(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。一態様では、受光された入力光は非偏光であり、合成出力光も非偏光である。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６
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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、
第１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される反射型偏光子を含む反射型偏光子の積層体と、
を備え
前記反射型偏光子が、前記第１及び前記第２の光線が合成楕円偏光に合成されるように、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、光学素子。
【請求項２】
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を更に備え、前記反射型偏光子が、前記第１、前記第２、及び前記第３の光線が合成楕円偏光に合成されるように、前記第１の光線、前記第２の光線、及び前記第３の光線を約４５度の角度で横切るように配置される、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記反射型偏光子が第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約１／４波長の遅延を含む、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
反射体であり、該反射体に対して垂直な線が前記反射型偏光子を約４５度の角度で横切るように配置される、反射体を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第１の楕円偏光状態の前記第１の光線及び前記第２の光線が前記反射体から反射する、請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
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７】
前記第１の光線及び前記第２の光線のそれぞれが、異なる色の非偏光を含む、請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
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、前記反射型偏光子の積層体が前記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９】
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１０】
前記反射体が広帯域鏡を備える、請求項４に記載の光学素子。
【請求項１１】
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１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の反射型偏光子が、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の反射型偏光子の積層体と、
第３の位相差板と第４の位相差板との間に配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の反射型偏光子が、前記第１の反射型偏光子の積層体から反射された第１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２の反射型偏光子の積層体と、
第１の反射体に対して垂直な線が前記第１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第１の反射体と、
第２の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第２の反射体と、
を備え
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記第１及び第２の反射体が、前記第１及び前記第２の光線が合成楕円偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【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、
第１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の反射型偏光子が、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、第１の反射型偏光子の積層体と、
第３の位相差板と第４の位相差板との間に配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の反射型偏光子が、前記第１の反射型偏光子の積層体からの前記第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の反射型偏光子の積層体と、
第１の反射体に対して垂直な線が前記第１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第１の反射体と、
第２の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第２の反射体と、
を備え
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記第１及び第２の反射体が、前記第１及び前記第２の光線が合成楕円偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【請求項１３】
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を更に備え、前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記第１及び第２の反射体が、前記第１、前記第２、及び前記第３の光線が合成楕円偏光に合成されるように協働する、請求項１１又は請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記合成楕円偏光を合成直線偏光に変換できる第５の位相差板を更に備える、請求項１１又は請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第５の位相差板が、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波長位相差板である、請求項１４に記載の光学素子。
【請求項１６】
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１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、
第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の位相差板が、前記第１の反射型偏光子の積層体から反射された第１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２の反射型偏光子の積層体と、
前記第１の位相差板と前記第２の位相差板との間に配置される１／２波長位相差板と、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記１／２波長位相差板が、前記第１及び前記第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【請求項１７】
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１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の位相差板が、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、第１の反射型偏光子の積層体と、
第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、
前記第１の位相差板と前記第２の位相差板との間に配置される１／２波長位相差板と、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記１／２波長位相差板が、前記第１及び前記第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【請求項１８】
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を更に備え、前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記１／２位相差板が、前記第１、前記第２、及び前記第３の光線が、第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、請求項１６又は請求項１７に記載の光学素子。
【請求項１９】
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１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、
第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の位相差板が、前記第１の反射型偏光子の積層体から透過された第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２の反射型偏光子の積層体と、
反射体であり、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、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記反射体が、前記第１及び前記第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【請求項２０】
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１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、
第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、
反射体であり、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、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記反射体が、前記第１及び前記第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【請求項２１】
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を更に備え、前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記反射体が、前記第１、前記第２、及び前記第３の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、請求項１９又は請求項２０に記載の光学素子。
【請求項２２】
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１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、
第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の反射型偏光子が、透過された第１の直線偏光状態の前記第１、前記第２、及び第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の反射型偏光子の積層体と、
第１の反射体に対して垂直な線が前記第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射体と、
第２の反射体に対して垂直な線が前記第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射体と、
を備え、
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記第１及び第２の反射体が、前記第１及び前記第２の光線が前記第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【請求項２３】
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１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を含む第１の反射型偏光子の積層体であって、前記第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、
第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を含む第２の反射型偏光子の積層体であって、前記第２の反射型偏光子が、透過された第１の直線偏光状態の前記第１の光線を約４５度の角度で横切るように配置される、第２の反射型偏光子の積層体と、
第１の反射体に対して垂直な線が前記第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射体と、
第２の反射体に対して垂直な線が前記第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射体と、
を備え
前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記第１及び第２の反射体が、前記第１及び前記第２の光線が前記第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、光学素子。
【請求項２４】
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を更に備え、前記第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに前記第１及び第２の反射体が、前記第１、前記第２、及び前記第３の光線が前記第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する、請求項２２又は請求項２３に記載の光学素子。
【請求項２５】
各反射型偏光子が第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約１／４波長の遅延を含む、請求項１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項２６】
各反射型偏光子が第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３０度〜約４５度の角度に位置合わせされた約１／４波長の遅延を含む、請求項１、１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項２７】
各反射型偏光子が第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３４度の角度に位置合わせされた約１／４波長の遅延を含む、請求項１、１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項２８】
各反射型偏光子が第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９０度〜１２０度の遅延をもたらし、各位相差板が更に前記第１の偏光状態に対して約３４の角度に位置合わせされる、請求項１、１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項２９】
各光線が、収束又は発散光線を含む、請求項１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項３０】
各光線が、異なる色の非偏光を含む、請求項１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項３１】
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の反射型偏光子の積層体が前記第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の反射型偏光子の積層体が前記第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、
を更に備える、請求項１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項３２】
前記第１の反射型偏光子及び前記第２の反射型偏光子それぞれがポリマー多層光学フィルムを備える、請求項１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項３３】
各反射体が広帯域鏡を備える、請求項１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項３４】
請求項１、１１、１２、１６、１７、１９、２０、２２、又は２３のいずれか一項に記載の光学素子を備える、色合成器。
【請求項３５】
撮像パネル及び請求項３４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】
【背景技術】
【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、更なる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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書は、概して、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に関する。一態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される反射型偏光子を有する反射型偏光子の積層体を更に含み、反射型偏光子は、第１及び第２の光線が合成楕円偏光に合成されるように、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。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【０００５】
別の態様では、本開示は、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の反射型偏光子は、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の反射型偏光子の積層体と、第３の位相差板と第４の位相差板との間に配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の反射型偏光子は、第１の反射型偏光子の積層体から反射された第１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２の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、第１の反射体に対して垂直な線が第１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第１の反射体と、第２の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第２の反射体と、を更に含み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに第１及び第２の反射体は、第１及び第２の光線が合成楕円偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【０００６】
更に別の態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の反射型偏光子が、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の反射型偏光子の積層体と、第３の位相差板と第４の位相差板との間に配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の反射型偏光子が、前記第１の反射型偏光子の積層体からの前記第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の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、第１の反射体に対して垂直な線が第１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第１の反射体と、第２の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第２の反射体と、を更に含み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに第１及び第２の反射体は、第１及び第２の光線が合成楕円偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【０００７】
更に別の態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の位相差板が、第１の反射型偏光子の積層体から反射された第１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２の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、第１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される１／２波長位相差板を更に含み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに１／２波長位相差板は、第１及び前記第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【０００８】
更に別の態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、第１の位相差板と第２の位相差板との間に配置される１／２波長位相差板を更に含み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに１／２波長位相差板は、第１及び前記第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【０００９】
更に別の態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の位相差板が、第１の反射型偏光子の積層体から透過された第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２の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、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み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに反射体は、第１及び第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【００１０】
更に別の態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、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み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに反射体は、第１及び第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【００１１】
更に別の態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の反射型偏光子が、透過された第１の直線偏光状態の第１、第２、及び第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の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、第１の反射体に対して垂直な線が第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射体と、第２の反射体に対して垂直な線が第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射体と、を更に含み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに第１及び第２の反射体は、第１及び第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【００１２】
更に別の態様では、本開示は、光学素子であって、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、を含む光学素子を提供する。光学素子は、第１の位相差板に近接して配置される第１の反射型偏光子を有する第１の反射型偏光子の積層体であって、第１の位相差板が、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の反射型偏光子の積層体と、第２の位相差板に近接して配置される第２の反射型偏光子を有する第２の反射型偏光子の積層体であって、第２の反射型偏光子が、透過された第１の直線偏光状態の第１の光線を約４５度の角度で横切るように配置される、第２の反射型偏光子の積層体と、を更に含む。光学素子は、第１の反射体に対して垂直な線が第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第１の反射体と、第２の反射体に対して垂直な線が第２の反射型偏光子の積層体を約４５度の角度で横切るように配置される第２の反射体と、を更に含み、第１及び第２の反射型偏光子の積層体並びに第１及び第２の反射体は、第１及び第２の光線が第１の偏光状態を有する合成直線偏光に合成されるように協働する。更に別の態様では、本開示は、光学素子を含む色合成器を提供する。更に別の態様では、本開示は、撮像パネル及び色合成器を含むディスプレイシステムを提供する。
【００１３】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、上記要約は、決して、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができるような書類名特許請求の範囲によってのみ規定される。
【００１４】
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】
【００１５】
【図１】偏光ビームスプリッタの斜視図。
【図２】１／４波長位相差板を備える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４】偏光ビームスプリッタの斜視図。
【図５】反射型偏光子の積層体の断面概略図。
【図６】色合成器の平面概略図。
【図７】色合成器の平面概略図。
【図８】色合成器の平面概略図。
【図９】色合成器の平面概略図。
【図１０】色合成器の平面概略図。
【図１１】色合成器の平面概略図。
【図１２Ａ】プロセスの概略図。
【図１２Ｂ】プロセスの概略図。
【図１２Ｃ】プロセスの概略図。
【図１２Ｄ】プロセスの概略図。
【図１２Ｅ】プロセスの概略図。
【図１２Ｆ】プロセスの概略図。
【図１２Ｇ】プロセスの概略図。
【図１２Ｈ】プロセスの概略図。
【図１３】プロジェクタの概略図。
【００１６】
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】
【００１７】
典型的な色合成器は、色合成器に個々の色を入力させるために、プリズム面とダイクロイックコーティングとの間に挟まれる１／４波長位相差板フィルムを含む。１／４波長位相差板は、複屈折材料から別個に調製され、高精度ダイクロイック層の直接コーティングには不適切な場合がある。結果として、ダイクロイックコーティングのそれぞれは別個の基材上で調製される必要があり、ダイクロイックコーティングが施された基材は積層によってプリズム面に取り付けられる。これらの追加構成要素及び処理工程は、色合成器アセンブリに多大の費用を追加し得る。
【００１８】
一態様では、本開示は、色合成器（ＣＣ）の作製に必要な構成要素の数を低減する。１／４波長フィルムは、ＣＣ立方体の表面から対角面へと取り除かれるる。これにより、ＣＣ立方体を構成するプリズム基材にダイクロイックコーティングを直接施すことができるようになる。更に、対角面に位置する反射型偏光子の両面での積層により、３つの別個の１／４フィルムが２つのフィルムに低減される。ＣＣシステムの出力偏光も円偏光され、より高い輝度均一性を示すが、これは、以降の光学系が個々のｓ偏光及びｐ偏光を処理せず、その代わりにｓ偏光及びｐ偏光の両方が同程度に、すなわち楕円偏光状態又は円偏光状態のいずれかで存在するためである。
【００１９】
特定の一実施形態では、本明細書に記載の組み合わせられた色合成器は、例えば必要な構成要素数の低減及び単純化された組み立て手順により、大幅に製造費を削減できる。場合によっては、オートメーションマシンが反射型偏光子及び１／４波長位相差板のプリズムへのピックアンドプレイス並びに層間への光学接着剤の分配などの工程を実行してよい。場合によっては、まず１／４波長位相差板／偏光／１／４波長位相差板の積層体が共に積層されてから、光学接着剤を使用してＣＣプリズム間に配置されてよい。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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３０〜６０度、４０〜５０度、４３〜４７度、又は４４．５〜４５．５度であってよい。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。一般に、位相差板及び配向の変異は、楕円偏光をもたらすことがあるが、簡潔化するために、本明細書に記載する説明では、楕円偏光の理想的なものとして理解される円偏光を指す。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
図３に示されるように、光線Ｌ０は、角度範囲θ１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。
【００４２】
一態様では、図４は、他の箇所で記載されるように、第１のプリズム１１０と、第２のプリズム１２０と、これらの間の対角面に配置される反射型偏光子の積層体４９０とを含むＰＢＳ  ４００の斜視図である。特定の一実施形態では、反射型偏光子の積層体４９０は、第１の１／４波長位相差板２２０と第２の１／４波長位相差板２２０’との間に配置される反射型偏光子１９０を含む。
【００４３】
一態様では、図４は、他の箇所で記載されるように、第１のプリズム１１０と、第２のプリズム１２０と、これらの間の対角面に配置される反射型偏光子の積層体３９０とを含むＰＢＳ  ４００の斜視図である。特定の一実施形態では、反射型偏光子の積層体３９０は、反射型偏光子１９０と第１のプリズム１１０の対角面との間に配置される第１の１／４波長位相差板２２０を含み、第２の１／４波長位相差板２２０’は省かれる。
【００４４】
反射型偏光子１９０は第１の偏光方向１９５に対して位置合わせされてよく、第１及び第２の１／４波長位相差板は第１の偏光方向１９５に対して「θ」の角度に位置合わせされてよい。特定の一実施形態では、他の箇所で記載されるように、１／４波長位相差板のそれぞれは第１の偏光方向１９５に対してθ＝＋／−４５度に位置合わせされる。場合によっては、位相差板フィルム（典型的には１／４波長プレート、すなわちＱＷＰ）遅延及び反射型偏光子の遅軸（偏光方向）に対する配向は、ガラスに４５度で埋没する入射のために変化してよい。最適なＱＷＰパラメータは、４５度で埋没する入射について算出され、最適設計の効率向上を、従来の垂直入射ＱＷＰ設計を４５度で埋没する入射で操作することに対して比較できる。
【００４５】
４５度で埋没するガラス入射でＱＷＰを使用するＣＣ効率は、従来の光学モデリングソフトウェアを使用してモデル化できる。場合によっては、１／４波長位相差板は、偏光状態の反射型偏光子に対して約４５度に位置合わせされてよい。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３０〜６０度、４０〜５０度、４３〜４７度、又は４４．５〜４５．５度であってよい。特定の一実施形態では、θ＝＋／−４５度からの約１１度の配向オフセットのシフトにより、ＱＷＰ／偏光子／ＱＷＰの積層体の効率が改善され得る。この実施形態では、反射型偏光子に対するＱＷＰの位置合わせは、およそθ＝＋／−３４度であってよい。場合によっては、ＱＷＰフィルムはより厚く作製されて、例えば、４５度の埋没する入射による変異のために、遅延を１／４波長（９０度の遅延）から９０度超の遅延に増加させてもよい。場合によっては、遅延は約１／４波長（すなわち、９０度の遅延）、例えば、９０度＋／−１０％の遅延になってよい。場合によっては、位相差板は約９０度〜約１２０度の遅延をもたらしてよい。
【００４６】
特定の一実施形態では、図５は反射型偏光子の積層体４９０を通る光路５００の断面概略図であり、非偏光５４１との相互作用を示す。光路５００に示される詳細は、色の合成を目的とする、以下の図６〜１１の理解を深めるために用いられてよい。光路５００は、第１及び第２の広帯域鏡（５５０、５６０）と、第３の１／４波長位相差板５７０と、反射型偏光子の積層体４９０とを含む。反射型偏光子の積層体４９０は、他の箇所で記載されるように、第１の偏光方向１９５に対して配置される、第１の１／４波長位相差板２２０と第２の１／４波長位相差板２２０’との間に配置される反射型偏光子１９０を含む。
【００４７】
非偏光５４１の経路は、図５を参照して説明される。非偏光５４１は、第３の１／４波長位相差板５７０を離れた後で、ｐ偏光の合成光５４８及びｓ偏光の合成光５４９になる。他の箇所で記載されるように、反射型偏光子の積層体４９０内の構成要素の性質及び配向に応じて、ｐ偏光の合成光５４８及びｓ偏光の合成光５４９は、「非偏光」と見なされてもよく、又はある程度の偏光（楕円若しくは直線）を維持してもよい。
【００４８】
非偏光５４１は、反射型偏光子の積層体４９０を約４５度の角度で横切り、第２の１／４波長位相差板２２０’を通過し、反射型偏光子１９０を位置５４１’で横切り、位置５４１’でｓ偏光要素とｐ偏光要素とに分かれる。
【００４９】
位置５４１’のｓ偏光要素は、反射型偏光子１９０から反射し、第２の１／４波長位相差板２２０’を通過する際にｓ円偏光５４３に変化し、第３の１／４波長位相差板５７０を通過する際にｐ偏光５４８になる。
【００５０】
位置５４１’のｐ偏光要素は、反射型偏光子１９０を通過し、第１の１／４波長位相差板２２０を通過した後でｐ円偏光５４２に変化する。ｐ円偏光５４２は、第２の広帯域鏡５６０から反射して円偏光の方向を変化させ、位置５４４’でｓ偏光になる。位置５４４’のｓ偏光は、反射型偏光子１９０から反射し、第１の１／４波長位相差板２２０を通過する際にｓ円偏光５４５になり、第１の広帯域鏡５５０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の１／４波長位相差板２２０の通過後に位置５４６’でｐ偏光になる。位置５４６’のｐ偏光は、反射型偏光子１９０を通過し、第２の１／４波長位相差板２２０’の通過後にｐ円偏光５４７になる。ｐ円偏光５４７は、第３の１／４波長位相差板５７０を通過し、ｓ偏光５４９になる。
【００５１】
一態様では、図６は、ＰＢＳ  ４００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（６４０、６５０、６６０）から発せられる各偏光状態の光線の経路は、色合成器６００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示すために、図６に示される。ＰＢＳ  ４００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の積層体４９０を含む。
【００５２】
第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ（６１０、６２０、６３０）は、それぞれ第３、第２、及び第１のプリズム面（１５０、１４０、１３０）に面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ（６１０、６２０、６３０）はそれぞれ、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ることができる。特定の一実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれは、プリズム面に直接コーティングされるなど、それぞれのプリズム面に直接隣接してよい。一態様では、反射型偏光子の積層体４９０は、ポリマー多層光学フィルムを含んでよい。
【００５３】
色選択性ダイクロイックフィルタ（６１０、６２０、６３０）及び反射型偏光子の積層体４９０は協働して、第４のプリズム面１６０を通して合成光を透過させる。各非偏光入力光は、第４のプリズム面１６０を通って再合成されるｐ円偏光要素とｓ円偏光要素とに分かれる。場合によっては、他の箇所で記載されるように、反射型偏光子の積層体内の構成要素の性質、位置合わせ、及び効率により、合成光に多少の偏光（すなわち、楕円又は円）が生じ得る。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に対して約４５度に配向される１／４波長位相差板である。
【００５４】
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）は、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、第２、及び第３の光源（６４０、６５０、６６０）のそれぞれに設けられてよい。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。
【００５５】
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６００の出力に設けられてよい。一態様によると、各光源（６４０、６５０、６６０）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、米国特許出願公開第２００８／０２８５１２９号に更に記載されており、この開示は、その全体が本明細書に含まれる。
【００５６】
ここで図６を参照して第１の色光６４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光６４１は、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第１の色光６４５として、及びｓ円偏光の第１の色光６４３として出る。
【００５７】
第１の光源６４０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０を通して非偏光の第１の色光６４１を入射させ、この色光は第３のプリズム面１５０を通ってＰＢＳ  ４００に入り、反射型偏光子の積層体４９０を横切り、反射されたｓ円偏光の第１の色光６４３と透過されたｐ円偏光の第１の色光６４２とに分かれる。反射されたｓ円偏光の第１の色光６４３は、第４のプリズム面１６０をｓ円偏光の第１の色光６４３として出る。
【００５８】
透過されたｐ円偏光の第１の色光６４２は、反射型偏光子の積層体４９０を出て、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｐ円偏光の第１の色光６４２は、反射されたｓ円偏光の第１の光６４４として反射型偏光子の積層体４９０を出る。ｓ円偏光の第１の光６４４は、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｓ円偏光の第１の色光６４４は、透過されたｐ円偏光の第１の色光６４５として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第１の色光６４５として通過する。
【００５９】
ここで図６を参照して第２の色光６５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光６５１は、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第２の色光６５２として、及びｓ円偏光の第１の色光６５５として出る。
【００６０】
第２の光源６５０は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０を通して非偏光の第２の色光６５１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ  ４００に入り、反射型偏光子の積層体４９０を横切り、反射されたｓ円偏光の第２の色光６５３と透過されたｐ円偏光の第２の色光６５２とに分かれる。透過されたｐ円偏光の第２の色光６５２は、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第２の色光６５２として出る。
【００６１】
反射されたｓ円偏光の第２の色光６５３は、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｓ円偏光の第２の色光６５３は、透過されたｐ円偏光の第２の色光６５４として反射型偏光子の積層体４９０を出て、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｐ円偏光の第２の色光６５４は、反射されたｓ円偏光の第２の色光６５５として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｓ円偏光の第２の色光６５５として通過する。
【００６２】
ここで図６を参照して第３の色光６６１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光６６１は、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第３の色光６６５として、及びｓ円偏光の第３の色光６６４として出る。
【００６３】
第３の光源６６０は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０を通して非偏光の第３の色光６６１を入射させ、この色光は第１のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ  ４００に入り、反射型偏光子の積層体４９０を横切り、反射されたｓ円偏光の第３の色光６６３と透過されたｐ円偏光の第３の色光６６２とに分かれる。
【００６４】
反射されたｓ円偏光の第３の色光６６３は、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｓ円偏光の第３の色光６６３は、透過されたｐ円偏光の第３の色光６６５として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第３の色光６６５として通過する。
【００６５】
透過されたｐ円偏光の第３の色光６６２は、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｐ円偏光の第３の色光６６２は、反射されたｓ円偏光の第３の色光６６４として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｓ円偏光の第２の色光６６４として通過する。
【００６６】
一実施形態では、第１の色光６４１は緑色光であり、第２の色光６５１は赤色光であり、第３の色光６６１は青色光である。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、赤色及び青色（すなわち、マゼンダ色）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、緑色光及び青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り、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０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る。
【００６７】
一態様では、図７は、ＰＢＳ  ４００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状態の光線の経路は、色合成器７００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示すために、図７に示される。ＰＢＳ  ４００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の積層体４９０を含む。
【００６８】
第１及び第２の波長選択性フィルタ（７１０、７２０）は第１のプリズム面１３０に面して配置され、第３の波長選択性フィルタ７３０は第２のプリズム面１４０に面して配置される。広帯域鏡７７０は、第３のプリズム面１５０に面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ（７１０、７２０、７３０）はそれぞれ、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ることができる。特定の一実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれ及び広帯域鏡は、プリズム面に直接コーティングされるなど、それぞれのプリズム面に直接隣接してよい。一態様では、反射型偏光子の積層体４９０は、ポリマー多層光学フィルムを含んでよい。
【００６９】
色選択性ダイクロイックフィルタ（７１０、７２０、７３０）及び反射型偏光子の積層体４９０は協働して、第４のプリズム面１６０を通して合成光を透過させる。各非偏光入力光は、第４のプリズム面１６０を通って再合成されるｐ円偏光要素とｓ円偏光要素とに分かれる。場合によっては、他の箇所で記載されるように、反射型偏光子の積層体内の構成要素の性質、位置合わせ、及び効率により、合成光に多少の偏光（すなわち、楕円又は円）が生じ得る。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に対して約４５度に配向される１／４波長位相差板である。
【００７０】
別の態様によると、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）が、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い。別の態様によると、他の個所で記載されるように、任意のインテグレータが、色合成器７００の出力に設けられてよい。一態様によると、各光源は、他の個所、例えば図６を参照して記載されるような光源のいずれかであってよい。
【００７１】
ここで図７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４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第１の色光７４４として、及びｓ円偏光の第１の色光７４５として出る。
【００７２】
第１の光源７４０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ７１０を通して非偏光の第１の色光７４１を入射させ、この色光は第１のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ  ４００に入り、反射型偏光子の積層体４９０を横切り、反射されたｓ円偏光の第１の色光７４３と透過されたｐ円偏光の第１の色光７４２とに分かれる。
【００７３】
反射されたｓ円偏光の第１の色光７４３は、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｓ円偏光の第１の色光７４３は、透過されたｐ円偏光の第１の色光７４４として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第１の色光７４４として出る。
【００７４】
透過されたｐ円偏光の第１の色光７４２は、反射型偏光子の積層体４９０を出て、広帯域鏡７７０から反射して円偏光の方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｐ円偏光の第１の色光７４２は、反射されたｓ円偏光の第１の色光７４５として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｓ円偏光の第１の色光７４５として通過する。
【００７５】
ここで図７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４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第２の色光７５４として、及びｓ円偏光の第２の色光７５５として出る。
【００７６】
第２の光源７５０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ７１０を通して非偏光の第２の色光７５１を入射させ、この色光は第１のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ  ４００に入り、反射型偏光子の積層体４９０を横切り、反射されたｓ円偏光の第２の色光７５３と透過されたｐ円偏光の第２の色光７５２とに分かれる。
【００７７】
反射されたｓ円偏光の第２の色光７５３は、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方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｓ円偏光の第２の色光７５３は、透過されたｐ円偏光の第２の色光７５４として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第２の色光７５４として出る。
【００７８】
透過されたｐ円偏光の第２の色光７４２は、反射型偏光子の積層体４９０を出て、広帯域鏡７７０から反射して円偏光の方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｐ円偏光の第２の色光７５２は、反射されたｓ円偏光の第２の色光７５５として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｓ円偏光の第２の色光７５５として通過する。
【００７９】
ここで図７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４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第３の色光７６２として、及びｓ円偏光の第１の色光７６５として出る。
【００８０】
第３の光源７６０は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ７３０を通して非偏光の第３の色光７６１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ  ４００に入り、反射型偏光子の積層体４９０を横切り、反射されたｓ円偏光の第３の色光７６３と透過されたｐ円偏光の第３の色光７６２とに分かれる。透過されたｐ円偏光の第３の色光７６２は、第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第３の色光７６２として出る。
【００８１】
反射されたｓ円偏光の第３の色光７６３は、第１又は第２の色選択性ダイクロイックフィルタ（７１０、７２０）のいずれかから反射して円偏光の方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｓ円偏光の第３の色光７６３は、透過されたｐ円偏光の第３の色光７６４として反射型偏光子の積層体４９０を出て、広帯域鏡７７０から反射して円偏光の方向を変化させ、反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｐ円偏光の第３の色光７６４は、反射されたｓ円偏光の第３の色光７６５として反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０をｓ円偏光の第３の色光７６５として通過する。
【００８２】
一実施形態では、第１の色光７４１は青色光であり、第２の色光７５１は赤色光であり、第３の色光７６１は緑色光である。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、赤色光及び緑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２の色選択性ダイクロイックフィルタ７２０は、緑色光及び青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、青色光及び赤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る。
【００８３】
一態様では、図８は、第１のＰＢＳ  ４００と第２のＰＢＳ  ４００’とを含む色合成器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１、第２、及び第３の光源（８４０、８５０、８６０）から発せられる各偏光状態の光線の経路は、色合成器８００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示すために、図８に示される。第１のＰＢＳ  ４００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第１の反射型偏光子の積層体４９０を含む。第２のＰＢＳ  ４００’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第２の反射型偏光子の積層体４９０’を含む。第１の広帯域反射体８７０は第２のＰＢＳ  ４００’の第３のプリズム面１５０’に近接して配置され、第２の広帯域反射体８８０は第１のＰＢＳ  ４００の第３のプリズム面１５０に近接して配置される。
【００８４】
第１及び第２の波長選択性フィルタ（８１０、８２０）は、第１のＰＢＳ  ４００の第２のプリズム面１４０に面して配置される。第３の波長選択性フィルタ８３０は、第２のＰＢＳ  ４００’の第２のプリズム面１４０’に面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ（８１０、８２０、８３０）はそれぞれ、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ることができる。特定の一実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれ及び広帯域鏡は、プリズム面に直接コーティングされるなど、それぞれのプリズム面に直接隣接してよい。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。
【００８５】
色選択性ダイクロイックフィルタ（８１０、８２０、８３０）及び反射型偏光子の積層体４９０、４９０’は協働して、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通して合成光を透過させる。各非偏光入力光は、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通って再合成されるｐ円偏光要素とｓ円偏光要素とに分かれる。場合によっては、他の箇所で記載されるように、反射型偏光子の積層体内の構成要素の性質、位置合わせ、及び効率により、合成光に多少の偏光（すなわち、楕円又は円）が生じ得る。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に対して約４５度に配向される１／４波長位相差板である。
【００８６】
任意の位相差板２２５は、第４のプリズム面（１６０、１６０’）に面して配置されてよい。任意の位相差板２２５、色選択性ダイクロイックフィルタ（８１０、８２０、８３０）、反射型偏光子の積層体（４９０、４９０’）、及び広帯域反射体（８７０、８８０）は協働して、第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’を通って、直交する直線偏光状態の各色光を透過させる。以下の一実施形態では、位相差板２２５は、第１の偏光状態１９５に対して約４５度に配向される１／４波長位相差板である。
【００８７】
別の態様によると、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）が、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い。別の態様によると、他の個所で記載されるように、任意のインテグレータが、色合成器８００の出力に設けられてよい。一態様によると、各光源は、他の個所、例えば図６を参照して記載されるような光源のいずれかであってよい。
【００８８】
ここで図８を参照して第１の色光８４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光８４１は第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第１の色光８４２として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｓ円偏光の第１の色光８４５として出る。任意の１／４波長位相差板２２５は、円偏光をｓ偏光の第１の色光８４６及びｐ偏光の第１の色光８４７にそれぞれ変化させる。
【００８９】
第１の光源８４０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ８１０を通して非偏光の第１の色光８４１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体４９０を横切り、透過されたｐ円偏光の第１の色光８４２と反射されたｓ円偏光の第１の色光８４３とに分かれる。透過されたｐ円偏光の第１の色光８４２は、第４のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ  ４００を出て、任意の１／４波長位相差板２２５を通過する際にｓ偏光の第１の色光８４６に変化する。
【００９０】
反射されたｓ円偏光の第１の色光８４３は、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体４９０’を横切る。ｓ円偏光の第１の色光８４３は、透過されたｐ円偏光の第１の色光８４４として第２の反射型偏光子の積層体４９０’を出て、第１の広帯域鏡８７０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体４９０’を横切る。ｐ円偏光の第１の色光８４４は、反射されたｓ円偏光の第１の色光８４５として第２の反射型偏光子の積層体４９０’を出て、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出て、任意の１／４波長位相差板２２５を通過する際にｐ偏光の第１の色光８４７に変化する。
【００９１】
ここで図８を参照して第２の色光８５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光８５１は第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ円偏光の第２の色光８５２として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｓ円偏光の第２の色光８５５として出る。任意の１／４波長位相差板２２５は、円偏光をｓ偏光の第２の色光８５６及びｐ偏光の第２の色光８５７にそれぞれ変化させる。
【００９２】
第２の光源８５０は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ８２０を通して非偏光の第２の色光８５１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体４９０を横切り、透過されたｐ円偏光の第２の色光８５２と反射されたｓ円偏光の第２の色光８５３とに分かれる。透過されたｐ円偏光の第２の色光８５２は、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、任意の１／４波長位相差板２２５を通過する際にｓ偏光の第２の色光８５６に変化する。
【００９３】
反射されたｓ円偏光の第２の色光８５３は、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体４９０’を横切る。ｓ円偏光の第２の色光８５３は、透過されたｐ円偏光の第２の色光８５４として第２の反射型偏光子の積層体４９０’を出て、第１の広帯域鏡８７０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体４９０’を横切る。ｐ円偏光の第２の色光８５４は、反射されたｓ円偏光の第２の色光８５５として第２の反射型偏光子の積層体４９０’を出て、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出て、任意の１／４波長位相差板２２５を通過する際にｐ偏光の第２の色光８５７に変化する。
【００９４】
ここで図８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  ４００の第４のプリズム面１６０をｓ円偏光の第３の色光８６５として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ円偏光の第３の色光８６２として出る。任意の１／４波長位相差板２２５は、円偏光をｐ偏光の第３の色光８６７及びｓ偏光の第３の色光８６６にそれぞれ変化させる。
【００９５】
第３の光源８６０は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ８３０を通して非偏光の第３の色光８６１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体４９０’を横切り、透過されたｐ円偏光の第３の色光８６２と反射されたｓ円偏光の第３の色光８６３とに分かれる。透過されたｐ円偏光の第３の色光８６２は、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出て、任意の１／４波長位相差板２２５を通過する際にｐ偏光の第３の色光８６６に変化する。
【００９６】
反射されたｓ円偏光の第３の色光８６３は、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出て、第１プリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｓ円偏光の第３の色光８６３は、透過されたｐ円偏光の第３の色光８６４として第１の反射型偏光子の積層体４９０を出て、第２の広帯域鏡８８０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体４９０を横切る。ｐ円偏光の第３の色光８６４は、反射されたｓ円偏光の第３の色光８６５として第１の反射型偏光子の積層体４９０を出て、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、任意の１／４波長位相差板２２５を通過する際にｐ偏光の第３の色光８６７に変化する。
【００９７】
一実施形態では、第１の色光８４１は赤色光であり、第２の色光８５１は青色光であり、第３の色光８６１は緑色光である。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、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、青色光及び赤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る。
【００９８】
一態様では、図９は、第１のＰＢＳ  ４００と第２のＰＢＳ  ４００’とを含む色合成器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、第２、及び第３の光源（９４０、９５０、９６０）から発せられる各偏光状態の光線の経路は、色合成器９００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示すために、図９に示される。
【００９９】
第１のＰＢＳ  ４００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第１の反射型偏光子の積層体３９０を含む。第２のＰＢＳ  ４００’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第２の反射型偏光子の積層体３９０’を含む。第１及び第２の反射型偏光子の積層体（３９０、３９０’）はそれぞれ、図４に示されるように、反射型偏光子１９０とＰＢＳ（４００、４００’）のそれぞれの第１のプリズム（１１０、１１０’）との間に配置される位相差板を１つのみ含む。
【０１００】
第１及び第２の波長選択性フィルタ（９１０、９２０）は、第１のＰＢＳ  ４００の第２のプリズム面１４０に面して配置される。第３の波長選択性フィルタ９３０は、第２のＰＢＳ  ４００’の第２のプリズム面１４０’に面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ（９１０、９２０、９３０）はそれぞれ、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ることができる。特定の一実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれは、プリズム面に直接コーティングされるなど、それぞれのプリズム面に直接隣接してよい。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。
【０１０１】
色選択性ダイクロイックフィルタ（９１０、９２０、９３０）及び反射型偏光子の積層体３９０、３９０’は協働して、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通して合成光を透過させる。各非偏光入力光は、ｐ偏光要素とｓ円偏光要素とに分かれる。ｓ円偏光要素はｐ偏光要素に変換されて、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通ってｐ偏光の合成出力がもたらされる。場合によっては、他の箇所で記載されるように、反射型偏光子の積層体内の構成要素の性質、位置合わせ、及び効率により、合成光に多少の偏光（すなわち、楕円又は円）が生じ得る。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に対して約４５度に配向される１／４波長位相差板である。
【０１０２】
１／２波長位相差板２２５は、図９に示されるように、第１のＰＢＳ  ４００の第１のプリズム面１３０と第２のＰＢＳ  ４００’の第１のプリズム面１３０’との間に配置される。１／２波長位相差板２２５、色選択性ダイクロイックフィルタ（９１０、９２０、９３０）、及び反射型偏光子の積層体（３９０、３９０’）は協働して、円偏光状態の各色光を対応の直交する円偏光状態に変換する。以下の一実施形態では、１／２波長位相差板２２５は、第１の偏光状態１９５に対して約４５度に配向される。
【０１０３】
別の態様によると、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）が、第１、第２、及び第３の光源（９４０、９５０、９６０）のそれぞれに設けられてよい。別の態様によると、他の個所で記載されるように、任意のインテグレータが、色合成器９００の出力に設けられてよい。一態様によると、各光源は、他の個所、例えば図６を参照して記載されるような光源のいずれかであってよい。
【０１０４】
ここで図９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  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第１の色光９４２として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第１の色光９４６として出る。
【０１０５】
第１の光源９４０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ９１０を通して非偏光の第１の色光９４１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第１の色光９４２と反射されたｓ円偏光の第１の色光９４３とに分かれる。透過されたｐ偏光の第１の色光８４２は、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出る。
【０１０６】
反射されたｓ円偏光の第１の色光９４３は、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、１／２波長位相差板２２５を通過する際にｐ円偏光の第１の色光９４４に変化し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｐ円偏光の第１の色光９４４は、反射されたｓ円偏光の第１の色光９４５として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ９３０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｓ円偏光の第１の色光９４５は、透過されたｐ偏光の第１の色光９４６として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出る。
【０１０７】
ここで図９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  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第２の色光９５２として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第２の色光９５６として出る。
【０１０８】
第２の光源９５０は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ９２０を通して非偏光の第２の色光９５１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第２の色光９５２と反射されたｓ円偏光の第２の色光９５３とに分かれる。透過されたｐ偏光の第２の色光９５２は、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出る。
【０１０９】
反射されたｓ円偏光の第２の色光９５３は、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、１／２波長位相差板２２５を通過する際にｐ円偏光の第２の色光９５４に変化し、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｐ円偏光の第２の色光９５４は、反射されたｓ円偏光の第２の色光９５５として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ９３０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｓ円偏光の第２の色光９５５は、透過されたｐ偏光の第２の色光９５６として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ偏光の第２の色光９５６として第２のＰＢＳ  ４００’を出る。
【０１１０】
ここで図９を参照して第３の色光９６１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光９６１は第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第３の色光９６２として、及び第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第３の色光９６６として出る。
【０１１１】
第３の光源９６０は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ９３０を通して非偏光の第３の色光９６１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、透過されたｐ偏光の第３の色光９６２と反射されたｓ円偏光の第３の色光９６３とに分かれる。透過されたｐ偏光の第３の色光９６２は、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出る。
【０１１２】
反射されたｓ円偏光の第３の色光９６３は、第１のプリズム面１３０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出て、１／２波長位相差板２２５を通過する際にｐ円偏光の第３の色光９６４に変化し、第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｐ円偏光の第３の色光９６４は、反射されたｓ円偏光の第３の色光９６５として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第１又は第２の色選択性ダイクロイックフィルタ（９１０、９２０）のいずれかから反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｓ円偏光の第３の色光９６５は、透過されたｐ偏光の第３の色光９６６として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第４のプリズム面１６０を通ってｐ偏光の第３の色光９６６として第１のＰＢＳ  ４００を出る。
【０１１３】
一実施形態では、第１の色光９４１は赤色光であり、第２の色光９５１は青色光であり、第３の色光９６１は緑色光である。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、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り、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ９２０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９３０は、青色光及び赤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る。
【０１１４】
一態様では、図１０は、第１のＰＢＳ  ４００と第２のＰＢＳ  ４００’とを含む色合成器１０００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１０００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（１０４０、１０５０、１０６０）から発せられる各偏光状態の光線の経路は、色合成器１０００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示すために、図１０に示される。
【０１１５】
第１のＰＢＳ  ４００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第１の反射型偏光子の積層体３９０を含む。第２のＰＢＳ  ４００’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第２の反射型偏光子の積層体３９０’を含む。第１及び第２の反射型偏光子の積層体（３９０、３９０’）はそれぞれ、図４に示されるように、反射型偏光子１９０とＰＢＳ（４００、４００’）のそれぞれの第１のプリズム（１１０、１１０’）との間に配置される位相差板を１つのみ含む。広帯域反射体１０７０は、第２のＰＢＳ  ４００’の第１のプリズム面１３０’に近接して配置される。
【０１１６】
第１の波長選択性フィルタ１０１０は、第１のＰＢＳ  ４００の第１のプリズム面１３０に面して配置される。第２の波長選択性フィルタ１０２０は、第１のＰＢＳ  ４００の第２のプリズム面１４０に面して配置される。第３の波長選択性フィルタ１０３０は、第２のＰＢＳ  ４００の第２のプリズム面１４０’に面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ（１０１０、１０２０、１０３０）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ることができる。特定の一実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれ及び広帯域鏡は、プリズム面に直接コーティングされるなど、それぞれのプリズム面に直接隣接してよい。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。
【０１１７】
色選択性ダイクロイックフィルタ（１０１０、１０２０、１０３０）、広帯域鏡１０７０、及び反射型偏光子の積層体３９０、３９０’は協働して、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通して合成光を透過させる。各非偏光入力光は、ｐ偏光要素とｓ円偏光要素とに分かれる。ｓ円偏光要素はｐ偏光要素に変換されて、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通ってｐ偏光の合成出力がもたらされる。場合によっては、他の箇所で記載されるように、反射型偏光子の積層体内の構成要素の性質、位置合わせ、及び効率により、合成光に多少の偏光（すなわち、楕円又は円）が生じ得る。以下の一実施形態では、色合成器１０００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して約４５度に配向される１／４波長位相差板である。
【０１１８】
別の態様によると、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）が、第１、第２、及び第３の光源（１０４０、１０５０、１０６０）のそれぞれに設けられてよい。別の態様によると、他の個所で記載されるように、任意のインテグレータが、色合成器１０００の出力に設けられてよい。一態様によると、各光源は、他の個所、例えば図６を参照して記載されるような光源のいずれかであってよい。
【０１１９】
ここで図１０を参照して第１の色光１０４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光１０４１は第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第１の色光１０４４として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第１の色光１０４７として出る。
【０１２０】
第１の光源１０４０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ１０１０を通して非偏光の第１の色光１０４１を入射させ、この色光は第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第１の色光１０４２と反射されたｓ円偏光の第１の色光１０４３とに分かれる。
【０１２１】
透過されたｐ偏光の第１の色光１０４２は、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、ｐ円偏光の第１の色光１０４５として透過される。ｐ円偏光の第１の色光１０４５は、広帯域鏡１０７０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、ｓ円偏光の第１の色光１０４６として反射される。ｓ円偏光の第１の色光１０４６は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１０３０から反射して円偏光の方向を変更させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出るｐ偏光の第１の色光１０４７として透過される。
【０１２２】
反射されたｓ円偏光の第１の色光１０４３は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ１０２０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｓ円偏光の第１の色光１０４３は、透過されたｐ偏光の第１の色光１０４４として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を離れる。
【０１２３】
ここで図１０を参照して第２の色光１０５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光１０５１は、第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第２の色光１０５２として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第２の色光１０５７として出る。
【０１２４】
第２の光源１０５０は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ１０２０を通して非偏光の第２の色光１０５１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第２の色光１０５２と反射されたｓ円偏光の第２の色光１０５３とに分かれる。透過されたｐ偏光の第２の色光１０５２は、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出る。
【０１２５】
反射されたｓ円偏光の第２の色光１０５３は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ１０１０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｓ円偏光の第２の色光１０５３は、透過されたｐ偏光の第２の色光１０５４として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｐ偏光の第２の色光１０５４は、透過されたｐ円偏光の第２の色光１０５５として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、広帯域鏡１０７０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｐ円偏光の第２の色光１０５５は、反射されたｓ円偏光の第２の色光１０５６として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１０３０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、透過されたｐ偏光の第２の色光１０５７として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ偏光の第２の色光１０５７として第２のＰＢＳ  ４００’を出る。
【０１２６】
ここで図１０を参照して第３の色光１０６１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光１０６１は第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第３の色光１０６７として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第３の色光１０６２として出る。
【０１２７】
第３の光源１０６０は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１０３０を通して非偏光の第３の色光１０６１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、透過されたｐ偏光の第３の色光１０６２と反射されたｓ円偏光の第３の色光１０６３とに分かれる。透過されたｐ偏光の第３の色光１０６２は、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出る。
【０１２８】
反射されたｓ円偏光の第３の色光１０６３は、広帯域鏡１０７０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｓ円偏光の第３の色光１０６３は、透過されたｐ偏光の第３の色光１０６４として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出て、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｐ偏光の第３の色光１０６４は、透過されたｐ円偏光の第３の色光１０６５として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ１０１０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｐ円偏光の第３の色光１０６５は、反射されたｓ円偏光の第３の色光１０６６として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ１０２０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第３の色光１０６７として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第４のプリズム面１６０を通ってｐ偏光の第３の色光１０６７として第１のＰＢＳ  ４００を出る。
【０１２９】
一実施形態では、第１の色光１０４１は青色光であり、第２の色光１０５１は赤色光であり、第３の色光１０６１は緑色光である。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１０１０は、赤色光及び緑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２の色選択性ダイクロイックフィルタ１０２０は、緑色光及び青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り、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１０３０は、青色光及び赤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る。
【０１３０】
一態様では、図１１は、第１のＰＢＳ  ４００と第２のＰＢＳ  ４００’とを含む色合成器１１００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１１００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（１１４０、１１５０、１１６０）から発せられる各偏光状態の光線の経路は、色合成器１１００の種々の構成要素の機能をより明瞭に示すために、図１１に示される。
【０１３１】
第１のＰＢＳ  ４００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第１の反射型偏光子の積層体３９０を含む。第２のＰＢＳ  ４００’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第２の反射型偏光子の積層体３９０’を含む。第１及び第２の反射型偏光子の積層体（３９０、３９０’）はそれぞれ、図４に示されるように、反射型偏光子１９０とＰＢＳ（４００、４００’）のそれぞれの第１のプリズム（１１０、１１０’）との間に配置される位相差板を１つのみ含む。第１の広帯域反射体１１７０は第２のＰＢＳ  ４００’の第２のプリズム面１４０’に近接して配置され、第２の広帯域反射体１１８０は第２のＰＢＳ  ４００’の第１のプリズム面１３０’に近接して配置される。
【０１３２】
第１及び第２の波長選択性フィルタ（１１１０、１１２０）は、１０は、第１のＰＢＳ  ４００の第１のプリズム面１３０に面して配置される。第３の波長選択性フィルタ１１３０は、第１のＰＢＳ  ４００の第２のプリズム面１４０に面して配置される。第１、第２、及び第３の波長選択性フィルタ（１１１０、１１２０、１１３０）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ることができる。特定の一実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタのそれぞれ及び広帯域鏡は、プリズム面に直接コーティングされるなど、それぞれのプリズム面に直接隣接してよい。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。
【０１３３】
色選択性ダイクロイックフィルタ（１１１０、１１２０、１１３０）、広帯域鏡（１１７０、１１８０）、及び反射型偏光子の積層体３９０、３９０’は協働して、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通して合成光を透過させる。各非偏光入力光は、ｐ偏光要素とｓ円偏光要素とに分かれる。ｓ円偏光要素はｐ偏光要素に変換されて、第４のプリズム面（１６０、１６０’）を通ってｐ偏光の合成出力がもたらされる。場合によっては、他の箇所で記載されるように、反射型偏光子の積層体内の構成要素の性質、位置合わせ、及び効率により、合成光に多少の偏光（すなわち、楕円又は円）が生じ得る。以下の一実施形態では、色合成器１１００内の各位相差板２２０は、第１の偏光状態１９５に対して約４５度に配向される１／４波長位相差板である。
【０１３４】
別の態様によると、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）が、第１、第２、及び第３の光源（１１４０、１１５０、１１６０）のそれぞれに設けられてよい。別の態様によると、他の個所で記載されるように、任意のインテグレータが、色合成器１１００の出力に設けられてよい。一態様によると、各光源は、他の個所、例えば図６を参照して記載されるような光源のいずれかであってよい。
【０１３５】
ここで図１１を参照して第１の色光１１４１の経路について説明すると、非偏光の第１の色光１１４１は第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第１の色光１１４４として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第１の色光１１４７として出る。
【０１３６】
第１の光源１１４０は、第１の色選択性ダイクロイックフィルタ１１０を通して非偏光の第１の色光１１４１を入射させ、この色光は第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第１の色光１１４２と反射されたｓ円偏光の第１の色光１１４３とに分かれる。
【０１３７】
透過されたｐ偏光の第１の色光１１４２は、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、ｐ円偏光の第１の色光１１４５として透過される。ｐ円偏光の第１の色光１１４５は、第２の広帯域鏡１１８０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、ｓ円偏光の第１の色光１１４６として反射される。ｓ円偏光の第１の色光１１４６は、第１の広帯域鏡１１７０から反射して円偏光の方向を変更させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出るｐ偏光の第１の色光１１４７として透過される。
【０１３８】
反射されたｓ円偏光の第１の色光１１４３は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１１３０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｓ円偏光の第１の色光１１４３は、透過されたｐ偏光の第１の色光１１４４として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を離れる。
【０１３９】
ここで図１１を参照して第２の色光１１５１の経路について説明すると、非偏光の第２の色光１１５１は、第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第２の色光１１５４として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第２の色光１１５７として出る。
【０１４０】
第２の光源１１５０は、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ１１２０を通して非偏光の第２の色光１１５１を入射させ、この色光は第１のプリズム面１３０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第２の色光１１５２と反射されたｓ円偏光の第２の色光１１５３とに分かれる。
【０１４１】
透過されたｐ偏光の第２の色光１１５２は、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、ｐ円偏光の第２の色光１１５５として透過される。ｐ円偏光の第２の色光１１５５は、第２の広帯域鏡１１８０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、ｓ円偏光の第２の色光１１５６として反射される。ｓ円偏光の第２の色光１１５６は、第１の広帯域鏡１１７０から反射して円偏光の方向を変更させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、第４のプリズム面１６０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’を出るｐ偏光の第２の色光１１５７として透過される。
【０１４２】
反射されたｓ円偏光の第２の色光１１５３は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１１３０から反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｓ円偏光の第２の色光１１５３は、透過されたｐ偏光の第２の色光１１５４として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を離れる。
【０１４３】
ここで図１１を参照して第３の色光１１６１の経路について説明すると、非偏光の第３の色光１１６１は第１のＰＢＳ  ４００の第４のプリズム面１６０をｐ偏光の第３の色光１１６２として、及び第２のＰＢＳ  ４００’の第４のプリズム面１６０’をｐ偏光の第３の色光１１６７として出る。
【０１４４】
第３の光源１１６０は、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１１６１を通して非偏光の第３の色光１１６１を入射させ、この色光は第２のプリズム面１４０を通って第１のＰＢＳ  ４００に入り、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切り、透過されたｐ偏光の第３の色光１１６２と反射されたｓ円偏光の第３の色光１１６３とに分かれる。透過されたｐ偏光の第３の色光１１６２は、第４のプリズム面１６０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出る。
【０１４５】
反射されたｓ円偏光の第３の色光１１６３は、第１又は第２の色選択性ダイクロイックフィルタ（１１１０、１１２０）のいずれかから反射して円偏光の方向を変化させ、第１の反射型偏光子の積層体３９０を横切る。ｓ円偏光の第３の色光１１６３は、透過されたｐ偏光の第３の色光１１６４として第１の反射型偏光子の積層体３９０を出て、第３のプリズム面１５０を通って第１のＰＢＳ  ４００を出て、第３のプリズム面１５０’を通って第２のＰＢＳ  ４００’に入り、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｐ偏光の第３の色光１１６４は、透過されたｐ円偏光の第３の色光１１６５として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第２の広帯域鏡１１８０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切る。ｐ円偏光の第３の色光１１６５は、反射されたｓ円偏光の第３の色光１１６６として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第１の広帯域鏡１１７０から反射して円偏光の方向を変化させ、第２の反射型偏光子の積層体３９０’を横切り、透過されたｐ偏光の第３の色光１１６７として第２の反射型偏光子の積層体３９０’を出て、第４のプリズム面１６０’を通ってｐ偏光の第３の色光１１６７として第２のＰＢＳ  ４００’を出る。
【０１４６】
一実施形態では、第１の色光１１４１は青色光であり、第２の色光１１５１は赤色光であり、第３の色光１１６１は緑色光である。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１１１０は、赤色光及び緑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２の色選択性ダイクロイックフィルタ１１２０は、緑色光及び青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り、第３の色選択性ダイクロイックフィルタ１１３０は、青色光及び赤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る。
【０１４７】
場合によっては、３色より少ないの色を上記の実施形態のいずれかで合成してよい。この実施形態では、広帯域鏡は、色選択性ダイクロイックフィルタ、任意の光トンネル、及び除去された光源の代用とすることができる。場合によっては、第４の色光（図示せず）も上記の色合成器に入射してよい。この実施形態では、第４の色選択性ダイクロイックフィルタを、広帯域鏡（存在する場合）、任意の光トンネルの代用としてもよく、第４の光源は、他の光源、任意の光トンネル、及び色選択性ダイクロイックフィルタと同様の方法で配列されてよい。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の色光を反射し、第４の色光を透過する。
【０１４８】
一態様では、図１２Ａ〜１２Ｈは、反射型偏光子の積層体４９０を含むＰＢＳ  １２００を作製するためのプロセスの概略図である。図１２Ａは、固定具１０５内で支持される第１のプリズム１１０を示す。第１のプリズム１１０は、第１のプリズム面１３０と、第２のプリズム面１４０と、これらの間の第１の対角面１３５とを含む。第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６３０は第１のプリズム面１３０上にコーティングされ、第２の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０は第２のプリズム面１４０上にコーティングされる。第２及び第３の色選択性ダイクロイックフィルタ６２０、６３０は、当該技術分野において既知の任意の手段、例えば、真空蒸着、スパッタリング、溶液コーティング、フィルムラミネートなどによってそれぞれのプリズム面上にコーティングされてよい。光学接着剤層３３０は、第１の対角面１３５上に被着される。光学接着剤層３３０は任意の既知の光学接着剤であってよく、特に有用な光学接着剤は、放射線又は熱硬化型接着剤などの硬化性光学接着剤であり得る。
【０１４９】
図１２Ｂは、光学接着剤コーティング３３０上に配置された第１の位相差板２２０を示す。第１の位相差板２２０は、１／４波長位相差板など他の箇所で記載されるいずれかの位相差板であってよく、位相差板の遅軸は、必要に応じて第１及び第２のプリズム面１３０、１４０に対して配置される。
【０１５０】
図１２Ｃは、第１の位相差板２２０上に配置された光学接着剤コーティング３３０を示す。
【０１５１】
図１２Ｄは、光学接着剤コーティング３３０上に配置された反射型偏光子１９０を示す。反射型偏光子１９０は、他の箇所で記載されるいずれかの反射型偏光子であってよく、遅軸は、必要に応じて位相差板２２０に対して配置される。
【０１５２】
図１２Ｅは、反射型偏光子１９０上に配置された光学接着剤コーティング３３０を示す。
【０１５３】
図１２Ｆは、光学接着剤コーティング上に配置された第２の位相差板２２０’を示す。第２の位相差板２２０’は、１／４波長位相差板など他の箇所で記載されるいずれかの位相差板であってよく、位相差板の遅軸は、必要に応じて反射型偏光子１９０に対して配置される。
【０１５４】
図１２Ｇは、第２の位相差板２２０’上に配置された光学接着剤３３０を示す。
【０１５５】
図１２Ｈは、第３のプリズム面１５０と、第４のプリズム面１６０と、これらの間の第２の対角面１５５とを有する第２のプリズム１２０を示す。第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０は第３のプリズム面１５０上にコーティングされ、第２の対角面１５５は光学接着剤層３３０に配置される。第１の色選択性ダイクロイックフィルタ６１０は、当該技術分野において既知の任意の手段、例えば、真空蒸着、スパッタリング、溶液コーティング、フィルムラミネートなどによって第３のプリズム面１５０上にコーティングされ得る。光学接着剤３３０、反射型偏光子１９０、及び位相差板（２２０、２２０’）の交互層は、他の箇所で記載されるように、硬化されて反射型偏光子の積層体４９０を含むＰＢＳ  １２００を形成する。
【０１５６】
色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公開第２００８／０２８５１２９号に記載されるように、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。
【０１５７】
図１３は、３色光合成システム１３０２を含むプロジェクタ１３００を図示する。３色光合成システム１３０２は、出力領域１３０４で合成出力光をもたらす。一実施形態では、出力領域１３０４における合成出力光は偏光される。出力領域１３０４における合成出力光は、光エンジン光学系１３０６を通ってプロジェクタ光学系１３０８へと通過する。
【０１５８】
光エンジン光学系１３０６は、レンズ１３２２、１３２４及び反射体１３２６を含む。プロジェクタ光学系１３０８は、レンズ１３２８、ＰＢＳ  １３３０、及び投影レンズ１３３２を含む。１つ以上の投影レンズ１３３２は、投影される画像１３１２の焦点を調整するために、ＰＢＳ  １３３０に対して可動であってよい。反射撮像装置１３１０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  １３３０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１３１２を生成する。制御回路１３１４は、反射撮像装置１３１０の動作を光源１３１６、１３１８及び１６２０の順序と同期させるように、反射撮像装置１３１０並びに光源１３１６、１６１８及び１３２０に連結されている。一態様では、出力領域１３０４における合成光の第１の部分は、プロジェクタ光学系１３０８を通して方向付けられ、合成出力光の第２部分は、出力領域１３０４を通して色合成器１３０２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１３に図示した構成は代表的なものであり、本開示の光合成光学システムは、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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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