(57)【要約】液体に浸漬される光学部品を有する光学投射システム。筐体は、液体と、球面レンズと、偏光子と、偏光ビームスプリッタと、リターダフォイルを有する反射型ライトバルブと、出射ウィンドウとを保持する。前記液体は、熱的環境を安定させ、反射防止コーティングの必要性を低減し、光学部品の数の低減を可能にし、高い光束（オプティカルフラックス）を可能にする。
2004538510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射口及び出射口を備える筐体と、
入射光を受光する前記入射口における第１の光学素子と、
前記受光された入射光の少なくとも一部分を予め定められた方向に向けるためのビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタからの前記方向づけられた光を選択的に投影するためのライトバルブと、
前記出射口における第２の光学素子であり、投影光を前記筐体の外に通すための当該第２の光学素子と、
前記筐体内の液体とを有する光学投射システム。
【請求項２】
前記第１の光学素子と前記ビームスプリッタとの間の光路に配置され、前記第１の光学素子からの前記入射光を受光し、偏光された光を前記ビームスプリッタに通す偏光子をさらに有する、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項３】
入射ウィンドウの前方の光路において前記筐体の外側に配置され、偏光された光を前記第１の光学素子に通す偏光子をさらに有する、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項４】
前記第１の光学素子が球面レンズである、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項５】
前記第２の光学素子がウィンドウである、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項６】
前記第２の光学素子が、投射レンズアセンブリの第１のレンズである、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項７】
前記ライトバルブ上にリターダフォイルをさらに含む、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項８】
前記リターダフォイルが、前記ライトバルブと前記ビームスプリッタとの間に配置される、請求項７に記載の光学投射システム。
【請求項９】
前記液体は、前記リターダフォイルの屈折率と実質的に同じ屈折率を有する、請求項７に記載の光学投射システム。
【請求項１０】
前記液体は、前記第２の光学素子の屈折率と実質的に同じ屈折率を有する、請求項９に記載の光学投射システム。
【請求項１１】
前記液体は、前記リターダフォイルの少なくとも一部分を浸漬する、請求項７に記載の光学投射システム。
【請求項１２】
前記液体は、前記偏光子及び前記ビームスプリッタを浸漬する、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項１３】
前記筐体内の光路は前記液体を通る、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項１４】
前記液体、前記偏光子及び前記ビームスプリッタは、実質的に同じ温度を有する、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項１５】
前記ライトバルブは、前記投影光を反射によって前記出射口に向かって選択的に方向づけるための反射型液晶ライトバルブである、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項１６】
前記液晶ライトバルブによって反射される投影光は、前記ビームスプリッタを通る、請求項１５に記載の光学投射システム。
【請求項１７】
前記液晶ライトバルブによって反射される投影光は、前記ビームスプリッタによって前記出射口を通って反射される、請求項１５に記載の光学投射システム。
【請求項１８】
前記液体はエチレングリコールである、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項１９】
前記筐体は耐漏洩性がある、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項２０】
前記投影光が前記ビームスプリッタを通る、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項２１】
前記投影光は、前記出射口を通して前記ビームスプリッタによって反射される、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項２２】
前記筐体が外側のブラケットを含む、請求項１に記載の光学投射システム。
【請求項２３】
第１の光学素子を通って液体に光を通し、
前記第１の光学素子からの光を偏光し、前記偏光された光を前記液体に通し、
前記偏光された光を前記液体に選択的に反射させて戻し、
前記選択的に反射した光を投射光として光学素子に通すことを含む光を投射する方法。
【請求項２４】
前記第１の光学素子を通って前記液体に光を通すことは、前記光を平行化することを含む、請求項２３に記載の光を投射する方法。
【請求項２５】
前記液体を通る前記光のビームスプリッティングをさらに含む、請求項２３に記載の光を投射する方法。
【請求項２６】
前記偏光された光を光学的に遅延させることをさらに含む、請求項２３に記載の光を投射する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光投射システムに関する。より具体的には、リターダフォイル、偏光子、ビームスプリッタ及びライトバルブのような光学部品を有する光投射システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学プロジェクタは、スクリーン上に画像を生成するために用いられる一般的な装置である。このようなプロジェクタは、テレビジョンディスプレイ、コンピュータスクリーンディスプレイ及びシアターディスプレイとして広範囲の用途を見出されている。光学プロジェクタ、特に液晶光学プロジェクタは、かなり小さく安価な装置を使用して大きな画像を生成するために有利である。
【０００３】
典型的な液晶光学プロジェクタは、光学投射システムを照射する光源を含んでいる。このような光学投射システムは、通常、第１のウィンドウをもつ入射光学サブシステムと、照射光を平行化かつ集束する入射レンズと、偏光プリズムとを含んでいる。偏光プリズムは、軸外光線によって経験される適正な偏光方向を有する集束光の部分を選択的に反射し、反射型液晶ライトバルブは、第２のウィンドウを通りプリズム内に反射され戻される光の偏光を選択的に変化させる。このプリズムは、その後に偏光を変化させた光の部分を第３のウィンドウを通して表示スクリーン上へ通過させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
概して成功している一方で、典型的な光学投射システムは課題を抱えている。まず、光源からの光は数多くの光学素子を通過し、これら光学素子のそれぞれがコストを上昇させるとともに、それぞれが望ましくない複屈折を生成する可能性がある。さらに、さまざまなウィンドウは、１つ又は複数の光学面上においてかなり高価な反射防止コーティングを必要とすることが多い。また、プリズムは、かなり高価になりがちであり、全体的な動作に対して害である欠点をもつ傾向もある。別の課題は、光学部品のアラインメントに関する。このシステムにわたる熱的な差は、全体的なシステムの性能に対して害になる作用を及ぼし得る著しい光路長の変更を発生させる可能性がある。
【０００５】
したがって、新たな光学投射システムは有利になるであろう。光学部品の数を低減する新たな光学投射システムであればより有利になるであろう。熱的な差を低減するとともに、反射防止コーティングの必要性を低減する光学投射システムであればさらにより有利になるだろう。
【０００６】
本発明の目的は、光学部品の数が低減される画像投射システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１に規定される本発明による画像投射システムによって実現される。
【０００８】
本発明の原理に従う光学投影システムは、ハウジングに内蔵される偏光子と、偏光ビームスプリッタと、水などの液体に浸漬される反射型ライトバルブとを含む。有利なことに、上記ハウジングは、球面レンズのような入射レンズと、出射ウィンドウと、ライトバルブとをさらに含む。また、有利なことに、ライトバルブはリターダフォイルも含む。
【０００９】
この光学投射システムの他の利点は、当該光学投射では熱的な差が低減されているということである。さらに、この光学投射システムは、反射防止コーティングを必要としない。
【００１０】
他の有利な形態は、従属請求項に規定される。
【００１１】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施の形態から明らかになるであろうし、これら実施の形態を参照して明瞭に説明されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の例示される実施の形態に関して以下詳細に参照がなされ、その実施例が添付図面に示されている。
【００１３】
図１は、本発明の原理に従う光学投射システムの筐体（エンクロージャ）１０を図示している。 図１は、前面壁１２と、ある角度に曲げられた側面壁１４と、サイドアタッチメント１６とを備える筐体１０を示す。サイドアタッチメント１６は、取付けブラケット１８を含む。筐体１０は、上面、底面及び背面壁をさらに含む封止された耐漏洩性（ｌｅａｋ−ｐｒｏｏｆ）ユニットである（背面壁は図２に示されている）。前面壁１２は、球面レンズ２０用の口（ｏｐｅｎｉｎｇ）を含み、ある角度に曲げられた側面壁１４は出射ウィンドウ用の口を含む（これは図２に示されている）。
【００１４】
線２−２に沿って切った図１の光学投射システムの簡略化された概略断面図である図２に注意を向けると、筐体１０は液体２２で満たされている。この液体２２は、好ましくは有機化合物である。液体２２は、好ましくは筐体１０の光学素子の屈折率に合致（マッチング）する屈折率である所望の屈折率を有するように選択される。上記液体は、望ましい沸点及び凝固点の特性を有するように選択されてもよい。ある特に適切な液体は、エチレングリコールである。水を使用することも可能である。
【００１５】
図２に示されているように、偏光子２４は球面レンズ２０の後方に配置される。その代わりに、偏光子２４は、筐体１０の外側で球面レンズ２０の前方に位置付けられてもよい。
【００１６】
偏光子２４の後方には、偏光ビームスプリッタ２６がある。サイドアタッチメント１６上には、反射型液晶ライトバルブ２８がある。この液晶ライトバルブの前方には、リターダフォイル３０がある。ある角度に曲げられた側面壁１４の口に取り付けられているものは、出射ウィンドウ３２である。この出射ウィンドウ３２は、レンズであってもよく、投射レンズの第１の光学素子を有していてもよい。また図２には、取付けブラケット１８の口３４、背面壁３６、この背面壁上の第２のブラケット３８、及びこの第２のブラケットのスロットをつけられた口４０が示されている。取付けブラケット１８及び３８は、投射システム全体において筐体１０を取り付けるために用いられ、これ以上は説明されないだろう。
【００１７】
なお図２を参照すると、動作中に光が球面レンズ２０を通って筐体１０に入射される。上記レンズ２０は、入射光を平行化し、その平行光を偏光子２４に向ける。偏光子２４は、予め定められた偏光を有する平行光の成分をおおむね通過させ、予め定められた偏光に対して垂直な偏光を有する成分を実質的には通過させないようにする。通過した光成分は、偏光ビームスプリッタ２６によって液晶ライトバルブ２８に向かって反射される。リターダフォイル３０は、偏光ビームスプリッタ２６からの光の「軸外」成分を補正する。
【００１８】
液晶ライトバルブ２８は、（図示はされないが、液晶プロジェクタの技術では良く知られている）ビデオ情報に従って偏光ビームスプリッタ２６からの光を選択的に反射する。液晶ライトバルブ２８はその反射光の偏光を大きく変化させる。液晶ライトバルブ２８によって反射される光は、その後に偏光ビームスプリッタ２６を通過し、出射ウィンドウ３２を通って筐体１０を出る。この出射ウィンドウは、光を表示スクリーン上に投影するための投射レンズ装置の第１のレンズであってもよい。
【００１９】
図示された光学投射システムにおいて、光学部品の間の全光路は液体２２を通る。液体２２、出射ウィンドウ３２及びリターダフォイル３０の屈折率に適切に合致させることによって、反射防止コーティングは無くされることができる。さらに、光学部品の全てが同じ液体環境にあるとき、熱的な変動はかなり低減されるか、又は無くされる。これにより、設計の難しさが緩和され、全体的な性能が向上する。さらに、光学入射部として球面レンズを用いることによって、入射ウィンドウの必要性が無くなる。加えて、例えば、反射防止コーティングを有するリターダフォイルにおけるような望ましくない複屈折を生じ得る従来技術の光学投射システムに見出されたストレスが低減される。
【００２０】
本発明の趣旨又は範囲から逸脱しない限り、さまざまな改良例及び変形例が本発明において行われ得ることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、以下の請求項及びそれらと同等の範囲内に入る限り、本発明の改良例及び変形例に及ぶことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に従う光学投射システムの筐体を図示する。
【図２】線２−２に沿って切った図１の光学投射システムの簡略化された概略断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004538510.tif 000003
2004538510.tif 000004
2004538510.tif 000005
2004538510.tif 000006
2004538510.tif 000007
2004538510.tif 000008
2004538510.tif 000009
2004538510.tif 000010
2004538510.tif 000011
2004538510.tif 000012
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004538510.tif 000013
【国際調査報告】
2004538510.tif 000014
2004538510.tif 000015
2004538510.tif 000016