(57)【要約】  光学素子、これらの光学素子を使用する色合成器、及びこれらの色合成器を使用する画像プロジェクタを説明する。この光学素子は、異なる波長スペクトル光を受光し、異なる波長スペクトル光を含む合成出力光を生成する色合成器として構成され得る。一態様では、受光された入力光は非偏光であり、合成出力光は所望の状態に偏光される。光学素子は、光合成器内の波長感受性構成要素を損傷する恐れがある光の通過を最小化するように構成される。色合成器を使用する画像プロジェクタは、偏光を反射又は透過することによって動作する撮像モジュールを含んでよい。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子であって、
第１の入力面を有し、前記第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第２の入力面を有し、前記第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、
前記第１の光線及び前記第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される反射型偏光子と、
前記第１の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第１の位相差板と、
前記第２の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第２の位相差板と、
を備え、
前記反射型偏光子及び前記位相差板が、第２の偏光状態の前記第１及び第２の光線を第１の偏光状態の前記第１及び第２の光線にそれぞれ変換するように配置される、光学素子。
【請求項２】
前記反射型偏光子が、前記第１の偏光状態に対して位置合わせされており、各位相差板が前記第１の偏光状態に対して約４５度の角度に位置合わせされた１／４波長位相差板を備える、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１の光線及び第２の光線のうちの少なくとも１つの前記第１の偏光状態が鏡から反射する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１の光線及び前記第２の光線のそれぞれが収束又は発散光線を含む、請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第１の光線が第１の色の非偏光を含み、前記第２の光線が前記第１の色の非偏光の光とは異なる第２の色の非偏光を含む、請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を形成する第１及び第２のプリズムを更に備え、前記反射型偏光子が前記ＰＢＳの第１の対角面に配置される、請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
前記鏡が、第３のプリズムの第２の対角面に配置される、請求項３に記載の光学素子。
【請求項８】
前記反射型偏光子がポリマー多層光学フィルムを備える、請求項１に記載の光学素子。
【請求項９】
前記ポリマー多層光学フィルムが、前記第１及び第２の色選択性ダイクロイックフィルタに近接して配置される青色層を含む、請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学素子を備える、色合成器。
【請求項１１】
撮像パネル及び請求項１０に記載の色合成器を備える、ディスプレイシステム。
【請求項１２】
光学素子であって、
第１の入力面を有し、前記第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第２の入力面を有し、前記第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、
前記第１の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、
前記第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、
前記第１の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第１の位相差板と、
前記第２の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第２の位相差板と、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子、並びに前記第１及び第２の位相差板が、第２の偏光状態の前記第１及び第２の光線を第１の偏光状態の前記第１及び第２の光線にそれぞれ変換するように配置される、光学素子。
【請求項１３】
各反射型偏光子が、前記第１の偏光状態に対して位置合わせされており、各位相差板が前記第１の偏光状態に対して約４５度の角度に位置合わせされた１／４波長位相差板を備える、請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記第１の光線及び前記第２の光線のそれぞれが収束又は発散光線を含む、請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第１の光線が第１の色の非偏光を含み、前記第２の光線が前記第１の色の非偏光とは異なる第２の色の非偏光を含む、請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１６】
光学素子であって、
第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を形成する第１及び第２のプリズムであって、前記第１の反射型偏光子が前記第１のＰＢＳの第１の対角面に配置される、第１及び第２のプリズムと、
第２のＰＢＳを形成する第３及び第４のプリズムであって、前記第２の反射型偏光子が前記第２のＰＢＳの第２の対角面に配置される、第３及び第４のプリズムと、
を更に含む、請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１７】
前記第１の反射型偏光子及び前記第２の反射型偏光子のそれぞれがポリマー多層光学フィルムを備える、請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１８】
各ポリマー多層光学フィルムが、前記第１及び第２の色選択性ダイクロイックフィルタのうちの少なくとも１つに近接して配置される青色層を含む、請求項１７に記載の光学素子。
【請求項１９】
請求項１２に記載の光学素子を備える、色合成器。
【請求項２０】
撮像パネル及び請求項１９に記載の色合成器を備える、ディスプレイシステム。
【請求項２１】
光学素子であって、
第１の入力面を有し、前記第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第２の入力面を有し、前記第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第３の入力面を有し、前記第３の入力面に対して垂直な第３の光線を透過するように配置される第３の色選択性ダイクロイックフィルタと、
前記第１の光線及び前記第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、
前記第３の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、
反射体であり、当該反射体に対して垂直な線が前記第２の反射型偏光子を約４５度の角度で横切るように配置される反射体と、
前記第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタ並びに前記反射体のそれぞれに面してそれぞれ配置される、第１、第２、第３、及び第４の位相差板と、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子、並びに前記位相差板が、第２の偏光状態の前記第１、第２、及び第３の光線を第１の偏光状態の前記第１、第２、及び第３の光線にそれぞれ変換するように配置される、光学素子。
【請求項２２】
前記反射体が広帯域鏡を備える、請求項２１に記載の光学素子。
【請求項２３】
各反射型偏光子が、前記第１の偏光状態に対して位置合わせされており、各位相差板が前記第１の偏光状態に対して約４５度の角度に位置合わせされた１／４波長位相差板を備える、請求項２１に記載の光学素子。
【請求項２４】
前記第１の光線、前記第２の光線、前記第３の光線のそれぞれが収束又は発散光線を含む、請求項２１に記載の光学素子。
【請求項２５】
前記第１の光線が第１の色の非偏光を含み、前記第２の光線が第２の色の非偏光を含み、前記第３の光線が第３の色の非偏光を含む、請求項２１に記載の光学素子。
【請求項２６】
光学素子であって、
第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を形成する第１及び第２のプリズムであって、前記第１の反射型偏光子が前記第１のＰＢＳの第１の対角面に配置される、第１及び第２のプリズムと、
第２のＰＢＳを形成する第３及び第４のプリズムであって、前記第２の反射型偏光子が前記第２のＰＢＳの第２の対角面に配置される、第３及び第４のプリズムと、
を更に含む、請求項２１に記載の光学素子。
【請求項２７】
各反射型偏光子がポリマー多層光学フィルムを備える、請求項２１に記載の光学素子。
【請求項２８】
各ポリマー多層光学フィルムが、前記第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタのうちの少なくとも１つに近接して配置される青色層を含む、請求項２７に記載の光学素子。
【請求項２９】
前記反射体が、
第４の入力面を有し、前記第４の入力面に対して垂直な第４の光線を透過するように配置される第４の色選択性ダイクロイックフィルタを備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子、並びに前記位相差板が、前記第２の偏光状態の前記第１、第２、第３、及び第４の光線を前記第１の偏光状態の前記第１、第２、第３、及び第４の光線にそれぞれ変換するように配置される、請求項２１に記載の光学素子。
【請求項３０】
請求項２１に記載の光学素子を備える、色合成器。
【請求項３１】
撮像パネル及び請求項３０に記載の色合成器を備える、ディスプレイシステム。
【請求項３２】
光学素子であって、
第１の入力面を有し、前記第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第２の入力面を有し、前記第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第３の入力面を有し、前記第３の入力面に対して垂直な第３の光線を透過するように配置される第３の色選択性ダイクロイックフィルタと、
前記第１の光線及び前記第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、
前記第３の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、
前記第１の反射型偏光子と前記第２の反射型偏光子との間に配置される１／２波長位相差板と、
前記第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれに面してそれぞれ配置される、第１、第２、及び第３の１／４波長位相差板と、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子、並びに前記位相差板が、第２の偏光状態の前記第１、第２、及び第３の光線を第１の偏光状態の前記第１、第２、及び第３の光線にそれぞれ変換するように配置される、光学素子。
【請求項３３】
前記１／２波長位相差板が前記第１の光線をほぼ垂直方向に横切るように配置される、請求項３２に記載の光学素子。
【請求項３４】
前記１／２波長位相差板が、前記第１の光線を約４５度の角度で横切るように配置される、請求項３２に記載の光学素子。
【請求項３５】
各反射型偏光子が、前記第１の偏光状態に対して位置合わせされており、各１／４波長位相差板が、前記第１の偏光状態に対して約４５度の角度に位置合わせされている、請求項３２に記載の光学素子。
【請求項３６】
前記第１の光線、前記第２の光線、及び前記第３の光線のそれぞれが収束又は発散光線を含む、請求項３２に記載の光学素子。
【請求項３７】
前記第１の光線が第１の色の非偏光を含み、前記第２の光線が第２の色の非偏光を含み、前記第３の光線が第３の色の非偏光を含む、請求項３２に記載の光学素子。
【請求項３８】
光学素子であって、
第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を形成する第１及び第２のプリズムであって、前記第１の反射型偏光子が前記第１のＰＢＳの第１の対角面に配置される、第１及び第２のプリズムと、
第２のＰＢＳを形成する第３及び第４のプリズムであって、前記第２の反射型偏光子が前記第２のＰＢＳの第２の対角面に配置される、第３及び第４のプリズムと、
を更に含む、請求項３２に記載の光学素子。
【請求項３９】
各反射型偏光子がポリマー多層光学フィルムを備える、請求項３２に記載の光学素子。
【請求項４０】
前記ポリマー多層光学フィルムが、前記第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタのうちの少なくとも１つに近接して配置される青色層を含む、請求項３９に記載の光学素子。
【請求項４１】
請求項３２に記載の光学素子を備える、色合成器。
【請求項４２】
撮像パネル及び請求項４１に記載の色合成器を備える、ディスプレイシステム。
【請求項４３】
光学素子であって、
第１の入力面を有し、前記第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第２の入力面を有し、前記第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、
第３の入力面を有し、前記第３の入力面に対して垂直な第３の光線を透過するように配置される第３の色選択性ダイクロイックフィルタと、
前記第１の光線及び前記第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、
前記第３の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、
前記第３の色選択性ダイクロイックフィルタに面し、前記第２の反射型偏光子に対向して配置される１／２波長位相差板と、
前記第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれに面してそれぞれ配置される、第１、第２、及び第３の１／４波長位相差板と、
を備え、
前記第１の反射型偏光子、並びに前記第１及び第２の位相差板が、第２の偏光状態の前記第１及び第２の光線を第１の偏光状態の前記第１及び第２の光線にそれぞれ変換するように配置され、前記第２の反射型偏光子及び前記第３の位相差板が、第１の偏光状態の前記第１、第２、及び第３の光線を第２の偏光状態の前記第１、第２、及び第３の光線にそれぞれ変換するように配置される、光学素子。
【請求項４４】
前記１／２波長位相差板が前記第２の反射型偏光子に近接し、前記第３の色選択性ダイクロイックフィルタに対向する、請求項４３に記載の光学素子。
【請求項４５】
前記第１の反射型偏光子が、前記第１の偏光状態に対して位置合わせされており、前記第２の反射型偏光子が、前記第２の偏光状態に対して位置合わせされており、各１／４波長位相差板が、前記第１の偏光状態に対して約４５度の角度に位置合わせされている、請求項４３に記載の光学素子。
【請求項４６】
前記第１の光線、前記第２の光線、及び前記第３の光線のそれぞれが収束又は発散光線を含む、請求項４３に記載の光学素子。
【請求項４７】
前記第１の光線が第１の色の非偏光を含み、前記第２の光線が第２の色の非偏光を含み、前記第３の光線が第３の色の非偏光を含む、請求項４３に記載の光学素子。
【請求項４８】
光学素子であって、
第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を形成する第１及び第２のプリズムであって、前記第１の反射型偏光子が前記第１のＰＢＳの第１の対角面に配置される、第１及び第２のプリズムと、
第２のＰＢＳを形成する第３及び第４のプリズムであって、前記第２の反射型偏光子が前記第２のＰＢＳの第２の対角面に配置される、第３及び第４のプリズムと、
を更に含む、請求項４３に記載の光学素子。
【請求項４９】
各反射型偏光子がポリマー多層光学フィルムを備える、請求項４３に記載の光学素子。
【請求項５０】
前記ポリマー多層光学フィルムが、前記第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタのうちの少なくとも１つに近接して配置される青色層を含む、請求項４９に記載の光学素子。
【請求項５１】
請求項４３に記載の光学素子を備える、色合成器。
【請求項５２】
撮像パネル及び請求項５１に記載の色合成器を備える、ディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
スクリーン上に画像を投影するために使用される投影システムは、種々の色を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの多色光源を使用して、照射光を生成することができる。光を合成し、ＬＥＤから画像表示装置に移動させるために、いくつかの光学素子がＬＥＤと画像表示装置との間に配置される。画像表示装置は、様々な方法を使用して光に画像を与えることができる。例えば、画像表示装置は、透過型又は反射型液晶ディスプレイと同様に偏光を使用してもよい。
【０００２】
画像を画面上に投影するために使用される更に他の投影システムは、Ｔｅｘａｓ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＤｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＬＰ（登録商標））ディスプレイに使用されるアレイなどのデジタルマイクロミラーアレイから像様反射するように構成される、白色光を使用することができる。ＤＬＰ（登録商標）ディスプレイでは、デジタルマイクロミラーアレイ内の個々の鏡は、投影される画像の個々のピクセルを表す。入射光が投影される光学経路に方向付けられるように、対応する鏡が傾斜される際、ディスプレイのピクセルは、照明される。光学経路内に設置される回転カラーホイールは、反射される白色光が、フィルタ処理されて、ピクセルに対応する色を投影するように、デジタルマイクロミラーアレイからの光の反射に対して時間調節される。次いで、デジタルマイクロミラーアレイは、次の所望のピクセル色に切り替えられ、プロセスは、投影されるディスプレイ全体が、連続して照明されるように見えるほど高速で継続される。デジタルマイクロミラー投影システムは、より少ないピクセル化されたアレイコンポーネントを必要とし、これは、結果として、より小さな寸法の投影機をもたらすことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像輝度は、投影システムの重要なパラメータである。色光源の輝度、及び光を収集し、合成し、均質化し、また画像表示装置へと伝送する効率性は、全て輝度に影響を及ぼす。現代のプロジェクタシステムのサイズが小型化するに従い、色光源によって生成される熱を、小さなプロジェクタシステム内に消散可能である低レベルに保ちながら、同時に、適切な出力輝度レベルを維持する必要がある。より効率的に複数の色光を合成して、光源が電力を過度に消費することなく適切な輝度レベルの出力光を供給する光合成光学システムが必要とされている。光合成器内の波長感受性構成要素の劣化を最小化する方法で、異なる波長スペクトルの光を方向付ける光合成システムもまた必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概して、本記述は、高耐久性光学素子、この光学素子を使用する色合成器、及びこの色合成器を使用する画像プロジェクタに関する。一態様では、光学素子は、第１の入力面を有し、第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタを含む。光学素子は、第２の入力面を有し、第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタを更に含む。光学素子は、第１の光線及び第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される反射型偏光子と、第１の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第１の位相差板と、第２の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第２の位相差板と、を更に含む。反射型偏光子及び位相差板は、第２の偏光状態の第１及び第２の光線を第１の偏光状態の前記第１及び第２の光線にそれぞれ変換するように配置される。
【０００５】
別の態様では、光学素子は、第１の入力面を有し、第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタを含む。光学素子は、第２の入力面を有し、第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタを更に含む。光学素子は、第１の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、を更に含む。光学素子は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第１の位相差板と、第２の色選択性ダイクロイックフィルタに面して配置される第２の位相差板と、を更に含む。第１及び第２の反射型偏光子、並びに第１及び第２の位相差板は、第２の偏光状態の第１及び第２の光線を第１の偏光状態の第１及び第２の光線にそれぞれ変換するように配置される。
【０００６】
更に別の態様では、光学素子は、第１の入力面を有し、第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、第２の入力面を有し、第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、第３の入力面を有し、第３の入力面に対して垂直な第３の光線を透過するように配置される第３の色選択性ダイクロイックフィルタと、を含む。光学素子は、第１の光線及び第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、第３の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、を更に含む。光学素子は、反射体であり、当該反射体に対して垂直な線が第２の反射型偏光子を約４５度の角度で横切るように配置される反射体を更に含む。光学素子は、第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタ並びに反射体のそれぞれに面してそれぞれ配置される、第１、第２、第３、及び第４の位相差板を更に含む。第１及び第２の反射型偏光子、並びに位相差板は、第２の偏光状態の第１、第２、及び第３の光線を第１の偏光状態の第１、第２、及び第３の光線にそれぞれ変換するように配置される。
【０００７】
更に別の態様では、光学素子は、第１の入力面を有し、第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、第２の入力面を有し、第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、第３の入力面を有し、第３の入力面に対して垂直な第３の光線を透過するように配置される第３の色選択性ダイクロイックフィルタと、を含む。光学素子は、第１の光線及び第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、第３の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、第１の反射型偏光子と第２の反射型偏光子との間に配置される１／２波長位相差板と、を更に含む。光学素子は、第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれに面してそれぞれ配置される、第１、第２、及び第３の１／４波長位相差板を更に含む。第１及び第２の反射型偏光子、並びに位相差板は、第２の偏光状態の第１、第２、及び第３の光線を第１の偏光状態の第１、第２、及び第３の光線にそれぞれ変換するように配置される。
【０００８】
更に別の態様では、光学素子は、第１の入力面を有し、第１の入力面に対して垂直な第１の光線を透過するように配置される第１の色選択性ダイクロイックフィルタと、第２の入力面を有し、第２の入力面に対して垂直な第２の光線を透過するように配置される第２の色選択性ダイクロイックフィルタと、第３の入力面を有し、第３の入力面に対して垂直な第３の光線を透過するように配置される第３の色選択性ダイクロイックフィルタと、を含む。光学素子は、第１の光線及び第２の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射型偏光子と、第３の光線を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射型偏光子と、を更に含む。光学素子は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタに面し、第２の反射型偏光子に対向して配置される１／２波長位相差板と、第１、第２、及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれに面してそれぞれ配置される、第１、第２、及び第３の１／４波長位相差板と、を更に含む。一実施形態では、１／２波長位相差板は、むしろ第２の反射型偏光子に近接し、第３の色選択性ダイクロイックフィルタに対向する。第１の反射型偏光子、並びに第１及び第２の位相差板は、第２の偏光状態の第１及び第２の光線を第１の偏光状態の第１及び第２の光線にそれぞれ変換するように配置され、第２の反射型偏光子及び第３の位相差板は、第１の偏光状態の第１、第２、及び第３の光線を第２の偏光状態の第１、第２、及び第３の光線にそれぞれ変換するように配置される。
【０００９】
本明細書を通して添付の図面を参照するが、ここで、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】偏光ビームスプリッタの斜視図。
【図２】１／４波長位相差板を伴う偏光ビームスプリッタの斜視図。
【図３】研磨面を有する偏光ビームスプリッタの平面概略図。
【図４ａ】色合成器の平面概略図。
【図４ｂ】色合成器の平面概略図。
【図５ａ】色合成器の平面概略図。
【図５ｂ】色合成器の平面概略図。
【図６ａ】色合成器の平面概略図。
【図６ｂ】色合成器の平面概略図。
【図６ｃ】色合成器の平面概略図。
【図７ａ】色合成器の平面概略図。
【図７ｂ】色合成器の平面概略図。
【図７ｃ】色合成器の平面概略図。
【図７ｄ】色合成器の平面概略図。
【図８ａ】色合成器の平面概略図。
【図８ｂ】色合成器の平面概略図。
【図８ｃ】色合成器の平面概略図。
【図８ｄ】色合成器の平面概略図。
【図９ａ】色合成器の平面概略図。
【図９ｂ】色合成器の平面概略図。
【図９ｃ】色合成器の平面概略図。
【図１０】プロジェクタの概略図。
【００１１】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字が付けられた別の図中の構成要素を制約するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書に記載されている光学素子は、異なる波長スペクトル光を受光し、異なる波長スペクトル光を含む合成出力光を生成する色合成器として構成され得る。一態様では、受光された入力光は非偏光であり、合成出力光は所望の状態に偏光される。一実施形態では、所望されない偏光状態を有する受光された光は再利用され、所望の偏光状態に循環されて、光利用効率を向上させる。合成光は、１つを超える波長スペクトル光を含む、合成された多色光であってよい。合成光は、受光された光のそれぞれの時系列出力であってよい。一態様では、異なる波長スペクトル光それぞれは、異なる色光（例えば、赤色、緑色、及び青色）に相当し、合成出力光は白色光又は時系列の赤色、緑色、及び青色の光である。本明細書に提供される説明のために、「色光」及び「波長スペクトル光」は、両方とも、人間の目に可視である場合に、特定の色と関連付けられ得る波長スペクトル範囲を有する光を意味することが意図される。より一般的な「波長スペクトル光」という用語は、可視光、及び例えば赤外光などの他の波長スペクトル光の両方を指す。
【００１３】
また、本明細書に提供される説明のために、「所望の偏光状態に位置合わせされる」という用語は、光学素子を通過する光の所望の偏光状態、すなわち、ｓ−偏光、ｐ−偏光、右円偏光、左円偏光など所望の偏光状態に光学素子の通過軸（pass axis）を位置合わせすることに関することを意図する。図を参照して本明細書で説明する一実施形態では、第１の偏光状態に対して位置合わせされた偏光子などの光学素子は、ｐ−偏光状態の光を通過させ、第２の偏光状態（この場合はｓ−偏光状態）の光を反射又は吸収する、偏光子の配向を意味する。偏光子は、必要に応じて、むしろｓ−偏光状態の光を通過させ、ｐ−偏光状態の光を反射又は吸収するように位置合わせされ得ることを理解されたい。
【００１４】
また、本明細書に提供される説明のために、「面する」という用語は、１つの要素が、要素の表面からの垂直線が同様にもう一方の要素に対して垂直である光学経路をたどるように配置されることを指す。別の要素に面する、ある要素は、互いに隣接して配置される要素を含み得る。別の要素に面する、ある要素には、ある要素に対して垂直な光線が、もう一方の要素に対しても垂直になるように、光学系によって分離される要素を更に含むことができる。
【００１５】
２つ以上の非偏光の色光が光学素子に方向付けられると、それぞれは１つ以上の反射型偏光子による偏光に従って分かれ得る。以下に説明される一実施形態によると、色光合成システムは、異なる色の非偏光光源から非偏光を受光し、所望の一状態に偏光される合成出力光を生成する。一態様では、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の受光された色光は、それぞれ光学素子内の反射型偏光子による偏光（例えば、ｓ−偏光及びｐ−偏光、又は右及び左円偏光）に従って分かれる。一偏光状態の受光された光は、所望の偏光状態になるように再利用される。
【００１６】
一態様によると、光学素子は、３つの色光のそれぞれからの光が反射型偏光子を約４５度の角度で横切るように配置される反射型偏光子を備える。反射型偏光子は、マクニール偏光子、ワイヤーグリッド偏光子、多層光学フィルム偏光子、又はコレステリック液晶偏光子のような円偏光子などの任意の既知の反射型偏光子であることができる。一実施形態によると、多層光学フィルム偏光子が、好ましい反射型偏光子であることができる。
【００１７】
多層光学フィルム偏光子は、異なる波長の範囲光と相互作用するのに役立つ、異なる層の「束（packet）」を含んでよい。例えば、一体型の多層光学フィルム偏光子は、フィルムの厚みを通じていくつかの層の束を含んでよく、それぞれの束は、ある偏光状態を反射し他の偏光状態を透過するように、異なる波長範囲（例えば、色）の光と相互作用する。一態様では、多層光学フィルムは、例えば青色光と相互作用するフィルムの第１の面に近接する第１の層の束（すなわち「青色層」）と、例えば緑色光と相互作用する第２の層の束（すなわち「緑色層」）と、例えば赤色光と相互作用するフィルムの第２の面に近接する第３の層の束（すなわち「赤色層」）とを有することができる。典型的には、「青色層」での層間の距離間隔は、より短い（及びより高エネルギーの）青い波長の光と相互作用するために、「赤色層」での層間の距離間隔より著しく小さい。
【００１８】
ポリマー多層光学フィルム偏光子は、上記のフィルム層の束を含むことができる、特に好ましい反射型偏光子であり得る。多くの場合、青色光などのより高エネルギーの波長の光は、フィルムの経時的安定性に悪影響を与える可能性があり、少なくともこの理由のために、反射型偏光子と青色光との相互作用回数を最小限に抑えることが好ましい。更に、フィルムと青色光との相互作用の特質は、悪影響である経時的劣化の程度に影響する。フィルムを通る青色光の透過は、一般に「青色層」（すなわち、薄層）側から入る青色光の反射よりフィルムにとって害が少ない。また、「青色層」側からフィルムに入る青色光の反射は、「赤色層」（すなわち、厚層）側から入る青色光の反射よりフィルムにとって害が少ない。本開示は、反射型偏光子と青色光との相互作用回数を低減するため、並びに相互作用の程度を低減するための反射型偏光子の配置及び配向を含む方法について説明する。
【００１９】
反射型偏光子は、２つのプリズムの対角面の間に配置することができるか、又は薄膜などの自立フィルムであることができる。いくつかの実施形態では、光学素子の光利用効率は、反射型偏光子が、例えば偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）など２つのプリズム間に配置されると向上する。この実施形態では、ＰＢＳを通過する光のうち本来なら光路から失われることになる光の一部がプリズム面からの内部全反射（ＴＩＲ）を受けて光学経路と再結合する。少なくともこの理由のために、反射型偏光子が２つのプリズムの対角面間に配置される光学素子を目的として以下の説明をするが、薄膜として使用されてもＰＢＳは同じように機能できることを理解されたい。一態様では、ＰＢＳへの入光がＴＩＲを受けるように、ＰＢＳプリズムの全ての外面をよく研磨する。この方法では、光はＰＢＳ内に収容され、光は部分的に均質化される。
【００２０】
一態様によると、色選択性ダイクロイックフィルタなどの波長選択性フィルタは、異なる有色光源のそれぞれからの入力光の経路に配置される。色選択性ダイクロイックフィルタそれぞれは、入力光線がほぼ垂直な入射角でフィルタを横切って、ｓ−偏光及びｐ−偏光の分割を最小化し、また色偏移を最小化するように、配置される。各色選択性ダイクロイックフィルタは、近接する入力光源の波長スペクトルを有する光を透過し、他の入力光源の少なくとも１つの波長スペクトルを有する光を反射するように、選択される。いくつかの実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタそれぞれは、近接する入力光源の波長スペクトルを有する光を透過し、他の入力光源全ての波長スペクトルを有する光を反射するように、選択される。一態様では、色選択性ダイクロイックフィルタそれぞれは、各色選択性ダイクロイックフィルタの表面に対してほぼ垂直な入力光線が反射型偏光子を約４５度の交差角で横切るように、反射型偏光子に対して配置される。色選択性ダイクロイックフィルタの表面に対して垂直とは、線が色選択性ダイクロイックフィルタの表面に対して垂直に通ることを意味し、ほぼ垂直とは、垂直から約２０度未満、又は好ましくは垂直から約１０度未満変動することを意味する。一実施形態では、反射型偏光子との交差角は、約２５〜６５度、３５〜５５度、４０〜５０度、４３〜４７度、又は４４．５〜４５．５度の範囲である。
【００２１】
一態様では、所望でない偏光状態の入力光は、入力光が反射され、位相差板を２回通過することによって偏光状態が変化する、位相差板及び色選択性ダイクロイックフィルタに方向付けられることにより所望の偏光状態に変換される。一実施形態では、位相差板は、１つの光源からの光がＰＢＳのプリズム面に入る前に色選択性ダイクロイックフィルタ及び位相差板を通過するように、各入力光からプリズム面までの光路内に配置される。所望でない偏光状態を有する光は、少なくとも第２の色選択性ダイクロイックフィルタから反射する前後に、少なくとも第２の位相差板を２回通過することにより変換されて、所望の偏光状態に変化する。
【００２２】
一実施形態では、位相差板は、色選択性ダイクロイックフィルタと反射型偏光子との間に配置される。色選択性ダイクロイックフィルタと位相差板と光源の配向との特定の組み合わせは全て協働して、色合成器として構成されたときに単一の偏光状態の合成光を効率的に生成する、より小さく、よりコンパクトな光学素子を可能にする。一態様によると、位相差板は、偏光状態の反射型偏光子に対しておよそ４５度に位置合わせされた１／４波長位相差板である。一態様では、位置合わせは、偏光状態の反射型偏光子に対して３５〜５５度、４０〜５０度、４３〜４７度、又は４４．５〜４５．５度であってよい。
【００２３】
一態様では、第１の色光は非偏光の青色光を含み、第２の色光は非偏光の緑色光を含み、第３の色光は非偏光の赤色光を含み、色光合成器は、この赤色光と青色光と緑色光とを合成して、偏光白色光を生成する。一態様では、第１の色光は非偏光の青色光を含み、第２の色光は非偏光の緑色光を含み、第３の色光は非偏光の赤色光を含み、色光合成器は、この赤色光と緑色光と青色光とを合成して、時系列化偏光の赤色、緑色及び青色光を生成する。一態様では、第一、第二及び第三の色光のそれぞれは、別個の光源に配置される。別の態様では、３つの色光のうちの１つを超えるものが、光源の１つに合成される。更に別の態様では、３つを超える色光が光学素子で合成されて、合成光が生成される。
【００２４】
一態様によると、反射型偏光フィルムは多層光学フィルムを含む。一実施形態では、ＰＢＳは、ｐ−偏光の第２の色光、並びにｓ−偏光の第１及び第３の色光を含む第１の合成出力光を生成する。別の実施形態では、ＰＢＳは、ｐ−偏光の第１及び第３の色光、並びにｓ−偏光の第２の色光を生成する。第１の合成出力光は、第２の色光がフィルタを通過するときに第２の色光の偏光を選択的に変化させる色選択性積層リターデーションフィルタを通過することができる。このような色選択性積層リターデーションフィルタは、例えば、ＣｏｌｏｒＬｉｎｋ  Ｉｎｃ，Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣＯから入手可能である。このフィルタは、同じ偏光（例えば、ｓ−偏光）を有するように合成された第１、第２、及び第３の色光を含む第２の合成出力光を生成する。第２の合成出力は、偏光を変調して画像を生成する透過型又は反射型表示機構の照明に有用である。
【００２５】
光線としては、ＰＢＳに入るときに、コリメート可能な、収束可能な、又は発散可能な光線が挙げられる。ＰＢＳに入る収束光又は発散光は、ＰＢＳの面又は末端部のうちの１つによって損失される可能性がある。かかる損失を回避するために、プリズムに基づくＰＢＳの外面の全ては、ＰＢＳ内での内部全反射（ＴＩＲ）を可能にするために、研磨することができる。ＴＩＲを可能にすることによって、ＰＢＳに入る光の利用が改善され、その結果、角度範囲内のＰＢＳに入る光の実質的に全てが、所望の面を通ってＰＢＳを出るように方向付け直される。
【００２６】
各色光の偏光成分は、偏光回転反射体まで通過することができる。偏光回転反射体は、偏光回転反射体内に配置される位相差板のタイプ及び配向に応じて、光の伝搬方向を屈折させ、偏光成分の大きさを変化させる。偏光回転反射体は、色選択性ダイクロイックフィルタ及び位相差板などの波長選択性鏡を含むことができる。１／８波長位相差板及び１／４波長位相差板などの位相差板は、任意の所望のレターデーションを提供することができる。本明細書に記載される実施形態では、１／４波長位相差板及び関連ダイクロイック反射体を使用することが有利である。直線偏光は、光偏光軸に対して４５度の角度に位置合わせされた１／４波長位相差板を通過する際、円偏光に変化される。続く色合成器内での反射型偏光子及び１／４波長位相差板／反射体からの反射は、結果として、色合成器からの有効な合成された出力光をもたらす。対照的に、直線偏光は、他の位相差板及び配向を通過する際、ｓ−偏光とｐ−偏光との間の途中の偏光状態（楕円形又は直線形のいずれか）に変化され、結果として、合成器のより低い効率をもたらす可能性がある。偏光回転反射体は、一般に色選択性ダイクロイックフィルタ及び位相差板を備える。近接する光源に対する位相差板及び色選択性ダイクロイックフィルタの位置は、偏光成分それぞれの所望の経路によって異なり、図を参照しながら他の個所で記載される。一態様では、反射型偏光子は、コレステリック液晶偏光子などの円偏光子であることができる。この態様によると、偏光回転反射体は、関連する任意の位相差板を伴わない色選択性ダイクロイックフィルタを備えることができる。
【００２７】
プリズム、反射型偏光子、１／４波長位相差板、鏡、フィルタ又は他の構成要素などの光学素子の構成要素は、好適な光学接着剤によって共に固着することができる。構成要素を共に固着するために使用される光学接着剤は、光学素子で使用されるプリズムの屈折率以下の屈折率を有する。完全に共に固着された光学素子は、組み立て中、取り扱い中、及び使用中に位置合わせ安定性などの利点を提供する。いくつかの実施形態では、２つの近接するプリズムは、光学接着剤を使用して共に固着されてよい。いくつかの実施形態では、一体型の光学構成要素は、他の個所で記載するように、例えば２つの近接する三角プリズムの光学系を組み込んだ１つの三角プリズムなどの、２つの近接するプリズムの光学系を組み込んでよい。
【００２８】
上述される実施形態は、図面及びそれらの以下の付随の説明を参照することによって、より容易に理解することができる。
【００２９】
図１は、ＰＢＳの斜視図である。ＰＢＳ  １００は、プリズム１１０及び１２０の対角面間に配置され、反射型偏光子１９０を含む。プリズム１１０は、２つの端面１７５、１８５と、間に９０度の角度を有する第１及び第２のプリズム面１３０、１４０とを含む。プリズム１２０は、２つの端面１７０、１８０と、間に９０度の角度を有する第３及び第４のプリズム面１５０、１６０とを含む。第１のプリズム面１３０は、第３のプリズム面１５０に対して平行であり、第２のプリズム面１４０は、第４のプリズム面１６０に対して平行である。「第１」、「第２」、「第３」及び「第４」で図１に示される４つのプリズム面の識別番号は、続くＰＢＳ  １００の説明を明確化するためだけに用いられる。第１の反射型偏光子１９０は、デカルト反射型偏光子であっても、非デカルト反射型偏光子であってもよい。非デカルト反射型偏光子には、マクニール偏光子など、無機誘電体の逐次堆積によって生成されるものなどの多層無機フィルムを挙げることができる。デカルト反射型偏光子は、偏光軸状態を有し、これには、ワイヤーグリッド偏光子、及び多層ポリマー積層体を押出成形し、続いて延伸することによって形成することができるものなどのポリマー多層光学フィルムの両方が挙げられる。一実施形態では、反射型偏光子１９０は、１つの偏光軸が、第１の偏光状態１９５に対して平行であり、第２の偏光状態１９６に対して垂直になるように位置合わせされる。一実施形態では、第１の偏光状態１９５は、ｓ−偏光状態であってよく、第２の偏光状態１９６は、ｐ−偏光状態であってよい。別の実施形態では、第１の偏光状態１９５は、ｐ−偏光状態であってよく、第２の偏光状態１９６は、ｓ−偏光状態であってよい。図１に示されるように、第１の偏光状態１９５は、端面１７０、１７５、１８０、１８５のそれぞれに対して垂直である。
【００３０】
デカルト反射型偏光子フィルムは、完全にコリメートされていない、中心光ビーム軸から発散又は歪曲している入力光線を高効率で通過させる能力を有する、偏光ビームスプリッタを提供する。デカルト反射型偏光子フィルムは、誘電体又はポリマー材料の多層を含むポリマー多層光学フィルムを含むことができる。誘電体フィルムを使用することによって、光の減衰が低く、光を通過させる効率が高いという利点を有することができる。多層光学フィルムは、米国特許第５，９６２，１１４号（Ｊｏｎｚａら）又は同第６，７２１，０９６号（Ｂｒｕｚｚｏｎｅら）に記載されるものなどのポリマー多層光学フィルムを含むことができる。
【００３１】
図２は、いくつかの実施形態で使用される、ＰＢＳに対する１／４波長位相差板の位置合わせの斜視図である。１／４波長位相差板は、入射光の偏光状態を変化させるために使用することができる。ＰＢＳ位相差板システム２００は、第１のプリズム１１０及び第２のプリズム１２０を有する、ＰＢＳ  １００を含む。１／４波長位相差板２２０は、第１のプリズム面１３０に隣接して配置される。反射型偏光子１９０は、例えば、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされた、デカルト反射型偏光子フィルムである。１／４位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５度に位置合わせされ得る１／４波長偏光状態２９５を含む。図２は、第１の偏光状態１９５に対して時計方向に４５度に位置合わせされた偏光状態２９５を示すが、偏光状態２９５は、代わりに第１の偏光状態１９５に対して反時計方向に４５度に位置合わせされてよい。いくつかの実施形態では、１／４波長偏光状態２９５は、第１の偏光状態１９５に対して、任意の度数の配向、例えば、反時計方向に９０度から時計方向に９０度に位置合わせされることができる。記載されるように位相差板を約＋／−４５度で配向することが有利である可能性があるが、それは、直線偏光が、偏光状態に対してそのように位置合わせされた１／４波長位相差板を通過する際に、円偏光がもたらされるためである。１／４波長位相差板の他の配向は、鏡からの反射を受けて、ｐ−偏光に完全に変換されていないｓ−偏光、及びｓ−偏光に完全に変換されていないｐ−偏光をもたらす可能性があり、結果として、本明細書の他の個所に記載される光学素子の効率が低減する。
【００３２】
図３は、研磨されたＰＢＳ  ３００内の光線の経路の平面図を示す。一実施形態によると、プリズム１１０及び１２０の、第１、第２、第３及び第４のプリズム面１３０、１４０、１５０、１６０は、研磨された外表面である。別の実施形態によると、ＰＢＳ  １００の外面の全て（端面を含む、図示せず）は、研磨された面であり、これは、研磨されたＰＢＳ  ３００内に斜光線のＴＩＲをもたらす。研磨された外表面は、プリズム１１０及び１２０の屈折率「ｎ２」未満の屈折率「ｎ１」を有する物質と接触している。ＴＩＲは、特に、研磨されたＰＢＳ  ３００内に方向付けられる光が、中心軸に沿ってコリメートされていない、すなわち、入射光が、収束光又は発散光のいずれかである場合、研磨されたＰＢＳ  ３００における光利用を改善する。少なくともいくつかの光は、第３のプリズム面１５０を通って出るまで、内部全反射によって研磨されたＰＢＳ  ３００内に閉じ込められる。場合によっては、実質的に全ての光が、第３のプリズム面１５０を通って出るまで、内部全反射によって研磨されたＰＢＳ  ３００内に閉じ込められる。
【００３３】
図３に示されるように、光線Ｌ０は、角度θ１の範囲内で第１のプリズム面１３０に入る。研磨されたＰＢＳ  ３００内の光線Ｌ１は、プリズム面１４０、１６０及び端面（図示せず）でＴＩＲ条件が満たされるように、角度範囲θ２で伝搬する。光線「ＡＢ」、「ＡＣ」、及び「ＡＤ」は、第３のプリズム面１５０を通って出る前に異なる入射角で反射型偏光子１９０を横断する、研磨されたＰＢＳ  ３００を通る光の多くの経路のうちの３つを表す。また、光線「ＡＢ」及び「ＡＤ」は両方とも、出る前に、それぞれプリズム面１６０及び１４０でＴＩＲを受ける。研磨されたＰＢＳ  ３００の端面でも反射を生じさせることができるように、角度θ１及びθ２の範囲は、円錐角であってもよいことを理解されたい。一実施形態では、反射型偏光子１９０は、広範囲の入射角にわたり、異なる偏光の光を効率的に分割するように選択される。ポリマー多層光学フィルムは、広範囲の入射角にわたり、光を分割するために、特によく適している。マクニール偏光子及びワイヤーグリッド偏光子を含む他の反射型偏光子を使用することができるが、偏光の分割にそれ程効率的ではない。マクニール偏光子は、典型的には偏光選択表面に対して４５度であるか又はＰＢＳの入力面に垂直である設計角と実質的に異なる入射角では光を効率的に透過しない。マクニール偏光子を使用する効率的な偏光分割は、垂直よりも約６又は７度低い入射角に制限することができるが、それはｐ−偏光状態の有意な反射がいくらか大きい角度で生じ得、ｓ−偏光の有意な透過もいくらか大きい角度で生じ得るからである。両方の効果は、マクニール偏光子の分割効率を低減し得る。ワイヤーグリッド偏光子を使用して偏光を効率的に分割するには、典型的に、ワイヤの一方の側に隣接する空隙が必要であり、ワイヤーグリッド偏光子が、より高い屈折率の媒体に埋没される際、効率が低下する。偏光の分割に使用されるワイヤーグリッド偏光子は、例えば、国際公開第２００８／１００２５４１号に示されている。
【００３４】
一態様では、図４ａ〜４ｂは、ＰＢＳ  １００と、ＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０に近接する反射プリズム４６０とを含む色合成器４００として構成された光学素子の平面概略図である。色合成器４００は、他の個所で記載されるように様々な光源と共に使用することができる。第１及び第２の光源４４０、４５０から発せられる各偏光状態の光線の経路が図４ａ〜４ｂに示されており、色合成器４００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示す。ＰＢＳ  １００は、他の個所で記載されるように、第１及び第２のプリズム１１０、１２０の対角面間に配置され、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされた反射型偏光子１９０を含む。反射プリズム４６０は、他の個所で記載されるように、ＰＢＳ  １００を出る光の一部を方向付け直す。反射プリズム４６０は、間に９０度の角度を有する第５のプリズム面４６２、第６プリズム面４６４、及び対角プリズム面４６６を含む。鏡４６８は、対角プリズム面４６６に近接して配置される。鏡４６８は、他の個所で記載されるように薄膜反射型偏光子に類似の薄膜であってよく、反射プリズム４６０を必要としない。一実施形態では、反射プリズム４６０及び第２のプリズム１２０は、例えば、３面が鏡４６８、反射型偏光子１９０、並びに第３及び第６のプリズム面１５０、４６４で囲まれたプリズムなどの一体型の光学構成要素（図示せず）であってよい。
【００３５】
第１及び第２の波長選択性フィルタ４１０、４２０は、第２及び第１のプリズム面１４０、１３０にそれぞれ面して配置される。第１及び第２の波長選択性フィルタ４１０、４２０のそれぞれは、第１及び第２の波長スペクトル光をそれぞれ透過し、他の波長スペクトル光を反射するように選択された、色選択性ダイクロイックフィルタであり得る。一態様では、反射型偏光子１９０は、ポリマー多層光学フィルムを含むことができる。一実施形態では、反射型偏光子１９０は、他の個所で記載されるように、第１及び第２の色選択性ダイクロイックフィルタ４１０、４２０に近接して配置される青色層を含む。
【００３６】
位相差板２２０は、第１及び第２の色選択性ダイクロイックフィルタ４１０、４２０のそれぞれに面して配置される。位相差板２２０、色選択性ダイクロイックフィルタ（４１０、４２０）、及び反射型偏光子１９０は協働して、他の個所で記載されるように、一偏光状態の光を第３及び第６のプリズム面１６０、４６４を通って透過させ、他の偏光状態の光を再利用する。以下の一実施形態では、色合成器４００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される１／４波長位相差板である。
【００３７】
別の態様によると、任意の光トンネル４３０又はレンズのアセンブリ（図示せず）が、光源を偏光ビームスプリッタから隔てる間隔を与え、更にいくらかの光のコリメーションをもたらすように、第１及び第２の光源４４０、４５０のそれぞれに設けられてもよい。光トンネルは、直線側面若しくは湾曲側面を有してよく、又はレンズシステムで置換することができる。各用途の具体的詳細により、異なる手法が好ましい場合があり、当業者は、特定の用途に最適な手法を選択することにおいて、困難に直面することはないであろう。
【００３８】
光インテグレータ（図示せず）は、合成光出力の均一性を向上させるために色合成器４００の出力に設けられてよい。一態様によると、各光源（４４０、４５０）は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。様々な光源、例えば、レーザー、半導体レーザー、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、並びに適切な集光器及び反射体を備えた超高圧（ＵＨＰ）、ハロゲンランプ又はキセノンランプなどの非固体状態の光源を使用することができる。本発明で有用な光源、光トンネル、レンズ及び光インテグレータは、例えば、同時係属中の米国特許出願第６０／９３８，８３４号に更に記載されており、その開示は、その全体が本明細書に含まれる。
【００３９】
ここで図４ｂを参照して第１の色光４４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光４４１は、第３のプリズム面１５０をｐ−偏光の第１の色光４４５として、及び第６のプリズム面４６４をｐ−偏光の第１の色光４４２として出る。
【００４０】
第１の光源４４０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ４１０、１／４波長位相差板４１０を通して非偏光の第１の色光４４１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ  １００に入り、反射型偏光子１９０を横切り、ｐ−偏光の第１の色光４４２とｓ−偏光の第１の色光４４３とに分かれる。Ｐ−偏光の第１の色光４４２は、反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ  １００を出て、第５のプリズム面４６２を通って反射プリズム４６０に入り、鏡４６８から反射し、第６のプリズム面４６４を通ってｐ−偏光の第１の色光４４２として反射プリズム４６０を出る。
【００４１】
Ｓ−偏光の第１の色光４４３は、反射型偏光子１９０から反射し、第１のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ  １００を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光４４４に変化する。円偏光４４４は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ４２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第１の色光４４５に変化する。Ｐ−偏光の第１の色光４４５は、第１のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ  １００に入り、変化せずに反射型偏光子１９０を通過し、第３のプリズム面１５０を通ってｐ−偏光の第１の色光４４５としてＰＢＳ  １００を出る。
【００４２】
ここで図４ａを参照して第２の色光４５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光４５１は、第３のプリズム面１５０をｐ−偏光の第２の色光４５２として、及び第６のプリズム面４６４をｐ−偏光の第２の色光４５５として出る。
【００４３】
第２の光源４５０からの非偏光の第２の色光４５１は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ４２０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第１のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ  １００に入り、反射型偏光子１９０を横切り、ｐ−偏光の第２の色光４５２とｓ−偏光の第２の色光４５３とに分かれる。Ｐ−偏光の第２の色光４５２は、反射型偏光子１９０を通過し、第３のプリズム面１５０を通ってｐ−偏光の第２の色光４５２としてＰＢＳ  １００を出る。
【００４４】
Ｓ−偏光の第２の色光４５３は、反射型偏光子１９０から反射し、第２のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ  １００を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光４５４に変化する。円偏光４５４は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ４１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第２の色光４５５に変化する。Ｐ−偏光の第２の色光４５５は、第２のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ  １００に入り、変化せずに反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ  １００を出て、第５のプリズム面４６２を通って反射プリズム４６０に入り、鏡４６８から反射し、第６のプリズム面４６４を通ってｐ−偏光の第２の色光４５５として反射プリズム４６０を出る。
【００４５】
一実施形態では、第１の色光４４１は緑色光であり、第２の色光４５１はマゼンタ色光である。この実施形態によると、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ４１０は、赤色及び青色（すなわち、マゼンタ色）光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ４２０は、緑色光を反射しマゼンタ色光を透過するダイクロイックフィルタである。この実施形態によると、反射型偏光子により、第１の偏光状態の第２の色光４５１の青色成分は２回透過され、第２の偏光状態の第２の色光４５１の青色成分は１回反射される。１回の反射は、好ましくは青色層からの前面反射であり、他の個所で記載されるように、これは反射型偏光子１９０の配向に起因する。
【００４６】
一態様では、図５ａ〜５ｂは、第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’を含む色合成器５００として構成された光学素子の平面概略図である。色合成器５００は、他の個所で記載されるように様々な光源と共に使用することができる。第１及び第２の光源５４０、５５０から発せられる各偏光の光線の経路は、図５ａ〜５ｂに示されており、色合成器５００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示す。第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’は、他の個所で記載されるように第１及び第２のプリズム１１０、１２０及び１１０’、１２０’の対角面間に配置され、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされた第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’を含む。一実施形態では、第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム１１０’及び第１のＰＢＳ  １００の第１のプリズム１１０は、例えば、３面が第２の反射型偏光子１９０’、第１の反射型偏光子１９０、並びに第１のプリズム面１３０’及び第２のプリズム面１４０で囲まれたプリズムなどの、一体型の光学構成要素（図示せず）であってよい。
【００４７】
第１及び第２の波長選択性フィルタ５１０、５２０は、第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム面１４０及び第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム面１３０’にそれぞれ面して配置される。第１及び第２の波長選択性フィルタ５１０、５２０のそれぞれは、第１及び第２の波長スペクトル光をそれぞれ透過し、他の波長スペクトル光を反射するように選択された、色選択性ダイクロイックフィルタであり得る。一態様では、第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は、ポリマー多層光学フィルムを含むことができる。一実施形態では、第１の反射型偏光子１９０は、他の個所で記載されるように、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ５１０に近接して配置される青色層を含み、第２の反射型偏光子１９０’は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ５２０に近接して配置される青色層を含む。
【００４８】
位相差板２２０は、第１及び第２の波長選択性フィルタ５１０、５２０のそれぞれに面して配置される。位相差板２２０、波長選択性フィルタ（５１０、５２０）、並びに第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は協働して、他の個所で記載されるように、一偏光状態の光を第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０及び第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’を通って透過させ、他の偏光状態の光を再利用する。以下の一実施形態では、色合成器５００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される１／４波長位相差板である。
【００４９】
別の態様によると、図４ａ〜４ｂを参照して他の個所で記載されるように、任意の光トンネル４３０又はレンズのアセンブリ（図示せず）は第１及び第２の光源５４０、５５０のそれぞれに設けられてよく、この開示は図５ａ〜５ｂにも等しく適用される。
【００５０】
ここで図５ｂを参照して第１の色光５４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光５４１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｐ−偏光の第１の色光５４２として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’をｐ−偏光の第１の色光５４５として出る。
【００５１】
第１の光源５４０からの非偏光の第１の色光５４１は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ５１０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、反射型偏光子１９０を横切り、ｐ−偏光の第１の色光５４２とｓ−偏光の第１の色光５４３とに分かれる。Ｐ−偏光の第１の色光５４２は、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってｐ−偏光の第１の色光５４２として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００５２】
Ｓ−偏光の第１の色光５４３は、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出る。Ｓ−偏光の第１の色光５４３は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光５４４に変化し、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ５２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第１の色光５４５に変化する。Ｐ−偏光の第１の色光５４５は、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通ってｐ−偏光の第１の色光５４５として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００５３】
ここで図５ａを参照して第２の色光５５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光５５１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｐ−偏光の第２の色光５５５として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’をｐ−偏光の第２の色光５５２として出る。
【００５４】
第２の光源５５０からの非偏光の第２の色光５５１は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ５２０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第２の色光５５２とｓ−偏光の第２の色光５５３とに分かれる。Ｐ−偏光の第２の色光５５２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通ってｐ−偏光の第２の色光５５２として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００５５】
Ｓ−偏光の第２の色光５５３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｓ−偏光の第２の色光５５３は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光５５４に変化し、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ５１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第２の色光５５５に変化する。Ｐ−偏光の第２の色光５５５は、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってｐ−偏光の第２の色光５５５として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００５６】
一実施形態では、第１の色光５４１は緑色光であり、第２の色光５５１はマゼンタ色光である。この実施形態によると、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ５１０は、赤色及び青色（すなわち、マゼンタ色）光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ５２０は、緑色光を反射しマゼンタ色光を透過するダイクロイックフィルタである。この実施形態によると、反射型偏光子１９０、１９０’のそれぞれにより、第１の偏光状態の第２の色光５５１の青色成分は１回透過され、第２の偏光状態の第２の色光５５１の青色成分は１回反射される。１回の反射は、好ましくは青色層からの前面反射であり、他の個所で記載されるように、これは反射型偏光子１９０、１９０’の配向に起因する。
【００５７】
一態様では、図６ａ〜６ｃは、第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’を含む色合成器６００として構成された光学素子の平面概略図である。色合成器６００は、他の個所で記載されるように様々な光源と共に使用することができる。第１、第２、及び第３の光源６５０、６６０、６７０から発せられる各偏光の光線の経路が図６ａ〜６ｃに示されており、色合成器６００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示す。第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’は、他の個所で記載されるように第１及び第２のプリズム１１０、１２０及び１１０’、１２０’の対角面間に配置され、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされた第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’を含む。一実施形態では、第２のＰＢＳ  １００’の第２のプリズム１２０’及び第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム１２０は、例えば、３面が第２の反射型偏光子１９０’、第１の反射型偏光子１９０、並びに第４のプリズム面１６０’及び第３のプリズム面１５０で囲まれたプリズムなどの、一体型の光学構成要素（図示せず）であってよい。
【００５８】
第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ６１０、６２０、６３０は、第１のＰＢＳ  １００の第１のプリズム面１３０、第２のＰＢＳ  １００’の第２のプリズム面１４０’、及び第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム面１３０’にそれぞれ面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ６１０、６２０、６３０のそれぞれは、第１、第２、及び第３の波長スペクトル光をそれぞれ透過し、他の波長スペクトル光を反射するように選択された色選択性ダイクロイックフィルタであり得る。一態様では、第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は、ポリマー多層光学フィルムを含むことができる。一実施形態では、第１の反射型偏光子１９０は、他の個所で記載されるように、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０に近接して配置される青色層を含み、第２の反射型偏光子１９０’は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０の両方に近接して配置される青色層を含む。
【００５９】
広帯域鏡６４０を備える偏光回転反射体は、第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム面１４０に面して配置される。偏光回転反射体は、第２のプリズム面１４０と広帯域鏡６４０との間に配置される位相差板２２０を更に備える。広帯域鏡６４０及び位相差板２２０は、他の個所で記載されるように、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を離れる光の偏光状態を変換し、変換された偏光状態の光を第１のＰＢＳ  １００に戻すように方向付け直す働きをする。
【００６０】
位相差板２２０は、第１、第２、及び第３の色選択性フィルタ６１０、６２０、６３０のそれぞれに面して配置される。位相差板２２０、色選択性フィルタ（６１０、６２０、６３０）、並びに第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は協働して、他の個所で記載されるように、一偏光状態の光を第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通って透過させ、他の偏光状態の光を再利用する。以下の一実施形態では、色合成器６００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される１／４波長位相差板である。
【００６１】
別の態様によると、図４ａ〜４ｂを参照して他の個所で記載されるように、任意の光トンネル４３０又はレンズのアセンブリ（図示せず）は第１、第２、及び第３の光源６５０、６６０、６７０のそれぞれに設けられてよく、この開示は図６ａ〜６ｃにも等しく適用される。
【００６２】
ここで図６ｃを参照して第１の色光６５１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光６５１は、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０をｐ−偏光の第１の色光６５２として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第１の色光６５９として出る。
【００６３】
第１の光源６５０からの非偏光の第１の色光６５１は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を横切り、ｐ−偏光の第１の色光６５２とｓ−偏光の第１の色光６５３とに分かれる。Ｐ−偏光の第１の色光６５２は、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第３のプリズム面１５０を通ってｐ−偏光の第１の色光６５２として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００６４】
Ｓ−偏光の第１の色光６５３は、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６５４に変化し、広帯域鏡６４０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第１の色光６５５に変化する。Ｐ−偏光の第１の色光６５５は、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出る。Ｐ−偏光の第１の色光６５５は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６５６に変化し、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第１の色光６５７に変化し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出る。Ｓ−偏光の第１の色光６５７は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６５８に変化し、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第１の色光６５９になり、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第１の色光６５９として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００６５】
ここで図６ｂを参照して第２の色光６６１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光６６１は、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０をｐ−偏光の第２の色光６６９として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第２の色光６６２として出る。
【００６６】
第２の光源６６０からの非偏光の第２の色光６６１は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第２の色光６６２とｓ−偏光の第２の色光６６３とに分かれる。Ｐ−偏光の第２の色光６６２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第２の色光６６２として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００６７】
Ｓ−偏光の第２の色光６６３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６６４に変化し、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第２の色光６６５に変化し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出る。Ｐ−偏光の第２の色光６６５は、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６６６に変化する。円偏光６６６は、広帯域鏡６４０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第２の色光６６７に変化し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｓ−偏光の第２の色光６６７は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６６８に変化し、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第２の色光６６９に変化し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入る。Ｐ−偏光の第２の色光６６９は、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第３のプリズム面１５０を通ってｐ−偏光の第２の色光６６９として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００６８】
ここで図６ａを参照して第３の色光６７１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光６７１は、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０をｐ−偏光の第３の色光６７９として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第３の色光６７５として出る。
【００６９】
第３の光源６７０からの非偏光の第３の色光６７１は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第３の色光６７２とｓ−偏光の第３の色光６７３とに分かれる。Ｐ−偏光の第３の色光６７２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第４の反射型偏光子１９０を通過し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｐ−偏光の第３の色光６７２は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６７６に変化し、広帯域鏡６４０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第３の色光６７７になり、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入る。Ｓ−偏光の第３の色光６７７は、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６７８に変化し、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過してｐ−偏光の第３の色光６７９に変化する。Ｐ−偏光の第３の色光６７９は、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第３のプリズム面１５０を通ってｐ−偏光の第３の色光６７９として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００７０】
Ｓ−偏光の第３の色光６７３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光６７４に変化し、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第３の色光６７５に変化する。Ｐ−偏光の第３の色光６７５は、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第３の色光６７５として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００７１】
一実施形態では、第１の色光６５１は緑色光であり、第２の色光６６１は青色光であり、第３の色光６７１は赤色光である。この実施形態によると、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０は、赤色光及び青色光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０は、緑色光及び赤色光を反射し青色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０は、青色光及び緑色光を反射し赤色光を透過するダイクロイックフィルタである。この実施形態によると、第１の偏光状態の青色の第２の色光６６１は、反射型偏光子１９０、１９０’のそれぞれを通って２回透過され、第２の偏光状態の青色の第２の色光６６１は、反射型偏光子１９０、１９０’のそれぞれにより１回反射される。１回の反射は、好ましくは青色層からの前面反射であり、他の個所で記載されるように、これは反射型偏光子１９０、１９０’の配向に起因する。
【００７２】
一実施形態では、第４の色光（図示せず）も色合成器６００に入射させることができる。この実施形態では、偏光回転反射体は、図６ａ〜６ｃに示される第１、第２、及び第３の光源６５０、６６０、６７０、任意の光トンネル４３０、並びに色選択性ダイクロイックフィルタ６１０、６２０、６３０と同様の方法で配置される、上記の広帯域鏡６４０の代わりとなる第４の色選択性ダイクロイックフィルタ、任意の光トンネル、並びに第４の光源を備える。第４の色選択性ダイクロイックフィルタは、第１、第２、及び第３の色光６５１、６６１、６７１を反射し、第４の色光（図示せず）を透過する。この実施形態では、第４の色光はまた、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光状態で通過する。
【００７３】
一態様では、図７ａ〜７ｄは、第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’を含む色合成器７００として構成された光学素子の平面概略図である。色合成器７００は、他の個所で記載されるように様々な光源と共に使用することができる。第１、第２、及び第３の光源７４０、７５０、７６０から発せられる各偏光の光線の経路が図７ａ〜７ｃに示されており、色合成器７００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示す。任意の第４の光源７８０の経路は、図７ｄに示される。第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’は、他の個所で記載されるように第１及び第２のプリズム１１０、１２０及び１１０’、１２０’の対角面間に配置され、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされた第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’を含む。
【００７４】
第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ７１０、７２０、７３０は、第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム面１４０、第２のＰＢＳ  １００’の第２のプリズム面１４０’、及び第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム面１３０’にそれぞれ面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ７１０、７２０、７３０のそれぞれは、第１、第２、及び第３の波長スペクトル光をそれぞれ透過し、他の波長スペクトル光を反射するように選択された色選択性ダイクロイックフィルタであり得る。一態様では、第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は、ポリマー多層光学フィルムを含むことができる。一実施形態では、第１の反射型偏光子１９０は、他の個所で記載されるように、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ７１０に近接して配置される青色層を含み、第２の反射型偏光子１９０’は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ７２０及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタ７３０に近接して配置される青色層を含む。
【００７５】
位相差板２２０は、第１、第２、及び第３の色選択性フィルタ７１０、７２０、７３０のそれぞれに面して配置される。位相差板２２０、色選択性フィルタ（７１０、７２０、７３０）、並びに第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は協働して、他の個所で記載されるように、一偏光状態の光を第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通って透過させ、他の偏光状態の光を再利用する。以下の一実施形態では、色合成器７００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される１／４波長位相差板である。
【００７６】
色合成器７００は、第１のＰＢＳ  １００の第１のプリズム面１３０と第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’との間に配置される１／２波長位相差板７７０を更に含む。１／２波長位相差板７７０は第１及び第２の偏光子１９０、１９０’と協働して、この位相差板を通過する光の偏光状態を変換し、またこの位相差板は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される。
【００７７】
別の態様によると、図４ａ〜４ｂを参照して他の個所で記載されるように、任意の光トンネル４３０又はレンズのアセンブリ（図示せず）は第１、第２、及び第３の光源７４０、７５０、７６０のそれぞれに設けられてよく、この開示は図７ａ〜７ｄにも等しく適用される。
【００７８】
ここで図７ｃを参照して第１の色光７４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光７４１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｐ−偏光の第１の色光７４２として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第１の色光７４８として出る。
【００７９】
第１の光源７４０からの非偏光の第１の色光７４１は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ７１０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、反射型偏光子１９０を横切り、ｐ−偏光の第１の色光７４２とｓ−偏光の第１の色光７４３とに分かれる。Ｐ−偏光の第１の色光７４２は、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってｐ−偏光の第１の色光７４２として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００８０】
Ｓ−偏光の第１の色光７４３は、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／２波長位相差板７７０を通過する際にｐ−偏光の第１の色光７４４に変化し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出る。Ｐ−偏光の第１の色光７４４は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光７４５に変化し、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ７３０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第１の色光７４６に変化する。Ｓ−偏光の第１の色光７４６は、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光７４７に変化する。円偏光７４７は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ７２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第１の色光７４８に変化し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第１の色光７４８として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００８１】
ここで図７ｂを参照して第２の色光７５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光７５１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｐ−偏光の第２の色光７５８として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第２の色光７５２として出る。
【００８２】
第２の光源７５０からの非偏光の第２の色光７５１は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ７２０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第２の色光７５２とｓ−偏光の第２の色光７５３とに分かれる。Ｐ−偏光の第２の色光７５２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第２の色光７５２として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００８３】
Ｓ−偏光の第２の色光７５３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光７５４に変化し、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ７３０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第２の色光７５５に変化し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出る。Ｐ−偏光の第２の色光７５５は、１／２波長位相差板７７０を通過する際にｓ−偏光の第２の色光７５６に変化し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／４波長位相差板２２０を通る際に円偏光７５７に変化する。円偏光７５７は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ７１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第２の色光７５８に変化し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳに入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってｐ−偏光の第２の色光７５８として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００８４】
ここで図７ａを参照して第３の色光７６１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光７６１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｐ−偏光の第３の色光７６８として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第３の色光７６５として出る。
【００８５】
第３の光源７６０からの非偏光の第３の色光７６１は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ７３０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第３の色光７６２とｓ−偏光の第３の色光７６３とに分かれる。Ｐ−偏光の第３の色光７６２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／２波長位相差板７７０を通過する際にｓ−偏光の第３の色光７６６に変化する。Ｓ−偏光の第３の色光７６６は、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光７６７に変化し、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ７１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第３の色光７６８になる。Ｐ−偏光の第３の色光７６８は、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってｐ−偏光の第３の色光７６８として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【００８６】
Ｓ−偏光の第３の色光７６３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光７６４に変化し、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ７２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第３の色光７６５に変化する。Ｐ−偏光の第３の色光７６５は、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第３の色光７６５として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００８７】
一実施形態では、第１の色光７４１は緑色光であり、第２の色光７５１は青色光であり、第３の色光７６１は赤色光である。この実施形態によると、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ７１０は、赤色光及び青色光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ７２０は、緑色光及び赤色光を反射し青色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ７３０は、青色光及び緑色光を反射し赤色光を透過するダイクロイックフィルタである。この実施形態によると、第１の偏光状態の青色の第２の色光７５１は、第２の反射型偏光子１９０’を通って２回、第１の反射型偏光子１９０を通って１回透過され、第２の偏光状態の青色の第２の色光７５１は、第２の反射型偏光子１９０’及び第１の反射型偏光子１９０のそれぞれにより１回反射される。各反射型偏光子からの１回の反射は、好ましくは青色層からの前面反射であり、他の個所で記載されるように、これは反射型偏光子１９０、１９０’の配向に起因する。
【００８８】
一実施形態では、図７ｄに示されるように、第４の色光も色合成器７００に入射させることができる。この実施形態では、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０に近接して、図７ａ〜７ｃに示される第１、第２、及び第３の光源７４０、７５０、７６０並びに任意の光トンネル４３０と同様の方法で配置される任意の光トンネル４３０並びに第４の光源７８０を配置してよい。この実施形態では、第１、第２、又は第３の光源７４０、７５０、７６０からのいずれの光線も第３のプリズム面１５０を通過しないので、追加の１／４波長位相差板２２０及び追加の色選択性ダイクロイックフィルタは不要である。この実施形態では、ｓ−偏光の第４の色光が、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通過する。Ｓ−偏光の第４の色光は、他の個所で記載されるように、色選択性積層リターデーションフィルタによってｐ−偏光の第４の色光に回転されてよい。
【００８９】
第４の色光源７８０からの第４の色光７８１は、任意の光トンネル４３０を通過し、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を横切って、ｐ−偏光の第４の色光７８２とｓ−偏光の第４の色光７８３とに分かれる。Ｓ−偏光の第４の色光７８３は第１の反射型偏光子１９０から反射し、第４のプリズム面１６０を通ってｓ−偏光の第４の色光７８３として第１のＰＢＳ  １００を離れる。
【００９０】
Ｐ−偏光の第４の色光７８２は、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／２波長位相差板７７０を通過する際にｓ−偏光の４の色光７８４に変化し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００に入り、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第４のプリズム面１６０’を通ってｓ−偏光の第４の色光７８４として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【００９１】
一態様では、図８ａは、第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’を含む色合成器８００として構成された光学素子の平面概略図である。色合成器８００は、他の個所で記載されるように様々な光源と共に使用することができる。第３の光源８６０から発せられる各偏光の光線の経路は図８ａ示されており、色合成器８００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示す。第１及び第２の光源８４０、８５０から発せられる各偏光の光線の経路は図８ａに示されないが、これらの光路は第３の光源８６０について提供される説明、並びに図６ａ〜６ｃ及び７ａ〜７ｄの色合成器の実施形態について提供される説明から容易に決定される。
【００９２】
第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’は、第１及び第２の反射型偏光子８９０、１９０’を含む。第１の反射型偏光子８９０は、他の個所で記載されるように、第１の偏光状態１９５に対して９０度に位置合わせされ、第１及び第２のプリズム１１０、１２０の対角面間に配置される。第２の反射型偏光子１９０’は、他の個所で記載されるように、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされ、第１及び第２のプリズム１１０’、１２０’の対角面間に配置される。一実施形態では、第２のＰＢＳ  １００’の第２のプリズム１２０’及び第１のＰＢＳ  １００の第１のプリズム１１０は、例えば、４面が第２の反射型偏光子１９０’、第１の反射型偏光子８９０、第４のプリズム面１６０’、及び第２のプリズム面１４０で囲まれた平行四辺形などの、一体型の光学構成要素（図示せず）であってよい。
【００９３】
第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ８１０、８２０、８３０は、第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム面１４０、第２のＰＢＳ  １００’の第２のプリズム面１４０’、及び第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム面１３０’にそれぞれ面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ８１０、８２０、８３０のそれぞれは、第１、第２、及び第３の波長スペクトル光をそれぞれ透過し、他の波長スペクトル光を反射するように選択された色選択性ダイクロイックフィルタであってよい。一態様では、第１及び第２の反射型偏光子８９０、１９０’は、ポリマー多層光学フィルムを含むことができる。一実施形態では、第１の反射型偏光子８９０は、他の個所で記載されるように、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ８１０に近接して配置される青色層を含み、第２の反射型偏光子１９０’は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ８２０及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタ８３０に近接して配置される青色層を含む。
【００９４】
位相差板２２０は、第１、第２、及び第３の色選択性フィルタ８１０、８２０、８３０のそれぞれに面して配置される。位相差板２２０、色選択性フィルタ（８１０、８２０、８３０）、並びに第１及び第２の反射型偏光子８９０、１９０’は協働して、他の個所で記載されるように、一偏光状態の光を第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０を通って透過させ、他の偏光状態の光を第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通って透過させ、他の偏光状態を再利用する。以下の一実施形態では、色合成器８００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される１／４波長位相差板である。
【００９５】
色合成器８００は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０に面して配置される１／２波長位相差板８７０を更に含む。１／２波長位相差板８７０は第１及び第２の偏光子８９０、１９０’と協働して、この位相差板を通過する光の偏光状態を変換し、またこの位相差板は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される。一実施形態（図示せず）では、１／２波長位相差板は、むしろ第１の反射型偏光子８９０に近接して、第２のプリズム１２０の対角面に配置されてよい。光源８４０、８５０、８６０のそれぞれからの出力光は、図８ａ及び図８ｃに示される構成を参照して説明されるものと同じである。
【００９６】
別の態様によると、図４ａ〜４ｂを参照して他の個所で記載されるように、任意の光トンネル４３０又はレンズのアセンブリ（図示せず）は第１、第２、及び第３の光源８４０、８５０、８６０のそれぞれに設けられてよく、この開示は図８ａにも等しく適用される。
【００９７】
ここで図８ａを参照して第３の色光８６１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光８６１は、１／２波長位相差板８７０をｐ−偏光の第３の色光８６８として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第３の色光８６５として出る。
【００９８】
第３の光源８６０からの非偏光の第３の色光８６１は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ８３０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第３の色光８６２とｓ−偏光の第３の色光８６３とに分かれる。Ｐ−偏光の第３の色光８６２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子８９０から反射し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｐ−偏光の第３の色光８６２は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光８６６に変化し、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ８１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第３の色光８６７に変化する。Ｓ−偏光の第３の色光８６７は、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子８９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、１／２波長位相差板８７０を通過する際にｐ−偏光の第３の色光８６８に変化する。
【００９９】
Ｓ−偏光の第３の色光８６３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光８６４に変化し、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ８２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第３の色光８６５に変化する。Ｐ−偏光の第３の色光８６５は、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第３の色光８６５として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【０１００】
一実施形態では、第１の光源８４０は緑色光を発し、第２の光源８５０は青色光を発し、第３の色光８６１は赤色光である。この実施形態によると、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ８１０は、赤色光及び青色光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ８２０は、緑色光及び赤色光を反射し青色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ８３０は、青色光及び緑色光を反射し赤色光を透過するダイクロイックフィルタである。この実施形態によると、ｐ−偏光状態の第２の光源８５０からの青色光は、第２の反射型偏光子１９０’を通って２回透過され、第１の反射型偏光子８９０から１回反射され、ｓ−偏光状態の第２の光源８５０からの青色光は、第２の反射型偏光子１９０’によって１回反射され、第１の反射型偏光子８９０を通って１回透過される。反射は、好ましくは青色層からの前面反射であり、他の個所で記載されるように、これは反射型偏光子８９０、１９０’の配向に起因する。
【０１０１】
一実施形態では、図８ｃに示されるように、第４の色光も色合成器８００に入射させることができる。この実施形態では、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０に近接して、図８ａに示される第１、第２、及び第３の光源８４０、８５０、８６０並びに任意の光トンネル４３０と同様の方法で配置される任意の光トンネル４３０並びに第４の光源８８０を配置してよい。この実施形態では、第１、第２、又は第３の光源８４０、８５０、８６０からのいずれの光線も第３のプリズム面１５０を通過しないので、追加の１／４波長位相差板２２０及び追加の色選択性ダイクロイックフィルタは不要である。この実施形態では、ｓ−偏光の第４の色光が、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通過する。Ｓ−偏光の第４の色光は、他の個所で記載されるように、色選択性積層リターデーションフィルタによってｐ−偏光の第４の色光に回転されてよい。
【０１０２】
第４の色光源８８０からの第４の色光８８１は、任意の光トンネル４３０を通過し、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子８９０を横切って、ｐ−偏光の第４の色光８８３とｓ−偏光の第１の色光８８２とに分かれる。Ｐ−偏光の第４の色光８８３は第１の反射型偏光子８９０から反射し、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  １００を離れ、１／２波長位相差板８７０を通過する際にｓ−偏光の第４の色光８８４に変化する。
【０１０３】
Ｓ−偏光の第４の色光８８２は、第１の反射型偏光子８９０を通過し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、第２の反射型偏光子１９０から反射し、第４のプリズム面１６０’を通ってｓ−偏光の第４の色光８８２として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【０１０４】
一態様では、図８ｂは、第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’を含む色合成器８０１として構成された光学素子の平面概略図である。色合成器８０１は、他の個所で記載されるように様々な光源と共に使用することができる。第３の光源８６０から発せられる各偏光の光線の経路は図８ｂに示されており、色合成器８０１の種々の構成要素の機能をより明瞭に示す。第１及び第２の光源８４０、８５０から発せられる各偏光の光線の経路は図８ｂに示されないが、これらの光路は第３の光源８６０について提供される説明、並びに図６ａ〜６ｃ及び７ａ〜７ｄの色合成器の実施形態について提供される説明から容易に決定される。
【０１０５】
第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’は、他の個所で記載されるように第１及び第２のプリズム１１０、１２０及び１１０’、１２０’の対角面間に配置され、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされた第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’を含む。一実施形態では、第２のＰＢＳ  １００’の第２のプリズム１２０’及び第１のＰＢＳ  １００の第１のプリズム１１０は、例えば、４面が第２の反射型偏光子１９０’、１／２波長位相差板８７０、第４のプリズム面１６０’、及び第２のプリズム面１４０で囲まれた平行四辺形などの、一体型の光学構成要素（図示せず）であってよい。
【０１０６】
第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ８１０、８２０、８３０は、第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム面１４０、第２のＰＢＳ  １００’の第２のプリズム面１４０’、及び第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム面１３０’にそれぞれ面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ８１０、８２０、８３０のそれぞれは、第１、第２、及び第３の波長スペクトル光をそれぞれ透過し、他の波長スペクトル光を反射するように選択された色選択性ダイクロイックフィルタであり得る。一態様では、第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は、ポリマー多層光学フィルムを含むことができる。一実施形態では、第１の反射型偏光子１９０は、他の個所で記載されるように、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ８１０に近接して配置される青色層を含み、第２の反射型偏光子１９０’は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ８２０及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタ８３０に近接して配置される青色層を含む。
【０１０７】
位相差板２２０は、第１、第２、及び第３の色選択性フィルタ８１０、８２０、８３０のそれぞれに面して配置される。位相差板２２０、色選択性フィルタ（８１０、８２０、８３０）、並びに第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は協働して、他の個所で記載されるように、一偏光状態の光を第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通って透過させ、他の偏光状態の光を再利用する。以下の一実施形態では、色合成器８０１内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される１／４波長位相差板である。
【０１０８】
色合成器８０１は、第１の反射型偏光子１９０と１９０’との間に、第１の反射型偏光子１９０に近接して、第１のプリズム１１０の対角面に配置される１／２波長位相差板８７０を更に含む。１／２波長位相差板８７０は第１及び第２の偏光子１９０、１９０’と協働して、この位相差板を通過する光の偏光状態を変換し、またこの位相差板は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される。一実施形態（図示せず）では、１／２波長位相差板は、むしろ第１のＰＢＳ  １００の第１のプリズム面１３０と第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’との間に配置される。光源８４０、８５０、８６０のそれぞれからの出力光は、図８ｂ及び図８ｄに示される構成を参照して説明されるものと同じである。
【０１０９】
別の態様によると、図４ａ〜４ｂを参照して他の個所で記載されるように、任意の光トンネル４３０又はレンズのアセンブリ（図示せず）は第１、第２、及び第３の光源８４０、８５０、８６０のそれぞれに設けられてよく、この開示は図８ｂにも等しく適用される。
【０１１０】
ここで図８ｂを参照して第３の色光８６１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光８６１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｐ−偏光の第３の色光８６９として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’をｐ−偏光の第３の色光８６５として出る。
【０１１１】
第３の光源８６０からの非偏光の第３の色光８６１は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ８３０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第３の色光８６２とｓ−偏光の第３の色光８６３とに分かれる。Ｐ−偏光の第３の色光８６２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、１／２波長位相差板８７０を通過してｓ−偏光の第３の色光（図示せず）に変化し、第１の反射型偏光子１９０から反射し、１／２波長位相差板８７０を再び通過してｐ−偏光の第３の色光８６６になり、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｐ−偏光の第３の色光８６６は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光８６７に変化し、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ８１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第３の色光８６８に変化する。Ｓ−偏光の第３の色光８６８は、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、１／２波長位相差板８７０を通過してｐ−偏光の第３の色光８６９に変化し、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってｐ−偏光の第３の色光８６９として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【０１１２】
Ｓ−偏光の第３の色光８６３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光８６４に変化し、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ８２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第３の色光８６５に変化する。Ｐ−偏光の第３の色光８６５は、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ−偏光の第３の色光８６５として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【０１１３】
一実施形態では、第１の光源８４０は緑色光を発し、第２の光源８５０は青色光を発し、第３の色光８６１は赤色光である。この実施形態によると、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ８１０は、赤色光及び青色光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ８２０は、緑色光及び赤色光を反射し青色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ８３０は、青色光及び緑色光を反射し赤色光を透過するダイクロイックフィルタである。この実施形態によると、ｐ−偏光状態の第２の光源８５０からの青色光は、第２の反射型偏光子１９０’を通って２回透過され、第１の反射型偏光子１９０を通って１回透過され、ｓ−偏光状態の第２の光源８５０からの青色光は、第２の反射型偏光子１９０’によって１回反射され、第１の反射型偏光子１９０によって１回反射される。１回の反射は、好ましくは青色層からの前面反射であり、他の個所で記載されるように、これは反射型偏光子１９０、１９０’の配向に起因する。
【０１１４】
一実施形態では、図８ｄに示されるように、第４の色光も色合成器８０１に入射させることができる。この実施形態では、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０に近接して、図８ｂに示される第１、第２、及び第３の光源８４０、８５０、８６０並びに任意の光トンネル４３０と同様の方法で配置される任意の光トンネル４３０並びに第４の光源８９０を配置してよい。この実施形態では、第１、第２、又は第３の光源８４０、８５０、８６０からのいずれの光線も第３のプリズム面１５０を通過しないので、追加の１／４波長位相差板２２０及び追加の色選択性ダイクロイックフィルタは不要である。この実施形態では、ｓ−偏光の第４の色光が、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通過する。Ｓ−偏光の第４の色光は、他の個所で記載されるように、色選択性積層リターデーションフィルタによってｐ−偏光の第４の色光に回転されてよい。
【０１１５】
第４の色光源８９０からの第４の色光８９１は、任意の光トンネル４３０を通過し、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を横切る。Ｓ−偏光の第４の色光８９３は、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｐ−偏光の第４の色光は、第１の反射型偏光子１９０を通過し、１／２波長位相差板８７０を通過する際にｓ−偏光の第４の色光８９２に変化する。Ｓ−偏光の第４の色光８９２は、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第４のプリズム面１６０’を通ってｓ−偏光の第４の色光８９２として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【０１１６】
一態様では、図９ａ〜９ｃは、第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’を含む色合成器９００として構成された光学素子の平面概略図である。色合成器９００は、他の個所で記載されるように様々な光源と共に使用することができる。第１及び第２の光源９４０、９５０から発せられる各偏光の光線の経路は図９ａ〜９ｂに示されており、色合成器９００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示す。任意の第３の光源９６０の経路は、図９ｃに示される。第１のＰＢＳ  １００及び第２のＰＢＳ  １００’は、他の個所で記載されるように第１及び第２のプリズム１１０、１２０及び１１０’、１２０’の対角面間に配置され、第１の偏光状態１９５に対して位置合わせされた第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’を含む。一実施形態では、第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム１１０’及び第１のＰＢＳ  １００の第１のプリズム１１０は、例えば、３面が第２の反射型偏光子１９０’、第１の反射型偏光子１９０、並びに第１のプリズム面１３０’及び第２のプリズム面１４０で囲まれたプリズムなどの、一体型の光学構成要素（図示せず）であってよい。
【０１１７】
第１及び第２の波長選択性フィルタ９１０、９２０は、第１のＰＢＳ  １００の第３のプリズム面１５０及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’にそれぞれ面して配置される。第１及び第２の波長選択性フィルタ９１０、９２０のそれぞれは、第１及び第２の波長スペクトル光をそれぞれ透過し、他の波長スペクトル光を反射するように選択された、色選択性ダイクロイックフィルタであり得る。一態様では、第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は、ポリマー多層光学フィルムを含むことができる。一実施形態では、第１の反射型偏光子１９０は、他の個所で記載されるように、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ９１０に近接して配置される青色層を含み、第２の反射型偏光子１９０’は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ９２０に近接して配置される青色層を含む。
【０１１８】
位相差板２２０は、第１及び第２の色選択性ダイクロイックフィルタ９１０、９２０のそれぞれに面して配置される。位相差板２２０、色選択性ダイクロイックフィルタ（９１０、９２０）、並びに第１及び第２の反射型偏光子１９０、１９０’は協働して、他の個所で記載されるように、一偏光状態の光を第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０、及び第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’を通って透過させ、他の偏光状態の光を再利用する。以下の一実施形態では、色合成器９００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して４５°に配向される１／４波長位相差板である。
【０１１９】
別の態様によると、図４ａ〜４ｂを参照して他の個所で記載されるように、任意の光トンネル４３０又はレンズのアセンブリ（図示せず）は第１及び第２の光源９４０、９５０のそれぞれに設けられてよく、この開示は図９ａ〜９ｃにも等しく適用される。
【０１２０】
ここで図９ｂを参照して第１の色光９４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光９４１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｓ−偏光の第１の色光９４３として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’をｓ−偏光の第１の色光９４５として出る。
【０１２１】
第１の光源９４０からの非偏光の第１の色光９４１は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ９１０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を横切り、ｐ−偏光の第１の色光９４２とｓ−偏光の第１の色光９４３とに分かれる。Ｓ−偏光の第１の色光９４３は、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第４のプリズム面１６０を通ってｓ−偏光の第１の色光９４３として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【０１２２】
Ｐ−偏光の第１の色光９４２は、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００を出て、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出る。Ｐ−偏光の第１の色光９４２は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光９４４に変化し、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ９２０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第１の色光９４５に変化する。Ｓ−偏光の第１の色光９４５は、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第３のプリズム面１５０’を通ってｓ−偏光の第１の色光９４５として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【０１２３】
ここで図９ａを参照して第２の色光９５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光９５１は、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｓ−偏光の第２の色光９５５として、及び第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’をｓ−偏光の第２の色光９５３として出る。
【０１２４】
第２の光源９５０からの非偏光の第２の色光９５１は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ９２０、１／４波長位相差板２２０を通過し、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第２の色光９５２とｓ−偏光の第２の色光９５３とに分かれる。Ｓ−偏光の第２の色光９５３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第３のプリズム面１５０’を通ってｓ−偏光の第２の色光９５３として第２のＰＢＳ  １００’を出る。
【０１２５】
Ｐ−偏光の第２の色光９５２は、第２の反射型偏光子１９０’を通過し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を出て、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｐ−偏光の第２の色光９５２は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光９５４に変化し、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ９１０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ−偏光の第２の色光９５５に変化する。Ｓ−偏光の第２の色光９５５は、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第４のプリズム面１６０を通ってｓ−偏光の第２の色光９５５として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【０１２６】
一実施形態では、第１の色光９４１は緑色光であり、第２の色光９５１はマゼンタ色光である。この実施形態によると、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ９１０は、赤色及び青色（すなわち、マゼンタ色）光を反射し緑色光を透過するダイクロイックフィルタであり、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ９２０は、緑色光を反射しマゼンタ色光を透過するダイクロイックフィルタである。この実施形態によると、第１の偏光状態の第２の色光９５１の青色成分は、反射型偏光子１９０、１９０’のそれぞれにより１回透過され、第２の偏光状態の第２の色光９５１の青色成分は、反射型偏光子１９０、１９０’のそれぞれにより１回反射される。１回の反射は、好ましくは青色層からの前面反射であり、他の個所で記載されるように、これは反射型偏光子１９０、１９０’の配向に起因する。
【０１２７】
一実施形態では、図９ｃに示されるように、第３の色光も色合成器９００に入射させることができる。この実施形態では、第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム面１３０’に近接して、図９ａ〜９ｂに示される第１及び第２の光源９４０、９５０、任意の光トンネル４３０、色選択性ダイクロイックフィルタ９１０、９２０、並びに１／４波長位相差板２２０と同様の方法で１／４波長位相差板２２０、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ、任意の光トンネル、及び第３の光源を配置してよい。広帯域鏡９７０などの偏光回転反射体及び１／４波長位相差板２２０は、第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム面１４０に面して配置される。この実施形態では、第１又は第２の光源９４０、９５０からのいずれの光線も第２のＰＢＳ  １００’の第１のプリズム面１３０’又は第１のＰＢＳ  １００の第２のプリズム面１４０を通過しない。
【０１２８】
この実施形態では、ｐ−偏光の第３の色光が、第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０及び第２のＰＢＳ  １００’の第４のプリズム面１６０’を通過する。Ｐ−偏光の第３の色光は、他の個所で記載されるように、色選択性積層リターデーションフィルタによってｓ−偏光の第３の色光に回転されてよい。
【０１２９】
第３の光源９６０からの非偏光の第３の色光９６１は、任意の光トンネル、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ９３０、１／４位相差板を通過し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  １００’に入り、第２の反射型偏光子１９０’を横切り、ｐ−偏光の第３の色光９６２とｓ−偏光の第３の色光９６３とに分かれる。Ｐ−偏光の第３の色光９６２は、第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’を出る。
【０１３０】
Ｓ−偏光の第３の色光９６３は、第２の反射型偏光子１９０’から反射し、第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  １００’を離れ、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０から反射し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００を出る。Ｓ−偏光の第３の色光９６３は、１／４波長位相差板２２０を通過する際に円偏光９６４に変化し、広帯域鏡９７０から反射して円偏光の状態を変化させ、１／４波長位相差板２２０を通過する際にｐ−偏光の第３の色光９６５に変化し、第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  １００に入り、第１の反射型偏光子１９０を通過し、第４のプリズム面１６０を通ってｐ−偏光の第３の色光９６５として第１のＰＢＳ  １００を出る。
【０１３１】
別の実施形態では、第４の色光（図示せず）も色合成器９００に入射させることができる。この実施形態では、広帯域鏡９７０は、代わりに、図９ａ〜９ｃに示される光源９４０、９５０、９６０、任意の光トンネル４３０、１／４波長位相差板２２０、及び色選択性ダイクロイックフィルタ９１０、９２０、９３０と同様の方法で配置される、第４の色選択性ダイクロイックフィルタ９７０、任意の光トンネル４３０、及び第４の光源（図示せず）である。第３の色選択性ダイクロイックフィルタ９３０は、第４の色光（図示せず）を反射し、第３の色光９６１を透過する。第４の色選択性ダイクロイックフィルタ９７０は、第３の色光９６１を反射し、第４の色光（図示せず）を透過する。この実施形態では、第４の色光も、第２のＰＢＳ  １００’の第３のプリズム面１５０’及び第１のＰＢＳ  １００の第４のプリズム面１６０をｐ−偏光状態で通過する。
【０１３２】
光合成システムにおける光源は、同時係属中の米国特許出願第６０／６３８８３４号に記載のように、連続して励起することができる。一態様によると、時系列は、色光合成光学システムから合成出力光を受光する投影システム内の透過型又は反射型撮像装置と同期される。一態様によると、時系列は、投影画像のちらつきの出現を回避し、また投影されたビデオ画像における色割れのようなモーションアーチファクトの出現を回避するのに十分に速い速度で繰り返される。
【０１３３】
図１０は、３色光合成システム１００２を含むプロジェクタ１０００を図示する。３色光合成システム１００２は、出力領域１００４において合成光出力をもたらす。一実施形態では、出力領域１００４における合成光出力は偏光される。出力領域１００４における合成光出力は、光エンジン光学系１００６を通ってプロジェクタ光学系１００８へと通過する。
【０１３４】
光エンジン光学系１００６は、レンズ１０２２、１０２４及び反射体１０２６を含む。プロジェクタ光学系１００８は、レンズ１０２８、ＰＢＳ  １０３０、及び投影レンズ１０３２を含む。１つ以上の投影レンズ１０３２は、投影される画像１０１２の焦点を調整するために、ＰＢＳ  １０３０に対して可動であってよい。反射撮像装置１０１０は、プロジェクタ光学系内の光の偏光状態を調節し、その結果、ＰＢＳ  １０３０を通過し投影レンズに入る光の強度が調節されて、投影画像１０１２を生成する。制御回路１０１４は、反射撮像装置１０１０の動作を光源１０１６、１０１８及び１０２０の順序と同期するように、反射撮像装置１０１０並びに光源１０１６、１０１８及び１０２０に連結されている。一態様では、出力領域１００４における合成光の第１の部分は、プロジェクタ光学系１００８を通して方向付けられ、合成光出力の第２部分は、出力領域１００４を通して色合成器１００２の中に戻って再利用されることができる。合成光の第２の部分は、例えば、鏡、反射型偏光子、反射ＬＣＤ及などからの反射によってリサイクルされて色合成器に戻ることができる。図１０に図示した構成は代表的なものであり、本開示の光合成システムは、他の投影システムにも使用することができる。一代替態様によると、透過型撮像装置を使用することができる。
【０１３５】
一態様によると、上記のような色光合成光学システムは３色（白）出力を生成する。反射型偏光子フィルムを有する偏光ビームスプリッタの偏光特性（ｓ−偏光の反射及びｐ−偏光の透過）は、広範囲の光源光の入射角に関して低い感度を有するので、本光学システムは高性能である。追加的なコリメーション構成要素を使用して、色合成器における光源からの光のコリメーションを改善することができる。ある程度のコリメーションがないと、入射角（ＡＯＩ）、ＴＩＲの損失、又はＴＩＲのフラストレーションのためのエバネッセント結合増加、並びに／あるいはＰＢＳにおける偏波識別及びＰＢＳにおける機能の劣化に応じたダイクロイック反射性の変動に関連する有意な光の損失が生じる。本開示において、偏光ビームスプリッタは、内部全反射に含まれ所望の表面を通ってのみ放射される光を保持するためのライトパイプとして機能する。
【０１３６】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない形態及び詳細の変更を行えることが、当業者であれば理解できるであろう。
【０１３７】
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となる大きさ、量、及び物理特性を示す全ての数字は、「約」という用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限り、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
【０１３８】
本願で引用した全ての参照文献及び刊行物は、本開示と直接的に相反する範囲を除いて、その全てが引用によって本開示に明白に組み込まれる。本明細書において特定の実施形態が例示及び説明されてきたが、多様な代替及び／又は同等の実施が、本開示の範囲から逸脱することなく、図示され説明された特定の実施形態と置き換えられ得ることは、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書で説明された特定の実施形態のいかなる翻案又は変形をも包含すべく意図されている。したがって、本開示が「特許請求の範囲」及びその同等物によってのみ限定されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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