(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型偏光子を備えるビームスプリッタであって、前記反射型偏光子が、第１の矩形基準空間の対角線を画定するように斜めに配置される、ビームスプリッタと、
前記反射型偏光子に近接して配置された光源であって、光源の全体が前記第１の矩形基準空間の内部に配置され、入力光ビームを前記反射型偏光子に向けて放出するように構成された光源と、
前記入力光ビームから得られた出力照射ビームを受け取るように配置された空間光変調器であって、前記出力照射ビームを選択的に反射してパターン化された光ビームを提供するようになっている空間光変調器と、
前記パターン化された光ビームを受け取るようになっている投影レンズとを備え、
前記投影レンズの少なくとも一部が前記第１の矩形基準空間の内部に配置され、
前記ビームスプリッタ、前記光源、前記空間光変調器、及び前記投影レンズが、第２の矩形基準空間によって囲まれ、
前記第１の矩形基準空間が面積Ａ１を有し、前記第２の矩形基準空間が面積Ａ２を有し、３０％＜Ａ１／Ａ２＜７０％である、小型の投影器。
【請求項２】
前記投影レンズが最大横寸法ＬＤ１を有し、前記空間光変調器が最大横寸法ＬＤ２を有し、ＬＤ１がＬＤ２より小さい、請求項１に記載の投影器。
【請求項３】
前記投影器の外側の物体から生じる光を、前記投影レンズを通じて受け取る検出器を更に備える、請求項１に記載の投影器。
【請求項４】
第１のプリズムを備える第１のプリズム体と、
第２のプリズムを備える第２のプリズム体と、
前記第１のプリズム体の入力面に近接して配置され、偏光された入力光ビームを前記第１のプリズム体内へ放出するように構成された光源と、
前記第１のプリズム体と前記第２のプリズム体との間に挟まれた反射型偏光子とを備え、
前記第１のプリズムが前記第２のプリズムよりも実質的に小さい、偏光ビームスプリッタ。
【請求項５】
前記第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１の斜辺の長さＨＬ１及び第２の斜辺の長さＨＬ２を有し、４０％＜ＨＬ１／ＨＬ２＜７０％である、請求項４に記載のビームスプリッタ。
【請求項６】
前記第１のプリズム体が、前記第１のプリズム以外に少なくとも１つのプリズムを備える、請求項４に記載のビームスプリッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光学投影システムに関し、詳細には、サイズが小さく、たとえば投影システムの光学構成要素のすべてが片手の手のひらの中に収まることができ、又は使用者が着用することができる、ヘルメット、アイウェア、若しくは他のヘッドギアなどのデバイス若しくは装置内へ組み込むことができるのに十分なほど小さい投影システムに該当する。本発明はまた、小型の偏光照射器、小型の偏光ビームスプリッタ、並びに関係する物品、システム、及び方法など、そのような投影システムに関係する構成要素にも関する。
【背景技術】
【０００２】
投影システム、並びに偏光照射器及び偏光ビームスプリッタを含む照射器及びビームスプリッタなどの構成要素は、周知である。しかし、多くのそのようなシステム及び構成要素は、着用可能又はポケットサイズの電気光学デバイスなどの小型の用途で使用するのに適した小さい物理的なサイズで高い効率又は高い輝度を提供するように設計されていない。
【発明の概要】
【０００３】
本発明者らは、小型の用途で使用するのによく適した新しい種類の投影システム、並びに偏光照射器及び偏光ビームスプリッタなどの関係する構成要素を開発した。いくつかの場合、小型化は、反射キャビティ又はビームスプリッタ内に提供される折り畳まれた光路の使用によって可能になり、又は促進される。いくつかの場合、小型化は、空間光変調器に当たる位置で収束する照射ビームの使用によって促進される。いくつかの場合、小型化は、実質的に異なるサイズの対向するプリズムを備えるビームスプリッタの使用によって促進される。いくつかの場合、小型化は、斜めに配置された部分反射体が第１の矩形基準空間を画定し、そのような第１の矩形基準空間内に光源の少なくとも一部分又は投影レンズの少なくとも一部分が配置されるビームスプリッタによって促進される。いくつかの場合、小型化は、第１の矩形基準空間及び第２の矩形基準空間の面積の比が３０％〜７０％の範囲内であり、第２の矩形基準空間が投影器の光学構成要素を囲むのにちょうど十分な大きさであるシステムによって例示される。いくつかの場合、小型化は、空間光変調器と比較して小さく、たとえば投影レンズ及び／又はその個別レンズの１つ以上の横寸法を空間光変調器の対応する横寸法の３０％又は５０％又は７０％以下とすることができる投影レンズの使用によって促進される。
【０００４】
本発明者らは、たとえば、ビームスプリッタ、光源、空間光変調器、及び投影レンズを含む小型の投影器を開示する。ビームスプリッタは、反射型偏光子を含み、反射型偏光子は、第１の矩形基準空間の対角線を画定するように斜めに配置される。光源は、反射型偏光子に近接して配置され、入力光ビームを反射型偏光子に向けて放出するように構成される。空間光変調器は、入力光ビームから得られた出力照射ビームを受け取るように配置され、空間光変調器は、出力照射ビームを選択的に反射してパターン化された光ビームを提供するようになっており、投影レンズは、パターン化された光ビームを受け取るようになっている。ビームスプリッタ、光源、空間光変調器、及び投影レンズは、第２の矩形基準空間によって囲まれる。第１の矩形基準空間は面積Ａ１を有し、第２の矩形基準空間は面積Ａ２を有し、３０％＜Ａ１／Ａ２＜７０％である。
【０００５】
本発明者らは、反射型偏光子、光源、空間光変調器、及び投影レンズを含む投影器を開示する。反射型偏光子は、第１の矩形基準空間の対角線を画定するように斜めに配置される。光源は、反射型偏光子に近接して配置され、入力光ビームを反射型偏光子に向けて放出するように構成される。空間光変調器は、入力光ビームから得られた出力照射ビームを受け取るように配置され、出力照射ビームを選択的に反射してパターン化された光ビームを提供するようになっている。投影レンズは、パターン化された光ビームを受け取るようになっている。光源の少なくとも一部分又は投影レンズの少なくとも一部分は、第１の矩形基準空間内に配置される。
【０００６】
本発明者らは、第１のプリズムを構成する第１のプリズム体と、第２のプリズムを構成する第２のプリズム体と、第１のプリズム体と第２のプリズム体との間に挟まれた反射型偏光子とを含むビームスプリッタを開示する。第１のプリズムは、第２のプリズムより実質的に小さい。
【０００７】
本発明者らは、反射体と、反射体とともに反射キャビティを形成するように配置された反射型偏光子とを含む照射器を開示する。照射器はまた、反射キャビティ内に配置されたリターダフィルムと、偏光された入力光ビームを、反射体の開口を通じて反射キャビティ内へ放出するように配置された光源とを含む。反射体、反射型偏光子、及びリターダフィルムは、入力光ビームから出力照射ビームを作り出すように構成され、出力照射ビームは、偏光されている。
【０００８】
本発明者らは、反射体と、反射体に対して斜めに配置された反射型偏光子と、反射体と反射型偏光子との間に配置されたリターダフィルムと、第１の偏光状態の入力光ビームを、反射型偏光子を通じて反射体に向けて放出するように配置された光源とを含む照射器を開示する。反射体、反射型偏光子、及びリターダフィルムは、入力光ビームから出力照射ビームを作り出すように構成され、出力照射ビームは、第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する。
【０００９】
本発明者らはまた、上記の照射器を含む投影器を開示する。
【００１０】
関係する方法、システム、及び物品についても論じる。
【００１１】
本出願の上記その他の態様は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかし、上記の概要は、いかなる場合も、クレームする主題に対する限定として解釈されるべきではなく、そのような主題は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものであり、添付の特許請求の範囲は、手続中に補正されることがある。
【００１２】
本発明について、以下の図を参照して次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】小型の投影システムの概略上面図である。
【図２】図１の投影システム内で使用される反射体の概略正面図である。
【図３】図１の投影システム内で使用される空間光変調器の概略正面図である。
【図４】小型の照射器が「中実キャビティ」型の反射キャビティを備える、小型の投影システムの一部分の概略側面図である。
【図５】小型の照射器が「中空キャビティ」型の反射キャビティを備える、小型の投影システムの一部分の概略側面図である。
【図６Ａ】小型の照射器の反射キャビティとして使用するための光学体の概略斜視図である。
【図６Ｂ】光学体の概略背面図、概略側面図、及び概略上面図である。
【図６Ｃ】光学体の概略背面図、概略側面図、及び概略上面図である。
【図６Ｄ】光学体の概略背面図、概略側面図、及び概略上面図である。
【図７】別の小型の投影システムの概略側面図である。
【図８】光散乱を促進し、出力照射ビームをより空間的に均一にするために、１つの表面が粗面化されている、小型の照射器の反射キャビティとして使用するための光学体の概略側面図である。
【図９Ａ】表面粗さが０．０１度のガウス散乱角をもたらす、照射ビームの出力平面における放射照度と位置の関係を示すグラフである。
【図９Ｂ】図９Ａのグラフに類似しているが、表面粗さが０．１度のガウス散乱角をもたらすグラフである。
【図９Ｃ】図９Ａのグラフに類似しているが、表面粗さが１度のガウス散乱角をもたらすグラフである。
【図９Ｄ】図９Ａのグラフに類似しているが、表面粗さが２度のガウス散乱角をもたらすグラフである。
【図９Ｅ】図９Ａのグラフに類似しているが、表面粗さが４度のガウス散乱角をもたらすグラフである。
【図１０Ａ】図９Ｃの複製である。
【図１０Ｂ】図９Ａのグラフに類似しているが、反射キャビティが中空キャビティを利用し、表面粗さが１度のガウス散乱角をもたらすグラフである。
【図１１】この投影器が実質的に異なるプリズムサイズの偏光ビームスプリッタを使用する照射器を有する、別の小型の投影システムの概略上面又は側面図である。
【図１１Ａ】図１１と同じであるが、２つの矩形基準空間が投影器上に重ねられた概略図である。
【図１１Ｂ】図１１と同じであるが、システムを介する伝搬を示すために偏光通過状態の軸上及び軸外の画像光線が描かれた概略図である。
【図１１Ｃ】図１１と同じであるが、システムを介する伝搬を示すために偏光遮断状態の軸上及び軸外の画像光線が描かれた概略図である。
【図１２】この投影器もまた実質的に異なるプリズムサイズの偏光ビームスプリッタを使用する照射器を有する、別の小型の投影システムの概略上面又は側面図である。
【図１３】この投影器もまた実質的に異なるプリズムサイズの偏光ビームスプリッタを使用する照射器を有する、別の小型の投影システムの概略上面又は側面図である。
【図１４】この投影器が反射キャビティと実質的に異なるプリズムサイズの偏光ビームスプリッタとの両方を使用する照射器を有する、別の小型の投影システムの概略上面又は側面図である。
【図１４Ａ】図１４の光学体の外面上の反射層及びリターディング層の拡大概略図である。
【図１４Ｂ】図１４と同じであるが、２つの矩形基準空間が投影器上に重ねられた概略図である。
【図１５】この投影器が反射キャビティと偏光ビームスプリッタとの両方を使用する照射器を有し、投影システムがまた検出器デバイスを含む、別の小型の投影システムの概略上面又は側面図である。
【図１５Ａ】図１５と同じであるが、２つの矩形基準空間が投影器上に重ねられた概略図である。
【図１６】別の投影システムの概略側面図である。
【００１４】
これらの図では、同じ参照番号は同様の要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
前述のように、本発明者らは、小型化によく適した新しい種類の投影システム及びその構成要素を開発した。これらのシステム及び構成要素は、反射キャビティ又は（たとえば偏光）ビームスプリッタ内の折り畳まれた光路；空間光変調器に当たる位置で収束する照射ビーム；実質的に異なるサイズの対向するプリズムを使用するビームスプリッタ；斜めに配置された部分反射体が第１の矩形基準空間を画定し、そのような第１の矩形基準空間内に光源の少なくとも一部分又は投影レンズの少なくとも一部分が配置されるビームスプリッタ；第１の矩形基準空間及び第２の矩形基準空間の面積の比が３０％〜７０％又は４０％〜７０％の範囲内であり、第２の矩形基準空間がビームスプリッタ、光源、空間光変調器、及び投影レンズなどの投影器の光学構成要素を囲むのにちょうど十分な大きさであるシステム；投影レンズが空間光変調器のアクティブ領域と比較して小さく、たとえば投影レンズ及び／又はその個別レンズの１つ以上の横寸法を空間光変調器の対応する横寸法の３０％又は５０％又は７０％以下とすることができるシステム；投影レンズの収集効率が空間光変調器の面積にわたって実質的に均一であるシステム；という特徴のうちの１つ以上を使用することができる。
【００１６】
次いで図１に移ると、小型の投影器１１０の概略上面図が見られる。参考の目的で、投影器１１０は、ｘ−ｙ−ｚのデカルト座標系で描かれており、ｘ−ｚ平面は水平平面を画定し、ｙ軸は垂直軸であると仮定するが、他の従来技法を使用することもできる。投影器１１０は、照射器１４０、空間光変調器１５０、及び投影レンズ１６０を含む。座標系のｚ軸は、投影器１１０及びその構成部分の光軸１４２に対して平行であると仮定する。照射器１４０は、出力照射ビーム１７２を作り出し、出力照射ビーム１７２は、空間光変調器１５０に当たる。例示的な実施形態では、出力照射ビーム１７２は、そのような変調器１５０のアクティブ領域全体にわたって実質的に空間的に均一であり、その結果、投影される画像の輝度も実質的に均一になる。
【００１７】
空間光変調器１５０には、従来の電子コントローラ（図示せず）が結合され、画像に関連する個々の要素（画素要素）１５２の状態を制御する。画素要素１５２は通常、矩形のアクティブ領域を提供するために、行及び列の格子状に配置される。所与の画素要素１５２は、モノクロームディスプレイの場合のように、「オン」若しくは「オフ」という２つの状態を有することができ、又はフルカラー画像を提供するために、赤、緑、及び青の部分要素を有することができる。空間光変調器１５０の他の従来の構成も企図される。図１の実施形態では、空間光変調器１５０は、透過型の変調器である。したがって、空間光変調器１５０は、出力照射ビーム１７２をパターン化された透過光ビーム１７４に変換する。パターン化された透過光ビーム１７４は、電子コントローラからの画像に関連する情報又は空間的にパターン化された情報を含む。変調器１５０は、微小電子機械システム（microelectromechanical system、ＭＥＭＳ）などの非偏光透過型デバイスとすることができ、又は液晶ベースの変調器とすることができる。後者の場合、変調器１５０は、画素のアレイから出る光の偏光を選択的に回転させ、更にその場合、「オフ」の画素から「オン」の画素を濾過するために、投影器１１０内で空間光変調器の後に偏光子（図示せず）が挿入される。
【００１８】
次いで、パターン化された光ビーム１７４は、投影レンズ１６０によって捕らえられ、投影出力ビーム１７６を作り出す。出力ビーム１７６は、実際の画像、たとえば投影器１１０に対して遠隔に配置された物理的な表面若しくは基板上に表示することができる画像を作り出すことができ、又は仮想の画像、たとえば使用者の目で直接見ることができる画像を作り出すことができる。投影レンズ１６０は、すべての場合ではないが、典型的には、直列に配置された複数の個別レンズを含むモジュールである。図１の実施形態では、投影レンズ１６０は、個別レンズ１６１、１６２、１６３、１６４、及び１６５を含む。これらのレンズは、概略的に描かれているが、個別レンズは、高品質の光学性能を提供するために、湾曲した表面、適した厚さを有し、適した光学ガラス又はプラスチックから構成されることが読み手には理解されよう。１つの例示的な実施形態では、投影レンズは、以下に更に提供する表に示すように、５つの要素からなるモジュールであり、５つの個別レンズを含む。代替実施形態では、参照する５つの要素からなる投影レンズから第５のレンズ（レンズ５）を省略することによって、４つの要素からなる投影レンズを得ることもできる。図１の縮尺は、投影レンズ１６０及びその個別レンズの横寸法（たとえば、ｘ軸に対して平行であり、又はｙ軸に対して平行であり、又は空間光変調器１５０の対角線に沿っている）がそれぞれ、空間光変調器１５０の対応する横寸法より実質的に小さいという意味で正確である。これは、出力照射ビーム１７２が収束ビームであることによって可能になる。たとえば、投影レンズ１６０及び／又はその個別レンズの１つ以上の横寸法は、空間光変調器１５０の対応する横寸法の３０％又は５０％又は７０％以下とすることができる。以下で更に提供する投影レンズ表に基づく例示的な実施形態では、（５つの要素からなる）投影レンズの横寸法は２．８８ｍｍであり、５：４空間光変調器の対角線の長さは６ｍｍであり、４８％の割合である。空間光変調器に最も近い個別レンズの横寸法は２．８ｍｍであり、４７％の割合である。
【００１９】
照射器１４０の目的は、光学画像又はパターンを作り出すことができるように空間光変調器１５０のアクティブ領域を照射することである。すべてではないが多くの場合、出力照射ビーム１７２は、光線１４４によって示唆するように、空間光変調器１５０に当たる位置の収束光ビームであることが望ましい。また多くの場合、出力照射ビーム１７２は、空間光変調器１５０のアクティブ領域にわたって輝度が比較的均一であることも望ましい。更に、多くの場合は、熱の生成を低く、デバイスサイズを小さく抑えるために、物理的に小さく、高効率で高輝度の光源を使用するパッケージで、この照射を実現することが望ましい。高効率で高輝度の光源に対する論理的な選択肢は、発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）など、１つ以上の個別の固体光源である。しかし、他の適した光源を使用することもできる。
【００２０】
この点に関して、「発光ダイオード」又は「ＬＥＤ」は、可視、紫外、又は赤外にかかわらず光を放出するダイオードを指すが、最も実用的な実施形態では、放出される光のピーク波長は、可視スペクトル内、たとえば約４００〜７００ｎｍである。ＬＥＤという用語は、従来の変種であるか、それとも過放射性の変種であるかにかかわらず、「ＬＥＤ」として市販されている非干渉性の封止型又は封入型半導体デバイス、並びにこれに限定されるものではないが垂直共振器表面発光レーザ（vertical cavity surface emitting laser、ＶＣＳＥＬ）を含むレーザダイオードなどの干渉性の半導体デバイスを含む。「ＬＥＤダイ」とは、その最も基本的な形態、すなわち半導体処理手順によって作製された個々の構成要素又はチップの形態のＬＥＤである。たとえば、ＬＥＤダイは、１つ以上の第ＩＩＩ族元素及び１つ以上の第Ｖ族元素の組合せ（ＩＩＩ−Ｖ半導体）から形成することができる。構成要素又はチップは、デバイスを通電するための電力の印加に適した電気接点を含むことができる。例としては、ワイヤボンディング、テープ自動ボンディング（tape automated bonding、ＴＡＢ）、又はフリップチップボンディングが挙げられる。構成要素又はチップの個々の層及び他の機能要素は、典型的には、ウェーハ規模で形成され、次いで、完成したウェーハを個々の部品片に切断して、多数のＬＥＤダイを得ることができる。ＬＥＤダイは、表面実装、チップオンボード、又は他の知られている実装構成向けに構成することができる。いくつかのパッケージ化されたＬＥＤは、ＬＥＤダイ及び関連する反射カップの上にポリマー封入材を形成することによって作製される。いくつかのパッケージ化されたＬＥＤはまた、紫外又は短波長可視ＬＥＤダイによって励起され、可視スペクトル内の１つ以上の波長で蛍光を発する１つ以上の蛍光体材料を含む。本出願の目的には、「ＬＥＤ」はまた、一般にＯＬＥＤと呼ばれる有機発光ダイオードを含むと見なされるべきである。
【００２１】
照射器１４０の中心には光源１２０が位置し、光源１２０は、１つ以上のＬＥＤを含むことができ、いくつかの場合、１つ以上のレーザダイオードを含むことができる。いくつかのそのようなＬＥＤを組み合わせて、所望の光スペクトル分布を作り出すことができる。たとえば、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤの出力を組み合わせて、公称では白色光を提供することができ、又は代わりに若しくは加えて、白色ＬＥＤを使用することができる。別法として、特有の白以外の色の１つ以上のＬＥＤを使用して、色付き（白色以外）の照射、たとえば赤又は緑又は青の照射を作り出すことができ、その場合、投影画像は、フルカラーではなくモノクロームになる。図１の概略図では、光源１２０は、偏光子１２４の後ろに配置された単一のＬＥＤダイ１２２として描かれている。光源１２０は、ＬＥＤダイが青色又はＵＶ光を放出し、黄色又は白色を放出する蛍光体の薄いコーティング（図示せず）で覆われる場合と同様に、白色光を放出すると仮定する。偏光子１２４は、線形の吸収偏光子、多層ポリマー反射型偏光子、又は反射型偏光子及び吸収偏光子の積層体を含む任意の適した偏光子とすることができ、１つの偏光状態の光のみを主に透過し、それにより光源１２０によって放出された光を偏光させる。代替実施形態では、偏光子から遠隔にＬＥＤダイ（又は所望される場合、他の能動光源）を取り付けることを可能にするために、ＬＥＤダイ１２２と偏光子１２４との間に光ガイド、レンズ、又は光合成器を挿入することができる。他の代替実施形態では、偏光子１２４を省略することができ、その結果、光源１２０によって放出される光は偏光されない。更に他の場合、偏光子１２４を保持することができ、偏光子１２４の上に四分の一波長リターダなどのリターダフィルムを追加することができ、その結果、光源１２０は、回転偏光された（円形又は長円形に偏光された）光を放出する。しかし、図１に示す特定の実施形態では、ＬＥＤダイ１２２の前に偏光子１２４が含まれるため、光源１２０は偏光を放出する。矢印１７０は、光源１２０によって反射キャビティ内へ放出される入力光ビームを概略的に表す。反射キャビティは、照射器１４０の一部でもあり、以下で更に論じる。入力光ビーム１７０は、広帯域の（偏光された）白色光を含むと仮定し、伝搬方向の分布、たとえば光軸１４２を中心とする角度のガウス分布を範囲に含むと仮定する。図示の目的で、光源１２０から生じて投影器１１０を通って伝搬する代表的な光線１４４を示す。第１の光線部分１４４ａは、入力光ビーム１７０の一部であり、偏光子１２４の結果、偏光状態Ｐ１を有することが示されている。
【００２２】
入力光ビーム１７０は、反射型偏光子１３４及び反射体１３２によって形成された反射キャビティ１３０内へ放出される。反射体１３２は、入力光ビーム１７０のスペクトル範囲内の光に対して、すべての偏光状態で、高い鏡面反射率（たとえば、場合により、少なくとも７０％又は少なくとも８０％又は少なくとも９０％又は少なくとも９５％）を有し、更に場合により、入射光線の偏光度を反射光線内で実質的に維持する。これらの特徴を供給することができる任意の周知の構造又は材料を使用することができる。この目的で、金属コーティング、光学的に強化された金属コーティング、多層干渉構造又はフィルム（交互の無機材料の積層体であるか、それとも角度範囲及び対象のスペクトル範囲にわたってすべての偏光に対して高い反射率を提供するように適当に配向又は処理された共押出ポリマーの積層体であるかにかかわらず）を使用することができる。たとえば、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）を参照されたい。別法として、いくつかの場合、アルミニウム層又は銀層などの簡単な金属コーティングを反射体１３２に使用することもできる。反射型偏光子１３４は、対象のスペクトル範囲内の１つの偏光状態の光に対して、高い反射率（たとえば、場合により、少なくとも７０％又は少なくとも８０％又は少なくとも９０％）を提供しながら、そのようなスペクトル範囲内の直交する偏光状態の光に対して、低い反射率（たとえば、場合により、３０％未満又は２０％未満又は１０％未満）及び対応する高い透過率をも提供する。これらの特徴を供給することができる任意の周知の構造又は材料を使用することができる。ワイヤ格子偏光子、コレステリック反射型偏光子、又は多層ポリマー反射偏光フィルム（１つの偏光状態に対する高い反射率及び直交する偏光状態に対する低い反射率を提供するように適当に配向又は処理された共押出ポリマーの干渉積層体を含む）を、反射型偏光子１３４に使用することができる。特有の例として、ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な高性能偏光フィルム（Advanced Polarizer Film、ＡＰＦ）を反射型偏光子１３４に使用することができる。適当な反射体１３２及び反射型偏光子１３４を仮定すると、光線１４４によって示すように、１つの偏光状態の光が、反射キャビティ１３０内で前後に反射することができる。図示の実施形態では、反射型偏光子１３４は、第１の偏光状態Ｐ１の光に対して高い反射率を提供するように配向され、したがって、直交する第２の偏光状態Ｐ２の光に対して低い反射率及び高い透過率を提供する。
【００２３】
光源１２０によって放出された偏光が照射器１４０から出るように、偏光状態は、第１の偏光状態Ｐ１（反射型偏光子１３４によって強く反射される）から、直交する第２の偏光状態Ｐ２（反射型偏光子１３４によって強く透過される）へ回転されるべきである。この回転を実現するために、反射キャビティ１３０内にリターダフィルム１３６が含まれる。リターダフィルム１３６は、図に示すように、反射体１３２付近に配置することができ、反射体１３２と実質的に同一の広がりを有することができるが、別法として、リターダフィルム１３６は、反射キャビティ１３０内の別の位置に配置することもできる。リターダフィルム１３６によって提供されるリターデーション量は、代表的な光線がリターダフィルムを通過する回数に基づいて、偏光状態の所望の回転を提供するように選択される。図示の実施形態では、光は、リターダフィルムを２回通過し、そのため、リターダフィルム１３６に対して光の四分の一波長の（１回の通過の）リターダンスが選択されるはずである。したがって、光線１４４を参照すると、反射型偏光子１３４に反射した際、第１の偏光状態Ｐ１は、反射光線部分１４４ｂ内で維持されている。この光線部分１４４ｂは、リターダフィルム１３６を通過し、反射体１３２で反射される。その結果得られる反射光線部分１４４ｃは、リターダフィルム１３６を再び通過し、その後、リターダフィルムを２回通過した結果、第２の偏光状態Ｐ２（状態Ｐ１に直交する）を取得する。したがって、この光線部分１４４ｃは、反射型偏光子１３４によって強く透過され、光線部分１４４ｄとして照射器１４０から出るが、第２の偏光状態Ｐ２を有したままである。光線部分１４４ｃは、上記で論じた出力照射ビーム１７２を構成する多くの光線のうちの１つである。
【００２４】
反射体１３２及び反射型偏光子１３４は、たとえばｘ軸に対して平行であり、又はｙ軸に対して平行であり、又は空間光変調器１５０の対角線に沿っている、同じ又は類似の横寸法を有することができる。更に、反射体１３２及び反射型偏光子１３４は、光源からの光を集束させて、空間光変調器１５０に当たる位置で収束している出力照射ビーム１７２を作り出すのに適当な凸状又は凹状の湾曲を有するような形状とすることができる。そのような湾曲の一例を図１に示す。湾曲は、簡単な球面の湾曲とすることができ、又は非球面とすることができる。湾曲はまた、いくつかの場合、アナモルフィックとすることができ、すなわち１つの平面（たとえば、ｙ−ｚ平面）において、直交する平面（たとえば、ｘ−ｚ平面）より大きく又は強く湾曲させることができる。他の場合、湾曲は、光軸１４２を中心に回転対称とすることができる。
【００２５】
光源１２０からの光が反射キャビティ１３０に入るように、反射体１３２内に開口１３８が設けられる。しかし、光軸１４２に対して平行に進む入力光ビーム１７０内の光線（並びに光軸１４２の周りを中心とする狭い角度の円錐内の光線）は、反射型偏光子１３４によって反射されるが、このとき開口１３８の領域内には反射体１３２がないため、反射体１３２によって反射されず、したがって、そのような光はやはり出力照射ビーム１７２の一部にならないことに留意されたい。これにより、空間光変調器１５０の位置で出力照射ビーム１７２内の光軸１４２近傍に暗い区域が生じることがあり、そのような暗い区域は、開口１３８の影にほぼ類似している。この陰影作用を低減させるには、開口１３８並びに光源１２０を可能な限り小さくすることが役に立つ。
【００２６】
陰影作用を低減させ、出力照射ビーム１７２をより空間的に均一にすることを更に助けるために、照射器１４０内に１つ以上の散乱要素を含めることもできる。そのような散乱要素の一例としては、反射キャビティ１３０の一部として含まれる、溝付きの表面、テクスチャー付きの表面、又は他の方法によって粗面化された表面が挙げられる。反射キャビティ１３０がレンズ又は他の光学体を使用し、そこに様々な反射体又はフィルムが取り付けられる範囲内で、そのような光学体は、シングルポイントダイヤモンド旋削によって作製することができ、そのツーリングパターンにより、入射光の一部分を光軸１４２に向けて散乱させる一連の溝が作られる。散乱要素の別の例としては、反射キャビティ１３０内に配置された散乱材料層が挙げられる。そのような層は、たとえば、微粒子が充填された接着剤フィルム層、及び／又は異なる屈折率の層で被覆された微細構造の表面とすることができ、又はそれを含むことができる。どのタイプの散乱要素が使用されるかにかかわらず、散乱要素は、前述した照射器の動作を損ねないように、光の偏光状態を実質的に維持するべきである。いくつかの場合、散乱要素は、空間的に均一の散乱、すなわち光軸１４２からの径方向距離に応じて同じ散乱を提供することができる。他の場合、散乱要素は、空間的に均一でない散乱、たとえば、光軸１４２又はその付近で最大量の散乱を提供し、光軸１４２からの径方向距離が増大した位置で散乱を低減させるように設計することができる。
【００２７】
図１の検証により、当然ながらリターダフィルム１３６によって引き起こされる偏光の意図的な変化を除いて、反射キャビティ１３０内で伝搬する光の偏光状態を維持することが重要であることが理解されよう。レンズ又は他の光学体が反射体１３２と反射型偏光子１３４との間の空間を実質的に埋め、かつそのような光学体が光学的な残留複屈折を有する材料から作られた場合、そのような残留複屈折は、所与の光線が反射キャビティ１３０を横断する際にその光線の偏光状態を変化させる可能性があり、その結果、たとえば、光線部分１４４ａは、反射型偏光子１３４で実質的に反射されなくなり、又は光線部分１４４ｃは、反射型偏光子１３４で実質的に透過されなくなる。この理由で、照射器１４０の適切な動作を維持することができるように、複屈折をほとんど又はまったく有していない材料又は媒体で反射キャビティ１３０の容積を実質的に埋めることが望ましい。本明細書で「中実キャビティ」と呼ぶある種類の例では、キャビティ容積の大部分、場合によりキャビティ容積の実質的に全体が、ＰＭＭＡ、環状ポリオレフィン、無機ガラス、又はシリコーンなど、非常に低い複屈折を有する１つ以上の固体の光透過性材料を含む。本明細書で「中空キャビティ」と呼ぶ別の種類の例では、キャビティ容積の大部分、場合によりキャビティ容積の実質的に全体が、空気又は真空を含む。中空キャビティ手法のいくつかの利点としては、以下で更に論じるように、測定可能な複屈折がないこと、重量が低減されること、及び陰影作用の遮蔽が改善されることが挙げられる。
【００２８】
図１の実施形態では、開口１３８は、反射体１３２内だけでなく、リターダフィルム１３６内にも設けられる。このため、光線１４４は、光源１２０から空間光変調器１５０へ進むとき、リターダフィルム１３６をちょうど２回通過する。代替実施形態では、リターダフィルム１３６が完全な状態で連続し、中心孔をもたないように、リターダフィルム１３６の開口を省略することもできる。その場合、光線１４４は、リターダフィルム１３６を光線部分１４４ａ内で１回、光線部分１４４ｂ内でもう１回、光線部分１４４ｃ内で再び通過し、リターダフィルム１３６を合計３回通過する。そのような実施形態の性能は、最適でない可能性があるが、用途によっては十分なこともある。そのような実施形態では、リターダフィルム１３６の１回の通過のリターデーションは、代表的な光線がリターダフィルムを３回通過することに基づいて、偏光状態の所望の回転を提供するように選択されるはずであり、光の四分の一波長よりやや小さいという結果が得られるはずである。
【００２９】
図２は、反射キャビティ１３０及びその構成部分の可能な外側境界又は形状を示すために、異なる視点から得たものである。特に、図２は、反射体１３２と同じ又は類似のものとすることができる反射体２３２の正面図であり、反射体２３２は、前述した投影器１１０と同じ又は類似のものとすることができる投影器の一部分である。反射体２３２内には開口２３８が設けられ、開口２３８も同様に、図１の開口１３８と同じ又は類似のものである。図２の視点からは、開口全体をはっきりと見ることができる。開口２３８は、必須ではないが典型的には、反射キャビティの光軸２４２で中心に位置する。いくつかの場合、反射体２３２は、従来の丸いレンズで典型的であるように、丸い（円形の）外側境界又は縁部２３２ａを有することができる。他の場合、反射体２３２を切って境界又は縁部２３２ｂを低減させることによって、投影器のサイズ及び重量を減少させることができる。図２に描かれている境界２３２ｂは矩形であり、そのアスペクト比は約５：４である。この５：４のアスペクト比は、照射光学系と空間光変調器の効率的な整合のために、空間光変調器１５０のアクティブ領域のアスペクト比に実質的に整合することが意図されているが、反射体２３２の実際の長さ及び幅の寸法は、空間光変調器の寸法よりやや大きくすることができる。図２には反射体２３２のみを示すが、反射型偏光子１３４及びリターダフィルム１３６などの反射キャビティ１３０の他の主要な構成要素の境界又は縁部も、反射体２３２の境界又は縁部、たとえば縁部２３２ａ又は縁部２３２ｂに整合又は実質的に整合させることができることに留意されたい。
【００３０】
図３は、空間光変調器３５０の正面図を概略的に示す。空間光変調器３５０は、図１の空間光変調器１５０と同じ又は類似のものとすることができる。別法として、空間光変調器３５０は、以下の実施形態のいくつかで論じるように、反射型の空間光変調器とすることもできる。変調器３５０のアクティブ領域は、個別画素要素３５２の行及び列で埋められるが、説明を簡単にするために、図３には行及び列のいくつかのみを示す。アクティブ領域の長さ及び幅は、典型的には実質的に矩形であり、多くの場合、この矩形の長さと幅のアスペクト比は、５：４である。当然ながら、他のアスペクト比を使用することもできるが、場合によっては、照射光学系の相対的な形状（たとえば、アスペクト比によって表される）を、空間光変調器の形状に整合させることが望ましい。前述したように、空間光変調器３５０には電子コントローラが結合されて、個々の画素のすべての状態を制御する。空間光変調器３５０は、出ていく光線の偏光の回転及び／又は出ていく光線の角偏向によって、「オン」の画素と「オフ」の画素の違いが与えられるように構成することができる。
【００３１】
図４は、小型の照射器を含む小型の投影システムの一部分を示し、照射器は、前述の「中実キャビティ」型の反射キャビティを備える。したがって、図４で、照射器４４０は、光源４２０及び反射キャビティ４３０を含む。光源４２０は、ＬＥＤダイ４２２及び偏光子４２４を含むが、別法として、光源４２０は、光源１２０に関して上記で論じた変種のいずれかとすることができ、又はそれを備えることができる。照射器４４０及び光源４２０、並びに空間光変調器４５０（画素要素４５２を有する）は、光軸４４２に沿って配置される。光源は、入力光ビーム４７０を反射キャビティ４３０内へ送り込む。反射キャビティ４３０は、反射型偏光子４３４及び反射体４３２によって画定されている。反射キャビティ内には、リターダフィルム４３６が配置される。リターダフィルム４３６は、反射体４３２に隣接して配置され、反射体とリターダフィルムの両方の中に開口４３８が設けられる。偏光光源４２０からの光は、出力照射ビーム４７２として反射キャビティ４３０を出て、空間光変調器４５０のアクティブ領域を照射する。空間光変調器４５０は、ビーム４７２をパターン化された透過光ビーム４７４に変換する。ビーム４７４は、画像に関連する情報又は空間的にパターン化された情報を含む。図４の実施形態の上記の要素はすべて、図１に関連して上記で論じた対応する要素と同じ又は類似のものとすることができ、図４の実施形態は、図１の投影器と同じ又は類似の投影器内で使用することができる。同様に、光源４２０からの偏光がキャビティ４３０内で前後に反射し、その偏光が回転して出力照射ビーム４７２として出ることを可能にする方法は、照射器１４０の動作と同じ又は類似であり、ここで繰り返す必要はない。
【００３２】
しかし、反射キャビティ４３０の特定の構造は、いくつかの追加の観察を行う価値がある。反射体４３２と反射型偏光子４３４との間の空間は、キャビティ容積を画定し、そのキャビティ容積の実質的にすべてが、１つ以上の固体の光透過性材料、特に第１の光学レンズ又は光学体４３１及び第２の光学レンズ又は光学体４３３によって占有される。光学体４３１、４３３は、適した光学接着剤又は他の光学ボンディング材料によって、境界面４３５に沿ってともに接合される。製造を容易にするため、境界面４３５は平面にすることができる。光学体４３１、４３３は、上記でより詳細に論じたように、非常に低い複屈折の適当な光学材料から構成されており、異なるそのような光学材料又は同じ光学材料から構成することができる。代替実施形態では、２つの光学体４３１、４３３は、いかなる境界面４３５も内部にもたないが同じ外面を有する単体の光学体に置き換えることができる。光学体４３１は、湾曲した外面４３１ａを有しており、リターダフィルム４３６は、直接、又は適した光学ボンディング材料によって、外面４３１ａに取り付けられる。反射体４３２は、リターダフィルムの上に取り付けられ、その結果、リターダフィルムは、反射体４３２と反射型偏光子４３４との間に適切に位置決めされる。反射型偏光子４３４は、光学体４３３の湾曲した外面４３３ａに取り付けられる。反射体４３２及びリターダフィルム４３６の中心部分は、光源４２０に合わせて適当にサイズ設定された開口４３８を画定するように、エッチングされ、切断され、又は他の方法で落とされる。開口４３８では、光学体４３１の外面４３１ａを露出させることができる。
【００３３】
図５は、図４に類似しているが、照射器が中実キャビティではなく中空キャビティ型の反射キャビティを備える反対の場合の小型の投影システムの一部分を示す。したがって、図５で、照射器５４０は、光源５２０及び反射キャビティ５３０を含む。光源５２０は、ＬＥＤダイ５２２及び偏光子５２４を含むが、別法として、光源５２０は、光源１２０に関して上記で論じた変種のいずれかとすることができ、又はそれを備えることができる。照射器５４０及び光源５２０、並びに空間光変調器５５０（画素要素５５２を有する）は、光軸５４２に沿って配置される。光源は、入力光ビーム５７０を反射キャビティ５３０内へ送り込む。反射キャビティ５３０は、反射型偏光子５３４及び反射体５３２によって画定されている。反射キャビティ内には、リターダフィルム５３６が配置される。リターダフィルム５３６は、反射体５３２に隣接して配置され、反射体とリターダフィルムの両方の中に開口５３８が設けられる。偏光光源５２０からの光は、出力照射ビームとして反射キャビティ５３０を出て、空間光変調器５５０のアクティブ領域を照射する。空間光変調器５５０は、照射ビームをパターン化された透過光ビーム５７４に変換する。ビーム５７４は、画像に関連する情報又は空間的にパターン化された情報を含む。図５の実施形態の上記の要素はすべて、図１に関連して上記で論じた対応する要素と同じ又は類似のものとすることができ、図５の実施形態は、図１の投影器と同じ又は類似の投影器内で使用することができる。同様に、光源５２０からの偏光がキャビティ５３０内で前後に反射し、その偏光が回転して出力照射ビームとして出ることを可能にする方法は、照射器１４０の動作と同じ又は類似であり、ここで繰り返す必要はない。
【００３４】
しかし、反射キャビティ５３０の特定の構造は、いくつかの追加の観察を行う価値がある。反射体５３２と反射型偏光子５３４との間の空間は、キャビティ容積を画定し、そのキャビティ容積の実質的にすべてが、固体の光透過性材料ではなく、空気又は真空によって占有される。これは、互いから隔置された２つの光学体の内向きの主表面上に対向する反射体及びリターダフィルムを支持することによって可能になる。特に、第１の光学レンズ又は光学体５３１は、第２の光学レンズ又は光学体５３３に面して湾曲した主表面５３１ａを有し、第２の光学体５３３は、第１の光学体５３１に面して湾曲した主表面５３３ａを有する。光学体５３１、５３３は、光学体の外縁部に取り付けられた適当な基板又はフレーム構造によって、各自の相対位置にしっかりと安定して保持することができる。光学体５３１、５３３は、光源５２０からの光が光学体５３１を通過し、反射キャビティ５３０を出る光が光学体５３３を通過することが可能になるように、適当な透過性の光学材料から構成することができる。光学体５３１、５３３はまた、光学体５３１を通過する光の偏光状態並びに光学体５３３を通過する光の偏光状態が著しく回転されないように、比較的低い複屈折の光学材料から構成することができる。しかし、光学体５３１、５３３を通過する光線の光路長が、光学体４３１、４３３を通過する光線の光路長より実質的に短いため、光学体５３１、５３３内で許容することができる複屈折の量は、光学体４３１、４３３の複屈折の量より実質的に大きい。この結果、光学体５３１、５３３の厚さ（ｚ軸に沿って測定される寸法）が、反射キャビティ５３０の軸上の厚さより実質的に小さくなるように設計することが可能になる。光学体５３１は、湾曲した内面５３１ａを有しており、反射体５３２は、直接又は適した光学ボンディング材料によって、内面５３１ａに取り付けられる。リターダフィルム５３６は、リターダフィルムの上に取り付けられ、その結果、リターダフィルムは、光学体５３１、５３３が適切に取り付けられると、反射体５３２と反射型偏光子５３４との間に適切に位置決めされる。反射型偏光子５３４は、光学体５３３の湾曲した内面５３３ａに取り付けられる。反射体５３２及びリターダフィルム５３６の中心部分は、光源５２０に合わせて適当にサイズ設定された開口５３８を画定するように、エッチングされ、切断され、又は他の方法で落とされる。開口５３８では、光学体５３１の内面５３１ａを露出させることができる。
【００３５】
中空キャビティ型の照射器のいくつかの利点としては、重量が低減されること、固体の光学体内で生じうる熱誘起応力に起因する複屈折がないことを含めて、反射キャビティ内に測定可能な複屈折がないこと、微細複製によって湾曲表面５３１ａ、５３３ａを薄い基板内に形成することができること、迷光複屈折の問題を低減させ、あらゆる吸収損失を低減させること、並びに陰影作用の遮蔽が改善されること、すなわち図１０Ａ及び図１０Ｂに関連して以下に示すように出力照射ビームの空間均一性が改善されることのうちの１つ以上を挙げることができる。
【００３６】
図６Ａ〜６Ｄは、開示する小型の照射器及び投影器の少なくともいくつかで有用であることが判明した特定の光学体６３７の様々な図を示す。図６Ａは光学体６３７の斜視図であり、図６Ｂは背面図であり、図６Ｃは側面図であり、図６Ｄは上面図である。図６Ａ〜６Ｄは、様々な図示の特徴の相対的な長さ、幅、及び厚さに関して、少なくともほぼ原寸に比例している。光学体６３７は、平面の境界面６３５に沿って第２の光学体６３３に取り付けられた第１の光学体６３１から構成される。光学体６３１、６３３は、図４の光学体４３２、４３３に類似しており、図４のそれらの光学体は、光学体６３７に関連してここに述べる通りに厳密に設計することができる。
【００３７】
第１の光学体６３１及び第２の光学体６３３は、非常に低い複屈折の同じ光学材料、特に５５０ｎｍの可視波長で屈折率が約１．４９であるアニールしたＰＭＭＡから作られると仮定する。第１の光学体６３１は、外側の凸状主表面６３１ａを有し、第２の光学体６３３は、外側の凹状主表面６３３ａを有し、これらの表面の湾曲はどちらも、光学体６３７の同じ光軸６４２に沿って配向される。また、これらの２つの表面の湾曲はそれぞれ、非球面であるが、光軸６４２を中心に回転対称である（光学体６３７、６３１、６３３の矩形の外側境界又は縁部を除く）。
【００３８】
表面６３１ａの湾曲半径は１１．１５６ｍｍであり、円錐定数は０．１１０５５であり、多項式非球面係数は以下の通りである。
第４次非球面係数：０．０００１２２８６
第６次非球面係数：−１．３８４５Ｅ−０６
第８次非球面係数：５．２８５０Ｅ−０８
ここでは、非常に小さい数に対して指数表記を使用している。本明細書では、ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（商標）の照射設計ソフトウェアの用語体系を使用して、表面６３１ａ（及び６３３ａ）の湾曲に関する非球面係数及び他の情報を提供する。
【００３９】
表面６３３ａの近軸湾曲半径は５８．５６２ｍｍであり、円錐定数は２９．０５２であり、多項式非球面係数は以下の通りである。
第４次非球面係数：２．２９９７Ｅ−０５
第６次非球面係数：１．２０２５Ｅ−０５
第８次非球面係数：７．０９３３Ｅ−０８
【００４０】
光学体６３７及びその構成体６３１、６３３の全体的な長さ（ｘ軸に沿った寸法）及び幅（ｙ軸に沿った寸法）は、それぞれ９．２ミリメートル及び７．４ミリメートルである。９．２ｍｍの長さと７．４ｍｍの幅は、実質的に５：４の比率になる。光軸６４２で測定される光学体６３７の軸方向の厚さ、すなわち光学体６３７の物理的な厚さ（ｚ軸に沿った）は、４．３８ミリメートルである。
【００４１】
図４に類似の実施形態で光学体６３７を利用する小型の投影システムの性能を、市販の光学モデリングソフトウェアでモデリングした。そのようなモデリングについては、図８及び図９Ａ〜９Ｅに関連して以下で論じる。
【００４２】
図７は、別の小型の投影システムの概略側面図であり、この投影システムは、図５に類似の中空キャビティ型の反射キャビティを有する照射器を使用する。図７で、投影器は、小型の照射器７４０と、空間光変調器７５０（画素要素７５２を有する）と、投影レンズ７６０（個別レンズ７６１、７６２、７６３、７６４、及び７６５を有するレンズモジュール）とを含む。照射器７４０は、光源７２０及び反射キャビティ７３０を含む。光源７２０は、ＬＥＤダイ７２２及び偏光子７２４を含むが、別法として、光源７２０は、光源１２０に関して上記で論じた変種のいずれかとすることができ、又はそれを備えることができる。照射器７４０及び光源７２０、並びに空間光変調器７５０及び投影レンズ７６０は、光軸７４２に沿って配置される。光源は、入力光ビーム７７０を反射キャビティ７３０内へ送り込む。反射キャビティ７３０は、反射型偏光子７３４及び反射体７３２によって画定されている。反射キャビティ内には、リターダフィルム７３６が配置されている。リターダフィルム７３６は、反射体７３２に隣接して配置され、反射体とリターダフィルムの両方の中に開口７３８が設けられる。偏光光源７２０からの光は、出力照射ビームとして反射キャビティ７３０を出て、空間光変調器７５０のアクティブ領域を照射する。空間光変調器７５０は、照射ビームをパターン化された透過光ビーム７７４に変換する。ビーム７７４は、画像に関連する情報又は空間的にパターン化された情報を含む。図７の実施形態の上記の要素はすべて、図１及び図５に関連して上記で論じた対応する要素と同じ又は類似のものとすることができる。同様に、光源７２０からの偏光がキャビティ７３０内で前後に反射し、その偏光が回転して出力照射ビームとして出ることを可能にする方法は、照射器１４０の動作と同じ又は類似である。要するに、代表的な光線７４４を参照すると、入力光ビーム７７０の一部である第１の光線部分７４４ａは、偏光状態Ｐ１を有し、第２の光線部分７４４ｂは、反射型偏光子７３４からの反射によって生成され、第３の光線部分７４４ｃは、反射体７３２からの反射によって生成され、光線がリターダフィルム７３６を２回通過したことにより回転した第２の偏光状態Ｐ２を有し、出力照射ビームの一部である第４の光線部分７４４ｄはまた、第２の偏光状態Ｐ２を有し、空間光変調器７５０に当たり、第５の光線部分７４４ｅは、ビームが通過する特定の画素７５２が「オン」状態であるか「オフ」状態であるかに応じて、変調器７５０によって空間的に変調されている。光線部分７４４ｅが変調器７５０によって通されると仮定した場合、光線部分７４４ｅは、先へ進んで投影レンズ７６０によって捕捉され、遠隔表面又は使用者へ放出される。
【００４３】
図５の実施形態と同様に、図７の投影器及び照射器は、中空キャビティ型の反射キャビティ７３０を利用する。第１の光学レンズ又は光学体７３１は、第２の光学レンズ又は光学体７３３に面して湾曲した主表面７３１ａを有し、第２の光学体７３３は、第１の光学体７３１に面して湾曲した主表面７３３ａを有する。これらの光学体７３１、７３３は、前述の光学体５３１、５３３に類似しているが、それぞれの主表面の湾曲が変更されている。図５の実施形態に対して、表面７３１ａの湾曲は低減され（湾曲半径がより大きい）、表面７３３ａの湾曲は凸状から凹状へひっくり返されている。この点に関して、開示する実施形態では、反射キャビティ（中空キャビティ型及び中実キャビティ型の両方）を形成する反射体の湾曲を選択する際に、実質的な設計上の柔軟性があり、更に、湾曲していない又は平面の形状を使用することもできる。しかし、多くの場合は、それにもかかわらず、空間光変調器に当たる位置で収束している照射ビームを作り出す１組の湾曲を選択することが望ましい。
【００４４】
前述のように、光学体６３７を利用する小型の投影システムの性能を、市販の光学モデリングソフトウェアでモデリングした。モデリングの一部として調査した１つの追加の特徴として、制御された光散乱量を導入するために、図８に全体として示すように、光学体の湾曲した外面のうちの１つに表面粗さを追加した。図８で、光学体８３７は、第１の光学体８３１及び第２の光学体８３３から構成され、第１の光学体８３１及び第２の光学体８３３は、平面の境界面８３５に沿ってともに接合され、光軸８４２に沿って位置合わせされている。第１の光学体８３１は、湾曲した外面８３１ａを有し、第２の光学体８３３は、湾曲した外面８３３ａを有する。図を簡単にするために、反射体、反射型偏光子、及びリターダフィルムを図８から省略したが、光学体８３７を使用して反射キャビティを形成するために、前述のようにそれぞれの湾曲表面４３１ａ、４３３ａに取り付けられるのと同様に、表面８３１ａ、８３３ａにもそのような光学素子が取り付けられることが、読み手には理解されよう。具体的には、リターダフィルム及び反射体（適した開口を有する）は、湾曲表面８３１ａに取り付けられ、反射型偏光子は、湾曲表面８３３ａに取り付けられる。ＬＥＤダイ８２２及び偏光子８２４を有する光源８２０が、入力光ビーム８７０を反射キャビティ内へ送り込み、出力照射ビーム８７２が、反射キャビティの他方の側から出て、図８に参照番号８５４によって概略的に表す空間光変調器を照射する。反射キャビティ内での光の前後の伝搬は、実質的に図１に記載した通りである。
【００４５】
光学モデリングは、湾曲表面８３１ａに沿って制御された量の表面粗さをもたらしながら、その他の点ではその表面の元の公称の湾曲を維持することを可能にした。また、同じ制御された表面粗さを、そのような表面に取り付けられると仮定した反射体（たとえば、図４の反射体４３２参照）にも与えた。このモデリングでは、図６の光学体６３７に対して上記で論じた湾曲、厚さ、及び材料特性を仮定した。また、この光学モデリングでは、以下の内容を仮定した。
・反射体（図４の反射体４３２参照）の反射率は、すべての偏光に対して１００％とした。
・反射型偏光子（たとえば、図４の反射型偏光子４３４参照）の反射率は、第１の偏光状態で１００％とし、直交する第２の偏光状態で０％（１００％の透過）とした。
・開口（たとえば、図４の開口４３８参照）のサイズは、０．３×０．５ミリメートルとした。
・空間光変調器の長さと幅のアスペクト比は５：４とし、対角線は６．０ミリメートルとした。
・投影レンズモジュールは、下表に示す直列に配置された５つの個別レンズを含んだ。レンズ１は、空間光変調器から最も遠い個別レンズを指し、レンズ５は、空間光変調器に最も近い個別レンズを指し、負の半径（Ｒ１、Ｒ２）は凹状の湾曲を示し、正の半径は凸状の湾曲を示し、ＣＴは中心の厚さを示し、Ｒ１ＣＨはＲ１の中心の高さを示し、ＤＩＡはレンズ径を示す。
【００４６】
【表１】
0006759212.tif 000002
【００４７】
この表から、投影レンズの全体的な横寸法（直径）はわずか２．８８ミリメートルであり、空間光変調器に最も近い個別レンズ（レンズ１）の直径はわずか２．８ｍｍであることに留意されたい。
【００４８】
光学モデリングにより、出力照射ビームによって作り出される光の分布を、投影レンズによって遠視野の検出器平面上へ撮像されるものとしてシミュレートし、その遠視野画像の輝度又は強度（放射照度）を位置に応じて計算した。このモデリングを、湾曲表面８３１ａの異なる量の表面粗さに対して繰り返した。その結果を図９Ａ〜９Ｅに示す。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、及び図９Ｅでは、表面粗さが０．０１度、０．１度、１度、２度、及び４度のガウス拡散角にそれぞれ対応すると仮定した。これらの図では、実線の曲線９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０２ｄ、及び９０２ｅは、遠視野平面内で水平軸又はｘ軸に沿って計算した放射照度と位置の関係を示す曲線を表し、破線の曲線９０４ａ、９０４ｂ、９０４ｃ、９０４ｄ、及び９０４ｅは、遠視野平面内で垂直軸又はｙ軸に沿って計算した放射照度と位置の関係を示す曲線を表す。図９Ａ〜９Ｅの検証及び比較により、表面粗さ及び光散乱の量を増大させることで、より均一の放射照度分布が得られ、画像の中心で目立つ暗い点又は影が少なくなることが確認される。
【００４９】
次いで、光学モデリングソフトウェアを再び使用して、中実キャビティ型の照射器と中空キャビティ型の照射器との比較を確立した。図９Ａ〜９Ｅの結果はすべて、中実キャビティ型の照射器を仮定する。本発明者らは、反射キャビティ内のアニールしたＰＭＭＡ材料を空気（屈折率＝１）に置き換えながら、湾曲、距離、反射率などを含むその他すべては同じままになるように、モデリングソフトウェアをプログラミングすることによって、中空キャビティ型の照射器をシミュレートした。この比較は、表面粗さが１度のガウス拡散角に対応する場合に対して行った。中実キャビティ型のシステムに対する結果を図９Ｃに示し、比較を容易にするために図１０Ａに複製した。対応する中空キャビティ型のシステムに対する結果は、図１０Ｂに示し、実線の曲線１００２ｂは、遠視野平面内で水平軸又はｘ軸に沿って計算した放射照度と位置の関係を示す曲線を表し、破線の曲線１００４ｂは、遠視野平面内で垂直軸又はｙ軸に沿って計算した放射照度と位置の関係を示す曲線を表す。図１０Ａ及び図１０Ｂを比較することで、小型の照射器に対する中空キャビティ設計により、陰影作用の遮蔽が改善され、かつ出力照射ビームの空間均一性が改善されるという結論が確認される。
【００５０】
図１１を次に参照すると、異なるタイプの小型の照射器及び投影器１１１０が見られる。図１に示す反射キャビティ構成を使用するのではなく、投影器１１１０は、偏光ビームスプリッタ１１８０を使用し、ビームスプリッタは、実質的に異なるサイズの対向するプリズムを使用する。投影器はまた、ＬＥＤダイ１１２２及び偏光子１１２４を含む光源１１２０と、画素要素１１５２を含む空間光変調器１１５０（図１１Ａ参照）と、個別レンズ１１６１、１１６２、１１６３、１１６４を含む投影レンズ１１６０とを備える。光源、空間光変調器、及び投影レンズは、前述の実施形態で論じた様々な光源、空間光変調器、及び投影器と同じ又は類似のものとすることができるが、投影器１１１０内の空間光変調器は、透過型ではなく反射型で動作するように設計される。その結果、空間光変調器１１５０は、たとえば、反射型液晶（Liquid Crystal on Silicon、ＬＣｏＳ）デバイスとすることができ、又はそれを備えることができる。そのようなデバイスは、平坦にすることができ（概略的に示す）、又は１つ以上の軸内で湾曲した反射体アレイを含むことができる。
【００５１】
光源１１２０は、偏光された入力光ビーム１１７０をビームスプリッタ１１８０内へ、斜めに配置された反射型偏光子１１８４に向かって放出する。反射型偏光子１１８４は、前述の実施形態で論じた反射型偏光子と同じ又は類似のものとすることができるが、反射型偏光子１１８４は、所望する場合、斜めの角度性能に対して、浸漬構成（ガラス又はプラスチックなどの固体の光透過型光学材料によって取り囲まれる）で最適化することができる。反射型偏光子は、２つの対向するプリズム体間に挟まれて、ビームスプリッタ１１８０を形成する。第１のそのようなプリズム体１１９０は、比較的小さいプリズム１１９２を画定する２つのファセット１１９２ａ、１１９２ｂを含む。入力光ビーム１１７０は、ファセット１１９２ａを通ってビームスプリッタ１１８０に入り、空間光変調器からの空間的にパターン化された光（以下で説明する）が、ファセット１１９２ｂを通ってビームスプリッタを出る。サイズ比較の目的で、ファセット１１９２ａ、１１９２ｂを反射型偏光子１１８４まで延ばして、標識付きの点ｃ及びｂをそれぞれ画定することによって、小さいプリズム１１９２の境界を確かめることができる。第３の点ａは、小さいプリズム１１９２の頂点でファセット１１９２ａ、１１９２ｂの交点に位置する。したがって、この１組の点ａ、ｂ、ｃは、小さいプリズム１１９２の角を画定すると見なすことができる。
【００５２】
第１のプリズム体１１９０と対向する他方のプリズム体は、比較的大きい方のプリズム１１９５である。このプリズム１１９５の角は、標識付きの点ｄ、ｅ、及びｆとしてはっきりと見える。プリズム１１９５の側面には、湾曲した外面を有するレンズ又は他の光学体が取り付けられる。代替実施形態では、これらの光学体の一方又は両方をプリズム１１９５と組み合わせて、単体のプリズム体とすることができる。
【００５３】
図１１に示すこれらの湾曲した外面のうちの１つには、反射体１１８２が取り付けられ、反射体１１８２と反射型偏光子１１８４との間には、リターダフィルム１１８６が配置される。反射体１１８２は、上記で論じた反射体１３２、２３２、４３２、５３２、７３２と同じ又は類似のものとすることができ、たとえば、反射体１１８２は、入力光ビーム１１７０のスペクトル範囲内の光に対して、すべての偏光状態で、高い鏡面反射率（たとえば、場合により、少なくとも７０％又は少なくとも８０％又は少なくとも９０％又は少なくとも９５％）を有することができ、更に場合により、入射光線の偏光状態を反射光線内で実質的に維持する。リターダフィルム１１８６は、前述の実施形態で論じたリターディングフィルムと同じ又は類似のものとすることができる。
【００５４】
光源１１２０は、ビームスプリッタ１１８０とともに、照射器として働く。代表的な光線１１４４に関連して説明するように、光源１１２０からの光は、ビームスプリッタ１１８０内で伝搬した後、出力照射ビーム１１７２として出る。出力照射ビーム１１７２は、空間光変調器１１５０のアクティブ領域を照射し（図１１Ａ参照）、その結果、光学画像又はパターンを作り出すことができる。すべてではないが多くの場合、出力照射ビーム１１７２は、空間光変調器１１５０に当たる位置の収束光ビームであることが望ましい。また多くの場合、出力照射ビーム１１７２は、空間光変調器１１５０のアクティブ領域にわたって輝度が比較的均一であることも望ましい。
【００５５】
光線１１４４を参照すると、第１の光線部分１１４４ａは、入力光ビーム１１７０の一部であり、ファセット１１９２ａを通ってビームスプリッタ１１８０に入る。光線部分１１４４ａは、偏光子１１２４によって、第２の偏光状態Ｐ２を有するようになる。反射型偏光子１１８４は、第２の偏光状態Ｐ２の光を強く透過し、かつ直交する第１の偏光状態Ｐ１の光を強く反射するように、構成及び配向される。したがって、反射型偏光子１１８４に当たる際、光線部分１１４４ａは、反射型偏光子１１８４を通じてプリズム１１９５内へ強く透過されて、それでもなお第２の偏光状態Ｐ２を有する光線部分１１４４ｂになる。次いで、光線は、リターダフィルム１１８６を通過して光線部分１１４４ｃになり、反射体１１８２によって反射されて光線部分１１４４ｄになり、リターダフィルム１１８６を再び通過して光線部分１１４４ｅになる。リターダフィルム１１８６を２回通過する結果、光線部分１１４４ｅは、元の第２の偏光状態Ｐ２に直交する第１の偏光状態Ｐ１を有する。反射型偏光子１１８４に当たる際、光線部分１１４４ｅは、強く反射されて光線部分１１４４ｆになり、最終的に照射器の湾曲した下面から光線部分１１４４ｇとして出る。光線部分１１４４ｇは、出力照射ビーム１１７２の一部と見なすことができる。
【００５６】
空間光変調器１１５０（図１１Ａ参照）は、照射器の出力部で出力照射ビーム１１７２内に配置され、入射光を画像に関連して選択的に反射する。たとえば、「オン」状態の画素要素１１５２は、反射光の偏光状態を９０度回転させることができ、「オフ」状態の画素要素１１５２は、そのような偏光回転を作り出すことができず、又は逆も同様である。どちらの場合も、空間光変調器１１５０は、出力照射ビーム１１７２をパターン化された反射光ビーム１７４に変換し、光ビーム１７４は、以下に説明するように、同じビームスプリッタ１１８０を通り、ファセット１１９２ｂを通じて投影レンズ１１６０へ透過される。次いで、投影レンズ１１６０は、パターン化された反射光ビームを、前述の実施形態で論じた投影出力ビームに類似している投影出力ビーム１１７６に変形する。
【００５７】
ビームスプリッタ１１８０の動作に関連して、この場合も、リターダフィルム１１８６によって引き起こされる偏光の意図的な変化を除いて、ビームスプリッタ内で伝搬する光の偏光状態を維持することが重要であることが理解されよう。したがって、前述したように、プリズム１１９２、１１９５及びそれに接続された他の光学体を構成する固体の光透過型光学材料を、非常に低い複屈折の材料から作ることが望ましい。
【００５８】
小型化を容易にする投影器１１１０の１つの設計上の特徴は、プリズム１１９２、１１９５の実質的なサイズの不一致である。プリズム１１９２を他方のプリズムより実質的に小さくすることによって、光源１１２０及び／又は投影レンズ１１６０を反射型偏光子１１８４により近づけることができ、したがって全体的な投影器のサイズを低減させることができる。しかし、小さいプリズム１１９２は、大きい方のプリズムに対して顕微鏡的なサイズである必要はない。その代わりに、小さいプリズム１１９２は、第１のプリズム体１１９０を通過する光が主に又はほとんど、小さいプリズム１１９２も通って透過されるのに十分な大きさであることにも留意されたい。対向するプリズムの相対的なサイズは、それらの斜辺の長さ及び／又はそれらのプリズムの高さの点から表すことができる。小さいプリズム１１９２の斜辺の長さは、ＨＬ１と呼ぶことができ、これは点ｂと点ｃの間の距離であり、他方のプリズム１１９５の斜辺の長さは、ＨＬ２と呼ぶことができ、これは点ｄと点ｆの間の距離である。プリズム１１９２、１１９５のプリズムの高さは、それぞれＨ１及びＨ２と呼ぶことができ、反射型偏光子１１８４に対して測定されるものとして図１１に示す。対向するプリズムのサイズの不一致を表すために、比ＨＬ１／ＨＬ２が４０％〜７０％の範囲内であること、及び／又は比Ｈ１／Ｈ２が同様に４０％〜７０％の範囲であることを指定することができる。
【００５９】
図１１Ａは、図１１の実質的な複製であり、同様の参照番号は同様の要素を指し、更に議論する必要はない。ただし、前述の反射型の空間光変調器１１５０は、ここでは、出力照射ビーム１１７２を捕らえるようにその適当な位置に示されている。図１１Ａには、２つの矩形基準空間１１０３、１１０５が重ねられている。第１の基準空間１１０３は、斜めに配向された反射型偏光子１１８４によって画定される矩形の空間である。より具体的には、基準空間１１０３は、対角線が反射型偏光子１１８４である矩形である。これは、従来のビームスプリッタによって占有される矩形の空間にほぼ対応する。他方では、第２の基準空間１１０５は、投影器の光学構成要素（あらゆる機械的に実装されるハードウェアなどを除く）を囲む最も小さい矩形の空間として説明することができる。投影器１１１０の場合、それらの光学構成要素は、ビームスプリッタ１１８０、光源１１２０、空間光変調器１１５０、及び投影レンズ１１６０である。
【００６０】
本発明者らの小型化の取組みの結果、投影器１１１０及び／又は他の開示する投影器によって、いくつかの新しい関係を満たすことができる。
【００６１】
たとえば、光源１１２０の少なくとも一部分又は投影レンズ１１６０の少なくとも一部分は、第１の矩形基準空間１１０３内に配置される。いくつかの場合、光源１１２０の少なくとも一部分と投影レンズ１１６０の少なくとも一部分の両方が、第１の矩形基準空間１１０３内に配置される。いくつかの場合、両方ではなく、光源の少なくとも一部分又は投影レンズの少なくとも一部分が、第１の矩形基準空間１１０３内に配置される。第１の矩形基準空間１１０３は、反射型偏光子１１８４の対角線に沿って２つの部分に分割することができる。そのように分割したとき、光源１１２０の少なくとも一部分又は投影レンズ１１６０の少なくとも一部分は、第１の矩形基準空間１１０３の１つのそのような部分内に配置される。更に、光源の少なくとも一部分と投影レンズの少なくとも一部分の両方を、第１の矩形基準空間１１０３のそのような部分内に配置することができる。光源１１２０がＬＥＤダイ１１２２を備える場合、ＬＥＤダイ１１２２は、第１の矩形基準空間１１０３内に完全に配置することができる。投影レンズ１１６０が複数の個別レンズ１１６１、１１６２、１１６３、１１６４を備える場合、これらの個別レンズのうちの少なくとも１つを、第１の矩形基準空間１１０３内に完全に配置することができる。
【００６２】
また、投影器は、投影器の光学構成要素（あらゆる機械的に実装されるハードウェアなどを除く）が、その投影器の場合に従来のビームスプリッタによって占有される空間よりごくわずかに大きい空間内に収まることができる程度まで、小型化することができる。言い換えれば、Ａ１が第１の矩形基準空間１１０３の面積であり、Ａ２が第２の矩形基準空間１１０５の面積である場合、Ａ１／Ａ２の比は、３０％〜７０％又は４０％〜７０％の範囲内とすることができる。
【００６３】
基準空間、そのような空間内又は外の要素の位置、そのような空間の面積の比較などに関する上記の関係は、図１１及び図１１Ａを参照することによって、これらの図が本質的に概略的であるにもかかわらず、妥当な精度で確かめることができる。概略的であるが、これらの図中の関連するシステム構成要素の相対的なサイズ及び位置は、そのような構成要素が実際の規模の図面でどのように見えるかを合理的に代表すると考えられる。これはまた、少なくとも以下の図１４、図１４Ｂ、図１５、及び図１５Ａにも当てはめることができる。図１１Ａに基づくと、基準空間１１０３の面積と基準空間１１０５の面積との比（Ａ１／Ａ２）は、少なくとも６０％である。
【００６４】
図１１Ｂ及び図１１Ｃは、出力照射ビーム１１７２が空間光変調器１１５０によって反射された後に光が投影器１１１０を通過することを更に示すために提供する。図１１Ｂは、光が変調器１１５０の「オン」の画素によって反射される場合を示し、図１１Ｃは、光が変調器の「オフ」の画素によって反射される場合を示す。その他の点では、これらの図で、図１１及び図１１Ａの参照番号に同様の参照番号は、同様の要素を指し、更なる説明を必要としない。
【００６５】
図１１Ｂで、出力照射ビーム１１７２からの光は、軸上画素１１５２ａ及び軸外画素１１５２ｂによって反射される。これらの画素はどちらも「オン」状態にあり、その結果、反射光は回転偏光を有し、すなわち反射光は状態Ｐ１ではなく第２の偏光状態Ｐ２を有すると仮定する。この偏光状態Ｐ２の光は、反射型偏光子１１８４によって強く透過される。したがって、「オン」の画素によって反射された光は、反射型偏光子１１８４を透過し、プリズム１１９２のファセット１１９２ｂを通ってビームスプリッタ１１８０を出て、投影レンズ１１６０によって収集され、最終的に投影出力ビーム１１７６を形成する。
【００６６】
他方では、図１１Ｃで、出力照射ビーム１１７２からの光は、この場合も軸上画素１１５２ａ及び軸外画素１１５２ｂによって反射されるが、ここではこれらの画素は、「オフ」状態にあり、その結果、反射光は回転偏光を有さず、すなわち反射光は第１の偏光状態Ｐ１を有すると仮定する。この偏光状態Ｐ１の光は、反射型偏光子１１８４によって強く反射される。したがって、「オフ」の画素によって反射された光は、反射型偏光子１１８４によって反射され、その後、反射体１１８２によってビームスプリッタ１１８０の左側に向けて反射され、そこでそのような光線は吸収されるか又は他の方法で失われるものとすることができる。したがって、「オフ」の画素によって反射された光は、投影レンズ１１６０によって収集されず、投影出力ビーム１１７６に実質的に寄与しない。
【００６７】
図１２及び図１３は、投影器１１１０に対する修正形態を表し、第１のプリズム体１１９０が代替のプリズム体に置き換えられている。これらの置換えは、光源、空間光変調器、及び投影レンズの間を光が伝搬する方法を実質的に変化させないものであり、したがってこれらの図についてその説明は繰り返さない。
【００６８】
図１２で、投影器１２１０は、実質的に異なるサイズの対向するプリズムを有する偏光ビームスプリッタ１２８０を使用する。投影器１２１０はまた、光源１２２０と、画素要素１２５２を含む空間光変調器１２５０と、個別レンズを含む投影レンズ１２６０とを備え、これらの要素はすべて、投影器１１１０内の対応する要素と同じ又は類似のものとすることができる。
【００６９】
ビームスプリッタ１２８０は、２つの対向するプリズム体間に挟まれた斜めに配置された反射型偏光子１２８４を含み、第１のそのようなプリズム体１２９０は、比較的小さいプリズム１２９２を画定する２つのファセット１２９２ａ、１２９２ｂを含み、他方のプリズム体は、比較的大きい方のプリズム１２９５である。光源１２２０からの偏光は、ファセット１２９２ａを通ってビームスプリッタ１２８０に入り、空間光変調器１２５０からの空間的にパターン化された光が、ファセット１２９２ｂを通ってビームスプリッタを出る。ファセット１２９２ａ、１２９２ｂを反射型偏光子１２８４まで延ばして、標識付きの点ｃ及びｂをそれぞれ画定することによって、小さいプリズム１２９２の境界を確かめることができ、第３の点ａが、ファセット１２９２ａ、１２９２ｂの交点に位置する。大きい方のプリズム１２９５の角は、標識付きの点ｄ、ｅ、及びｆとしてはっきりと見える。プリズム１２９５の側面には、湾曲した外面を有するレンズ又は他の光学体が取り付けられる。これらの湾曲した外面のうちの１つには、反射体１２８２が取り付けられ、反射体１２８２と反射型偏光子１２８４との間には、リターダフィルム１２８６が配置される。反射体１２８２及びリターダフィルム１２８６は、投影器１１１０の対応する要素と同じ又は類似のものとすることができる。光源１２２０は、ビームスプリッタ１２８０とともに、照射器として働く。空間光変調器の「オン」の画素によって反射された光は、反射型偏光子１２８４を透過し、プリズム１２９２のファセット１２９２ｂを通ってビームスプリッタ１２８０を出て、投影レンズ１２６０によって収集され、最終的に投影出力ビーム１２７６を形成する。
【００７０】
この実施形態では、第１のプリズム体１２９０は、反射型偏光子１２８４の一部分のみを示し、第１のプリズム体１２９０は、プリズム１２９２以外のプリズムを含まない。点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの位置は、投影器１１１０内の対応する点と実質的に同じとすることができ、したがって、プリズム寸法Ｈ１、Ｈ２、ＨＬ１、及びＨＬ２、並びにそれらの様々な比は、上記で論じたものと同じ条件を満たすことができる。
【００７１】
図１３で、投影器１３１０は、実質的に異なるサイズの対向するプリズムを有する偏光ビームスプリッタ１３８０を使用する。投影器１３１０はまた、光源１３２０と、画素要素１３５２を含む空間光変調器１３５０と、個別レンズを含む投影レンズ１３６０とを備え、これらの要素はすべて、投影器１１１０内の対応する要素と同じ又は類似のものとすることができる。
【００７２】
ビームスプリッタ１３８０は、２つの対向するプリズム体間に挟まれた斜めに配置された反射型偏光子１３８４を含み、第１のそのようなプリズム体１３９０は、比較的小さいプリズム１３９２を画定する２つのファセット１３９２ａ、１３９２ｂを含み、他方のプリズム体は、比較的大きい方のプリズム１３９５である。光源１３２０からの偏光は、ファセット１３９２ａを通ってビームスプリッタ１３８０に入り、空間光変調器１３５０からの空間的にパターン化された光が、ファセット１３９２ｂを通ってビームスプリッタを出る。ファセット１３９２ａ、１３９２ｂを反射型偏光子１３８４まで延ばして、標識付きの点ｃ及びｂをそれぞれ画定することによって、小さいプリズム１３９２の境界を確かめることができ、第３の点ａが、ファセット１３９２ａ、１３９２ｂの交点に位置する。大きい方のプリズム１３９５の角は、標識付きの点ｄ、ｅ、及びｆとしてはっきりと見える。プリズム１３９５の側面には、湾曲した外面を有するレンズ又は他の光学体が取り付けられる。これらの湾曲した外面のうちの１つには、反射体１３８２が取り付けられ、反射体１３８２と反射型偏光子１３８４との間には、リターダフィルム１３８６が配置される。反射体１３８２及びリターダフィルム１３８６は、投影器１１１０の対応する要素と同じ又は類似のものとすることができる。光源１３２０は、ビームスプリッタ１３８０とともに、照射器として働く。
【００７３】
この実施形態では、第１のプリズム体１３９０は、反射型偏光子１３８４の実質的にすべてを示し、第１のプリズム体１３９０は、プリズム１３９２に加えて、２つのプリズム（プリズム３９０及びプリズム３９６）を備える。点ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの位置は、投影器１１１０内の対応する点と実質的に同じとすることができ、したがって、プリズム寸法Ｈ１、Ｈ２、ＨＬ１、及びＨＬ２、並びにそれらの様々な比は、上記で論じたものと同じ条件を満たすことができる。
【００７４】
図１４は、更に別の小型の投影器１４１０及び照射器を示す。この投影器は、図１に示す反射キャビティ構成と、実質的に異なるサイズの対向するプリズムを有する偏光ビームスプリッタの使用とを組み合わせる。
【００７５】
この場合、光源１４２０は、入力光ビームを反射キャビティ１４３０内へ送り込む。反射キャビティ１４３０は、反射体１４３２及び反射型偏光子１４３４によって形成されている。キャビティ内には、リターダフィルム１４３６が配置され、反射体１４３２及びリターダフィルム１４３６内に、開口１４３８が設けられる。反射体１４３２、反射型偏光子１４３４、及びリターダフィルム１４３６は、図示のように、光学レンズ又は光学体１４３１の外面に取り付けることができ、その他の点では、図４の反射キャビティ４３０の対応する構成要素と同じ又は類似のものとすることができる。反射キャビティ１４３０を出る光は、偏光ビームスプリッタ１４８０に入る。
【００７６】
偏光ビームスプリッタ１４８０は、２つの対向するプリズム体間に挟まれた斜めに配置された反射型偏光子１４８４を含み、第１のそのようなプリズム体１４９０は、比較的小さいプリズム１４９２を画定する２つのファセット１４９２ａ、１４９２ｂを含み、他方のプリズム体は、比較的大きい方のプリズム１４９５である。反射キャビティ１４３０を出る偏光は、プリズム１４９５のファセットを通ってビームスプリッタ１４８０に入り、反射型偏光子１４８４によって反射されて、ビームスプリッタ１４８０を出て、空間光変調器１４５０に当たる。空間光変調器１４５０の「オン」の画素によって偏光が回転された光は、ビームスプリッタ１４８０に再び入り、ここで反射型偏光子１４８４を通過し、小さいプリズム１４９２を横切って、ファセット１４９２ｂによってビームスプリッタ１４８０を出る。ファセット１４９２ａ、１４９２ｂを反射型偏光子１４８４まで延ばして、標識付きの点ｃ及びｂをそれぞれ画定することによって、小さいプリズム１４９２の境界を確かめることができ、第３の点ａが、ファセット１４９２ａ、１４９２ｂの交点に位置する。大きい方のプリズム１４９５の角は、標識付きの点ｄ、ｅ、及びｆとしてはっきりと見える。プリズム１４９５の下部側面には、出ていく照射ビームを任意選択で集束又は収束させるために、湾曲した外面を有するレンズ又は他の光学体が取り付けられる。この実施形態では、ビームスプリッタ１４８０は、反射型偏光子１４８４以外のいかなるリターダフィルム又は反射体も含む必要はない。
【００７７】
プリズム１４９２、１４９５は、図示のようにそれぞれのプリズムの高さＨ１及びＨ２並びにこれらのパラメータを有し、それぞれの斜辺の長さＨＬ１及びＨＬ２並びにそれらの様々な比は、上記で論じたものと同じ条件を満たすことができる。
【００７８】
代表的な光線１４４４を参照すると、第１の光線部分１４４４ａは、反射型偏光子１４３４によって実質的に反射される第１の偏光状態Ｐ１を有し、その結果、反射光線部分１４４４ｂは、リターダフィルム１４３６を通過し、反射体１４３２によって反射される。この反射の結果、光線部分１４４４ｃはリターダフィルム１４３６を再び通過し、その際、反射型偏光子１４３４によって強く透過される第２の偏光状態Ｐ２を取得する。したがって、光線部分１４４４ｃは、反射型偏光子１４３４を通過して光線部分１４４４ｄを提供し、光線部分１４４４ｄは、ビームスプリッタ１４８０に入り、反射型偏光子１４８４によって反射されて、反射光線部分１４４４ｅを作り出す。この光線は、光線部分１４４４ｆとしてビームスプリッタ１４８０を出て、空間光変調器１４５０の「オン」の画素から光線部分１４４４ｇとして反射し（したがって、偏光状態がＰ２から再びＰ１へ回転される）、光線部分１４４４ｈ（偏光状態Ｐ１のまま）としてビームスプリッタ１４８０に再び入り、ここで反射型偏光子１４８４を通過し、プリズム１４９２を光線部分１４４４ｉとして横切り、ファセット１４９２ｂでビームスプリッタ１４８０を出て、投影レンズ１４６０へ進む。投影レンズ１４６０によって収集されるそのような光は、最終的に、投影器１４１０の投影出力ビーム１４７６を形成する。
【００７９】
図１４Ａは、光学体１４３１の外面１４３１ａ上の反射体１４３２及びリターダフィルム１４３６の拡大図である。
【００８０】
図１４Ｂは、図１４の実質的な複製であり、同様の参照番号は同様の要素を指し、更に議論する必要はない。図１４Ｂには、２つの矩形基準空間１４０３、１４０５が重ねられている。第１の基準空間１４０３は、斜めに配向された反射型偏光子１４８４によって画定される矩形の空間である。より具体的には、基準空間１４０３は、対角線が反射型偏光子１４８４である矩形である。第２の基準空間１４０５は、投影器の光学構成要素、すなわちビームスプリッタ１４８０、光源１４２０、空間光変調器１４５０、及び投影レンズ１４６０を囲む最も小さい矩形の空間である。図１１に関連して対応する矩形基準空間に対して上記で論じた関係が、投影器１４１０の基準空間１４０３、１４０５にも少なくとも部分的に当てはまることができることが理解されよう。詳細には、基準空間１４０３の面積と基準空間１４０５の面積との比（Ａ１／Ａ２）は、少なくとも４５％である。
【００８１】
図１５の投影器１５１０は、図１に示す反射キャビティ構成と偏光ビームスプリッタの使用とをやはり組み合わせている限りにおいて、図１４のものに類似している。しかし、投影器１５１０はまた、検出器デバイスを追加することによって、ビームスプリッタの未使用の側面を使用し、その結果、投影器１５１０はカメラとしても機能することが可能になる。
【００８２】
光源１５２０は、入力光ビームを反射キャビティ１５３０内へ送り込む。反射キャビティ１５３０は、反射体１５３２及び反射型偏光子１５３４によって形成されている。キャビティ内には、リターダフィルム１５３６が配置され、反射体１５３２及びリターダフィルム１５３６内に、開口１５３８が設けられる。反射体１５３２、反射型偏光子１５３４、及びリターダフィルム１５３６は、図示のように、光学レンズ又は光学体１５３１の外面に取り付けることができ、その他の点では、図４の反射キャビティ４３０の対応する構成要素と同じ又は類似のものとすることができる。反射キャビティ１５３０を出る光は、偏光ビームスプリッタ１５８０に入る。
【００８３】
偏光ビームスプリッタ１５８０は、２つの対向するプリズム体間、すなわち第１のプリズム体１５９０と第２のプリズム体又はプリズム１５９５との間に挟まれた斜めに配置された反射型偏光子１５８４を含む。反射キャビティ１５３０を出る偏光は、プリズム１５９５のファセットを通ってビームスプリッタ１５８０に入り、反射型偏光子１５８４によって反射されて、ビームスプリッタ１５８０を出て、空間光変調器１５５０に当たる。空間光変調器１５５０の「オン」の画素によって偏光が回転された光は、ビームスプリッタ１４８０に再び入り、ここで反射型偏光子１５８４を通過し、プリズム体１５９０を横切って、投影レンズ１５６０の少なくとも一部分に収まるようにサイズ設定されたウェル又は孔内でビームスプリッタ１５８０を出る。プリズム１５９５の下部側面には、出ていく照射ビームを任意選択で集束又は収束させるために、湾曲した外面を有するレンズ又は他の光学体が取り付けられる。この実施形態では、ビームスプリッタ１５８０は、反射型偏光子１５８４以外のいかなるリターダフィルム又は反射体も含む必要はない。
【００８４】
代表的な光線１５４４を参照すると、第１の光線部分１５４４ａは、反射型偏光子１５３４によって実質的に反射される第１の偏光状態Ｐ１を有し、その結果、反射光線部分１５４４ｂは、リターダフィルム１５３６を通過し、反射体１５３２によって反射される。この反射の結果、光線部分１５４４ｃはリターダフィルム１５３６を再び通過し、その際、反射型偏光子１５３４によって強く透過される第２の偏光状態Ｐ２を取得する。したがって、光線部分１５４４ｃは、反射型偏光子１５３４を通過して光線部分１５４４ｄを提供し、光線部分１５４４ｄは、ビームスプリッタ１５８０に入り、反射型偏光子１５８４によって反射されて、反射光線部分１５４４ｅを作り出す。この光線は、光線部分１５４４ｆとしてビームスプリッタ１５８０を出て、空間光変調器１５５０の「オン」の画素から光線部分１５４４ｇとして反射し（したがって、偏光状態がＰ２から再びＰ１へ回転される）、光線部分１５４４ｈ（偏光状態Ｐ１のまま）としてビームスプリッタ１５８０に再び入り、ここで反射型偏光子１５８４を通過し、プリズム体１５９０を光線部分１５４４ｉとして横切り、ビームスプリッタ１５８０を出て、投影レンズ１５６０へ進む。投影レンズ１５６０によって収集されるそのような光は、最終的に、投影器１５１０の投影出力ビームを形成する。
【００８５】
入ってくる光線１５４５は、投影器の外側の物体から生じたが投影レンズ１５４５を通過する光を表す。第１の光線部分１５４５ａは、投影レンズ１５６０に入り、光線部分１５４５ｂとしてレンズ１５６０を出て、光線部分１５４５ｃとしてビームスプリッタ１５８０に入る。光線部分１５４５ａが元は偏光されていなかったと仮定すると、光線部分１５４５ｃも偏光されていないものとなり、図示のように、第１の偏光状態Ｐ１及び第２の偏光状態Ｐ２の両方の成分を含む。光線部分１５４５ｃが反射型偏光子１５８４に当たると、Ｐ１の偏光状態は透過されて光線部分１５４５ｄになり、Ｐ２の偏光状態は反射されて光線部分１５４５ｅになり、次いで１５４５ｅは、その未使用のファセットでビームスプリッタ１５８０を出る。この未使用のファセットには、検出器デバイス１５９６が配置されている。検出器デバイス１５９６は、電荷結合デバイス（charge-coupled device、ＣＣＤ）検出器アレイなどの検出器要素のアレイを有するものとして示されているが、他の知られている検出器アレイ又は更には個々の検出器要素を使用することもできる。投影器１５１０内に検出器デバイス１５９６を含むことによって、遠隔位置に画像を投影するために使用されるのと同じ投影レンズ１５６０を使用して、遠隔位置からの光を収集し、その光をカメラ画像などとして捕捉することもできる。そのような検出器デバイスはまた、未使用のファセット１４９２ａに、又はそのようなファセット１４９２ａから隔置距離をあけ、１つ以上のレンズ又は他の光学素子をそれらの間に配置して、同じ又は類似のアレイを配置することによって、図１４の投影器１４１０内へ組み込むことができる。
【００８６】
図１５Ａは、図１５の実質的な複製であり、同様の参照番号は同様の要素を指し、更に議論する必要はない。図１５Ａには、２つの矩形基準空間１５０３、１５０５が重ねられている。第１の基準空間１５０３は、斜めに配向された反射型偏光子１５８４によって画定される矩形の空間である。より具体的には、基準空間１５０３は、対角線が反射型偏光子１５８４である矩形である。第２の基準空間１５０５は、投影器の光学構成要素、すなわちビームスプリッタ１５８０、光源１５２０、空間光変調器１５５０、投影レンズ１５６０、及び検出器デバイス１５９６を囲む最も小さい矩形の空間である。図１１に関連して対応する矩形基準空間に対して上記で論じた関係が、投影器１５１０の基準空間１５０３、１５０５にも少なくとも部分的に当てはまることができることが理解されよう。詳細には、基準空間１５０３の面積と基準空間１５０５の面積との比（Ａ１／Ａ２）は、少なくとも４０％である。
【００８７】
図１６は、更に別の投影器及び照射システムを概略的に示す。投影器１６１０は、反射キャビティ又はビームスプリッタを必要としない。その代わりに、代表的な光線１６４４の光線部分１６４４ａによって表す光源１６２０からの光は、単に１対のレンズＬ１、Ｌ２によって収集される。ただし、３つ以上又は２つ未満のレンズを使用することもできる。これらのレンズは、光を集束させて、光線部分１６４４ｂによって表す収束出力照射ビームを作り出す。このビームは、透過型の空間光変調器１６５０に当たり、光線部分１６４４ｃによって表す空間的にパターン化されたビームを作り出す。次いで、この空間的にパターン化されたビームは、投影レンズ１６６０によって遠隔位置に収集及び投影される。収束照射ビームの結果、投影レンズ１６６０又はその個々の構成要素レンズのうちの少なくとも１つの最大横寸法ＬＤ１（たとえば、ｘ軸若しくはｙ軸、若しくは空間光変調器１６５０の対角線に沿って測定される）は、空間光変調器１６５０の対応する横寸法ＬＤ２より小さくすることができ、又は別法として、３０％＜ＬＤ１／ＬＤ２＜７０％の関係を満たすことができる。
【００８８】
別途指示しない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用する数量、特性の測定値などを表すすべての数は、「約」という用語によって修飾されると理解されたい。したがって、逆を指示しない限り、本明細書及び特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本出願の教示を利用する当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動することができる近似である。均等物の教義の適用分野を特許請求の範囲の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告される有効桁の数に照らして、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広い範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似であるにもかかわらず、本明細書に記載する特有の例でいくつかの数値が示される範囲内で、これらの数値は、合理的に可能な限り厳密に報告されている。しかし、いかなる数値も、試験又は測定の制限に関連する誤差を十分に包含することができる。
【００８９】
以下は、本発明の実施形態である。
【００９０】
実施形態１は、反射型偏光子を備えるビームスプリッタであって、反射型偏光子が、第１の矩形基準空間の対角線を画定するように斜めに配置される、ビームスプリッタと、反射型偏光子に近接して配置された光源であって、入力光ビームを反射型偏光子に向けて放出するように構成された光源と、入力光ビームから得られた出力照射ビームを受け取るように配置された空間光変調器であって、出力照射ビームを選択的に反射してパターン化された光ビームを提供するようになっている空間光変調器と、パターン化された光ビームを受け取るようになっている投影レンズとを備え、ビームスプリッタ、光源、空間光変調器、及び投影レンズが、第２の矩形基準空間によって囲まれ、第１の矩形基準空間が面積Ａ１を有し、第２の矩形基準空間が面積Ａ２を有し、３０％＜Ａ１／Ａ２＜７０％である、小型の投影器である。
【００９１】
実施形態２は、４０％＜Ａ１／Ａ２＜７０％である、実施形態１の投影器である。
【００９２】
実施形態３は、ビームスプリッタが、反射型偏光子の両側に配置された第１のプリズム及び第２のプリズムを備える、実施形態１の投影器である。
【００９３】
実施形態４は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１の斜辺の長さＨＬ１及び第２の斜辺の長さＨＬ２を有し、４０％＜ＨＬ１／ＨＬ２＜７０％である、実施形態３の投影器である。
【００９４】
実施形態５は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１のプリズムの高さＨ１及び第２のプリズムの高さＨ２を有し、４０％＜Ｈ１／Ｈ２＜７０％である、実施形態３の投影器である。
【００９５】
実施形態６は、投影レンズが最大横寸法ＬＤ１を有し、空間光変調器が最大横寸法ＬＤ２を有し、ＬＤ１がＬＤ２より小さい、実施形態１の投影器である。
【００９６】
実施形態７は、３０％＜ＬＤ１／ＬＤ２＜７０％である、実施形態６の投影器である。
【００９７】
実施形態８は、光源が、ＬＥＤダイ及び偏光子を備え、入力光ビームが偏光されている、実施形態１の投影器である。
【００９８】
実施形態９は、投影器の外側の物体から生じる光を、投影レンズを通じて受け取る検出器を更に備える、実施形態１の投影器である。
【００９９】
実施形態１０は、第１の矩形基準空間の対角線を画定するように斜めに配置された反射型偏光子と、反射型偏光子に近接して配置された光源であって、入力光ビームを反射型偏光子に向けて放出するように構成された光源と、入力光ビームから得られた出力照射ビームを受け取るように配置された空間光変調器であって、出力照射ビームを選択的に反射してパターン化された光ビームを提供するようになっている空間光変調器と、パターン化された光ビームを受け取るようになっている投影レンズとを備え、光源の少なくとも一部分又は投影レンズの少なくとも一部分が、第１の矩形基準空間内に配置される、小型の投影器である。
【０１００】
実施形態１１は、光源の少なくとも一部分と投影レンズの少なくとも一部分の両方が、第１の矩形基準空間内に配置される、実施形態１０の投影器である。
【０１０１】
実施形態１２は、光源の少なくとも一部分及び投影レンズの少なくとも一部分のうちの１つのみが、第１の矩形基準空間内に配置される、実施形態１０の投影器である。
【０１０２】
実施形態１３は、反射型偏光子が、第１の矩形基準空間を第１の部分及び第２の部分に分割し、光源の少なくとも一部分又は投影レンズの少なくとも一部分が、第１の矩形基準空間の第１の部分内に配置される、実施形態１１の投影器である。
【０１０３】
実施形態１４は、光源の少なくとも一部分と投影レンズの少なくとも一部分の両方が、第１の矩形基準空間の第１の部分内に配置される、実施形態１３の投影器である。
【０１０４】
実施形態１５は、光源が、ＬＥＤダイを備え、ＬＥＤダイが、第１の矩形基準空間内に完全に配置される、実施形態１０の投影器である。
【０１０５】
実施形態１６は、投影レンズが、複数の個別レンズを直列に備え、個別レンズのうちの少なくとも１つが、第１の矩形基準空間内に完全に配置される、実施形態１０の投影器である。
【０１０６】
実施形態１７は、反射型偏光子が、反射型偏光子の両側に配置された第１及び第２のプリズムも含むビームスプリッタの一部である、実施形態１０の投影器である。
【０１０７】
実施形態１８は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１の斜辺の長さＨＬ１及び第２の斜辺の長さＨＬ２を有し、４０％＜ＨＬ１／ＨＬ２＜７０％である、実施形態１７の投影器である。
【０１０８】
実施形態１９は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１のプリズムの高さＨ１及び第２のプリズムの高さＨ２を有し、４０％＜Ｈ１／Ｈ２＜７０％である、実施形態１７の投影器である。
【０１０９】
実施形態２０は、投影レンズが最大横寸法ＬＤ１を有し、空間光変調器が最大横寸法ＬＤ２を有し、ＬＤ１がＬＤ２より小さい、実施形態１０の投影器である。
【０１１０】
実施形態２１は、３０％＜ＬＤ１／ＬＤ２＜７０％である、実施形態２０の投影器である。
【０１１１】
実施形態２２は、投影器の外側の物体から生じる光を、投影レンズを通じて受け取る検出器を更に備える、実施形態１０の投影器である。
【０１１２】
実施形態２３は、第１のプリズムを構成する第１のプリズム体と、第２のプリズムを構成する第２のプリズム体と、第１のプリズム体と第２のプリズム体との間に挟まれた反射型偏光子とを備え、第１のプリズムが第２のプリズムより実質的に小さい、偏光ビームスプリッタである。
【０１１３】
実施形態２４は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１の斜辺の長さＨＬ１及び第２の斜辺の長さＨＬ２を有し、４０％＜ＨＬ１／ＨＬ２＜７０％である、実施形態２３のビームスプリッタである。
【０１１４】
実施形態２５は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１のプリズムの高さＨ１及び第２のプリズムの高さＨ２を有し、４０％＜Ｈ１／Ｈ２＜７０％である、実施形態２３のビームスプリッタである。
【０１１５】
実施形態２６は、第１のプリズム体を通過する光が主に第１のプリズムを通過するように構成される、実施形態２３のビームスプリッタである。
【０１１６】
実施形態２７は、反射型偏光子が、第１のプリズム体に対向する第１の主面を含み、第１のプリズム体が、第１の主面の大部分を覆う、実施形態２６のビームスプリッタである。
【０１１７】
実施形態２８は、第１のプリズム体が、第１の主面の実質的にすべてを覆う、実施形態２７のビームスプリッタである。
【０１１８】
実施形態２９は、第１のプリズム体が、第１のプリズム以外に少なくとも１つのプリズムを備える、実施形態２３のビームスプリッタである。
【０１１９】
実施形態３０は、第１のプリズム体が、第１のプリズム以外にプリズムを備えない、実施形態２３のビームスプリッタである。
【０１２０】
実施形態３１は、反射体と、反射体とともに反射キャビティを形成するように配置された反射型偏光子と、反射キャビティ内に配置されたリターダフィルムと、偏光された入力光ビームを反射体の開口を通じて反射キャビティ内へ放出するように配置された光源とを備え、反射体、反射型偏光子、及びリターダフィルムが、入力光ビームから出力照射ビームを作り出すように構成され、出力照射ビームが偏光されている、小型の偏光照射器である。
【０１２１】
実施形態３２は、反射体及び反射型偏光子のうちの少なくとも１つが湾曲しており、出力照射ビームが収束している、実施形態３１の照射器である。
【０１２２】
実施形態３３は、光が、光源から出力照射ビームまでの光路をたどり、この光路が、開口を通過すること、反射型偏光子から反射すること、反射体から反射すること、反射型偏光子を通過すること、及びリターダフィルムを少なくとも２回通過することを含む、実施形態３１の照射器である。
【０１２３】
実施形態３４は、反射キャビティが、キャビティ容積を画定し、キャビティ容積の大部分が、少なくとも１つの固体の光透過性材料を含む、実施形態３１の照射器である。
【０１２４】
実施形態３５は、反射キャビティが、キャビティ容積を画定し、キャビティ容積の大部分が、空気又は真空を含む、実施形態３１の照射器である。
【０１２５】
実施形態３６は、リターダフィルムが反射体に近接し、開口がまたリターダフィルム内にある、実施形態３１の照射器である。
【０１２６】
実施形態３７は、出力照射ビームをより空間的に均一にする散乱要素を更に備える、実施形態３１の照射器である。
【０１２７】
実施形態３８は、散乱要素が粗面を含み、粗面が反射キャビティの一部である、実施形態３７の照射器である。
【０１２８】
実施形態３９は、散乱要素が、反射キャビティ内に散乱材料層を含む、実施形態３７の照射器である。
【０１２９】
実施形態４０は、光源が、ＬＥＤ及び偏光子を備える、実施形態３１の照射器である。
【０１３０】
実施形態４１は、反射体と、反射体に対して斜めに配置された反射型偏光子と、反射体と反射型偏光子との間に配置されたリターダフィルムと、第１の偏光状態の入力光ビームを、反射型偏光子を通じて反射体に向けて放出するように配置された光源とを備え、反射体、反射型偏光子、及びリターダフィルムが、入力光ビームから出力照射ビームを作り出すように構成され、出力照射ビームが、第１の偏光状態に直交する第２の偏光状態を有する、小型の偏光照射器である。
【０１３１】
実施形態４２は、反射型偏光子が、反射型偏光子の両側に配置された第１及び第２のプリズムも含むビームスプリッタの一部である、実施形態４１の照射器である。
【０１３２】
実施形態４３は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１の斜辺の長さＨＬ１及び第２の斜辺の長さＨＬ２を有し、４０％＜ＨＬ１／ＨＬ２＜７０％である、実施形態４２の照射器である。
【０１３３】
実施形態４４は、第１及び第２のプリズムが、それぞれ第１のプリズムの高さＨ１及び第２のプリズムの高さＨ２を有し、４０％＜Ｈ１／Ｈ２＜７０％である、実施形態４２の照射器である。
【０１３４】
実施形態４５は、実施形態３１の偏光照射器と、出力照射ビームを捕らえて空間的にパターン化されたビームを作り出すように配置された空間光変調器と、空間的にパターン化されたビームを受け取る投影レンズとを備える投影器である。
【０１３５】
実施形態４６は、空間光変調器が透過型の空間光変調器である、実施形態４５の投影器である。
【０１３６】
実施形態４７は、空間光変調器が反射型の空間光変調器である、実施形態４５の投影器である。
【０１３７】
実施形態４８は、投影レンズが最大横寸法ＬＤ１を有し、空間光変調器が最大横寸法ＬＤ２を有し、ＬＤ１がＬＤ２より小さい、実施形態４５の投影器である。
【０１３８】
実施形態４９は、投影器の外側の物体から生じる光を、投影レンズを通じて受け取る検出器を更に備える、実施形態４５の投影器である。
【０１３９】
実施形態５０は、実施形態４１の偏光照射器と、出力照射ビームを捕らえて空間的にパターン化されたビームを作り出すように配置された空間光変調器と、空間的にパターン化されたビームを受け取る投影レンズとを備える投影器である。
【０１４０】
実施形態５１は、空間光変調器が反射型の空間光変調器である、実施形態５０の投影器である。
【０１４１】
実施形態５２は、投影レンズが最大横寸法ＬＤ１を有し、空間光変調器が最大横寸法ＬＤ２を有し、ＬＤ１がＬＤ２より小さい、実施形態５０の投影器である。
【０１４２】
実施形態５３は、投影器の外側の物体から生じる光を、投影レンズを通じて受け取る検出器を更に備える、実施形態５０の投影器である。
【０１４３】
本発明の様々な修正形態及び変形形態が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者には明らかであり、本発明は、本明細書に記載する図示の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。読み手には、別途指示がない限り、１つの開示する実施形態の特徴を、他のすべての開示する実施形態にも適用することができると想定されたい。本明細書で参照するすべての米国特許、特許出願公開、並びに他の特許及び非特許文献は、上記の開示に矛盾しない範囲内で、参照により組み込まれていることも理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１６】
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