(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単であり、体積が小さく、輝度が高い映像を提供できる光学エンジンを提供する。【解決手段】光学エンジンは、第一の偏光光束分割ユニット、二色性ユニット及び第二の偏光光束分割ユニットを含む光分割結合システムを有する。第一の偏光光束分割ユニットの光源側から入射する第一色の光束が順に第一の偏光光束分割ユニット及び、第一のライトバルブにより反射され、第一の偏光光束分割ユニットを通過し、光源側から入射する第二色の光束が順に第一の偏光光束分割ユニットを通過し、第二のライトバルブ及び、第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、第一色の光束と併合する。二色性ユニットは併合された第一色と第二色の光束の光経路上に配置される。第二の偏光光束分割ユニットは、第三色の光束を第三のライトバルブに伝播させ、第三のライトバルブにより反射された第三色の光束を二色性ユニットに伝播させる。【選択図】図２
0003143500.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第一のライトバルブと、
第二のライトバルブと、
第三のライトバルブと、
第一の偏光方向を有する第一色の光束を提供する第一のコヒーレント光源と、
第二の偏光方向を有する第二色の光束を提供する第二のコヒーレント光源と、
第三色の光束を提供する第三のコヒーレント光源と、
光束分割結合システムと、
を含み、
前記光束分割結合システムは、
第一の偏光光束分割ユニットであって、前記第一の偏光光束分割ユニットの光源側から入射し前記第一の偏光方向を有する前記第一色の光束が順に前記第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、前記第一のライトバルブにより反射され、及び、前記第一の偏光光束分割ユニットを通過し、前記第一の偏光光束分割ユニットの前記光源側から入射し前記第二の偏光方向を有する前記第二色の光束が順に前記第一の偏光光束分割ユニットを通過し、前記第二のライトバルブにより反射され、及び、前記第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、前記第一色の光束と併合する第一の偏光光束分割ユニットと、
前記第一の偏光光束分割ユニットからの、併合された前記第一色の光束と前記第二色の光束の光経路上に配置される二色性ユニットと、
前記第三色の光束を前記第三のライトバルブに伝播させ、前記第三のライトバルブにより反射された前記第三色の光束を前記二色性ユニットに伝播させ、前記二色性ユニットにより前記第一色、第二色及び第三色の光束を映像光束に併合する第二の偏光光束分割ユニットと
を含む、
光学エンジン。
【請求項２】
前記光束分割結合システムは、前記第一の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記第一の偏光光束分割ユニットと前記第一のライトバルブとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記第一の偏光光束分割ユニットと前記第二のライトバルブとの間の光経路上に位置し、
前記第一の偏光光束分割ユニットは、偏光光束分割フィルムである、
請求項１に記載の光学エンジン。
【請求項３】
前記光束分割結合システムは、前記二色性ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記第一の偏光光束分割ユニットと前記二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記前記二色性ユニットと前記第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、
前記二色性ユニットは、二色性フィルムである、
請求項１に記載の光学エンジン。
【請求項４】
前記光束分割結合システムは、前記第二の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記二色性ユニットと前記第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、
前記第二の偏光光束分割ユニットは、偏光光束分割フィルムである、
請求項１に記載の光学エンジン。
【請求項５】
前記第一の偏光光束分割ユニット、前記第二の偏光光束分割ユニット及び前記二色性ユニットのうち少なくとも一つは、板状である、
請求項１に記載の光学エンジン。
【請求項６】
前記第一の偏光方向は、前記第二の偏光方向と実質的に垂直し、
前記第三色の光束の偏光方向は、前記第一の偏光方向または前記第二の偏光方向と同じである、
請求項１に記載の光学エンジン。
【請求項７】
第一のライトバルブと、
第二のライトバルブと、
第三のライトバルブと、
第一の偏光方向を有する第一色の光束を提供する第一のコヒーレント光源と、
第一の偏光方向を有する第二色の光束を提供する第二のコヒーレント光源と、
第二の偏光方向を有する第三色の光束を提供する第三のコヒーレント光源と、
光束分割結合システムと、
を含み、
前記光束分割結合システムは、
偏光光束分割ユニットであって、前記第一のコヒーレント光源からの前記第一色の光束と前記第二のコヒーレント光源からの前記第二色の光束とが前記偏光光束分割ユニットに伝播された後に前記偏光光束分割ユニットの第一の表面から射出し、前記第三のコヒーレント光源からの前記第三色の光束が前記偏光光束分割ユニットに伝播された後に前記偏光光束分割ユニットの第二の表面から射出し、前記第二の表面から射出した前記第三色の光束が前記第三のライトバルブにより前記第二の表面に反射される偏光光束分割ユニットと、
前記第一の表面からの前記第一色の光束及び第二色の光束の光経路上に配置される二色性ユニットであって、前記第一の表面からの前記第一色の光束が順に前記二色性ユニットを通過し、前記第一のライトバルブにより反射され、前記二色性ユニットを通過し、及び、前記第一の表面に戻り、前記第一の表面からの前記第二色の光束が順に前記二色性ユニットにより反射され、前記第二のライトバルブにより反射され、前記二色性ユニットにより反射され、及び、前記第一の表面に戻る二色性ユニットと、
を含み、
前記第一、第二及び第三のライトバルブから前記偏光光束分割ユニットに戻った前記第一色、第二色及び第三色の光束が前記偏光光束分割ユニットにより映像光束に併合される、
光学エンジン。
【請求項８】
前記光束分割結合システムは、前記第三色の光束の光経路上に配置され、前記偏光光束分割ユニットと前記第三のライトバルブとの間に位置し、前記第三色の光束を前記第三のライトバルブに反射する反射ユニットをさらに含む、
請求項７に記載の光学エンジン。
【請求項９】
前記光束分割結合システムは、前記反射ユニットの一側に設けられ、前記第三色の光束の光経路上に位置するプリズムをさらに含み、
前記反射ユニットは、反射フィルムである、
請求項８に記載の光学エンジン。
【請求項１０】
前記反射ユニットは、板状である、
請求項８に記載の光学エンジン。
【請求項１１】
前記光束分割結合システムは、前記偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記偏光光束分割ユニットと前記第三のライトバルブとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記偏光光束分割ユニットと前記二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、
前記偏光光束分割ユニットは、偏光光束分割フィルムである、
請求項７に記載の光学エンジン。
【請求項１２】
前記光束分割結合システムは、前記二色性ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記二色性ユニットと前記第一のライトバルブとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記二色性ユニットと前記第二のライトバルブとの間の光経路上に位置し、
前記二色性ユニットは、二色性フィルムである、
請求項７に記載の光学エンジン。
【請求項１３】
前記偏光光束分割ユニットと前記二色性ユニットのうち少なくとも一つは、板状である、
請求項７に記載の光学エンジン。
【請求項１４】
第一のライトバルブと、
第二のライトバルブと、
第三のライトバルブと、
第一の偏光方向を有する第一色の光束を提供する第一のコヒーレント光源と、
第二の偏光方向を有する第二色の光束を提供する第二のコヒーレント光源と、
第三色の光束を提供する第三のコヒーレント光源と、
光束分割結合システムと、
を含み、
前記光束分割結合システムは、
第一の二色性ユニットであって、前記第一のコヒーレント光源からの前記第一色の光束と前記第二のコヒーレント光源からの前記第二色の光束とが前記第一の二色性ユニットに伝播された後に前記第一の二色性ユニットの第一の表面から射出し、前記第三のコヒーレント光源からの前記第三色の光束が前記第一の二色性ユニットに伝播された後に前記第一の二色性ユニットの第二の表面から射出する第一の二色性ユニットと、
第一の偏光光束分割ユニットであって、前記第一の二色性ユニットからの前記第一色の光束が順に前記第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、前記第一のライトバルブにより反射され、及び、前記第一の偏光光束分割ユニットを通過し、前記第一の二色性ユニットからの前記第二色の光束が順に前記第一の偏光光束分割ユニットを通過し、前記第二のライトバルブにより反射され、及び、前記第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、前記第一色の光束と併合する第一の偏光光束分割ユニットと、
前記第一の偏光光束分割ユニットからの、併合された前記第一色の光束と前記第二色の光束の光経路上に配置される第二の二色性ユニットと、
前記第一の二色性ユニットからの前記第三色の光束を前記第三のライトバルブに伝播させ、前記第三ライトバルブにより反射された前記第三色の光束を前記第二の二色性ユニットに伝播させ、前記第二の二色性ユニットにより前記第一色、第二色及び第三色の光束を映像光束に併合する第二の偏光光束分割ユニットと、
を含む、
光学エンジン。
【請求項１５】
前記光束分割結合システムは、前記第一の二色性ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記第二の偏光光束分割ユニットと前記第一の二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記第一の偏光光束分割ユニットと前記第一の二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、
前記第一の二色性ユニットは、二色性フィルムである、
請求項１４に記載の光学エンジン。
【請求項１６】
前記光束分割結合システムは、前記第一の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記第一の二色性ユニットと前記第一の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記第二の二色性ユニットと前記第一の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、
前記第一の偏光光束分割ユニットは、偏光光束分割フィルムである、
請求項１４に記載の光学エンジン。
【請求項１７】
前記光束分割結合システムは、前記第二の二色性ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記第一の偏光光束分割ユニットと前記第二の二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記第二の偏光光束分割ユニットと前記第二の二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、
前記第二の二色性ユニットは、二色性フィルムである、
請求項１４に記載の光学エンジン。
【請求項１８】
前記光束分割結合システムは、前記第二の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる二つのプリズムをさらに含み、
前記二つのプリズムのうち一つは、前記第一の二色性ユニットと前記第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、他の一つは、前記第二の二色性ユニットと前記第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、
前記第二の偏光光束分割ユニットは、偏光光束分割フィルムである、
請求項１４に記載の光学エンジン。
【請求項１９】
前記第一の二色性ユニット、前記第二の二色性ユニット、前記第一の偏光光束分割ユニット及び前記第二の偏光光束分割ユニットのうち少なくとも一つは、板状である、
請求項１４に記載の光学エンジン。
【請求項２０】
前記第一の偏光方向は、前記第二の偏光方向と実質的に垂直し、
前記第三色の光束の偏光方向は、前記第一の偏光方向または前記第二の偏光方向と同じである、
請求項１４に記載の光学エンジン。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光学エンジンに関し、特に、コヒーレント光源を用いる光学エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照する。従来の光学エンジン１００は、超高圧水銀ランプ（ｕｌｔｒａ  ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｍｅｒｃｕｒｙ  ｌａｍｐ）１１０、光均一化モジュール（ｌｉｇｈｔ  ｕｎｉｆｏｒｍｉｎｇ  ｍｏｄｕｌｅ）１２０、光束分割結合システム（ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）１３０、三つのＬＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐａｎｅｌ）パネル１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ及び投影レンズ１５０を含む。光均一化モジュール１２０は、二つのレンズアレー１２２ａと１２２ｂ、偏光変換システム（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）１２４及びレンズ１２６を含む。光束分割結合システム１３０は、二色性ユニット（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｕｎｉｔ）１３２、二色性ミラー（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｕｎｉｔ）１３４、三つの偏光光束分割プリズム（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ  ｐｒｉｓｍ）１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ及びＸプリズム（Ｘ  ｃｕｂｅ）１３８を含み、そのうち、二色性ユニット１３２は、互いに交差するように配置される二色性ミラー１３２ａと１３２ｂからなる。超高圧水銀ランプ１１０は、白色の光束１１２を発するために用いられる。白色の光束１１２は、光均一化モジュール１２０の偏光変換システム１２４を通過した後に、単一の偏光方向を有する。
【０００３】
白色の光束１１２は、異なる波長を有する各部分の光束からなるものと見なされる。白色の光束１１２のうちの赤色の光束１１２ａの部分は、順に、二色性ミラー１３２ａにより反射され、偏光光束分割プリズム１３６ａにより反射され、ＬＣＯＳパネル１４０ａにより反射され、偏光光束分割プリズム１３６ａを通過し、Ｘプリズム１３８により反射され、及び、投影レンズ１５０に伝播される。白色の光束１１２のうちの緑色の光束１１２ｂの部分は、順に、二色性ミラー１３２ｂにより反射され、二色性ミラー１３４により反射され、偏光光束分割プリズム１３６ｂを通過し、ＬＣＯＳパネル１４０ｂにより反射され、偏光光束分割プリズム１３６ｂにより反射され、Ｘプリズム１３８を通過し、及び、投影レンズ１５０に伝播される。白色の光束１２２のうちの青色の光束１２２ｃの部分は、順に、二色性ミラー１３２ｂにより反射され、二色性ミラー１３４を通過し、偏光光束分割プリズム１３６ｃにより反射され、ＬＣＯＳパネル１４０ｃにより反射され、偏光光束分割プリズム１３６ｃを通過し、Ｘプリズム１３８により反射され、及び、投影レンズ１５０に伝播される。
【０００４】
従来の光学エンジン１００において、白色の光束１１２は、偏光変換システム１２４を通過した後に、その光強度が約１５〜２０％下がるので、光学エンジン１００により提供できる映像の輝度が低くなる。また、超高圧水銀ランプ１１０の光出し角度が約２５〜３０°であるので、白色の光束１１２を収束させるように数多くのレンズ（例えば、レンズアレー１１２ａと１１２ｂ、レンズ１２６及び図示されてない他のレンズ）を採用する必要があり、これにより、白色の光束１１２が通過する光路を長くさせ、光学エンジン１００の体積を増加させてします。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の目的は、構造が簡単であり、体積が小さく、輝度が高い映像を提供することができる光学エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案の一実施例による光学エンジンは、第一のライトバルブと、第二のライトバルブと、第三のライトバルブと、第一のコヒーレント光源と、第二のコヒーレント光源と、第三のコヒーレント光源と、光束分割結合システムとを含む。第一のコヒーレント光源は、第一の偏光方向を有する第一色の光束を提供するためのものである。第二のコヒーレント光源は、第二の偏光方向を有する第二色の光束を提供するものである。第三のコヒーレント光源は、第三色の光束を提供するためのものである。光束分割結合システムは、第一の偏光光束分割ユニット（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ）と、二色性ユニットと、第二の偏光光束分割ユニットとを含む。第一の偏光光束分割ユニットの光源側から入射し、第一の偏光方向を有する第一色の光束は、順に、第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、第一のライトバルブにより反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニットを通過する。第一の偏光光束分割ユニットの光源側から入射し、第二の偏光方向を有する第二色の光束は、順に、第一の偏光光束分割ユニットを通過し、第二のライトバルブにより反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、そして、第一色の光束を併合する。二色性ユニットは、第一の偏光光束分割ユニットからの、且つ併合された第一色の光束と第二色の光束の光経路上に配置される。第二の偏光光束分割ユニットは、第三色を有する光束を第三のライトバルブに伝播させ、且つ、第三のライトバルブにより反射された第三色の光束を二色性ユニットに伝播させるためのものである。二色性ユニットは、第一、第二及び第三色の光束を一つの映像光束（ｉｍａｇｅ  ｂｅａｍ）に併合するためのものである。
【０００７】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、二つのプリズムを含み、各プリズムは、第一の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、第一の偏光光束分割ユニットと第一のライトバルブとの間の光経路上に位置し、もう一つは、第一の偏光光束分割ユニットと第二のライトバルブとの間の光経路上に位置し、且つ、第一の偏光光束分割ユニットは、例えば、偏光光束分割フィルムである。
【０００８】
本考案の一実施例において、光分割結合システムは、二つのプリズムを含み、各プリズムは、二色性ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、第一の偏光光束分割ユニットと二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、もう一つは、二色性ユニットと第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、且つ、二色性ユニットは、例えば、二色性フィルム（ｄｉｃｈｒｏｉｃ  ｆｉｌｍ）である。
【０００９】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、二つのプリズムを含み、各プリズムは、第二の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、二色性ユニットと第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、且つ、第二の偏光光束分割ユニットは、例えば、偏光光束分割フィルムである。
【００１０】
本考案の一実施例において、第一の偏光方向は、第二の偏光方向と実質に垂直し、第三の光束の偏光方向は、第一の偏光方向または第二の偏光方向と同じである。
【００１１】
本考案の一実施例に開示されるのは、第一のコヒーレント光源からの第一色の光束と第二のコヒーレント光源からの第二色の光束が偏光光束分割ユニットに伝播された後に、偏光光束分割ユニットの第一の表面から射出するが、第三のコヒーレント光源からの第三色の光束が偏光光束ユニットに伝播された後に、偏光光束分割ユニットの第二の表面から射出することである。そのうち、第二の表面から射出した第三色の光束は、第三のライトバルブにより第二の表面へ反射される。二色性ユニットは、第一の表面からの第一色の光束と第二色の光束の光経路上に配置される。第一の表面からの第一色の光束は、順に、二色性ユニットを通過し、第一のライトバルブにより反射され、二色ユニットを通過し、及び、第一の表面に戻るが、第一の表面からの第二色の光束は、順に、二色性ユニットにより反射され、第二のライトバルブにより反射され、二色性ユニットにより反射され、及び、第一の表面に戻る。第一、第二及び第三のライトバルブから偏光光束分割ユニットに戻った第一、第二及び第三色の光束は、偏光光束分割ユニットにより一つの映像光束に併合されることができる。
【００１２】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、反射ユニットをさらに含み、それは、第三色の光束の光経路上に配置され、且つ、偏光光束分割ユニットと第三のライトバルブとの間に位置し、第三色の光束を前記第三のライトバルブに反射させる。また、光束分割結合システムは、プリズムをさらに含み、それは、反射ユニットの一側に設けられ、且つ、第三色の光束の光経路上に位置するが、反射ユニットは、例えば、反射フィルムである。また、反射ユニットは、プレート状であっても良い。
【００１３】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、二つのプリズムをさらに含み、各プリズムは、偏光光分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、偏光光束分割ユニットと第三のライトバルブとの間の光経路上に位置するが、もう一つは、偏光光束分割ユニットと二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、且つ、偏光光束分割ユニットは、例えば、偏光光束分割フィルムである。
【００１４】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、二つのプリズムをさらに含み、各プリズムは、二色性ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、二色性ユニットと第一のライトバルブとの間の光経路上に位置するが、もう一つは、二色性ユニットと第二のライトバルブとの間の光経路上に位置し、且つ、二色性ユニットは、例えば、二色性フィルムである。
【００１５】
本考案の一実施例に開示されるのは、第一のコヒーレント光源からの第一色の光束と第二のコヒーレント光源からの第二色の光束が第一の二色性ユニットに伝播された後に、第一の二色性ユニットの第一の表面から射出し、第三のコヒーレント光源からの第三色の光束が第一の二色性ユニットに伝播された後に、第一の二色性ユニットの第二の表面から射出することができるとのことである。第一の二色性ユニットからの第一色の光束は、順に、第一の偏光光束ユニットにより反射され、第一のライトバルブにより反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニットを通過する。第一の二色性ユニットからの第二色の光束は、順に、第一の偏光光束分割ユニットを通過し、第二のライトバルブにより反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニットにより反射され、そして、第一色の光束と併合する。第二の二色性ユニットは、第一の偏光光束分割ユニットからの、且つ、併合された第一色の光束と第二色の光束の光経路上に配置される。第二の偏光光束分割ユニットは、第一の二色性ユニットからの第三色の光束を第三のライトバルブに伝播させ、第三のライトバルブにより反射された第三色の光束を第二の二色性ユニットに伝播させる。第二の二色性ユニットは、第一、第二及び第三色の光束を一つの映像光束に併合する。
【００１６】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは二つのプリズムをさらに含み、各プリズムは第一の二色性ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、第二の偏光光束分割ユニットと第一の二色性ユニットとの間の光経路上に位置するが、もう一つは、第一の偏光光束分割ユニットと第一の二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、且つ、第一の二色性ユニットは、例えば、二色性フィルムである。
【００１７】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、二つのプリズムをさらに含み、各プリズムは、第一の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、第一の二色性ユニットと第一の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置するが、もう一つは、第二の二色性ユニットと第一の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、且つ、第一の偏光光束分割ユニットは、例えば、偏光光束分割フィルムである。
【００１８】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、二つのプリズムをさらに含み、各プリズムは、第二の二色ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、第一の偏光光束分割ユニットと第二の二色ユニットとの間の光経路上に位置するが、もう一つは、第二の偏光光束分割ユニットと第二の二色性ユニットとの間の光経路上に位置し、且つ、第二の二色性ユニットは、例えば、二色性フィルムである。
【００１９】
本考案の一実施例において、光束分割結合システムは、二つのプリズムをさらに含み、各プリズムは、第二の偏光光束分割ユニットの対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つは、第一の二色性ユニットと第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置するが、もう一つは、第二の二色性ユニットと第二の偏光光束分割ユニットとの間の光経路上に位置し、且つ、第二の偏光光束分割ユニットは、例えば、偏光光束分割フィルムである。
【００２０】
本考案の一実施例において、偏光光束分割ユニット、第一の偏光光束分割ユニット、第二の偏光分割ユニット、二色性ユニット、第一の二色性ユニット及び第二の二色性ユニットのうち少なくとも一つは、板状であっても良い。
【考案の効果】
【００２１】
本考案に開示された光束分割結合システムは、二つの偏光光束分割ユニットと一つの二色性ユニットを採用することにより光束を分割と結合する効果を実現することでき、その構造は、従来のものより簡素化となる。また、光学エンジンにおいて、コヒーレント光源により発された光束が偏光された光束であるので、光学エンジンは偏光変換システムを採用する必要が無い。これにより、光束が偏光変換システムを通過することにより生じる光強度の損失が無いので、本考案の光学エンジンは、輝度が高い映像を提供することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、添付した図面を参照しながら、本考案の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
なお、次の各実施例の説明は、添付した図面を参照して行われたものであり、本考案の実施可能な特定の実施例を例として示すために用いられる。本考案に言及した方向の用語、例えば、上、下、前、後、左、右などは、添付した図面の方向を参考するためのみである。よって、以下に使用された方向の用語は、説明のために用いられ、本考案を制限するためのものでない。
【００２４】
図２は、本考案の一実施例に係る光束分割結合システムの構造を示す図である。図２を参照する。本実施例における光束分割結合システム２００は、第一の偏光光束分割ユニット２１２、二色性ユニット２２２及び第二の偏光光束分割ユニット２３２を含む。第一の偏光光束分割ユニット２１２の光源側２１２ａから入射し、第一の偏光方向Ｄ１を有する第一色の光束Ｂ１は、順に、第一の偏光光束分割ユニット２１２により反射され、第一のライトバルブ５０により反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニット２１２を通過する。第一の偏光光束分割ユニット２１２の光源側２１２ａから入射し、第二の偏光方向Ｄ２を有する第二色の光束Ｂ２は、順に、第一の偏光光束分割ユニット２１２を通過し、第二のライトバルブ６０により反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニット２１２により反射され、そして、第一色の光束Ｂ１と併合する。
【００２５】
本実施例において、第一の偏光方向Ｄ１は、実質的に、第二の偏光方向Ｄ２と垂直しても良い。具体的に言えば、第一の偏光方向Ｄ１と第二の偏光方向Ｄ２は、例えば、それぞれ、Ｓ偏光方向及びＰ偏光方向であり、第一のライトバルブ５０と第二のライトバルブ６０は、例えば、ＬＣＯＳパネルまたは他の適当な反射式ライトバルブである。Ｓ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１は、第一の偏光光束分割ユニット２１２により第一のライトバルブ５０に反射される。その後、第一色の光束Ｂ１は、第一のライトバルブ５０により提供された映像を搭載し、そして、第一のライトバルブ５０により、Ｐ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１に反射される。続いて、Ｐ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１は、第一の偏光光束分割ユニット２１２を通過する。一方、Ｐ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２は、第一の偏光光束分割ユニット２１２を通過し、第二のライトバルブ６０に伝播される。その後、第二色の光束Ｂ２は、第二のライトバルブ６０により提供された映像を搭載し、そして、第二のライトバルブ６０により、Ｓ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２に反射される。続いて、Ｓ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２は、第一の偏光光束分割ユニット２１２により反射され、第一色の光束Ｂ１と併合する。他の実施例において、第一の偏光方向Ｄ１と第二の偏光方向Ｄ２は、それぞれ、Ｐ偏光方向及びＳ偏光方向であっても良く、或いは、それぞれ、他の適当な偏光方向であっても良い。
【００２６】
二色性ユニット２２２は、第一の偏光光束分割ユニット２１２からの、且つ、併合された第一色の光束Ｂ１と第二色の光束Ｂ２の光経路上に配置される。第二の偏光光束分割ユニット２３２は、第三色の光束Ｂ３を第三のライトバルブ７０に伝播させ、且つ、第三のライトバルブ７０により反射された第三色の光束Ｂ３を二色性ユニット２２２に伝播させる。二色性ユニット２２２は、第一、第二及び第三色の光束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を一つの映像光束Ｉに併合させる。
【００２７】
本実施例において、第三色の光束Ｂ３の偏光方向は、第一の偏光方向Ｄ１と同じである。具体的に言えば、第三色の光束Ｂ３の偏光方向は、例えば、Ｓ偏光方向である。Ｓ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３は、第二の偏光光束分割ユニット２３２により第三のライトバルブ７０に反射される。その後、第三色の光束Ｂ３は、第三のライトバルブ７０により提供された映像を搭載し、そして、第三色の光束７０により、Ｐ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３に反射される。そのうち、第三のライトバルブ７０は、例えば、ＬＣＯＳパネルまたは他の適当な反射式ライトバルブである。続いて、Ｐ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３は、第二の偏光光束分割ユニット２３２を通過し、二色ユニット２２２に伝播される。第一色の光束Ｂ１と第三色の光束Ｂ３は、それぞれ、二色ユニット２２２の対向する両側から入射しても良い。また、本実施例において、二色ユニット２２２は、第一色の光束Ｂ１と第二色の光束Ｂ２を通過させ、且つ、第三色の光束Ｂ３を反射する。よって、二色ユニット２２２は、第一、第二及び第三色の光束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を映像光束Ｉに併合することができる。なお、他の実施例において、二色ユニットは、第一色の光束Ｂ１と第二色の光束Ｂ２を反射し、第三色の光束Ｂ３を通過させても良く、このようにすれば、第一、第二及び第三色の光束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を併合する効果を達成することもできる。
【００２８】
また、他の実施例において、第三色の光束Ｂ３の偏光方向は、第二の偏光方向と同じであっても良く、或いは、他の適当な方向であっても良い。例えば、他の一実施例において、第三色の光束Ｂ３の偏光方向は、例えば、Ｐ偏光方向であり、Ｐ偏光方向を有する第三色の光束は、順に、第二の偏光光束分割ユニット２３２を通過し、及び、第三のライトバルブ７０により、Ｓ偏光方向を有する第三色の光束に反射される。続いて、Ｓ偏光方向を有する第三色の光束は、第二の偏光光束分割ユニット２３２により二色性ユニット２２２に反射させる。
【００２９】
本実施例において、光束分割結合システム２００は、二つのプリズム２１４ａと２１４ｂをさらに含んでも良く、各プリズムは、第一の偏光光束分割ユニット２１２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム２１４ａ）は、第一の偏光光束分割ユニット２１２と第一ライトバルブ５０との間の光経路上に位置するが、もう一つ（即ち、プリズム２１４ｂ）は、第一の偏光光束分割ユニット２１２と第二のライトバルブ６０との間の光経路上に位置する。第一の偏光光束分割ユニット２１２は、例えば、偏光光束分割フィルムであり、プリズム２１４ａ、プリズム２１４ｂ及び第一の偏光光束分割ユニット２１２は、偏光光束分割プリズム２１０を構成しても良い。
【００３０】
また、光束分割結合システム２００は、二つのプリズム２２４ａと２２４ｂをさらに含んでも良く、各プリズムは、二色性ユニット２２２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム２２４ａ）は、第一の偏光光束分割ユニット２１２と二色性ユニット２２２との間の光経路上に位置するが、もう一つ（即ち、プリズム２２４ｂ）は、二色性ユニット２２２と第二の偏光光束分割ユニット２３２との間の光経路上に位置する。二色性ユニット２２２は、例えば、二色性フィルムであり、プリズム２２４ａ、プリズム２２４ｂ及び二色性ユニット２２２は、二色性プリズム２２０を構成しても良い。
【００３１】
また、光束分割結合システム２００は、二つのプリズム２３４ａと２３４ｂをさらに含んでも良く、各プリズムは、第二の偏光光束分割ユニット２３２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム２３４ａ）は、二色性ユニット２２２と第二の偏光光束分割ユニット２３２との間の光経路上に位置する。第二の偏光光束分割ユニット２３２は、例えば、偏光光束分割フィルムであり、プリズム２３４ａ、プリズム２３４ｂ及び第二の偏光光束分割ユニット２３２は、偏光光束分割プリズム２３０を構成しても良い。本実施例において、第三のライトバルブ７０は、プリズム２３４ｂに接近する側に配置されても良い。なお、他の実施例において、第三のライトバルブ７０は、プリズム２３４ａに接近する側に配置されても良い。
【００３２】
本実施例において、第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３のうち一つは、例えば、赤色の光束であり、他の二つの色の光束は、例えば、緑色の光束または青色の光束である。これにより、第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３は、異なる色を有する映像光束Ｉに併合されることができる。また、映像光束Ｉのコントラストを向上するために、第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３を第一ないし第三のライトバルブ５０〜７０に入射させる前に、先に１／４のシート偏光子５２、６２、７２を通過させ、また、第一ないし第三のライトバルブ５０〜７０により反射された後に、再び１／４のシート偏光子５２、６２、７２を通過させる。
【００３３】
続いて、本実施例に係る光束分割結合システム２００は、二つの偏光光束分割ユニット（即ち、第一、第二の偏光光束分割ユニット２１２、２３２）と一つの二色性ユニット２２２を採用することにより光束を分割と結合する効果を達成することができるので、従来技術に比べ、光束分割結合システム２００の構造は簡素化となる。これにより、光束分割結合システム２００の体積が小さくなり、製造コストが低くなる。また、本実施例に係る光束分割結合システム２００は、コヒーレント光源を有する他の光学エンジンに応用されることもできる。
【００３４】
なお、本考案は、第一、第二の偏光光束分割ユニット２１２、２３２及び二色性ユニット２２２がフィルム状に二つのプリズムの境界に設置されることを制限しない。他の実施例において、第一の偏光光束分割ユニット２１２、第二の偏光光束分割ユニット２３２及び二色性ユニット２２２のうち少なくとも一つは、板状であっても良く、且つ、プリズムによりその形状及び位置を固定する必要がなくても良い。以下、二つの実施例を挙げて詳細に説明する。
【００３５】
図３は、本考案の他の一実施例に係る光束分割結合システムの構造を示す図である。図３を参照する。本実施例の光束分割結合システム２００ａは、前述した光束分割結合システム２００（図２を参照する）と類似するが、両者の相違点は、光束分割結合システム２００ａにおいて、二色性ユニット２２２′が板状であってもよく、且つ、二色性ユニット２２２′の両側がプリズムを配置することにより固定されなくても良いとのことにある。例えば、二色性ユニット２２２′は、二色性ミラーであっても良い。
【００３６】
図４は、本考案の他の実施例に係る光束分割結合システムの構造を示す図である。図４を参照する。本実施例の光束分割結合システム２００ｂは、前述した光束分割結合システム２００（図２を参照する）と類似するが、両者の相違点は、光束分割結合システム２００ｂにおいて第一の偏光光束分割ユニット２１２′と第二の偏光光束分割ユニット２３２′が板状であり、且つ、これらの偏光光束分割ユニットの両側がプリズムを配置することにより固定されなくても良いとのことにある。例えば、第一の偏光光束分割ユニット２１２′と第二の偏光光束分割ユニット２３２′は、ワイヤーグリッド偏光光束分割板（ｗｉｒｅ  ｇｒｉｄ  ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）であっても良い。
【００３７】
図５は、本考案の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。図５を参照する。本実施例の光学エンジン３００は、前述した第一のライトバルブ５０、前述した第二のライトバルブ６０、前述した第三のライトバルブ７０、第一のコヒーレント光源３１０、第二のコヒーレント光源３２０、第三のコヒーレントイ光源３３０及び前述した光束分割結合システム２００を含む。第一のコヒーレント光源３１０は、第一の偏光方向Ｄ１を有する前述した第一色の光束Ｂ１を提供する。第二のコヒーレント光源３２０は、第二の偏光方向Ｄ２を有する前述した第二色の光束Ｂ２を提供する。第三のコヒーレント光源３３０は、前述した第三色の光束Ｂ３を提供する。
【００３８】
本実施例において、第一、第二及び第三のコヒーレント光源３１０、３２０、３３０は、例えば，レーザ光源である。また、第一、第二及び第三のコヒーレント光源３１０、３２０、３３０から発された第一、第二及び第三色の光束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、光束分割結合システム２００に進入する前に、それらを先に光学モジュールを通過させても良く、これにより、第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３の形状を変更し及び第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３を均一化させ、或いは、第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３を他の光学効果に達させる。具体的に言えば、第一色の光束Ｂ１と第二色の光束Ｂ２を光学モジュール３４０ａを通過させ、第三色の光束Ｂ３を光学モジュール３４０ｂを通過させる。光学モジュール３４０ａと３４０ｂは、レンズ、レンズアレー、回折光学素子、光積分ロード、他の適当な光学素子或いはこれらの素子の任意の組合せを含んでも良い。
【００３９】
また、第一のコヒーレント光源３１０と第二のコヒーレント光源３２０からの第一色の光束Ｂ１と第二色の光束Ｂ２は、先に光束結合素子３５０により結合されてもよく、これにより、この二つの光束を同時に光源側２１２ａから第一の偏光光束分割ユニット２１２に入射させる。本実施例において、光束結合素子３５０は、例えば、二色性ミラーである。なお、他の実施例において、光束結合素子３５０は、二色性プリズム、Ｘプリズムまたは他の適当な光束結合素子であっても良く。また、本実施例では、二色性ユニット２２２から射出した映像光束Ｉの光経路上に投影レンズ３６０を設置しても良く、これにより、映像光束Ｉをスクリーン（図示是せず）に投射させて映像を形成する。
【００４０】
本実施例において、第一ないし第三のコヒーレント光源３１０〜３３０から発された第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３は、光束結合システム２００に進入する前に、シート偏光子３７０ａ、３７０ｂ及び３７０ｃを通過しても良い。シート偏光子３７０ａ、３７０ｂ及び３７０ｃを回転することにより、第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３の偏光方向を調整することができ、そのうち、シート偏光子３７０ａ、３７０ｂ及び３７０ｃは、例えば、１／２のシート偏光子である。なお、他の実施例において、第一ないし第三のコヒーレント光源３１０〜３３０を直接回転することにより第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３の偏光方向を調整することもでき、言い換えると、この場合、第一ないし第三色の光束Ｂ１〜Ｂ３をシート偏光子３７０ａ、３７０ｂ及び３７０ｃを通過させなくても良い。
【００４１】
続いて、本実施例に係る光学エンジン３００では、コヒーレント光源（例えば、第一、第二及び第三のコヒーレント光源３１０、３２０、３３０）から光束（例えば、第一、第二及び第三色の光束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）が、偏光された光であるので、光学エンジン３００では、偏光変換システムを採用することにより光束を偏光する必要が無い。そのため、光束が偏光変換システムを通過することにより生じる光強度の損失が無い。これにより、本実施例に係る光学エンジン３００は、輝度が高い映像を提供することができる。
【００４２】
また、コヒーレント光源のコリメーション特性が良いので、それが発した光束の発散角度がとても小さい。これにより、本実施例では、数多くのレンズを用いて光束を収束させる必要が無いので、光束が光学エンジン３００において通過した光路を短縮し、光学エンジン３００の体積を小さくすることができる。また、光学エンジン３００がリア投影テレビに応用されるときは、リア投影テレビの厚さを薄くすることもできる。さらに、光学エンジン３００は、コリメーション特性が良いコヒーレント光源を採用するので、本実施例では、光束の発散角度の設計に対して比較的大きな弾力性を有する。
【００４３】
また、光束分割結合システム２００の構造は、従来のものより簡素化となり、且つ、本実施例の光学エンジン３００では、偏光変換システムを採用する必要が無く、また、数多くのレンズを採用することにより光束を光束分割結合システム２００に収束させる必要もないので、本実施例の光学エンジン３００のコストが低い。
【００４４】
なお、本考案は、光学エンジンが採用した光束分割結合システムが前述した光束分割結合システム２００であることを制限しない。他の実施例において、光学エンジンは、前述した他の実施例に述べた光束分割結合システム、例えば、光束分割結合システム２００ａ、２００ｂなどを採用しても良い。
【００４５】
図６は、本考案の他の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。本実施例の光学エンジン４００は、前述した光学エンジン３００（図５を参照する）と部分的に類似するが、両者の相違点は、本実施例の光学エンジン４００において、第一のコヒーレント３１０が第一の偏光方向Ｄ１′を有する第一色の光束Ｂ１′を提供し、第二のコヒーレント光源３２０が第一の偏光方向Ｄ１′を有する第二色の光束Ｂ２′を提供し、第三のコヒーレント光源３３０が第二の偏光方向Ｄ２′を有する第三色の光束Ｂ３′を提供することにある。また、本実施例では、前述した光束分割結合システム２００（図５を参照する）の代わりに光束分割結合システム４１０を採用することである。
【００４６】
光束分割結合システム４１０は、偏光光束分割ユニット４２２及び二色性ユニット４３２を含む。第一のコヒーレント光源３１０からの第一色の光束Ｂ１′と第二のコヒーレント光源３２０からの第二色の光束Ｂ２′は、偏光光束分割ユニット４２２に伝播された後に、偏光光束分割ユニット４２２の第一の表面４２２ａから射出し、第三のコヒーレント光源３３０からの第三色の光束Ｂ３′は、偏光光束分割ユニット４２２に伝播された後に、偏光光束分割ユニット４２２の第二の表面４２２ｂから射出する。本実施例において、第一の偏光方向Ｄ１′は、第二の偏光方向Ｄ２′と実質的に垂直する。具体的に言えば、第一の偏光方向Ｄ１′は、例えば、Ｓ偏光方向であり、第二の偏光方向Ｄ２′は、Ｐ偏光方向である。本実施例において、Ｓ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１′と第二色の光束Ｂ２′は、第一の表面４２２ａから偏光光束分割ユニット４２２に入射することができ、また、偏光光束分割ユニット４２２により反射された後に、偏光光束分割ユニット４２２の第一の表面４２２ａから射出する。また、Ｐ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３′は、第一の表面４２２ａから偏光光束分割ユニット４２２に入射することができ、また、偏光光束分割ユニット４２２を通過した後に偏光光束分割ユニット４２２の第二の表面から射出する。なお、他の実施例において、第一の偏光方向Ｄ１′と第二の偏光方向Ｄ２′は、それぞれ、Ｐ偏光方向とＳ偏光方向であっても良く、第一色の光束Ｂ１′と第二色の光束Ｂ２′は、偏光光束分割ユニット４２２を通過してもよく、且つ、第三色の光束Ｂ３′は、偏光光束分割ユニット４２２により反射されても良い。本実施例において、第二の表面４２２ｂから射出した第三色の光束Ｂ３′は、第三のライトバルブ７０により第二の表面４２２ｂへ反射されることができる。
【００４７】
二色性ユニット４３２は、第一の表面４２２ａからの第一色の光束Ｂ１′と第二色の光束Ｂ２′の光経路上に配置される。第一の表面４２２ａからの第一色の光束Ｂ１′は、順に、二色性ユニット４３２を通過し、第一のライトバルブ５０により反射され、二色性ユニット４３２を通過し、及び、第一の表面４２２ａに戻り、第一の表面４２２ａからの第二色の光束Ｂ２′は、順に、二色性ユニット４３２により反射され、第二のライトバルブ６０により反射され、二色性ユニット４３２により反射され、及び、第一の表面４２２ａに戻る。第一ないし第三のライトバルブ５０〜７０から偏光光束分割ユニット４２２へ戻った第一、第二及び第三色の光束Ｂ１′、Ｂ２′及びＢ３′は、偏光光束分割ユニット４２２により一つの映像光束Ｉ′に併合される。
【００４８】
具体的に言えば、Ｓ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１′は、第一のライトバルブ５０により反射された後に、第一のライトバルブ５０により提供された映像を搭載し、そして、Ｐ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１′に変換される。その後、Ｐ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１′は、第一の表面４２２ａに戻り、偏光光束分割ユニット４２２を通過して第二の表面４２２ｂから射出する。一方、Ｓ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２′は、第二のライトバルブ６０により反射された後に、第二のライトバルブ６０により提供された映像を搭載し、そして、Ｐ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２′に変換される。その後、Ｐ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２′は、第一の表面４２２ａに戻り、偏光光束分割ユニット４２２を通過して第二の表面４２２ｂから射出する。また、Ｐ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３′は、第三のライトバルブ７０により反射された後に、第三のライトバルブ７０により提供された映像を搭載し、そして、Ｓ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３′に変換される。その後、第三色の光束Ｂ３′は、第二の表面４２２ｂから入射し、偏光光束分割ユニット４２２により反射されて第二の表面４２２ｂから射出する。第二の表面４２２ｂから同時に射出する第一、第二及び第三色の光束Ｂ１′、Ｂ２′及びＢ３′は、映像光束Ｉ′に併合される。
【００４９】
本実施例において、光束分割結合システム４１０は、二つのプリズム４２４ａと４２４ｂをさらに含んでも良く、各プリズムは、偏光光束分割ユニット４２２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム４２４ａ）は、偏光光束分割ユニット４２２と第三のライトバルブ７０との間の光経路上に位置するが、もう一つ（即ち、プリズム４２４ｂ）は、偏光光束分割ユニット４２２と二色性ユニット４３２との間の光経路上に位置する。偏光光束分割ユニット４２２は、例えば、偏光二色性フィルムであり、偏光光束分割ユニット４２２、プリズム４２４ａ及びプリズム４２４ｂは、偏光光束分割プリズム４２０を構成しても良い。
【００５０】
一方、光束分割結合システム４１０は、二つのプリズム４３４ａと４３４ｂをさらに含んでも良く、各プリズムは、二色性ユニット４３２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム４３４ａ）は、二色性ユニット４３２と第一のライトバルブ５０との間の光経路上に位置するが、もう一つ（即ち、プリズム４３４ｂ）は、二色性ユニット４３２と第二のライトバルブ６０との間の光経路上に位置する。二色性ユニット４３２は、例えば、二色性フィルムであり、二色性ユニット４２３、プリズム４３４ａとプリズム４３４ｂは、二色性プリズム４３０を構成しても良い。
【００５１】
第三のライトバルブ７０から投影レンズ３６０までの光路を、第一、第二ライトバルブ５０、６０から投影レンズ３６０までの光路とほぼ同様にさせるために、第三のライトバルブ７０と偏光光束分割ユニット４２２との間の光経路上にプリズム体４４０を選択的に設置してもよく、そのうち、プリズム体４４０の外形は、偏光光束分割プリズム４２０または二色性プリズム４３０の外形と類似しても良い。なお、他の実施例に係る光学エンジンでは、プリズム体４４０を採用せず、第三のライトバルブ７０と偏光光束分割ユニット４２２との間に一定の距離を保つことにより、前述したような、光路がほぼ同様である効果を実現することもできる。
【００５２】
また、本実施例に係る光学エンジン４００は、光学モジュール３４０′をさらに含んでも良く、それは、第一ないし第三のコヒーレント光源３１０〜３３０と光束分割結合システム４１０との間の光経路上に配置され、第一ないし第三色の光束Ｂ１′〜Ｂ３′の形状を変更し、及び、第一ないし第三色の光束Ｂ１′〜Ｂ３′を均一化し、或いは、第一ないし第三色の光束Ｂ１′〜Ｂ３′を他の光学効果に達させる。光学モジュール３４０′の構成素子は、前述した光学モジュール３４０ａ、３４０ｂ（図５を参照する）のようであっても良い。
【００５３】
本実施例に係る光学エンジン４００は、前述した光学エンジン３００（図５を参照する）
の効果も有し、ここでは、その説明を省略する。なお、他の実施例において、偏光光束分割ユニットと二色性ユニットのうち少なくとも一つは、板状であり、且つ、プリズムによりその形状と位置を固定する必要が無い。偏光光束分割ユニットが板状であるときは、偏光光束分割ユニットがワイヤーグリッド偏光光束分割板であっても良い。二色性ユニットが板状であるときは、二色性ユニットが二色性ミラーである。以下、一実施例を挙げて詳細に説明する。
【００５４】
図７は、本考案の一実施例の光学エンジンの構造を示す図である。図７を参照する。本実施例の光学エンジン４００ａは、前述した光学エンジン４００（図６を参照する）と類似するが、両者の相違点は、光学エンジン４００ａの光束分割結合システム４１０ａにおいて、偏光光束分割ユニット４２２′が板状であり、且つ、偏光光束分割ユニット４２２′の両側がプリズムにより固定される必要が無いことにある。また、光束分割結合システム４１０ａは、プリズム４５０をさらに含んでも良く、それは、プリズム体４４０と二色性プリズム４３０と接続され、光束分割結合システム４１０ａの位置調整の精度を向上する。
【００５５】
図８は、本考案の他の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。図８を参照する。本実施例の光学エンジン４００ｂは、前述した光学エンジン４００（図６を参照する）と類似するが、両者の相違点は、光学エンジン４００ｂの光束分割結合システム４１０ｂが前述したプリズム体４４０（図６を参照する）を有せず、その代わりに、光束分割結合システム４１０ｂが反射ユニット４６２を含み、この反射ユニット４６２が第三色の光束Ｂ３′の光経路上に位置すると共に偏光光束分割ユニット４２２と第三のライトバルブ７０との間にも位置し、第三色の光束Ｂ３′を第三のライトバルブ７０に反射させることにある。また、光束分割結合システム４１０ｂは、プリズム４６４をさらに含んでも良く、それは、反射ユニット４６２の一側に設けられ、第三色の光束Ｂ３′の光経路上に位置する。反射ユニット４６２は、例えば、反射フィルムであり、反射ユニット４６２とプリズム４６４は、反射プリズム４６０を構成しても良い。なお、他の実施例において、反射ユニットは、板状であっても良く、また、その一側に設けられたプリズムにより固定される必要が無くても良く、即ち、反射ユニットは、反射ミラーであっても良い。
【００５６】
図９は、本考案の他の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。図９を参照する。本実施例の光学エンジン５００は、前述したエンジン４００（図６を参照する）と部分的に類似するが、両者の相違点は、本実施例の光学エンジン５００において、第一のコヒーレント光源３１０が第一の偏光方向Ｄ１′′を有する第一色の光束Ｂ１′′を提供し、第二のコヒーレント光源３２０が第二の偏光方向Ｄ２′′を有する第二色の光束Ｂ２′′を提供し、第三のコヒーレント光源３３０が第三色の光束Ｂ３′′を提供することにある。また、本実施例では、前述した光束分割結合システム４１０（図６を参照する）の代わりに光束分割結合システム５１０を用いることである。
【００５７】
光束分割結合システム５１０は、第一の二色性ユニット５２２、第一の偏光光束分割ユニット５３２、第二の偏光光束分割ユニット５４２及び第二の二色性ユニット５５２を含む。第一のコヒーレント光源３１０からの第一色の光束Ｂ１′′と第二のコヒーレント光源３２０からの第二色の光束Ｂ２′′は、第一の二色ユニット５２２に伝播された後に、第一の二色性ユニット５２２の第一の表面５２２ａから射出し、また、第三のコヒーレント光源３３０からの第三色の光束Ｂ３′′は、第一の二色性ユニット５２２に伝播された後に、第一の二色性ユニット５２２の第二の表面５２２ｂから射出する。具体的に言えば、本実施例において、第一ないし第三色の光束Ｂ１′′〜Ｂ３′′は、共に、第一の二色性ユニット５２２の第二の表面５２２ｂから入射する。第一の二色性ユニット５２２は、第一と第二色の光束Ｂ１′′、Ｂ２′′を通過させて第一の表面５２２ａから射出させ、且つ、第一の二色性ユニット５２２は、第三色の光束Ｂ３′′を反射して第三色の光束Ｂ３′′を第二の表面５２２ｂから射出させる。なお、他の実施例において、第一の二色性ユニットは、第一と第二色の光束Ｂ１′′とＢ２′′を反射し、第三色の光束Ｂ３′′を通過させても良い。
【００５８】
第一の二色性ユニット５２２からの第一色の光束Ｂ１′′は、順に、第一の偏光光束分割ユニット５３２により反射され、第一のライトバルブ５０により反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニット５３２を通過する。第一の二色性ユニット５２２からの第二色の光束Ｂ２′′は、順に、第一の偏光光束分割ユニット５３２を通過し、第二のライトバルブ６０により反射され、及び、第一の偏光光束分割ユニット５３２により反射され、そして、第一色の光束Ｂ１′′と併合する。第二の二色性ユニット５５２は、第一の偏光光束分割ユニット５３２からの、且つ、併合された第一色の光束Ｂ１′′と第二色の光束Ｂ２′′の光経路上に配置される。
【００５９】
本実施例において、第一の偏光方向Ｄ１′′は、第二の偏光方向Ｄ２′′と実質的垂直する。具体的に言えば、第一の偏光方向Ｄ１′′は例えばＳ偏光方向であり、第二の偏光方向Ｄ２′′は例えばＰ偏光方向である。Ｓ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１′′は、第一の偏光光束分割ユニット５３２により第一のライトバルブ５０に反射される。続いて、第一色の光束Ｂ１′′は、第一のライトバルブ５０により提供された映像を搭載し、そして、第一のライトバルブにより、Ｐ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１′′に反射される。その後、Ｐ偏光方向を有する第一色の光束Ｂ１′′は、第一の偏光光束分割ユニット５３２を通過し、第二の二色性ユニット５５２に伝播される。一方、Ｐ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２′′は、第一の偏光光束分割ユニット５３２を通過し第二のライトバルブ６０に伝播される。続いて、第二色の光束Ｂ２′′は、第二のライトバルブ６０により提供された映像を搭載し、第二のライトバルブ６０により、Ｓ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２′′に反射される。その後、Ｓ偏光方向を有する第二色の光束Ｂ２′′は、第一の偏光光束分割ユニット５３２により第二の二色ユニット５５２に反射される。なお、他の実施例において、第一の偏光方向と第二の偏光方向は、それぞれ、Ｐ偏光方向とＳ偏光方向であっても良い。
【００６０】
第二の偏光光束分割ユニット５４２は、第一の二色性ユニット５２２からの第三色の光束Ｂ３′′を第三のライトバルブ７０に伝播させ、また、第三のライトバルブ７０により反射された第三色の光束Ｂ３′′を第二の二色性ユニット５５２に伝播させる。本実施例において、第三色の光束Ｂ３′′の偏光方向は、第一の偏光方向Ｄ１′′と同じであっても良い。具体的に言えば、第三色の光束Ｂ３′′の偏光方向は例えばＳ偏光方向である。第一の二色性ユニット５２２からの、且つ、Ｓ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３′′は、第二の偏光光束分割ユニット５２２により第三のライトバルブ７０に反射される。続いて、第三色の光束Ｂ３′′は、第三のライトバルブ７０の映像を搭載し、第三のライトバルブ７０により、Ｐ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３′′に反射される。その後、Ｐ偏光方向を有する第三色の光束Ｂ３′′は、第二の偏光光束分割ユニット５４２を通過し、第二の二色性ユニット５５２に伝播される。
【００６１】
他の実施例において、第三色の光束Ｂ３の偏光方向は、第二の偏光方向と同じであっても良く、または、他の適当な偏光方向あっても良い。例えば、第三色の光束Ｂ３の偏光方向は、Ｐ偏光方向であり、第三色の光束は、順に、第二の偏光光束分割ユニット５４２を通過し、第三のライトバルブ７０により反射され、及び、第二の偏光光束分割ユニット５４２により第二の二色性ユニット５５２に反射されることもできる。
【００６２】
本実施例において、第二の二色性ユニット５５２は、第一、第二及び第三色の光束Ｂ１′′、Ｂ２′′、Ｂ３′′を一つの映像光束Ｉ′に併合する。具体的に言えば、本実施例において、第二の二色性ユニット５５２は第一色の光束Ｂ１′′と第二色の光束Ｂ２′′を通過させ、第三色の光束Ｂ３′′を反射し、第一ないし第三色の光束Ｂ１′′〜Ｂ３′′を映像光束Ｉ′′に併合する。なお、他の実施例において、第二の二色性ユニットは、第三色の光束Ｂ３′′を通過させ、第一色の光束Ｂ１′′と第二色の光束Ｂ２′′を反射しても良く、このようにすれば、同じように、第一ないし第三色の光束Ｂ１′′〜Ｂ３′′を映像光束Ｉ′′に併合する効果を実現することもできる。
【００６３】
本実施例において、光束分割結合システム５１０は、二つのプリズム５２４ａと５２４ｂをさらに含んでも良く、各プリズムは、第一の二色性ユニット５２２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム５２４ａ）は、第二の偏光光束分割ユニット５４２と第一の二色ユニット５２２との間の光経路上に位置するが、もう一つ（即ち、プリズム５２４ｂ）は、第一の偏光光束分割ユニット５３２と第一の二色性ユニット５２２との間の光経路上に位置する。第一の二色性ユニット５２２は、例えば、二色性フィルムであるが、第一の二色性ユニット５２２、プリズム５２４ａ及びプリズム５２４ｂは、二色性プリズム５２０を構成しても良い。
【００６４】
また、光束分割結合システム５１０は、二つのプリズム５３４ａと５３４ｂをさらに含んでも良く、各プリズムは、第一の偏光光束分割ユニット５３２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうちひとつ（即ち、プリズム５３４ａ）は、第一の二色性ユニット５２２と第一の偏光光束分割ユニット５３２との間の光経路上に位置するが、もう一つ（即ち、プリズム５３４ｂ）は、第二の二色性ユニット５５２と第一の偏光光束分割ユニット５３２との間の光経路上に位置する。第一の偏光光束ユニット５３２は、例えば、偏光光束分割フィルムであるが、第一の偏光光束分割ユニット５３２、プリズム５３４ａ及びプリズム５３４ｂは、偏光光束分割プリズム５３０を構成しても良い。
【００６５】
また、光束分割結合システム５１０は、二つのプリズム５５４ａと５５４ｂをされに含んでもよく、各プリズムは、第二の二色性ユニット５５２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム５５４ａ）は、第一の偏光光束分割ユニット５３２と第二の二色性ユニット５５２との間の光経路上に位置するが、もう一つのプリズム（即ち、プリズム５５４ｂ）は、第二の偏光光束分割ユニット５４２と第二の二色性ユニット５５２との間の光経路上に位置する。第二の二色性ユニット５５２は、例えば、二色性フィルムであるが、第二の二色性ユニット５５２、プリズム５５４ａ及びプリズム５５４ｂは、二色性プリズム５５０を構成しても良い。
【００６６】
また、光束分割結合システム５１０は、二つのプリズム５４４ａと５４４ｂをさらに含んでもよく、各プリズムは、第二の偏光光束分割ユニット５４２の対向する両側にそれぞれ設けられる。これらのプリズムのうち一つ（即ち、プリズム５４４ａ）は、第一の二色性ユニット５２２と第二の偏光光束分割ユニット５４２との間の光経路上に位置するが、もう一つのプリズム（即ち、プリズム５４４ｂ）は、第二の二色性ユニット５５２と第二の偏光光束分割ユニット５４２との間の光経路上に位置する。第二の偏光光束分割ユニット５４２は、例えば、偏光光束分割フィルムであるが、第二の偏光光束分割ユニット５４２、プリズム５４４ａ及びプリズム５４４ｂは、偏光光束分割ユニット５４０を構成しても良い。
【００６７】
本実施例の光学エンジン５００は、前述した光学エンジン３００（図５を参照する）の効果も有するが、ここでは、その説明を省略する。なお、他の実施例において、第一の二色性ユニット、第二の二色性ユニット、第一の偏光光束分割ユニット及び第二の偏光光束分割ユニットのうち少なくとも一つは、板状であっても良く、且つ、プリズムによりその形状と位置を固定する必要が無くても良い。第一、第二の偏光光束分割ユニットが板状である場合、第一、第二の偏光光束ユニットは、ワイヤーグリッド偏光光束分割板であってもよい。第一、第二の二色性ユニットが板状である場合、第一、第二の二色性ユニットは、二色性ミラーであっても良い。
【００６８】
故に、従来技術に比べ、本考案の光束分割結合システムの構造が簡素化になるので、本考案の光束分割結合システムの体積が小さく、且つ、その製造コストも低い。また、本考案の光束分割結合システムがコヒーレント光源を有する光学エンジンに応用されることもできる。本考案の光学エンジンにおいて、コヒーレント光源により発された光束が偏光された光であるため、本考案は、偏光変換システムを採用することにより光束を偏光する必要が無いので、光束が偏光変換システムを通過することにより生じる光強度の損失が無い。これにより、本考案の光学エンジンは、輝度が高い映像を提供することができる。
【００６９】
また、コヒーレント光源のコリメーション特性が良いため、それにより発した光束の発散角度がとても小さいので、本考案は、数多くのレンズを用いて光束を収束させる必要が無い。これにより、光束が光学エンジンにおいて通過した光路を短縮し、本考案の光学エンジン体積を小さくすることができる。また、本考案の光学エンジンは、コリメーション特性が良いコヒーレント光源を採用するので、本考案では、光束の発散角度の設計にとって比較的大きな弾力性を有する。
【００７０】
その他、本考案の光束分割結合システムの構造が従来のものより簡素化となり、且つ、本考案の光学エンジンが偏光変換ユニットを採用する必要がなく、また、数多くのレンズを用いて光束を光束分割結合システムに収束させる必要もないので、本考案の光学エンジンのコストが低い。
【００７１】
本考案が前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本考案を限定するためのものでなく、当業者は、本考案の精神と範囲を離脱しない限り、本考案に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本考案の保護範囲は、添付した実用新案登録請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本考案の何れの実施例又は実用新案登録請求の範囲は、本考案に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の部分と考案の名称は、特許文献の検索を助けるためのみのものであり、本考案の権利範囲を限定するものでない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】従来の光学エンジンの構造を示す図である。
【図２】本考案の一実施例に係る光束分割結合システムの構造を示す図である。
【図３】本考案の他の一実施例に係る光束分割結合システムの構造を示す図である。
【図４】本考案の他の一実施例に係る光束分割結合システムの構造を示す図である。
【図５】本考案の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。
【図６】本考案の他の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。
【図７】本考案の他の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。
【図８】本考案の他の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。
【図９】本考案の他の一実施例に係る光学エンジンの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
５０  第一のライトバルブ
５２、６２、７２  １／４のシート偏光子
６０  第二のライトバルブ
７０  第三のライトバルブ
１００、３００、４００、４００ａ、４００ｂ、５００  光学エンジン
１１０  超高圧水銀ランプ
１１２  白色の光束
１１２ａ  赤色の光束
１１２ｂ  緑色の光束
１１２ｃ  青色の光束
１２０  光均一化モジュール
１２２ａ、１２２ｂ  レンズアレー
１２４  偏光変換システム
１２６  レンズ
１３０、２００、２００ａ、２００ｂ、４１０、４１０ａ、４１０ｂ、５１０  光束分割結合システム
１３２、２２２、２２２′、４３２  二色性ユニット
１３２ａ、１３２ｂ、１３４  二色性ミラー
１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、２１０、２３０、４２０、５３０、５４０  偏光光束分割プリズム
１３８  プリズム
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ  ＬＣＯＳパネル
１５０、３６０  投影レンズ
２１２、２１２´、５３２  第一の偏光光束分割ユニット
２１２ａ  光源側
２１４ａ、２１４ｂ、２２４ａ、２２４ｂ、２３４ａ、２３４ｂ、４２４ａ、４２４ｂ、４３４ａ、３４３ｂ、４６４、５２４ａ、５２４ｂ、５３４ａ、５３４ｂ、５４４ａ、５４４ｂ、５５４ａ、５５４ｂ  プリズム
２２０、４３０、５２０、５５０  二色性プリズム
２３２、２３２´、５４２  第二の偏光光束分割ユニット
３１０  第一のコヒーレント光源
３２０  第二のコヒーレント光源
３３０  第三のコヒーレント光源
３４０´、３４０ａ、３４０ｂ  光学モジュール
３５０  光学素子
３７０ａ、３７０ｂ、３７０ｃ  シート偏光子
４２２、４２２′  偏光光束分割ユニット
４２２ａ、５２２ａ  第一の表面
４２２ｂ、５２２ｂ  第二の表面
４４０、４５０  プリズム体
４６０  反射プリズム
４６２  反射ユニット
５２２  第一の二色性ユニット
５５２  第二の二色性ユニット
Ｂ１、Ｂ１′、Ｂ１′′  第一色の光束
Ｂ２、Ｂ２′、Ｂ２′′  第二色の光束
Ｂ３、Ｂ３′、Ｂ３′′  第二色の光束
Ｄ１、Ｄ１′、Ｄ２′′  第一の偏光方向
Ｄ２、Ｄ２′、Ｄ２′′  第二の偏子方向
Ｉ、Ｉ′、Ｉ′′  映像光束
【図１】
0003143500.tif 000003
【図２】
0003143500.tif 000004
【図３】
0003143500.tif 000005
【図４】
0003143500.tif 000006
【図５】
0003143500.tif 000007
【図６】
0003143500.tif 000008
【図７】
0003143500.tif 000009
【図８】
0003143500.tif 000010
【図９】
0003143500.tif 000011