(57)【要約】  ライトパイプに基づく投影エンジンは、有用偏光光を出力方向に実質的に透過させ、非有用偏光光を出力方向に実質的に直交する第１直交方向に実質的に反射するＸプリズムを含む。初期反射体は、非有用偏光を有するロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向及び第１直交方向に実質的に直交する第２直交方向に反射することができ、最終反射体は前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を出力方向に反射することができる。前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光は、初期および最終反射体によって有用偏光光へと実質的に回転される。
2007503625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン：
ロー・バンドの光をロー初期方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー分配用反射体；
前記ロー初期方向に反射可能に設けられたロー初期反射体、前記ロー初期反射体は前記ロー・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のロー中間方向に反射する；
前記ロー分配用反射体と前記ロー初期反射体の間に設けられたロー初期ライトパイプ；
前記ロー中間方向に反射可能に設けられたロー最終反射体、前記ロー最終反射体は前記ロー・バンドの光を前記ロー初期方向と実質的に正反対のロー最終方向に反射する；
前記ロー初期反射体と前記ロー最終反射体の間に設けられたロー最終ライトパイプ；
前記ロー・バンドの光を実質的に変調するために設けられたロー変調器；
前記ハイ・バンドの光をハイ初期方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるハイ分配用反射体；
前記ハイ初期方向に反射可能に設けられたハイ初期反射体、前記ハイ初期反射体は前記ハイ・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のハイ中間方向に反射する；
前記ハイ分配用反射体と前記ハイ初期反射体の間に設けられたハイ初期ライトパイプ；
前記ハイ中間方向に反射可能に設けられたハイ最終反射体、前記ハイ最終反射体は前記ハイ・バンドの光を前記ハイ初期方向と実質的に正反対のハイ最終方向に反射する；
前記ハイ初期反射体と前記ハイ最終反射体の間に設けられたハイ最終ライトパイプ；
前記ハイ・バンドの光を実質的に変調するために設けられたハイ変調器；そして、
前記ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために前記出力方向に設けられたミディアム変調器。
【請求項２】
さらに以下を備える請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体；そして、
前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体。
【請求項３】
さらに以下を備える、請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン：
ロー・ミディアム・バンドの光をロー・ミディアム初期方向に実質的に反射し、ハイ・ミディアム・バンドの光と前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー・ミディアム分配用反射体；
前記ロー・ミディアム初期方向に反射可能に設けられたロー・ミディアム初期反射体、前記ロー・ミディアム初期反射体は前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のロー・ミディアム中間方向に反射する；
前記ロー・ミディアム分配用反射体と前記ロー・ミディアム初期反射体の間に設けられたロー・ミディアム初期ライトパイプ；
前記ロー・ミディアム中間方向に反射可能に設けられたロー・ミディアム最終反射体、前記ロー・ミディアム最終反射体は前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記ロー・ミディアム初期方向と実質的に正反対のロー・ミディアム最終方向に反射する；
前記ロー・ミディアム初期反射体と前記ロー・ミディアム最終反射体の間に設けられたロー・ミディアム最終ライトパイプ；
前記ロー・ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために設けられたロー・ミディアム変調器；
前記ハイ・ミディアム・バンドの光をハイ・ミディアム初期方向に実質的に反射し、前記ロー・ミディアム・バンドの光と前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるハイ・ミディアム分配用反射体；
前記ハイ・ミディアム初期方向に反射可能に設けられたハイ・ミディアム初期反射体、前記ハイ・ミディアム初期反射体は前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のハイ・ミディアム中間方向に反射する；
前記ハイ・ミディアム分配用反射体と前記ハイ・ミディアム初期反射体の間に設けられたハイ・ミディアム初期ライトパイプ；
前記ハイ・ミディアム中間方向に反射可能に設けられたハイ・ミディアム最終反射体、前記ハイ・ミディアム最終反射体は前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記ハイ・ミディアム初期方向と実質的に正反対のハイ・ミディアム最終方向に反射する；
前記ハイ・ミディアム初期反射体と前記ハイ・ミディアム最終反射体の間に設けられたハイ・ミディアム最終ライトパイプ；
前記ハイ・ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために設けられたハイ・ミディアム変調器。
【請求項４】
さらに以下を備える請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ロー、前記ミディアム、前記ハイおよび前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるロー・ミディアム混合用反射体；そして、
前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ロー、前記ミディアム、前記ハイおよび前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるハイ・ミディアム混合用反射体。
【請求項５】
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズをさらに備える請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項６】
前記ローおよび前記ハイ分配用反射体がＸプリズムからなる請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項７】
前記ローおよび前記ハイ混合用反射体がＸプリズムからなる請求項２のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項８】
さらに以下を備える請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記ローおよびハイ分配用反射体に実質的に近接配置され、前記入力ライトパイプは前記入力面で光を受け、前記出力面から前記ローおよびハイ分配用反射体へ前記光を実質的に送る。
【請求項９】
さらに以下を備える請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集束させるために前記出力方向に近接配置されたレンズ；
前記出力方向に近接配置された入力面と、出力面を持つ出力ライトパイプ、前記出力ライトパイプは、前記入力面で前記光を受け取り、前記出力面から前記光を実質的に送る；そして、
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズ。
【請求項１０】
偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ローおよびハイ分配用反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ローおよびハイ分配用反射体へ実質的に送る請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項１１】
前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項１０のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記出力に有用偏光光を送り、前記出力に実質的に直交する第１直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ；
前記第１直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記出力および前記第１直交方向に実質的に直交する第２直交方向に前記非有用偏光光を反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記出力に前記非有用偏光光を反射する；
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。
【請求項１２】
さらに以下を備える請求項１０のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記出力に反射可能に設けられた第１出力反射体、前記第１出力反射体は前記有用偏光光を前記第２直交方向に反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた第２出力反射体、前記第２出力反射体は前記有用偏光光を前記出力に反射する。
【請求項１３】
さらに以下を備える請求項１０のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。
【請求項１４】
さらに以下を備える請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン：
第１および第２の焦点を持つシェル反射体；
前記シェル反射体から反射し、前記第２焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第１焦点に近接配置された電磁放射線源；
前記ローおよびハイ分配用反射体は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第２焦点に近接配置される。
【請求項１５】
前記シェル反射体が、第１光軸を持つ一次反射体を備え、前記第１焦点が前記一次反射体の焦点である請求項１４のライトパイプに基づく投影エンジンであって、前記シェル反射体はさらに以下を備える：
前記一次反射体に実質的に対称的な第２光軸を持つ二次反射体、前記第１および第２光軸は実質的に同一直線上とし、前記第２焦点は前記二次反射体の焦点である；そして、
前記光線は前記一次反射体から前記二次反射体へ向かって反射し、前記第２焦点で実質的に収束する。
【請求項１６】
前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項１４のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項１７】
さらに以下を備える請求項１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集めるために前記出力方向に近接配置された画像投影装置。
【請求項１８】
以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン：
ロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー反射体；
前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を受け、前記ミディアム・バンドの光をミディアム方向に実質的に反射し、前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるミディアム反射体；
前記ロー反射体と前記ミディアム反射体の間に設けられた初期ライトパイプ；
前記ハイ・バンドの光を受け、前記ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射するハイ反射体；そして、
前記ミディアム反射体と前記ハイ反射体の間に設けられた最終ライトパイプ。
【請求項１９】
さらに以下を備える請求項１８のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー・バンドの光を集めて集束させるために前記ロー方向に設けられたロー投影レンズ；
前記ミディアム・バンドの光を集めて集束させるために前記ミディアム方向に設けられたミディアム投影レンズ；そして、
前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記ハイ方向に設けられたハイ投影レンズ。
【請求項２０】
さらに以下を備える請求項１８のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記ロー反射体に近接配置され、前記入力ライトパイプは前記入力面で光を実質的に受け、前記出力面から前記ロー反射体へ前記光を実質的に送る。
【請求項２１】
偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ロー反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ロー反射体へ実質的に送る請求項１８のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項２２】
前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項２１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記出力方向に有用偏光光を送り、前記出力方向に実質的に直交する第１直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ；
前記第１直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記出力方向および前記第１直交方向に実質的に直交する第２直交方向に前記非有用偏光光を反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記出力方向に前記非有用偏光光を反射する；
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。
【請求項２３】
さらに以下を備える請求項２１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記出力方向に反射可能に設けられた第１出力反射体、前記第１出力反射体は前記有用偏光光を前記第２直交方向に反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた第２出力反射体、前記第２出力反射体は前記有用偏光光を前記出力方向に反射する。
【請求項２４】
さらに以下を備える請求項２１のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。
【請求項２５】
さらに以下を備える請求項１８のライトパイプに基づく投影エンジン：
第１および第２の焦点を持つシェル反射体；
前記シェル反射体から反射し、前記第２焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第１焦点に近接配置された電磁放射線源；
前記入力面は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第２焦点に近接配置される。
【請求項２６】
前記シェル反射体が、第１光軸を持つ一次反射体を備え、前記第１焦点が前記一次反射体の焦点である請求項２５のライトパイプに基づく投影エンジンであって、前記シェル反射体はさらに以下を備える：
前記一次反射体に実質的に対称的な第２光軸を持つ二次反射体、前記第１および第２光軸は実質的に同一直線上とし、前記第２焦点は前記二次反射体の焦点である；そして、
前記光線は前記一次反射体から前記二次反射体へ向かって反射し、前記第２焦点で実質的に収束する。
【請求項２７】
前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項２５のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項２８】
以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン：
ロー・バンドの光をロー方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第１周囲方向に実質的に反射するロー反射体；
前記ロー・バンドの光を実質的に変調するために前記ロー方向に設けられたロー変調器；
前記第１周囲方向に反射可能に設けられた第１周囲反射体、前記第１周囲反射体は前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を第２周囲方向に実質的に反射する；
前記ロー反射体と前記第１周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプ；
前記第１周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、前記ミディアム反射体は、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を受け、前記ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、前記ハイ・バンドの光を第３周囲方向に実質的に透過させる；
前記第１周囲反射体と前記ミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプ；
前記ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために前記出力方向に設けられたミディアム変調器；
前記第３周囲方向に反射可能に設けられた第２周囲反射体、前記第２周囲反射体は前記ハイ・バンドの光を第４周囲方向に実質的に反射する；
前記ミディアム反射体と前記第２周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプ；
前記第４周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、前記ハイ反射体は、前記ハイ・バンドの光を受け、前記ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する；
前記第２周囲反射体と前記ハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプ；
前記ハイ・バンドの光を実質的に変調するために前記ハイ方向に設けられたハイ変調器；
前記ロー・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体；そして、
前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体。
【請求項２９】
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズをさらに備える請求項２８のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項３０】
前記ローおよび前記ハイ混合用反射体がＸプリズムからなる請求項２８のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項３１】
偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ロー反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ロー反射体へ実質的に送る請求項２８のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項３２】
前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項３１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記第１周囲方向に有用偏光光を送り、前記第１周囲方向に実質的に直交する第１直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ；
前記第１直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記第１周囲方向および前記第１直交方向に実質的に直交する第２直交方向に前記非有用偏光光を反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記第１周囲方向に前記非有用偏光光を反射する；
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。
【請求項３３】
さらに以下を備える請求項３１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記第１周囲方向に反射可能に設けられた第１出力反射体、前記第１出力反射体は前記有用偏光光を前記第２直交方向に反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた第２出力反射体、前記第２出力反射体は前記有用偏光光を前記第１周囲方向に反射する。
【請求項３４】
さらに以下を備える請求項３１のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。
【請求項３５】
さらに以下を備える請求項２８のライトパイプに基づく投影エンジン：
第１および第２の焦点を持つシェル反射体；
前記シェル反射体から反射し、前記第２焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第１焦点に近接配置された電磁放射線源；
前記ロー反射体は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第２焦点に近接配置される。
【請求項３６】
前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項３５のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項３７】
さらに以下を備える請求項２８のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集めるために前記出力方向に近接配置された画像投影装置。
【請求項３８】
前記画像投影装置が、ＬＣＯＳイメージャ、ＤＭＤチップ、および、透過型ＬＣＤパネルからなるグループから選ばれる請求項３７のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項３９】
以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン：
ロー・バンドの光を第１周囲方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第２周囲方向に実質的に反射するロー反射体；
前記第１周囲方向に反射可能に設けられた第１周囲反射体、前記第１周囲反射体は前記ロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射する；
前記ロー・バンドの光を実質的に変調するために前記ロー方向に設けられたロー変調器；
前記ロー反射体と前記第１周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプ；
前記第２周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、前記ミディアム反射体は、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を受け、前記ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、前記ハイ・バンドの光を前記第２周囲方向に実質的に透過させる；
前記ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために前記出力方向に設けられたミディアム変調器；
前記第１周囲反射体と前記ミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプ；
前記第２周囲方向に反射可能に設けられた第２周囲反射体、前記第２周囲反射体は前記ハイ・バンドの光を第３周囲方向に実質的に反射する；
前記ミディアム反射体と前記第２周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプ；
前記第３周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、前記ハイ反射体は、前記ハイ・バンドの光を受け、前記ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する；
前記ハイ・バンドの光を実質的に変調するために前記ハイ方向に設けられたハイ変調器；
前記第２周囲反射体と前記ハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプ；
前記ロー・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体；そして、
前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体。
【請求項４０】
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズをさらに備える請求項３９のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項４１】
前記ローおよび前記ハイ混合用反射体がＸプリズムからなる請求項３９のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項４２】
偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ロー反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ロー反射体へ実質的に送る請求項３９のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項４３】
前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項４２のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記第１周囲方向に有用偏光光を送り、前記第１周囲方向に実質的に直交する第１直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ；
前記第１直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記第１周囲方向および前記第１直交方向に実質的に直交する第２直交方向に前記非有用偏光光を反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記第１周囲方向に前記非有用偏光光を反射する；
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。
【請求項４４】
さらに以下を備える請求項４２のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記第１周囲方向に反射可能に設けられた第１出力反射体、前記第１出力反射体は前記有用偏光光を前記第２直交方向に反射する；そして、
前記第２直交方向に反射可能に設けられた第２出力反射体、前記第２出力反射体は前記有用偏光光を前記第１周囲方向に反射する。
【請求項４５】
さらに以下を備える請求項４２のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。
【請求項４６】
さらに以下を備える請求項３９のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記ロー反射体に近接配置され、前記入力ライトパイプは前記入力面で光を実質的に受け、前記出力面から前記ロー反射体へ前記光を実質的に送る。
【請求項４７】
さらに以下を備える請求項３９のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集束させるために前記出力方向に近接配置されたレンズ；
前記出力方向に近接配置された入力面と、出力面を持つ出力ライトパイプ、前記出力ライトパイプは、前記入力面で前記光を受け、前記出力面から前記光を実質的に送る；そして、
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズ。
【請求項４８】
さらに以下を備える請求項３９のライトパイプに基づく投影エンジン：
第１および第２の焦点を持つシェル反射体；
前記シェル反射体から反射し、前記第２焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第１焦点に近接配置された電磁放射線源；
前記ロー反射体は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第２焦点に近接配置される。
【請求項４９】
前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項４８のライトパイプに基づく投影エンジン。
【請求項５０】
さらに以下を備える請求項３９のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集めるために前記出力方向に近接配置された画像投影装置。
【請求項５１】
以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面で非偏光光を実質的に受ける偏光ビームスプリッタ、前記偏光ビームスプリッタは、有用な偏光の第１光エネルギーを出力方向に透過させ、非有用な偏光の第２光エネルギーを回復方向に反射する；
前記第２光エネルギーの実質部分の偏光を受け、前記有用な偏光へ修正するために、前記回復方向に設けられた波長板；
前記回復方向に反射可能に設けられた回復反射体、前記回復反射体は前記第２光エネルギーを前記出力方向に反射する；
前記第１光エネルギーと前記第２光エネルギーを実質的に変調するために前記出力方向に配置された変調器；そして、
前記偏光ビームスプリッタから前記第１光エネルギーを、前記回復反射体から前記第２光エネルギーを受け、前記第１光エネルギーと前記第２光エネルギーを前記変調器へ送るために前記出力方向に配置された初期ライトパイプ。
【請求項５２】
さらに以下を備える請求項５１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記第１光エネルギーと前記第２光エネルギーを実質的に集束させるために前記出力方向に近接配置されたレンズ；
前記出力方向に近接配置された入力面と、出力面を持つ出力ライトパイプ、前記出力ライトパイプは、前記入力面で前記第１および第２光エネルギーを受け、前記出力面から前記第１および第２光エネルギーを実質的に送る；そして、
前記第１および第２光エネルギーを集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズ。
【請求項５３】
さらに以下を備える請求項５１のライトパイプに基づく投影エンジン：
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光ビームスプリッタの入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。
【請求項５４】
さらに以下を備える請求項５１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記第１および第２光エネルギーに順次色を実質的に与えるために、前記出力方向に近接配置されたカラー・ホイール。
【請求項５５】
さらに以下を備える請求項５１のライトパイプに基づく投影エンジン：
前記第１および第２光エネルギーに色表示を実質的に与えるために、前記出力方向に近接配置されたスクロール式カラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２００３年６月９日付第６０／４７６，６１２号、２００３年６月２０日付第６０／４７９，７３０号、２００３年７月１０日付第６０／４８５，７３６号、２００３年７月２３日付第６０／４８９，１０４号、および２００３年１２月５日付第６０／５２７，００６号の仮出願の優先権を主張し、言及することによってその開示を本書に取り込む。
【０００２】
いくつかの実施例で、本発明は、入射する広域スペクトル光がその構成色へ分割され、一連のライトパイプ、ビームスプリッタおよびプリズムによって個々のイメージャにガイドされる、ライトパイプに基づく色分割およびガイドシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
投射ディスプレイは光をスクリーンへ投射することによって作動する。光は、色若しくは明暗またはその両方のパターンに配置される。パターンは、見る人が文字や顔等の既に見慣れた像にそのパターンを関連させることにより、それらを同化させて見られている。パターンは種々の方法で形成され得る。パターンを形成する１つの方法は、情報のストリームを表す信号で光線を変調することによる。
【０００４】
偏光光は偏光フィルターでフィルタリングすることにより変調してもよい。偏光フィルターは、その偏光が入射光の偏光と一致すれば一般に光を通し、その偏光が入射光の偏光と相反すればそれを拒絶する。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）イメージャは、ＬＣＤタイプ投射ディスプレイでこのように使用される偏光フィルターの例である。ＬＣＤイメージャは、入射光の偏光と一致するか異なるように偏光を変更することにより変調されるピクセルを含んでもよい。ＬＣＤイメージャへの入力光も、選択されたピクセルの偏光が入力光のそれと異なる場合、選択されたピクセルが暗くなるように偏光される。不変で暗くなったピクセルのパターンは、光の存在または欠如としてスクリーンに投射することができる。見る人が見慣れているパターン中の情報でピクセルが変調される場合、それがスクリーンに投射されると、見る人はそのパターンを認識できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
広域スペクトル若しくは白色光、投射ディスプレイエンジンの光源から照射された光は、図１に示すように、ミラー、フィルター、レンズ等の一連の光学部品によってＬＣＤイメージャへ向けられる。これらの光学部品は、光源から白色光を、通常赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）である原色に分ける。これらの構成部品はかなり高価であり得る。ＬＣＤイメージャを備える投影システムは営業に使用されているが、構成部品のコストが高く、構成部品の正確な配列はその働きにとって肝要である。
【０００６】
図１に示すように、光源１０から照射された白色光１２はレンズ１４、１６および１８によって平行化（collimate）され、各色フィルタ２０および２２によって反射されて、ＬＣＤパネル３０、３２および３４へ向けられる。図１から分かるように、ＬＣＤパネル３０、３２および３４の位置が光源１０から距離をおく結果、ビームを再度平行化するために追加のレンズ２４、２６および２８が必要な場合がある。光源１０からＬＣＤパネル３０、３２および３４に光を効率的につなぎ、かつ損失を最小限にするために、これらのすべての構成部品の相互間の配列は非常に正確でなければならない。
【０００７】
さらに、構成部品の配列を維持する固定具は非常に高価になり得る。より少数またはより廉価の構成部品で投影システムを構築することができれば望ましい。個々の構成部品の不整列にそれほど敏感でない投影システムを構築することができれば、さらに望ましい。その結果、システムを高能率、簡単な構成および低コストで偏光変換を行なう必要性がある。したがって、より簡単なシステム環境および低コストで光を処理することができる投影エンジン構成の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主目的は、ライトパイプに基づく投影エンジンを提供することにより上記関連技術の欠陥を克服することにある。具体的には、発明の第１の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光をロー初期方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー分配用反射体と、ロー初期方向に反射可能に設けられたロー初期反射体、このロー初期反射体はロー・バンドの光を出力方向と実質的に平行のロー中間方向に反射する、と、ロー分配用反射体とロー初期反射体の間に設けられたロー初期ライトパイプと、ロー中間方向に反射可能に設けられたロー最終反射体、このロー最終反射体はロー・バンドの光をロー初期方向と実質的に正反対のロー最終方向に反射する、と、ロー・バンドの光を実質的に変調するために設けられたロー変調器と、ロー初期反射体とロー最終反射体の間に設けられたロー最終ライトパイプと、ハイ・バンドの光をハイ初期方向に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるハイ分配用反射体と、ハイ初期方向に反射可能に設けられたハイ初期反射体、このハイ初期反射体はハイ・バンドの光を出力方向と実質的に平行のハイ中間方向に反射する、と、ハイ分配用反射体とハイ初期反射体の間に設けられたハイ初期ライトパイプと、ハイ中間方向に反射可能に設けられたハイ最終反射体、このハイ最終反射体はハイ・バンドの光をハイ初期方向と実質的に正反対のハイ最終方向に反射する、と、ハイ初期反射体とハイ最終反射体の間に設けられたハイ最終ライトパイプと、ハイ・バンドの光を実質的に変調するために設けられたハイ変調器と、ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために出力方向に設けられたミディアム変調器を含む。
【０００９】
発明の第２の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー反射体と、ミディアムおよびハイ・バンドの光を受け、ミディアム・バンドの光をミディアム方向に実質的に反射し、ハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるミディアム反射体と、ロー反射体とミディアム反射体の間に設けられた初期ライトパイプと、ハイ・バンドの光を受け、ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射するハイ反射体と、ミディアム反射体とハイ反射体の間に設けられた最終ライトパイプを含む。
【００１０】
発明の第３の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光をロー方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第１周囲方向に実質的に反射するロー反射体と、ロー・バンドの光を実質的に変調するためにロー方向に設けられたロー変調器と、第１周囲方向に反射可能に設けられた第１周囲反射体、この第１周囲反射体はミディアムおよびハイ・バンドの光を第２周囲方向に実質的に反射する、と、ロー反射体と第１周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプと、第１周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、このミディアム反射体はミディアムおよびハイ・バンドの光を受け、ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ハイ・バンドの光を第３周囲方向に実質的に透過させる、と、第１周囲反射体とミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプと、ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために出力方向に設けられたミディアム変調器と、第３周囲方向に反射可能に設けられた第２周囲反射体、この第２周囲反射体はハイ・バンドの光を第４周囲方向に実質的に反射する、と、ミディアム反射体と第２周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプと、第４周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、このハイ反射体はハイ・バンドの光を受け、ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する、と、ハイ・バンドの光を実質的に変調するためにハイ方向に設けられたハイ変調器と、第２周囲反射体とハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプと、ロー・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体とハイ・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体を含む。
【００１１】
発明の第４の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光を第１周囲方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第２周囲方向に実質的に反射するロー反射体と、第１周囲方向に反射可能に設けられた第１周囲反射体、この第１周囲反射体はロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射する、と、ロー・バンドの光を実質的に変調するためにロー方向に設けられたロー変調器と、ロー反射体と第１周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプと、第２周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、このミディアム反射体はミディアムおよびハイ・バンドの光を受け、ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ハイ・バンドの光を第２周囲方向に実質的に透過させる、と、ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために出力方向に設けられたミディアム変調器と、第１周囲反射体とミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプと、第２周囲方向に反射可能に設けられた第２周囲反射体、この第２周囲反射体はハイ・バンドの光を第３周囲方向に実質的に反射する、と、ミディアム反射体と第２周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプと、第３周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、このハイ反射体はハイ・バンドの光を受け、ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する、と、ハイ・バンドの光を実質的に変調するためにハイ方向に設けられたハイ変調器と、第２周囲反射体とハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプと、ロー・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体と、ハイ・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体を含む。
【００１２】
本発明は、ライトパイプに基づく投影エンジンを提供することによりこれらの目的と他の目的を達成する。本発明の上記および他の特徴と利点、そして本発明の種々の実施例の構造と働きを添付の図面を参照して以下詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本書に取り込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の種々の実施例を示し、また、記述とともに、さらに本発明の原理を説明し、当業者が発明品を作って使用することを可能にする。図面において、同一の参照番号は同一または機能的に同様の要素を示す。添付の図面と関連して考慮される以下の詳細な説明を参照することによって本発明を一層よく理解すれば、本発明のより完全な理解とそれに付随する利点の多くを容易に得られであろう。
図１は、背景技術におけるライトパイプに基づく投影エンジンを示し；
図２Ａ〜２Ｄは、本発明の第１実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し；
図３は、本発明の実施例用のカップリングエレメントを示し；
図４は、本発明の第２実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し；
図５は、図４に示されたライトパイプに基づく投影エンジンのさらなる発展を示し；
図６は、本発明の実施例用の４色および５色Ｘプリズムを示し；
図７は、本発明の実施例用のプリズムとガラスブロックを示し；
図８は、本発明の実施例用の投影レンズ構成を示し；
図９は、本発明の実施例用の投影レンズを示し；
図１０は、本発明の実施例用の直角プリズムを示し；
図１１ＡおよびＢは、本発明の実施例用の鋭角および鈍角プリズムを示し；
図１２は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し；
図１３Ａは、本発明の第３実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し；
図１３Ｂは、本発明の第４実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し；
図１４は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し；
図１５は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し；
図１６は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し；
図１７は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し；そして、
図１８は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し；
図１９は、本発明の実施例使用のレンズ系を示し；
図２０Ａ〜２０Ｃは、本発明の実施例用のライトパイプを示し；
図２１は、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し；
図２２Ａ〜２２Ｂは、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し；
図２３Ａ〜２３Ｂは、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し；そして
図２４Ａ〜２４Ｃは、本発明の第５実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示している。
【００１４】
投影システムは製造・組立てが比較的簡単であることが望ましい。投影システムが個々の構成部品のミスアラインメントに比較的鈍感であることが望ましい。投影システムが比較的安価な構成部品で構成されることが望ましい。投影システムがコンパクトで、強固で、比較的軽便であることが望ましい。投影システムが、構成部品間の正確な配列ではなく、ライトパイプに依存して個々の構成部品間で光を伝送することが望ましい。
【００１５】
以下の説明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルを含んでいるが、同じ方策がディジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、種々の透過型ＬＣＤおよびＬＣＯＳパネル等の他の画像パネル技術に適用される。
【００１６】
３枚のイメージャ・パネルを備えた３色システムが以下の例で使用されるが、同様の方策は、単一のパネルあるいは２枚のパネルを備えたシステムに当てはまる。また、同様の方策が、シーケンシャル・カラーまたはカラー・スクローリング・システムや、カラー・リサイクリングまたは偏光リカバリまたはリサイクリング・システムにも適用する。
【００１７】
図２Ａに示すように、広域スペクトル、つまり白色入力光１０１は、オプションの入力ライトパイプを通ってロー、ハイ分配用反射体１０２、１２４へ向けられる。このオプションのライトパイプは、光の強度分布を均質化する。ロー、ハイ分配用反射体１０２、１２４は、ローすなわち赤（Ｒ）、ミディアムすなわち緑（Ｇ）、そして、ハイすなわち青（Ｂ）の成分に光を分け、図示のように３つの異なる方向にそれらを分配する。この実施例では、赤色光はロー初期反射体１１４へ向けて反射され、ロー初期反射体１１４によって反射され、ガラスブロックを通過し、ロー最終反射体１１８によって反射され、ロー変調器１２２を通過し、ロー、ハイ混合用反射体１４０、１４２に向けられる。そして、ロー変調器１２２の空間情報で変調された赤色光は、ロー、ハイ混合用反射体１４０、１４２によって反射され、投影レンズへ向けられる。その後、画像がスクリーンに投影される。
【００１８】
青色光は、同様に反射されてハイ初期および最終反射体１２８および１３２に向けられ、ガラスブロックを通って、最終的に赤色光とともにスクリーンに投影される。緑色光はロー、ハイ分配用反射体１０２、１２４に偏向されずにそれを通過し、ミディアム変調器１３８を通過してロー、ハイ混合用反射体１４０、１４２へ向かう。変調された青色光は、最終的に投影レンズへ向けられ、スクリーンに投影される。最終結果は、３色が分解され、変調され、組み合わされてスクリーン上で単一のカラーイメージを形成することである。
【００１９】
光源によって照射された光は、一連のライトパイプおよびプリズムを介してイメージャに向けてもよい。これらのライトパイプとプリズムは固定具をあまり用いずに、高精度に組み合わせることができるので、最終的な投影エンジンのコストは非常に競争力がある。図示の都合で光は空間で分解されるよう示しているが、光の入力波長を区別することができれば、変調器を直列に配置することができる。この場合、ロー、ハイ分配用反射体１０２、１２４およびロー、ハイ混合用反射体１４０、１４２は、中間プリズムおよび反射体とともに省略できる。
【００２０】
特に、図２Ａに示す第１実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー・バンドの光１０４をロー初期方向１０６に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を出力方向１１２に実質的に透過させるロー分配用反射体１０２を含むことができる。ロー初期方向１０６にロー初期反射体１１４を反射可能に設けて、ロー・バンドの光１０４を出力方向１１２と実質的に平行のロー中間方向１１６に向けることができる。いくつかの実施例で、ロー初期反射体１１４は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
【００２１】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー分配用反射体１０２からロー・バンドの光１０４を受け、ロー初期反射体１１４にロー・バンドの光１０４を実質的に伝えるロー初期ライトパイプ２６０を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー初期ライトパイプ２６０はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー初期ライトパイプ２６０は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプ（ＳＬＰ）またはテーパ状ライトパイプ（ＴＬＰ）でもよい。
【００２２】
ロー中間方向１１６にロー最終反射体１１８を反射可能に設けて、ロー・バンドの光１０４をロー初期方向１０６と実質的に正反対のロー最終方向１２０に向けることができる。いくつかの実施例では、ロー最終反射体１１８は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ロー・バンドの光１０４を実質的に変調するロー変調器１２２を設けることができる。
【００２３】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー初期反射体１１４からロー・バンドの光１０４を受け、ロー最終反射体１１８にロー・バンドの光１０４を実質的に伝えるロー最終ライトパイプ２６２を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー最終ライトパイプ２６２はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー最終ライトパイプ２６２は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００２４】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ハイ・バンドの光１１０をハイ初期方向１２６に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光１０６，１０８を出力方向１１２に実質的に透過させるハイ分配用反射体１２４をも含むことができる。１つの実施例において、ロー、ハイ分配用反射体１０２，１２４は分配用Ｘプリズム１９０からなる。ハイ初期方向１２６にハイ初期反射体１２８を反射可能に設けて、ハイ・バンドの光１１０を出力方向１１２と実質的に平行のハイ中間方向１３０に向けることができる。いくつかの実施例で、ハイ初期反射体１２８は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
【００２５】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ハイ分配用反射体１２４からハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ初期反射体１２８にハイ・バンドの光１１０を実質的に伝えるハイ初期ライトパイプ２６４を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ初期ライトパイプ２６４はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ初期ライトパイプ２６４は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００２６】
ハイ中間方向１３０にハイ最終反射体１３２を反射可能に設けて、ハイ・バンドの光１１０をハイ初期方向１２６と実質的に正反対のハイ最終方向１３４に向けることができる。いくつかの実施例では、ハイ最終反射体１３２は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光１１０を実質的に変調するハイ変調器１３６を設けることができる。ミディアム・バンドの光１０８を実質的に変調するミディアム変調器１３８を出力方向１１２に設けることができる。
【００２７】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ハイ初期反射体１２８からハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ最終反射体１３２にハイ・バンドの光１１０を実質的に伝えるハイ最終ライトパイプ２６６を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ最終ライトパイプ２６６はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ最終ライトパイプ２６６は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００２８】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー最終方向１２０にロー混合用反射体１４０を設けて、ロー・バンドの光１０４を出力方向１１２に実質的に向け、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を実質的に透過させることができる。この実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ハイ最終方向１３４にハイ混合用反射体１４２も設けて、ハイ・バンドの光１１０を出力方向１１２に実質的に向け、ローおよびミディアム・バンドの光１０６、１０８を実質的に透過させることができる。１つの実施例で、ロー、ハイ混合用反射体１４０、１４２は混合用Ｘプリズム１９２からなる。
【００２９】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を集めて集束させるために出力方向１１２に設けられた、図８に示すように２個のレンズ９８６および９８８を備える投影レンズシステム９９４のような投影レンズシステム９８４をも含むことができる。
【００３０】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、入力面１８０と出力面１８２を持つ入力ライトパイプ１７８を含むことができる。出力面１８２はロー、ハイ分配用反射体１０２、１２４に実質的に近接させることができる。入力ライトパイプ１７８は入力面１８０で光を受け、出力面１８２で光をロー、ハイ分配用反射体１０２，１２４に実質的に伝えることができる。
【００３１】
いくつかの実施例で、入力面１８０の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例で、出力面１８２の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例では、入力ライトパイプ１７８はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、入力ライトパイプ１７８は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００３２】
３つのイメージャの各々からの画像は、図２Ａに示すように、単一のカラーイメージが投影レンズによってスクリーンに投影されるように、混合用Ｘプリズム１９２により混合することができる。混合用Ｘプリズム１９２は、イメージャから光をすべてが投影レンズによって集められるように、実質的にそれを伝えるくらい十分に大きい必要がある。特に、混合用Ｘプリズム１９２は、照射系の開口数（ＮＡ）、または少なくとも混合用Ｘプリズム１９２のすぐ上流の構成部品すなわちそれが光を受け取る構成部品のＮＡに適応するために十分大きい必要がある。混合用Ｘプリズム１９２が光を受け取る構成部品のＮＡに適応するために十分大きくないと、光は混合用Ｘプリズム１９２の側面に当たって失われるか、望ましくないゴースト像として出力側へ反射される。その結果、ＮＡが大きいほど混合用Ｘプリズム１９２が大きくなり、投影レンズがイメージャ・チップから遠くなる。このイメージャ・チップからの投影レンズの距離の増大は、投影レンズとイメージャ・チップの配列の角度ずれの許容度が小さくなるので、投影レンズのコストを著しく増加させ得る。
【００３３】
いくつかの実施例で、光のより効率的な伝送を可能にするために、投影エンジンの個々の構成部品の間にギャップ１０５を挿入することができる。ギャップ１０５は、特に、個々のライトパイプ、プリズムあるいはビーム・スプリッタ間に挿入することができる。いくつかの実施例では、これらのギャップ１０５は空気で満たすか、あるいは、ギャップ１０５は澄んだ比較的透明なエポキシ樹脂等の低屈折率の材料で満たしてもよい。特に、各ギャップ１０５は、光学ガラス製であり得る２つの光学部品の表面を分離するが、これは、それらの間に第３の屈折率を挟むことにより光学部品の表面での屈折率を分けるためである。
【００３４】
光学部品間のギャップ１０５がないと、光は２つの隣接した光学部品でほぼ同じ経路を通るかもしれない。これは、２つの光学部品間の経路が、光が光学部品の壁を通り抜けて自由空間へ失われることを可能にする角度にある場合、望ましいとは言い難いかもしれない。一方、ギャップ１０５が、いずれかの光学部品より低い屈折率の材料で満たされたギャップのように２つの光学部品の間に挿入される場合、光学部品から漏れるかもしれない光の一部がギャップ１０５で反射されて光学部品内に留まり得る。
【００３５】
ギャップ１０５がないと逃げる恐れがある光が、投影エンジンから完全に脱することを可能にする角度で進む場合、これは望ましいかもしれない。ギャップ１０５はこのように、全内反射（ＴＩＲ）によって投影エンジン内に光を保持することができる。ギャップ１０５は、光が１つの光学部品を通った経路で別の光学部品へ進む際に、その経路とは異なる角度に屈折させ得る。
【００３６】
ＬＣＯＳまたはディジタル光投影（ＤＬＰ）等の反射型イメージャ・チップの場合、反射の必要性は、３つのイメージャ・チップからの光を混合する必要性とともに、ＰＢＳおよび混合用Ｘプリズム１９２を要求し、その結果、イメージャ・チップは、図８に示すように、混合用Ｘプリズム１９２の出力面から「２つのプリズム」分だけ離れることになる。イメージャ・チップと混合用Ｘプリズム１９２の間のこの追加距離は、ＬＣＯＳまたはＤＬＰシステムでの投影レンズのコストアップをもたらし得る。連続する２つの構成部品間の角度乖離は、そのような投影エンジンの効率を著しく下げ得る。イメージャ・チップと混合用Ｘプリズム１９２の間、および中間構成部品間のより正確な配列の必要性によって追加のコストが生じ得る。１つの実施例で、ＰＢＳおよびＸプリズムの横断面をイメージング・パネルの作用面と実質的に同じに構成できる。この実施例では、大角度光がＰＢＳとＸプリズムの側面による全内反射によって反射され得る。
【００３７】
図９に示す１つの実施例で、上記問題は実質的に除去される。イメージャ・チップの画像は図において対象として示し、それを矢印として示す。先に述べた分配用プリズム１９０と混合用Ｘプリズム１９２は、この観点から、２：１のアスペクト比を持った単一の入力ライトパイプ９７８で表わしている。ライトパイプの他の寸法はイメージング・パネルの寸法に依存してもよい。図９に参照符号ＯＲ１、ＯＲ２等が付された多くの画像があるように見えるが、それは入力ライトパイプ９７８を調べると側面からの多重反射が生じるからである。矩形のライトパイプの場合２次元配列になるが、図９に画像の一次元配列が示されている。画像の数はシステムの開口数（ＮＡ）によって決まる。
【００３８】
投影レンズ９９４が入力ライトパイプ９７８の出口に置かれれば、画像の配列がスクリーンに投影される。これは望ましくないかもしれない。この問題を克服するために、入力ライトパイプ９７８と同じ寸法の出力ライトパイプ９８４を投影システムの出力側に置いてもよい。
【００３９】
レンズまたはレンズ系９９４がライトパイプ間に置かれ、示されるような単位倍率の出力ライトパイプ９８４の出力面で物体の画像の配列が作像される。そして、出力ライトパイプ９８４によって多数の画像ＩＲ１、ＩＲ２等が組み合わされて、単一の出力像を形成する。このように、物体から発する光が、実質的にロスなしで、すべて画像に集められて単一の画像に帰着する。そして、投影レンズ１９４は、図８に示すように、この画像をスクリーンに投影するために使用される。この実施例では、ライトパイプ９８４の出力側の画像は投影レンズに非常に近く、その結果、投影レンズのコストが低下する。
【００４０】
他の実施例では、入出力ライトパイプの長さを増大させることにより、図９に示すレンズのＦナンバーを、レンズのコストを下げて、歪みを減らすように大きくすることができる。入力ライトパイプ９７８が図８に示すような投影エンジンで使用されるＰＢＳと混合用Ｘプリズム１９２の表現であるから、長さの増大は混合用Ｘプリズム１９２とレンズの間にプリズムまたはライトパイプを加えることにより達成される。加えられた別のプリズムまたはライトパイプのコストの増加と、レンズのコストの低下および向上した像質との間に釣り合いがとれる。
【００４１】
他の実施例では、出力ライトパイプ９８４が異なる寸法であり得、出力ライトパイプ９８４の寸法に基づいて、使用されるレンズが画像を望み通りに拡大または縮小することができる。
【００４２】
他の実施例では、図９に示す入出力ライトパイプ９７８および９８４は、平坦面の代わりに対向する曲面を持つことができる。この実施例では、曲面はレンズ９９４に取って代わるか、あるいはレンズ９９４に加えてあり、ＬＣＯＳチップの画像が出力ライトパイプ９８４の出力面に写像される。
【００４３】
図８はＬＣＯＳ投影システムの１つの実施例を示す。偏光光または非偏光光であり得る白色入力光１０１はオプションの入力ライトパイプ１７８を介して分配用Ｘプリズム１９０に向けられる。分配用Ｘプリズム１９０は、２色、３色、４色あるいは５色以上の光分割プリズムであり得る。それは便宜上２色分割プリズムとして示されている。２つの色は反対方向で向けられ、図示のようなプリズム８０８および８０４を使用して前方に再方向付けされる。プリズム８０８からの反射光の後、光はＰＢＳ８１２によって反射されてＬＣＯＳ８１４に入る。
【００４４】
ＬＣＯＳ８１４の画像情報は光を変調し、画像を混合用Ｘプリズム１９２に向けて反射し、最終的に図示のレンズ８１６へ向けて再方向付けする。他の色の光ビームは異なる色ＬＣＯＳチップによって変調されて、同様にレンズ８１６に伝送される。混合用Ｘプリズム１９２はこれらの画像をすべて組み合わせて、単一の出力色画像を形成する。レンズ８１６は混合用Ｘプリズム１９２と各ＰＢＳを介して、出力ライトパイプ１８４の出力面にＬＣＯＳ画像を作像する。そして、出力面における組合せ画像は、投影レンズによってスクリーンに投影される。ここでも、出力レンズは出力ライトパイプ１８４の画像に接近しており、したがってレンズ８１６のコストを下げる。
【００４５】
図８に示すレンズ８１６と図９に示すレンズ９９４は、多数の要素からなるレンズ系９００でもよい。１つの実施例で、レンズ系９００は、図１９に示すように中間に配置された第１および第２結像レンズ９０２，９０４と視野レンズ９０６からなる。第１結像レンズ９０２は視野レンズ９０６上に入力ライトパイプ９０８の画像の焦点を合わせる。視野レンズ９０６は光の方向を変え、画像は第２結像レンズ９０４によって出力ライトパイプ９１０の出力側へ再焦点合わせされる。入力ライトパイプ９０８から出射する実質的にすべての光は、システムの対称により、理論上ロスなしで出力ライトパイプ９１０中へ集束する。
【００４６】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を集めて集束させるために出力方向１１２に近接した投影レンズ１９４を含んでもよい。出力ライトパイプ１８４は、出力方向１１２に近接した入力面１８６と、出力面１８８を持ち得る。出力ライトパイプ１８４は、入力面１８６で光を受け、出力面１８８で光を実質的に伝送することができる。
【００４７】
いくつかの実施例で、入力面１８６の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例で、出力面１８８の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例では、出力ライトパイプ１８４はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、出力ライトパイプ１８４はＳＬＰまたはＴＬＰでもよい。
【００４８】
上記のシステムはＲＧＢカラーシステムに向けられたが、三原色より多い、例えば４色または５色のカラーシステムなど、他のカラーシステムを実施することができる。図４に示すような４色または５色への投影システムの拡張は、第２および第３の色と同様の別の構成部品を追加するとともに、プリズム、ライトパイプ、ＬＣＤおよび投影レンズを第４色および／または第５の色へ拡張することにより達成することができる。
【００４９】
図６に示すように、５色のＸプリズム６９０を使用して、図２Ａに示す３色のカラーシステムを４または５色に拡張することができる。５色のＸプリズム６９０を、５色のうちの１つを除去することにより４色システムとして使用することができる。５色のＸプリズム６９０は４つの対角反射面を持ち、その各々は、５色の光ｃｌ、ｃ２、ｃ３、ｃ４およびｃ５のうちの１つを反射する。いくつかの実施例で、５色の光ｃｌ、ｃ２、ｃ３、ｃ４およびｃ５は原色でもよい。５色のうちの１つは４つの反射面のどれにも反射されず、透過される。そして、４本の反射色ビームの各々は、図７に示すように、一連の直角プリズムおよびガラスブロックを介して、５色混合用Ｘプリズム６９２へ向けられる。色混合用プリズムはＸプリズム６９０と同様に対角反射面を持っていてもよい。１つの実施例で、５色混合用Ｘプリズム６９２の対角反射面の色Ｘプリズム６９０のものと相補的である。そして、混合出力が投影レンズによってスクリーンに投影される。
【００５０】
図２Ｂは、図２Ａに示されたものに加えることがでるさらに２つのライトパスを示す。図解の目的で、図２Ｂに示す構成部品は、図２Ａの状態から出力方向１１２まわりで約９０度回転した角度から表示されている。特に、図２Ｂに示すように、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー・ミディアム・バンドの光１４６をロー・ミディアム初期方向１４８に実質的に反射し、ハイ・ミディアム・バンドの光１５０とロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を出力方向１１２に実質的に透過させるロー・ミディアム分配用反射体１４４をも含むことができる。ロー・ミディアム初期方向１４８にロー・ミディアム初期反射体１５２を反射可能に設けて、ロー・ミディアム・バンドの光１４６を出力方向１１２と実質的に平行のロー・ミディアム中間方向１５４に向けることができる。
【００５１】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー・ミディアム分配用反射体１４４からロー・ミディアム・バンドの光１４６を受け、ロー・ミディアム初期反射体１５２にロー・ミディアム・バンドの光１４６を実質的に伝えるロー・ミディアム初期ライトパイプ２６８を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー・ミディアム初期ライトパイプ２６８はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ミディアム初期ライトパイプ２６８は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００５２】
ロー・ミディアム中間方向１５４にロー・ミディアム最終反射体１５６を反射可能に設けて、ロー・ミディアム・バンドの光１４６をロー・ミディアム初期方向１４８と実質的に正反対のロー・ミディアム最終方向１５８に反射することができる。ロー・ミディアム・バンドの光１４６を実質的に変調するロー・ミディアム変調器１６０を設けることができる。
【００５３】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー・ミディアム初期反射体１５２からロー・ミディアム・バンドの光１４６を受け、ロー・ミディアム最終反射体１５６にロー・ミディアム・バンドの光１４６を実質的に伝えるロー・ミディアム最終ライトパイプ２７２を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー・ミディアム最終ライトパイプ２７２はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ミディアム最終ライトパイプ２７２は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００５４】
この実施例で、ハイ・ミディアム分配用反射体１６２がハイ・ミディアム・バンドの光１５０をハイ・ミディアム初期方向１６４に実質的に反射し、ロー・ミディアム・バンドの光１４６とロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を出力方向１１２に実質的に透過させることができる。ハイ・ミディアム初期方向１６４にハイ・ミディアム初期反射体１６６を反射可能に設けて、ハイ・ミディアム・バンドの光１５０を出力方向１１２と実質的に平行のハイ・ミディアム中間方向１６０に向けることができる。
【００５５】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ハイ・ミディアム分配用反射体１６２からハイ・ミディアム・バンドの光１５０を受け、ハイ・ミディアム初期反射体１６６にハイ・ミディアム・バンドの光１５０を実質的に伝えるハイ・ミディアム初期ライトパイプ２７４を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ・ミディアム初期ライトパイプ２７４はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ミディアム初期ライトパイプ２７４は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００５６】
ハイ・ミディアム中間方向１６８にハイ・ミディアム最終反射体１７０を反射可能に設けて、ハイ・ミディアム・バンドの光１５０をハイ・ミディアム初期方向１６４と実質的に正反対のハイ・ミディアム最終方向１７２に向けることができる。ハイ・ミディアム・バンドの光１５０を実質的に変調するハイ・ミディアム変調器１６３を設けることができる。
【００５７】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ハイ・ミディアム初期反射体１６６からハイ・ミディアム・バンドの光１５０を受け、ハイ・ミディアム最終反射体１７０にハイ・ミディアム・バンドの光１５０を実質的に伝えるハイ・ミディアム最終ライトパイプ２７６を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ・ミディアム最終ライトパイプ２７６はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ミディアム最終ライトパイプ２７６は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００５８】
１つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー・ミディアム・バンドの光１４６を出力方向１１２に実質的に反射し、ロー、ミディアム、ハイおよびハイ・ミディアム・バンドの光１０６，１０８、１１０、１５０を出力方向１１２に実質的に透過させるロー・ミディアム混合用反射体１７４を含むことができる。ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ハイ・ミディアム・バンドの光１５０を出力方向１１２に実質的に反射し、ロー、ミディアム、ハイおよびロー・ミディアム・バンドの光１０６，１０８、１１０、１４６を出力方向１１２に実質的に透過させるハイ・ミディアム混合用反射体１７６をも含むことができる。
【００５９】
図２Ｃに示す１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００はさらに偏光リカバリ装置２００を含むことができる。偏光リカバリ装置２００は、入力面２０２で非偏光光を実質的に受け取り、出力面２０４でローおよびハイ分配用反射体１０２、１２４に有用偏光光２０６を実質的に伝えるために、ローおよびハイ分配用反射体１０２、１２４の実質的に近接配置することができる。
【００６０】
図２１に示す１つの実施例で、偏光リカバリ装置２００は偏光ビームスプリッタ２０８を含んでいてもよい。偏光ビームスプリッタ２０８は、出力方向１１２に有用な偏光の光２０６を伝送し、出力方向１１２に実質的に直交する第一直交方向２１２に有用でない偏光の光２１０を反射することができる。いくつかの実施例で、偏光ビームスプリッタ２０８は、１つの表面に、ブラッグ格子等の偏光用コーティングまたはパターンを備えたプリズムまたはミラーでよい。
【００６１】
１つの実施例で、非有用偏光光２１０が有用偏光光２０６になるまで、それを遅らせるか回転させるために、半波長板等の波長板２４８を第１直交方向２１２に配置することができる。他の実施例で、偏光ビームスプリッタ２０８と波長板２４８の間にギャップ２５０を設けてもよい。この実施例で、全内反射（ＴＩＲ）によって偏光ビームスプリッタ２０８からなるプリズム内に光を保持することができる。いくつかの実施例で、ギャップ２５０は、空気または低屈折率によって特徴づけられた化合物で満たしてもよい。
【００６２】
図２２〜２４に示す他の実施例で、スーパーキューブ偏光リカバリシステムが半波長板なしで使用される。スーパーキューブ型の偏光リカバリシステム７００のいくつかの実施例を図２２および２３に示す。偏光ビームスプリッタ７０２は、入力ライトパイプ１７８からの非偏光光を、図２２Ａおよび２４Ａに示すような偏光７７０を持つ有用偏光光７０４と、図２２Ｂおよび２４Ｂに示すような偏光７７２を持つ非有用偏光光７０８に分けることができる。偏光ビームスプリッタ７０２は、有用偏光光７０４を出力方向７０６に伝送し、非有用偏光光７０８を出力方向７０６に実質的に直交する第１直交方向７１０に反射することができる。１つの実施例で、偏光７７０は実質的にｐ偏光つまり水平偏光であり、偏光７７２は実質的にｓ偏光つまり垂直偏光である。別実施例で、偏光面を反転してもよい。
【００６３】
図２２Ａおよび２４Ａに示すように、有用偏光光７０４は偏光ビームスプリッタ７０２を介して伝送し、第１出力反射体７２０および第２出力反射体７２２によって再方向付けされ、偏光７７０を変えずに第２出力反射体７２２から出射することができる。一方、非有用偏光光７０８は、図２２Ｂおよび２４Ｂに示すように、偏光ビームスプリッタ７０２を出た後に初期反射体７１４によって反射される。初期反射体７１４は、この場合ｓつまり垂直面である、非有用偏光光７０８の偏光７７２の面に実質的に直交する軸心まわりで非有用偏光光７０８を反射することができる。そして、最終反射体７１８が、非有用偏光光７０８を出力方向７０６に平行な方向に反射することができる。したがって、初期反射体７１４の傾斜面は最終反射体７１８に対して９０度回転している。非有用偏光光７０８は追跡目的のために非有用偏光光７０８のまま表示しているが、非有用偏光光７０８の偏光面が有用偏光光７０４のそれと実質的に一致する水平つまりｐ偏光であるから、有用偏光光になっている。１つの実施例で、有用偏光光７０４と非有用偏光光７０８の両方が出力ライトパイプ７３２につながれ、均質化されてもよい。
【００６４】
１つの実施例で、出力方向７０６に第１出力反射体７２０を反射可能に設けることができる。第１出力反射体７２０は有用偏光光７０４を第２直交方向７１６に反射することができる。いくつかの実施例で、第１出力反射体７２０は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。１つの実施例で、第１出力反射体７２０は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジン１００につながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
【００６５】
図２２Ａに示す１つの実施例で、第２直交方向７１６に第２出力反射体７２２を反射可能に設けることができる。第２出力反射体７２２は有用偏光光７０４を出力方向７０６に反射することができる。図２４Ｂに示す他の実施例で、出力方向７０６に第２出力反射体７２２を反射可能に設けることができる。第２出力反射体７２２は非有用偏光光７０８を第２直交方向７１６に反射することができる。いくつかの実施例で、第２出力反射体７２２は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。１つの実施例で、第２出力反射体７２２は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジン１００につながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
【００６６】
１つの実施例で、第１直交方向７１０に初期反射体７１４を反射可能に設けることができる。初期反射体７１４は非有用偏光光７０８を出力方向７０６と第１直交方向７１０に実質的に直交する第２直交方向７１６に反射することができる。いくつかの実施例で、初期反射体７１４は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。ミスマッチ・インピーダンスは、電磁波等の波をエコーのように反射することができる。ミスマッチ・インピーダンスは、波の他の部分または他の波長を通しながら、波の一部または一連の波長を反射することができる。
【００６７】
１つの実施例で、初期反射体７１４は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジン１００につながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
【００６８】
１つの実施例で、第２直交方向７１６に最終反射体７１８を反射可能に設けることができる。最終反射体７１８は非有用偏光光７０８を出力方向７０６に反射することができる。いくつかの実施例で、最終反射体７１８は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。１つの実施例で、最終反射体７１８は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジンにつながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
【００６９】
１つの実施例で、非有用偏光光７０８の偏光７７２は、初期・最終の反射体７１４および７１８によって、有用偏光光７０４の偏光７７０と実質的に一致するよう回転させることができる。この実施例で、第１直交方向７０６および第２直交方向７１６は、非有用偏光光７０８の偏光７７２の面に実質的に位置してもよい。この基本的なブロックは、上記偏光ビームスプリッタ７０２からの非有用偏光光７０８を反射・再方向付けして、非有用偏光光７０８の偏光７７２が有用偏光光７０４の偏光７７０に変換され、出力方向７０６に再方向付けするために使用することができる。
【００７０】
１つの実施例で、最終反射体７１８によって出力方向７０６に再方向付けされた後、有用偏光光７０４は、非有用偏光光７０８とは異なる方向に偏光ビームスプリッタ７０２から出射してもよい。図２２Ａに示す１つの実施例で、第１出力反射体７２０と第２出力反射体７２２は、有用偏光光７０４を非有用偏光光７０８と同じ方向に再方向付けするために使用してもよい。別実施例で、図２４Ａに示す第１出力反射体７２０は有用偏光光７０４を再方向付けし、図２４Ｂに示す第２出力反射体７２２は非有用偏光光７０８を有用偏光光７０４と同じ方向に再方向付けする。いずれの場合も、有用偏光光７０４を非有用偏光光７０８と同じ表面から出射させるためにスペーサ７４６を使用することができる。これは有用偏光光７０４と非有用偏光光７０８を出力ライトパイプ７３２につなぐために有用かもしれない。
【００７１】
図３は、ライトパイプまたはガラスブロックおよび直角プリズムの作用を示す。光線１はライトパイプと直角プリズムの中を伝搬する間、側面に当たらずに進む。一方、光線２と光線３は側面に当たる。オプションであるエア・ギャップは、図示の直角プリズムによる反射の後に光線が同じ角度で伝搬するような全内反射を可能にする。エア・ギャップがないと、これらの光線はライトパイプ外に失われ、望ましくないロスに寄与し得る。
【００７２】
１つの実施例で、入力面１８０と出力面１８２を持つ入力ライトパイプ１７８を偏光リカバリ装置２００の入力面２０２に近接配置することができる。入力ライトパイプ１７８は、入力面１８０で非偏光光を実質的に受け、出力面１８２から非偏光光を偏光ビームスプリッタ２０８に伝送することができる。
【００７３】
図４はライトパイプに基づく投影システムの他の実施例を示し、そこでは投影エンジンが２重の放物面反射体（ＤＰＲ）システムおよび偏光リカバリシステムと共に使用される。アーク灯等の光源による光出力は、２重の放物面反射体システムによってテーパ状ライトパイプ等のライトパイプの入力側に実質的に集束される。そして、テーパ状ライトパイプの出力側はライトパイプに基づく投影エンジンにつながれる。出力が一定の強度分布の偏光光になるように、拒絶された偏光光が適切な偏光に変換され、統合用ライトパイプを使用して適切な偏光のオリジナルの光と組み合わせられる。そして、この出力は、図２Ａに示す投影エンジンにつなぐことができる。
【００７４】
他の実施例で、図２および図４に示す投影システムへの入力は、フライアイレンズ、ＰＢＳアレイおよび集束レンズとともに放物面反射体の出力からでもよい。各フライアイからの複数画像が投影システムの入力部へ向けられる。
【００７５】
特に、図２Ｄに示す１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、第１および第２の焦点２３２，２３４を持つシェル反射体２３０を含むことができる。いくつかの実施例で、シェル反射体２３０は、実質的に楕円の回転面、実質的に球状の回転面あるいは実質的に円環体レンズの回転面のような形の少なくとも一部でよい。いくつかの実施例で、シェル反射体２３０は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せ等の電磁放射スペクトルの所定部分を伝えるコーティングを持っている。
【００７６】
１つの実施例で、シェル反射体２３０は、第１光軸２３８を持つ一次反射体２３６を含んでもよく、第１焦点２３２は一次反射体２３６の焦点でよい。シェル反射体２３０は、さらに一次反射体２３６に実質的に対称的な第２光軸２４２を持つ二次反射体２４０を含み、第１および第２光軸２３８、２４２を実質的に同一直線上とすることができる。１つの実施例で、第２焦点２３４は二次反射体２４０の焦点である。１つの実施例で、光線は一次反射体２３６から二次反射体２４０へ向かって反射し、第２焦点２３４で実質的に収束する。いくつかの実施例で、一次および二次反射体２３６、２４０は各々、実質的に楕円の回転面あるいは実質的に放物線の回転面のような形の少なくとも一部である。
【００７７】
１つの実施例で、一次反射体２３６は、実質的に楕円の回転面の少なくとも一部でもよく、二次反射体２４０は、実質的に双曲線の回転面の少なくとも一部でもよい。１つの実施例で、一次反射体２３６は、実質的に双曲線の回転面の少なくとも一部でもよく、二次反射体２４０は、実質的に楕円の回転面の少なくとも一部でもよい。
【００７８】
シェル反射体２３０から反射し、第２焦点２３４で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源２３７をシェル反射体２３０の第１焦点２３２に近接配置することができる。１つの実施例で、電磁放射線源２３７はアーク灯でよい。いくつかの実施例で、アーク灯は、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ＵＨＰランプ、ＨＩＤランプあるいは水銀ランプ等のランプでよい。いくつかの実施例で、電磁放射線源２３７はハロゲン・ランプおよび白熱電球でもよい。１つの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、ローおよびハイ分配用反射体１０２，１２４を第２焦点２３４に近接配置することができる。別実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、入力ライトパイプ１７８の入力面１８０または偏光リカバリ装置２００の入力面２０２を第２焦点２３４に近接配置することができる。
【００７９】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、シェル反射体２３０に対向して放射線源２３７側に配置された逆反射体（retro-reflector）２４４をさらに含んでいてもよい。１つの実施例で、逆反射体２４４は球状の逆反射体２４４でもよい。いくつかの実施例で、逆反射体２４４は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せ等の電磁放射スペクトルの所定部分を伝えるコーティングを持っている。
【００８０】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を実質的に集めるために出力方向１１２に近接配置された画像投影装置２４６を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、画像投影装置２４６は、ＬＣＯＳイメージャ、ＤＭＤチップまたは透過型ＬＣＤパネルでよい。
【００８１】
図４および５は、３枚のＬＣＤパネルが３つのカラーイメージを形成するこの発明の他の実施例を示す。３つのカラーイメージは、３つの別個の投影レンズを使用して、スクリーン上に別々に投影される。入力白色光がロー反射体３４８に入り、第１の色がＬＣＤ３へ向けて反射され、画像がロー投影レンズ３７８によってスクリーンに投影される。ロー反射体３４８を通り抜ける第２および第３の色の非反射光は、ＬＧ２によって案内され続け、そしてミディアム反射体３５２によって反射され、第２の色がＬＣＤ２へ向けて反射され、ミディアム投影レンズ３８０によってスクリーン上に投影される。残る第３の色は、ＬＧ１によって案内され続け、ＬＣＤ１を介してハイ反射体３５６によって反射され、最終的にハイ投影レンズ３８２によってスクリーン上に投影される。スクリーン上で３つの画像がすべて実質的に一致してカラーイメージを形成するように、レンズとＬＣＤパネルが配列される。
【００８２】
特に、図４および５に示す第２実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン３００は、ロー・バンドの光１０４をロー方向３５０に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８を出力方向３１２に実質的に透過させるロー反射体３４８を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー反射体３４８は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン３００は、ロー・バンドの光１０４を集めて集束させるためにロー方向３５０に配置されたロー投影レンズ３７８を含んでいてもよい。
【００８３】
ミディアム反射体３５２は、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアム・バンドの光１０８をミディアム方向３５４に実質的に反射し、ハイ・バンドの光１１０を出力方向３１２に実質的に透過させることができる。いくつかの実施例で、ミディアム反射体３５２は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ミディアム・バンドの光１０８を集めて集束させるために、ミディアム投影レンズ３８０をミディアム方向３５４に設けることができる。
【００８４】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ロー反射体３４８からミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０をミディアム反射体３５２に実質的に伝えるために初期ライトパイプ３８４を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、初期ライトパイプ３８４はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、初期ライトパイプ３８４は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００８５】
ハイ反射体３５６は、ハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０をハイ方向３５８に実質的に反射することができる。いくつかの実施例で、ハイ反射体３５６は、プリズム、鋭角、直角あるいは鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光１１０を集めて集束させるために、ハイ投影レンズ３８２をハイ方向３５８に設けることができる。
【００８６】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン１００は、ミディアム反射体３５２からハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０をハイ反射体３５６に実質的に伝えるために最終ライトパイプ３８６を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、最終ライトパイプ３８６はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、最終ライトパイプ３８６は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００８７】
図５に示す１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン３００は、入力面１８０および出力面１８２を持つ入力ライトパイプ１７８を含んでいてもよい。出力面１８２はロー反射体３４８に実質的に近接して配置することができる。入力ライトパイプ１７８は入力面１８０で光を受け、出力面１８２からロー反射体３４８に光を実質的に伝えることができる。
【００８８】
他の実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン３００は偏光リカバリ装置２００をさらに含んでいてもよい。偏光リカバリ装置２００はロー反射体３４８に実質的に近接して配置されてもよい。偏光リカバリ装置２００は、入力面２０２で非偏光光を実質的に受け、有用偏光光２０６を出力面２０４からロー反射体３４８に実質的に伝えることができる。
【００８９】
この実施例で、偏光リカバリ装置２００の出力面２０４は入力ライトパイプ１７８に近接配置することができ、入力ライトパイプ１７８は入力面１８０で偏光光を実質的に受け、偏光光を出力面１８２からロー反射体３４８へ送る。
【００９０】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン３００は、第１および第２の焦点２３２，２３４を持つシェル反射体２３０を含むことができる。シェル反射体２３０から反射し、第２焦点２３４で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源２３７をシェル反射体２３０の第１焦点２３２に近接配置することができる。いくつかの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、偏光リカバリ装置２００の入力面２０２または入力ライトパイプ１７８の入力面１８０を第２焦点２３４に近接配置することができる。１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン３００は、シェル反射体２３０に対向して放射線源２３７側に配置された逆反射体２４４をさらに含んでいてもよい。
【００９１】
図１３は、ライトパイプ、プリズムおよびビームスプリッタが投影エンジンのカラーシステムを形成するために使用される他の実施例を示す。図１３（ａ）で、入力白色光がビームスプリッタに入射し、そこから赤色光がＲイメージャに送られる。緑色および青色光が反射され、ライトパイプを伝搬し、９０度回転される。緑色および青色光が個別の経路をとるように、緑色および青色光は第２ビームスプリッタでさらに分離される。緑色光はＧイメージャへ反射される。青色光はライトパイプとプリズムの残りを通ってＢイメージャへ伝搬し続ける。
【００９２】
特に、図１３（ａ）に示す第３実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、ロー・バンドの光１０４をロー方向４５０に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を第１周囲方向４６０に実質的に反射するロー反射体４４８を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー反射体４４８はプリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ロー・バンドの光１０４を実質的に変調するために、ロー変調器４２２をロー方向４５０に配置してもよい。
【００９３】
第１周囲反射体４６２を第１周囲方向４６０に反射可能に設けて、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を第２周囲方向４６４に実質的に反射することができる。いくつかの実施例で、第１周囲反射体４６２は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
【００９４】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、ロー反射体４４８からミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を第１周囲反射体４６２に実質的に伝えるためにロー・ライトパイプ２８２を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ２８２はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ２８２は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００９５】
第２周囲方向４６４に反射可能にミディアム反射体４５２を設けることができ、ミディアム反射体４５２はミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアム・バンドの光１０８を出力方向４１２に実質的に反射し、ハイ・バンドの光１１０を第２周囲方向４６４に実質的に伝える。いくつかの実施例で、ミディアム反射体４５２は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ミディアム・バンドの光１０８を実質的に変調するために、ミディアム変調器４３８を出力方向４１２に配置してもよい。
【００９６】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、第１周囲反射体４６２からミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０をミディアム反射体４５２に実質的に伝えるミディアム初期ライトパイプ２８４を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ２８４はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ２８４は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００９７】
第２周囲方向４６４に反射可能に第２周囲反射体４６８を設けることができ、ハイ・バンドの光１１０を第３周囲方向４６４に実質的に反射する。いくつかの実施例で、第２周囲反射体４６８は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
【００９８】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、ミディアム反射体４５２からハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０を第２周囲反射体４６８に実質的に伝えるためにミディアム最終ライトパイプ２８６を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ２８６はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ２８６は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【００９９】
第３周囲方向４６６に反射可能にハイ反射体４５６を設けることができ、ハイ反射体４５６はハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０をハイ方向４５８に実質的に反射する。いくつかの実施例で、ハイ反射体４５６は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光１１０を実質的に変調するために、ハイ変調器４３６をハイ方向４５８に配置してもよい。
【０１００】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、第２周囲反射体４６８からハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０をハイ反射体４５６に実質的に伝えるハイ・ライトパイプ２８８を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ２８８はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ２８８は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【０１０１】
ロー混合用反射体４４０が、ロー・バンドの光１０４を出力方向４１２に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を実質的に透過させることができる。ハイ混合用反射体４４２が、ハイ・バンドの光１１０を出力方向４１２に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光１０６、１０８を実質的に透過させることができる。
【０１０２】
いくつかの実施例で、ロー、ハイ混合用反射体４４０、４４２は混合用Ｘプリズム４９２からなる。１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を集めて集束させるために出力方向４１２に配置された投影レンズ４７８を含んでもよい。
【０１０３】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、偏光リカバリ装置２００をさらに含んでいてもよい。偏光リカバリ装置２００はロー反射体４４８に実質的に近接して配置されてもよい。偏光リカバリ装置２００は、入力面２０２で非偏光光を実質的に受け、有用偏光光２０６を出力面２０４からロー反射体４４８に実質的に伝えることができる。
【０１０４】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、入力面１８０と出力面１８２を持つ入力ライトパイプ１７８を含むことができる。出力面１８２はロー反射体４４８に実質的に近接させることができる。入力ライトパイプ１７８は入力面１８０で光を受け、出力面１８２で光をロー反射体４４８に実質的に伝える。他の実施例で、入力ライトパイプ１７８を偏光リカバリ装置２００の入力面２０２に近接配置することができる。入力ライトパイプ１７８は、入力面１８０で非偏光光を実質的に受け、出力面１８２から非偏光光を偏光ビームスプリッタ２０８に伝送することができる。
【０１０５】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、第１および第２の焦点２３２，２３４を持つシェル反射体２３０を含むことができる。シェル反射体２３０から反射し、第２焦点２３４で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源２３７をシェル反射体２３０の第１焦点２３２に近接配置することができる。１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、シェル反射体２３０に対向して放射線源２３７側に配置された逆反射体２４４をさらに含んでいてもよい。１つの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、ロー反射体４４８を第２焦点２３４に近接配置することができる。別の実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、入力ライトパイプ１７８の入力面１８０または偏光リカバリ装置２００の入力面２０２を第２焦点２３４に近接配置することができる。
【０１０６】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン４００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を実質的に集めるために出力方向４１２に近接配置された画像投影装置４４６を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、画像投影装置４４６は、ＬＣＯＳイメージャ、ＤＭＤチップまたは透過型ＬＣＤパネルでよい。
【０１０７】
上記の実施例では、図１０に示すように、ライトパイプと直角プリズムを使用して光の伝搬方向を９０度回転させることができる。直角プリズムの斜辺の反射面はコーティングがなくてもよい。反射面にコーティングがない場合、光の反射は全内反射によって行われる。代案では、直角プリズムの斜辺の反射面を金属または誘電体コーティングで覆うことができる。入力ライトパイプ１７８とプリズムと出力ライトパイプとの間のエア・ギャップも、反射される光に全内反射を与え得る。各エア・ギャップの両側の表面は、ロス減少用の反射防止材で通常コーティングされる。
【０１０８】
一般に、伝搬の方向は、９０度以外の量でも変更され得る。図１１（ａ）は、構成部品間の角度が鈍角、つまりその方向が９０度を超えて変更される実施例を示す。図１１（ｂ）は、構成部品間の角度が鋭角、つまりその方向が９０度未満で変更される他の実施例を示す。両方のケースで、プリズムの寸法は、両方のケースに示されるように、入出力ライトパイプをオーバーラップさせて生じる台形プリズムを二分することにより得られる。２つのライトパイプ間の角度とライトパイプ内の光の開口数によって、反射面がコーティングされるか、コーティングされないかもしれない。同様に、ライトパイプとプリズムの間のエア・ギャップも全内反射を行なうために使用することができる。
【０１０９】
入出力ライトパイプ間の角度次第で、各構成部品内の光の開口数は、エア・ギャップのまわりの表面の全内反射によって抑えられる。
【０１１０】
光がＦ／２．４の開き（空気中の１２度の開き角度、ガラス・ライトパイプ中で８度である）を持ち、ライトパイプとプリズムが１．５のインデックス（４１．８度の臨界角）を持つシステムの場合、出力ライトパイプ１８４が９０度からはずれ得る最大の角度は３３．８度になり、それは臨界角と開き角の差である。
【０１１１】
図１２は、分配用Ｘプリズム１９０がビームスプリッタと２つのプリズムに置き換えられた投影エンジンの他の実施例を示す。このシステムの利点は、イメージャと投影レンズの間の青色光の経路に不連続が実質的にないということである。その代償は、より多くの構成部品の追加である。この場合、赤色イメージャと緑色イメージャの照度は変わらない。青の光路が変更される。Ｂイメージャの面が他のライトパイプとプリズムに平行でなく直交しないから、図示のように、傾斜したライトパイプとプリズムが使用される。この場合、傾斜したライトパイプが対応するプリズムと共に使用される。角度も上記のような作動範囲内にあるよう選択される。ミラーとフィルタを持つオリジナルのシステムに比べて、スペースの要求も小さい。
【０１１２】
図示しない他の実施例で、イメージャ・チップまでのライトパイプ内の光の開口数は、イメージャ・チップの受光角とは異なり得る。テーパ状ライトパイプは、入力光の開口サイズと開口数をイメージャ・チップのサイズと受光角に合わせて変換するように、各イメージャ・チップに配置することができる。これらの追加構成部品は、システムの設計に柔軟性を与えることができる。
【０１１３】
好適実施例で、光源は、テーパ状ライトパイプを出力側に備えた２重放物面反射体システム内に設けられたアーク灯である。ライトパイプの出力は、寸法と開口数の両方をこのライトパイプ照射系の入力に合わされる。空間変調用として偏光子をイメージャの箇所に加えることができる。
【０１１４】
他の実施例では、テーパ状ライトパイプの出力が、不使用の偏光を使用可能な偏光に変換するライトパイプに基づく偏光リカバリシステムへ向けることができる。そして、偏光リカバリシステムの出力はライトパイプ照射系へ向けられる。
【０１１５】
他の実施例では、集束光をライトパイプ照射系の入力に向けるのに、楕円の反射体システムが使用される。他の実施例で、集束光が上記のようなライトパイプに基づく偏光リカバリシステムの入力に向けられ、出力偏光がライトパイプ照射系に向けられる。
【０１１６】
さらに別の実施例で、放物面反射鏡システムがフライアイレンズと偏光ビームスプリッタ・アレイとともに使用され、適切なサイズおよび開口数の集束偏光スポットがライトパイプ照射系の入力に向けられる。
【０１１７】
図１３（ｂ）に示す他の実施例で、入力光は、図１３（ａ）に示すものに実質的に直交する方向から入る。特に、図１３（ｂ）に示す第４実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、ロー・バンドの光１０４を第１周囲方向５６０に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を第２周囲方向５６４に実質的に反射するロー反射体５４８を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー反射体５４８はプリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
【０１１８】
第１周囲反射体５６２を第２周囲方向５６４に反射可能に設けて、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を第３周囲方向５５０に実質的に反射することができる。いくつかの実施例で、第１周囲反射体５６２は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ロー・バンドの光１０４を実質的に変調するために、ロー変調器５２２をロー方向５６０に配置してもよい。
【０１１９】
１つの実施例では、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、ロー反射体５４８からミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を第１周囲反射体５６２に実質的に伝えるためにロー・ライトパイプ２９０を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ２９０はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ２９０は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【０１２０】
第３周囲方向５５０に反射可能にミディアム反射体５５３を設けることができ、ミディアム反射体５５３はミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアム・バンドの光１０８を出力方向５１２に実質的に反射し、ハイ・バンドの光１１０を第３周囲方向５５０に実質的に伝える。いくつかの実施例で、ミディアム反射体５５２は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ミディアム・バンドの光１０８を実質的に変調するために、ミディアム変調器５３８を出力方向５１２に配置してもよい。
【０１２１】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、第１周囲反射体５６２からミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０をミディアム反射体５５２に実質的に伝えるミディアム初期ライトパイプ２９２を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ２９２はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ２９２は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【０１２２】
第３周囲方向５５０に反射可能に第２反射体５６８を設けることができ、ハイ・バンドの光１１０を第４周囲方向５６６に実質的に反射する。いくつかの実施例で、第２周囲反射体５６８は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
【０１２３】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、ミディアム反射体５５２からハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０を第２周囲反射体５６８に実質的に伝えるためにミディアム最終ライトパイプ２９４を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ２９４はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ２９４は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【０１２４】
第３周囲方向５６６に反射可能にハイ反射体５５６を設けることができ、ハイ反射体５５６はハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０をハイ方向５５８に実質的に反射する。いくつかの実施例で、ハイ反射体５５６は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光１１０を実質的に変調するために、ハイ変調器５３６をハイ方向５５８に配置してもよい。
【０１２５】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、第２周囲反射体５６８からハイ・バンドの光１１０を受け、ハイ・バンドの光１１０をハイ反射体５５６に実質的に伝えるハイ・ライトパイプ２９６を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ２９６はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ２９６は、図２０Ａ〜２０Ｃに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
【０１２６】
ロー混合用反射体５４０が、ロー・バンドの光１０４を出力方向５１２に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０８、１１０を実質的に透過させることができる。ハイ混合用反射体５４２が、ハイ・バンドの光１１０を出力方向５１２に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光１０６、１０８を実質的に透過させることができる。１つの実施例で、ロー・ハイ混合用反射体５４０、５４２は混合用Ｘプリズム５９２からなる。１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を集めて集束させるために出力方向５１２に配置された投影レンズ５７８を含んでもよい。
【０１２７】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、偏光リカバリ装置２００をさらに含んでいてもよい。偏光リカバリ装置２００はロー反射体５４８に実質的に近接して配置されてもよい。偏光リカバリ装置２００は、入力面２０２で非偏光光を実質的に受け、有用偏光光２０６を出力面２０４からロー反射体５４８に実質的に伝えることができる。
【０１２８】
特に、１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、入力面１８０と出力面１８２を持つ入力ライトパイプ１７８を含むことができる。出力面１８２はロー反射体５４８に実質的に近接させることができる。入力ライトパイプ１７８は入力面１８０で光を受け、出力面１８２で光をロー反射体５４８に実質的に伝える。他の実施例で、入力ライトパイプ１７８を偏光リカバリ装置２００の入力面２０２に近接配置することができる。入力ライトパイプ１７８は、入力面１８０で非偏光光を実質的に受け、出力面１８２から非偏光光を偏光ビームスプリッタ２０８に伝送することができる。
【０１２９】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を集束させるために出力方向５１２に近接配置された投影レンズ等のレンズ５８４を含むことができる。いくつかの実施例で、レンズ５８４の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例で、レンズ５８４はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。
【０１３０】
他の実施例で、出力方向５１２に近接して、入力面１８６と出力面１８８を持つ出力ライトパイプ１８４を設けることができる。この実施例で、出力ライトパイプ１８４は、入力面１８６で光を受け、出力面１８８で光を実質的に伝送する。
【０１３１】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、第１および第２焦点２３２，２３４を持つシェル反射体２３０を含むことができる。シェル反射体２３０から反射し、第２焦点２３４で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源２３７をシェル反射体２３０の第１焦点２３２に近接配置することができる。１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、シェル反射体２３０に対向して放射線源２３７側に配置された逆反射体２４４をさらに含んでいてもよい。１つの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、ロー反射体５４８を第２焦点２３４に近接配置することができる。別の実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、入力ライトパイプ１７８の入力面１８０または偏光リカバリ装置２００の入力面２０２を第２焦点２３４に近接配置することができる。
【０１３２】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン５００は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光１０６、１０８、１１０を実質的に集めるために出力方向５１２に近接配置された画像投影装置２４６を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、画像投影装置２４６は、ＬＣＯＳイメージャ、ＤＭＤチップまたは透過型ＬＣＤパネルでよい。
【０１３３】
図１４は、ライトパイプに基づく照明が通常の投影機を照明するために使用される場合のオーバーレイ図である。ランプは出力ライトパイプを備えた２重放物面反射システム内に配置される。そして、出力光が偏光リカバリＰＣＳシステム内に向けられ、光が偏光される。そして、その出力が色分解システムに向けられ、その後イメージャを照明する。照らして、色分解システムに、および続いて向けられる。図１５〜図１８は、照射系とライトパイプを構成することができる種々の構成を示す。
【０１３４】
一般に、２重放物面反射システムの使用に加えて、出力ライトパイプを備えたあるいは備えない楕円反射体、または出力ライトパイプを備えたあるいは備えない集束レンズを備えた放物面反射体を含む他のシステムを使用することができる。さらに、フライアイレンズとＰＢＳアレイを備えた放物面反射体を備えた図示しない照射系も使用することができる。システム全体の出力は、ライトパイプに基づく色分解システムの入力部に集束される。
【０１３５】
図２４Ａに示す第５実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン７２０は、入力面７２４で非偏光光を実質的に受ける偏光ビームスプリッタ７２２を含んでいてもよい。偏光ビームスプリッタ７２２は、有用な偏光の第１光エネルギー７２６を出力方向７２８に透過させ、非有用な偏光の第２光エネルギー７３０を回復方向７３２に反射する。第２光エネルギー７３０の実質部分の偏光を受け、有用な偏光へ修正するために、回復方向７３２に波長板７３４を配置してもよい。第２光エネルギー７３０を出力方向７２８に反射するために、回復方向７３２に回復反射体７３６を反射可能に設けることができる。第１光エネルギー７２６と第２光エネルギー７３０を実質的に変調するために、出力方向７２８に変調器７３８を配置することができる。偏光ビームスプリッタから第１光エネルギー７２６を、回復反射体７３６から第２光エネルギー７３０を受け、第１および第２光エネルギーを変調器７３８に伝えるために、初期ライトパイプ７４０を出力方向７２８に配置することができる。
【０１３６】
１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン７２０は、第１および第２光エネルギー７２６、７３０を実質的に集束させるために、出力方向７２８に近接配置されたレンズ７４２を含んでいてもよい。入力面７４６と出力面７４８を持つ出力ライトパイプ７４４を出力方向７２８に近接配置することができる。出力ライトパイプ７４４は入力面７４６で第１および第２光エネルギー７２６、７３０を受け、出力面７４８から第１および第２光エネルギー７２６、７３０を実質的に送ることができる。第１および第２光エネルギー７２６、７３０を集めて集束させるために、投影レンズ７６８を出力方向７２８に配置してもよい。１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン７２０は、入力面７５２と出力面７５４を持つ入力ライトパイプ７５０を含んでいてもよく、出力面７５４は偏光ビームスプリッタ７２２の入力面７５６に近接配置され、入力ライトパイプ７５０は入力面７５２で非偏光光を実質的に受け、出力面７５４から非偏光光を偏光ビームスプリッタ７２２に送る。図２４Ｂに示す１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン７２０は、第１および第２光エネルギー７２６、７３０に順次色を実質的に与えるために、出力方向７２８に近接配置されたカラー・ホイール７５８を含んでいてもよい。図２４Ｃに示す１つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン７２０は、第１および第２光エネルギー７２６、７３０に色表示を実質的に与えるために、出力方向７２８に近接配置されたスクロール式カラー７６０を含んでいてもよい。
【０１３７】
以上、本発明の原理、実施例および作動モードについて説明した。しかし、発明は上記の特定実施例に限定されるとして解釈されるべきでなく、それらは限定的でなく例示的であると見なすべきである。当業者が本発明の範囲から外れずにそれらの実施例を変更できることを認識するべきである。
【０１３８】
本発明の好適実施例を上記で説明したが、それは限定ではなく例としてのみ示されたことを理解するべきである。したがって、本発明の幅および範囲は上記実施例によって限定されるべきでない。
【０１３９】
発明を上記に詳細に説明したが、発明は上記のような特定の実施例に限定されるように意図されない。発明概念から外れずに、ここに記載された特定の実施例の多くの用途、改変および逸脱が当業者に可能なことは明白である。
【０１４０】
本発明の多数の改変と変更が上記の教示から可能であることが明らかである。したがって、本書の具体的記載と異なる発明の実施が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】背景技術におけるライトパイプに基づく投影エンジンを示す図
【図２Ａ】本発明の第１実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図２Ｂ】本発明の第１実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図２Ｃ】本発明の第１実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図２Ｄ】本発明の第１実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図３】本発明の実施例用のカップリングエレメントを示す図
【図４】本発明の第２実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図５】図４に示されたライトパイプに基づく投影エンジンのさらなる発展形を示す図
【図６】本発明の実施例用の４色および５色Ｘプリズムを示す図
【図７】本発明の実施例用のプリズムとガラスブロックを示す図
【図８】本発明の実施例用の投影レンズ構成を示す図
【図９】本発明の実施例用の投影レンズを示す図
【図１０】本発明の実施例用の直角プリズムを示す図
【図１１Ａ】本発明の実施例用の鈍角プリズムを示す図
【図１１Ｂ】本発明の実施例用の鋭角プリズムを示す図
【図１２】本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図１３Ａ】本発明の第３実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図１３Ｂ】本発明の第４実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図１４】本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示す図
【図１５】本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示す図
【図１６】本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示す図
【図１７】本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示す図
【図１８】本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示す図
【図１９】本発明の実施例使用のレンズ系を示す図
【図２０Ａ】本発明の実施例用のライトパイプを示す図
【図２０Ｂ】本発明の実施例用のライトパイプを示す図
【図２０Ｃ】本発明の実施例用のライトパイプを示す図
【図２１】本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示す図
【図２２Ａ】本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示す図
【図２２Ｂ】本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示す図
【図２３Ａ】本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示す図
【図２３Ｂ】本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示す図
【図２４Ａ】本発明の第５実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図２４Ｂ】本発明の第５実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図２４Ｃ】本発明の第５実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【国際調査報告】
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