(57)【要約】  互いに直交する偏向軸を呈する第１及び第２偏光源と、それら第１及び第２偏光源に発した光を偏向選択的に共通のイルミネーション光軸に送る偏光ビームスプリッタと、ＭＥＭＳ型空間光変調器と、そのＭＥＭＳ型空間光変調器を経た光を投射して画像を発生させる投射光学系と、を備えるディジタル画像プロジェクタを提供する。
2011505593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する偏向軸を有する第１及び第２偏光源と、
それらの偏光源から来る光を偏向選択的に共通のイルミネーション光軸に送る偏光ビームスプリッタと、
ＭＥＭＳ型空間光変調器と、
そのＭＥＭＳ型空間光変調器を経た光を投射して画像を発生させる投射光学系と、
を備えるディジタル画像プロジェクタ。
【請求項２】
請求項１記載のディジタル画像プロジェクタであって、その第１又は第２偏光源が垂直共振器デバイスであるディジタル画像プロジェクタ。
【請求項３】
請求項１記載のディジタル画像プロジェクタであって、その空間光変調器がディジタルマイクロミラーデバイスであるディジタル画像プロジェクタ。
【請求項４】
請求項１記載のディジタル画像プロジェクタであって、その投射光学系による投射でカラー画像を発生させるディジタル画像プロジェクタ。
【請求項５】
請求項１記載のディジタル画像プロジェクタであって、
そのＭＥＭＳ型空間光変調器が、個別に枢動させうる複数個のマイクロミラーからなるアレイを有し、
それらマイクロミラーのうち少なくとも１個に入射する偏光が、そのマイクロミラーの枢動軸に対し実質的に直交し又は平行な偏向状態を有するディジタル画像プロジェクタ。
【請求項６】
互いに直交する偏向軸を有する第１及び第２偏光源、それらの偏光源から来る光を偏向選択的に共通のイルミネーション光軸に送る偏光ビームスプリッタ、偏向状態が一種類ずつ生じるよう第１及び第２偏光源を交互に作動させるコントローラ、並びにＭＥＭＳ型空間光変調器を有するイルミネーション装置と、
そのＭＥＭＳ型空間光変調器で変調された光が辿る光路上にありその光を表示面上に投射する投射光学系と、
表示面上に発生する立体視用画像を随意鑑賞するためのフィルタ眼鏡と、
を備える立体視用ディジタル画像プロジェクタ。
【請求項７】
請求項６記載の立体視用ディジタル画像プロジェクタであって、
上述した１個目のイルミネーション装置、１個目の偏光ビームスプリッタ、１本目のイルミネーション光軸、並びに１個目のＭＥＭＳ型空間光変調器とは別に、
互いに直交する偏向軸を有する第３及び第４偏光源、それらの偏光源から来る光を偏向選択的に共通のイルミネーション光軸に送る偏光ビームスプリッタ、並びにＭＥＭＳ型空間光変調器を有する少なくとも２個目のイルミネーション装置を備え、
上記投射光学系による投射でカラー画像を発生させる立体視用ディジタル画像プロジェクタ。
【請求項８】
請求項６記載の立体視用ディジタル画像プロジェクタであって、
そのＭＥＭＳ型空間光変調器が金属製の反射器を有し、
その反射器に入射する偏光が、その反射器の表面に対し実質的に直交する偏向面を有する直線偏光である立体視用ディジタル画像プロジェクタ。
【請求項９】
請求項６記載の立体視用ディジタル画像プロジェクタであって、
そのＭＥＭＳ型空間光変調器が反射器を有し、
その反射器に入射する偏光が、その反射器への入射面又はそれに直交する面内で振動する平面偏光である立体視用ディジタル画像プロジェクタ。
【請求項１０】
ａ）（ｉ）第１長さ方向沿いに配置されたレーザ光源群を使用し第１偏向状態の光を第１輻射方向に輻射する固体レーザ光源アレイ複数個と、
（ｉｉ）第１輻射方向から来る光を受け入れる第１入射面、それぞれ第１輻射方向に対しある傾斜角をなしつつ第１長さ方向沿いに延びる複数個の光転向ファセットを有する第１転向面、並びに第１転向面の光転向ファセットに入射し反射によって方向転換された第１偏向状態の光を送り出す第１出射面、を呈する第１光転向プリズムと、
を有する第１偏光源と、
ｂ）（ｉ）第２長さ方向沿いに配置されたレーザ光源群を使用し第１偏向状態の光を第２輻射方向に輻射する固体レーザ光源アレイ複数個と、
（ｉｉ）第２輻射方向から来る第１偏向状態の光を調光してそれに直交する第２偏向状態の光をもたらす偏向器と、
（ｉｉｉ）第２輻射方向から来る光を受け入れる第２入射面、それぞれ第２輻射方向に対しある傾斜角をなしつつ第２長さ方向沿いに延びる複数個の光転向ファセットを有する第２転向面、並びに第２転向面の光転向ファセットに入射し反射によって方向転換された第２偏向状態の光を送り出す第２出射面、を呈する第２光転向プリズムと、
を有する第２偏光源と、
ｃ）それら第１又は第２偏向状態の光を偏向選択的に共通のイルミネーション光軸に送る偏光ビームスプリッタと、
を備えるディジタル画像プロジェクタ用イルミネーション装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のディジタル画像プロジェクタ用イルミネーション装置であって、共通投射軸に送られた光を案内する光導波路を備えるディジタル画像プロジェクタ用イルミネーション装置。
【請求項１２】
請求項１０記載のディジタル画像プロジェクタ用イルミネーション装置であって、
その第１偏光源が、上記固体レーザ光源アレイとは別に、第１長さ方向沿いに配置された複数個の固体レーザ光源アレイを備え、
当該別の固体レーザ光源アレイが、第１輻射方向に対しほぼ逆向きの第３輻射方向に第１偏向状態の光を輻射するよう配置されており、
その第１光転向プリズムが、第３輻射方向から来る光を受け入れる第３入射面を有するディジタル画像プロジェクタ用イルミネーション装置。
【請求項１３】
それぞれ第１偏光源、第２偏光源、偏光ビームスプリッタ及び空間光変調器を有しており所定の光波長域を担うディジタル画像投射用光変調アセンブリ複数個と、それらディジタル画像投射用光変調アセンブリで変調された光を受け入れ出射光軸上に送り出す色成分結合器と、その光を表示面上に投射する投射レンズと、を備え、
（ｉ）その第１偏光源が、
第１方向沿いに配置されたレーザ光源群を使用し第１偏向状態の光を第１輻射方向に輻射する固体レーザ光源アレイ複数個と、
第１輻射方向から来る光を受け入れる第１入射面、それぞれ第１輻射方向に対しある傾斜角をなしつつ第１長さ方向沿いに延びる複数個の光転向ファセットを有する第１転向面、並びに第１転向面の光転向ファセットに入射し反射によって方向転換された第１偏向状態の光を送り出す第１出射面、を呈する第１光転向プリズムと、
を有し、
（ｉｉ）その第２偏光源が、
第２長さ方向沿いに配列されたレーザ光源群を使用し第１偏向状態の光を第２輻射方向に輻射する固体レーザ光源アレイ複数個と、
第１偏向状態に直交する第２偏向状態の光を第２偏光源からの光を調光して発生させる偏向器と、
第２輻射方向から来る光を受け入れる第２入射面、それぞれ第２輻射方向に対しある傾斜角をなしつつ第２長さ方向沿いに延びる複数個の光転向ファセットを有する第２転向面、並びに第２転向面の光転向ファセットに入射し反射によって方向転換された第２偏向状態の光を送り出す第２出射面を有する第２光転向プリズムと、
を有し、
（ｉｉｉ）その偏光ビームスプリッタが、それら第１又は第２偏向状態の光を偏向選択的に共通のイルミネーション光軸に送り、
（ｉｖ）その空間光変調器が、投射前にその光を変調するカラープロジェクタ。
【請求項１４】
請求項１３記載のカラープロジェクタであって、共通のイルミネーション光軸に送られた光をその空間光変調器まで案内する光導波路を備えるカラープロジェクタ。
【請求項１５】
請求項１３記載のカラープロジェクタであって、その光導波路の輪郭形状が空間光変調器のそれに対し概ね整合するカラープロジェクタ。
【請求項１６】
請求項１３記載のカラープロジェクタであって、その光導波路の外形寸法が空間光変調器のそれに対し約１／２であるカラープロジェクタ。
【請求項１７】
請求項１３記載のカラープロジェクタであって、送られてきた光をその偏向状態が概ね維持されるように光導波路で案内するカラープロジェクタ。
【請求項１８】
請求項１３記載のカラープロジェクタであって、その空間光変調器がディジタルマイクロミラーデバイスであるカラープロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体視用ディジタル画像プロジェクタ、特に固体レーザ等の偏光源で立体視用画像を発生させておりディジタル映画の映写に適する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来型フィルム式画像プロジェクタに代えて使用できる装置と認めさせるには、要求される要求画質を充足するよう、そのディジタル画像プロジェクタを構成する必要がある。カラー映画の映写向けならことにそうである。映画向けクオリティの従来型映写機に打ち克ちディジタル映写機が使用されるためには、高い性能規格を充足させ、高い解像度、広い色域、高い輝度、並びに１０００：１超のフレーム間コントラスト比を実現する必要がある。
【０００３】
その映画産業では、３Ｄ（三次元）画像と呼ばれる立体視用画像を広い映画館で映写し、充実した視覚的体験を観客に提供しよう、という気運が高まっている。Ｄｉｓｎｅｙ等のエンタテインメント企業では、その傘下のテーマパークで、既に長年に亘り３Ｄ画像を上映している。Ｉｍａｘ等の企業では、そうした画像を映写できる特殊な上映設備を提供している。但し、それらの既存事例における主要な画像提供媒体はフィルムである。３Ｄ画像を発生させるには、都合二組のフィルム及び映写機を使用し、その偏向状態が互いに直交する一対の偏光（直交偏光）を発生させる必要がある。観客がその直交偏光による画像を見るには、対応する目に通すべきでない偏向状態の偏光を遮断する直交タイプの偏向眼鏡を装用しなければならない。
【０００４】
映画産業がディジタル映画への傾斜を強めるなか、Ｉｍａｘを含め幾つかの業者では、複数個の映写機を使用しディジタル３Ｄ画像を高画質投射する映写機が開発されている。しかしながら、より広く提案されているのは、従来型の映写機を改造してディジタル３Ｄ映写機能を持たせる、という策である。
【０００５】
従来型映写機を改造してカラー画像のディジタル映写を実現しようという試みのなかで最右翼はその画像発生デバイスとして空間光変調器（ＳＬＭ）を用いるものである。ＳＬＭとして使用できるデバイスには大別して二種類がある。そのうち第１のものはディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）であり、米国テキサス州ダラス所在の企業Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．が開発したＤＬＰ（登録商標；以下注記省略）がその例である。
【０００６】
図１に、そのＳＬＭとしてＤＬＰを用いたプロジェクタ１０のブロック構成を簡略化して示す。この図では、光源１２から輻射される無偏向多色光がプリズムアセンブリ１４に入射されている。このアセンブリ１４は例えばフィリップス（登録商標；以下注記省略）プリズムであり、その入射光を波長域に従いレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）の各色成分に分岐させる。ＳＬＭ２０ｒ、２０ｇ及び２０ｂは、対応する色成分を受け入れその成分に変調を施す。アセンブリ１４はそれらＳＬＭ２０ｒ、２０ｇ及び２０ｂから変調済の光を受け取って再結合させ、得られた無偏光を投射レンズ３０へと送り込む。投射レンズ３０は、映写スクリーン等、適当な表示面上にその無偏光を投射する。
【０００７】
こうしたかたちでＤＬＰを使用すれば、デスクトップから大画面映画館に至る大抵のプロジェクタに適する良好な光学的スループット、コントラスト比及び色域を実現できる可能性がある。しかしながら、ＤＬＰには固有の解像度限界があるため、それを使用したプロジェクタで実現可能な解像度はこれまでのところ２１４８×１０８０画素程度に留まっている。更に、ＤＬＰを使用すると部材コストやシステム構築コストが嵩むため、ディジタル映写機のなかでもハイエンドのものでしか、ＤＬＰを使用した構成を採ることができない。加えて、フィリップスプリズム等の結合用プリズムには価格、サイズ、重量且つ複雑さの問題がある。このことも厳しい足枷となっている。
【０００８】
ディジタル画像プロジェクタ向けのＳＬＭとしては、第２に液晶デバイス（ＬＣＤ）がある。ＬＣＤによる画像発生の仕組みは、一群の画素からなる画像が発生するよう、個々の画素毎に入射光の偏向状態を変調する、というものである。ＬＣＤにはハイクオリティディジタル映写機用ＳＬＭとして使用できる見込みがあり、なかでもＬＣＯＳ（商標；以下注記省略）等のシリコン基板実装型ＬＣＤならば大画面プロジェクタで使用できる可能性もある。しかしながら、ＬＣＤを使用し高輝度投射を行おうとするとその形成素材に厳しい熱負荷がかかって偏向品質が損なわれることが多く、ディジタル映画で求められる高いクオリティ、とりわけ色やコントラストに関するものを継続的に充足させるのが難しい。
【０００９】
更に、これらマイクロディスプレイ（ＤＬＰやＬＣＯＳ）を使用する既存のプロジェクタでは、その３Ｄ画像発生手法として主に二種類の手法が用いられている。それらのうち劣勢なのは、Ｄｏｌｂｙ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ等の企業で採用され、特許文献２（発明者：Maximus et al.）にその類例が記載されている手法であり、左目用画像と右目用画像の弁別に色空間分離を使用するものである。この手法では、白色光源からの光をフィルタに通すことで、フレーム期間中の部分期間毎に各基本色成分のスペクトラムを選択的に遮断させる。例えば、左目用部分期間ではＲＧＢ各成分に含まれるスペクトラム対のうち短波長寄りスペクトラムを間引き、それに続く右目用部分期間では長波長寄りスペクトラムを間引く。次いで、こうして色調整を施した光を左目用ＳＬＭ及び右目用ＳＬＭに通して立体視用画像を表示させる。観客がこれを見るには、それぞれＲＧＢの三色を含む二種類のスペクトラム群のうち左目用（右目用）のものを左目側（右目側）に通す仕組みのフィルタ眼鏡を装用しなければならない。従って、この仕組みでは、偏向利用型のプロジェクタと違い、偏向保持性のある特注のスクリーンが要らず、より多様なスクリーンに画像を投射することができる。ただ、使用できるフィルタ眼鏡が高価である。その視認画質が向きの変化、首振り及び首傾げで損なわれうる。色空間の調整も難しい。更に、フィルタリングによる光損失が大きいため、光源の出射光強度を高めにしないと画像が暗くなってしまう。
【００１０】
二種類目の手法は偏向を利用するものである。米国オレゴン州ウィルソンビル所在の企業ＩｎＦｏｃｕｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが採用している手法はその一種である。特許文献３（発明者：Svardal et al.）に記載の通り、この手法では、その偏向状態が互いに直交している二種類の偏光を互いに別のＳＬＭに送り、そのＳＬＭ経由で同時に投射させる。観客は偏向眼鏡、即ちその偏光透過軸が左右のフィルタ間で直交するフィルタ眼鏡を装用する必要がある。これは、光の利用効率が高い反面で装置コストが嵩みがちな手法であり、特にその色成分毎にＳＬＭを分けるとなるとプロジェクタが高価になってしまう。偏光を利用する手法としては、更に、従来型のプロジェクタを変形し、光の偏向状態が高速で交番スイッチングされるようにする、という手法もある。例えば、ＤＬＰを用いたプロジェクタの出射光路上（図１なら位置１６）に偏向器及び無色偏向スイッチャを配置することで、この手法を実現することができる。偏向器を設けるのは、ＤＬＰのデバイスパッケージに設けられている入射用の窓で応力誘起複屈折による減偏向が生じ、入射された光の偏向状態が不可避的に乱されるからである。その下流に配する無色偏向スイッチャとしては、例えば特許文献１（発明者：Robinson et al.）に記載のスイッチャを使用できる。このスイッチャは相直交する二状態間で（例えば直線）偏向状態を回転させうるタイプであるので、偏向眼鏡を装用している観客の左目と右目に別々の画像を見せることができる。
【００１１】
ＲｅａｌＤ社では、以前からこれに類するシステムを左旋及び右旋円偏光で実現している。使用するフィルタ眼鏡は偏向器に１／４波長リターダを付加した偏向眼鏡であり、円偏光を直線偏光に戻してから一方の偏向状態に係る光を遮断する仕組みを採っている。円偏光であるので首傾げの影響を受けにくく、使用する無色偏向スイッチャも安価に製造可能であるが、ただ、偏向器だけの偏向眼鏡に比べこの偏向眼鏡は高価になってしまう。また、これに限らず偏向を利用するシステムでは、表示スクリーンへの入射による画像搬送光の偏向状態変化を抑える必要上、表示スクリーンとしてシルバースクリーンを使用するのが普通である。そのシルバースクリーンは他種スクリーンより高価であり、その利得が角度に応じて変化するという性質も有している。更に、多々利点があるとはいえ、こうしてＭＥＭＳ（微細電子機械構造）を使用するシステムでは、偏向させるときに光が半分失われて大きな光損失が生じるのに加え、偏向スイッチャの使用による光損失増やコスト増も発生する。ＬＣＯＳを使用するプロジェクタは、ＬＣＯＳ出射時から光の偏向状態が揃っている点で長じているが、高角光学系内で高い偏向制御精度を維持することが難しいためより高価になるのが普通である。効率上の長所がそのコスト増で打ち消される程である。
【００１２】
そのイルミネーション効率については、ラグランジュの不変量即ちエタンデュに関する未解決の問題がある。光学分野で周知の通り、エタンデュは光学系で取り扱える光量に関わる量である。定性的には、エタンデュが大きいほど画像が明るくなる傾向がある。定量的には、エタンデュは二種類の数値の積、即ち画像面積と数値開口（ＮＡ値）の積に比例する。例えば、図２に示す如く光源１２、光学系１８及びＳＬＭ２０からなる簡素なイルミネーション装置を考える。この装置では、光源面積Ａ１とその見込み角θ１の積で与えられる光源エタンデュを、ＳＬＭ面積Ａ２とその見込み角θ２の積で与えられるＳＬＭエタンデュに対し一致させている。これは、光源１２の表面からできるだけ多くの光を引き出すことで、画像が明るくなるからである。一般的には、光源エタンデュとＳＬＭエタンデュを最大限に整合させるのが有益とされている。
【００１３】
例えば、ＮＡ値を増すと光源エタンデュが大きくなり、光学系に送られる光量が増大する。同様に、光源側画像面積を広くすると、発光する面積が広めになり、やはり光源エタンデュが大きくなる。大きな光源エタンデュを使い切るにはＳＬＭエタンデュをそれ以上の値にしなければならないが、そうすると画像サイズが大きくなるため更に高価になってしまう。ＬＣＯＳ、ＤＬＰ等、シリコン基板を使用するデバイスでは、サイズが大きいほど欠陥が生じやすくなるためことにそうである。一般論としても、エタンデュが大きいほど光学系は複雑且つ高価になる。
【００１４】
また、光源エタンデュとＳＬＭエタンデュを整合させるのは効率を高めるためである。整合が不十分だと、光学系に達する光が少なくてＳＬＭに十分な光量を送れないか、ＳＬＭに送ろうとして発生させた光が余ってしまい事実上捨てられてしまうか、いずれかになってしまう。
【００１５】
そのため、ＬＣＤ又はＤＬＰを使用するプロジェクタの輝度を高めディジタル映画の映写に使用できるようにする、またそれを納得のいくシステムコストで実現する、といった課題に、開発者は長く悩まされてきた。例えば、ＬＣＤを使用するプロジェクタでは、偏光が必要であるため効率不足やエタンデュ過剰が生じがちで、偏向回復技術を用いてもそれによる効率低下を抑えるのが難しかった。ＤＬＰを使用するプロジェクタは、偏光無しでも実施でき幾分効率的であることが判っているが、その光源がまだまだ高価且つ短命で、光学系がまだまだ高価であるため、従来型映写機と競えるほど安価にすることができなかった。
【００１６】
ディジタルプロジェクタがディジタル映画で使用されるためには、従来型のハイエンドなフィルム式プロジェクタと競える価格だけでなく、従来型映写機に対して遜色のない輝度レベルでの投射が可能でなければならない。達成すべき輝度レベルはスクリーンの大きさ次第であり、５０００ルーメンから４００００ルーメン超までの範囲内で様々な値を採りうる。例えば、普通の映画館で使用されている対角長＝４０フィートオーダのスクリーンなら、概ね１００００ルーメンの輝度での投射が必要になる（１フィート＝約０．３ｍ）。ディジタル映写機に対しては、更に、この重大な輝度条件に加えて、高い解像度（２０４８×１０８０画素）、高いコントラスト比（約２０００：１）及び広い色域の実現も求められている。
【００１７】
既存のディジタル映写機のなかには既にこの性能水準に達しているものもある。但し、それらの装置コストや稼働コストは耐え難いほど高い。上掲の諸条件を満たすように構成すると、ディジタル映写機１台の価格が一般に５００００米ドル以上になる。光源として高出力のキセノンアークランプを使用する構成では、５００〜２０００時間程度の間隔でランプ交換を行う必要があり、その交換のたびに１０００米ドル以上の費用がかかることも多い。更に、その種のランプはエタンデュが大きいため、光源から輻射光を集めて投射する光学系を相対的に高速にしなければならない。このことも、コストや複雑さに大きな影響を与えている。
【００１８】
そのＳＬＭとしてＤＬＰやＬＣＯＳ−ＬＣＤを使用するプロジェクタには、固体光源、特にレーザ光源との相性が悪いという問題もある。固体光源は、他種光源に比べスペクトル純度が高く、高い輝度レベルを実現できそうな光源である。ただ、その長所を存分に活かすには、その利用形態を工夫する必要がある。カラー光源が発した光を、従来からディジタルプロジェクタで用いられている従来型の手法及び装置で調光、方向転換及び結合するのでは、レーザ光源アレイの長所をうまく活かすことができない。
【００１９】
固体レーザ光源は、エタンデュ、寿命、並びにスペクトル及び輝度の総体的な安定性に長じている。近年は、ディジタル映画で許容可能なコストで、十分な輝度の可視光を輻射しうるようにもなっている。比較的最近開発されたもののなかで光源として好適に使用できそうなのは、既に市販されているＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）アレイであろう。但し、その輝度が不足しているため、個々の色成分毎に、所要の輝度が得られるよう９個以上のアレイから光を集めて結合させる必要がある。
【００２０】
固体アレイを使用するディジタルプロジェクタには他にも幾つか問題がある。例えば、特許文献４（名称：レーザイルミネーション型画像投射システム及びそれを用いた方法(Laser Illuminated Image Projection System and Method of Using Same)，発明者：Kappel et al.）に記載のマイクロレーザアレイ等、コヒーレントレーザ光源複数個からなるモノリシックアレイを用いたとする。この種のアレイでは、使用するレーザ光源の個数を、プロジェクタ出射輝度（ルーメン値）についてのパワー条件が充足されるように定めねばならない。そのため、高輝度プロジェクタを実現しようとすると様々な問題が発生する。例えば、デバイス個数が増えるので製造歩留まりが低下する、アレイが大きいので熱的な問題が甚だしい等の問題である。モノリシックな構成であるのでコヒーレンシも問題につながる。例えば、レーザ光源のコヒーレンシが原因で干渉縞、スペックル等の偽像が発生する。従って、その空間的及び時間的コヒーレンシが弱く或いは無視しうるレーザ光源でアレイを形成することが望まれる。また、色域改良の見地からは望ましくないことであるが、スペクトルコヒーレンシを若干弱めること（スペクトルに小さな幅を与えること）でも、干渉縞やスペックルに対する感度を低下させ、個々の単色光源で生じる色シフトの影響を抑えることができる。そうした色シフトが生じるのは、例えば、別々のレーザ光源でＲ，Ｇ，Ｂの三色を色別に発生させるカラープロジェクタ内である。特に、同一アレイ上の全レーザ光源が相互に接続されていて、そのレーザ光源として発光波長域の狭いものが使用されている場合、動作波長域内で色シフトが生じると、そのプロジェクタ全体の発色やホワイトポイントが仕様から逸脱してしまう。これに対して、小規模な波長ばらつきが均されるようにアレイが構成されていれば、個々の色成分における色シフトで全体の出力が影響を受ける現象をかなり抑えることができる。また、光源のコヒーレンシを緩和する手段としてプロジェクタに追加される種々の部材のなかで最も多用されているのは、光源面積を実質的に増大させる（エタンデュを大きくする）ことで光源光よりもコヒーレンシが弱い光を得る部材である。これは光損失や装置コストの増大につながりかねない。レーザ光源はエタンデュの小さな光源であるので、可能な限りエタンデュを増大させず、イルミネーション光学系の構成を簡素化することが強く求められている。
【００２１】
また、プロジェクタで利用できそうなレーザ光源アレイとしては、ＶＥＣＳＥＬ（垂直外部共振器面発光レーザ）アレイやその拡張版に当たるＮＥＣＳＥＬ（ノバラックス版外部共振器面発光レーザ）アレイ等、様々なＶＣＳＥＬアレイを掲げることができる。ＮＥＣＳＥＬ（商標：以下注記省略）アレイは、米国カリフォルニア州サニーベール所在のＮｏｖａｌｕｘから入手することができる。しかしながら、これらのデバイスを従来方法で使用すると様々な問題が発生する。その一つはデバイス歩留まりに関する問題である。例えば、主として部品の繊細さ並びにその熱的及び外装的問題により幅広にするのが難しいため、市販のＶＥＣＳＥＬアレイは細長くなっている。通常、ＶＥＣＳＥＬアレイにおける発光部品の列数は２列だけであり、３列以上に並べようとすると劇的に歩留まりが低下する。こうした現実的問題があるため、プロジェクタ用のイルミネーション装置をＶＥＣＳＥＬアレイで実現するのは難しい。この問題に加え、既存のＶＥＣＳＥＬアレイには、パワー関連及び放熱の問題もある。これは、使用されるレーザ光源は大出力であるためである。例えば、ＮＥＣＳＥＬアレイ上に２列に設けられることが多いレーザ光源１列分で、３Ｗ超の使用可能な光を得ることができる。これにはかなりの量の電流が必要であり、使用されなかった電流による熱負荷もかなりのものとなる。安定的に温度を保持できないと、その寿命やビーム品質が大きく損なわれてしまう。
【００２２】
更に、レーザ光源をプロジェクタに結合させる際に、従来技術では的確に対処できない問題が発生する。例えば、多くの映画館で必要とされる１００００ルーメン程度の輝度をＮｏｖａｌｕｘのＮＥＣＳＥＬアレイで実現するには、レーザ光源が２列×２４個並ぶ品を、各色成分毎に約９個ずつ用いることが必要になる。こうした光源は、その信号配線及び電源結線と共に、主要な光学系から離しておかねばならない。温度変化に敏感な光学系に熱が伝わりプロジェクタの性能が損なわれることを、防ぐためである。無論、在来の端面発光レーザダイオード等、他種レーザ光源を使用することもできる。しかし、そうした光源はアレイ状に実装するのが更に難しく、高い輝度で輻射させると寿命が縮まるのが普通である。
【００２３】
即ち、従来技術では、光学系に対するレーザ光源のエタンデュ整合や、光学系に対するイルミネーション光源の熱的分離といった問題に、好適に対処することができない。更に、従来手法では、レーザ光源に発する偏光をうまく利用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２９１０５３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０１２７１２１号明細書
【特許文献３】米国特許第６７９３３４１号明細書
【特許文献４】米国特許第５７０４７００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
これらのことから、偏向レーザ光源の長所が活かされるようにイルミネーション装置を構成し、その装置で立体視用ディジタル映写機を実現する必要性が判る。即ち、本発明の目的は、立体視用ディジタル画像を発生させるための装置を、その空間光変調手段としてＤＬＰ、ＬＣＯＳ等のＳＬＭ乃至マイクロディスプレイを用い実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
こうした目的に鑑み、本願では、互いに直交する偏向軸を有する第１及び第２偏光源と、それらの偏光源から得られる光を偏向選択的に共通のイルミネーション光軸に送る偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、ＭＥＭＳ型ＳＬＭと、そのＭＥＭＳ型ＳＬＭを経た光を投射して画像を発生させる投射光学系と、を備えるディジタル画像プロジェクタを提案する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、光源エタンデュとＳＬＭエタンデュをより好適に整合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光が色毎に異なる光路を辿る結合プリズムを用いた従来型プロジェクタを示す概略ブロック図である。
【図２】光学系におけるエタンデュの概念を示す図である。
【図３Ａ】光導波路開口面に対する固体光源アレイの面積占有率の例を示す端面図である。
【図３Ｂ】その別例を示す端面図である。
【図４】幾つかの実施形態に関し、プロジェクタの全体構成を示す概略ブロック図である。
【図５Ａ】複数個の固体光源アレイから来る光を相互結合させて共通のイルミネーション光軸上に送る仕組みの例を示す概略縦断面図である。
【図５Ｂ】その別例を示す概略縦断面図である。
【図６】図５Ａに示した仕組みによる輻射光結合器を示す斜視図である。
【図７Ａ】複数個の固体光源アレイを使用する実施形態に関し、それらのアレイの輻射光のうちある偏向状態のものをＰＢＳで選び送り出す仕組みを示す概略縦断面である。
【図７Ｂ】それと直交する偏向状態のものをＰＢＳで選び送り出す仕組みを示す概略縦断面図である。
【図８】立体視用画像を表示させるため偏向状態を交番させるタイミングを示すタイミングチャートである。
【図９Ａ】複数個の固体光源アレイを使用する実施形態に関し、それらのアレイの輻射光を光転向プリズムで結合させる仕組みを示す概略縦断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示した光転向プリズムの斜視図である。
【図１０】別の実施形態における光転向プリズムを示す概略縦断面図である。
【図１１】固体光源アレイ毎に都合２個の光転向プリズムを設け、それらを介し直交偏光を出射する仕組みを示す概略縦断面図である。
【図１２】その両側から光を入射可能な光転向プリズムを用いる実施形態を示す概略縦断面図である。
【図１３】図１２に示した光転向プリズムを偏向状態毎に備えるイルミネーション装置を示す概略縦断面図である。
【図１４】図１２に示した光転向プリズムを用い偏光を投射するプロジェクタを示す概略図である。
【図１５】図１２に示した光転向プリズムを用い偏光を投射する光導波路無しプロジェクタを示す概略図である。
【図１６】ある単一の画素に係る変調部材の枢動軸を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、上述のものを含め様々な目的、構成及び効果を有する発明である。以下、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）にそれらを好適にご理解頂くため、別紙図面を参照して本発明の諸実施形態をより詳細に説明する。その図示及び説明はあくまで本発明についての理解を促すためのものであり、本発明の構成要素を定義するものではない。当該定義については、この明細書と共に本願に添付する特許請求の範囲の記載を参照されたい。
【００３０】
以下の説明では、本発明に係る装置を構成し又はそれと密接に連携する部材を主としてとり上げており、いわゆる当業者にとり周知の諸形態を採りうる部材については具体的な説明や図示を省略してある。また、別紙図面は本発明の基本的な仕組みを示すためのものであり、実寸図でも均等縮小図でもない。例えば、本発明の偏光源で使用される固体レーザ光源アレイ等は、小さな部材であるためその構造、形状、動作機構等をいくらか強調して描いてある。
【００３１】
まず、本発明の装置では、そのＳＬＭとしてＭＥＭＳ型デバイスを使用することで、画素単位での入射光をその偏向状態を変化させずに変調可能としている。使用できるＭＥＭＳ型デバイスとしては、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．のＤＬＰを初めとするマイクロミラーデバイス、ＫｏｄａｋのＧＥＭ（登録商標）を初めとするＧＬＶ（登録商標）デバイス、ＵｎｉＰｉｘｅｌのＯｐｃｕｉｔｙ（登録商標）構造を初めとする光シャッタデバイス等がある。
【００３２】
また、本発明の装置では、その光源として個別制御可能な偏光源（例えばレーザ光源）を複数個使用することで、立体視用画像システムで求められる高い輝度を実現可能にしている。本発明の装置は、その偏光源のアセンブリをモジュール単位で容易に換装可能な形態で実施することができる。更に、本発明の装置は、偏向を利用するプロジェクタであるにもかかわらず装置内の諸光学部品が熱の影響を受けにくい形態、即ち熱の影響を受け光学部品内で熱誘起複屈折が生じる恐れが少ない形態で、実施することが可能である。更に、本発明の装置では、ＶＥＣＳＥＬアレイ等の固体光源アレイから輻射される光が生来有している偏向状態を、有益に利用することができる。
【００３３】
図３Ａ及び図３Ｂに、固体光源アレイ４４の形状（アスペクト比）と入射開口面（任意径）との関係をその端面により示す。そのうち図３Ａに示す例は、アレイ４４のアスペクト比が高くて入射開口面が余っている例である。この例ではＳＬＭエタンデュに対する整合が貧弱になりやすい。図３Ｂに示す例は複数個の固体光源アレイ４４，４４’を後掲の手法で併設してアスペクト比を下げている例である。この例では発光面形状が開口面のそれ（円形）に近づいている。
【００３４】
そして、本発明の装置では、熱負荷軽減策として、固体光源アレイ・ＳＬＭ間に隔離用の光導波路を入れることができる。即ち、固体光源アレイ群から発せられた光を光導波路経由でＳＬＭに送る構成にすることができる。その場合、光導波路に対する固体光源アレイの界面形状をうまく設計すると、光導波路からの出射光がＳＬＭのそれとほぼ同じ輪郭形状となる。実際上は、全く又は僅かにしか余地が生じないよう光導波路の開口を覆えば好適な値のエタンデュを確保することができる。こうすることで、イルミネーション光学系に課される速度条件も緩和されることとなる。
【００３５】
次に、本発明をより好適にご理解頂けるよう、本発明に係る装置及び方法における動作の流れについてそのあらましを説明する。図４に、本発明の諸実施形態に係るプロジェクタ１０で準拠する基本構成の概略を示す。この構成には３個の光変調アセンブリ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂ、即ちＲ，Ｇ，Ｂのうち対応する基本色に係る光を変調するアセンブリが備わっている。個々のアセンブリ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂでは、輻射光結合器４２から供給される基本色光が、レンズ５０（省略可）を介し偏向保持性の光導波路５２に送られる。その光導波路５２の出射端では、その光がレンズ５４及びインテグレータ５１を介しＳＬＭ６０へと送られる。インテグレータ５１としてはフライアイインテグレータ、インテグレーティングバー等が使用され、ＳＬＭ６０としてはＤＬＰ等のＭＥＭＳ型ＳＬＭが使用される。本発明の場合、このＳＬＭ６０として使用できるのは、互いに直交する偏向状態を有する二種類の入射光を受け入れることができ、また互いに直交する偏向状態を有する二種類の出射光を送り出すことができるタイプのものだけである。入射時偏向状態に対し出射時偏向状態が回転していてもよいが、入射時における偏向状態間の差が出射時にも保たれていなければならない。ＳＬＭ６０で変調された光は投射光学系７０によって表示面８０上に投射される。図上、投射光学系７０全体が破線で括られているのは様々な実施形態があり得るからである。観客は、互いに直交する偏向軸を有する偏向器７６，７８を備えた偏向眼鏡５８を装用することで、左目用の画像を左目、右目用の画像を右目で捉えることができる。この図に示した構成は、後述する本発明の諸実施形態にて基本構成として使用されるものであり、それら実施形態間の構成差は主として結合器４２における結合手法の差によるものである。
【００３６】
その結合手法の一例を図５Ａに示す。この例では、複数個ある固体光源アレイ４４，４４’を組み合わせてより大規模なアレイを形成している。図６に示したのはその大規模アレイの斜視外観である。図５Ａに示す如く、この例では、付加的なアレイ４４’の光軸がアレイ４４の光軸に対し平行になるよう、ひいては図３Ｂの如き端面形状が生じるよう、１個又は複数個のミラー４６が随所に配置されている。無論、図５Ｂの如く介在物無しで複数個のアレイ４４を形成することもできるが、熱的な問題や間隔上の制限があるため、積層方向のアレイ個数は自ずと制限される。
【００３７】
図７Ａ及び図７Ｂに、図５Ａ、図５Ｂ及び図６に示した構成に若干の変形を施し、その偏向状態が異なる複数種類の偏光を扱えるようにした構成を示す。図８に示したのはその作動タイミングである。
【００３８】
図７Ａ及び図７Ｂに示す如く、この構成では複数個の固体光源アレイ４４ａ，４４ｂを組み合わせて大規模アレイを形成している。図７Ａに示した状態では、複数あるアレイ４４ａの輻射光のうち、ある偏向状態のものがＰＢＳ６２で反射され、レンズ５０へと送られている。図７Ｂに示す状態では、複数あるアレイ４４ｂの輻射光が半波長板６４に通されている。半波長板６４に通された光は輻射時と異なる偏向状態に変化する。その光はＰＢＳ６２を透過していく。論理コントローラ５６は、アレイ４４ａ，４４ｂの作動タイミングを制御する。
【００３９】
そのタイミングは図８に示した通りである。図４に示した光変調アセンブリ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂのいずれでも、この構成を採ることによって、ＳＬＭ６０に送られる光を相直交する偏向状態間で迅速に交番させ、左目用画像と右目用画像を然るべく発生させることができる。例えば、その固体光源アレイ４４ａ，４４ｂとして、それぞれ複数個の偏向レーザ光源からなるアレイを使用したとする。半波長板６４等の部材を使用すれば、それらアレイ４４ａ，４４ｂの輻射光から直交偏光を得ることができる。その場合、イルミネーションサイクル中の半サイクルでは、図７Ａに示す如く一方のアレイ４４ａを作動させる。その輻射光はＰＢＳ６２で反射される。その半サイクルに対し交番的に到来する残りの半サイクルでは、図７Ｂに示す如く他方のアレイ４４ｂを作動させる。その輻射光はＰＢＳ６２を透過していく。更に、この構成は、立体視用でない画像を表示させる際にも使用することができる。その場合、両アレイ４４ａ，４４ｂのレーザ光源を併用してより明るい画像を発生させてもよいし、各レーザ光源の寿命がバランスするようそれらを半分のパワーで作動させてもよい。
【００４０】
いずれにせよ、このようにその偏向状態によらず共通投射軸上に光を送る構成では、そのエタンデュが、前掲の図５Ｂに示した単一アレイ型の構成におけるそれと等しい値に保たれる。従って、立体視用でない画像を表示させる際には、その偏向状態が異なる二種類の光を併用して画像を表示させることができる。表示される画像は、片側の光源で得られる明るさに比しほぼ２倍の明るさとなる。これに対し、立体視用画像を表示させる際には、個々の瞬間で見ると片側の光源しか使用されないので、画像の明るさは図５Ｂでのそれとほぼ同じ値に留まる。
【００４１】
図９Ａ及び図９Ｂに輻射光結合器４２の一例縦断面及び斜視外観を示す。この結合器４２は、４個の固体光源アレイ４４から輻射されるレーザ光を結合させて狭い面内に集める光転向プリズム３０を備えている。このプリズム３０は、アレイ４４からＤ１方向に輻射される光を受け入れる入射面３２や、その輻射方向Ｄ１に対しほぼ直交するＤ２方向へと光を方向転換させる転向面３６を有している。その転向面３６には複数個の光転向ファセット３８が形成されている。そのファセット３８は、アレイ４４による輻射光に内部全反射（ＴＩＲ）が生じるよう、輻射方向Ｄ１に対しある傾斜角を以て形成されている。それらのファセット３８は、更に、出射光の光路が狭まりビーム径が細くなるよう、図９Ａ及び図９Ｂに示す如く互いに段差を付けて形成されている。そして、アレイ４４上には、図９Ｂに示す如く、その長さ方向Ｌに沿って複数個のレーザ光源２６が配列されており、転向面３６上に形成されている種々のファセット、例えばファセット３８もその方向Ｌ沿いに延びている。
【００４２】
この構成に対しては様々な変形を施すことができる。例えば、図１０にその縦断面を示す変形例では、光転向ファセット３８それぞれでレーザ光源２６複数列分の光が同時に方向転換されるよう、光転向プリズム３０上のファセット３８が寸法設定されている。入射面３２を輻射方向Ｄ１に対し直交させる必要はないので、直交入射になる位置から固体光源アレイ４４が若干ずれていても構わない。但し、光転向プリズム３０の屈折率ｎを考慮に入れる必要がある。
【００４３】
また、図１１にその概略ブロック構成を示す例では、光転向プリズム３０を複数個設けて偏向状態交番や輝度向上を実現している。即ち、先に図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明した通り、その固体光源アレイ４４ａ，４４ｂからの輻射光を交番的にＰＢＳ６２に送って直交偏光を発生させ、それをＳＬＭ６０に送って立体視用画像を発生させている。
【００４４】
更に、図１２にその縦断面を示す例では、輻射光結合器４２内の光転向プリズム３０を工夫し、それを使用することで、図９Ａ〜図１０に示した例に比べコンパクトな形態の結合器４２が実現されている。まず、この例では、プリズム３０の両側に固体光源アレイ４４が配置されている。片側のアレイ４４からの輻射方向Ｄ１は他側のアレイ４４からの輻射方向Ｄ１’に対して逆向きになっている。プリズム３０にはそれらの輻射光を受け入れうるよう転向面３６が２個形成されており、そのどちらにも二種類のファセットが形成されている。光転向ファセット３８と入射ファセット２８である。入射ファセット２８は、対応するアレイ４４からの輻射方向に対し直交するよう形成されている。こうした構成では、抗反射被覆面による反射で僅かな残留光が個々のレーザ光源内に戻るため（再帰反射）、多々あるレーザ光源をプリズム３０に対しより容易に位置決めすることができる。その再帰反射は、微弱な外部共振器を発生させてレーザ光源にモード不安定性をもたらす手段としても有用である。そうしたモードホッピングは他の用途ならノイズと見なされるものだが投射の場合は役に立つ。レーザ光源のコヒーレンシ（及びレーザ光源間コヒーレンシ）を緩和し、目立ったスペックルが表示面上に現れることを防いでくれるからである。加えて、この両面型結合器では、その内部に存するレーザ光源の個数が多く、しかもそのレーザ光源による輻射光同士の隙間が別のアレイ上のレーザ光源による輻射光で補間されるため、光同士の空間的混合度が更に高まる。このことも、スペックルの発生確率を下げ光学系をより均質化するのに役立っている。
【００４５】
また、プリズム３０に対するレーザ光源アレイ４４の向きをこうした向きにするのが望ましいとはいえ、プリズム３０の入射面や出射面に対する光の入射方向がその面に直交してなくても、アレイ４４の輻射光同士を結合させることは可能である。必要なのは、寧ろ、方向転換された光が面３４を通りプリズム３０を出て行くときに、それらの光が互いにほぼ平行なビームを形成していることである。これを実現するには幾つかの事項を注意深く考慮しなければならない。例えば、各側のアレイ４４から各面の入射ファセットへの入射角（その大きさが均一であるとは限らない）と、そのプリズム３０による屈折角（素材の屈折率で決まる）との組合せを考慮すべきである。同様に、各面の光転向ファセット３８における反射角（同じく面間で同一であるとは限らない）や、それとそのプリズム３０による屈折角との組合せを考慮しないと、出射面から出て行く光のビームが互いに平行にならないことがあり得る。
【００４６】
図１４に、プロジェクタ１０の一例として、色成分毎に光転向プリズム３０を設けたものの模式的ブロック構成を示す。どの光変調アセンブリ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂにもプリズム３０が一対ずつ備わっていて、図１３に示したものと同様の偏向選択性光送出部材がそれに付設されている。また、いずれのアセンブリ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂでも、一方のプリズム３０を通った光がＰＢＳ６２越しに偏向保持性の光導波路５２上に送出され、次いで他方のプリズム３０を通った光が同じく送出される。これらの偏光はレンズ５０及びインテグレータ５１を経てＳＬＭ６０へと送られる。そのＳＬＭ６０はＤＭＤ等のデバイスであり、入射光における偏向状態の直交関係が出射光でも保たれるようにその入射光を変調する。また、この例では変調済の光（例えば個々のマイクロミラーで角度変調された光）が厚膜被覆面６８に送られている。この面６８は、変調された光がダイクロイック結合器８２に送られるよう、その入射角に応じ光を反射し又は透過させる。その結合器８２は、その波長に応じ光を反射し又は透過させるダイクロイック面８４を複数個並べた構成である。この結合器８２では、アセンブリ４０ｒ，４０ｇ，４０ｂで変調された光を互いに結合させ、投射光学系７０を通る共通の光軸上に送出する。
【００４７】
図１５にプロジェクタ１０の別例ブロック構成を模式的に示す。この構成は、図１４に示したものと似てはいるが光導波路５２がない点で相違している。光導波路５２で光を伝搬させるとその偏向状態が乱れやすいので、その点ではこの構成の方が優れている。また、偏向状態が揃っているので光のユニフォマイズにレンズレットアレイを使用することができる。反面、この構成では、光導波路５２を設けることで得られるメリット、例えば放熱性向上等のメリットを享受することができない。ただ、どちらの構成もレーザ光を近接場条件や遠方場条件で使用することができる。即ち、光の混合でスペックルの発生を抑え、インテグレータ５１内のユニフォマイザ光学系に向かう光の一様性を更に高めることができる。
【００４８】
図１６に、ＤＬＰデバイスを構成するマイクロミラーの枢動軸Ａを示す。ＤＬＰデバイスは偏光の変調に使用可能なＭＥＭＳ型デバイスであり、そのマイクロミラーは多くの場合金属製の反射器、例えばアルミニウム製の反射器を備えている。金属製の反射器を使用するのは、光の入射方向が若干ずれても、反射光にほとんど位相シフトが生じないからである。その入射光の偏向状態は、ＤＬＰデバイスによる反射で偏向状態が変化しないよう、図１５に示す如くマイクロミラー枢動軸に対し直交させ又は平行にするのが望ましい。但し、マイクロミラーの表面に対し別の角度をなす偏向状態でも、残留偏向を抑えることは可能である。
【００４９】
そして、本発明は、上述の諸実施形態を変形させた様々な形態で実施することができる。例えば、ＶＥＣＳＥＬ等のレーザ光源アレイに限らず、様々な種類の偏向レーザ光源を使用可能である。光転向プリズム３０の形成素材としては様々な高光透過性素材を使用可能である。小出力向けなら樹脂製でよく、また形成品に応力が発生しにくいモールドプロセスで形成することができる。同様に、応力誘起複屈折や熱誘起複屈折が生じにくい素材も好適に使用することができる。その例としては、アクリル系等の樹脂や、Ｚｅｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製のＺｅｏｎｅｘ（登録商標）を掲げることができる。プリズム３０の使用場所が偏向利用型光学系であるのでこれは特に重要なことである。
【００５０】
より大きな出力が求められる用途、例えばディジタル映画では高出力レーザ光源が多数使用される。そのため、光転向プリズム３０を樹脂で形成するのは現実的でない。もし樹脂品を使用すると、その僅かな光吸収性によって熱が蓄積されていき、最終的には素材が傷んで透過品質が劣化してしまう。従って、この場合はガラス品の方がよい。また、偏向利用型プロジェクタであるので応力誘起複屈折が問題になることもあろう。その場合は、ＳＦ５７（商品名；以下注記省略）等、その応力誘起複屈折係数が低いガラスを使用するのが望ましい。
【００５１】
別の選択肢としては、素材の昇温による複屈折が生じにくい熔融シリカ等の極低吸収性光学ガラスを使用する、という選択肢がある。この種のガラス素材はモールドによる成形に不向きであるので、それを用いプリズムを製造する際には、昔ながらに母材から磨き出すか、或いは複数個のピースから組み上げるようにすべきである。モールドでの形成も無理ではないが、その際には低速のモールドプロセスやアニーリング工程を用いて種々の固有応力を抑えるべきである。更に、残留複屈折に起因し発生する回転偏向分を除去するためクリーンアップ偏向器を設けた方がよい（又は設けねばならない）場合もあり得る。設けるか否かは、専ら、効率、部材コスト及び所要偏向純度の兼ね合いで決まってくる。
【００５２】
本発明では、その実施に当たり、使用するＳＬＭのアスペクト比に対しそのアスペクト比が整合するよう、光源から輻射される光を整形することができる。
【００５３】
更に、ＤＬＰデバイスでは従来からカバープレート気密外装が採用されているが、これにも改良する余地がある。まず、従来型の外装では、周囲環境に対する封止性と共に開口面の無欠陥化（散乱による画質劣化の防止）を目的として、窓枠付きカバーにレーザ熔接及び熱熔融で窓を装着するプロセスが使用されている。このプロセスでもたらされる複屈折性は無視できないレベルであり、品別のばらつきも呈するものとなる。幾つかの試料を調べたところ、３ｎｍ超のリターダンスばらつきが見られた。こうしたばらつきがあると、そのデバイスから出射される光の偏向状態を揃えることが難しくなる。この問題を解決するには、ＤＬＰデバイスから出射される偏光の偏向状態がよりよく揃うよう、その窓付き外装の仕組みを改める必要がある。例えば、ＳＦ５７のようにその応力誘起又は熱誘起複屈折係数が低いガラスで外装を形成すればよい。或いは、窓枠への窓の装着に応力非発生型の手法、例えば室温硬化素材（ＲＴＶ）で窓を所定位置に接着する手法を使用してもよい。封止性を更に高めるには、その窓枠付きカバーが窓に対してはリジッド（不動的）だがチップ基板実装面に対してはフレキシブル（可撓的）になるよう、それらを相互装着するのもよい。その関係を逆転させた形態も採ることができる。更に、窓を窓枠に接着し窓枠付きカバーをチップ実装面に接着するプロセスは、そのときの温度がチップ作動温度から大きく外れないよう、注意深く制御しながら実行した方がよい。チップ作動温度と実装時温度との差による応力発生を防ぐためである。
【００５４】
本発明では、その実施に当たり様々な形状・寸法の光導波路５２を使用することができる。従って、可撓性に加えＳＬＭのそれ（ディジタル映画ならば約１．９：１）とほぼ等しいアスペクト比を有する光導波路を使用することができる。使用する光導波路は方形コアのファイバが望ましいが、一般的なマルチモード光ファイバのように円形のコアを有する光導波路も使用可能である。
【００５５】
上述した実施形態のうち幾つかでは輻射光結合器４２・インテグレータ５１間を光導波路でつないでいるが、他の周知な光源・投射用光学系間中継分離手段でつなぐこともできる。例えば、図１５の如く普通のレンズを中継に使用する手法も、所望の熱的及び空間的分離水準を実現するための手法の一つである。
【００５６】
また、ＤＬＰデバイス等のＭＥＭＳ型デバイスでは、金属製（通常はアルミニウム製）の反射器が使用されることが多い。金属製の反射器を使用するのは、光の入射方向が若干ずれても、反射光にほとんど位相シフトが生じないからである（その反射器への入射面又はそれに直交する面内でその平面偏光が振動する）。その入射光の偏向状態は、ＤＬＰデバイスによる反射で偏向状態が変化しないよう、図１６に示したＤＬＰデバイス内マイクロミラー７４の枢動軸Ａに対し直交させ又は平行にするのが望ましい（偏向面ｓ又はｐがミラー入射面に対し垂直である）。但し、マイクロミラーの表面に対し別の角度をなす偏向状態でも、残留偏向を抑え、それによって二種偏向状態間クロストークを減らすことは可能である。
【００５７】
偏向レーザ光源の使用は、立体視用画像の投射に関わる多くのメリットを有している。例えば、前述した従来型イルミネーション光源に比べ高効率であるため、一部の従来型２Ｄプロジェクタで実現されていた画像輝度をより容易に達成することができる。
【００５８】
また、本発明に関し詳細に説明するため、その好適な実施形態のうち特定のものを子細に参照したが、本発明の技術的範囲には様々な変形物や改良物も包含されるので、その点を了解頂きたい。例えば、レーザ光源アレイを使用する例で詳細な説明を行ったが、それに代えて別の固体発光部材を使用することもできる。個々の光路上に補助的なレンズを付加することもできる。本願記載の光学アセンブリにおける光のユニフォマイズとインテグレーション・中継の順序は、結果物に大きな差を発生させることなく反転させることができる。
【００５９】
このように、本発明によれば、高輝度投射やディジタル３Ｄ映画の投射に使用可能な偏向利用型の装置及び方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  プロジェクタ、１２  光源、１４  プリズムアセンブリ、１６  位置、１８  光学系、２０，２０ｒ，２０ｇ，２０ｂ，６０  空間光変調器（ＳＬＭ）、２６  レーザ光源、２８  入射ファセット、３０  光転向プリズム（図１では投射レンズとして使用）、３２  入射面、３４  出射面、３６  転向面、３８  光転向ファセット、４０ｒ，４０ｇ，４０ｂ  光変調アセンブリ、４２  輻射光結合器、４４，４４’，４４ａ，４４ｂ  固体光源アレイ、４６  ミラー、５０，５４  レンズ、５１  インテグレータ、５２  光導波路、５６  論理コントローラ、５８  偏向眼鏡、６２  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、６４  半波長板、６８  厚膜被覆面、７０  投射光学系、７４  マイクロミラー、７６，７８  偏向器、８０  表示面、８２  ダイクロイック結合器、８４  ダイクロイック面、Ａ  軸、Ａ１  光源面積、Ａ２  ＳＬＭ面積、Ｄ１，Ｄ１’  輻射方向、Ｄ２  出射方向、Ｌ  長さ方向、θ１  光源見込み角、θ２  ＳＬＭ見込み角。
【図１】
2011505593.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2011505593.tif 000012
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2011505593.tif 000015
【図１０】
2011505593.tif 000016
【図１１】
2011505593.tif 000017
【図１２】
2011505593.tif 000018
【図１３】
2011505593.tif 000019
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2011505593.tif 000022
【国際調査報告】
2011505593.tif 000023
2011505593.tif 000024