(57)【要約】電子（例えばＬＣＤ）投影装置（５０）は、等長の色成分光路（５２Ｂ）を備えた複数の投影レンズ組体（１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇ）を有し、それにより改善された表示画像及びコンパクトな装置が提供される。ある実施形態においては、投影装置（５０）は、赤及び青色成分光を互いに反対の方向に偏向させる連続した一対の二色性ミラー（７０、７８）を有する。緑色成分光（５２Ｇ）は、その二色性ミラー（７０、７８）を透過して、液晶ディスプレイのようなピクセル電子式光変調器、及びそれに関連付けられた投影レンズ組体に向かう。赤及び青色成分光（５２Ｒ、５２Ｂ）はそれぞれ再度偏向させられて、緑色成分光（５２Ｇ）に平行に伝播し、液晶ディスプレイのようなピクセル電子式光変調器、及びそれに関連付けられた投影レンズ組体に向かう。それぞれの投影レンズ組体（１００Ｒ、１００Ｂ、１００Ｇ）は非線形な最密構造に配置され、色成分光（５２Ｒ、５２Ｂ、５２Ｇ）を受光する。
2004505300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多色光を発する光源と、個別の光路に沿って伝播する該多色光の複数の色光成分に画像情報を与える複数の反射型ピクセルディスプレイと、それら反射型ピクセルディスプレイによって与えられた画像情報を解析するために該反射型ピクセルディスプレイに関連付けられた複数の偏光ビームスプリッターとを有するマルチ通路反射型ピクセルディスプレイ投影機において、
前記複数の色光成分の前記個別の光路が等しい光路長を有し、
前記複数の色光成分の各々のための、互いに非線形に配置された投影レンズ組体を有する、投影機。
【請求項２】
第１及び第２の色光成分を互いに反対の方向にそれぞれ反射し、少なくとも１つの他の色光成分を透過させる第１及び第２の二色性ミラーをさらに有する請求項１に記載の投影機。
【請求項３】
前記第１及び第２の二色性ミラーに向けて光が約４５°の入射角で伝播する請求項２に記載の投影機。
【請求項４】
前記第１及び第２の二色性ミラーに向けて光が約３０°の入射角で伝播する請求項２に記載の投影機。
【請求項５】
前記ピクセルディスプレイが液晶ディスプレイである請求項１に記載の投影機。
【請求項６】
前記複数の色光成分は赤、青及び緑であり、緑色光成分のための前記投影レンズ組体は、赤及び青色光成分のための複数の前記投影レンズ組体の間に、該複数の前記投影レンズ組体とは一直線にならずに配置される請求項１に記載の投影機。
【請求項７】
多色光を発する光源と、該多色光の複数の色光成分の画像情報を与える複数のピクセルディスプレイとを有するマルチ通路ピクセルディスプレイ投影機であって、前記複数の色光成分は、個別の光路に沿って、前記ピクセルディスプレイによって与えられた画像情報を解析するために該ピクセルディスプレイに伝播する、投影機において、
前記複数の色光成分の前記個別の光路が等しい光路長を有し、
前記複数の色光成分の各々のための、互いに非線形に配置された投影レンズ組体を有する、投影機。
【請求項８】
前記ピクセルディスプレイが透過型ピクセルディスプレイである請求項７に記載の投影機。
【請求項９】
前記ピクセルディスプレイが液晶ディスプレイである請求項７に記載の投影機。
【請求項１０】
第１及び第２の色光成分を互いに反対の方向にそれぞれ反射し、少なくとも１つの他の色光成分を透過させる第１及び第２の二色性ミラーをさらに有する請求項７に記載の投影機。
【請求項１１】
前記第１及び第２の二色性ミラーに向けて光が約３０°の入射角で伝播する請求項１０に記載の投影機。
【請求項１２】
前記複数の色光成分は赤、青及び緑であり、緑色光成分のための前記投影レンズ組体は、赤及び青色光成分のための複数の前記投影レンズ組体の間に、該複数の前記投影レンズ組体とは一直線にならずに配置される請求項７に記載の投影機。
【請求項１３】
多色光を発する光源と、該多色光の複数の色光成分の画像情報を与える複数のピクセルディスプレイとを有するマルチ通路ピクセルディスプレイ投影機であって、前記複数の色光成分は、個別の光路に沿って、前記ピクセルディスプレイによって与えられた画像情報を解析するために該ピクセルディスプレイに伝播する、投影機において、
第１及び第２の色光成分を互いに反対の方向にそれぞれ反射し、少なくとも１つの他の色光成分を透過させる第１及び第２の二色性ミラーを有し、
前記複数の色光成分の前記個別の光路が等しい光路長を有する、
投影機。
【請求項１４】
前記ピクセルディスプレイは反射型ピクセルディスプレイであり、前記投影機は、該反射型ピクセルディスプレイによって与えられた画像情報を解析するために該反射型ピクセルディスプレイに関連付けられた偏光ビームスプリッターをさらに有する、請求項１３に記載の投影機。
【請求項１５】
前記ピクセルディスプレイが透過型ピクセルディスプレイである請求項１３に記載の投影機。
【請求項１６】
前記ピクセルディスプレイが液晶ディスプレイである請求項１３に記載の投影機。
【請求項１７】
前記第１及び第２の二色性ミラーに向けて光が約３０°の入射角で伝播する請求項１３に記載の投影機。
【請求項１８】
多色光を発する光源と、該多色光の複数の色光成分の画像情報を与える複数のピクセルディスプレイとを有するマルチ通路ピクセルディスプレイ投影機であって、前記複数の色光成分は、個別の光路に沿って、前記ピクセルディスプレイによって与えられた画像情報を解析するために該ピクセルディスプレイに伝播する、投影機において、
第１及び第２の色光成分をそれぞれ第１及び第２の二色性ミラーから互いに反対の方向に反射して、少なくとも１つの他の色光成分を前記第１及び第２の二色性ミラーの各々を通して透過させることと、
前記複数の色光成分を個別の等長の光路に沿って伝播させることと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、カラー電子（例えばＬＣＤ）投影機に関し、特に、等長の色成分光路と、その各々のための個別の投影レンズ組体とを備えた電子投影機に関する。
【０００２】
発明の背景及び概要
カラー電子（例えば液晶ディスプレイ）投影機は、複数の表示画像を生成し、典型的には多数の人又は見物人に見せるために、それらをディスプレイスクリーンに投影する。表示画像は、多色又は白色の高強度源から、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような画像形成媒体を通って又はその媒体に映された透過光によって形成可能である。
【０００３】
図１は、従来技術のマルチ通路反射型カラー液晶ディスプレイ投影装置１０の概要図である。この投影装置は、偏光選択式偏光ビームスプリッター１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂと協働する分離ミラー１２Ｒ、１２ＢＧ及び１２Ｇと、反射液晶ディスプレイ１６Ｒ、１６Ｇ及び１６Ｂとを使用する。
【０００４】
投影装置１０は、偏光器（又は偏光コンバーター）２０を通るように白色光を発する光源１８を有し、偏光器２０は、一対の交差した二色性ミラー１２Ｒ及び１２ＧＢに偏光を提供する。二色性ミラー１２Ｒは、色消し偏向ミラー２４Ｒによって偏向させられた赤色光路２２Ｒに沿って赤色光成分を反射する。緑及び青色光は、ミラー１２Ｒを透過する。ミラー１２ＧＢは、色消し偏向ミラー２４ＢＧによって偏向させられた青−緑色光路２２ＧＢに沿って緑及び青色光成分を反射する。赤色光は、ミラー１２ＢＧを透過する。ミラー１２Ｇは、緑色光路２２Ｇに沿って緑色光成分を反射するとともに、青色光成分が青色光路２２Ｂに沿って伝播することを可能にする。その結果、ミラー１２Ｒ、１２ＢＧ及び１２Ｇは協働して偏光された赤、緑及び青色光成分を分離し、それらを偏光ビームスプリッター１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂに送る。色成分画像は、Ｘ−キューブ２６によって組み合わされて、投影レンズ組体２８に送られる。
【０００５】
偏光ビームスプリッター１４の各々は、直角を有する一対のプリズムを具備する。それらのプリズムの傾斜面は、互いに対向するように配置され、それらの面の間には偏光選択式誘電性フィルム（図示せず）が配置される。偏光ビームスプリッターについては通常のことであるが、Ｐ偏光は誘電性フィルムを透過し、Ｓ偏光は反射される。Ｓ偏光及びＰ偏光は、一対の直交する直線偏光状態に関連する一般的な命名であり、偏光選択式誘電性フィルムに関し、Ｓ偏光はフィルムから「それる（ｇｌａｎｃｅ）」光であり、Ｐ偏光はフィルムを「貫く（ｐｉｅｒｃｅ）」光であるということができる。偏光器２０は、赤、緑及び青色光成分を主にＳ偏光として透過させるので、偏光ビームスプリッター１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂに受け取られる光のほぼ全ては誘電性フィルムにより反射され、反射液晶ディスプレイ１６Ｒ、１６Ｇ及び１６Ｂに送られる。
【０００６】
ある実施例においては、反射液晶ディスプレイ１６は１／４波長に調整された（すなわち４５°〜６０°に捩れた）ツイストネマチックセルであり、各ピクセルからの光を反射する。各ピクセルの偏光は、そのピクセルに与えられる制御電圧に従って変化する。例えば、制御電圧が与えられていない（すなわちピクセルがリラックス状態にある）ときは、ピクセルにより最大（すなわち１／４波長）位相の遅れが得られ、結果として、適切に整合配置された偏光のための偏光回転が生じる。各ピクセルは、ピクセルが回転しなくなる（すなわちピクセルが等方性になる）まで、制御電圧の大きさの増加に伴って偏光回転を減少させる。
【０００７】
ピクセルがリラックス状態にあるときは、光が反射されたときに偏光状態が反転するので、Ｓ偏光はＰ偏光になる。次にＰ偏光は偏光ビームスプリッターの誘電性フィルムを透過し、交差した結合プリズム２６（Ｘ−キューブとしても知られる）に向かい、表示画像内に取り込まれる。制御電圧がゼロでないときは、ピクセルは、Ｐ及びＳ偏光の割合に対応して光を反射する。この例において制御電圧がさらに大きくなるとＳ偏光を有するより多くの光が反射され、最大制御電圧になるとＳ偏光を有する全ての光が反射される。Ｓ偏光を有する光は、偏光ビームスプリッター１４の誘電性フィルムによって反射されて光源に向けて戻され、表示画像内には取り込まれない。
【０００８】
このようなマルチ通路反射型カラー液晶ディスプレイ投影装置１０は、その画像特性を悪化させるという短所を有する。実際には、交差したミラー１２Ｒ及び１２ＢＧの一方は、ミラー１２Ｒ及び１２ＢＧの他方の前後に配置される２つのミラーハーフを用いて形成される。ミラーハーフを適切に整合配置することは非常に困難であり、稀にしか達成できない。その結果、ミラーハーフに反射された画像は不整合配置され、結果的に画像の半分について直ちに不整合が識別される。従ってミラーハーフの間の比較的一般的な不整合は、分断されたハーフ画像が見かけ上のシームに沿って不適当に結合されたように見える通常は許容できない画像障害を惹起する。
【０００９】
同様に、Ｘ−キューブコンバイナー２６は、その構成要素を完全に形成して結合させることができないというような作製上の制限を有する。特に、このような欠点は、Ｘ−キューブの構成要素が合わされる中央横断領域２９において発生し得る。そのような欠点は、画像の中央の最も識別されやすい領域に影響を与えることから、重大である。
【００１０】
図２は、ＭｉｙａｔａｋｅのＵＳ特許５，３２７，２７０号に記載のような、他の従来の光量画像投影装置３０を示す。投影装置３０は３つの反射液晶パネル３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃを有する。反射液晶パネル３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃは、対応する偏光ビームスプリッター３４Ａ、３４Ｂ及び３４Ｃと、１／４波長板３６Ａ、３６Ｂ及び３６Ｃと、投影レンズ４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃとをそれぞれ有する。二色性ミラー４２Ａ、４２Ｂ及び４２Ｃは、光源４４からの光の色を分離する。
【００１１】
連続する二色性ミラー４２Ａ、４２Ｂ及び４２Ｃによる色分離は、投影装置１０の交差ミラー１２Ｒ及び１２ＢＧによりもたらされるアーチファクト及び画像障害を排除する。また、分離投影レンズ４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃは、Ｘ−キューブ２６によりもたらされるアーチファクト及び画像障害を排除する。しかしながら、そのために投影装置３０は、嵩張るインライン装置を有するとともに、異なる色成分に対して異なる光路長を形成する。投影レンズ４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃの一直線の配置においては、投影レンズ間が比較的大きく分離され、それにより収束角が比較的大きくならざるを得ず、色成分がディスプレイスクリーンに不整合配置されることがある。
【００１２】
さらに、光路長が異なることは、その差によって３つのカラーチャンネルの各々の上の「照度パターン」の倍率が異なることになり、不利である。相異なるカラーチャンネルが異なる倍率の照度パターンを受け取る（例えばＲ照度はＧ及びＢ照度より大きい）と、輝度の均一なプロファイルが相異なり、重ね合わせにより均一な白色を得ることが困難になる。
【００１３】
本発明によると、電子（例えばＬＣＤ）投影機は、色成分光路長が等しくなるように複数の投影レンズ組体を結合し、改良された表示画像及びコンパクトな装置を提供する。ある実施形態においては、投影機は、赤及び青色光成分を互いに反対の方向に偏向させる連続的な対の有角の二色性ミラーを有する。緑色光成分は、その二色性ミラーを透過して、液晶ディスプレイのようなピクセル電子式光変調器及び関連する投影レンズ組体に向かう。赤及び青色光成分は、それぞれ再度偏向させられて緑色成分に平行に伝播し、液晶ディスプレイのようなピクセル電子式光変調器及び関連する投影レンズ組体に向かう。個別の投影レンズ組体は、色光成分を受け取るために、非線形にかつ密集して配置される。
【００１４】
色成分光路長が等しいことにより、３つのカラーチャンネルの各々の上の「照度パターン」の倍率が均一になる。その結果カラーチャンネルは、輝度の均一なプロファイルが概ね等しくなった照度パターンを受け取り、重ね合わせにおいて均一性が改善された白色領域を提供する。
【００１５】
さらに、複数の投影レンズ組体が非線形にかつ密集して配置されることによって、レンズ組体の間の分離距離が最小化され、それにより、ディスプレイスクリーンにおいて収束角と色成分の不整合とが最小化される。例えば、投影レンズは光の透過において、欠点特に口径食（又は、レンズ中央から離れた画像領域の一部に対するいわゆる相対的照度偏差）を有する。本発明によって投影レンズ組体の間の分離距離が最小化されることにより、そのような欠点に起因する画像欠陥が最小化されるととともに、最適な均一性及び焦点調節が提供され、最終画面（すなわちディスプレイスクリーン）における幾何学的歪が最小化される。
【００１６】
本発明のさらなる目的及び長所は、添付図面を参照しながら行われる好適な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１７】
好適な実施形態の詳細な説明
図３は、本発明に係る複数の等長の色成分光路５２Ｒ、５２Ｇ及び５２Ｂを備えた反射型カラー電子（例えば液晶ディスプレイ）投影装置５０の概略上面図である。概ね白色の光源５４（例えばハロゲン化金属アークランプ及び凹状集光型反射器）は、一対のマイクロレンズ装置５６、５８及び集光レンズ６０を通るように光を発する。マイクロレンズ装置５６及び５８は、画像均一性を高めるために協働して光源５４の複数の積分画像を提供する。偏光コンバーター６２は、ほぼ無損失の偏光（例えばＳ偏光）を提供する。偏光コンバーター６２は、この技術分野において既知の通常のタイプであってもよいし、又は本発明の譲受人に譲渡されたＵＳ特許５，９７３，８３３号に記載されたものであってもよい。偏向反射器６４（例えばプリズム）は、マイクロレンズ装置５６及び５８を嵩張らないように分離するために、それらの間に配置される。
【００１８】
第１の有角の二色性ミラー７０は、青又は赤色光成分の一方（例えば青色光）を光路５２Ｂに沿って反射し、他の２つの色光成分（例えば緑及び赤）を透過させる。二色性ミラー７０からの色光成分（例えば青）は有角のミラー７２（例えば色消しミラー）に向けて反射され、ミラー７２は光路５２Ｂを偏光ビームスプリッター７６Ｂの面７４Ｂに向かうように偏向させる。
【００１９】
第２の有角の二色性ミラー７８は、青又は赤色光成分の他方（例えば赤色光）を光路５２Ｒに沿って反射し、残りの色光成分（すなわち緑）を透過させる。二色性ミラー７８からの色光成分（例えば赤）は有角のミラー８０（例えば色消しミラー）に向けて反射され、ミラー８０は光路５２Ｒを偏光ビームスプリッター７６Ｒの面７４Ｒに向かうように偏向させる。図示された実施形態においては、二色性ミラー７０及び７８は、中心光軸７７に対して約４５°の入射角になるようにそれぞれ配置される。二色性ミラー７０及び７８は、原色スペクトルの両端の色光成分を互いに反対の方向に反射する。残りの色光成分（すなわち緑）は、偏光ビームスプリッター７４Ｇの面７４Ｇに進む。
【００２０】
図４は投影装置５０の一部を示す概略側面図である。各々の偏光ビームスプリッター７６（偏光ビームスプリッター７６Ｇ及び７６Ｂのみ図示）は、１／４波長に調整された反射液晶ディスプレイ９０のような反射型ピクセル型電子ディスプレイに面する面を有する隣接するスプリッターを具備する。以下の説明は偏光ビームスプリッター７６Ｇについてのものであるが、ある実施形態においては偏光ビームスプリッター７６Ｂ及び７６Ｒにも同様に適用できる。
【００２１】
偏光ビームスプリッター７６Ｇは、直角を有する一対のプリズム９２Ｇ及び９４Ｇ有する。それらのプリズムの傾斜面は、互いに対向するように配置され、それらの面の間には誘電性フィルム９６Ｇが配置される。誘電性フィルム９６Ｇは、偏光選択性であるとともに色消し又は色調整が可能であり、後者の実施形態においては緑以外の全ての色光成分を偏光に関係なく透過させる。一方、偏光ビームスプリッター７６Ｇは、緑色光のための通常の偏光ビームスプリッターとして機能する。
【００２２】
従って、偏光ビームスプリッター７６Ｇは、選択的に偏光（例えばＳ偏光）された緑色光を、液晶ディスプレイ９０Ｇのような反射型電子光学変調器に向けて反射する。二次的なＰ偏光された緑色光は、９８Ｇの方向に偏光ビームスプリッター７６Ｇを通り過ぎて、潜在的な照度汚染として捨てられる。色調整された誘電性フィルムによって、全ての二次的な緑色でない光（すなわち赤又は青色光）もまた、９８Ｇの方向に偏光ビームスプリッター７６Ｇを通り過ぎて捨てられる。図示された実施形態においては、偏光コンバーター６２は主にＳ偏光を透過させるので、偏光ビームスプリッター７６Ｇによって受け取られた緑色光のほぼ全ては反射液晶ディスプレイ９０Ｇに向けて反射される。
【００２３】
例えば偏光ビームスプリッター７６Ｒの誘電性フィルム９６Ｒは、二次的な青色光を通すように特別に形成される必要はなく、むしろ「ケアされない領域（ｄｏｎ’ｔ ｃａｒｅ ｚｏｎｅ）」として青色スペクトル機能を有するように形成可能であることが理解されるであろう。一般的に、ケアされない領域は選択されたスペクトル帯に対して低い又は二次的な光学的機能を有するが、ディスプレイにアーチファクトを生じさせない。そのスペクトル帯に相当する照度エネルギーがないからである。この点に関して、誘電性フィルム９６Ｒは、実際にそれが重要なスペクトル帯以外の全ての波長を透過させるか又はケア不要領域を有するかに関わらず、色消しフィルムとみなすことができる。同様にカラーフィルター（例えば赤）は、対応する偏光ビームスプリッター（例えば７６Ｒ）に向けてその光帯のみを通すように選択的に配置可能であるため、他の全ての波長のための誘電性フィルム９６Ｒの光学的機能はケア不要領域となり得る。
【００２４】
反射液晶ディスプレイ９０Ｇは１／４波長に調整されたツイストネマチックセルであり、各ピクセルからの光を反射する。各ピクセルが有する偏光性は、そのピクセルに与えられる制御電圧に従って変化する。故に液晶ディスプレイ９０Ｇは、色光成分の画像情報を提供する。ある実施形態においては、液晶ディスプレイ９０Ｇは、反射パネルに使用されるＣＭＯＳトランジスターピクセル装置の典型的な技術分野において公知なシリコン背面板の上に形成される。例えば、リラックス状態のピクセルは、１／４波長の遅れと最大偏光回転とが可能であるとともに、ピクセルが等方性になって偏光回転しなくなるような最大制御電圧値に至るまで制御電圧を増加させながら、偏光回転を減少させることができる。
【００２５】
リラックス状態においては、光が反射されたときに偏光状態が反転するので、Ｓ偏光はＰ偏光になる。次にＰ偏光は偏光ビームスプリッター７６Ｇの誘電性フィルム９６Ｇを透過し、投影レンズ組体１００Ｇに向かい、ディスプレイスクリーン（図示せず）に投影される。制御電圧がゼロでないときは、ピクセルはＰ及びＳ偏光の割合に対応して光を反射する。この実施例において制御電圧がより大きいときは、Ｓ偏光を有するより多くの光が反射される。Ｓ偏光を有する光は、偏光ビームスプリッター７６Ｇの誘電性フィルムによって反射されて光源に向けて戻され、表示画像内には取り込まれない。その結果、偏光ビームスプリッター７６Ｇは、液晶ディスプレイ９０Ｇによって光に提供された画像情報を解析するために機能する。
【００２６】
偏光ビームスプリッター７６Ｇに進入するいくらかの二次的なＰ偏光は、時として、要求通りに誘電性フィルム９６Ｇを透過せずに、誘電性フィルム９６Ｇにて反射されて反射液晶ディスプレイ９０Ｇに向かう。Ｐ偏光が液晶ディスプレイ９０Ｇから反射され、誘電性フィルム９６Ｇを透過して、表示画像内に取り込まれると、このＰ偏光は画像のコントラストを低下させる場合がある。このようなＰ偏光の反射は、光の入射角が好適な正常な角度から逸脱したときに発生すると考えられているが、他の原因によっても可能である。このようなＰ偏光によって生じ得る画像コントラストの低下を防止するために、直線的偏光フィルター１０２Ｇ（例えば延伸着色又はヨウ素タイプ）を選択的に配置して、偏光ビームスプリッター７６Ｇに向かうＰ偏光を遮断することができる。画像コントラストをさらに高めるために、二色性に着色されかつ延伸されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）タイプのような他の偏光フィルム１０４Ｇを偏光ビームスプリッター７６Ｇと投影レンズ組体１００Ｇとの間に配置して、緑色のＰ偏光以外の光を遮断することができる。
【００２７】
投影レンズ組体１００Ｇ、１００Ｂ及び１００Ｒは、色成分画像をディスプレイスクリーン（図示せず）に投影し、それらの画像は複数の色（例えばフルカラー）の画像に組み合わされる。色成分画像を適切に収束させるために、この技術分野では公知の透過型ディスプレイスクリーンを備えた後方投影ディスプレイ装置において電子投影装置５０が典型的に使用される。そのような装置においては、投影レンズ組体１００Ｇ、１００Ｂ及び１００Ｒの収束は作製時に固定的に確立される場合がある。対照的に、反射型ディスプレイスクリーンを備えた前方投影ディスプレイ装置は、投影距離に応じて投影レンズ組体１００Ｇ、１００Ｂ及び１００Ｒの間の収束調節を必要とする。そのような調節は、固定された前方投影装置に対して実行可能である。
【００２８】
図５は、投影装置５０の典型的応用装置を示す後方投影ディスプレイ装置１２０の概略側面図である。後方投影ディスプレイ装置１２０は、この技術分野では公知のミラー１２４及び透過型ディスプレイスクリーン１２６を備えたキャビネット又はハウジング１２２の中に投影システム５０を有する。
【００２９】
図３に示す実施形態においては、投影レンズ組体１００Ｇ、１００Ｂ及び１００Ｒは密集して配置され、投影レンズ組体１００Ｇが投影レンズ組体１００Ｂ及び１００Ｒの間にかつ一直線にならずに配置される。この密集配置により、画像の初期の分離が最小限になり、ディスプレイスクリーンにおける色成分画像の収束が容易になる。例えば、投影レンズ組体１００の各々が直径Ｄの円筒状組体を有する場合は、投影レンズ組体１００Ｇの中心は、投影レンズ組体１００Ｂ及び１００Ｒの中心から、およそ次の式で表されるオフセット値Ｘ及びＹだけ離れている。
Ｘ＝Ｙ＝±√２Ｄ／２
【００３０】
二色性ミラー７０及び７８は、偏向ミラー７２及び８０と協働して、偏光ビームスプリッター７６Ｂ及び７６Ｒに至る光路５２Ｂ及び５２Ｒを提供する。光路５２Ｂ及び５２Ｒの長さは、偏光ビームスプリッター７６Ｇに至る光路５２Ｇの長さと等しい。電子投影装置５０により提供された光路５２の長さが等しいことにより、各々の光路に使用される個々の光学要素及び機械要素のコストの低減及び製造工程フローの改善が可能になる。等長の光路によってさらに、３つのカラーチャンネルの各々の上の「照度パターン」の倍率が均一になる。その結果カラーチャンネルには、輝度の均一なプロファイルが概ね等しくなった照度パターンが与えられ、重ね合わせにおいて提供される白色領域の均一性が改善される。さらに、そのような均一性により、液晶ディスプレイ９０は、一般的な必要量より有意に低い約５〜１０％のみのオーバーフィル（ｏｖｅｒｆｉｌｌ）で照明することができる。これにより、ディスプレイ輝度が改善される。
【００３１】
投影装置５０の他の形態においては、３つのカラーチャンネルが同じ「左右像（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）」であるため、いずれのカラーチャンネルも、互いに対して左右置換される「照度パターン」を有さない。このことは、仮にカラーチャンネル画像装置の１つの左側に「ホットスポット」（例えばある程度の照度不足による赤）があるときは、他のカラーチャンネル画像装置の左側の同位置にも「ホットスポット」（例えば青及び緑）が表れることを意味する。この種の左右像の対称性は、一般に３チャンネルのカラー合成装置ではあり得ない。白色を３つの別々の色の光路に分解することは、対称な等光路長プロセスではないからである。結果として、他の装置の表示画像においては、一方のエッジは赤味がかった色合いになり、その反対側のエッジは青−緑の色合いになる場合がある。或いは、例えば左上のコーナーは黄味がかった色合いになり、右下のコーナーは青味がかった色合いになる。
【００３２】
さらに、通常の反射型光学構造においては、相異なるカラーチャンネルのコンバイナーを収容するためには、画像装置（例えばＬＣＤ）と投影レンズ組体との間の光路長が、本発明にて要求される光路長の２倍であることが典型的には必要である。そのような長い光路長により、通常の反射型光学構造の投影レンズ組体は後方に長めの作動距離を有する必要がある。それにより、そのような投影レンズ組体は、設計がより困難になり、性能がさらに下がり、より複雑になり、より多くの構成要素を有してさらに嵩張り、より高価となる。本発明による短めの光路長は、これらの欠点を排除できる。
【００３３】
図６は、本発明に係る複数の等長の色成分光路１５２Ｒ、１５２Ｇ及び１５２Ｂを備えた反射型カラー電子機器（例えば液晶ディスプレイ）投影装置１５０の概略後面図である。概ね白色の光源１５４（例えばハロゲン化金属アークランプ及び凹状集光型反射器）は、一対のマイクロレンズ装置１５６、１５８及び集光レンズ１６０を通るように光を発する。マイクロレンズ装置１５６及び１５８は、画像均一性を高めるために協働して光源１５４の複数の積分画像を提供する。偏光コンバーター１６２は、ほぼ無損失の偏光（例えばＳ偏光）を提供する。偏光コンバーター１６２は、この技術分野において既知の通常のタイプであってもよいし、又は本発明の譲受人に譲渡されたＵＳ特許５，９７３，８３３号に記載されたものであってもよい。偏向反射器１６４（例えばプリズム）は、マイクロレンズ装置１５６及び１５８を嵩張らないように分離するために、それらの間に配置される。
【００３４】
一対の交差した二色性ミラー１７０及び１７２は、赤及び青色光成分を光路１５２Ｒ及び１５２Ｂに沿って反射し、他の色光成分（すなわち緑）を透過させる。二色性ミラー１７０からの赤色光成分は有角のミラー１７４（例えば色消しミラー）に向けて反射され、ミラー１７４は光路１５２Ｒを、液晶ディスプレイ１７８Ｒのような透過型電子ピクセルディスプレイ、並びにそれに関連付けられた視野レンズ１８０Ｒ及び投影レンズ組体１８２Ｒに向かうように偏向させる。二色性ミラー１７２からの青色光成分は有角のミラー１８４（例えば色消しミラー）に向けて反射され、ミラー１８４は光路１５２Ｂを、液晶ディスプレイ１７８Ｂのような透過型電子ピクセルディスプレイ、並びにそれに関連付けられた視野レンズ１８０Ｂ及び投影レンズ組体１８２Ｂに向かうように偏向させる。
【００３５】
図７は投影装置１５０の一部を示す概略側面図である。緑色光成分はペリスコープ組体１８６に伝播する。ペリスコープ組体１８６は、一対の偏向反射器１８８及び１９０（例えば直角プリズム）を有し、光路１５２Ｒ及び１５２Ｂにより形成された線又は平面から光路１５２Ｇをずらす。ペリスコープ組体１８６は、光路１５２Ｇを、対のミラー１７０、１７４と１７２、１８４との間の距離に一致する距離だけずらすために機能する。それにより、光路１５２の全てが等しい長さになる。
【００３６】
図８は、本発明に係る複数の等長の色成分光路２５２Ｒ、２５２Ｇ及び２５２Ｂを備えた透過型カラー電子機器（例えば液晶ディスプレイ）投影装置２５０の概略上面図である。概ね白色の光源２５４（例えばハロゲン化金属アークランプ及び凹状／放物線状集光型反射器）は、一対のマイクロレンズ装置２５６、２５８及び集光レンズ２６０を通るように光を発する。マイクロレンズ装置２５６及び２５８は、画像均一性を高めるために協働して光源２５４の複数の積分画像を提供する。偏光コンバーター２６２は、ほぼ無損失の偏光（例えばＳ偏光）を提供する。偏向反射器２６４は、集光レンズ２６０の後に配置される。
【００３７】
第１の有角の二色性ミラー２７０は、青又は赤色光成分の一方（例えば青色光）を光路２５２Ｂに沿って反射し、他の２つの色光成分（例えば緑及び赤）を透過させる。二色性ミラー２７０からの色光成分（例えば青）は有角のミラー２７２（例えば色消しミラー）に向けて反射され、ミラー２７２は光路２５２Ｂを偏光ビームスプリッター２７６Ｂの面２７４Ｂに向かうように偏向させる。
【００３８】
第２の有角の二色性ミラー２７８は、青又は赤色光成分の他方（例えば赤色光）を光路２５２Ｒに沿って反射し、残りの色光成分（すなわち緑）を透過させる。二色性ミラー２７８からの色光成分（例えば赤）は有角のミラー２８０（例えば色消しミラー）に向けて反射され、ミラー２８０は光路２５２Ｒを偏光ビームスプリッター２７６Ｒの面２７４Ｒに向かうように偏向させる。二色性ミラー２７０及び２７８は、原色スペクトルの両端の色光成分を互いに反対の方向に反射する。残りの色光成分（すなわち緑）は、偏光ビームスプリッター２７４Ｇの面２７４Ｇに進む。投影装置２５０は、偏光ビームスプリッター７６及び投影レンズ組体１００に実質的に同一の、偏光ビームスプリッター２７６及び投影レンズ組体３００を有する。
【００３９】
二色性ミラー２７０及び２７８は、中心光軸２７７に対して約３０°の入射角になるようにそれぞれ配置される。同様に、ミラー２７２及び２８０は約３０°の入射角になるように配置される。ミラー２７０、２７２、２７８及び２８０の角度によって、偏光ビームスプリッター２７６及び投影レンズ組体３００は、正三角形構造を形成する投影レンズ組体３００の中心に配置可能になる。正三角形構造の投影レンズ組体３００は最密構造であり、投影装置５０に関して上述した利益を最大化する。さらに、ミラー２７０及び２７８の入射角が３０°であることにより、入射角が４５°である色分離用二色性ミラーに比べて色分離性能が向上する。
【００４０】
我々の発明が適用可能な多くの実施形態を考慮すると、詳細な実施形態は例示されているだけであって、我々の発明の範囲を制限するものではないことが理解されよう。むしろ本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲に包含されかつそれらと等価とみなされるような実施形態の全てを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術のマルチ通路反射型カラー液晶ディスプレイ投影装置の概要図である。
【図２】
他の従来技術のマルチ通路反射型カラー液晶ディスプレイ投影装置の概要図である。
【図３】
本発明に係る複数の等長の色成分光路を備えた反射型カラー電子投影装置の概略上面図である。
【図４】
図３の投影装置の概略側面図である。
【図５】
図３の投影装置の後方投影ディスプレイの概略側面図である。
【図６】
本発明に係る複数の等長の色成分光路を備えた透過型カラー電子投影装置の概略後面図である。
【図７】
図６の投影装置の一部を示す概略側面図である。
【図８】
複数の等長の色成分光路を備えた透過型カラー電子投影装置の概略上面図である。
【国際公開パンフレット】
2004505300.tif 000003
2004505300.tif 000004
2004505300.tif 000005
2004505300.tif 000006
2004505300.tif 000007
2004505300.tif 000008
2004505300.tif 000009
2004505300.tif 000010
2004505300.tif 000011
2004505300.tif 000012
2004505300.tif 000013
2004505300.tif 000014
2004505300.tif 000015
2004505300.tif 000016
2004505300.tif 000017
2004505300.tif 000018
2004505300.tif 000019
2004505300.tif 000020
2004505300.tif 000021
2004505300.tif 000022
2004505300.tif 000023
2004505300.tif 000024
2004505300.tif 000025
2004505300.tif 000026
【国際調査報告】
2004505300.tif 000027