(57)【要約】【課題】光混合装置、光混合方法及び該光混合装置を応用した小型投影システムを提供する。【解決手段】光混合装置はチューブ構造、チューブ構造の一端に設けられる複数個の発光ユニット、チューブ構造の他端に設けられる反射式偏光子及び前記これらの発光ユニットと反射式偏光子の間に設けられるマイクロレンズセットを含み、且つ、光混合装置は均一かつ単一な偏光化された光を小型投影システムの表示部材に出力し、小型投影システムの光学レンズは表示部材に表示される映像画面をスクリーンに投射させるために用いられる。【選択図】図５
2012203417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を表示部材に提供するために用いられる光混合装置であって、
チューブ構造と、
ビームを出力させるために用いられると共に、出力される複数個のビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後、互いに混合される複数個の発光ユニットと、
前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子と、
前記チューブ構造と前記反射式偏光子の間に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるために用いられるマイクロレンズセット
を含むことを特徴とする、光混合装置。
【請求項２】
小型投影装置に応用され、前記表示部材は反射型液晶（LCOS）部材か、デジタルミラーディバイス（DMD）部材か、液晶ディスプレイ（LCD）のいずれかの１つであることを特徴とする、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項３】
前記複数個の発光ユニットは前記チューブ構造の光源設置端に設けられ、前記チューブ構造は密閉式状態であることを特徴とする、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項４】
前記チューブ構造の前記光源設置端の面積は前記出口部の面積より小さいか、同等であり、前記チューブ構造の前記光源設置端と前記出口部はどれも長方形であるか、或いは、前記チューブ構造の前記光源設置端と前記出口部はどれも円形であるか、或いは、前記チューブ構造の前記光源設置端と前記出口部のいずれかの１つは長方形であり、いずれかの１つは円形であることを特徴とする、請求項３に記載の光混合装置。
【請求項５】
さらに前記チューブ構造と前記マイクロレンズセットの間に設けられ、前記反射式偏光子によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させる１／４波長板を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項６】
前記チューブ構造の内壁表面は高反射率材質によって製造され、前記高反射率材質はマイクロセルラーＰＥＴ（MCPET）か、コーテッド反射レンズか、白色高散乱材料のいずれかの１つであり、前記反射式偏光子はナノスケール（nano-scale）の線状アレイ薄膜であることを特徴とする、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項７】
前記マイクロレンズセットは別の複数個のマイクロレンズを含み、前記これらのマイクロレンズはアレイ配列であると共に、前記これらマイクロレンズ中のいずれかの１つは平凸レンズか、両凸レンズか、凹凸レンズか、平凹レンズか、両凹レンズか、凸凹レンズであることを特徴とする、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項８】
前記マイクロレンズセットは１個になるように配列される少なくとも２個の１次元配列の縦線状レンズ及び  1個になるように配列される少なくとも２個の１次元配列の横線状レンズ、或いは、前記これらの発光ユニットが１つの１次元配列になるよう配列される時、前記これらのマイクロレンズは前記これらの発光ユニットの配列方向と相同な１次元配列になるよう配列されると共に、いずれか１つの前記マイクロレンズは線状であり、前記これらの発光ユニットが不規則な形態で配列される時、前記これらのマイクロレンズは２次元配列となると共に、前記これらのマイクロレンズ中のいずれか１つの前記マイクロレンズは四角形か円形であるを含むことを特徴とする、請求項７に記載の光混合装置。
【請求項９】
前記これらの発光ユニット中の少なくとも２個の発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さず、或いは、前記これらの発光ユニット中の少なくとも２個の発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有するが、相同な輝度を有さないことを特徴とする、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項１０】
前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであると共に、前記これらの発光ユニットは６個の２×３配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであると共に、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであると共に、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記２×４配列は２個の相同な２×２配列によって組み立てられ、いずれか１つの前記２×２配列は１個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、１個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さ��いか、或いは、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであり、前記これらの発光ダイオードチップは３個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び３個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×３配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第１行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第３行、第２列第１行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第２行、第２列第３行及び第３列第１行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであり、前記これらの発光ダイオードチップは４個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び４個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×４配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第２行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであり、前記これらの発光ダイオードチップは５個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、５個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び５個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×５配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行、第２列第５行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行、第３列第２行及び第３列第５行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第２行、第１列第５行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられることを特徴��する、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項１１】
前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであると共に、前記これらの発光ユニットは６個の２×３配列になるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられる時、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは直列接続か並列接続され、前記緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは直列接続か並列接続されることを特徴とする、請求項１０に記載の光混合装置。
【請求項１２】
前記これらの発光ユニットはそれぞれ異なるタイミングで前記ビームを出力させることを特徴とする、請求項１に記載の光混合装置。
【請求項１３】
映像画面を表示するために用いられる表示部材と、
光源を前記表示部材に提供するために用いられる光混合装置と、
投射面と前記表示部材の間に位置され、前記映像画面を前記投射面に投射させるために用いられ、前記映像画面を前記投射面上に拡大表示させる光学レンズ
から構成される小型投影システムであって、
前記光混合装置はさらに
チューブ構造と、
ビームを出力させるために用いられると共に、出力される複数個のビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後、互いに混合される複数個の発光ユニットと、
前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子と、
前記チューブ構造と前記反射式偏光子の間に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるために用いられるマイクロレンズセット
を含むことを特徴とする、小型投影システム。
【請求項１４】
さらに前記表示部材、前記光混合装置及び前記光学レンズの間に設けられる偏光ビームスプリッター（PBS）を含み、或いは、前記小型投影システムはさらに前記表示部材、前記光混合装置及び前記光学レンズの間に設けられる内部全反射プリズム（TIR）を含み、或いは、前記表示部材は液晶ディスプレイ（LCD）部材であり、前記表示部材は反射型液晶（LCOS）部材で、前記表示部材はデジタルミラーディバイス（DMD）部材であることを特徴とする、請求項１３に記載の小型投影システム。
【請求項１５】
前記複数個の発光ユニットは前記チューブ構造の光源設置端に設けられ、前記チューブ構造は密閉式状態であるか、或いは、前記これらの発光ユニット中の少なくとも２個の発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、前記これらの発光ユニット中の少なくとも２個の発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有するが、相同な輝度を有さないか、前記これらの発光ユニットはそれぞれ異なるタイミングで前記ビームを出力させることを特徴とする、請求項１３に記載の小型投影システム。
【請求項１６】
前記光混合装置はさらに前記チューブ構造と前記マイクロレンズセットの間に設けられる１／４波長板を含み、前記反射式偏光子によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させるか、前記チューブ構造の内壁表面は高反射率材質によって製造されることを特徴とする、請求項１３に記載の小型投影システム。
【請求項１７】
小型投影システムの光混合装置に応用され、複数個の発光ユニットによって発せられる複数個のビームを均等に混合させるために用いられる光混合方法であって、
密閉空間を提供し、前記これらのビームを前記密閉空間内において複数回反射や散乱を行わせ、互いに混合させるステップと、
ビームエントロピー増加構造を提供し、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるステップと、
反射式偏光構造を提供し、エントロピー増加後の前記これらのビーム中のＰ偏光を出力させ、エントロピー増加後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記密閉空間内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせるステップと、
を含むことを特徴とする光混合方法。
【請求項１８】
前記光混合装置はチューブ構造を含み、前記密閉空間は前記チューブ構造内に形成され、前記複数個の発光ユニットは前記チューブ構造の光源設置端に設けられ、ここでは、前記チューブ構造の内壁表面は高反射率材質によって製造され、前記反射式偏光装置は反射式偏光子であることを特徴とする、請求項１７に記載の光混合方法。
【請求項１９】
前記反射式偏光構造によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させる補助偏光性変換構造を提供するステップをさらに含み、
ここでは、前記補助偏光性変換構造は１／４波長板であることを特徴とする、請求項１８に記載の光混合方法。
【請求項２０】
前記ビームエントロピー増加構造は別の複数個のマイクロレンズを含むマイクロレンズセットであり、前記これらのマイクロレンズはアレイ配列であることを特徴とする、請求項１７に記載の光混合方法。
【請求項２１】
光源を表示部材に提供するために用いられる光混合装置であって、
チューブ構造と、
複数個のビームを出力させるために用いられ、前記これらのビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後、互いに混合される複数個の発光ユニットと、を含み、
ここでは、前記これらの発光ユニットはアレイ方式で配列されると共に、前記これらの発光ユニットはその出力させるビームの色に基づき左右対称、上下対称及び／或いは、斜めに対称であることを特徴とする光混合装置。
【請求項２２】
いずれか２つの隣接する前記これらの発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないことを特徴とする請求項２１に記載の光混合装置。
【請求項２３】
前記これらの発光ユニットは６個の２×３配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記２×４配列は２個の相同な２×２配列によって組み立てられ、いずれか１つの前記２×２配列は１個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、１個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは３個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び３個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光��イオードチップは３×３配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第１行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第３行、第２列第１行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第２行、第２列第３行及び第３列第１行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは４個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び４個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×４配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第２行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは５個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、５個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び５個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×５配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行、第２列第５行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行、第３列第２行及び第３列第５行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第２行、第１列第５行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられることを特徴とする、請求項２１に記載の光混合装置。
【請求項２４】
さらに、前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の光混合装置。
【請求項２５】
さらに前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるために用いられるマイクロレンズセットを含むことを特徴とする、請求項２４に記載の光混合装置。
【請求項２６】
さらに前記チューブ構造と前記マイクロレンズセットの間に設けられ、前記反射式偏光子によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させるために用いられる１／４波長板を含むことを特徴とする請求項２５に記載の光混合装置。
【請求項２７】
光源を表示部材に提供するために用いられる光混合装置であって、
チューブ構造と、
複数個のビームを出力させるために用いられ、前記これらのビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後互いに混合される複数個の発光ユニットと、を含み、
ここでは、前記これらの発光ユニットはアレイ方式で配列されると共に、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないことを特徴とする光混合装置。
【請求項２８】
前記これらの発光ユニットはその出力させるビームの色に基づき、左右対称、上下対称及び／或いは斜めに対称であることを特徴とする、請求項２７に記載の光混合装置。
【請求項２９】
前記これらの発光ユニットは６個の２×３配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記２×４配列は２個の相同な２×２配列によって組み立てられ、いずれか１つの前記２×２配列は１個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、１個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは３個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び３個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光��イオードチップは３×３配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第１行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第３行、第２列第１行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第２行、第２列第３行及び第３列第１行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは４個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び４個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×４配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第２行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは５個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、５個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び５個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×５配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行、第２列第５行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行、第３列第２行及び第３列第５行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第２行、第１列第５行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられることを特徴とする、請求項２７に記載の光混合装置。
【請求項３０】
さらに、前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子を含むことを特徴とする、請求項２７に記載の光混合装置。
【請求項３１】
さらに前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピー（entropy）を増加させるために用いられるマイクロレンズセットを含むことを特徴とする、請求項３０に記載の光混合装置。
【請求項３２】
さらに前記チューブ構造と前記マイクロレンズセットの間に設けられ、前記反射式偏光子によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させるために用いられる１／４波長板を含むことを特徴とする請求項３１に記載の光混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光混合方法と光混合装置に関し、より詳しくは、小型投影装置に応用される光混合方法と光混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日常生活において、投影システムは図や映像データを投射面上に拡大投射させるためによく用いられ、ユーザーが鑑賞する時、視覚上の快適性をより具えるようにさせる。また、電子設備はどれも軽量・薄型・小型のデザイントレンドに向かうことにより、消費者のニーズに満足させ、投影システムも小型化のトレンドの例外ではなく、第３世代携帯電話、ＰＤＡ（Personal  Digital  Assistance）などの電子製品に応用させるか、或いは、携帯可能な小型投影システムとなり、これによりユーザーはどこででも投影システムを利用して鑑賞したい映画を放映することができ、気楽に娯楽の効果を達成させる。
【０００３】
図１は周知の投影システムの構造概略図である。投影システム１は光混合装置１１、プリズム１２、表示部材１３及び光学レンズ１４を含み、表示部材１３はデジタルミラーディバイス（DMD）部材であり、光混合装置１１が提供する光源はプリズム１２を通り、表示部材１３上に照射され、表示部材１３が表示する映像画面はプリズム１２を透過した後、光学レンズ１４に投射され、光学レンズ１４は前記映像画面を前方の投射面９上に投射させ、前記映像画面は拡大表示される。一般的に言えば、表示部材１３は均等な光を照射させられる必要があり、さもなければ表示される映像画面の縁や中心は光度や色彩が不均一になるという現象が存在しうるので、光混合装置１１が出力する光の品質は投影システム１の結像の良し悪しに影響を与える重点要素の１つである。
【０００４】
図２は周知の光混合装置の構造概略図である。光混合装置１１は赤色発光ユニット１１１、緑色発光ユニット１１２、青色発光ユニット１１３、光合成構造１１４及びチューブ構造１１５を含み、光合成構造１１４は赤色発光ユニット１１１が出力させる赤色ビーム、緑色発光ユニット１１２が出力させる緑色ビーム及び青色発光ユニット１１３が出力させる青色発光ビームに光合成動作を行わせるために用いられ、光合成動作を行った後の前記これらのビームはチューブ構造１１５内に入り、複数回の反射や散乱を行うことにより互いに混合され、光度や色彩の均一度を増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の光混合装置１１は特別に光合成構造１１４を設け、各色発光ユニットが出力させるビームを結合させる必要があり、投影システム１は光混合装置１１の構造が複雑すぎることにより、効果的にその体積を縮小させることができなかった。
【０００６】
さらに、光の光度や色彩の均一度とチューブ構造１１５の長さは正比例の関係にあり、つまり、チューブ構造１１５がより長い場合、その出力する光の光度や色彩はより均一となるが、もしチューブ構造１１５の長さが長すぎると、光エネルギーの消耗が容易に引き起こされるだけでなく、投影システム１の体積を縮小させる目的と相反する。一方、もしチューブ構造１１５の長さがより短い場合、投影システム１の体積はより縮小させることができるが、不均一な光混合効果が引き起こされてしまう。したがって、単純にチューブ構造１１５を利用して光の光度や色彩を均一化させる手段には欠陥がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、光度が均一で、色彩も均一な光源を提供する光混合方法と光混合装置を提供することを主目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、上述の光混合方法と光混合装置を応用する小型投影システムにより、小型投影システムの構造を簡略化させ、体積縮小の効果を達成させることを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光混合装置は、光源を表示部材に提供するために用いられ、
チューブ構造と、
ビームを出力させるために用いられると共に、出力される複数個のビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後、互いに混合される複数個の発光ユニットと、
前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子と、
前記チューブ構造と前記反射式偏光子の間に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピー（entropy）を増加させるために用いられるマイクロレンズセットを含むことを特徴とする。
【００１０】
好ましい実施形態では、光混合装置は小型投影装置に応用されることを特徴とする。
【００１１】
好ましい実施形態では、前記複数個の発光ユニットは前記チューブ構造の光源設置端に設けられ、前記チューブ構造は密閉式状態であることを特徴とする。
【００１２】
好ましい実施形態では、前記チューブ構造の前記光源設置端の面積は前記出口部の面積より小さいか、同等であり、前記チューブ構造の前記光源設置端と前記出口部はどれも長方形であるか、或いは、前記チューブ構造の前記光源設置端と前記出口部はどれも円形であるか、或いは、前記チューブ構造の前記光源設置端と前記出口部のいずれかの１つは長方形であり、いずれかの１つは円形であることを特徴とする。
【００１３】
好ましい実施形態では、さらに前記チューブ構造と前記マイクロレンズセットの間に設けられ、前記反射式偏光子によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させる１／４波長板を含むことを特徴とする。
【００１４】
好ましい実施形態では、前記チューブ構造の内壁表面は高反射率材質によって製造され、前記高反射率材質はマイクロセルラーＰＥＴ（MCPET）か、コーテッド反射レンズか、白色高散乱材料のいずれかの１つであり、前記反射式偏光子はナノスケール（nano-scale）の線状アレイ薄膜であることを特徴とする。
【００１５】
好ましい実施形態では、前記マイクロレンズセットは別の複数個のマイクロレンズを含み、前記これらのマイクロレンズはアレイ配列であると共に、前記これらマイクロレンズ中のいずれかの１つは平凸レンズか、両凸レンズか、凹凸レンズか、平凹レンズか、両凹レンズか、凸凹レンズであることを特徴とする。
【００１６】
好ましい実施形態では、前記マイクロレンズセットは１個になるように配列される少なくとも２個の１次元配列の縦線状レンズ及び  1個になるように配列される少なくとも２個の１次元配列の横線状レンズを含むことを特徴とする。
【００１７】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニットが１個の１次元配列になるよう配列される時、前記これらのマイクロレンズは前記これらの発光ユニットの配列方向と相同な１次元配列になるよう配列されると共に、いずれか１つの前記マイクロレンズは線状であり、前記これらの発光ユニットが不規則な形態で配列される時、前記これらのマイクロレンズは２次元配列となると共に、前記これらのマイクロレンズ中のいずれか１つの前記マイクロレンズは四角形か円形であることを特徴とする。
【００１８】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニット中の少なくとも２個の発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さず、或いは、前記これらの発光ユニット中の少なくとも２個の発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有するが、相同な輝度を有さないことを特徴とする。
【００１９】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであると共に、前記これらの発光ユニットは６個の２×３配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないことを特徴とする。
【００２０】
好ましい実施形態では、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは直列接続か並列接続され、前記緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは直列接続か並列接続されることを特徴とする。
【００２１】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであると共に、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないことを特徴とする。
【００２２】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであると共に、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記２×４配列は２個の相同な２×２配列によって組み立てられ、いずれか１つの前記２×２配列は１個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、１個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないことを特徴とする。
【００２３】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであり、前記これらの発光ダイオードチップは３個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び３個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×３配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第１行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第３行、第２列第１行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第２行、第２列第３行及び第３列第１行にそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００２４】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであり、前記これらの発光ダイオードチップは４個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び４個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×４配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第２行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００２５】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニット中のいずれか１つの発光ユニットは発光ダイオードチップであり、前記これらの発光ダイオードチップは５個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、５個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び５個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×５配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行、第２列第５行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行、第３列第２行及び第３列第５行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第２行、第１列第５行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００２６】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニットはそれぞれ異なるタイミングで前記ビームを出力させることを特徴とする。
【００２７】
好ましい実施形態では、前記表示部材は反射型液晶（LCOS）部材か、デジタルミラーディバイス（DMD）部材か、液晶ディスプレイ（LCD）のいずれかの１つであることを特徴とする。
【００２８】
好ましい実施形態では、本発明に係る小型投影システムは
映像画面を表示するために用いられる表示部材と、
光源を前記表示部材に提供するために用いられる光混合装置と、
投射面と前記表示部材の間に位置され、前記映像画面を前記投射面に投射させるために用いられ、前記映像画面を前記投射面上に拡大表示させる光学レンズ
から構成される小型投影システムであって、
前記光混合装置はさらに
チューブ構造と、
ビームを出力させるために用いられると共に、出力される複数個のビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後、互いに混合される複数個の発光ユニットと、
前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子と、
前記チューブ構造と前記反射式偏光子の間に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるために用いられるマイクロレンズセット
を含むことを特徴とする。
【００２９】
好ましい実施形態では、本発明に係る光混合方法は小型投影システムの光混合装置に応用され、複数個の発光ユニットによって発せられる複数個のビームを均等に混合させるために用いられる光混合方法であって、
密閉空間を提供し、前記これらのビームを前記密閉空間内において複数回反射や散乱を行わせ、互いに混合させるステップと、
ビームエントロピー増加構造を提供し、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるステップと、
反射式偏光構造を提供し、エントロピー増加後の前記これらのビーム中のＰ偏光を出力させ、エントロピー増加後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記密閉空間内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせるステップと、
を含むことを特徴とする。
【００３０】
好ましい実施形態では、本発明に係る光混合装置は光源を表示部材に提供するために用いられ、
チューブ構造と、
複数個のビームを出力させるために用いられ、前記これらのビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後、互いに混合される複数個の発光ユニットと、を含み、
ここでは、前記これらの発光ユニットはアレイ方式で配列されると共に、前記これらの発光ユニットはその出力させるビームの色に基づき左右対称、上下対称及び／或いは、斜めに対称であることを特徴とする。
【００３１】
好ましい実施形態では、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないことを特徴とする。
【００３２】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニットは６個の２×３配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記２×４配列は２個の相同な２×２配列によって組み立てられ、いずれか１つの前記２×２配列は１個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、１個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは３個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び３個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを��み、前記これらの発光ダイオードチップは３×３配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第１行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第３行、第２列第１行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第２行、第２列第３行及び第３列第１行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは４個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び４個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×４配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第２行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは５個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、５個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び５個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×５配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行、第２列第５行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行、第３列第２行及び第３列第５行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第２行、第１列第５行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００３３】
好ましい実施形態では、光混合装置はさらに、前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子を含むことを特徴とする。
【００３４】
好ましい実施形態では、光混合装置はさらに前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるために用いられるマイクロレンズセットを含むことを特徴とする。
【００３５】
好ましい実施形態では、光混合装置はさらに前記チューブ構造と前記マイクロレンズセットの間に設けられ、前記反射式偏光子によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させるために用いられる１／４波長板を含むことを特徴とする。
【００３６】
好ましい実施形態では、本発明に係る光混合装置は光源を表示部材に提供するために用いられ、
チューブ構造と、
複数個のビームを出力させるために用いられ、前記これらのビームは前記チューブ構造内で複数回の反射や散乱を行った後互いに混合される複数個の発光ユニットと、を含み、
ここでは、前記これらの発光ユニットはアレイ方式で配列されると共に、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ユニットが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないことを特徴とする。
【００３７】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニットはその出力させるビームの色に基づき、左右対称、上下対称及び／或いは斜めに対称であることを特徴とする。
【００３８】
好ましい実施形態では、前記これらの発光ユニットは６個の２×３配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ユニットは８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって組み立てられ、ここでは、前記２×４配列は２個の相同な２×２配列によって組み立てられ、いずれか１つの前記２×２配列は１個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、１個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さないか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは３個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び３個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを��み、前記これらの発光ダイオードチップは３×３配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第１行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第３行、第２列第１行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第２行、第２列第３行及び第３列第１行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは４個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び４個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×４配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第２行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられるか、或いは、前記これらの発光ダイオードチップは５個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、５個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び５個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの発光ダイオードチップは３×５配列になるよう配列され、ここでは、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行、第２列第５行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行、第３列第２行及び第３列第５行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第２行、第１列第５行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００３９】
好ましい実施形態では、光混合装置はさらに、前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビーム中のＰ偏光を透過させるために用いられ、混合後の前記これらのビーム中のＳ偏光を前記チューブ構造内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる反射式偏光子を含むことを特徴とする。
【００４０】
好ましい実施形態では、光混合装置はさらに前記チューブ構造の出口部に設けられ、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させるために用いられるマイクロレンズセットを含むことを特徴とする。
【００４１】
好ましい実施形態では、光混合装置はさらに前記チューブ構造と前記マイクロレンズセットの間に設けられ、前記反射式偏光子によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させるために用いられる１／４波長板を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、光混合装置の光混合経路を短縮できる状況下で、投影システム中の表示部材が表現する光度及び色彩はどれも均一で照射され、簡略化された小型投影システムの構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】周知の投影システムの構造概略図である。
【図２】周知の光混合装置の構造概略図である。
【図３Ａ】本発明に係る小型投影システムの第１実施形態における構造概略図である。
【図３Ｂ】本発明に係る小型投影システムの第２実施形態における構造概略図である。
【図３Ｃ】本発明に係る小型投影システムの第３実施形態における構造概略図である。
【図３Ｄ】本発明に係る小型投影システムの第４実施形態における構造概略図である。
【図４】図３Ｄに示すライト  コンビネーション  プリズム（light  combination  prism）のスペクトル概略図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態における光混合方法のフローチャートである。
【図６】本発明に係る光混合装置の好ましい実施形態における構造概略図である。
【図７Ａ】好ましい実施形態の平凸レンズの概略図である。
【図７Ｂ】好ましい実施形態の両凸レンズの概略図である。
【図７Ｃ】好ましい実施形態の凹凸レンズの概略図である。
【図７Ｄ】好ましい実施形態の平凹レンズの概略図である。
【図７Ｅ】好ましい実施形態の両凹レンズの概略図である。
【図７Ｆ】好ましい実施形態の凸凹レンズの概略図である。
【図８Ａ】本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第１タイプ配列形態を示す概略図である。
【図８Ｂ】本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第２タイプ配列形態を示す概略図である。
【図８Ｃ】本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第３タイプ配列形態を示す概略図である。
【図８Ｄ】本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第４タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ａ】前記これらの発光ユニットの第１タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｂ】前記これらの発光ユニットの第２タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｃ】前記これらの発光ユニットの第３タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｄ】前記これらの発光ユニットの第４タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｅ】前記これらの発光ユニットの第５タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｆ】前記これらの発光ユニットの第６タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｇ】前記これらの発光ユニットの第７タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｈ】前記これらの発光ユニットの第８タイプ配列形態を示す概略図である。
【図９Ｉ】前記これらの発光ユニットの第９タイプ配列形態を示す概略図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態における制御概念の概略図である。
【図１１Ａ】表示部材が長方形の時の実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図。
【図１１Ｂ】表示部材が長方形の時の別な実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図。
【図１１Ｃ】表示部材が円形の時の実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図。
【図１１Ｄ】表示部材が円形の時の別な実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。本発明の光混合方法及び光混合装置は下記の４タイプの実施形態の小型投影システムに応用されるが、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
まず、本発明の小型投影システムに係る第１実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図３Ａは本発明に係る小型投影システムの第１実施形態における構造概略図である。小型投影システム２ａは光混合装置２１ａ、表示部材２２ａ及び光学レンズ２３ａを含み、表示部材２２ａは光混合装置２１ａ及び光学レンズ２３ａの間に設けられ、光混合装置２１ａは映像画面を表示させるために用いられる表示部材２２ａに光源を照射させるために用いられ、さらに光学レンズ２３ａを経由して表示部材２２ａに表示される映像は投射面９上に拡大投射される。本実施形態中では、表示部材２２ａは液晶ディスプレイ（LCD）部材である。
【００４５】
次は、本発明の小型投影システムに係る第２実施形態について説明する。
（第２実施形態）
図３Ｂは本発明に係る小型投影システムの第２実施形態における構造概略図である。小型投影システム２ｂは光混合装置２１ｂ、偏光ビームスプリッター（PBS、Polarized  Beam  Splitter）２４ｂ、表示部材２２ｂ及び光学レンズ２３ｂを含み、偏光ビームスプリッター２４ｂは表示部材２２ｂ、光混合装置２１ｂ及び光学レンズ２３ｂの間に設けられ、光混合装置２１ｂが提供する光源は偏光ビームスプリッター２４ｂを透過し、表示部材２２ｂ上に照射され、さらに、表示部材２２ｂが表示する映像画面は偏光ビームスプリッター２４ｂを通過した後、光学レンズ２３ｂに投射され、光学レンズ２３ｂはさらに前記映像画面を前方の投射面９上に投射させ、前記映像画面は拡大表示させられる。本実施形態では、表示部材２２ｂは反射型液晶（LCOS）部材である。
【００４６】
次は、本発明の小型投影システムに係る第３実施形態について説明する。
（第３実施形態）
図３Ｃは本発明に係る小型投影システムの第３実施形態における構造概略図である。小型投影システム２ｃは光混合装置２１ｃ、内部全反射プリズム（TIR、Total  Internal  Reflect）２４ｃ、表示部材２２ｃ及び光学レンズ２３ｃを含み、内部全反射プリズム２４ｃは表示部材２２ｃ、光混合装置２１ｃ及び光学レンズ２３ｃの間に設けられ、光混合装置２１ｃが提供する光源は内部全反射プリズム２４ｃを透過し、表示部材２２ｃ上に照射され、さらに、表示部材２２ｃが表示する映像画面は内部全反射プリズム２４ｃを通過した後、光学レンズ２３ｃに投射され、光学レンズ２３ｃはさらに前記映像画面を前方の投射面９上に投射させ、前記映像画面は拡大表示させられる。本実施形態では、表示部材２２ｃはデジタルミラーディバイス（DMD）部材である。
【００４７】
上述の３タイプの実施形態の小型投影システムは単一の光混合装置を利用し光源を表示部材に提供させるが、もちろん、本願で開示される小型投影システムは複数個のそれぞれ異なる光源を提供するために用いられる光混合装置も含む。図３Ｄは本発明に係る小型投影システムの第４実施形態における構造概略図である。小型投影システム２ｄは第１光混合装置２１ｄ、第２光混合装置２１ｅ、ライト  コンビネーション  プリズム（light  combination  prism）２５ｄ、内部全反射プリズム２４ｄ、表示部材２２ｄ及び光学レンズ２３ｄを含み、ここでは、第１光混合装置２１ｄは緑色の発光ダイオードを発光源とし、第２光混合装置２１ｅは赤色発光ダイオードと青色発光ダイオードを発光源とし、ライト  コンビネーション  プリズム（light  combination  prism）２５ｄは第１光混合装置２１ｄと第２光混合装置２１ｅが出力させるビームを用いて光合成動作を行い、ライト  コンビネーション  プリズム２５ｄのスペクトル概略図は図４の通りである。ここでは、横軸と縦軸はそれぞれ光波長及び光透過率を表示し、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３はそれぞれ、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、赤色発光ダイオードが出力させるビームの平均光波長を表示し、第１光混合装置２１ｄが出力させるビームは直接ライト  コンビネーション  プリズム２５ｄを透過し、第２光混合装置２１ｅが出力させるビームはライト  コンビネーション  プリズム２５ｄで反射を発生させる。
【００４８】
さらに、光合成動作を行った後の前記これらのビームは内部全反射プリズム２４ｄを透過して表示部材２２ｄ上に照射され、さらに、表示部材２２ｄが表示する映像画面は内部全反射プリズム２４ｄを通過した後、光学レンズ２３ｄに投射され、光学レンズ２３ｄはさらに前記映像画面を前方の投射面９上に投射させ、前記映像画面は拡大表示させられる。本実施形態では、表示部材２２ｄはデジタルミラーディバイス部材である。
【００４９】
好ましい結像品質を獲得するため、本発明の小型投影システムの光混合装置の光混合方法は複数個の発光ユニットが発する複数個のビームを均一に混合させることにより、上述の小型投影システム中の表示部材には光度及び色彩がどれも均一な光が照射させられる。
【００５０】
以下に図５を参照して、本発明の好ましい光混合方法のフローチャートについて、詳細に説明する。
ステップＳ１：密閉空間を提供し、複数個の発光ユニットによって発せられる複数個のビームを前記密閉空間内において複数回の反射や散乱を行わせ、互いに混合させる。
ステップＳ２：ビームエントロピー増加構造を提供し、混合後の前記これらのビームのエントロピーを増加させる。
ステップＳ３：反射式偏光構造を提供し、前記これらのビーム中のＰ偏光を出力させ、前記これらのビーム中のＳ偏光を密閉空間内に反射させ、再度複数回の反射や散乱を行わせる。
ステップＳ４：補助偏光性変換構造を提供し、反射式偏光構造によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させる。
【００５１】
好ましい実施形態中では、上述ビームエントロピー増加構造はマイクロレンズセットであり、上述反射式偏光構造は反射式偏光子であり、上述の補助偏光性変換構造は１／４波長板である。ちなみに、本実施形態中で示すステップＳ４は実際の状況を見て、実施するかどうかを選択できる。
【００５２】
続いて、上述の光混合方法を応用した光混合装置を説明する。図６は本発明に係る光混合装置の好ましい実施形態における構造概略図である。光混合装置２１は複数個の発光ユニット２１１、チューブ構造２１２、１／４波長板２１３、マイクロレンズセット２１４及び反射式偏光子２１５を含み、ここでは、チューブ構造２１２の底端２１２１は光源設置端であり、前記これらの発光ユニット２１１を設けるために用いられ、チューブ構造２１２の出口部２１２２には内から外の順序で１／４波長板２１３、マイクロレンズセット２１４及び反射式偏光子２１５が設置され、チューブ構造２１２を密閉式状態にさせる。補足説明すると、本実施形態中の１／４波長板２１３は補助用途の部材であり、これは実際の状況を見て、設置するかどうかを選択できる。
【００５３】
さらに、前記これらの発光ユニット２１１中の発光ユニット２１１はどれもビームを出力させるために用いられ、且つ前記これらの発光ユニット２１１中のいずれか２個の発光ユニット２１１が出力させるビームの色及び輝度は相同でもよく、異なっていてもよい。また、前述の光混合方法のステップＳ１が提示する密閉空間２１２０はチューブ構造２１２内に形成され、複数個の発光ユニット２１１が発射させる複数個のビームはチューブ構造２１２の内壁に当たり、密閉空間２１２０中で複数回の反射や散乱を行い、光混合が加えられる。これ以外に、好ましいチューブ構造２１２の内壁表面は高反射率の材質によって製造され、前記高反射率の材質とはマイクロセルラーＰＥＴ（MCPET）か、コーテッド反射レンズか、白色高散乱材料などのいずれかの１つであるが、上述に限定されない。
【００５４】
さらに、マイクロレンズセット２１４は複数個のマイクロレンズ２１４１を含み、互いに混合される前記これらのビームは前記これらのマイクロレンズ２１４１を透過することによってエントロピーを増加させ、例を挙げて説明すれば、１束のビームは単一のレンズを通過した後もやはり１束のビームであるが、１束のビームは２個のレンズを通過した後２束のビームの総和となり、この類推に基づき、エントロピーが増加される。
【００５５】
また、図７Ａ〜図７Ｆによれば、上述のマイクロレンズセット２１４のいずれか１つのマイクロレンズ２１４１は図７Ａで示す平凸レンズであるが、もちろんこれは図７Ｂで示す両凸レンズや、図７Ｃで示す凹凸レンズや、図７Ｄで示す平凹レンズ、図７Ｅで示す両凹レンズや、図７Ｆで示す凸凹レンズのいずれかの１つを選択して用いてもよく、また、上述の例に限定されない。
【００５６】
前記これらのマイクロレンズ２１４１の配列方法は下記の数タイプであるが、これに限定されない。図８Ａは本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第１タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらのマイクロレンズ２１４１は１セットの１次元配列となる縦線状レンズ２１４１ａ及び１セットの１次元配列となる横線状レンズ２１４１ｂに分けられる。図８Ｂは本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第２タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらのマイクロレンズ２１４１は１セットの１次元配列となる線状レンズであり、且つ、前記これらのマイクロレンズ２１４１の配列方向は前記これらの発光ユニット２１１の配列方向と相同である。
【００５７】
さらに、もし異なる色を出力させる発光ユニット２１１が不規則に配列される時、前記これらのマイクロレンズ２１４１は２次元配列になるよう配列されることが好ましい。図８Ｃは本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第３タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらのマイクロレンズ２１４１は２次元配列となるよう配列されると共に前記これらのマイクロレンズ２１４１中の前記マイクロレンズはどれも長方形である。図８Ｄは本実施形態中の前記これらのマイクロレンズの第４タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらのマイクロレンズ２１４１は２次元配列となるように配列されると共に前記これらのマイクロレンズ２１４１中の前記マイクロレンズはどれも円形である。
【００５８】
図６によれば、マイクロレンズセット２１４を透過させることを利用してエントロピーを増加させた後の前記これらのビームエラー! 編集中のフィールド コードからは、オブジェクトを作成できません。は反射式偏光子２１５に投射され、反射式偏光子２１５は前記これらのビームＬP+S中のＰ偏光ＬPが通過することを許可し、前記これらのビーム中のＳ偏光Ｌsを反射させ、反射させられた後の前記これらのビーム中のＳ偏光Ｌsはマイクロレンズセット２１４と１／４波長板２１３を通過した後、チューブ構造２１２の密閉空間内に戻り、再度複数回の反射や散乱を行い、互いに均一に混合させられＰ偏光に変換させられ、これにより反射式偏光子２１５によって反射させられた前記これらのビームは効率的に回収される。ここでは、１／４波長板２１３は反射式偏光子２１５によって反射させられる前記これらのビーム中のＳ偏光の一部をＰ偏光に変換させる効果を有する。これ以外に、本実施形態中では、反射式偏光子はナノスケール（nano-scale）の線状アレイ薄膜である。
【００５９】
例を挙げて説明すれば、もし第１回目に反射式偏光子２１５に伝送させられる前記これらビーム中でＰ偏光は前記これらビームの１／２の光量を占め、Ｓ偏光は前記これらのビームの１／２の光量を占め、光混合装置２１及びその１／４波長板２１３が提供する回収されたＳ偏光をＰ偏光に変換させる比率が１／２に達する場合、第２回目に反射式偏光子２１５に伝送させられるビーム中でＰ偏光は前記これらのビームの１／４の光量を占め、Ｓ偏光は前記これらのビームの１／４の光量を占め、前記１／４の光量のＳ偏光はチューブ構造の密閉空間内に反射させられ、同様の原理で、第３回目に反射式偏光子２１５に伝送させられるビーム中でＰ偏光は前記これらのビームの１／８の光量を占め、Ｓ偏光は前記これらのビームの１／８の光量を占め、したがって、最後的に合計で約前記これらビームの（１／２＋１／４＋１／８＋１／１６＋・・・）光量のＰ偏光は反射式偏光子２１５を通過し、第１回目に反射式偏光子２１５を通過するＰ偏光の２倍に相当する。つまり、もし光混合装置２１が反射式偏光子２１５のような光回収用途の部材を含まない場合、約１／２の光量のビームが失われる。
【００６０】
上述の例からわかるように、本発明の光混合装置２１は反射式偏光子２１５を含むため、前記これらの発光ユニット２１１が提供する前記これらのビームに複数回の光混合を経させて、比較的高い色の均一度と輝度の均一度を有するようにさせ、前記これらのビームの使用効率を増加させ、光混合装置２１は単一の偏光化された光を出力させる機能を有する。重要な点は、本発明は繰り返しＳ偏光を回収利用することによって、チューブ構造２１２の長さを効果的に短縮させ、光混合装置２１が出力させる前記これらのビームの品質に影響を与えない点である。ちなみに、チューブ構造の長さがより短ければ、小型投影システムの全体体積はより小さくなる。
【００６１】
さらに、前記これらの発光ユニット２１１の配列方式はチューブ構造２１２の長さに影響を与える要因の１つであり、その原理は、前記これらの発光ユニット２１１の配列状態のエントロピーがより大きければ、チューブ構造２１２はより短い長さで均一な光混合の効果を達成させることができる。以下に数タイプの好ましい前記これらの発光ユニットの配列形態を挙げるが、これに限定されない。
【００６２】
図９Ａは前記これらの発光ユニットの第１タイプ配列形態を示す概略図である。ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は６個の２×３配列となるよう配列される発光ダイオードチップであり、これは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、且つ、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さない。これ以外に、上述の赤色ビームを出力させるために用いられる２個の発光ダイオードチップは直列接続か並列接続され、上述の緑色ビームを出力させるために用いられる３個の発光ダイオードチップは直列接続か並列接続される。本実施形態中で、前記これらの発光ユニット２１１はその出力させるビームの色に基づき、左右対称となる。
【００６３】
図９Ｂは前記これらの発光ユニットの第２タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は６個の２×３配列となるよう配列される発光ダイオードチップであり、これは２個の前記２×３配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び単一個の前記２×３配列の中間に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、且つ、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さない。これ以外に、上述の青色ビームを出力させるために用いられる２個の発光ダイオードチップは直列接続か並列接続され、上述の緑色ビームを出力させるために用いられる３個の発光ダイオードチップは直列接続か並列接続される。本実施形態中で、前記これらの発光ユニット２１１はその出力させるビームの色に基づき、左右対称となる。
【００６４】
図９Ｃは前記これらの発光ユニットの第３タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は８個の２×４配列となるよう配列される発光ダイオードチップであり、これは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、且つ、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さない。本実施形態中で、前記これらの発光ユニット２１１はその出力させるビームの色に基づき、斜めに対称となる。
【００６５】
図９Ｄは前記これらの発光ユニットの第４タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は８個の２×４配列となるよう配列される発光ダイオードチップであり、これは２個の前記２×４配列の両側にそれぞれ設けられ、青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の前記２×４配列の中間２行に設けられ、赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、且つ、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さない。本実施形態中で、前記これらの発光ユニット２１１はその出力させるビームの色に基づき、斜めに対称となる。
【００６６】
図９Ｅと図９Ｆは前記これらの発光ユニットの第５タイプと第６タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は８個の２×４配列となるように配列される発光ダイオードチップによって形成され、前記２×４配列は２個の相同な２×２配列を並列配列することによって組み立てられ、いずれか１つの前記２×２配列は１個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、１個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び２個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、いずれか２つの隣接する前記これらの発光ダイオードチップが出力させる前記これらのビームは相同な色を有さない。
【００６７】
図９Ｇは前記これらの発光ユニットの第７タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は９個の３×３配列となるように配列される発光ダイオードチップであり、これは３個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、３個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び３個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第１行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第３行、第２列第１行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×３配列中の第１列第２行、第２列第３行及び第３列第１行にそれぞれ設けられる。本実施形態中で、前記これらの発光ユニット２１１はその出力させるビームの色に基づき、斜めに対称となる。
【００６８】
図９Ｈは前記これらの発光ユニットの第８タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は１２個の３×４配列となるように配列される発光ダイオードチップであり、これは４個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、４個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び４個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行及び第３列第２行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×４配列中の第１列第２行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられる。
【００６９】
図９Ｉは前記これらの発光ユニットの第９タイプ配列形態を示す概略図であり、ここでは、前記これらの発光ユニット２１１は１５個の３×５配列となるように配列される発光ダイオードチップであり、これは５個の青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ、５個の緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップ及び５個の赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップを含み、前記これらの青色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第１行、第１列第４行、第２列第２行、第２列第５行及び第３列第３行にそれぞれ設けられ、前記これらの緑色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第３行、第２列第１行、第２列第４行、第３列第２行及び第３列第５行にそれぞれ設けられ、前記これらの赤色ビームを出力させるために用いられる発光ダイオードチップは前記３×５配列中の第１列第２行、第１列第５行、第２列第３行、第３列第１行及び第３列第４行にそれぞれ設けられる。
【００７０】
もちろん、上述の図９Ａ〜図９Ｉは数タイプの実施形態であるだけであり、これは本願の応用範囲を限定するわけではなく、本技術を熟知している人は実際のニーズに基づきいかなる均等な設計変化をも行うことができ、例えば、前記これらの発光ユニット２１１はその出力させるビームの色に基づき、上下対称でもよい。
【００７１】
ちなみに、上述の異なる色のビームを出力させる発光ユニット２１１は制御器によって順次動作を制御させることができ、人の目の残像特性を利用し、異なる色の光源を形成させる。例を挙げて説明すれば、図１０は本発明の好ましい実施形態における制御概念の概略図である。ここでは、赤色発光ダイオードチップ、緑色発光ダイオードチップ及び青色発光ダイオードチップは順次発光し、且つ、それぞれ１／３の発光時間Ｔを占め、さらに人の目の残像特性を経ることによって、白色に見える光源を形成させる。
【００７２】
さらに、光混合装置２１の光使用効率を高めるため、光混合装置２１が出力させる光の形状は表示部材の形状と近づけるべきであり、好ましいチューブ構造２１２はその光源設置端（底端）の面積を出口部の面積より小さいか、同等にさせるべきである。上述の原則に基づき、以下チューブ構造２１２の４タイプの実施形態を提示するが、これに限定されない。なお、図１１Ａは表示部材が長方形の時の実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図であり、チューブ構造２１２の光源設置端２１２１と出口部２１２２はどれも長方形であり、図１１Ｂは表示部材が長方形の時の別な実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図であり、チューブ構造２１２の光源設置端は円形であり、出口部２１２２は長方形であり、図１１Ｃは表示部材が円形の時の実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図であり、チューブ構造２１２の光源設置端２１２１と出口部２１２２はどれも円形であり、図１１Ｄは表示部材が円形の時の別な実施形態におけるチューブ構造を示構造概略図であり、チューブ構造２１２の光源設置端２１２１は長方形であり、出口部２１２２は円形である。
【００７３】
上述の通り、本発明の新規な技術概念及び構造は光混合装置の光混合経路を短縮できる状況下で、投影システム中の表示部材が表現する光度及び色彩は均一な光となり照射され、したがって、投影システムの小型化／携帯性の程度を大きく高め、これは非常に高い産業価値を有する発明である。
【００７４】
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００７５】
１  投影システム
２ａ  投影システム
２ｂ  投影システム
２ｃ  投影システム
２ｄ  投影システム
９  投射面
１１  光混合装置
１２  プリズム
１３  表示部材
１４  光学レンズ
２１  光混合装置
２１ａ  光混合装置
２１ｂ  光混合装置
２１ｃ  光混合装置
２１ｄ  光混合装置
２１ｅ  光混合装置
２２ａ  表示部材
２２ｂ  表示部材
２２ｃ  表示部材
２２ｄ  表示部材
２３ａ  光学レンズ
２３ｂ  光学レンズ
２３ｃ  光学レンズ
２３ｄ  光学レンズ
２４ｂ  偏光ビームスプリッター
２４ｃ  内部全反射プリズム
２４ｄ  内部全反射プリズム
２５ｄ  ライト  コンビネーション  プリズム（light  combination  prism）
１１１  赤色発光ユニット
１１２  緑色発光ユニット
１１３  青色発光ユニット
１１４  光合成構造
１１５  チューブ構造
２１１  発光ユニット
２１２  チューブ構造
２１３  １／４波長板
２１４  マイクロレンズセット
２１５  反射式偏光子
２１２０  密閉空間
２１２１  光源設置端
２１２２  出口部
２１４１  マイクロレンズ
２１４１ａ  縦線状レンズ
２１４１ｂ  横線状レンズ
ＬP+s  ビーム
ＬP  Ｐ偏光
Ｌs  Ｓ偏光
Ｓ１  ステップ
Ｓ２  ステップ
Ｓ３  ステップ
Ｓ４  ステップ
Ｔ  発光時間
Ｘ１  青色発光ダイオードが出力させる光源の平均光波長
Ｘ２  緑色発光ダイオードが出力させる光源の平均光波長
Ｘ３  赤色発光ダイオードが出力させる光源の平均光波長
【図１】
2012203417.tif 000003
【図２】
2012203417.tif 000004
【図３Ａ】
2012203417.tif 000005
【図３Ｂ】
2012203417.tif 000006
【図３Ｃ】
2012203417.tif 000007
【図３Ｄ】
2012203417.tif 000008
【図４】
2012203417.tif 000009
【図５】
2012203417.tif 000010
【図６】
2012203417.tif 000011
【図７Ａ】
2012203417.tif 000012
【図７Ｂ】
2012203417.tif 000013
【図７Ｃ】
2012203417.tif 000014
【図７Ｄ】
2012203417.tif 000015
【図７Ｅ】
2012203417.tif 000016
【図７Ｆ】
2012203417.tif 000017
【図８Ａ】
2012203417.tif 000018
【図８Ｂ】
2012203417.tif 000019
【図８Ｃ】
2012203417.tif 000020
【図８Ｄ】
2012203417.tif 000021
【図９Ａ】
2012203417.tif 000022
【図９Ｂ】
2012203417.tif 000023
【図９Ｃ】
2012203417.tif 000024
【図９Ｄ】
2012203417.tif 000025
【図９Ｅ】
2012203417.tif 000026
【図９Ｆ】
2012203417.tif 000027
【図９Ｇ】
2012203417.tif 000028
【図９Ｈ】
2012203417.tif 000029
【図９Ｉ】
2012203417.tif 000030
【図１０】
2012203417.tif 000031
【図１１Ａ】
2012203417.tif 000032
【図１１Ｂ】
2012203417.tif 000033
【図１１Ｃ】
2012203417.tif 000034
【図１１Ｄ】
2012203417.tif 000035
【外国語明細書】
2012203417000001.pdf