を伴うランプハウジング、リフレクタ、照明システムの光路内の光の特性を改変するべく動作可能である光学素子、リフレクタによる反射のための光を放射するように動作可能である光源、及びランプハウジング内の上記の開口部を通過するように光源からの光を反射するための位置に、リフレクタを保持する周囲取付け用フランジを含む、投射画像表示システムの照明サブシステム用の光学アセンブリが提供されている。楕円形でありうるリフレクタは、光の反射のための焦点、及びこの焦点がそれに沿って存在している第１の光軸を有する。光結合器でありうる光学素子は、アラインメント状態を確立するべく、リフレクタの前記第１の光軸と光学的に整列され得る第２の光軸、及びリフレクタの焦点に位置づけされた、平面端面をもつ。周囲取付け用フランジは、アラインメント状態を確立するため、光学素子の平面状端面に対し、ランプハウジングに対する２つの直交方向に、その平面状端面に少なくともほぼ平行な１つの平面上を移動可能である。
【００１３】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示システムの照明サブシステム内に光学素子を枢軸的に取付けるための取付け用アセンブリにおいて、光結合器といったような該光学素子が、照明システムの光路内の光の特性を改変するように動作可能である取付け用アセンブリが提供されている。該取付け用アセンブリは、第１のアーチ形軸受面をもつ本体部材、本体部材上に光学素子を支持するように構成されたクレードル、及び前記クレードルを選択された傾動角度で本体部材に対し解放可能な形でしっかりと固定するように構成された取付け用要素を含む。クレードルは、第１の軸受面に対して枢軸移動する第２のアーチ形軸受面をもち、光学素子を所望の角度方向まで回転させるため一定の範囲の傾動角度全体にわたり本体部材の内部で回転可能である。取付け用要素は、本体部材に対してクレードルが移動できるようにするための解放条件及びクレードルを所望の角度方向で本体部材にしっかり固定するための緊結条件を有する。所望の角度方向が緊結中にずれないように緊結条件が確立された時点で、クレードルに対しこの取付け用要素から伝達されるトルクは実質的に無い。好ましくは、クレードルは、本体部材の上で一対の第１のアーチ形軸受面に対し枢軸移動する一対の第２のアーチ形軸受面を有している。
【００１４】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示システム内で画像形成装置と光ビームのアラインメントを取るための光学デバイスが提供されている。該光学デバイスは、光ビームを放射するべく動作可能である光源、傾斜したマウント内に保持されておりかつ反射面をもつミラー及び、反射面から反射された光ビームを受取る光学素子を含む。ミラーの反射面は、第１の方向に光ビームを反射するのに有効である。偏光ビームスプリッタといったような該光学素子は、第１の方向と異なる第２の方向に光ビームの方向を変えることのできる平面状界面を有し、方向を変えられた光ビームは、画像形成装置を照射する。傾斜したマウントは、反射面から反射された光ビームを再度位置づけして反射光を受取る平面状界面の部分を変更し、かくして第２の方向がシフトされ方向を変えられた光が画像形成装置を第１の場所とは異なる第２の場所で照射するように、第２の光学素子に対して移動可能である。
【００１５】
本発明のもう１つの態様によれば、入射光の平面ビームの進行方向を変更する、投射画像表示システムの照明サブシステム用の光学装置が提供されている。該光学装置は、断面領域をもつ入射光の平面ビームを生成するように動作可能である光生成デバイス、入射光の平面ビームを受取るべく光生成デバイスに対して位置づけされている光学素子、及び光学素子を保持する取付け用プレートを含む。光生成デバイスは、第１の方向に入射光の平面ビームを方向付ける。光学素子は、第１の方向に対して傾斜した平面状界面を有し、この平面状界面は、第１の方向と異なる第２の方向に入射光の平面ビームの方向を変えるように動作可能である。取付け用プレートは、入射光ビームが傾斜した平面状界面にぶつかる場所を変更するため第１の軸に沿ってフレームに対して移動可能であり、かつ光生成デバイスと光学素子の間の距離を変更するため、第２の軸に沿ってフレームに対して移動可能である。
【００１６】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示システムの投射サブシステム内で光軸に対して画像形成装置の有効表面領域のアラインメントを取るための光学装置において、該有効表面領域が表面法線を有する光学装置が提供されている。該光学装置は、フレーム、及び所与の３次元方向性で画像形成装置を集合的に保持する取付け用ブラケットを含む。フレーム及び取付け用ブラケットのうちの一方は、その周囲に配置されたスルーボア又はブラインドボアのいずれかでありうる複数のボアを有する。フレーム及び取付け用ブラケットのうちのもう一方は、同じくその周囲に配置された複数のピンを有する。該ピンは、光軸と画像形成装置の有効表面領域の表面法線とのアラインメントを取る動作中に、ボアと３次元位置合せされることができる。ピン及びボアの対は、アラインメント状態が確立された後に前記ブラケットに対して光学素子の位置を保証するべく合わせて固定されるように構成されている。例えば、ピン及びボアは、光学セメント又はエポキシといったような所定量の接着剤を用いて合わせて固定され得る。
【００１７】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示システムの投射サブシステム用の光学アセンブリが提供されている。該光学アセンブリは、有効表面領域、第１端部及び第２端部を有し、有効領域が光を放射する光画像形成装置、４分の１波長板及び有効表面領域と隣接してこの４分の１波長板を保持するブラケットを含む。該ブラケットは、偏光デバイスが第１の軸に沿って前記光画像形成装置に対して回転可能となるように、光画像形成装置の第１の端部に対し第３の端部で枢軸的に取り付けられている。ブラケットは、光画像形成装置の第２の端部に対し第４の端部で解放可能な固定用機構を含む。解放可能な固定用機構は、枢軸運動条件と固定条件をもち、固定条件を作り出すために該固定用機構に加えられたトルクが、第１の軸とは異なる第２の軸に沿って方向付けられるように構成されている。本発明のこの態様は、光画像形成装置により出力された変調光のコントラストを最適化する上で一助となる。
【００１８】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示システムの投射サブシステム用のアラインメントシステムが提供されている。該アラインメントシステムは、画像形成用デバイス、投射レンズアセンブリ及び複数のネジ付き締め具が含んでいる。該画像形成用デバイスは、第１の光軸、取付け用表面及びこの取付け用表面のまわりに配置された複数のネジ付き開口部を有する。該画像形成用デバイスは、第１の光軸に対し少なくともほぼ平行に光ビームを放射するように構成されている。該投射レンズアセンブリは、取付け用表面に取付けられたフランジを有し、光ビームを受取るように位置づけされている。該投射レンズアセンブリは、第２の光軸を含み、フランジは、取付け用表面のネジ付き開口部と整列可能な複数の第１のスルーボアを有する。投射レンズアセンブリは、アラインメント状態を確立するべく投射レンズアセンブリの第２の光軸と画像形成用デバイスの第１の光軸を整列させるため、取付け用表面に対して移動可能である。軸受ワッシャーは、第１のスルーボアと整列可能でかつ前記ネジ付き開口部と整列可能である複数の第２のスルーボアを有する。複数のネジ付き締め具は、ネジ付き長及びこのネジ付き長の片端にあるヘッドを有する。各々のネジ付き締め具のネジ付き長は、フランジに対し軸受ワッシャーを捕捉するべく、ネジ付き穴のそれぞれにネジ込み式で取り付けられるように、第１及び第２のスルーボアを通して挿入可能である。軸受ワッシャーは、投射レンズをアラインメント状態で固定するため、軸受ワッシャー及びフランジに対し締め具が緊結される際に、ネジ付き締め具のヘッドから投射レンズのフランジにトルクが伝達されるのを防止するように動作可能である。
【００１９】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示デバイスの照明サブシステム用の光源内に電気コネクタを固定するための電気コネクタクランプが提供されている。該クランプは、スロット付きアパーチャ、クランプアーム及びアーチ形収納部をもつクランプ本体を含む。スロット付きアパーチャはコネクタ本体の周囲フランジの対向する側面を収容するように寸法決定されている。アーチ形収納部は、間にコネクタ本体の第１の側縁部を収容するのに充分な距離だけ離間された下部表面と張出し上部表面を有する。クランプアームは、コネクタ本体の第２の側縁部上に外向きに延びる稜線部を固定するように弾性的に構成されている。クランプ本体は、引き抜き力に対抗して電気コネクタを固定する。
【００２０】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示システム用の光学アセンブリが具備されている。光学系は、第１の熱膨張率をもつ材料で形成された取付け用プレート、第２の熱膨張率をもつ材料で形成された光学素子、放射線硬化性光学セメントといったような、第１及び第２の量の接着剤、及び放射線硬化性光学セメントを硬化できる放射線を透過するものでありうる第１及び第２の円形ディスクを含む。取付け用プレートは、隔置された関係で配置された第１のスルーボア及び第２のスルーボアを有する。光学素子の第２の熱膨張率は、第１の熱膨張率とは異なるものである。第１の円形ディスクは、第１の量の接着剤を間に捕捉するべく第１のスルーボアの中に位置づけされている。第２の円形ディスクは、間に第２の量の接着剤を捕捉するべく第２のスルーボアの中に位置づけされている。ディスクは、第１及び第２の熱膨張率の間にありうる第３の熱膨張率をもつ材料で形成されている。ディスクの介在により、取付け用プレートのより大きい相対的膨張及び取付け用プレートに対し接着された接着点においてクアッドプリズムアセンブリに対して作用する力に起因して、クアッドプリズムアセンブリのプリズムが損傷を受ける確率は減少する。
【００２１】
本発明のもう１つの態様によれば、光学素子及び取付け用プレートから成る、投射画像表示システム用の光学アセンブリが提供されている。該取付け用プレートは、第１の取付け用パッド及びこれから離隔されている第２の取付け用パッドを有する。該第１及び第２の取付け用パッドは、取付け用プレートの陥没した表面部分より上に突出している。光学セメント又はエポキシといったような所定量の接着剤が第１及び第２の取付け用パッドの各々に対して塗布されている。光学素子は、取付け用プレートに対して所望のアラインメントが取られた位置に位置づけされている。光学素子の第１の部分が第１の取付け用パッド上で接着剤と接触し、光学素子の第２の部分が、第２の取付け用パッド上で接着剤と接触している。光学素子が所望の位置に位置づけされた後、接着剤は、所望のアラインメントが取られた位置に光学素子を固定するように硬化可能である。或る実施形態においては、取付け用デバイスは、１平面内での光学素子のアラインメントを可能にするように構成されている。他の実施形態では、取付け用デバイスは、１平面内での光学素子のアラインメント及びその平面に対する光学素子の傾動を可能にするように構成されている。
【００２２】
本発明のもう１つの態様によれば、投射画像表示システムの照明サブシステム内にディスク形レンズを取付けるためのレンズマウントが提供されている。該レンズマウントは、アーチ形の第１の取付け用表面を伴う第１の取付け用フランジ及びアーチ形の第２の取付け用表面を伴う第２の取付け用フランジを有する本体及び、半円形及び環状でありうる第１の弾性インサートを含む。第１及び第２の取付け用フランジは、中にディスク形レンズを収容することのできる収納部を画成するべく、隔置された関係で本体から離れるように延びている。第１の弾性インサートは、ディスク形レンズの周辺リムに取り付けられ、第１の取付け用表面の一部分と接触する。弾性インサートと第１の取付け用表面の一部分の間の接触により、レンズの第１の部分は第２の取付け用表面に対し付勢されて適切なアラインメントが確保される。
【００２３】
本発明によれば、投射画像表示システムの照明サブシステム内で光学素子に対して入射光ビームのアラインメントを取るための方法が提供されている。入射光ビームは、第１の長軸及びこれに直交する第１の短軸を伴う１つの断面領域を有し、該光学素子は、第２の長軸及びそれに直交する第２の短軸を伴う平面状の有効領域を有し、ここで第１の長軸は第２の長軸とほぼ同一線上にある。該方法は、入射光ビームとほぼ同じ断面形状をもつ反射光ビームとして入射光ビームの一部分を反射するように動作可能である、傾斜した平面状界面を伴うビームスプリッタを提供するステップを含む。該反射光ビームは、第３の長軸及びこれに直交する第３の短軸を有している。入射光ビームの第１の短軸は、有効領域の第２の短軸と反射光ビームの第３の短軸を整列させるべく傾斜した平面状界面に対して横方向に移動させられる。ビームスプリッタの傾斜した平面状界面は、反射光ビームの第３の長軸を有効領域の第２の長軸と整列させるべく、入射光ビームの第１の長軸に対して平行移動させられる。
【００２４】
本発明によれば、投射画像表示システム内で取付け用プレートに光学素子を取り付ける方法において、光学素子が第１の熱膨張率をもつ材料で形成され、取付け用プレートが第２の熱膨張率をもつ材料で形成され、第２の熱膨張率が第１の熱膨張率と異なっている方法が提供されている。該方法には、隔置された関係にある円形スルーボア及び楕円形のスルーボアを伴う取付け用プレートを提供するステップが含まれている。光学素子は、取付け用プレートに対して所望のアラインメントが取られた位置に位置づけされており、ここで光学素子の一部分は楕円形スルーボアに対する１つの入口及び円形スルーボアに対する１つの入口をカバーしている。光学セメント又はエポキシといったような所定量の接着剤が楕円形スルーボアの反対側の入口及び円形スルーボアの反対側の入口の中に、塗布される。第１のディスクは、円形スルーボア内に所定量の接着剤と接触した状態で設置される。同様にして、楕円形スルーボア内に、もう１つの所定量の接着剤と接触した状態で第２のディスクが設置される。第１及び第２のディスクは、第２及び第３の熱膨張率の間の第３の熱膨張率をもつ材料で形成されている。接着剤は、アラインメントが取られた位置に光学素子を固定するべく硬化される。好ましくは、接着剤は、放射線硬化性であり、第１及び第２のディスクは、放射線硬化性接着剤を硬化させるために有効な放射線を透過させる材料で形成されている。
【００２５】
本発明によれば、投射画像表示システム内で取付け用プレートに光学素子を取り付ける方法が提供されている。該取付け用プレートには、その陥没した表面部分より上に突出している第１の取付け用パッドと第２の取付け用パッドが備わっている。第１及び第２の取付け用パッドの少なくとも各々の上に所定量の接着剤が塗布される。光学素子は、その第１の部分が第１の取付け用パッドの接着剤と接触し、その第２の部分が第２の取付け用パッド上の接着剤と接触している取付け用プレートに対する、所望のアラインメントが取られた位置に位置づけされる。接着剤は、所望の位置に光学素子を固定するため第１及び第２のパッド上で硬化させられる。
【００２６】
本発明の装置及び方法は、単一光源由来の未偏光光を投射スクリーン上に投射されたフルカラー画像へと加工するために特に適しており、ここで３つの原色画像は高解像度のフルカラー画像を生成するべく精確に重ね合わされ、該フルカラー画像は、最適化されたコントラスト及び輝度を有している。本発明の装置及び方法は、光エンジンにより投射されるフルカラー画像の特性を最適化することを可能にする。光学素子の精確な取付け及びアラインメントは、単一の投射レンズアセンブリによる投射スクリーン上への投射の前に、原色画像を収束させ位置合せさせる。精度の必要性は、著しく変動しうるもののおよそ１０μｍ前後でありうる原色画像の微視的な画素サイズに起因している。原色画像の１つで画素サイズの数分の１だけ位置をシフトさせるだけで、投射レンズアセンブリにより投射されるフルカラー画像の質は劣化する。これは大面積の投射スクリーン上で拡大された原色画像を結合する従来の投射画像表示システムとは対照的である。
【００２７】
本発明のアラインメント装置及び方法は、焦点の均一性を改善し、原色画像のカラー収束を増強し、画像コントラストを改善する。本発明のアラインメント装置及び方法は、同様に、照明サブシステムの光源により出力された光がより効率良く使用され画像形成装置の照明の輝度及び均一性が改善されるように、画像形成装置において必要とされる光のオーバースキャンを著しく低減させる。本発明のアラインメント装置及び方法は同様に、光学素子を所定の場所に固定するための動作が実施された時点で、組立て中に所望のアラインメント又は方向づけが確立された後の光エンジンの光学素子の心ずれ又は方向ずれを防止する。その結果、光エンジンのアラインメントが、組立て中に不用意に劣化する確率は低くなる。
【００２８】
本発明の光エンジンは、従来の投射画像表示システムに比べて重量及びサイズ面で著しい削減を提供する。本発明の装置及び方法は、光エンジンに基づく投射画像表示システムが従来の投射画像表示システムに比べて著しく軽量となるように、軽量光エンジンを提供する。本発明の装置及び方法は、光エンジンに基づく投射スクリーンテレビといったような投射画像表示システムの占有面積が従来の設計の比較可能な投射画像表示システムの占有面積に比べて小さくなるように、コンパクトな光エンジンを提供する。
【００２９】
本発明の上述の及びその他の目的及び利点は、添付図面及びその説明から明らかになることだろう。
【００３０】
本明細書に包含されその一部を成している添付図面は、本発明の実施形態を例示し、以上で与えられている本発明の一般的記述及び以下で与えられる実施形態の詳細な説明と合わせて、発明の原理を説明するのに役立つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１〜４及び１０を参照すると、本発明の光エンジン２０は、それを作動させるためかかる光エンジン２０の中で使用される画像形成装置用制御電子部品といったような必要な電子部品及び支持コンポーネント（図示せず）を有する、図では２１という参照番号で表わされている投射画像表示システムの中に収納されている。本発明の光エンジン２０は、画像形成装置に対して光束を提供する全体として参照番号２２で表された照明サブシステムを形成する光学素子及び支持構造、そして画像形成装置により変調された光からフルカラー画像を構成する、全体として２４という参照番号で表わされている投射サブシステムを形成する光学素子及び支持構造で構成されている。以下で使用されるように、光学素子は、レンズ、プリズム、ミラー、フィルタ、ランプ、画像形成装置などといったような光学部品として定義づけされ、多数の光学部品のアセンブリを含む。
【００３２】
照明サブシステム２２には、光源２６、紫外線フィルタ２８、光結合器３０、複数の、例えば３つのリレーレンズ９８、９９及び１００を含む光学リレー３２、コールドミラー３３、偏光ビームスプリッタ３４及びクアッドプリズムアセンブリ３６の入力側が含まれている。照明サブシステム２２の紫外線フィルタ２８、光結合器３０、光学リレー３２、コールドミラー３３及び偏光ビームスプリッタ３４は、光源２６が放射する広いスペクトル範囲の未偏光赤外線、可視光及び紫外線を、或る一定のコーン内において、直線偏光された可視光の均一に照明された矩形領域へと変換する。クアッドプリズムアセンブリ３６の入力側は、直線偏光された可視光の平行ビームを３つの独立した原色成分へと分解する。各々の原色成分は、電磁スペクトルの赤、緑及び青という３つの原色のうちの１つを中心とする１つの周波数又は波長範囲によって特徴づけられる。１本の光ビームは、約５１０ｎｍ〜約５７５ｎｍの間の緑色波長の光子を含有する。クアッドプリズムアセンブリ３６の入力側１３３は、緑色画像形成装置アセンブリ３８の中に内蔵された緑色画像形成装置３９（図２２）の矩形有効領域又は画素アレイ３９ａを照明するように緑色光を導く。同様にして、第２のビームは、約６００ｎｍと約７００ｎｍの間の赤色波長の光子を含有し、クアッドプリズムアセンブリ３６の入力側により、赤色画像形成装置アセンブリ４０内に内蔵された赤色画像形成装置４１（図１７）の矩形有効領域又は画素アレイ４１ａを照明するように導かれる。第３のビームは、約４５０ｎｍ〜約５１０ｎｍの間の青色波長の光子を含有する。第３のビームは、青色画像形成装置アセンブリ４２内に内蔵された青色画像形成装置４３（図２０）の矩形有効領域又は画素アレイ４３ａを照明するように導かれる。
【００３３】
照明サブシステム２２の動作にとって重要なのは、精確な寸法及び相対的角度方向及び均一な強度又は輝度をもつ直線偏光された原色の光子ビームで画像形成装置３９、４１及び４３の各々の矩形画素アレイを照明するべく照明サブシステム２２の光学素子のアラインメントを取る能力である。各光ビームの強度プロファイルは、２次元矩形領域全体にわたりほぼ均質であり、また強度プロファイルは３本のビームの間でほぼ均一であるので、合成されたフルカラー画像が適当なカラーバランスを有するようにできる。
【００３４】
ひきつづき図１〜４及び１０を参照すると、投射サブシステム２４は、クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側、緑色画像形成装置３９をフィルタリングする４分の１波長板４４（図２２〜２４に最も良く示されている）、赤色画像形成装置４１をフィルタリングする４分の１波長板４５（図１７〜１９に最も良く示されている）及び青色画像形成装置４３をフィルタリングする４分の１波長板４６（図２０〜２１に最も良く示されている）を含む画像形成装置アセンブリ３８、４０及び４２、出力偏光器４７及び投射レンズアセンブリ４８を含んでいる。緑色画像形成装置３９は、緑色光の入射ビームを変調して、フルカラー画像の所望の緑色画像成分を生成する。赤色画像形成装置４１は、赤色光の入射ビームを変調して、フルカラー画像の所望の赤色画像成分を生成する。青色画像形成装置４３は、青色光の入射ビームを変調して、フルカラー画像の所望の青色画像成分を生成する。
【００３５】
画像成分の各々が４分の１波長板４４、４５及び４６のそれぞれを通過した後、原色の画像成分は、クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側により重ね合わされて合成され、フルカラー画像を作り出す。フルカラー画像は出力偏光器４７を通過し、投射レンズアセンブリ４８を通って投射される。投射レンズアセンブリ４８は、投射スクリーン（図示せず）上にフルカラー画像を作り出し、かくして、観察のための拡大された可視フルカラー表示を作り上げる。光エンジン２０に付随する投射スクリーン（図示せず）の設計に応じて、投射レンズアセンブリ４８によりフルカラー画像を投射して、投射スクリーンの前面を照明してその上に観察可能な表示を作り出すか、又は投射スクリーンの裏面を照明してその前面に観察可能な表示を作り出すことができる。
【００３６】
画像形成装置３９、４１及び４３及び４分の１波長板４４、４５及び４６のうちのそれぞれに結びつけられたものの動作及び相互作用は、Ｍｉｙａｔａｋｅに対し発行され松下電器産業株式会社（Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｏ．，  Ｌｔｄ．  （Ｏｓａｋａ，  Ｊａｐａｎ））  に譲渡された「偏光ビームスプリッタ装置及びライトバルブ画像投射システム（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）」という題の米国特許第５，３２７，２７０号の中で記述されている。Ｍｉｙａｔａｋｅ特許の開示は、参照により本書にその全体が含まれている。
【００３７】
投射サブシステム２４の動作にとって重要なのは、原色の矩形画像成分を精確に重ね合わせるべく投射サブシステムのコンポーネントの相対的位置及び角度方向のアラインメントを取り、その後、重ね合わされた画像成分を最大限のコントラストと最適化された均等な強度で投射スクリーン上の特定された場所に正確に方向付ける能力である。３つの原色画像の画素は、高解像度のカラー画像を生成するべく正確に位置合せされなくてはならない。例えば、光エンジン２０は、大面積後方投射テレビ上で観察を行なうためにフルカラー画像のストリームを生成するのに利用することができる。
【００３８】
図１〜４を参照すると、リレーシャーシ４９が光源２６、紫外線フィルタ２８、光結合器３０、光学リレー３２及びコールドミラー３３を支持している。リレーシャーシ４９の片端には、第１の外部ハウジング部品６１ａと第２の外部ハウジング部品６１ｂから成る２部品構成外部ハウジングが取り付けられた通気型矩形フラットプラットフォーム２４２が配置されている。プラットフォーム２４２は、外部ハウジング部品６１ａ、６１ｂを支持し、リレーシャーシ４９によって保持されたその他の光学素子に対して適切な高さのところに光源２６を設置する。光源２６は、組立てられた外部ハウジング部品６１ａ、６１ｂの壁により画定された全体として立方体のキャビティの内部に取外し可能な形で支持されている。リレーシャーシ４９には、間に紫外線フィルタ２８、光結合器３０及び光学リレー３２を収めるため、カバー５１が取り付けられており、これは、照明サブシステム２２内にほぼ密閉された光路を提供するのに参与する。光結合器３０及び光学リレー３２の光軸は、光源２６からコールドミラー３３まで延びる光軸６４とほぼ同一線上にある（図４）。リレーシャーシ４９及びカバー５１は好ましくは、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、又はプラスチックその他の強い軽量材料で製造される。
【００３９】
図１〜７を参照すると、光源２６は、楕円リフレクタ５２により部分的にとり囲まれその少なくとも１つの焦点を通過する中心線の近くに保持されたバーナー又はランプ５０（図４に最もよく示されている）、リフレクタ５２が取り付けられている取付け用フランジ５４及び取外し可能な有孔後部カバー５７を伴うランプハウジング５６を含んでいる。ランプ５０を駆動するための電力を供給するために、ランプ電力駆動装置すなわちランプ電源５８が、２線伝送線路１６１を介して光源２６に電気的に配線されている。光源２６は、ランプ電源５８により駆動された時点で、約３５０ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲の波長をもつ高強度未偏光光束を発する。例えば、水銀灯電球、メタルハライド電球、キセノン電球又はハロゲン電球といったような放電電球が一般に光源２６のランプ５０として使用されている。ランプ５０として使用するのに適したランプ例は、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ＮＶ  （Ｅｉｎｄｈｏｖｅｒ，  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）から市販されているＵＨＰ（登録商標）ランプから選択されている。ランプハウジング５４には、ブロワ５９が光源２６を通る冷却用空気の強制流を確立できるように孔があいている。空気流は、動作中にランプ５０が生成する熱エネルギーを対流式に除去し、消散させる。
【００４０】
光源２６からの光束の一部分は、光結合器３０の入口アパーチャ６０に向けられた光路を有する。光源２６により照射された光束のもう１つのより大きい部分は、リフレクタ５２の焦点５３に光路が向けられた状態で、リフレクタ５２により反射される。焦点５３に向かってリフレクタ５２から反射された光の光路は、図では矢印５５ａ、５５ｂによって示されている。リフレクタ５２の楕円形の構成は、一対の焦点を有し、そのうちの１つが焦点５３である。ランプ５０が図４にあるように楕円のその他の焦点のうちの１つ又はその近くに配置された場合、ランプ５０の画像が焦点５３において生成される。
【００４１】
紫外線フィルタ２８は、光結合器３０の入口アパーチャ６０とランプ５０の間に位置づけされた光学素子である。リフレクタ５２により反射された光は、結合器３０に入るべく紫外線フィルタ２８を通過しなければならない。紫外線フィルタ２８は、入口アパーチャ６０に向けられた光線から約４００ｎｍ未満の波長をもつ紫外光を除去する。紫外線濾波により、投射画像表示システム２１内で使用される光学ボンディング材料、例えば、接着剤、光学セメント又はエポキシの劣化は削減されるか又は実質的に緩和される。
【００４２】
図３に最も良く示されているように、外部ハウジング部品６１ｂは、外部ハウジング部品６１ａ、６１ｂによって画定されたキャビティの中に光源２６を取外し可能な形で挿入するように寸法決定され構成されている矩形の側方開口部を有する。その結果、光源２６全体は、１つ以上の従来の締め具を緩めハンドルを用いて外部ハウジング部品６１ａ、６１ｂから光源２６を滑動させることによって簡単に取外し可能である。外部ハウジング部品６１ｂの１つの側壁６３は、リレーシャーシ４９に取り付けられ、組立てられたリレーシャーシ４９とカバー５１の１つの広がっている端部をほぼ密閉する。側壁６３内に具備された円形開口部６５がリフレクタ５２の外部リムと位置合せされ、光源２６からの高強度の未偏光光束がリレーシャーシ４９及びカバー５１によって囲まれた細長いキャビティに進入するための通路を提供している。
【００４３】
図４、８及び９に最も良く示されている通りの光結合器３０は、各々高反射性コーティングで被覆された１つの長手方向面を有する４枚の細長い矩形ガラス板を含んでいる。光結合器３０のコーティングされた長手方向面は、直角平行６面体を形成し、入口アパーチャ６０と出口アパーチャ６２の間に延びる中空通路を確立するように、その長手方向縁部を取り付けることにより矩形アレイの中に配置される。光結合器３０は、光源２６から到着する光を収集する導波管として機能し、結合器３０の内部のコーティングされた表面からの多数の反射を介して光を結合して出口アパーチャ６２においてほぼ均一又は均質な強度プロファイルを生成する。結合器３０は同様に、画像形成装置３９、４１及び４３のそれぞれの有効領域３９ａ、４１ａ及び４３ａの形状と全体的に整合する横断面形状をもつ出口アパーチャ６２から出てきた光ビームを生成するべく、入射光を整形する。出口アパーチャ６２から出る光の横断面縦横比は、基本的に、画像形成装置３９、４１及び４３のそれぞれの有効領域３９ａ、４１ａ及び４３ａの縦横比に等しい。
【００４４】
光結合器３０の入口アパーチャ６０は、光軸６４にほぼ中心をおく矩形平面開口部である。リフレクタ５２を保持する取付け用フランジ５４は、入口アパーチャ６０に対して軸方向に位置づけされて、入口アパーチャ６０により規定された垂直平面の中にリフレクタ５２の焦点５３を位置させる。光軸６４に平行な光源２６の軸方向位置は、外部ハウジング部品６１ａ、６１ｂの一方又は両方の上のガイド（図示せず）によって、再現可能な形で確立され得る。
【００４５】
図５、５Ａ、６及び７を参照すると、本発明の１つの態様に従って、光源２６の取付け用フランジ５４は、リフレクタ５２の焦点を入口アパーチャ６０により規定された平面の中心と正確に一致させることができるように、光軸６４に対しほぼ垂直な平面内に位置づけ可能である。標準的には、位置的精度は、約０．２ｍｍ未満である。例えば４つといった複数の取付け用開口部６６が、取付け用フランジ５４の円周に配置されている。図５に最も良く例示されているように、取付け用開口部６６の１つは、取付け用フランジ５４の各コーナーに配置されているが、本発明はそれに制限されない。ランプハウジング５６の内側表面には、取付け用開口部６６の位置と相関関係をもつアレイの形で位置づけされた複数のネジ穴６８（図５）が具備される。好ましくは、取付け用開口部６６とネジ穴６８の各相補的対は、組立てられた時点でほぼ同心である。ネジ付き締め具７０が各取付け用開口部６６内に挿入され、ネジ穴６８のうちのそれぞれ１つの中にネジ込み式に収容される。ネジ付き締め具７０は、取付け用フランジ５４をランプハウジング５６にしっかり固定するために適切な従来の工具で締め付けトルクを加えることによって緊結される。
【００４６】
図７に最も良く示されているように、各々のネジ付き締め具７０の直径方向寸法は、そのそれぞれの取付け用開口部６６の直径方向寸法よりも小さく、そのため未固定条件下で取付け用フランジ５４がランプハウジング５６に対して移動できるようになっている。特定的に言うと、取付け用フランジ５４は、ランプハウジング５６に対して２次元ｘ−ｙ座標枠６９内で側方向に移動可能である。側方向の動きは、結合器３０を出ていく参照番号６７ａで示された矢印によって図４に図示された均質な光ビームの強度又は輝度を最適化するような、入口アパーチャ６０により画定される平面内の位置、たとえばかくして画定された平面の幾何中心と、リフレクタ５２の焦点５３との側方向のアラインメントを取るために使用される。
【００４７】
光源２６のリフレクタ５２のアラインメントを取るためには、ネジ付き締め具７０に対するアクセスを提供すべく、取外し可能な有孔後方カバー５７が、ランプハウジング５６から離脱される。精確に移動する能力をもつ個々のマイクロマニピュレータ（図示せず）に取り付けられたアラインメント用固定具７２の多数のプローブがランプハウジング５６内の開口部７１を通って伸ばされ、その周囲から離隔した場所においてリフレクタ５２の非反射側面と接触する。ネジ付き締め具７０は、取付け用フランジ５４がランプハウジング５６に対して側方に移動できるようにするために緩められる。ネジ付き締め具７０は、緩められた時点で、ｘ−ｙ座標枠６９内での側方の移動範囲を制約する取付け用ポストとして作用する。アラインメント用固定具７２は、結合器３０の出口アパーチャ６２を出る光ビーム６７ａの強度を監視しながらｘ−ｙ座標枠６９に対する取付け用フランジ５４の位置を調整する。光ビーム６７ａの強度が最適化された後、ネジ付き締め具７０は、取付け用フランジ５４を固定するために緊結され、アラインメント用固定具７２は撤去される。
【００４８】
当業者であれば、光検出器といったようなデバイスで光の強度を監視しながら、ランプハウジング５６に対するリフレクタ５２を支持する取付け用フランジ５４の整列を、テストスタンド上で実施することができるということがわかる。その後、光源２６は、外部ハウジング部品６１ａ、６１ｂにより画定されたキャビティ内に、予めアラインメント取りされたユニットとして設置される。
【００４９】
図１〜４、８及び９を参照すると、光結合器３０は、一対の隔置されたほぼ平面で長手方向に離隔された支持表面によって支持されており（そのうちの１つの支持表面７３が図示されている）、結合器傾動用クレードル７４の２つの対向する側壁７９の内部表面の間に配置されている。光結合器３０の１つの外部表面は、接着剤、光学セメント又はエポキシなどによって、側壁７９の一方に貼付されている。光結合器３０は、結合器傾動用クレードル７４の長手方向軸が光軸６４に対しほぼ平行である状態で、光源２６と光学リレー３２の間に位置づけされている。リレーシャーシ４９は、選択された半径に沿って形成された、一対の離隔された上向きの凹状又はアーチ形の上部軸受面７６を有している。各々の上部軸受面７６は、リレーシャーシ４９のベースから上向きに延びるそれぞれのフランジ８３の上に配置されている。結合器傾動用クレードル７４は、リレーシャーシ４９の上部軸受面７６と接触するように構成され位置づけされた一対の離隔された凸状の又はアーチ形の底部軸受面７７を有する。軸受面７７は、選択された半径に沿って形成され、リレーシャーシ４９の上部軸受面７６の形状と相補的な形状をもつ。結合器傾動用クレードル７４は、矢印７５によって示されているように、垂直線に対して選択された１つの傾動角度範囲にわたり上部軸受面７６上で枢軸的に動き、選択された実施形態においては、結合器傾動用クレードル７４の角度方向は、垂直線に対して約＋５°〜約−５°の角度範囲全体にわたり可変的である。結合器傾動用クレードル７４を傾動させることのできる角度範囲は、例示を目的として図８及び９では誇張されている。
【００５０】
離隔された一対の傾斜したポスト８２は、結合器傾動用クレードル７４の中心近くから上向き及び内向きに延びている。各々の傾斜したポスト８２は、側壁７９の平行に隔置された一対の上縁部分７８のうちの１つに取り付けられている。傾斜ポスト８２は、カバー５１内に具備された開口部８４を通って突き出している。この開口部８４は、結合器傾動用クレードル７４の長手方向軸を横切る方向に、開口部８４の横方向縁部と傾斜ポスト８２の１つの接触によって制限された小さい角度の円弧にわたり結合器傾動用クレードル７４を傾動すなわち枢軸運動させることができるようにするのに充分な幅又は横断寸法を有する。傾動力を加えることにより、結合器傾動用クレードル７４の底部軸受面７７は、リレーシャーシ４９の上部軸受面７６に対して、これに対抗してそしてこの軸受面の中で、滑動回転することになる。結合器傾動用クレードル７４の旋回は、光結合器３０を光軸６４を中心として回転させ、これは、出口アパーチャ６２から出る光ビームを回転させる効果をもつ。出口アパーチャ６２から出る光ビームの角度調整は、それぞれの画像形成装置３９、４１及び４３の角度方向と対応するように緑、赤及び青色光ビームの角度方向のアラインメントを取り、かくして、以下で論述するように照明サブシステム２２の回転心ずれを補正するために用いられる。
【００５１】
図１〜４、８及び９をひき続き参照すると、傾斜ポスト８２は、水平な上部壁８６によりその頂点で接合されている。上部壁８６の中央領域内には、ネジ付け締め具９０を収容するように寸法決定されている垂直な貫通孔８８が設けられている。ネジ付き締め具９０は、ほぼ矩形形状のロッキングバー９４を中にネジ込むことができるように、上部壁８６の底面より下に一定の距離だけ延びている。ネジ付き締め具９０は、ロッキングバー９４の中心近くに設けられたネジ穴９２の内にネジ込まれる。ロッキングバー９４は、上部壁８６と光結合器３０の間に位置づけされている。ロッキングバー９４は、カバー５１内の開口部８４の長手方向寸法よりも大きい長手方向寸法を有する。ネジ付き締め具９０とロッキングバー９４は、開口部８４の対向する長手方向側面の間で選択された範囲の傾動角度のうちの１つで、リレーシャーシ４９に対して結合器傾動用クレードル７４の角度方向を解放可能な形で固定すなわちクランプするように動作可能である。傾動用クレードルカバー８５が、結合器傾動用クレードル７４の上部部分をとり囲み、これには、上部壁８６に対するロッキングバー９４の障害のない垂直方向の動きを可能にするように整形されサイズ決定された開口部が備わっている。
【００５２】
使用中、矢印８０により全体的に示されている方向（図９）で、光結合器３０に向かってネジ付き締め具９０の先端を前進させるトルクが加えられる。ロッキングバー９４は、その傾斜側面と、傾斜したポスト８２の対向する傾斜内部表面の傾斜部分との接触により付与された物理的制約のため、回転できない。その結果、ロッキングバー９４は、締め具９０を緊結するように矢印８０の方向にネジ付き締め具９０を回転させるにつれて、矢印８１の方向に上部壁８６に向かって移動する。ネジ付き締め具９０を漸進的に緊結するのにつれて、ロッキングバー９４の前方部分９５が、開口部８４の１つの横方向側面に隣接するカバー５１の第１の部分と接触し、ロッキングバー９４の後方部分９６は、開口部８４の反対側の横方向側面に隣接するカバー５１の第２の部分と接触する。前方及び後方部分９５、９６は、ネジ付き締め具９０からの固定力をカバー５１まで集合的に伝達し、これが、結合器傾動用クレードル７４及び光結合器３０を旋回しないようにロック条件下で固定している。本発明の１つの態様によれば、ロッキングバー９４は、所望の角度にアラインメントが取られた方向からの、結合器傾動用クレードル７４の外的要因による旋回動作を誘発することなく、固定力を加えることができるようにする。
【００５３】
図３、４、４Ａ及び４Ｂを参照すると、光学リレー３２を形成する複数の、３つのリレーレンズ９８、９９及び１００は、光結合器３０の出口アパーチャ６２とコールドミラー３３の間に位置づけされている。リレーレンズ９８、９９及び１００は、コールドミラー３３により画像形成装置３９、４１及び４３に向かって反射される、光結合器３０の出口アパーチャ６２から出る光ビームの画像を作り出す。リレーレンズ９８、９９及び１００は、光学ガラス又はアクリル系重合体といった（ただしこれに限られるわけではない）材料で形成されている。リレーレンズ９８は、リレーシャーシ４９のベース内に設けられた湾曲した収納部１０２の中に位置づけされている。同様にして、リレーレンズ９９は、リレーシャーシ４９のベース内に設けられた湾曲した収納部１０３の中に位置づけされ、リレーレンズ１００は、リレーシャーシ４９のベースの中に設けられた湾曲した収納部１０４の中に位置づけされている。収納部１０２、１０３、及び１０４は、リレーレンズ９８、９９及び１００の光軸を整列させリレーレンズ９８、９９及び１００を適切な関係に維持するように寸法決定され構成されている。リレーレンズ９８は同様に、組立てられたリレーシャーシ４９の片端及びカバー５１を、塵埃その他の粒状物質が進入しないように密封する。
【００５４】
本発明の１つの態様に従い、ひきつづき図３、４、４Ａ及び４Ｂを参照すると、インサート１０６は、リレーレンズ９８と共に収納部１０２（図３〜４Ａ）内に挿入されるように寸法決定され構成されており、半円形であっても環状であってもよい。インサート１０６は、リレーレンズ９８の片面１０８の周辺リムのまわりに延びる狭い環状リングに密着されている。インサート１０６は、フォームラバーといったような弾性を有する又は折曲げ可能な材料で形成される。リレーシャーシ４９は、選択された半径に沿って形成された一対の隔置され対向する凹状又はアーチ形の取付け用表面１１０、１１１を有する。取付け用表面１１０、１１１の各々の曲率は、リレーレンズ９８の曲率と類似している。取付け用表面１１０、１１１は、収納部１０２のそれぞれの側方に配置され、収納部１０２の外縁を画定するようにリレーシャーシ４９のベースから上向きに延びている。一対のリブ１０１（図３）が収納部１０２を長手方向につないで、レンズ９８の周縁部の底部部分のための垂直な支持表面を提供している。
【００５５】
リレーレンズ９８及びインサート１０６が収納部１０２内に垂直に挿入されるにつれて、インサート１０６は、取付け用表面１１０により形成されたアーチ形肩部とレンズ９８の間で弾性的に捕捉される。弾性的捕捉は、インサート１０６を圧縮し、かくしてリレーレンズ９８を後ろ向きに付勢して収納部１０２の取付け用表面１１１と突き当たって接触させる。取付け用表面１１１は、レンズ９８の固定及びアラインメントのための基準表面として役立つ。カバー５１には、同じく弾性を有する又は折曲げ可能な材料で作られ、カバー５１がリレーシャーシ４９に取り付けられた時点でリレーレンズ９８の上部リムに沿って平坦な側縁部部分と圧縮係合するように位置づけされ構成された、ほぼ矩形の横断面をもつ湾曲したパッド１１２が備わっている。インサート１０６とパッド１１２は共働して、リレーレンズ９８のための受動的拘束を提供し、光学リレー３２内でのレンズ９８の適切な位置づけを確保する。
【００５６】
図３、４、４Ａ及び４Ｂをひきつづき参照すると、リレーレンズ９８の取付けについての以上の記述に類似して、インサート１１４は、リレーレンズ９９と共に収納部１０３と共に挿入されるように寸法決定され構成されている。インサート１１４は半円形でも環状でもあってよい。或る種の実施形態においては、インサート１１４は、接着剤、光学セメント又はエポキシで、リレーレンズ９９の片面の周辺リムのまわりに延びる狭い環状リングに接着されている。インサート１１４は、フォームラバーといったような弾性を有する又は折曲げ可能な材料で形成される。リレーシャーシ４９は、選択された半径に沿って形成された一対の隔置され対向する凹状又はアーチ形の取付け用表面１１６ａ、１１６ｂを有する。各々の取付け用表面１１６ａ、１１６ｂは、ほぼ平行でかつリレーシャーシ４９のベースから離れるように上向きに延びる離隔したフランジ対１１９ａ、１１９ｂのうちのそれぞれの上に配置されている。フランジ１１９ａは、フランジ１１９ｂに比べわずかに小さい垂直方向寸法をもつ。収納部１０３はフランジ１１９ａ、１１９ｂにより外縁が画定されている。取付け用表面１１６ａ、１１６ｂの各々の曲率は、リレーレンズ９９の曲率と類似している。一対のリブ１０５（図３）が収納部１０３を橋架けするようにフランジ１１９ａ及び１１９ｂ間に延びており、レンズ９９の底部周縁部のための垂直な支持表面を提供している。
【００５７】
リレーレンズ９９及びインサート１１４が収納部１０３内に挿入されるにつれて、インサート１１４は、収納部１０３の片側で形成された湾曲した又はアーチ形の出っ張り１０７とレンズ９９の間で弾性的に捕捉される。弾性的捕捉は、インサート１１４を圧縮し、かくしてリレーレンズ９９を後ろ向きに付勢して収納部１０３の取付け用表面１１６ｂと突き当たって接触させる。取付け用表面１１６ｂは、レンズ９９の固定及びアラインメントのための基準表面として役立つ。カバー５１には、同じく弾性又は折曲げ可能な材料で形成されたパッド１１５が具備されている。カバー５１がリレーシャーシ４９に取り付けられた時点で、パッド１１５は、リレーレンズ９９の上部リムに沿って平坦な側縁部部分と圧縮係合するように位置づけされ構成されている。インサート１１４とパッド１１５は、共働して、リレーレンズ９９のための受動的拘束を提供し、光学リレー３２内でのレンズ９９の適切な位置づけを確保する。同様にして、リレーレンズ１００を拘束し位置づけするために、インサート１１４及びパッド１１５と類似したインサート１１７及びパッド１１８が具備される。紫外線フィルタ２８が、パッド１１２、１１５及び１１８に類似した１組の矩形弾性パッド２４４のセットにより、リレーシャーシ４９内の所定の位置に保持されている。
【００５８】
図１〜４及び４Ａを参照すると、リレーシャーシ４９の反対側の広がった端部に対し、移動可能な傾斜したフレーム１２０が取外し可能な形で取り付けられ、偏光ビームスプリッタ３４の垂直方向上部の懸垂された位置にコールドミラー３３を保持する。傾斜フレーム１２０は、図４Ａに矢印１２５ａで図示されているリレーレンズ９８から出る入射光ビームをカットする位置に、コールドミラー３３を配置する。入射光ビーム１２５ａは、光路が光軸６４に対しほぼ平行である状態でリレーレンズ９８から出射する。コールドミラー３３は、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの波長間の電磁スペクトルの可視部分内の光を反射し約７００ｎｍより大きい赤外波長をもつ光を透過させることによって、リレーレンズ９８から出る入射光ビーム１２５ａから赤外線を低減又は削除する反射面１２１を有する。透過された赤外線は、光源２６により出力される光束からの不利な熱効果を低減又は実質的に緩和するために排除される。
【００５９】
傾斜フレーム１２０は、コールドミラー３３を、光軸６４に対して約４５°の傾斜角度で支持し、偏光ビームスプリッタ３４に向かって進行する図４Ａ内の矢印１２５ｂにより図示された反射光ビームを提供するべく、光ビーム内の可視波長をもつ光子を反射する。図中に１本が見えている一対の平行で離隔されたアーム１２２が、光軸６４に対しほぼ平行な方向に傾斜１２０の下部表面からリレーレンズ９８に向かって延びている。傾斜したフレーム１２０は、コールドミラー３３とリレーレンズ９８の間の間隔を増大又は減少させるため、双方向矢印１３８により図４、１４及び１６に示されている、光軸６４に対しほぼ平行なＺ方向で、リレーシャーシ４９に対して移動可能である。その目的で、各アーム１２２は、リレーシャーシ４９のベース上に対応して配置されている一対の平坦な取付け用表面１２６（図３に最も良く示されている）のうちの１つと接触する外向きに延びるフランジ１２４を有している。各フランジ１２４は、光軸６４に対し平行に方向づけされた長軸を伴う細長いスロット１２８（図３に最も良く示されている）を有する。細長いスロット１２８の各々の中に１つ以上の締め具１２９を挿入することができ、これは、各々の取付け用表面１２６内に設けられた対応する数のネジ付き穴１２７にネジ込み式に緊結される。コールドミラー３３の軸方向の動きは、各々それぞれのスロット１２８の長軸に沿った反対側の内側周縁部と締め具１２９の間の接触により制約を受けている。スロット１２８とネジ付き締め具１２９の間の係合は、軸方向の動きの間の傾斜フレーム１２０の回転をも制限する。
【００６０】
図１〜４、１０、１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、アルミニウムで形成され得る取付け用プレート１３２に対するアセンブリとして、偏光ビームスプリッタ３４、クアッドプリズムアセンブリ３６、画像形成装置アセンブリ３８、４０及び４２、出力偏光器４７及び投射レンズアセンブリ４８が取付けられている。取付け用プレート１３２は、リレーシャーシ４９の側縁部に対し定置式に従来の締め具などにより取り付けられているブラケット１３４に、移動可能な形で取り付けられている。取付け用プレート１３２の周囲に配置されているのは、相補的なネジ穴１４１（図３）に対しネジ込み式に緊結されている対応する数のネジ付き締め具１３９（図４及び１３）のそれぞれのシャフトを収容する例えば３つといった、複数のオーバーサイズの穴１３７（図３、１０及び１０Ａ）である。取付け用プレート１３２及び取り付けられた光学素子のコレクションは、電磁的干渉に対し遮へいする有孔隔壁１３１によって部分的にとり囲まれている。
【００６１】
図１０及び１０Ａを特に参照すると、偏光ビームスプリッタ３４は、取付け用プレート１３２上の３つの突出した三角パッド１３５に対して接着剤で取付けられ、クアッドプリズムアセンブリ３６の入口面１３３に隣接して位置づけされている。偏光ビームスプリッタ３４は、光ビームを２本の別々のビームに分割する光学デバイスである。偏光ビームスプリッタ３４は、その斜辺面で連結された２つの直角プリズムから成る。プリズム対のうちの一方の連結された面は、連結の前に、所望の反射特性をもつ誘電層のコーティングを受けている。特に、偏光ビームスプリッタ３４内で使用されるコーティングは、コールドミラー３３から反射された光ビームの中のｐ偏光された光線からｓ偏光された光線を分離するビームスプリッティング界面１３０を提供する。
【００６２】
図４Ａ、１４及び１５を参照すると、ビームスプリッティング界面１３０は、未偏光光をｐ−偏光光とｓ−偏光光に分割するように動作可能である。ｐ−偏光光のビームは、ビームスプリッティング界面１３０を改変されない状態で通過し、排除される。ｓ−偏光光ビームの伝播方向は、ビームスプリッティング界面１３０により変更される。具体的に言うと、ｓ−偏光光ビームは、クアッドプリズムアセンブリ３６の入口面１３３に向かって反射される。偏光ビームスプリッタ３４は、６個の平行四辺形で境界が画定されている平行六面体そして標準的には立方体の幾何形状を有する。ビームスプリッティング界面１３０は、偏光ビームスプリッタ３４の中心とその２つの対向する縁部と交差するように傾斜した平面を画定する。ビームスプリッティング界面１３０は、コールドミラー３３の反射表面１２１と対向し、それと一般に平行に傾斜している。
【００６３】
図１４に図示されているように、コールドミラー３３から反射された可視光ビームは、Ｚ方向１３８にほぼ平行に整列された長辺つまり長軸ａと、座標枠１３６のＸ方向に対しほぼ平行である短辺つまり短軸ｂを有する。コールドミラー３３が光軸６４に対してほぼ平行に移動させられると、ミラー３３により反射された光ビームの長軸は、ビームスプリッティング界面１３０の傾斜平面に対して横方向に並進運動する。コールドミラー３３単独の軸方向の動きは、好ましくは、ビームスプリッティング界面１３０の傾斜平面に対して平行にビームの短軸を移動させない。
【００６４】
偏光ビームスプリッタ３４からの可視光のｓ−偏光されたビームは、当業者であればわかるように、クアッドプリズムアセンブリ３６の入力側を通過することにより３原色成分（赤、青、緑）へと分解される。クアッドプリズムアセンブリ３６は、取付け用プレート１３２の一部分に取付けられた４つの矩形プリズム及びさまざまな偏光フィルタを含む、光学素子の従来からある予備組立てアセンブリである。クアッドプリズムアセンブリ３６の４つのプリズムは、隣接するプリズムの矩形表面にボンディングされた矩形表面を有し、正方形の平面アレイの形に配置されている。当業者であればわかるように、クアッドプリズムアセンブリ３６は、原色成分の相対的偏光を選択的に改変する変更フィルタと、原色成分を分解し変調された原色成分を再結合するための偏光ビームスプリッタを使用する。
【００６５】
クアッドプリズムアセンブリ３６として使用するのに適したデバイス例は、Ｃｏｌｏｒ  Ｑｕａｄ（登録商標）という商標で、ＣｏｌｏｒＬｉｎｋ  Ｉｎｃ．  （Ｂｏｕｌｄｅｒ，  Ｃｏ）により製造されている。かかるクアッドプリズムアセンブリは、Ｊｏｈｎｓｏｎらに交付されＣｏｌｏｒＬｉｎｋ  Ｉｎｃ．  （Ｂｏｕｌｄｅｒ，  ＣＯ）に譲渡された「カラー画像形成システム及び方法（Ｃｏｌｏｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）」という題の米国特許第６，１８３，０９１号の中で開示されている。Ｊｏｈｎｓｏｎらの特許の開示は、参照により本書にその全体が含まれている。
【００６６】
上述のように、それぞれ３９、４１及び４３という各画像形成装置の矩形画素アレイ３９ａ、４１ａ及び４３ａは、多数の行と列の形で配置されている。各画素アレイ３９ａ、４１ａ及び４３ａの画素は、電子画像源からそれぞれの可撓性リボンケーブルで提供される、多重画像表示のフレームとしてのバイナリ画像のシーケンスを表示するように構成されている。画像源は、当業者であればわかるように、個々の画素に供するのに必要とされる制御機構、メモリー及び駆動回路を含んでいる。光の照明を受けると、各々のバイナリ画像は、画素アレイ３９ａ、４１ａ及び４３ａから緑、赤及び青色光の３本のビームのうちのそれぞれに変換され、変調された光が反射される。入射光束を変調させ、それぞれの原色画像成分を伝達するために、各々の画素アレイ３９ａ、４１ａ及び４３ａの個々の画素は、二進状態に応じて光子を反射するか又は吸収する。各々の画像形成装置３９、４１及び４３の矩形画素アレイ３９ａ、４１ａ及び４３ａは、画素列の長辺つまり長軸、画素行の短軸に対し垂直に方向づけされた短辺つまり短軸、及び長軸の長さ対短軸の長さの比を表わすある縦横比を有する。
【００６７】
画像形成装置３９、４１及び４３は、例えば、その画素アレイ３９ａ、４１ａ及び４３ａ内に１〜２メガ画素の間、そして約１０〜１５μｍの画素ピッチをもつ、シリコン（ＬＣＯＳ）マイクロディスプレイ上の従来の液晶、又は空間光変調器（ＳＬＭ）であってよい。ＬＣＯＳマイクロディスプレイは、反射光の偏光方向性を選択的に変調する。かかるＬＣＯＳマイクロディスプレイによって付与される偏光の変更は、クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側を通して原色成分の進行方向を制御するために使用される。
【００６８】
画像形成装置３９、４１及び４３の各々として本発明において使用するのに適したＬＣＯＳマイクロディスプレイは、Ｔｈｒｅｅ−Ｆｉｖｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｉｎｃ．  （Ｔｅｍｐｅ，  ＡＺ）から、ＭＤ１２８０という商標で市販されている。ＭＤ１２８０ＬＣＯＳマイクロディスプレイの詳細は、参照により本書にその全体が含まれている２０００年１０月２日付けでＴｈｒｅｅ−Ｆｉｖｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｉｎｃ．により刊行された「ＭＤ１２８０マイクロディスプレイ製品仕様書：改訂１（ＭＤ１２８０  Ｍｉｃｒｏｄｉｓｐｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ：Ｒｅｖ．Ｊ，）」の中で開示されている。
【００６９】
図１４〜１６を参照すると、取付け用プレート１３２は、２次元座標枠と同一平面上にある平面内でブラケット１３４に対して移動可能である。偏光ビームスプリッタ３４、クアッドプリズムアセンブリ３６、画像形成装置アセンブリ３８、４０、及び４１、出力偏光器４７及び投射レンズアセンブリ４８は、取付け用プレート１３２に取り付けられ、単一のアセンブリとしてそれと共に移動できる。取付け用プレート１３２の動きは、画像形成装置３９、４１及び４３のそれぞれの矩形画素アレイ３９ａ、４１ａ及び４３ａと原色光のビームとのアラインメントを取るために利用される。
【００７０】
ひきつづき図１４〜１６を参照すると、偏光ビームスプリッタ３４のビームスプリッティング界面１３０により方向を変えられた光ビームは、クアッドプリズムアセンブリ３６の入力側により３本の原色光ビームに分割される。３本の原色光ビームは、それぞれに画像形成装置アセンブリ３８、４０及び４２の画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切なものへと導かれる。各々の原色光ビームの領域は、好ましくは、画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切なもののそれぞれの画素アレイ３９ａ、４１ａ、及び４３ａと重なり合う。３つの画像形成装置３９、４１及び４３の各々と３本の原色光ビームを同時に重ね合わせるには、所与の量のオーバースキャンが必要とされる。例えば、光束のオーバースキャンは、図１４に、緑色光のビームの矩形寸法を表わす破線の矩形３８ａと、実線矩形３８ｂで表わされた緑色画像形成装置３９の有効画像形成領域との面積差によって、緑色画像形成装置３８について図示されている。本発明は、多数の画像形成装置について適切な光の有効範囲を確保するべく１０パーセント以上オーバースキャンする従来の照明サブシステムに比べて、光源２６に由来する光が照明サブシステム２２内で効率良く利用されるように、必要とされるオーバースキャンの量をおよそ５パーセントという最小限におさえる。
【００７１】
偏光ビームスプリッタ３４により方向を変えられ、画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切なものへの途中でクアッドプリズムアセンブリ３６の入力側により分解される原色光のビームの各々は、コールドミラー３３により反射された光ビームの長軸に対し９０°だけ回転されこの長軸に対しほぼ平行に方向づけされた長軸を有する。同様にして、原色光ビームの各々は、座標枠１３６（図１４）のｙ方向に対しほぼ平行でかつ長軸に対して垂直に方向づけされた短辺つまり短軸ｂを有する。縦横比というのは、各々の原色光ビームについての長軸対短軸の比として定義づけすることができる。
【００７２】
図１４を参照すると、各々の原色光ビームの長軸は、好ましくは、画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切なものの長軸ａ１に対してほぼ平行に整列させられる。同様にして、ビームスプリッティング界面１３０により反射された光ビームの短軸は、好ましくは、画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切なものの短軸ｂ１に対してほぼ平行に整列させられる。クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側は、画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切なものにより各々が変調させられた後原色光ビームを再結合及び合成し、重ね合わせカラー収束させるやり方で３つの原色画像を供給して、投射レンズアセンブリ４８により投射スクリーンの前面又は裏面上へと投射される高解像度フルカラー画像を提供する。
【００７３】
使用中、図１〜４、８、９及び１４〜１６を参照すると、組立てられた照明サブシステム２２のアラインメント機能は、原色光ビームが適切な有効範囲及び適切な光束強度で画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切なものを照明するように照明サブシステム２２のアラインメントが取られ方向づけされることを可能にする。例えば緑色画像形成装置３９といったような画像形成装置の１つが照明サブシステム２２によって出力された光束の特性又は属性を監視するために選択される。緑色画像形成装置３９において緑色光ビームを監視しながら、リフレクタ５２を保持する取付け用フランジ５４は、上記で論述した通り、強度を最適化するために入口アパーチャ６０の平面に対し平行な平面内に位置づけされる。緑色画像形成装置３９で緑色光ビームの角度的アラインメントを監視しながら、クレードル７４は光軸６４を中心として光結合器３０を回転させるべく枢軸運動させられる。例えば緑色光ビームの長軸と緑色画像形成装置３９の長軸を整列させるべく光結合器３０の所望の角度的方向づけが達成された時点で、ネジ付き締め具９０は緊結され、カバー５１に対してナット９４を固定し、かくして外的要因による光結合器３０の角度的移動を防止する。
【００７４】
次に、緑色光ビームは、緑色画像形成装置３９の矩形画素アレイ３９ａと重ね合わせられる。この目的で、コールドミラー３３は光軸６４に対して平行に、ひいては偏光ビームスプリッタ３４のビームスプリッティング界面１３０に対して横方向に移動させられる。コールドミラー３３により反射された可視光ビームは、ビームスプリッティング界面１３０の傾斜平面に対して移動し、方向を変えられた可視光ビームは、クアッドプリズムアセンブリ３６の入口面１３３に対して水平に移動する。このことは、緑色画像形成装置３９の画素アレイ３９ａの長軸に平行な、クアッドプリズムアセンブリ３６の入力側により可視光から変換された緑色光ビームの長軸を移動させる効果をもつ。
【００７５】
コールドミラー３３が移動させられた後、光源２６から緑色画像形成装置３９の画素アレイ３９ａの平面表面までの照明サブシステム２２内の光路は、伸長されるか又は短縮される。光路の合計長は、例えば緑色画像形成装置３９において緑色光ビームの適正な焦点を保持するべく恒常にとどまらなくてはならない。この目的で、取付け用プレート１３２は、偏光ビームスプリッタ３４とコールドミラー３３の間の離隔距離を増大させるか又は減少させるために、座標枠１３６のＹ方向（図１４及び１５）にブラケット１３４に対して移動させられる。偏光ビームスプリッタ３４とコールドミラー３３の間の離隔距離を増大させることで、コールドミラー３３の動きはリレーレンズ９８により近くになるよう補正され、これが合計光路を短縮させる。
【００７６】
緑色光ビームの短軸は、座標枠１３６のＸ方向にブラケット１３４に対して取付け用プレート１３２を移動させることにより緑色画像形成装置３９の長軸に平行な方向に移動可能である。取付け用プレート１３２が座標枠１３６のＸ方向に移動させられるにつれて、コールドミラー３３から反射された可視光ビームは、ビームスプリッティング界面１３０の傾斜平面に対して平行に移動する。取付け用プレート１３２がブラケット１３４に対して移動させられて、可視光ビームがビームスプリッティング界面１３０の傾斜平面上を下に移動した場合、緑色光ビームの短軸は、緑色画像形成装置３９の短軸に対して平行な一方向に移動する。取付け用プレート１３２がブラケット１３４に対して移動させられて、可視光ビームがビームスプリッティング界面１３０の傾斜平面上を上に移動した場合、緑色光ビームの短軸は、緑色画像形成装置３９の短軸に対して平行なもう１つの方向に移動する。座標枠１３６のＸ方向における取付け用プレート１３２の移動は、光源２６から緑色画像形成装置３９の画素アレイ３９ａの平面表面まで進行中の光ビームについて照明サブシステム２２内の合計の光路を変更せず、従って補正的焦点合せ作業は必要とされない。
【００７７】
本発明の１つの態様によれば、画像形成装置３９、４１及び４３の各々の位置及び角度方向は、各々の上の光束の輝度を最適化するために、画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切な１つの画像形成装置と、クアッドプリズムアセンブリ３６の入力面により提供された原色光ビームとの光学的なアラインメントを取る目的で、取付け用プレート１３２に対して３次元で調整可能である。該アラインメントは、好ましくは、画像形成装置３９、４１及び４３のうちの適切な画像形成装置のそれぞれの変調された出力画像に関するフィードバック情報のストリームを監視しながら、テストスタンド上にて実施される。画像形成装置３９、４１及び４３のアラインメントが取られた後、偏光ビームスプリッタ３４、クアッドプリズムアセンブリ３６、画像形成装置３９、４１及び４３及び投射レンズ４８を含めたその光学素子と共に、取付け用プレート１３２を、単一のアセンブリとしてブラケット１３４上に設置することができる。
【００７８】
図１０、１２、１３及び２２〜２４を参照すると、緑色画像形成装置アセンブリ３８には、緑色画像形成装置３９の画素アレイ３９ａに隣接する４分の１波長板４４を保持する画像形成装置マウント１４２が含まれている。クアッドプリズムアレイ３６の近傍のプリズム面から入射する緑色光ビームをカットし、同様にして近傍プリズム面に再度進入する緑色画像形成装置３９が放射した変調済み緑色光ビームをカットするように４分の１波長板４４が位置づけされている。エラストマで形成された可撓性ダストブーツ３００が画像形成装置マウント１４２からクアッドプリズムアレイ３６の近傍プリズム面まで延びている。ダストブーツ３００の１つの開放面は、プリズム面に取り付けられ、ダストブーツの反対側の開放面は、画像形成装置マウント１４２の周囲に取り付けられている。ダストブーツ３００は、それぞれの光学表面の保護のため、塵埃といったような粒状物質の進入に対し密閉された、クアッドプリズムアレイ３６のプリズム面と緑色画像形成装置３９の間の緑色光ビーム用のほぼ密閉された１本の光路を提供する。
【００７９】
画像形成装置マウント１４２は、図２２〜２４に最も良く示されているように、そこから外向きに突出する複数の、３つの円筒形ピン１４０を有している。ピン１４０のうちの１本は、画像形成装置マウント１４２の１つの面から外向きに突出し、ピン１４０のうちの２本は画像形成装置マウント１４２の反対側の面から外向きに突出している。各ピン１４０は、複数の、例えば３つの半円筒形ボア１４４（図１０、１２及び１３に最も良く示されている）の１つの中に収容されており、ここでボア１４４のうちの１つは取付け用プレート１３２上に配置され、ボア１４４のうちの２つは取付け用プレート１３２に取り付けられたカバープレート１４６上に配置される。各々のボア１４４は、中に収容されたピン１４０のうちのそれぞれのピンよりも著しく大きく、従って画像形成装置アセンブリ３８がアラインメント手順の一部として３次元に移動させられるにつれて、ピン１４０は同様に、ボア１４４の内部に位置づけされた状態にとどまりながら移動することができるようになっている。ダストブーツ３００は、画像形成装置アセンブリ３８がアラインメント手順中に移動しても緑色画像形成装置３９とクアッドプリズムアレイ３６の間に離隔された通路が維持されるように、画像形成装置アセンブリ３８の３次元の動きに適合する。画像形成装置アセンブリ３８の３次元の位置が最適化された時点で、画像形成装置マウント１４２は静止状態に保たれ、各ボア１４４に、エポキシ又は光学セメントといったような一定量の接着剤１４５（図１３）が充てんされる。硬化された時点で、接着剤１４５は、画像形成装置アセンブリ３８をその最適化された３次元位置に固定する。特に有用な接着剤１４５は、紫外線に露呈された時点で急速に硬化する紫外線硬化性光学セメントである。アラインメント手順中、約２μｍ以下の位置的精度が望まれる。
【００８０】
図１０、１２、１３及び１７〜１９を参照すると、赤色画像形成装置アセンブリ４０には、赤色画像形成装置４１の矩形画素アレイ４１ａに隣接して４分の１波長板４５を保持する画像形成装置マウント１５０が含まれている。クアッドプリズムアレイ３６の近傍プリズム面から入射する赤色光ビームをカットし、同様にして、近傍プリズム面に再び進入する赤色画像形成装置４１によって放射された変調済み赤色光をカットするように、４分の１波長板４５が位置づけされている。エラストマで形成された可撓性ダストブーツ３０２が画像形成装置マウント１５０からクアッドプリズムアレイ３６の近傍プリズム面まで延びている。ダストブーツ３０２の１つの開放面は、プリズム面に取り付けられ、ダストブーツの反対側の開放面は、画像形成装置マウント１５０の周囲に取り付けられている。ダストブーツ３０２は、それぞれの光学表面の保護のため、塵埃といったような粒状物質の進入に対し密閉された、クアッドプリズムアレイ３６のプリズム面と赤色画像形成装置４１の間の赤色光ビーム用のほぼ密閉された１本の光路を提供する。
【００８１】
画像形成装置マウント１５０は、図１７〜１９に最も良く示されているように、その周囲に三角形に隔置された複数の、例えば３つのボア１４８を有している。各々のボア１４８は、複数の、３本の円筒形ピン１４９のうちの１本を収容し、ここで、ピン１４９のうちの２本は、取付け用プレート１３２上に配置され、ピン１４９のうちの１本はカバープレート１４６上に位置づけされている。各々のボア１４８は、中に収容されたピン１４９のうちのそれぞれのピンよりも著しく大きく、従って画像形成装置アセンブリ４０が投射サブシステム２４のアラインメントを取るためのアラインメント手順の一部として３次元に移動させられるにつれて、ボア１４８は移動して、ピン１４９のそれぞれをその円筒形内部に保持できるようになっている。ダストブーツ３０２は、画像形成装置アセンブリ４０がアラインメント手順中に移動しても赤色画像形成装置４１とクアッドプリズムアレイ３６の間に離隔された通路が維持されるように、画像形成装置アセンブリ４０の３次元の動きに適合する。画像形成装置アセンブリ４０の３次元の位置が最適化された後、画像形成装置マウント１５０は静止状態に保たれ、各ボア１４８に光学セメント又はエポキシといったような一定量の接着剤（図示せず）が充てんされる。硬化された時点で、接着剤は、画像形成装置アセンブリ４０をそのアラインメントが取られた３次元位置に固定する。
【００８２】
図１０、１２、１３及び２０〜２１を参照すると、青色画像形成装置アセンブリ４２には、青色画像形成装置４３の矩形画素アレイ４３ａに隣接して４分の１波長板４６を保持する画像形成装置マウント１５３が含まれている。青色画像形成装置アセンブリ４２は、上述の赤色画像形成装置アセンブリ４０と類似している。クアッドプリズムアレイ３６の近傍プリズム面から入射する赤色光ビームをカットし、同様にして、近傍プリズム面に再び進入する青色画像形成装置４３によって放射された変調済み青色光をカットするように、４分の１波長板４６が位置づけされている。エラストマで形成された可撓性ダストブーツ３０４が画像形成装置マウント１４２からクアッドプリズムアレイ３６の近傍プリズム面まで延びている。ダストブーツ３０４の１つの開放面は、プリズム面に取り付けられ、ダストブーツの反対側の開放面は、画像形成装置マウント１４２の周囲に取り付けられている。ダストブーツ３０４は、それぞれの光学表面の保護のため、塵埃といったような粒状物質の進入に対し密閉された、クアッドプリズムアレイ３６のプリズム面と青色画像形成装置４２の間の青色光ビーム用のほぼ密閉された１本の光路を提供する。
【００８３】
画像形成装置マウント１５３は、図２０〜２１に最も良く示されているように、その周囲に三角形に隔置された複数の、例えば３つのボア１５２を有している。各々のボア１５２は、複数の、３本の円筒形ピン１５４のうちの１本を収容し、ここで、ピン１５４のうちの２本は、取付け用プレート１３２上に配置され、ピン１５４のうちの１本はカバープレート１４６上に位置づけされている。ダストブーツ３０４は、画像形成装置アセンブリ４２が３次元アラインメント手順中に移動しても青色画像形成装置４３とクアッドプリズムアレイ３６の間に離隔された通路が維持されるように、画像形成装置アセンブリ４２の３次元の動きに適合する。画像形成装置アセンブリ４２の３次元の位置が最適化された後、ボア１５２内に光学セメント又はエポキシといったような一定量の接着剤（図示せず）が施される。ピン１５４は、画像形成装置マウント１５３を取付け用プレート１３２及びカバープレート１４６に固定させるため接着剤が硬化した後ボア１５２の中に固定される。
【００８４】
画像形成装置アセンブリ３８、４０及び４２が３次元で位置づけされた後、原色画像は焦点整合され収束する状態となる。一実施例では、ピン１４０、１４９、及び１５４は、約１ｍｍの直径及び約５ｍｍの外部長を有し、ボア１４４、１４８及び１５２は約４ｍｍの直径と約４ｍｍの深さを有する。その結果として、それぞれの画像形成装置アセンブリ３８、４０及び４２は、約３ｍｍという半径方向距離にわたり１平面内で、又その平面に対して垂直に４ｍｍよりわずかに小さい軸方向距離にわたって、移動可能である。当業者であれば、ボア１４４、１４８及び１５２がスルーボア、ブラインドボア又はその組合せであり得るということがわかる。当業者であれば同様に、ピン１４０、１４９及び１５４及びボア１４４、１４８及び１５２の数が変更可能であること、及び相補的な締め具構造のその他の相対的に３次元移動可能な組合せが本発明により考慮されていることもわかる。当業者であれば、さらにピン１４０が画像形成装置マウント１４２の上に、ピン１４９がカバープレート１４６及び取付け用プレート１３２の上に、ピン１５４がカバープレート１４６及び取付け用プレート１３２の上に、ボア１４４がカバープレート１４６及び取付け用プレート１３２の上に、ボア１４８が画像形成装置マウント１５０の上に、そしてボア１５２が画像形成装置マウント１５３の上に配置されるという点を変更することも可能であることがわかる。さらに、ボア及びピンは、例えば、ピン１４０がカバープレート１４６と取付け用プレート１３２上にあり、ボア１４４が画像形成装置マウント１４２上に来るように、相対的場所を交換することも可能である。
【００８５】
上述のように、又図２２に最も良く示されているように、４分の１波長板４４は、緑色画像形成装置３９とクアッドプリズムアセンブリ３６の隣接プリズム面の間に位置づけされる。４分の１波長板４４は、垂直に中を１度通過する正常な光線と異常な光線との間に４分の１サイクルの位相差を導入する、石英、雲母又は有機重合体といったような被屈折材料で構成された矩形光学素子である。４分の１波長板４４と類似した４分の１波長板４５は、赤色画像形成装置４１と関連づけられ、同じく４分の１波長板４４に類似した４分の１波長板４６は、青色画像形成装置４３と関連づけられている。４分の１波長板４４、４５及び４６は、それぞれに画像形成装置３９、４１及び４３により出力された変調済み緑色、赤色及び青色光出力の偏光を修正し、かくしてクアッドプリズムアセンブリ３６の出力側は、投射レンズアセンブリ４８によりフルカラー画像として結合され投射されるべき３つの変調済み原色画像を適切に導くことができるようになっている。
【００８６】
図１０、１２、１３及び２２〜２４を参照すると、４分の１波長板４４は、緑色画像形成装置３９の矩形画素アレイ３９ａを露出させ不透明に枠取りする、波長板ブラケット１５６の中に設けられた開口部１５９の中に保持されている。電子制御システムから緑色画像形成装置３９の画素アレイ３９ａまで画像形成情報を伝送するために用いられる可撓性リボンケーブル用の通路を提供するために、波長板ブラケット１５６の中に、オーバーサイズのスロット１５８が設けられている。波長板ブラケット１５６の片端は、ソケットヘッド押えネジといったような従来の締め具１５７により画像形成装置マウント１４２の片端に枢軸的に取り付けられている。波長板ブラケット１５６の反対側の端部は、画像形成装置マウント１４２の裏面を超えて延びる外向きに延びたフランジ１６０を有している。薄肉金属で形成されているリテーナスプリング１６２が、画像形成装置マウント１４２に取り付けられ、ネジ付き開口部１６５をもつフランジ１６０の一部分からオーバーハングしたスロット付き開口部１６４を内部に有している。ネジ付き締め具１６６がスロット付き開口部１６４内に挿入され、ネジ付き開口部１６５内にネジ込み式に収容される。画像形成装置マウント１４２に対する波長板ブラケット１５６の角度位置を保証するべく締め具１６６が締められた時点で、リテーナスプリング１６２は、画像形成装置マウント１４２と波長板ブラケット１５６の間に弾性カップリングを提供する。
【００８７】
緑色画像形成装置３９の矩形画素アレイ３９ａに対して４分の１波長板４４を旋回させると、暗くされた画素を暗くしてスキューレイ効果を補償することにより変調済み緑色光ビームのコントラスト比が調整又は微調整される。その結果、フルカラー画像の緑色成分の画質は改善される。コントラスト比は、投射された画像の最も輝度の高い部分と低い部分の間の輝度差を数値化したものである。具体的に言うと、４分の１波長板４４を保持する波長板ブラケット１５６を、緑色画像形成装置３９の画素アレイ３９ａに対して、標準的には垂直中心線基準に対して約±２°という小さい旋回角度にわたり枢軸移動させて、変調済み緑色成分のコントラスト比を最大限にすることができる。この旋回角度は、スロット付き開口部１６４の広がりにより画定される。画像形成装置マウント１４２に対して波長板ブラケット１５６の角度方向を保証するべく、締め具１６６が締められる。
【００８８】
本発明の１つの態様によれば、リテーナスプリング１６２の存在は、締め具１６６が緊結される間、ネジ付き締め具１６６から波長板ブラケット１５６へのトルクの伝達を減少又は排除する。具体的に言うと、リテーナスプリング１６２の存在は、画像形成装置マウント１４２に対して望まれる角度方向で波長板ブラケット１５６及び４分の１波長板４４を固定するようにネジ付き締め具１６６がそれに沿って前進させられ緊結される、前進軸２４６の方向を決定する。前進軸２４６は、締め具１５７に対する枢軸運動可能な取付けに関する波長板ブラケット１５６の枢軸２４８に対し、ほぼ直交している。その結果として、締め具１６６から波長板ブラケット１５６まで前進軸２４６に沿って伝達されたトルクの量は、固定作業中に枢軸２４８を中心にして枢軸移動することにより緑色画像形成装置３９の矩形画素アレイ３９ａに対する４分の１波長板４４の最適化された方向を不利な形で改変する可能性のある、画像形成装置マウント１４２に対する波長板ブラケット１５６の外的要因による枢軸移動を生成するには、不充分なものとなる。
【００８９】
図１０、１２、１３及び１７〜１９を参照すると、４分の１波長板４５は、赤色画像形成装置４１の矩形画素アレイ４１ａを露出させ不透明に枠取りする、波長板ブラケット１６８の中に設けられた、開口部１６７の中に保持されている。波長板ブラケット１６８の片端は、ソケットヘッド押えネジといったような従来の締め具１６９により画像形成装置マウント１５０の片端に枢軸２５０を中心として枢軸運動する形で取り付けられている。薄肉金属で形成されているＣ字形リテーナスプリング１７０が、波長板ブラケット１６８の反対側の端部から画像形成装置マウント１５０の反対側の端部まで延びている。リテーナスプリング１７０の１本のアームは、画像形成装置マウント１５０に取り付けられている。リテーナスプリング１７０のもう１本のアームは、波長板ブラケット１６８内に設けられたネジ付き開口部１７３（図１７）の上にある楕円形スロット１７２を有している。従来のタイプのネジ付き締め具１７４が楕円形スロット１７２に挿入され、ネジ付き開口部１７３内にネジ込み式に収容される。ネジ付き締め具１７４が締められた時点で、Ｃ字形リテーナスプリング１７０は、画像形成装置マウント１５０と波長板ブラケット１６８の間に弾性カップリングを提供する。
【００９０】
赤色画像形成装置４１の矩形画素アレイ４１ａに対して枢軸２５０を中心にして４分の１波長板４５を旋回させると、暗くされた画素を暗くしてスキューレイ効果を補償することにより変調済み赤色光ビームのコントラスト比が調整又は微調整される。その結果、フルカラー画像の赤色成分の画質は改善される。コントラスト比を最大限にするために、４分の１波長板４５を保持する波長板ブラケット１６８は、標準的には垂直中心線基準に対して約±２°という小さい旋回角度にわたり赤色画像形成装置４１の画素アレイ４１ａに対して枢軸移動可能である。画像形成装置マウント１５０に対して波長板ブラケット１６８の角度方向を保証するべく、前進軸２５２に沿ってネジ付き締め具１７４が緊結される。
【００９１】
本発明の１つの態様によれば、Ｃ字形リテーナスプリング１７０の存在は、締め具１７４がネジ付き開口部１７３の中にネジ込み式に収容される間、ネジ付き締め具１７４から波長板ブラケット１６８へのトルクの伝達を減少又は排除する。具体的に言うと、Ｃ字形リテーナスプリング１７０の存在は、画像形成装置マウント１５０に対して望まれる角度方向で波長板ブラケット１６８及び４分の１波長板４５を固定するように締め具１７４がそれに沿って前進させられ締められる、前進軸２５２の方向を決定する。前進軸２５２は、締め具１７４を中心とした枢軸運動可能な取付けに関する波長板ブラケット１６８の枢軸２５０に対しほぼ直交している。その結果として、締め具１７４から波長板ブラケット１６８まで伝達されたトルクの量は、固定作業中に赤色画像形成装置４１の矩形画素アレイ４１ａに対する４分の１波長板４５の最適化された方向を不利な形で改変する可能性のある、画像形成装置マウント１５０に対する波長板ブラケット１６８の外的要因による枢軸移動を生成するには不充分なものとなる。
【００９２】
図１０、１２、１３、２０及び２１を参照すると、波長板ブラケット１６８に類似した波長板ブラケット１７６が、青色画像形成装置４３の矩形画素アレイ４３ａに隣接して４分の１波長板４６を保持するために具備されている。青色光ビームのコントラストが最適化され、青色画像形成装置４３の矩形画素アレイ４３ａに対して枢軸２５４を中心にして４分の１波長板４６を揺動させることによってスキューレイ効果が補償された後、波長板ブラケット１７６の角度位置を固定するために、Ｃ字形リテーナスプリング１７０に類似したＣ字形リテーナスプリング１７７及びリテーナスプリング１７７の中のスロット１７５内を移動できるネジ付き締め具１７８が使用される。Ｃ字形リテーナスプリング１７７の存在は、画像形成装置マウント１５３に対して望まれる角度方向で波長板ブラケット１７６及び４分の１波長板４６を固定するように締め具１７８がそれに沿って前進させられ締められる、前進軸２５６の方向を画定する。前進軸２５６は、画像形成装置マウント１５３に対する枢軸運動可能な取付けに関する波長板ブラケット１７６の枢軸２５４に対し、ほぼ直交している。その結果として、ネジ付き締め具１７８から波長板ブラケット１６８まで伝達されたトルクの量は、ブラケット１６８が方向づけされた位置で固定された時点で、外的要因による枢軸移動をひき起こすほど有意なものでない。
【００９３】
図１〜４、１０、１０Ａ、１２、１３及び１５を参照すると、投射レンズアセンブリ４８は、予め定められた投射距離で投射スクリーンの前方又は後方で焦点合せされたフルカラー画像を生成するべく、重ね合わされた変調済み原色光ビームを投射する。投射レンズアセンブリ４８の焦点距離は、予め定められた投射距離で、焦点整合されたフルカラー画像を生成するものである。円筒形バレル２５８内に収納された複数の光学レンズから成る投射レンズアセンブリ４８は、クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側から到着するフルカラー画像を拡大し、投射スクリーン上にフルカラー画像を投射する。投射スクリーンにおけるフルカラー画像の領域は、クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側から出現するフルカラー画像の領域に比べて著しく大きい。例えば、クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側から到着するフルカラー画像は、対角線が約１インチ（約２．５ｃｍ）であり得、投射スクリーンにおけるフルカラー画像は対角線が約３５インチ（約８８．６ｃｍ）でありうる。
【００９４】
投射レンズアセンブリ４８は、クアッドプリズムアセンブリ３６の出力側から出るフルカラー画像の光線とレンズ４８の光軸の間の方向的アラインメントずれを補償するように移動可能である。方向的アラインメントずれは、光エンジン２０の光学素子の製造誤差及び光エンジン２０の光学素子を取付けアラインメントを取る上での位置づけの誤り及び不良から発生する。方向的アラインメントずれは、投射スクリーン上の投射レンズアセンブリ４８により投射されたフルカラー画像についてのポインティング誤差を生み出す。
【００９５】
ポインティング誤差を補償するため、投射レンズアセンブリ４８は、レンズ４８の光軸とフルカラー画像のアラインメントを容易にするべく、（図１０Ａに最も良く示されている）取付け用フランジ１８０に対してｘ−ｙ座標枠１７９（図１０）の２つの直交する次元で並進運動するように構成されている。取付け用フランジ１８０は、取付け用プレート１３２の一方の側縁部に対して取り付けられ、取付け用プレート１３２から上向き及び外向きに延びている。フルカラー画像を含む光ビームが投射レンズアセンブリ４８の入力側まで通過することができるようにするべく、取付け用フランジ１８０内には円形開口部１８２が設けられている。投射レンズアセンブリ４８は、複数の、例えば３つのオーバーサイズの貫通孔１８５を伴う外向きに延びる環状フランジ１８４を有する。各々のネジ付き締め具１８６の直径は、オーバーサイズの貫通孔１８５の直径よりも小さい。取付け用フランジ１８０のまわりで離隔した関係で複数のネジ穴１８８が位置づけされ、オーバーサイズの貫通孔１８５の配置パターンと整列可能なパターンで配置されている。ネジ付き締め具１８６は、オーバーサイズの貫通孔１８５を通って延び、ネジ穴１８８の中に収容される。ネジ付き締め具１８６が緩められると、投射レンズアセンブリ４８は、取付け用フランジ１８０の平面に対しほぼ平行に２つの直交する次元で移動可能である。投射レンズアセンブリ４８は、ネジ付き締め具１８６がオーバーサイズの貫通孔１８５の直径内で自由に移動できる限りにおいて移動可能である。投射レンズアセンブリ４８のアラインメントが取られた後、ネジ付き締め具１８６は、レンズ４８をアラインメント位置に固定するべく締められる。
【００９６】
本発明の１実施形態によれば、環状軸受ワッシャー１９０の内部は、投射レンズアセンブリ４８のバレル２５８のまわりに位置づけされ、環状フランジ１８４と接触した状態でネジ付き締め具１８６により捕捉される。環状軸受ワッシャー１９０は、バネ鋼といったような薄肉金属で形成されている。ネジ付き締め具１８６が前進させられ締められる際、投射レンズアセンブリ４８に伝達されるトルクの量は、環状軸受ワッシャー１９０により最小限にされるか又は無くされる。環状軸受ワッシャー１９０は、トルクが締め具１８６からフランジ１８４まで伝達されないように、レンズ４８のアラインメントが取られた位置を保証するつまり固定するため、ネジ付き締め具１８６にトルクが加わる間のあらゆる回転運動を消散させる。その結果、投射レンズアセンブリ４８のアラインメントは、締め具１８６が緊結された時点で、著しい影響又は改変を受けない。
【００９７】
本発明は、光エンジン２０により投射されるフルカラー画像の特性を最適化するために、光エンジン２０の光学素子を精確なアラインメント状態に置くことができるようにする。光エンジン２０は、軽量であることから、光エンジン２０に基づく投射画像表示システム２１は、従来の投射画像表示システムに比べ著しく軽い。光エンジン２０は、コンパクトであるため、光エンジン２０に基づく投射画像表示システム２１の占有面積は、従来の投射画像表示システムの占有面積よりも小さい。
【００９８】
図１０、１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、クアッドプリズムアセンブリ３６は、取付け用プレート１３２と一体の一対の円形パッド１９２、１９４に取り付けられ、これにより支持されている。パッド１９２、１９４は、取付け用プレート１３２の表面のその他の陥没した部分１９６より上に突出している。エラストマラバーといったような一定量の可撓性接着剤２６０がパッド１９２、１９４に塗布される。接着剤２６０は、クアッドプリズムアセンブリ３６をパッド１９２、１９４の各々から隔置する多数の球状ガラスビーズを包含していてよい。パッド１９２、１９４の幾何形状は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく異なるものであり得る。例えば、パッド１９２、１９４は三角形でありうる。パッド１９２、１９４は、以下で記述するように、図１０Ａで破線で示された開口部２０８、２１０を含みうる。
【００９９】
光エンジン２０の動作により加熱された時点で、クアッドプリズムアセンブリ３６は、その２つのプリズム面が取り付けられているパッド１９２、１９４の金属の熱膨張とは異なる熱膨張を受けることになる。接着剤と混合されたガラスビーズは、アセンブリについて予想される最大の膨張を提供する熱膨張計算の結果に基づいて変動する、平均最大寸法を有することになる。ガラスビーズの標準的最大寸法は、計算により示された予想最大熱膨張の約３倍となる。球形ガラスビーズについての標準的平均直径は約７５μｍである。組立てられた時点で、取付け用プレート１３２に隣接するクアッドプリズムアセンブリ３６の面は、接着剤２６０により媒介されて、パッド１９２、１９４のみと接触する。偏光ビームスプリッタ３４も同じく、ガラスビーズが充てんされた可撓性接着剤で３つの三角パッド１３５に取付けられる。
【０１００】
図１０、１０Ａ及び１０Ｂを続けて参照すると、複数の例えば２つの配置用ピン１９８が、取付け用プレート１３２上のクアッドプリズムアセンブリ３６の位置づけ用ガイドとして役立つべく、取付け用プレート１３２上に具備されている。これらの配置用ピン１９８は、クアッドプリズムアセンブリ３６の横方向軸に沿って配置されている。配置用ピン対１９８の１つは、アセンブリ３６の重心と交差する軸に対しほぼ平行である、クアッドプリズムアセンブリ３６の４つのプリズムのうちの大きい方の２つの交点により作り出される引込んだコーナーに位置づけされる。配置用ピン対１９８のもう一方は、クアッドプリズムアセンブリ３６と取付け用プレート１３２の間の相対的回転移動を防止する。配置用ピン１９８の位置づけにより、クアッドプリズムアセンブリ３６に加えられる力の集中が低減される。同様にして、複数の、例えば３本の配置用ピン１９９が、ビームスプリッタ３４を位置づけするためのガイドとして役立つべく偏光ビームスプリッタ３４に隣接して具備される。配置用ピン１９８及び１９９は偏光ビームスプリッタ３４、クアッドプリズムアセンブリ３６及び取付け用プレート１３２のアセンブリの構造内に内蔵されてもよく、又、例えば取付け用プレート１３２の厚みの中を延びるクリアランスホールを用いてアセンブリから取外し可能である、図１０Ａ中にピン１９９について示されている通りの固定具であってもよい。
【０１０１】
本発明に従い、図１０、１０Ａ及び１０Ｂをひきつづき参照すると、クアッドプリズムアセンブリ３６は、テストスタンド上で光学的にアラインメントを取られ、その後１つのユニットとして取付け用プレート１３２の上に設置される。取付け用プレート１３２はテストスタンドに取り付けられ、一定量の接着剤２６０が各々のパッド１９２、１９４に塗布される。クアッドプリズムアセンブリ３６の１つのプリズムの面がパッド１９２上の接着剤２６０と接触し、アセンブリ３６のもう１つのプリズムの面がパッド１９４上の接着剤２６０の上にとどまるように、配置用ピン１９８を用いて、精密グリッパがクアッドプリズムアセンブリ３６を位置づけする。クアッドプリズムアセンブリ３６は、取付け用プレート１３２に対して、光学的にアラインメントされる。この目的のため、アラインメント用固定具の２本のアーム２００、２０１が、取付け用プレート１３２内に設けられた一対の離隔したスルーボア２０３、２０４を通って、クアッドプリズムアセンブリ３６の２つのプリズムの矩形プリズム面と接触するように伸ばされる。アーム２００、２０１は、クアッドプリズムアセンブリ３６の光学的透過特性に関するフィードバック情報のストリームを観察しながら精密アラインメントを実施するために用いられる、個々のマイクロマニピュレータ（図示せず）に取り付けられている。アラインメント処理は、平面ｘ−ｙ−θ座標枠２６２に対してクアッドプリズムアセンブリ３６を方向づけする。クアッドプリズムアセンブリ３６が適切にアラインメントされ方向づけされた後、アーム２００、２０１は、光学的接着剤が硬化して次にスルーボア２０３、２０４から撤去されるまで、取付け用プレート１３２に対してアラインメント条件にクアッドプリズムアセンブリ３６を維持する。組立てられた時点で、クアッドプリズムアセンブリ３６は、パッド１９２、１９４上の接着剤２６０とのみ接触し、こうして、取付け用プレート１３２からクアッドプリズムアセンブリ３６への熱エネルギーの伝導伝達は低減される。カバープレート１４６は取付け用プレート１３２に取り付けられ、クアッドプリズムアセンブリ３６のプリズム表面から介入パッド（図示せず）により隔置される。取付け用プレート１３２及びクアッドプリズムアセンブリ３６のアセンブリは、残りのコンポーネントがブラケット１３４に取り付けられた後、１つのユニットとして、従来の固定具と共に取り付けられる。
【０１０２】
１変更実施形態においては、図１１Ａを参照すると、好ましくは金属で形成された環状ディスク１９３が、取付け用プレート１３２上に形成された収納部１９３Ａの内部に位置づけされる。クアッドプリズムアセンブリ３６は、接着剤２６０により媒介されて、三角形のパッド１９２、１９４と、そしてディスク１９３の片面と接触する。ディスク１９３は、取付け用プレート１３２上に具備された丸くなった突起又は移動止め１９７の上に中心を置き、これにより著しい動きに対し空間的に制約されている。２本のアーム２００、２０１及びワッシャー１９６は、平面ｘ−ｙ−θ座標枠２６２内でアラインメント中に３次元空間内の一平面を画定するクアッドプリズムアセンブリ３６との３つの接点を提供する。
【０１０３】
もう１つの変更実施形態においては、図１１Ｂを参照すると、取付け用プレート１３２に対するクァッドプリズムアセンブリ３６の取付けは、ディスク２０６用の支点軸として動作する、移動止め１９７のクラウンの上に、好ましくは金属で形成されたディスク２０６を位置づけすることによって達成される。金属ディスク２０６は、支点軸１９７の上面によって提供される枢軸点を中心にして旋回可能であり、かくしてアラインメントプロセス中にｘ軸に対する双方向矢印２６４の方向及びｙ軸に対する（図１１Ｂのページの平面内へ及び平面からの）第２の方向へのクアッドプリズムアセンブリ３６の傾動を容易にする。ディスク２０６と支点軸１９７の間の係合を利用することによって、クアッドプリズムアセンブリ３６の矩形２次元座標枠空間に対するアラインメントを取り、２次元座標枠２６２の原点に対して直交する３つの傾動角度を伴って方向づけすることが可能となる。
【０１０４】
さらにもう１つの変更実施形態においては、図１１Ｃ〜Ｄを参照すると、円形パッド１９２には円形開口部２０８が具備され、円形パッド１９４には楕円形開口部２１０が具備されている。好ましくは、楕円形開口部２１０の長軸は、円形開口部２０８の中心とほぼ整列されているが、本発明はそれに制限されるわけではない。クアッドプリズムアセンブリ３６のためのアラインメント動作中、紫外線により硬化可能であり得る光学セメント又はエポキシといったような一定量の接着剤２６６が開口部２０８、２１０内に導入されて、クアッドプリズムアセンブリ３６及びパッド１９２、１９４の隣接する表面を濡らす。各開口部２０８、２１０の中にディスク２１２が挿入される。ディスク２１２は、クアッドプリズムアセンブリ３６のプリズムを形成する材料の熱膨張率とほぼ類似する熱膨張率を持ち、かつアセンブリ３６のプリズムを形成する材料とのボンディング相容性をもつ材料で形成される。通常、クアッドプリズムアセンブリ３６のプリズムを形成する材料は、通常はアルミニウムといったような金属である取付け用プレート１３２を形成する材料よりも低い熱膨張率をもつガラスである。ディスク２１２はガラスで形成されている。ディスク２１２の存在は、取付け用プレート１３２のより大きい相対的膨張及び取付け用プレート１３２の接着された箇所におけるクアッドプリズムアセンブリ３６に作用する力に起因して、クアッドプリズムアセンブリ３６のプリズムが損傷を受けることになる確率を低減させる。
【０１０５】
平面ｘ−ｙ−θ座標枠２６２に対してクアッドプリズムアセンブリ３６のアラインメントが取られた後、それぞれの開口部２０８、２１０に隣接するクアッドプリズムアセンブリ３６のプリズムの近接表面に対して、取付け用固定具２６８のアームによってディスク２１２が押し付けられる。接着剤２６６はディスク２１２とクアッドプリズムアセンブリ３６の間に捕捉され、放射線硬化性である場合、クアッドプリズムアセンブリ３６と反対側の取付け用プレート１３２の側面から開口部２０８、２１０を通して方向付けられる硬化用ランプからの紫外線光といったような放射線２７０に対する時限露出によって硬化させられる。接着剤２６６上に直接硬化用放射線を照射できることは、接着剤の硬化を劇的に加速し、かくしてクアッドプリズムアセンブリ３６及び取付け用プレート１３２を組立てるのに必要な時間を著しく短縮する。接着剤２６６の一部分は、それぞれの開口部２０８、２１０の内周のまわりで取付け用プレート１３２と各ディスク２１２の外周を接着ボンディングする。当業者であれば、偏光ビームスプリッタ３４の材料と取付け用プレート１３２の材料の間の熱膨張率の不整合を補正する目的で、偏光ビームスプリッタ３４の下側に、ディスク２１２に類似したディスク、及び開口部２０８及び２１０に類似した開口部を位置づけすることができるということがわかる。
【０１０６】
図１、４、５、５Ａ、５Ｂ及び６を参照すると、光源２６に対しランプ電源５８を電気的に接続する伝送線１６１は、電気コネクタ２１８（図３）によって終端されている。プラットフォーム２４２に対し、ソケットクランプ２２１（図３）により電気コネクタ２１８が取り付けられる。電気コネクタ２１８は、ソケットクランプ２２２によりランプハウジング５６に取外し可能な形で保持された、相補的電気コネクタ２２０と係合可能である。ソケットクランプ２２２が、従来の締め具２１７によって、外部ハウジング部品６１ｂ内に設けられたスロット付き開口部に取り付けられ、外部ハウジング部品６１ａの縁部に沿って具備された矩形ノッチ２２３の中にはめ込まれる。図５及び６に最も良く示されているように、電気コネクタ２２０は、ライン２１９ａを介して、ランプ５０の電極に配線され、ライン２１９ｂを介してリフレクタ５２の裏面にアースされている。電気コネクタ２２０は、取外し可能な有孔後方カバー５７の後方縁部に沿って設けられた矩形ノッチを介して、光源２６の外部にアクセス可能である。
【０１０７】
図１、４、５、５Ａ、５Ｂ及び６をひきつづき参照すると、電気コネクタ２２０には、一対の導電性プロング２２６を収納し、これを電気的に絶縁する上で一助となる中空内部をもつ、コネクタ本体２２４が含まれている。円周方向フランジ２２５が、コネクタ本体２２４の後方から外向きに突出している。コネクタ本体２２４の後方表面から後ろ向きに延びているのは、全体として円筒形の一対のコネクタ部分２２８、２２９である。突出部分又は尾根２３０は、コネクタ部分２２９上で長手方向に延びている。
【０１０８】
ソケットクランプ２２２は、ランプハウジング５６の側縁部に取り付けられ、ナイロンといったような耐久性ある重合体で形成されている。ソケットクランプ２２２には、ベース部分２３２、離隔した関係でベース部分２３２から外向き及び上向きに延びる離隔した側方支柱２３４、２３５、ベース部分２２８から外向きに延びる一体の蝶番又は弾性ラッチアーム２３６、及びラッチアーム２３６から離隔されベース部分２３２から離れるように外向きに延びる剛性ラッチアーム２３７が含まれている。ラッチアーム２３７の自由端部には、対向するラッチアーム２３６に向かって内向きに延びる唇状部２３８が具備される。唇状部２３８は、固定ばめの形で電気コネクタ２２０のコネクタ部分２２８の１つの寸法を受入れるのに充分な空隙又は距離だけ、ベース部分２３２から離隔される。コネクタ部分２２８の湾曲した側面が唇状部２３８とベース部分２３２の間に位置づけされた時点で、唇状部２３８は、コネクタ部分２２８の上に覆いかぶさり、唇状部２３８のアーチ形凹状内部表面が、コネクタ部分２２９の湾曲した側面と接触する。唇状部２３８のアーチ形内部表面は、コネクタ部分２２８の湾曲した側面の凸曲率を相補する凹曲率を有する。弾性ラッチアーム２３６は、ソケットクランプ２２２がラッチングされた条件にあるとき、コネクタ部分２２９の尾根２３０と係合するように構成された凹状表面２３９ａを有するフック２３９を伴う、自由端部をもつ。唇状部２３８とコネクタ部分２２８の間及びフック２３９と尾根２３０の間の対向する係合対は、光源２６が設置され外部ハウジング部品６１ａ、６１ｂのキャビティから取外される場合に垂直に移動しないように電気コネクタ２２０を拘束する。
【０１０９】
側方支柱２３４は収納部２４０を有し、側方支柱２３５は、円周方向フランジ２２５の横方向寸法よりもわずかに大きい距離だけ収納部２４０から横方向に離隔された、収納部２４１を有する。収納部２４０、２４１の壁の間の分離は、コネクタ本体２２４をソケットクランプ２２２内に取外し可能な形で挿入できるようにするのに充分なスロット付き開口部を画定する。円周方向フランジ２２５と収納部２４０、２４１の間の係合は、光源２６が設置された場合には押出し力に対する抵抗力を提供し、光源２６が取外された時点では引き抜きに対する抵抗力を提供する。
【０１１０】
図５Ｂに例示されているように、電気コネクタ２２０は、以下の設置ステップを含む手順によってソケットクランプ２２２内に設置される。電気コネクタ２２０は、コネクタ部分２２８が唇状部２３８のアーチ形内部表面に対して唇状部２３８の下に挿入され、円周方向フランジ２２５の１つの側縁部が収納部２４１内に収容されるように、一定の角度で傾斜し、移動させられる。このとき円周方向フランジ２２５のもう１つの側縁部を収納部２４０と係合させるため電気コネクタ２２０が、図５Ａに示されているように回転させられる。電気コネクタ２２０が回転させられるにつれて、弾性ラッチアーム２３６のフック２３９は、コネクタ部分２２９の尾根２３０と接触する。これに応じて、弾性ラッチアーム２３６は、コネクタ部分２２９から側方に外向きに離れるように弾性的に変形する。電気コネクタ２２０の回転が続行するにつれて、この電気コネクタ２２０は、ベース部分２３２と接触し、円周方向フランジ２２５は収納部２４０、２４１内に完全に納まり、フック２３８は尾根２３０上に載り、ラッチアーム２３２は内向きに片持ちになり、フック２３８は、尾根２３０と弾性的に係合してラッチ状態を確立する。
【０１１１】
本発明は、さまざまな実施形態の記述によって例示され、これらの実施形態は著しく詳細に記述されてきたが、添付のクレームの範囲をかかる詳細な記述に制約するか又はいかなる形であれ制限することは、出願人らの意図するところではない。当業者には、さらなる利点及び修正が直ちに明らかとなることだろう。従って本発明は、そのより広い態様において、ここに図示され記述されている特定的な詳細、代表的装置及び方法及び実施例に制限されるものではない。従って、出願人らの全般的な発明コンセプトの精神又は範囲から逸脱することなく、かかる詳細からの逸脱を行なうことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の光エンジンの前方斜視図である。
【図２】図１の光エンジンの後方斜視図である。
【図３】図１及び２の光エンジンの分解斜視図である。
【図４】全体として図２のライン４−４に沿った断面図である。
【図４Ａ】図４の光エンジンの一部分の拡大断面図である。
【図４Ｂ】図４の光エンジンのもう１つの部分の拡大図である。
【図５】図１〜４の光エンジンの光源の底面分解斜視図である。
【図５Ａ】図５の光源の組立て斜視図である。
【図５Ｂ】図５の光源のソケットクランプの端面図である。
【図６】取付け用フランジをランプハウジングに保持する締め具に対するアクセスを提供するべく取外し可能カバーが取外された状態の、図５及び図５Ａの光源の部分組立て斜視図である。
【図７】光エンジンのための光源の部分的に切り取られた側面立面図である。
【図８】光結合器を保持するクレードルを示す、図３の一部分の拡大斜視図である。
【図９】全体として図２のライン９−９に沿ったクレードル及び光結合器の断面図である。
【図１０】図１及び３の投射サブシステムの分解斜視図である。
【図１０Ａ】図１０の投射サブシステムの一部分の分解斜視図である。
【図１０Ｂ】クアッドプリズムアセンブリを取付け用プレートと接着状態にボンディングされた形で示した、全体的に図１０Ａ内のライン１０Ｂ−１０Ｂに沿った断面図である。
【図１１Ａ】クアッドプリズムアセンブリ及び取付け用プレートのための代替的組立てを例示する概略的断面図である。
【図１１Ｂ】クアッドプリズムアセンブリ及び取付け用プレートのための代替的組立てを例示する図１１Ａに類似した概略的断面図である。
【図１１Ｃ】クアッドプリズムアセンブリ及び取付け用プレートのためのもう１つの代替的組立てを例示する図１１Ａに非常に類似した概略的断面図である。
【図１１Ｄ】クアッドプリズムアセンブリ及び取付け用プレートのためのもう１つの代替的組立てを例示する図１１Ａに非常に類似した概略的断面図である。
【図１２】図１０の投射サブシステムの底面組立て斜視図である。
【図１３】全体として図４のライン１３−１３に沿った断面図である。
【図１４】緑色画像形成装置の有効領域と光ビームのアラインメントを取るための偏光ビームスプリッタとコールドミラーの動きを例示する概略的斜視図である。
【図１５】図１４中の偏光ビームスプリッタ及びコールドミラーにより方向付けられる光の概略的側面図である。
【図１６】全体として図１５のライン１６−１６に沿った図１４の偏光ビームスプリッタとコールドミラーの概略的後面図である。
【図１７】図１０の画像形成装置アセンブリの分解斜視図である。
【図１８】図１７の赤色画像形成装置アセンブリの組立て後面斜視図である。
【図１９】図１７の赤色画像形成装置アセンブリの組立て前面斜視図である。
【図２０】図１０の青色画像形成装置アセンブリの分解斜視図である。
【図２１】図２０の青色画像形成装置アセンブリの組立て前面斜視図である。
【図２２】図１０の緑色画像形成装置アセンブリの分解斜視図である。
【図２３】図２２の緑色画像形成装置アセンブリの組立て後面斜視図である。
【図２４】図２２の緑色画像形成装置アセンブリの組立て側面図である。
【国際公開パンフレット】
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2005502075.tif 000075
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005502075.tif 000076
2005502075.tif 000077
【国際調査報告】
2005502075.tif 000078