JP2001166288A - 光学装置およびプロジェクション表示装置 - Google Patents
光学装置およびプロジェクション表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 口径食により引き起こされる光損失を少なく
する。 【解決手段】 本発明の光学装置は、反射型空間光変調
器の前に配置された収束マイクロレンズのアレイを備え
る光学装置であって、空間光変調器は、複数の後方反射
器を備え、後方反射器の各々は、収束集光力を有する。
する。 【解決手段】 本発明の光学装置は、反射型空間光変調
器の前に配置された収束マイクロレンズのアレイを備え
る光学装置であって、空間光変調器は、複数の後方反射
器を備え、後方反射器の各々は、収束集光力を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置およびこ
のような光学装置を組み入れたプロジェクション表示装
置に関する。
のような光学装置を組み入れたプロジェクション表示装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＢ９８１１７８２．３は、プロジェク
ション表示装置を開示しており、ここで、液晶装置（Ｌ
ＣＤ）の形状の透過型空間光変調器（ＳＬＭ）は、照射
源から照射される。この表示装置は、単一パネル型であ
り、そしてホログラフィックフィールド素子およびプロ
ジェクション光学システムを含む。ＳＬＭの各画素（ピ
クセル）は、ホログラフィックフィールド素子反射器
（これは、この光源からの光を、投影レンズの入射開口
または入射瞳へと反射する）に付随している。この表示
装置のフィールド機能は、それゆえ、このホログラフィ
ック反射器に組み込まれている。このホログラフィック
反射器は、吸収カラーフィルターを使用することなく、
空間的に多重化した画像を発生するために、パターン化
され得る。
ション表示装置を開示しており、ここで、液晶装置（Ｌ
ＣＤ）の形状の透過型空間光変調器（ＳＬＭ）は、照射
源から照射される。この表示装置は、単一パネル型であ
り、そしてホログラフィックフィールド素子およびプロ
ジェクション光学システムを含む。ＳＬＭの各画素（ピ
クセル）は、ホログラフィックフィールド素子反射器
（これは、この光源からの光を、投影レンズの入射開口
または入射瞳へと反射する）に付随している。この表示
装置のフィールド機能は、それゆえ、このホログラフィ
ック反射器に組み込まれている。このホログラフィック
反射器は、吸収カラーフィルターを使用することなく、
空間的に多重化した画像を発生するために、パターン化
され得る。
【０００３】この装置は、このホログラフィックフィー
ルド素子反射器を体積ホログラムの形状でこの液晶層に
すぐ隣接して組み込まれなければならず、これには製造
上の困難を伴うこと、または、このホログラフィック反
射器が、ＳＬＭのカウンタ基板の内側に組み込まれ得、
これは、その開口比を低くし、従って、この表示装置の
輝度を下げるという不都合がある。
ルド素子反射器を体積ホログラムの形状でこの液晶層に
すぐ隣接して組み込まれなければならず、これには製造
上の困難を伴うこと、または、このホログラフィック反
射器が、ＳＬＭのカウンタ基板の内側に組み込まれ得、
これは、その開口比を低くし、従って、この表示装置の
輝度を下げるという不都合がある。
【０００４】添付の図面の図１および図２は、Ｈ．Ｈａ
ｍａｄａら、ＩＤＲＣ、１９９４、ｐｐ ４４２〜４２
３「Ａ ｎｅｗ ｂｒｉｇｈｔ ｓｉｎｇｌｅ ｐａｎ
ｅｌＬＣ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉ
ｔｈｏｕｔ ａ ｍｏｓａｉｃ ｃｏｌｏｕｒ ｆｉｌ
ｔｅｒ」およびＵＳ ５ １６４ １０２で開示されて
いるような公知の種類の単一パネルプロジェクション表
示装置を図示している。照射源（図示せず）は、コリメ
ート白色光を、相対的に傾けた１セットのダイクロイッ
クミラー１に向け、それにより、相対的な角度分離を伴
い赤色光、緑色光および青色光が反射する。得られた色
成分ビームは、モノクローム薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）ＬＣＤ３の表面に配置されたマイクロレンズアレイ
２に向けられる。アレイ２の各マイクロレンズは、３個
の画素上に配置されており、この赤色光ビーム、緑色光
ビームおよび青色光ビームを、これらの３個の画素のそ
れぞれの開口上へとフォーカスする。ＬＣＤ３は、透過
型であり、そこからの変調光は、その画像がスクリーン
６上へと投影されるように、フィールドレンズ４および
投影レンズ５を通る。
ｍａｄａら、ＩＤＲＣ、１９９４、ｐｐ ４４２〜４２
３「Ａ ｎｅｗ ｂｒｉｇｈｔ ｓｉｎｇｌｅ ｐａｎ
ｅｌＬＣ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉ
ｔｈｏｕｔ ａ ｍｏｓａｉｃ ｃｏｌｏｕｒ ｆｉｌ
ｔｅｒ」およびＵＳ ５ １６４ １０２で開示されて
いるような公知の種類の単一パネルプロジェクション表
示装置を図示している。照射源（図示せず）は、コリメ
ート白色光を、相対的に傾けた１セットのダイクロイッ
クミラー１に向け、それにより、相対的な角度分離を伴
い赤色光、緑色光および青色光が反射する。得られた色
成分ビームは、モノクローム薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）ＬＣＤ３の表面に配置されたマイクロレンズアレイ
２に向けられる。アレイ２の各マイクロレンズは、３個
の画素上に配置されており、この赤色光ビーム、緑色光
ビームおよび青色光ビームを、これらの３個の画素のそ
れぞれの開口上へとフォーカスする。ＬＣＤ３は、透過
型であり、そこからの変調光は、その画像がスクリーン
６上へと投影されるように、フィールドレンズ４および
投影レンズ５を通る。
【０００５】各画素で生じるこの光源の画像のサイズ
は、このシステムのエテンデュー（ｅｔｅｎｄｕｅ）、
このＬＣＤ画素のピッチおよびこのガラス基板の厚さに
より、決定される。エテンデューとは、システムの任意
の点での輝度を表わす用語であり、このビームの面積と
ビーム発散の立体角との積として、規定される。投影シ
ステムを通る光放射の効率的なカップリングのために
は、このエテンデューは、このシステムを通る各点に
て、一致するべきである。エテンデューのミスマッチ
は、輝度の損失を引き起こす。この透過パネルシステム
では、光は、この画素の比較的に小さな開口へとフォー
カスされなければならない。それゆえ、この光ビームの
立体角は、輝度を維持するべく補償するために、増やさ
なければならない。もし、このガラス基板が厚すぎるな
ら、このような立体角は、このマイクロレンズにより達
成できず、光は、この画素の縁部の回りで損失される。
また、緑色光は、この緑色画素の開口から、この赤色画
素などへと溢れ得る。
は、このシステムのエテンデュー（ｅｔｅｎｄｕｅ）、
このＬＣＤ画素のピッチおよびこのガラス基板の厚さに
より、決定される。エテンデューとは、システムの任意
の点での輝度を表わす用語であり、このビームの面積と
ビーム発散の立体角との積として、規定される。投影シ
ステムを通る光放射の効率的なカップリングのために
は、このエテンデューは、このシステムを通る各点に
て、一致するべきである。エテンデューのミスマッチ
は、輝度の損失を引き起こす。この透過パネルシステム
では、光は、この画素の比較的に小さな開口へとフォー
カスされなければならない。それゆえ、この光ビームの
立体角は、輝度を維持するべく補償するために、増やさ
なければならない。もし、このガラス基板が厚すぎるな
ら、このような立体角は、このマイクロレンズにより達
成できず、光は、この画素の縁部の回りで損失される。
また、緑色光は、この緑色画素の開口から、この赤色画
素などへと溢れ得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種の装置は、大き
な低解像度ＬＣＤパネルに対して、うまく働く。しかし
ながら、もし、所定サイズのＬＣＤパネルに対して、さ
らに高い解像度を与える必要があるなら、さらに小さな
画素サイズを与えなければならず、このような小さな画
素を利用可能なエテンデューで正確に照射することは、
不可能であり得る。あるいは、さらに大きなパネルが使
用され得るが、この結果、このシステムの体積が増え
る。
な低解像度ＬＣＤパネルに対して、うまく働く。しかし
ながら、もし、所定サイズのＬＣＤパネルに対して、さ
らに高い解像度を与える必要があるなら、さらに小さな
画素サイズを与えなければならず、このような小さな画
素を利用可能なエテンデューで正確に照射することは、
不可能であり得る。あるいは、さらに大きなパネルが使
用され得るが、この結果、このシステムの体積が増え
る。
【０００７】Ｃ．Ｊｏｕｂｅｒｔら、「Ｄｉｓｐｅｒｓ
ｉｖｅ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｍｉｃｒｏｌｅｎｓ
ｍａｔｒｉｘ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ ＬＣＤ ｐｒｏ
ｊｅｃｔｉｏｎ」、ＳＰＩＥ ｖｏｌ ２６５０ ｐｐ
２４３〜２４９は、添付の図面の図３で図示されてい
るようなプロジェクション表示装置を開示している。ア
ークランプ７およびパラボラ反射器８は、コリメート白
色光を位相体積ホログラム９（これは、照射している白
色光を、各隣接対のビーム間にて、小さな角分離で、赤
色ビーム、緑色ビームおよび青色ビームに分離する）に
供給する。シリンドリカルマイクロレンズアレイ１０
は、これらのＲ、Ｇ、Ｂビームを、ＬＣＤ１１にある画
素の開口へとフォーカスする。この表示装置は、ダイク
ロイックフィルターをホログラム９で置き換えたこと以
外は、Ｈａｍａｄａで開示されたのと同じ型である。従
って、この表示装置は、ビームアテンデュー（ａｔｅｎ
ｄｕｅ）、パネルサイズおよびガラス厚さに付随した同
じ問題点がある。
ｉｖｅ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｍｉｃｒｏｌｅｎｓ
ｍａｔｒｉｘ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ ＬＣＤ ｐｒｏ
ｊｅｃｔｉｏｎ」、ＳＰＩＥ ｖｏｌ ２６５０ ｐｐ
２４３〜２４９は、添付の図面の図３で図示されてい
るようなプロジェクション表示装置を開示している。ア
ークランプ７およびパラボラ反射器８は、コリメート白
色光を位相体積ホログラム９（これは、照射している白
色光を、各隣接対のビーム間にて、小さな角分離で、赤
色ビーム、緑色ビームおよび青色ビームに分離する）に
供給する。シリンドリカルマイクロレンズアレイ１０
は、これらのＲ、Ｇ、Ｂビームを、ＬＣＤ１１にある画
素の開口へとフォーカスする。この表示装置は、ダイク
ロイックフィルターをホログラム９で置き換えたこと以
外は、Ｈａｍａｄａで開示されたのと同じ型である。従
って、この表示装置は、ビームアテンデュー（ａｔｅｎ
ｄｕｅ）、パネルサイズおよびガラス厚さに付随した同
じ問題点がある。
【０００８】ＪＰ９０１５６２６Ａは、添付の図面の図
４で示した反射モードプロジェクション表示装置を開示
している。ＬＣＤ１２には、その上面および下面に形成
されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ１
３が設けられている。複数のＬＣＤ１２は、複合画素を
備え、その各々は、アレイ１３の前面で形成された各マ
イクロレンズ１４と位置合わせされる。各複合画素は、
アレイ１３の下面で各マイクロレンズ（例えば、１８）
と位置合わせされた個々のサブ画素１５、１６および１
７を備える。サブ画素１５、１６、および１７は、単一
パネルのカラー表示装置を提供するために、それぞれ、
赤色光、緑色光および青色光を変調する。
４で示した反射モードプロジェクション表示装置を開示
している。ＬＣＤ１２には、その上面および下面に形成
されたマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ１
３が設けられている。複数のＬＣＤ１２は、複合画素を
備え、その各々は、アレイ１３の前面で形成された各マ
イクロレンズ１４と位置合わせされる。各複合画素は、
アレイ１３の下面で各マイクロレンズ（例えば、１８）
と位置合わせされた個々のサブ画素１５、１６および１
７を備える。サブ画素１５、１６、および１７は、単一
パネルのカラー表示装置を提供するために、それぞれ、
赤色光、緑色光および青色光を変調する。
【０００９】ＬＣＤ１２は、平面反射器を組み入れてお
り、その各々は、各色成分のサブ画素の一部をなす。緑
色反射器１９は、ＬＣＤ１２の平面に配置されているの
に対して、赤色反射器２０および青色反射器２１は、反
対方向に傾いている。
り、その各々は、各色成分のサブ画素の一部をなす。緑
色反射器１９は、ＬＣＤ１２の平面に配置されているの
に対して、赤色反射器２０および青色反射器２１は、反
対方向に傾いている。
【００１０】入射コリメートカラー成分光ビームは、２
２Ｂ、２２Ｇおよび２２Ｒで示されている。これらの光
ビームの各々は、マイクロレンズアレイ１３により、対
応するサブ画素の開口へとフォーカスされ、そして対応
する反射器１９〜２１上へとフォーカスされる。反射器
１９〜２１は、集光力がなく、その入射光路に沿って、
これらのカラー成分光ビームを実質的に反射して戻す。
それゆえ、光は、その入力瞳および出力瞳が同じ位置に
なるように、同じマイクロレンズを通って反射して戻
る。従って、投影用のＬＣＤ１２からの出力光が、この
照射システムからの入力光の経路から分離できるよう
に、この光学システムにおいて、ビームスプリッタを設
けるのが必要である。この結果、光およびコントラスト
の損失と共に、体積および重量が増加する。また、以下
に記述するように、口径食が起こり、この結果、さら
に、光損失が生じる。
２Ｂ、２２Ｇおよび２２Ｒで示されている。これらの光
ビームの各々は、マイクロレンズアレイ１３により、対
応するサブ画素の開口へとフォーカスされ、そして対応
する反射器１９〜２１上へとフォーカスされる。反射器
１９〜２１は、集光力がなく、その入射光路に沿って、
これらのカラー成分光ビームを実質的に反射して戻す。
それゆえ、光は、その入力瞳および出力瞳が同じ位置に
なるように、同じマイクロレンズを通って反射して戻
る。従って、投影用のＬＣＤ１２からの出力光が、この
照射システムからの入力光の経路から分離できるよう
に、この光学システムにおいて、ビームスプリッタを設
けるのが必要である。この結果、光およびコントラスト
の損失と共に、体積および重量が増加する。また、以下
に記述するように、口径食が起こり、この結果、さら
に、光損失が生じる。
【００１１】ＪＰ１０２２１６８１もまた、反射ＬＣＤ
の前面で、マイクロレンズアレイの使用を開示してい
る。このＬＣＤの各カラー成分サブ画素は、口径食およ
び光損失を生じる平面反射器を有する。また、これらの
マイクロレンズアレイは、二次元型であり、これらのレ
ンズのレンズエッジ効果および開口比の減少のために、
さらに、損失が起こる。しかしながら、ビームスプリッ
タが必要ないように、別個の入力瞳および出力瞳が設け
られている。
の前面で、マイクロレンズアレイの使用を開示してい
る。このＬＣＤの各カラー成分サブ画素は、口径食およ
び光損失を生じる平面反射器を有する。また、これらの
マイクロレンズアレイは、二次元型であり、これらのレ
ンズのレンズエッジ効果および開口比の減少のために、
さらに、損失が起こる。しかしながら、ビームスプリッ
タが必要ないように、別個の入力瞳および出力瞳が設け
られている。
【００１２】ＵＳ５８２５４４３は、ＪＰ１０２２１６
８１で開示したものと類似の装置を開示しており、従っ
て、同じ欠点がある。
８１で開示したものと類似の装置を開示しており、従っ
て、同じ欠点がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の第一局面によれ
ば、反射型空間光変調器の前に配置された収束マイクロ
レンズのアレイを備える光学装置が設けられ、この空間
光変調器は、複数の後方反射器を備え、この後方反射器
の各々は、収束集光力を有する。
ば、反射型空間光変調器の前に配置された収束マイクロ
レンズのアレイを備える光学装置が設けられ、この空間
光変調器は、複数の後方反射器を備え、この後方反射器
の各々は、収束集光力を有する。
【００１４】これらの反射器の各々は、このアレイのマ
イクロレンズの開口のほぼ平面にて、マイクロレンズ開
口またはその一部の側方に位置をずらした画像を形成す
るように、配列され得る。この画像のサイズは、このマ
イクロレンズ開口またはその一部のサイズと実質的に同
じであり得る。所定の入射照射方向に対して、これらの
反射器の各々は、第二マイクロレンズ開口またはその一
部にてまたはその中で、第一マイクロレンズ開口または
その一部の画像を形成するように、配列され得る。
イクロレンズの開口のほぼ平面にて、マイクロレンズ開
口またはその一部の側方に位置をずらした画像を形成す
るように、配列され得る。この画像のサイズは、このマ
イクロレンズ開口またはその一部のサイズと実質的に同
じであり得る。所定の入射照射方向に対して、これらの
反射器の各々は、第二マイクロレンズ開口またはその一
部にてまたはその中で、第一マイクロレンズ開口または
その一部の画像を形成するように、配列され得る。
【００１５】これらの反射器の各々は、これらのマイク
ロレンズの付随した１個とこの反射器との間の光路の半
分にほぼ等しい焦点距離を有し得る。
ロレンズの付随した１個とこの反射器との間の光路の半
分にほぼ等しい焦点距離を有し得る。
【００１６】各反射器は、この装置の光軸を横切る第一
方向で、収束集光力を有し得、そしてこの装置の光軸を
横切りかつ第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力を
有しなくてもよい。各反射器は、第二方向でブレーズさ
れ得、そして第一および第二マイクロレンズ開口は、同
じマイクロレンズ開口の異なる部分を備え得る。
方向で、収束集光力を有し得、そしてこの装置の光軸を
横切りかつ第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力を
有しなくてもよい。各反射器は、第二方向でブレーズさ
れ得、そして第一および第二マイクロレンズ開口は、同
じマイクロレンズ開口の異なる部分を備え得る。
【００１７】各反射器は、金属化レリーフ構造を備え得
る。各反射器は、ファセットを付けられ得る。
る。各反射器は、ファセットを付けられ得る。
【００１８】各反射器は、体積ホログラフィック素子を
備え得る。
備え得る。
【００１９】これらのマイクロレンズの各々は、この装
置の光軸を横切る第三方向で、集光力を有し、そしてこ
の装置の光軸を横切りかつ第三方向にほぼ垂直な第四方
向で、集光力を有しない。この第三および第四方向は、
それぞれ、この第一および第二方向とほぼ平行であり得
る。これらのマイクロレンズのアレイは、シリンドリカ
ル状収束マイクロレンズの一次元アレイを備え得る。
置の光軸を横切る第三方向で、集光力を有し、そしてこ
の装置の光軸を横切りかつ第三方向にほぼ垂直な第四方
向で、集光力を有しない。この第三および第四方向は、
それぞれ、この第一および第二方向とほぼ平行であり得
る。これらのマイクロレンズのアレイは、シリンドリカ
ル状収束マイクロレンズの一次元アレイを備え得る。
【００２０】各マイクロレンズまたはその一部は、これ
らの反射器の各個のセットに付随し得る。この空間光変
調器は、複数の複合画素を備え得、これらの画素の各々
は、各マイクロレンズまたはその一部に付随しており、
そして複数のサブ画素を備え、その各々は、これらの反
射器の各セットの各１個と付随している。各セットの反
射器は、互いに異なり得、これらのセットの対応する反
射器は、互いにほぼ同一であり得る。
らの反射器の各個のセットに付随し得る。この空間光変
調器は、複数の複合画素を備え得、これらの画素の各々
は、各マイクロレンズまたはその一部に付随しており、
そして複数のサブ画素を備え、その各々は、これらの反
射器の各セットの各１個と付随している。各セットの反
射器は、互いに異なり得、これらのセットの対応する反
射器は、互いにほぼ同一であり得る。
【００２１】この空間光変調器は、液晶装置を備え得
る。これらの反射器は、この液晶装置の液晶層と基板と
の間に、配置され得る。これらの反射器は、平坦化され
得る。あるいは、この液晶装置の基板は、この該液晶装
置がほぼ均一な厚さを有するように、この反射器に対応
する表面レリーフを有する。
る。これらの反射器は、この液晶装置の液晶層と基板と
の間に、配置され得る。これらの反射器は、平坦化され
得る。あるいは、この液晶装置の基板は、この該液晶装
置がほぼ均一な厚さを有するように、この反射器に対応
する表面レリーフを有する。
【００２２】本発明の第二局面によれば、本発明の第一
局面による装置、この装置を照射するための照射システ
ム、およびこの空間光変調器によりこの照射システムか
らの光の変調に対応する画像を投影するためのプロジェ
クション光学機器を備えるプロジェクション表示装置が
設けられている。
局面による装置、この装置を照射するための照射システ
ム、およびこの空間光変調器によりこの照射システムか
らの光の変調に対応する画像を投影するためのプロジェ
クション光学機器を備えるプロジェクション表示装置が
設けられている。
【００２３】このプロジェクション光学機器は、入力瞳
を有し得、この入力瞳は、この照射システムの出力瞳か
ら側方に間隔を置いて配置されている。この出力瞳は、
この装置に対して、軸を外れて配置されている。この入
力瞳は、この装置に対して、軸上または軸を外れて配置
され得る。
を有し得、この入力瞳は、この照射システムの出力瞳か
ら側方に間隔を置いて配置されている。この出力瞳は、
この装置に対して、軸を外れて配置されている。この入
力瞳は、この装置に対して、軸上または軸を外れて配置
され得る。
【００２４】この表示装置は、この照射システムとこの
マイクロレンズのアレイとの間で配置されたフィールド
レンズを備え得る。
マイクロレンズのアレイとの間で配置されたフィールド
レンズを備え得る。
【００２５】この照射システムは、この空間光変調器を
照射するための光の赤色成分、緑色成分および青色成分
を角度で分離するための分離手段を備え得る。この分離
手段は、複数の相対的に傾けたダイクロイックミラーを
備える。あるいは、この分離手段は、回折素子を備え
得、この回折素子は、ブレーズド回折格子を備え得る。
照射するための光の赤色成分、緑色成分および青色成分
を角度で分離するための分離手段を備え得る。この分離
手段は、複数の相対的に傾けたダイクロイックミラーを
備える。あるいは、この分離手段は、回折素子を備え
得、この回折素子は、ブレーズド回折格子を備え得る。
【００２６】この照射システムは、第一偏光を有する光
でこの空間光変調器を照射するように、配列され得、そ
してこのプロジェクション光学機器は、この第一偏光と
ほぼ直交する第二偏光を有するこの空間光変調器からの
光を通す直線偏光子を備え得る。
でこの空間光変調器を照射するように、配列され得、そ
してこのプロジェクション光学機器は、この第一偏光と
ほぼ直交する第二偏光を有するこの空間光変調器からの
光を通す直線偏光子を備え得る。
【００２７】この装置は、直線偏光子を備え得る。この
装置は、パターン化半波リターダを備え得、このリター
ダは、その光軸が前記偏光子の透過軸と平行または垂直
である第一領域と、その光軸が該第一の領域の光軸に対
して４５°で配向された第二領域とを備え得る。あるい
は、この装置は、パターン化半波リターダおよび非パタ
ーン化リターダを備え得、このパターン化半波リターダ
が、その光軸がこの偏光子の透過軸に対して＋２２．５
°および−２２．５°で配向された第一および第二領域
を備え、そして該非パターン化リターダの光軸が該偏光
子の該透過軸に対して６７．５°で配向されている。
装置は、パターン化半波リターダを備え得、このリター
ダは、その光軸が前記偏光子の透過軸と平行または垂直
である第一領域と、その光軸が該第一の領域の光軸に対
して４５°で配向された第二領域とを備え得る。あるい
は、この装置は、パターン化半波リターダおよび非パタ
ーン化リターダを備え得、このパターン化半波リターダ
が、その光軸がこの偏光子の透過軸に対して＋２２．５
°および−２２．５°で配向された第一および第二領域
を備え、そして該非パターン化リターダの光軸が該偏光
子の該透過軸に対して６７．５°で配向されている。
【００２８】この照射システムは、直線−円偏光変換器
を備え得、この装置が、４分の１波長板および直線偏光
子を備え得、そしてこのプロジェクション光学機器は、
円−直線偏光変換器を備え得る。この直線−円偏光変換
器および円−直線偏光変換器の各々は、直線偏光子およ
び４分の１波長板を備え得る。
を備え得、この装置が、４分の１波長板および直線偏光
子を備え得、そしてこのプロジェクション光学機器は、
円−直線偏光変換器を備え得る。この直線−円偏光変換
器および円−直線偏光変換器の各々は、直線偏光子およ
び４分の１波長板を備え得る。
【００２９】本明細書中で使用する「集光力」との用語
は、例えば、「Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ
ａｎｄ Ｌｅｎｓ Ｄｅｓｉｇｎ」（Ｐ Ｍｏｕｒｏ
ｕｌｉｓ ａｎｄ Ｊ ＭｃＤｏｎａｌｄ，Ｏｘｆｏｒ
ｄ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，１９９７，ＩＳ
ＢＮ ０−１９−５０８９３１−６，ｐａｇｅｓ４０〜
４３）で開示されたような通常の意味を有する。単一球
面の場合には、集光力Ｋは、Ｋ＝ｃ（ｎ’−ｎ）により
定義され、この場合、ｃは、この表面の曲率であり、ｎ
およびｎ’は、この界面の前後の屈折率に相当する。反
射器システムについては、ｎ’＝−ｎである。表面は、
集光力を保有するために、非ゼロＫ値を有しなければな
らない。平面鏡は、パワーを有しない（ｃ＝０）。
は、例えば、「Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ
ａｎｄ Ｌｅｎｓ Ｄｅｓｉｇｎ」（Ｐ Ｍｏｕｒｏ
ｕｌｉｓ ａｎｄ Ｊ ＭｃＤｏｎａｌｄ，Ｏｘｆｏｒ
ｄ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，１９９７，ＩＳ
ＢＮ ０−１９−５０８９３１−６，ｐａｇｅｓ４０〜
４３）で開示されたような通常の意味を有する。単一球
面の場合には、集光力Ｋは、Ｋ＝ｃ（ｎ’−ｎ）により
定義され、この場合、ｃは、この表面の曲率であり、ｎ
およびｎ’は、この界面の前後の屈折率に相当する。反
射器システムについては、ｎ’＝−ｎである。表面は、
集光力を保有するために、非ゼロＫ値を有しなければな
らない。平面鏡は、パワーを有しない（ｃ＝０）。
【００３０】単一球面の焦点距離ｆは、１／Ｋとして、
定義されている。しかしながら、表面の焦点距離は、さ
らに一般的に定義でき、この表面から、適当な円錐角で
コリメート照射用の「最小錯乱円」までの距離として、
測定できる。それゆえ、「非完全」表面については、依
然として、測定できる表面の画像化特性がある。その焦
点距離は、関連媒体（例えば、この空間光変調器のカウ
ンター基板）で測定したとき、この焦点距離として定義
される。
定義されている。しかしながら、表面の焦点距離は、さ
らに一般的に定義でき、この表面から、適当な円錐角で
コリメート照射用の「最小錯乱円」までの距離として、
測定できる。それゆえ、「非完全」表面については、依
然として、測定できる表面の画像化特性がある。その焦
点距離は、関連媒体（例えば、この空間光変調器のカウ
ンター基板）で測定したとき、この焦点距離として定義
される。
【００３１】この最小錯乱円は、例えば、その集束スポ
ットの画像ぼけがその最小直径を有する位置にあるよう
に、例えば、「Ｏｐｔｉｃｓ」（Ｈｅｃｈｔ ａｎｄ
Ｚａｊａｃ，Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ，１９７
４，ｐａｇｅ １７６）で定義されている。
ットの画像ぼけがその最小直径を有する位置にあるよう
に、例えば、「Ｏｐｔｉｃｓ」（Ｈｅｃｈｔ ａｎｄ
Ｚａｊａｃ，Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ，１９７
４，ｐａｇｅ １７６）で定義されている。
【００３２】球形または類似の反射器の場合には、この
反射器の光軸に垂直な２つの直交方向で、集光力が存在
する。しかしながら、例えば、反射器がシリンドリカル
収束型のとき、この反射器は単一方向で集光力を有する
ことができる。この場合、この最小錯乱円は、最小錯乱
ストリップで置き換えられ、その集束スポットの画像ぼ
けがその最小幅を有する位置にある。この場合、集光力
Ｋは、１方向（シリンドリカル反射器の場合、このシリ
ンダーの光軸およびこの反射器の光軸に垂直な方向）に
ある以外は、単一球面と同じように、定義される。
反射器の光軸に垂直な２つの直交方向で、集光力が存在
する。しかしながら、例えば、反射器がシリンドリカル
収束型のとき、この反射器は単一方向で集光力を有する
ことができる。この場合、この最小錯乱円は、最小錯乱
ストリップで置き換えられ、その集束スポットの画像ぼ
けがその最小幅を有する位置にある。この場合、集光力
Ｋは、１方向（シリンドリカル反射器の場合、このシリ
ンダーの光軸およびこの反射器の光軸に垂直な方向）に
ある以外は、単一球面と同じように、定義される。
【００３３】本発明の光学装置の収束反射器の焦点距離
は、入射光に対する「入力」マイクロレンズから反射器
までの距離およびこの反射器から反射光に対する「出
力」マイクロレンズまでの距離が同じ、すなわち、この
入力および出力光経路が対称的であるとき、これらの反
射器からのこれらのマイクロレンズの光学距離の半分に
ほぼ等しくなり得る。出力瞳および入力瞳を第二方向に
配置した実施態様では、これらのマイクロレンズとこの
反射器との間の距離は、この空間光変調器（例えば、カ
ウンター基板のガラスの厚さ）を通る光ビームの傾きを
含む。非対称入力および出力経路の場合には、その焦点
距離は、それに従って、この入力開口がこの出力開口上
へと画像化できるように、調節できる。
は、入射光に対する「入力」マイクロレンズから反射器
までの距離およびこの反射器から反射光に対する「出
力」マイクロレンズまでの距離が同じ、すなわち、この
入力および出力光経路が対称的であるとき、これらの反
射器からのこれらのマイクロレンズの光学距離の半分に
ほぼ等しくなり得る。出力瞳および入力瞳を第二方向に
配置した実施態様では、これらのマイクロレンズとこの
反射器との間の距離は、この空間光変調器（例えば、カ
ウンター基板のガラスの厚さ）を通る光ビームの傾きを
含む。非対称入力および出力経路の場合には、その焦点
距離は、それに従って、この入力開口がこの出力開口上
へと画像化できるように、調節できる。
【００３４】その最適収束反射面は、非球面または球面
であり得る。この表面の高さ変化は、例えば、液晶装置
製造環境と適合され得る。例えば、各反射器の表面は、
液晶材料の表面起伏を最小にするように、ファセットを
付けられ得る。このような表面は、グレースケールマス
キング法により、感光性材料の単一層から製作され得
る。
であり得る。この表面の高さ変化は、例えば、液晶装置
製造環境と適合され得る。例えば、各反射器の表面は、
液晶材料の表面起伏を最小にするように、ファセットを
付けられ得る。このような表面は、グレースケールマス
キング法により、感光性材料の単一層から製作され得
る。
【００３５】正しい焦点距離を達成するために、この表
面のチルト角は、サブ開口の幅にわたって変えられ得、
そしてこのサブ画素の表面の任意の部分でのこの表面の
チルト角は、等価な最適表面のチルト角に近くされ得
る。それゆえ、サブ画素での反射面は、単一平面ではあ
り得ない。
面のチルト角は、サブ開口の幅にわたって変えられ得、
そしてこのサブ画素の表面の任意の部分でのこの表面の
チルト角は、等価な最適表面のチルト角に近くされ得
る。それゆえ、サブ画素での反射面は、単一平面ではあ
り得ない。
【００３６】回折面は、表面曲率を有し得ないものの、
それにもかかわらず、回折面は、上で定義した焦点距離
で光をフォーカスするように、配置され得る。このよう
な回折面または構造は、それゆえ、収束集光力を有する
反射器を構成する。
それにもかかわらず、回折面は、上で定義した焦点距離
で光をフォーカスするように、配置され得る。このよう
な回折面または構造は、それゆえ、収束集光力を有する
反射器を構成する。
【００３７】平面は、無限焦点距離を有するのに対し
て、チルト角を適当に変化させてファセットを付けた平
面のアセンブリは、測定可能な焦点距離を有する。従っ
て、このようなファセット付き表面はまた、収束集光力
を有する反射器を構成する。
て、チルト角を適当に変化させてファセットを付けた平
面のアセンブリは、測定可能な焦点距離を有する。従っ
て、このようなファセット付き表面はまた、収束集光力
を有する反射器を構成する。
【００３８】本発明の第一局面に従った装置は、例え
ば、光演算で、他の応用および用途を有し得るものの、
この装置は、本発明の第二局面に従って、プロジェクシ
ョン表示装置での使用に特に適当である。
ば、光演算で、他の応用および用途を有し得るものの、
この装置は、本発明の第二局面に従って、プロジェクシ
ョン表示装置での使用に特に適当である。
【００３９】それゆえ、比較的に小型の反射装置におい
て、比較的に大きな空間的多重化装置を使用する投影シ
ステムを提供することが可能である。カラープロジェク
ション表示装置を提供するために、この装置内では、カ
ラーフィルタリングを設け得るものの、このような吸収
カラーフィルターは、吸収フィルタリングを原因とする
光損失を回避するために、省略できる。高い開口比のフ
ィールド反射器は、効率を最大にするために使用でき、
そして比較的に容易に製造され得る。例えば、このよう
な反射器は、金属化面レリーフフォトレジスト法（これ
は、既存のＬＣＤ製作法と適合している）を用いて、製
造され得る。
て、比較的に大きな空間的多重化装置を使用する投影シ
ステムを提供することが可能である。カラープロジェク
ション表示装置を提供するために、この装置内では、カ
ラーフィルタリングを設け得るものの、このような吸収
カラーフィルターは、吸収フィルタリングを原因とする
光損失を回避するために、省略できる。高い開口比のフ
ィールド反射器は、効率を最大にするために使用でき、
そして比較的に容易に製造され得る。例えば、このよう
な反射器は、金属化面レリーフフォトレジスト法（これ
は、既存のＬＣＤ製作法と適合している）を用いて、製
造され得る。
【００４０】最終画素の外観が非常に高い開口比を伴っ
て白色である配置を提供することは、可能である。この
ような配置は、高い解像度まで拡張できる。交差した偏
光子モードを使用する配置は、例えば、単一大面積偏光
子およびバターン化リターダと共に、またはこの照射シ
ステムの集光システムでの入力偏光子およびこのプロジ
ェクション光学機器の投影レンズ近くの点での「交差」
出力偏光子と備えて、低い光吸収を有し、そして標準単
一偏光子モード装置と共に達成され得る値よりも高いコ
ントラスト比を提供できる。また、この装置からの前方
反射アーチファクトは、このプロジェクション光学機器
に入る前に、適当な偏光装置によって無効にされ得、こ
れは、改良されたコントラスト比を提供する。
て白色である配置を提供することは、可能である。この
ような配置は、高い解像度まで拡張できる。交差した偏
光子モードを使用する配置は、例えば、単一大面積偏光
子およびバターン化リターダと共に、またはこの照射シ
ステムの集光システムでの入力偏光子およびこのプロジ
ェクション光学機器の投影レンズ近くの点での「交差」
出力偏光子と備えて、低い光吸収を有し、そして標準単
一偏光子モード装置と共に達成され得る値よりも高いコ
ントラスト比を提供できる。また、この装置からの前方
反射アーチファクトは、このプロジェクション光学機器
に入る前に、適当な偏光装置によって無効にされ得、こ
れは、改良されたコントラスト比を提供する。
【００４１】この装置は、低価格の単一パネル投影シス
テムを提供することが可能となるように、通常の液晶モ
ードを利用し得る。例えば、高容量の直視表示パネル
（多分、比較的に小さな改良を加えて）が使用され得、
専門的な投影光バルブは、必要ではない。
テムを提供することが可能となるように、通常の液晶モ
ードを利用し得る。例えば、高容量の直視表示パネル
（多分、比較的に小さな改良を加えて）が使用され得、
専門的な投影光バルブは、必要ではない。
【００４２】既知の型の表示装置で起こる口径食は、光
損失を少なくするために、また、一定レベルの照射用に
表示装置の輝度を改良するために、なくすかまたは相当
に低下できる。また、偏光ビームスプリッタが必要では
ないように、入力瞳および出力瞳は、分離できる。これ
により、プロジェクション表示装置の価格および容積が
小さくなり、このようなビームスプリッタに付随した光
損失がなくなる。
損失を少なくするために、また、一定レベルの照射用に
表示装置の輝度を改良するために、なくすかまたは相当
に低下できる。また、偏光ビームスプリッタが必要では
ないように、入力瞳および出力瞳は、分離できる。これ
により、プロジェクション表示装置の価格および容積が
小さくなり、このようなビームスプリッタに付随した光
損失がなくなる。
【００４３】反射パネルを使用することにより、高い開
口比が可能となり、従って、このシステムを通るビーム
エテンデューの効率的なカップリングの理由のために、
高解像度透過型パネルと比較して、長い焦点距離のマイ
クロレンズの使用が可能となる。それゆえ、このＬＣＤ
の外部でこれらのマイクロレンズを組み込むことは、さ
らに実用的となり、これは、このシステムの価格および
複雑性を少なくする。
口比が可能となり、従って、このシステムを通るビーム
エテンデューの効率的なカップリングの理由のために、
高解像度透過型パネルと比較して、長い焦点距離のマイ
クロレンズの使用が可能となる。それゆえ、このＬＣＤ
の外部でこれらのマイクロレンズを組み込むことは、さ
らに実用的となり、これは、このシステムの価格および
複雑性を少なくする。
【００４４】一部の実施態様は、例えば、シリンドリカ
ル収束レンチキュラースクリーン型の一次元マイクロレ
ンズアレイを利用し、これは、二次元マイクロレンズア
レイを使用する装置より、有利である。例えば、デルタ
ＬＣＤパネルよりもむしろ、ストライプＬＣＤパネルが
使用され得る。ストライプパネルは、デルタパネルおよ
び非標準画素構成パネルよりも容易に入手でき、また、
製造が簡単である。
ル収束レンチキュラースクリーン型の一次元マイクロレ
ンズアレイを利用し、これは、二次元マイクロレンズア
レイを使用する装置より、有利である。例えば、デルタ
ＬＣＤパネルよりもむしろ、ストライプＬＣＤパネルが
使用され得る。ストライプパネルは、デルタパネルおよ
び非標準画素構成パネルよりも容易に入手でき、また、
製造が簡単である。
【００４５】シリンドリカル収束レンズは、ストライプ
ＬＣＤパネルとの整列に関する公差に合わせるのが簡単
である。また、このようなレンズは、二次元マイクロレ
ンズの一般に低い開口比と比較して、ほぼ１００％の開
口比で製造するのが簡単である。さらに、このようなレ
ンズは、少ない境界領域を有し、これは、散乱損失を最
小にする。
ＬＣＤパネルとの整列に関する公差に合わせるのが簡単
である。また、このようなレンズは、二次元マイクロレ
ンズの一般に低い開口比と比較して、ほぼ１００％の開
口比で製造するのが簡単である。さらに、このようなレ
ンズは、少ない境界領域を有し、これは、散乱損失を最
小にする。
【００４６】このような一次元マイクロレンズアレイを
用いると、その出力画像は、白色縞の形状である。これ
は、ほぼ正方形の画素（これは、視野品質を改良する）
を備えた画像を生じる。ある実施態様では、この入力お
よび出力マイクロレンズは、入力面と出力面との間の不
規則性を最小にし得るように、同じレンチキュラーレン
ズの異なる部分である。
用いると、その出力画像は、白色縞の形状である。これ
は、ほぼ正方形の画素（これは、視野品質を改良する）
を備えた画像を生じる。ある実施態様では、この入力お
よび出力マイクロレンズは、入力面と出力面との間の不
規則性を最小にし得るように、同じレンチキュラーレン
ズの異なる部分である。
【００４７】このレンチキュラーレンズのシリンドリカ
ル軸に沿って入力瞳および出力瞳が分離される場合、フ
ァセット付き反射器でのファセットの視感度は、低くな
る。
ル軸に沿って入力瞳および出力瞳が分離される場合、フ
ァセット付き反射器でのファセットの視感度は、低くな
る。
【００４８】この反射素子は、その画像化反射が１方向
でのみ必要であるので、二次元マイクロレンズと比較し
て、複雑でない形状であり、また、厳格でない公差で作
製できる。それゆえ、表面形状の誤差が高くなっても、
許容でき、このことにより、複雑性および価格が低下す
る。また、より少ないファセット縁部が存在し、これに
より、ファセットの乏しい画像性能により引き起こされ
る光損失が少なくなる。これはまた、この液晶層のアラ
イメントの低下の可能性を少なくする。
でのみ必要であるので、二次元マイクロレンズと比較し
て、複雑でない形状であり、また、厳格でない公差で作
製できる。それゆえ、表面形状の誤差が高くなっても、
許容でき、このことにより、複雑性および価格が低下す
る。また、より少ないファセット縁部が存在し、これに
より、ファセットの乏しい画像性能により引き起こされ
る光損失が少なくなる。これはまた、この液晶層のアラ
イメントの低下の可能性を少なくする。
【００４９】本発明の光学装置は、反射型空間光変調器
の前に配置された収束マイクロレンズのアレイを備える
光学装置であって、該空間光変調器は、複数の後方反射
器を備え、該後方反射器の各々は、収束集光力を有す
る。
の前に配置された収束マイクロレンズのアレイを備える
光学装置であって、該空間光変調器は、複数の後方反射
器を備え、該後方反射器の各々は、収束集光力を有す
る。
【００５０】前記反射器の各々が、ほぼ前記アレイの前
記マイクロレンズの開口面にて、該マイクロレンズ開口
またはその一部の側方に位置をずらした画像を形成する
ように、配列されていてもよい。
記マイクロレンズの開口面にて、該マイクロレンズ開口
またはその一部の側方に位置をずらした画像を形成する
ように、配列されていてもよい。
【００５１】前記画像のサイズが、前記マイクロレンズ
開口またはその一部のサイズとほぼ同じであってもよ
い。
開口またはその一部のサイズとほぼ同じであってもよ
い。
【００５２】所定の入射照射方向に対して、前記反射器
の各々が、第二マイクロレンズ開口またはその一部にて
あるいはその中で、第一マイクロレンズ開口またはその
一部の画像を形成するように、配列されていてもよい。
の各々が、第二マイクロレンズ開口またはその一部にて
あるいはその中で、第一マイクロレンズ開口またはその
一部の画像を形成するように、配列されていてもよい。
【００５３】前記反射器の各々が、前記マイクロレンズ
の付随した１個と該反射器との間の光路の半分にほぼ等
しい焦点距離を有していてもよい。
の付随した１個と該反射器との間の光路の半分にほぼ等
しい焦点距離を有していてもよい。
【００５４】各反射器が、前記装置の光軸を横切る第一
方向で、収束集光力を有し、そして該装置の光軸を横切
りかつ該第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力を有
していてもよい。
方向で、収束集光力を有し、そして該装置の光軸を横切
りかつ該第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力を有
していてもよい。
【００５５】所定の入射照射方向に対して、前記反射器
の各々が、第二マイクロレンズ開口またはその一部にて
あるいはその中で、第一マイクロレンズ開口またはその
一部の画像を形成するように、配列されており、ここ
で、各反射器が、前記第二方向でブレーズされ、そして
該第一および第二マイクロレンズ開口が、同じマイクロ
レンズ開口の異なる部分を備えいてもよい。
の各々が、第二マイクロレンズ開口またはその一部にて
あるいはその中で、第一マイクロレンズ開口またはその
一部の画像を形成するように、配列されており、ここ
で、各反射器が、前記第二方向でブレーズされ、そして
該第一および第二マイクロレンズ開口が、同じマイクロ
レンズ開口の異なる部分を備えいてもよい。
【００５６】各反射器が、金属化レリーフ構造を備えて
いてもよい。
いてもよい。
【００５７】各反射器が、ファセットを付けられていて
もよい。
もよい。
【００５８】各反射器が、体積ホログラフィック素子を
備えていてもよい。
備えていてもよい。
【００５９】前記マイクロレンズの各々が、前記装置の
光軸を横切る第三方向で、集光力を有し、そして該装置
の光軸を横切りかつ該第三方向にほぼ垂直な第四方向
で、集光力を有しなくてもよい。
光軸を横切る第三方向で、集光力を有し、そして該装置
の光軸を横切りかつ該第三方向にほぼ垂直な第四方向
で、集光力を有しなくてもよい。
【００６０】各反射器が、前記装置の光軸を横切る第一
方向で、収束集光力を有し、そして該装置の光軸を横切
りかつ該第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力を有
さず、ここで、前記第三および第四方向が、それぞれ、
該第一および第二方向にほぼ平行であってもよい。
方向で、収束集光力を有し、そして該装置の光軸を横切
りかつ該第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力を有
さず、ここで、前記第三および第四方向が、それぞれ、
該第一および第二方向にほぼ平行であってもよい。
【００６１】前記マイクロレンズのアレイが、シリンド
リカル収束マイクロレンズの一次元アレイを備えてもよ
い。
リカル収束マイクロレンズの一次元アレイを備えてもよ
い。
【００６２】各マイクロレンズまたはその一部が、前記
反射器の各個のセットに付随してもよい。
反射器の各個のセットに付随してもよい。
【００６３】前記空間光変調器が、複数の複合画素を備
え、該画素の各々が、各マイクロレンズまたはその一部
に付随しており、そして複数のサブ画素を備え、該サブ
画素の各々が、前記反射器の各個のセットの各１個に付
随してもよい。
え、該画素の各々が、各マイクロレンズまたはその一部
に付随しており、そして複数のサブ画素を備え、該サブ
画素の各々が、前記反射器の各個のセットの各１個に付
随してもよい。
【００６４】各セットの前記反射器が、互いに異なり、
該セットの対応する反射器が、互いにほぼ同一であって
もよい。
該セットの対応する反射器が、互いにほぼ同一であって
もよい。
【００６５】前記空間光変調器が、液晶装置を備えてい
てもよい。
てもよい。
【００６６】前記反射器が、前記液晶装置の液晶層と基
板との間に配置されていてもよい。
板との間に配置されていてもよい。
【００６７】前記反射器が、平坦化されていてもよい。
【００６８】前記液晶装置のさらに別の基板が、該液晶
層がほぼ均一な厚さを有するように、前記反射器に対応
する表面レリーフを有してもよい。
層がほぼ均一な厚さを有するように、前記反射器に対応
する表面レリーフを有してもよい。
【００６９】本発明のプロジェクション表示装置は、上
記に記載の装置と、該装置を照射するための照射システ
ムと、前記空間光変調器により該照射システムからの光
の変調に対応する画像を投影するためのプロジェクショ
ン光学機器とを備える。
記に記載の装置と、該装置を照射するための照射システ
ムと、前記空間光変調器により該照射システムからの光
の変調に対応する画像を投影するためのプロジェクショ
ン光学機器とを備える。
【００７０】前記プロジェクション光学機器が、入力瞳
を有し、該入力瞳が、前記照射システムの出力瞳から側
方に間隔を置いて配置されていてもよい。
を有し、該入力瞳が、前記照射システムの出力瞳から側
方に間隔を置いて配置されていてもよい。
【００７１】前記出力瞳が、前記装置に対して、軸を外
れて配置されていてもよい。
れて配置されていてもよい。
【００７２】前記入力瞳が、前記装置に対して、軸上に
配置されていてもよい。
配置されていてもよい。
【００７３】前記入力瞳が、前記装置に対して、軸を外
れて配置されていてもよい。
れて配置されていてもよい。
【００７４】前記照射システムと前記マイクロレンズの
アレイとの間に配置されたフィールドレンズを備えても
よい。
アレイとの間に配置されたフィールドレンズを備えても
よい。
【００７５】前記照射システムが、前記空間光変調器を
照射するための光の赤色成分、緑色成分および青色成分
の角度を分離するための分離手段を備えても良い。
照射するための光の赤色成分、緑色成分および青色成分
の角度を分離するための分離手段を備えても良い。
【００７６】前記分離手段が、複数の相対的に傾けたダ
イクロイックミラーを備えてもよい。
イクロイックミラーを備えてもよい。
【００７７】前記分離手段が、回折素子を備えてもよ
い。
い。
【００７８】前記回折素子が、ブレーズド回折格子を備
えても良い。
えても良い。
【００７９】前記照射システムが、第一偏光を有する光
で前記空間光変調器を照射するように構成されており、
そして前記プロジェクション光学機器が、該第一偏光と
ほぼ直交する第二偏光を有する該空間光変調器からの光
を通す直線偏光子を備えてもよい。
で前記空間光変調器を照射するように構成されており、
そして前記プロジェクション光学機器が、該第一偏光と
ほぼ直交する第二偏光を有する該空間光変調器からの光
を通す直線偏光子を備えてもよい。
【００８０】前記装置が、直線偏光子を備えても良い。
【００８１】前記装置が、パターン化半波リターダを備
え、該リターダが、その光軸が前記偏光子の透過軸と平
行または垂直である第一領域およびその光軸が第一軸に
対して４５°で配向された第二領域を備えてもよい。
え、該リターダが、その光軸が前記偏光子の透過軸と平
行または垂直である第一領域およびその光軸が第一軸に
対して４５°で配向された第二領域を備えてもよい。
【００８２】前記装置が、パターン化半波リターダおよ
び非パターン化リターダを備え、該パターン化半波リタ
ーダが、その光軸が前記偏光子の透過軸に対して＋２
２．５°および−２２．５°で配向された第一および第
二領域を備え、そして該非パターン化リターダの光軸が
該偏光子の該透過軸に対して６７．５°で配向されてい
てもよい。
び非パターン化リターダを備え、該パターン化半波リタ
ーダが、その光軸が前記偏光子の透過軸に対して＋２
２．５°および−２２．５°で配向された第一および第
二領域を備え、そして該非パターン化リターダの光軸が
該偏光子の該透過軸に対して６７．５°で配向されてい
てもよい。
【００８３】前記照射システムが、直線−円偏光変換器
を備え、前記装置が、４分の１波長板および直線偏光子
を備え、そして前記プロジェクション光学機器が、円−
直線偏光変換器を備えてもよい。
を備え、前記装置が、４分の１波長板および直線偏光子
を備え、そして前記プロジェクション光学機器が、円−
直線偏光変換器を備えてもよい。
【００８４】前記直線−円偏光変換器および前記円−直
線偏光変換器の各々が、直線偏光子および４分の１波長
板を備えてもよい。
線偏光変換器の各々が、直線偏光子および４分の１波長
板を備えてもよい。
【００８５】
【発明の実施の形態】本発明は、例として、添付の図面
を参照して、さらに記述される。
を参照して、さらに記述される。
【００８６】同じ参照番号は、図面全体を通じて、同じ
部分を表わす。
部分を表わす。
【００８７】図５で示したプロジェクション表示装置
は、例えば、高圧金属ハロゲン化物アークランプの形状
で、光源３０を備え、これは、パラボラ反射器３１内に
配置されており、それにより、実質的なコリメート出力
ビームを生成する。この出力ビームは、第一フライアイ
（ｆｌｙ−ｅｙｅ）レンズ３２および第二フライアイレ
ンズ３３を通って、偏光ビームスプリッタおよび波長板
のアレイの形状の公知型の偏光変換装置３４に供給され
る。この光は、偏光変換装置３４により変換され、その
出力光はｓ偏光状態で実質的に直線偏光される。
は、例えば、高圧金属ハロゲン化物アークランプの形状
で、光源３０を備え、これは、パラボラ反射器３１内に
配置されており、それにより、実質的なコリメート出力
ビームを生成する。この出力ビームは、第一フライアイ
（ｆｌｙ−ｅｙｅ）レンズ３２および第二フライアイレ
ンズ３３を通って、偏光ビームスプリッタおよび波長板
のアレイの形状の公知型の偏光変換装置３４に供給され
る。この光は、偏光変換装置３４により変換され、その
出力光はｓ偏光状態で実質的に直線偏光される。
【００８８】第一集光レンズ３５は、装置３４からの光
を集め、そしてこの光を、１組のダイクロイックミラー
３７を介して、光の実質的に均質化された直線偏光のパ
ッチを第二集光レンズ３６に向ける。ダイクロイックミ
ラー３７は、ミラー３７Ｒ（これは、赤色光を反射し、
残りのスペクトルを透過する）、ミラー３７Ｇ（これ
は、緑色光を反射し、残りのスペクトルを透過する）、
およびミラー３７Ｂ（これは、青色光を反射し、残りの
スペクトルを透過する）を備える。あるいは、青色光だ
けがミラー３７Ｒおよび３７Ｇの両方を通るので、ミラ
ー３７Ｂは、実質的に全ての入射光を反射する通常の銀
被覆したミラーなどであり得る。ミラー３７Ｒ、３７Ｇ
および３７Ｂは、赤色、緑色および青色の出力光ビーム
を生じるように、小さな角度だけ、互いに対して傾けら
れており、これらのビームの伝搬方向もまた、互いに関
して、角度を付けられている。
を集め、そしてこの光を、１組のダイクロイックミラー
３７を介して、光の実質的に均質化された直線偏光のパ
ッチを第二集光レンズ３６に向ける。ダイクロイックミ
ラー３７は、ミラー３７Ｒ（これは、赤色光を反射し、
残りのスペクトルを透過する）、ミラー３７Ｇ（これ
は、緑色光を反射し、残りのスペクトルを透過する）、
およびミラー３７Ｂ（これは、青色光を反射し、残りの
スペクトルを透過する）を備える。あるいは、青色光だ
けがミラー３７Ｒおよび３７Ｇの両方を通るので、ミラ
ー３７Ｂは、実質的に全ての入射光を反射する通常の銀
被覆したミラーなどであり得る。ミラー３７Ｒ、３７Ｇ
および３７Ｂは、赤色、緑色および青色の出力光ビーム
を生じるように、小さな角度だけ、互いに対して傾けら
れており、これらのビームの伝搬方向もまた、互いに関
して、角度を付けられている。
【００８９】第二集光レンズ３６は、第三集光レンズ３
８にて、第一集光レンズ３５の画像を生成する。レンズ
３８からの光は、レンズ３８が反射ＬＣＤパネル４０に
てレンズ３６の画像を形成するように、反射型ＬＣＤパ
ネル４０の方へと平面鏡３９により偏向される。レンズ
３８は、それゆえ、パネル４０に対する照射光源に相当
する。レンズ３８からの光は、反射パネル４０に入射す
る前に、フィールドレンズ４１、マイクロレンズアレイ
４２および偏光子４３を通る。あるいは、レンズ３８お
よびミラー３９は、曲面反射器の形状で、単一素子に組
み合わされ得る。
８にて、第一集光レンズ３５の画像を生成する。レンズ
３８からの光は、レンズ３８が反射ＬＣＤパネル４０に
てレンズ３６の画像を形成するように、反射型ＬＣＤパ
ネル４０の方へと平面鏡３９により偏向される。レンズ
３８は、それゆえ、パネル４０に対する照射光源に相当
する。レンズ３８からの光は、反射パネル４０に入射す
る前に、フィールドレンズ４１、マイクロレンズアレイ
４２および偏光子４３を通る。あるいは、レンズ３８お
よびミラー３９は、曲面反射器の形状で、単一素子に組
み合わされ得る。
【００９０】この照射源の出力瞳は、この表示装置の要
素４０〜４３に対する入力瞳として作用するが、４４に
て示される。要素４０〜４３は、４５で示す出力瞳（こ
れは、投影レンズ４６の入力瞳に相当している）に光を
向ける。入力瞳および出力瞳４４および４５は、互いに
対して、側方に位置をずらされている。
素４０〜４３に対する入力瞳として作用するが、４４に
て示される。要素４０〜４３は、４５で示す出力瞳（こ
れは、投影レンズ４６の入力瞳に相当している）に光を
向ける。入力瞳および出力瞳４４および４５は、互いに
対して、側方に位置をずらされている。
【００９１】反射ＬＣＤパネル４０、マイクロレンズア
レイ４２および偏光子４３は、図６でさらに詳細に示
す。パネル４０は、基板５０、カウンタ基板５１、液晶
層５２および反射器装置５３を備える。ＬＣＤパネル４
０の電極、アライメント層および他の素子は、明瞭にす
るために、図示していない。パネル４０は、複数の複合
画素５４を備えるように画素化されており（ｐｉｘｅｌ
ｌａｔｅｄ）、その各々は、赤色サブ画素５５、緑色サ
ブ画素５６および青色サブ画素５７を備える。アレイ４
２は、複数のマイクロレンズ５８を備える。アレイ４２
は、例えば、正方形または長方形のマイクロレンズの二
次元アレイを備え、この場合、各マイクロレンズ５８
は、各個の複合画素５４に付随している。あるいは、図
示しているように、アレイ４２は、各マイクロレンズ５
８が複合画素５４の各列の上に配置されるように、レン
チキュラーマイクロレンズの一次元アレイを備え得る。
レイ４２および偏光子４３は、図６でさらに詳細に示
す。パネル４０は、基板５０、カウンタ基板５１、液晶
層５２および反射器装置５３を備える。ＬＣＤパネル４
０の電極、アライメント層および他の素子は、明瞭にす
るために、図示していない。パネル４０は、複数の複合
画素５４を備えるように画素化されており（ｐｉｘｅｌ
ｌａｔｅｄ）、その各々は、赤色サブ画素５５、緑色サ
ブ画素５６および青色サブ画素５７を備える。アレイ４
２は、複数のマイクロレンズ５８を備える。アレイ４２
は、例えば、正方形または長方形のマイクロレンズの二
次元アレイを備え、この場合、各マイクロレンズ５８
は、各個の複合画素５４に付随している。あるいは、図
示しているように、アレイ４２は、各マイクロレンズ５
８が複合画素５４の各列の上に配置されるように、レン
チキュラーマイクロレンズの一次元アレイを備え得る。
【００９２】反射器装置５３は、複数のフィールド反射
器５９を備え、これらは、図６では、ファセットを付け
て示されている。各フィールド反射器５９は、この装置
の光軸６０を横切る方向にて、収束集光力を有するが、
軸６０および図６の平面を横切る第二方向では、集光力
を有しない。このファセット付き面は、その全体的な厚
さが小さくされていること以外は、連続的なレリーフ構
造と実質的に同じ効果を有する。図６で示した実施態様
では、反射器５９の各々は、シリンドリカルに収束して
いるが、その焦点距離は、この反射器とマイクロレンズ
アレイ４２の開口の平面との間の距離の半分にほぼ等し
い。それゆえ、所定角度の入射光に対しては、各反射器
５９は、隣接マイクロレンズの開口Ｂにてまたはその中
で、もしくは以下に説明するように同じマイクロレンズ
の異なる部分にて、１個のマイクロレンズの開口Ａの画
像を形成する。
器５９を備え、これらは、図６では、ファセットを付け
て示されている。各フィールド反射器５９は、この装置
の光軸６０を横切る方向にて、収束集光力を有するが、
軸６０および図６の平面を横切る第二方向では、集光力
を有しない。このファセット付き面は、その全体的な厚
さが小さくされていること以外は、連続的なレリーフ構
造と実質的に同じ効果を有する。図６で示した実施態様
では、反射器５９の各々は、シリンドリカルに収束して
いるが、その焦点距離は、この反射器とマイクロレンズ
アレイ４２の開口の平面との間の距離の半分にほぼ等し
い。それゆえ、所定角度の入射光に対しては、各反射器
５９は、隣接マイクロレンズの開口Ｂにてまたはその中
で、もしくは以下に説明するように同じマイクロレンズ
の異なる部分にて、１個のマイクロレンズの開口Ａの画
像を形成する。
【００９３】図７は、入力瞳４４からの成分カラー照射
ビームの１本に対する操作を図示している。そのマイク
ロレンズは、この入射光を、ＬＣＤパネル４０の液晶層
５２の平面にある画像へと画像化する。各画像は、画素
の開口に関連しており、その赤色、緑色および青色の照
射方向は、角度を成して分離されているので、赤色、緑
色および青色の画像が生じ、そして各個のサブ画素５５
〜５７の開口と位置合わせされる。
ビームの１本に対する操作を図示している。そのマイク
ロレンズは、この入射光を、ＬＣＤパネル４０の液晶層
５２の平面にある画像へと画像化する。各画像は、画素
の開口に関連しており、その赤色、緑色および青色の照
射方向は、角度を成して分離されているので、赤色、緑
色および青色の画像が生じ、そして各個のサブ画素５５
〜５７の開口と位置合わせされる。
【００９４】フィールド反射器５９は、液晶層５２にす
ぐ隣接して配置されているが、例えば、「入力」マイク
ロレンズの開口Ａが「出力」マイクロレンズ（これは、
隣接複合カラー画素に対して、入力マイクロレンズとし
て作用し得る）の開口Ｂ上に画像化されるように、図７
で示した横方向で、集光力を有する。入力瞳４４は、出
力瞳４５へと画像化される。
ぐ隣接して配置されているが、例えば、「入力」マイク
ロレンズの開口Ａが「出力」マイクロレンズ（これは、
隣接複合カラー画素に対して、入力マイクロレンズとし
て作用し得る）の開口Ｂ上に画像化されるように、図７
で示した横方向で、集光力を有する。入力瞳４４は、出
力瞳４５へと画像化される。
【００９５】図８〜１０により、図５〜７で図示した投
影システムの性能を、例えば、米国特許第５８２５４４
３号で開示されたような公知のシステムのものと比較す
る。明瞭にするために、これらのシステムは、図８〜１
０では、その光線経路がさらに容易に追跡できるよう
に、対応する透過システムとして図示されている。それ
ゆえ、図８および９で示すように、公知の型の反射装置
とデバイスレベルで対応する透過システムは、入力およ
び出力マイクロレンズ６１および６２およびＬＣＤ画素
６３を備える。公知の装置では、この反射器は、何らの
集光力も有さず、単に、平面鏡であるにすぎない。それ
ゆえ、画素６３の中心を通る入射光に対しては、この入
射光の全てが出力光として反射される。しかしながら、
図９で示すように画素６３の縁部を通る光については、
この照射光円錐の一部だけが、この投影レンズに供給さ
れる。この光円錐の残りの部分は、この画素の縁部から
の口径食のために、失われる。
影システムの性能を、例えば、米国特許第５８２５４４
３号で開示されたような公知のシステムのものと比較す
る。明瞭にするために、これらのシステムは、図８〜１
０では、その光線経路がさらに容易に追跡できるよう
に、対応する透過システムとして図示されている。それ
ゆえ、図８および９で示すように、公知の型の反射装置
とデバイスレベルで対応する透過システムは、入力およ
び出力マイクロレンズ６１および６２およびＬＣＤ画素
６３を備える。公知の装置では、この反射器は、何らの
集光力も有さず、単に、平面鏡であるにすぎない。それ
ゆえ、画素６３の中心を通る入射光に対しては、この入
射光の全てが出力光として反射される。しかしながら、
図９で示すように画素６３の縁部を通る光については、
この照射光円錐の一部だけが、この投影レンズに供給さ
れる。この光円錐の残りの部分は、この画素の縁部から
の口径食のために、失われる。
【００９６】図１０は、図５〜７で示した表示装置用の
対応する装置を図示している。この場合、フィールド反
射器５９は、収束レンズと対応する透過型として図示さ
れている。素子５９は、入力マイクロレンズ６１の開口
を出力マイクロレンズ６２の開口上へと画像化し、その
効果は、照射光の入力円錐の実質的に全てが、マイクロ
レンズ６２を通って、この投影レンズに至り、口径食に
より引き起こされる光損失が大きく低減するかまたはな
くなることを保証することにある。従って、一定の照射
パワーに対して、さらに明るい表示が生じ得る。
対応する装置を図示している。この場合、フィールド反
射器５９は、収束レンズと対応する透過型として図示さ
れている。素子５９は、入力マイクロレンズ６１の開口
を出力マイクロレンズ６２の開口上へと画像化し、その
効果は、照射光の入力円錐の実質的に全てが、マイクロ
レンズ６２を通って、この投影レンズに至り、口径食に
より引き起こされる光損失が大きく低減するかまたはな
くなることを保証することにある。従って、一定の照射
パワーに対して、さらに明るい表示が生じ得る。
【００９７】図１１は、図７で示したものと類似した
（しかし、集光力を有するフィールド反射器は、集光力
を有しない平面反射器で置き換えられている）公知型の
システムに対する口径食の効果を図示している。この口
径食の効果は、反射光を補助出射瞳６４へと失うことに
ある。このような光は、その入力瞳が出力瞳４５に対応
するプロジェクション光学機器によっては、集められな
い。それゆえ、この表示装置により生じる画像の輝度
は、低下する。もし、この投影レンズが、主要瞳４５だ
けでなく隣接瞳６４からの光も捕捉する程度に充分に大
きいなら、隣接複合カラー画素からの光は、同じマイク
ロレンズに由来すると思われ、次いで、この表示装置の
変調伝達機能が低下するように、この投影スクリーン上
で混合される。さらに、この投影レンズの捕捉のこのよ
うな高い開口数は、良好な収差（ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ
ａｌ）性能を生じるとは思われない。
（しかし、集光力を有するフィールド反射器は、集光力
を有しない平面反射器で置き換えられている）公知型の
システムに対する口径食の効果を図示している。この口
径食の効果は、反射光を補助出射瞳６４へと失うことに
ある。このような光は、その入力瞳が出力瞳４５に対応
するプロジェクション光学機器によっては、集められな
い。それゆえ、この表示装置により生じる画像の輝度
は、低下する。もし、この投影レンズが、主要瞳４５だ
けでなく隣接瞳６４からの光も捕捉する程度に充分に大
きいなら、隣接複合カラー画素からの光は、同じマイク
ロレンズに由来すると思われ、次いで、この表示装置の
変調伝達機能が低下するように、この投影スクリーン上
で混合される。さらに、この投影レンズの捕捉のこのよ
うな高い開口数は、良好な収差（ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ
ａｌ）性能を生じるとは思われない。
【００９８】図１２〜１４は、それぞれ、図８〜１０と
類似しているが、図５〜７で示した表示装置の性能を、
図４で示した公知型の表示装置（これは、傾斜平面反射
器１９〜２１を有する）と比較している。それゆえ、そ
の縁部サブ画素は、傾いた平面鏡２０および２１を有
し、これらは、光を、その出力瞳の中心の方へと向け
る。図１３は、このシステムについて、依然として、口
径食が起こることを図示しているのに対して、図１４で
示すように、収束集光力を有するフィールド反射器５９
は、この効果を実質的に取り除くかまたは無効にする。
類似しているが、図５〜７で示した表示装置の性能を、
図４で示した公知型の表示装置（これは、傾斜平面反射
器１９〜２１を有する）と比較している。それゆえ、そ
の縁部サブ画素は、傾いた平面鏡２０および２１を有
し、これらは、光を、その出力瞳の中心の方へと向け
る。図１３は、このシステムについて、依然として、口
径食が起こることを図示しているのに対して、図１４で
示すように、収束集光力を有するフィールド反射器５９
は、この効果を実質的に取り除くかまたは無効にする。
【００９９】図１５は、複合画素５４およびカラー成分
サブ画素５５〜５７とアレイ４２のマイクロレンズ５８
との相対的な側方アライメントを図示している。これら
の画素およびサブ画素は、長方形アレイの行列として配
列されており、そしてアレイ４２のレンチキュラーレン
ズは、その列方向で配列されている。隣接対のレンチキ
ュラーレンズ４２は、複合画素５４の各個の列にわたっ
て、対称的に配列されている。このような配列により、
図１６で図示されるような１瞳分離により「水平に」分
離された入力瞳および出力瞳が生じる。各反射器５９
は、隣接マイクロレンズの開口Ｂにおいて、１つのマイ
クロレンズの一部の開口Ａの画像を形成する。この表示
装置の残りの光学システムは、入力瞳４６にすぐ隣接し
て、この出力瞳を形成する。
サブ画素５５〜５７とアレイ４２のマイクロレンズ５８
との相対的な側方アライメントを図示している。これら
の画素およびサブ画素は、長方形アレイの行列として配
列されており、そしてアレイ４２のレンチキュラーレン
ズは、その列方向で配列されている。隣接対のレンチキ
ュラーレンズ４２は、複合画素５４の各個の列にわたっ
て、対称的に配列されている。このような配列により、
図１６で図示されるような１瞳分離により「水平に」分
離された入力瞳および出力瞳が生じる。各反射器５９
は、隣接マイクロレンズの開口Ｂにおいて、１つのマイ
クロレンズの一部の開口Ａの画像を形成する。この表示
装置の残りの光学システムは、入力瞳４６にすぐ隣接し
て、この出力瞳を形成する。
【０１００】図１７は、入力瞳および出力瞳４４および
４５が２個の瞳分離またはピッチにより分離された改良
配置を図示している。この場合、各反射器５９は、１つ
おいて次のマイクロレンズの開口Ｂにて、開口Ａの画像
を形成する。
４５が２個の瞳分離またはピッチにより分離された改良
配置を図示している。この場合、各反射器５９は、１つ
おいて次のマイクロレンズの開口Ｂにて、開口Ａの画像
を形成する。
【０１０１】図１８（ａ）〜１８（ｃ）は、その入力瞳
および出力瞳が任意の分離により「垂直に」分離された
別の配置を図示している。この場合、各反射器は、マイ
クロレンズ開口を、図１８（ｂ）で示した同じマイクロ
レンズ開口（但し、図１８（ｃ）で示したマイクロレン
ズのシリンドリカル軸の方向で、一定間隔で）上へと画
像化する。
および出力瞳が任意の分離により「垂直に」分離された
別の配置を図示している。この場合、各反射器は、マイ
クロレンズ開口を、図１８（ｂ）で示した同じマイクロ
レンズ開口（但し、図１８（ｃ）で示したマイクロレン
ズのシリンドリカル軸の方向で、一定間隔で）上へと画
像化する。
【０１０２】図１９は、図１８で示した型の改良配置を
図示しており、ここで、軸を外れた（ｏｆｆ−ａｘｉ
ｓ）照射により、中心出力瞳が生じる。これを達成する
ために、反射器５９は、第二方向、すなわち、それらが
集光力を有する方向とは垂直な方向で、ブレーズされ
る。このような軸を外れた入力の軸上出力を達成する装
置は、図２０で図示されている。
図示しており、ここで、軸を外れた（ｏｆｆ−ａｘｉ
ｓ）照射により、中心出力瞳が生じる。これを達成する
ために、反射器５９は、第二方向、すなわち、それらが
集光力を有する方向とは垂直な方向で、ブレーズされ
る。このような軸を外れた入力の軸上出力を達成する装
置は、図２０で図示されている。
【０１０３】図２１は、フィールド反射器５９の１つの
可能な配置を図示しており、ここで、複合画素の３個の
サブ画素５５〜５７に対する反射器は、単一の曲面反射
器と組み合わされる。図２１はまた、５９’にて、この
単一の曲面が同等のファセット面で置き換えられ得る方
法を図示している。
可能な配置を図示しており、ここで、複合画素の３個の
サブ画素５５〜５７に対する反射器は、単一の曲面反射
器と組み合わされる。図２１はまた、５９’にて、この
単一の曲面が同等のファセット面で置き換えられ得る方
法を図示している。
【０１０４】図２２は、ブレーズド平面（その各々は、
異なる傾きを有する）のアレイを備える他のフィールド
反射器配置を図示している。開口にわたって、複数のこ
のような面が存在し、この効果は、フォーカスされた画
像がこの出力マイクロレンズの開口またはその近くにて
生じるような焦点距離の反射器を提供することにある。
異なる傾きを有する）のアレイを備える他のフィールド
反射器配置を図示している。開口にわたって、複数のこ
のような面が存在し、この効果は、フォーカスされた画
像がこの出力マイクロレンズの開口またはその近くにて
生じるような焦点距離の反射器を提供することにある。
【０１０５】図２３で示した表示装置は、偏光子４３が
省略されていて個々の偏光子６５および６６が設けられ
ている点で、図５で示したものと異なる（ダイクロイッ
クミラーは、明瞭にするために、図２３では示していな
い）。偏光子６５は、その入力開口に位置しており、そ
して反射パネル４０に入射する照射光が高い程度まで直
線偏光することを保証する「クリーンアップ」機能を果
たす。偏光子６６は、この出力瞳に位置しており、それ
らの液晶パネルからの光に対して、アナライザとして作
用する。偏光子６５および６６の偏光軸は、直交偏光子
液晶操作モードを提供するために、互いに対して直交し
ている。この場合、偏光子４３は、省略され得る。
省略されていて個々の偏光子６５および６６が設けられ
ている点で、図５で示したものと異なる（ダイクロイッ
クミラーは、明瞭にするために、図２３では示していな
い）。偏光子６５は、その入力開口に位置しており、そ
して反射パネル４０に入射する照射光が高い程度まで直
線偏光することを保証する「クリーンアップ」機能を果
たす。偏光子６６は、この出力瞳に位置しており、それ
らの液晶パネルからの光に対して、アナライザとして作
用する。偏光子６５および６６の偏光軸は、直交偏光子
液晶操作モードを提供するために、互いに対して直交し
ている。この場合、偏光子４３は、省略され得る。
【０１０６】偏光子６５および６６における光強度は充
分に高く、これらの偏光子の性能は低下し得る。図２４
は、偏光子６５がこの照射システム（ここでは、光強度
は、ずっと低い）に位置している代替配置を示してい
る。同様に、アナライザ６６は、投影レンズ４６（ここ
では、その光強度はずっと低い）の出力で配置されてい
る。この場合、アナライザ６６は、非吸収性偏光子６７
および吸収性偏光子６８を備える。偏光子４３は、また
省略され得る。
分に高く、これらの偏光子の性能は低下し得る。図２４
は、偏光子６５がこの照射システム（ここでは、光強度
は、ずっと低い）に位置している代替配置を示してい
る。同様に、アナライザ６６は、投影レンズ４６（ここ
では、その光強度はずっと低い）の出力で配置されてい
る。この場合、アナライザ６６は、非吸収性偏光子６７
および吸収性偏光子６８を備える。偏光子４３は、また
省略され得る。
【０１０７】図５で示した表示装置は、単一偏光子モー
ドで作動するＬＣＤパネル４０を有する。しかしなが
ら、このような配置は、限定されたコントラスト性能を
有し得、図２５で示したような直交偏光子装置として作
動するように、改良され得る。この場合、偏光子４３と
液晶層５２との間には、例えば、ＧＢ２３２６７２９お
よびＥＰ０８８７６６７で開示された型のパターン化半
波リターダ７０が配置されている。
ドで作動するＬＣＤパネル４０を有する。しかしなが
ら、このような配置は、限定されたコントラスト性能を
有し得、図２５で示したような直交偏光子装置として作
動するように、改良され得る。この場合、偏光子４３と
液晶層５２との間には、例えば、ＧＢ２３２６７２９お
よびＥＰ０８８７６６７で開示された型のパターン化半
波リターダ７０が配置されている。
【０１０８】図２６は、偏光子４３の透過方向およびパ
ターン化リターダ７０のストリップの光軸の相対配向を
図示している。偏光子４３およびリターダ７０を通る光
の効果的な偏光配向は、７１で示されている。偏光子４
３の透過方向は、このパターン化リターダのストリップ
の第１セットの光軸と平行であるのに対して、第２セッ
トのストリップ（その各々は、これらの第１セットのス
トリップの２個の間で配置されている）の光軸は、偏光
子４３の透過方向に対して４５°で配向されている。そ
れゆえ、第一ストリップ（例えば、７２）を通る光は、
その偏光方向が変わらないのに対して、第二ストリップ
（例えば、７３）を通る光は、その偏光方向が９０°回
転する。
ターン化リターダ７０のストリップの光軸の相対配向を
図示している。偏光子４３およびリターダ７０を通る光
の効果的な偏光配向は、７１で示されている。偏光子４
３の透過方向は、このパターン化リターダのストリップ
の第１セットの光軸と平行であるのに対して、第２セッ
トのストリップ（その各々は、これらの第１セットのス
トリップの２個の間で配置されている）の光軸は、偏光
子４３の透過方向に対して４５°で配向されている。そ
れゆえ、第一ストリップ（例えば、７２）を通る光は、
その偏光方向が変わらないのに対して、第二ストリップ
（例えば、７３）を通る光は、その偏光方向が９０°回
転する。
【０１０９】図２５で示すように、ストリップ７２およ
び７３は、各個のマイクロレンズ４２と位置合わせされ
ている。液晶層５２に対する入射光は、例えば、第一ス
トリップ７２を通るのに対して、反射光は、隣接ストリ
ップ７３を通る。この配置は、直交偏光子を備えた液晶
モードと同等であり、それゆえ、改良されたコントラス
ト比性能を有する。
び７３は、各個のマイクロレンズ４２と位置合わせされ
ている。液晶層５２に対する入射光は、例えば、第一ス
トリップ７２を通るのに対して、反射光は、隣接ストリ
ップ７３を通る。この配置は、直交偏光子を備えた液晶
モードと同等であり、それゆえ、改良されたコントラス
ト比性能を有する。
【０１１０】図２７は、代替配置を図示しており、ここ
で、パターン化リターダ７０は、偏光子４３の透過方向
に関して、＋２２．５°および−２２．５°で配向され
た交互光軸を有する。リターダ７０は、偏光子４３と、
非パターン化半波リターダ７５（その光軸は、偏光子４
３の透過方向に対して、＋６７．５°で配向されてい
る）との間で、配置されている。この配置の操作は、図
２６で図示したものと実質的に同じであるが、その性能
は、さらに無色性（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）が高い。
で、パターン化リターダ７０は、偏光子４３の透過方向
に関して、＋２２．５°および−２２．５°で配向され
た交互光軸を有する。リターダ７０は、偏光子４３と、
非パターン化半波リターダ７５（その光軸は、偏光子４
３の透過方向に対して、＋６７．５°で配向されてい
る）との間で、配置されている。この配置の操作は、図
２６で図示したものと実質的に同じであるが、その性能
は、さらに無色性（ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ）が高い。
【０１１１】図２８は、入力瞳４４および出力瞳４５が
パネル４０に対して軸から外れて配置されている点で、
図５〜７で示したものとは異なるプロジェクション表示
装置を図示している。この配置では、軸外れフィールド
レンズ４１が使用されている。
パネル４０に対して軸から外れて配置されている点で、
図５〜７で示したものとは異なるプロジェクション表示
装置を図示している。この配置では、軸外れフィールド
レンズ４１が使用されている。
【０１１２】この配置の利点は、装置４０および付属部
品内で起こっている鏡面反射が、出力瞳４５から離れて
向けられることにある。例えば、フィールドレンズ４１
の入力面からの鏡面反射７６は、図２８で図示されてお
り、出力瞳４５と一致している投影レンズ瞳から離れて
向けられている。それゆえ、このような軸外れ配置は、
この投影レンズに入る迷光の量を少なくし、そして改良
されたコントラスト比を有する。
品内で起こっている鏡面反射が、出力瞳４５から離れて
向けられることにある。例えば、フィールドレンズ４１
の入力面からの鏡面反射７６は、図２８で図示されてお
り、出力瞳４５と一致している投影レンズ瞳から離れて
向けられている。それゆえ、このような軸外れ配置は、
この投影レンズに入る迷光の量を少なくし、そして改良
されたコントラスト比を有する。
【０１１３】この点で、図２３および２４で図示された
直交偏光子配置は、鏡面反射した迷光が照射光と実質的
に同じ偏光を有しこの出力偏光子により消失するので、
迷光が十分廃棄される。
直交偏光子配置は、鏡面反射した迷光が照射光と実質的
に同じ偏光を有しこの出力偏光子により消失するので、
迷光が十分廃棄される。
【０１１４】図２９は、フィールドレンズ４１でのフレ
ネル反射および単一偏光型の構成でのマイクロレンズア
レイ４２の効果を低減することにより、このコントラス
ト比を改良する他の配置を図示している。反射パネル４
０とマイクロレンズアレイ４２との間には、直線偏光子
７８および４分の１波長板７９が配置されている。直線
偏光子８０および４分の１波長板８１を備える直線−円
偏光変換器は、この入力瞳に配置されているのに対し
て、４分の１波長板８２および直線偏光子８３を備える
円−直線偏光変換器は、この出力瞳に配置されている。
ネル反射および単一偏光型の構成でのマイクロレンズア
レイ４２の効果を低減することにより、このコントラス
ト比を改良する他の配置を図示している。反射パネル４
０とマイクロレンズアレイ４２との間には、直線偏光子
７８および４分の１波長板７９が配置されている。直線
偏光子８０および４分の１波長板８１を備える直線−円
偏光変換器は、この入力瞳に配置されているのに対し
て、４分の１波長板８２および直線偏光子８３を備える
円−直線偏光変換器は、この出力瞳に配置されている。
【０１１５】図３０は、照射光のカラー成分を分離する
ためのダイクロイックミラー３７が省略されており、そ
してフィールドレンズ４１とマイクロレンズ４２との間
に配置されたブレーズド回折格子８５または同等のホロ
グラフィック光学素子により、色分離が実行される点
で、図５で示したものとは異なる配置を図示している。
格子８５に入射する光は、この回折格子の分散により、
そのスペクトル成分方向に分割される。パネル５０から
の反射時には、この分散的に分離した光は、同じ透過格
子により再結合されて、この投影レンズ瞳において、こ
の照射源の白色画像が生じる。このような配置は、この
光の光学エテンデューを上げず、または、この投影レン
ズの開口において、このカラー瞳を分離しない（カラー
瞳の分離により、赤色、緑色および青色成分に対して、
異なる収差が生じる）。
ためのダイクロイックミラー３７が省略されており、そ
してフィールドレンズ４１とマイクロレンズ４２との間
に配置されたブレーズド回折格子８５または同等のホロ
グラフィック光学素子により、色分離が実行される点
で、図５で示したものとは異なる配置を図示している。
格子８５に入射する光は、この回折格子の分散により、
そのスペクトル成分方向に分割される。パネル５０から
の反射時には、この分散的に分離した光は、同じ透過格
子により再結合されて、この投影レンズ瞳において、こ
の照射源の白色画像が生じる。このような配置は、この
光の光学エテンデューを上げず、または、この投影レン
ズの開口において、このカラー瞳を分離しない（カラー
瞳の分離により、赤色、緑色および青色成分に対して、
異なる収差が生じる）。
【０１１６】図３１は、パネル４０の均一な照射を生じ
るために、要素３２、３３および３５をこの光源の出力
を均質化するための一体化ロッド８６で置き換えた点
で、図５で示したものとは異なるプロジェクション表示
装置を図示している。ガラスロッド８６の入力開口は、
円形であるのに対して、その出力開口は、パネル４０の
ものと一致するアスペクト比を備えた長方形である。
るために、要素３２、３３および３５をこの光源の出力
を均質化するための一体化ロッド８６で置き換えた点
で、図５で示したものとは異なるプロジェクション表示
装置を図示している。ガラスロッド８６の入力開口は、
円形であるのに対して、その出力開口は、パネル４０の
ものと一致するアスペクト比を備えた長方形である。
【０１１７】この光を３本の別個のカラービームへと分
離するために、ダイクロイックミラーを使用するとき、
この光学システムの開口数は、このシステムの効率が低
下するのを回避するべく、このビームの高い光学エテン
デューを捕捉するために、大きくしなければならない。
もし、この光源の形状を変えないなら、この投影レンズ
のｆナンバーは、全ての光を捕捉するために、３倍だけ
増やさなければならない。図３２は、白色照射ビーム９
０の断面領域を図示しており、３本の隣接カラー成分ビ
ームを捕捉するためのｆナンバーの低下は、９１に示さ
れている。
離するために、ダイクロイックミラーを使用するとき、
この光学システムの開口数は、このシステムの効率が低
下するのを回避するべく、このビームの高い光学エテン
デューを捕捉するために、大きくしなければならない。
もし、この光源の形状を変えないなら、この投影レンズ
のｆナンバーは、全ての光を捕捉するために、３倍だけ
増やさなければならない。図３２は、白色照射ビーム９
０の断面領域を図示しており、３本の隣接カラー成分ビ
ームを捕捉するためのｆナンバーの低下は、９１に示さ
れている。
【０１１８】それらのカラー画像の各々のアスペクト比
が３：１になるように、この光源の形状を長方形に変え
ることにより、この投影レンズの入射瞳は、この投影レ
ンズのｆナンバーの低下が９２に示すように約２．２ま
で低くなるように、さらに効果的に満たすことができ
る。
が３：１になるように、この光源の形状を長方形に変え
ることにより、この投影レンズの入射瞳は、この投影レ
ンズのｆナンバーの低下が９２に示すように約２．２ま
で低くなるように、さらに効果的に満たすことができ
る。
【０１１９】この照射源のエテンデュー変性は、図３３
で図示されているように、実行され得る。ホモジナイザ
ー９４は、２セットのレンズレット（ｌｅｎｓｌｅｔ）
アレイ９５および９６を備え、その各々は、中心を外れ
た（すなわち、偏心）光学面を備える。第一アレイ９５
は、その形状がパネル４０のものと実質的に同一である
開口を備え、その光学中心は、第二アレイ９６の平面に
て、光エミッタ３０の密に詰めた画像のアレイを形成す
る。アレイ９６は、各光エミッタに位置している各個の
レンズを備え、これは、光学中心を有し、その位置は、
アレイ９５の対応する第一レンズレットの長方形画像の
物理的中心と、リレーレンズ９７で生じる第一レンズレ
ット開口の中間長方形画像の物理的中心との間で、直線
を描くことにより、決定される。この光源のエテンデュ
ー変性画像は、９８にて、図示されている。
で図示されているように、実行され得る。ホモジナイザ
ー９４は、２セットのレンズレット（ｌｅｎｓｌｅｔ）
アレイ９５および９６を備え、その各々は、中心を外れ
た（すなわち、偏心）光学面を備える。第一アレイ９５
は、その形状がパネル４０のものと実質的に同一である
開口を備え、その光学中心は、第二アレイ９６の平面に
て、光エミッタ３０の密に詰めた画像のアレイを形成す
る。アレイ９６は、各光エミッタに位置している各個の
レンズを備え、これは、光学中心を有し、その位置は、
アレイ９５の対応する第一レンズレットの長方形画像の
物理的中心と、リレーレンズ９７で生じる第一レンズレ
ット開口の中間長方形画像の物理的中心との間で、直線
を描くことにより、決定される。この光源のエテンデュ
ー変性画像は、９８にて、図示されている。
【０１２０】図３３では示していないものの、このエテ
ンデュー変性は、組合せ配置での偏光変換を用いて、実
行され得る。
ンデュー変性は、組合せ配置での偏光変換を用いて、実
行され得る。
【０１２１】図２１で示すように、反射器５９は、連続
面として形成され得る。しかしながら、この型の反射器
は、許容できない程に大きな深さ（これは、例えば、こ
の液晶層の厚さの過剰な変化または比較的に強度な平坦
化の必要条件を生じる）を必要とし得る。図２２は、代
替的な配置を図示しており、ここで、これらの反射器
は、その深さを所定の最大値に限定するために、ファセ
ットを付けられている。
面として形成され得る。しかしながら、この型の反射器
は、許容できない程に大きな深さ（これは、例えば、こ
の液晶層の厚さの過剰な変化または比較的に強度な平坦
化の必要条件を生じる）を必要とし得る。図２２は、代
替的な配置を図示しており、ここで、これらの反射器
は、その深さを所定の最大値に限定するために、ファセ
ットを付けられている。
【０１２２】図３４〜３６は、図２２で示した型のファ
セット付き反射器を製造する方法を図示している。図３
４は、グレースケール（ｇｒｅｙ−ｓｃａｌｅ）マスク
９９を図示しており、これは、例えば、任意の適当な様
式で、写真的に製造される。図３５で示すように、マス
ク９９は、フォトレジストの層１００の上に配置されて
おり、層１００の材料の任意の非線形応答を考慮して、
層１００の露光を調整するために、マスク９９の光学密
度が決定される。層１００は、次いで、マスク９９を介
して、例えば、紫外線に露光される。マスク９９は、次
いで、取り除かれ、露光された層１００は、この反射器
に対する所望のファセットプロフィールが得られるよう
に、現像される。最後に、このプロフィールは、図３６
で示すように金属化されて、反射器５９が形成される。
セット付き反射器を製造する方法を図示している。図３
４は、グレースケール（ｇｒｅｙ−ｓｃａｌｅ）マスク
９９を図示しており、これは、例えば、任意の適当な様
式で、写真的に製造される。図３５で示すように、マス
ク９９は、フォトレジストの層１００の上に配置されて
おり、層１００の材料の任意の非線形応答を考慮して、
層１００の露光を調整するために、マスク９９の光学密
度が決定される。層１００は、次いで、マスク９９を介
して、例えば、紫外線に露光される。マスク９９は、次
いで、取り除かれ、露光された層１００は、この反射器
に対する所望のファセットプロフィールが得られるよう
に、現像される。最後に、このプロフィールは、図３６
で示すように金属化されて、反射器５９が形成される。
【０１２３】プロセス条件の変動に対する感受性を少な
くするために、グレースケールマスク９９は、バイナリ
ー多段階マスクまたはハーフトーンマスクで置き換えら
れ得る。あるいは、必要な露光パターンは、レーザービ
ームまたは電子線で直接書き込むことにより、層１００
上で直接形成され得る。
くするために、グレースケールマスク９９は、バイナリ
ー多段階マスクまたはハーフトーンマスクで置き換えら
れ得る。あるいは、必要な露光パターンは、レーザービ
ームまたは電子線で直接書き込むことにより、層１００
上で直接形成され得る。
【０１２４】使用され得る他の方法は、金属製シム（ｓ
ｈｉｍ）において反転面プロフィールを形成すること、
および鋳造法、エンボス加工法または射出成形法によ
り、レプリカを製造することを包含する。
ｈｉｍ）において反転面プロフィールを形成すること、
および鋳造法、エンボス加工法または射出成形法によ
り、レプリカを製造することを包含する。
【０１２５】反射器５９は、あるいは、体積反射ホログ
ラムを備え得る。
ラムを備え得る。
【０１２６】図３７は、薄膜トランジスタＬＣＤの形状
での装置４０の可能な構成を、さらに詳細に図示してい
る。カウンタ基板５１は、ガラスから製造され、その下
面にて、透明電極配置１１０（これは、例えば、インジ
ウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から製造される）、およびこ
の装置により使用される液晶モードに適当なアライメン
ト層１１１を保持する。
での装置４０の可能な構成を、さらに詳細に図示してい
る。カウンタ基板５１は、ガラスから製造され、その下
面にて、透明電極配置１１０（これは、例えば、インジ
ウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から製造される）、およびこ
の装置により使用される液晶モードに適当なアライメン
ト層１１１を保持する。
【０１２７】下部基板５０もまた、ガラスから製造さ
れ、その上面にて、薄膜トランジスタアドレス配置また
は回路１１２（これは、１１３のようなトランジスタを
含む）を保持する。反射器５９は、ＴＦＴ回路１１２の
頂部で配置されており、バイアホール１１３が、トラン
ジスタ１１３から電極へと適当な接続を可能にするよう
に、形成されている。これらのバイアホールは、例え
ば、その導電経路を設けるために、金属でスパッタリン
グ被覆されている。平坦化層１１４は、反射器５９上に
形成されており、ＩＴＯ電極配列１１５およびアライメ
ント層１１６を備える。これらの２枚の基板は、適当な
空間（図示せず）により分離されており、その介在空洞
は、液晶材料１１７で満たされている。
れ、その上面にて、薄膜トランジスタアドレス配置また
は回路１１２（これは、１１３のようなトランジスタを
含む）を保持する。反射器５９は、ＴＦＴ回路１１２の
頂部で配置されており、バイアホール１１３が、トラン
ジスタ１１３から電極へと適当な接続を可能にするよう
に、形成されている。これらのバイアホールは、例え
ば、その導電経路を設けるために、金属でスパッタリン
グ被覆されている。平坦化層１１４は、反射器５９上に
形成されており、ＩＴＯ電極配列１１５およびアライメ
ント層１１６を備える。これらの２枚の基板は、適当な
空間（図示せず）により分離されており、その介在空洞
は、液晶材料１１７で満たされている。
【０１２８】図３８は、反射器５９の平坦化が必要では
ない点で、図３７で示したものとは異なる配置を図示し
ている。この場合、ファセット付き反射器５９は、アル
ミニウムで被覆されており、そしてこの液晶モード用の
電極として、使用され得る。反射器５９上には、適当な
アライメント層（図示せず）が配置されている。
ない点で、図３７で示したものとは異なる配置を図示し
ている。この場合、ファセット付き反射器５９は、アル
ミニウムで被覆されており、そしてこの液晶モード用の
電極として、使用され得る。反射器５９上には、適当な
アライメント層（図示せず）が配置されている。
【０１２９】マイクロレンズアレイ４２は、エンボス加
工したアクリルとして、または表面レリーフレンズ（例
えば、溶融フォトレジスト）を形成するために適当な任
意の方法により、製造され得る。アレイ４２は、あるい
は、勾配屈折率レンズ（例えば、Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｈｅ
ｅｔ Ｇｌａｓｓ ＧＲＩＮレンズ）を備え得る。さら
に別の代替例は、図３９で図示されている。この場合、
基板１２０は、ここでは、負プロフィール（ｎｅｇａｔ
ｉｖｅ ｐｒｏｆｉｌｅ）レンズ１２１を形成してお
り、これは、高い屈折率の透明オイルまたはゲル１２２
を含有する。
工したアクリルとして、または表面レリーフレンズ（例
えば、溶融フォトレジスト）を形成するために適当な任
意の方法により、製造され得る。アレイ４２は、あるい
は、勾配屈折率レンズ（例えば、Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｈｅ
ｅｔ Ｇｌａｓｓ ＧＲＩＮレンズ）を備え得る。さら
に別の代替例は、図３９で図示されている。この場合、
基板１２０は、ここでは、負プロフィール（ｎｅｇａｔ
ｉｖｅ ｐｒｏｆｉｌｅ）レンズ１２１を形成してお
り、これは、高い屈折率の透明オイルまたはゲル１２２
を含有する。
【０１３０】さらに別の代替例は、カウンタ基板５１の
表面にて、またはカウンタ基板５１の構造内にて、この
アレイのマイクロレンズを形成することを包含する。
表面にて、またはカウンタ基板５１の構造内にて、この
アレイのマイクロレンズを形成することを包含する。
【０１３１】先に言及したように、図２１で示すよう
に、反射器５９に対して曲面を使用することは、その必
要な深さのために、不利であり得る。図４０は、この難
題を回避する方法を図示している。この配置では、上部
基板５１は、その上に、補償構造１２５を形成してお
り、これは、反射器５９の対向プロフィールを有する。
この配置により、実質的に一定厚さの液晶層５２を設け
ることが可能になり、そこで、厚さが変わる液晶層で起
こり得る望ましくない効果を低減するかまたはなくす。
に、反射器５９に対して曲面を使用することは、その必
要な深さのために、不利であり得る。図４０は、この難
題を回避する方法を図示している。この配置では、上部
基板５１は、その上に、補償構造１２５を形成してお
り、これは、反射器５９の対向プロフィールを有する。
この配置により、実質的に一定厚さの液晶層５２を設け
ることが可能になり、そこで、厚さが変わる液晶層で起
こり得る望ましくない効果を低減するかまたはなくす。
【０１３２】プロジェクション表示装置で使用するのに
適当な光学装置は、その前面に配置されたマイクロレン
ズアレイ４２と共に、空間光変調器４０（例えば、液晶
装置）を備える。マイクロレンズ５８は、収束型（例え
ば、レンチキュラーレンズ）である。この空間光変調器
は、反射型であり、複数の後方反射器５９を備え、その
各々は、少なくとも１方向にて、収束集光力を有する。
反射器５９は、一定照射方向に対して、各反射器５９
が、他のマイクロレンズの開口Ｂ上にて、または同じマ
イクロレンズ上の異なる位置で、マイクロレンズの開口
Ａの画像を形成するように、配列されている。例えば、
プロジェクション表示装置で使用されるとき、口径食に
より引き起こされる光損失は、少なくされる。
適当な光学装置は、その前面に配置されたマイクロレン
ズアレイ４２と共に、空間光変調器４０（例えば、液晶
装置）を備える。マイクロレンズ５８は、収束型（例え
ば、レンチキュラーレンズ）である。この空間光変調器
は、反射型であり、複数の後方反射器５９を備え、その
各々は、少なくとも１方向にて、収束集光力を有する。
反射器５９は、一定照射方向に対して、各反射器５９
が、他のマイクロレンズの開口Ｂ上にて、または同じマ
イクロレンズ上の異なる位置で、マイクロレンズの開口
Ａの画像を形成するように、配列されている。例えば、
プロジェクション表示装置で使用されるとき、口径食に
より引き起こされる光損失は、少なくされる。
【０１３３】
【発明の効果】本発明の光学装置により、既知の型の表
示装置で起こる口径食が、光損失を少なくするために、
また、一定レベルの照射用に表示装置の輝度を改良する
ために、なくすかまたは相当に低下される。
示装置で起こる口径食が、光損失を少なくするために、
また、一定レベルの照射用に表示装置の輝度を改良する
ために、なくすかまたは相当に低下される。
【図１】図１は、第一の公知の投影システムの断面図で
ある。
ある。
【図２】図２は、図１の詳細を図示している断面図であ
る。
る。
【図３】図３は、第二の公知の投影システムの断面図で
ある。
ある。
【図４】図４は、第三の公知の投影システムの断面図で
ある。
ある。
【図５】図５は、本発明の実施態様を構成する投影シス
テムの断面図である。
テムの断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施態様を構成する図５のシ
ステムのＳＬＭの断面図である。
ステムのＳＬＭの断面図である。
【図７】図７は、図５のシステムの一部を図示している
断面図である。
断面図である。
【図８】図８は、公知の投影システムでの口径食を図示
している図である。
している図である。
【図９】図９は、公知の投影システムでの口径食を図示
している図である。
している図である。
【図１０】図１０は、図５のシステムにて口径食がない
ことを図示している図である。
ことを図示している図である。
【図１１】図１１は、口径食の結果を図示している公知
型の投影システムの一部の図である。
型の投影システムの一部の図である。
【図１２】図１２は、図４で示した型のシステムでの口
径食を図示している図である。
径食を図示している図である。
【図１３】図１３は、図４で示した型のシステムでの口
径食を図示している図である。
径食を図示している図である。
【図１４】図１４は、図５で示した型のシステムにて口
径食がないことを図示している図である。
径食がないことを図示している図である。
【図１５】図１５は、図５のシステムでの画素およびレ
ンチキュラーレンズの相対的な配置を図示している図で
ある。
ンチキュラーレンズの相対的な配置を図示している図で
ある。
【図１６】図１６は、図５のシステムの一部の概略的な
断面平面図を示し、これは、第一方向での入力瞳および
出力瞳の分離を図示している。
断面平面図を示し、これは、第一方向での入力瞳および
出力瞳の分離を図示している。
【図１７】図１７は、図１６と類似しているが、入力瞳
および出力瞳間でのさらに大きな分離を図示している。
および出力瞳間でのさらに大きな分離を図示している。
【図１８】図１８（ａ）は、図１６と類似しているが、
第二方向での入力瞳および出力瞳の分離を、図１８
（ｂ）および図１８（ｃ）は、それぞれ、図１８（ａ）
での切断線Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃにおける断面図であり、
画像経路を図示している。
第二方向での入力瞳および出力瞳の分離を、図１８
（ｂ）および図１８（ｃ）は、それぞれ、図１８（ａ）
での切断線Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃにおける断面図であり、
画像経路を図示している。
【図１９】図１９は、図１８（ａ）と類似しているが、
軸外れ入力瞳および軸上出力瞳を図示している。
軸外れ入力瞳および軸上出力瞳を図示している。
【図２０】図２０は、図６と類似した図であるが、図１
９の瞳配置を達成するための配置を図示している。
９の瞳配置を達成するための配置を図示している。
【図２１】図２１は、曲面反射器の配置を図示してい
る。
る。
【図２２】図２２は、ファセット付き反射器の配置を図
示している。
示している。
【図２３】図２３は、本発明の他の実施態様を構成する
投影システムを図示している断面図であり、これは、直
交偏光子液晶操作モードを有する。
投影システムを図示している断面図であり、これは、直
交偏光子液晶操作モードを有する。
【図２４】図２４は、図２３と類似しているが、異なる
配置の偏光子を図示している。
配置の偏光子を図示している。
【図２５】図２５は、本発明の実施態様を構成する装置
を図示している断面図であり、これは、直交偏光子液晶
操作モードを提供するために、パターン化リターダを備
える。
を図示している断面図であり、これは、直交偏光子液晶
操作モードを提供するために、パターン化リターダを備
える。
【図２６】図２６は、図２５で示した装置の一部の偏光
および光軸を図示している図である。
および光軸を図示している図である。
【図２７】図２７は、図２６と類似しているが、代替リ
ターダ配置を図示している。
ターダ配置を図示している。
【図２８】図２８は、軸外れ入力瞳および出力瞳を図示
している断面図である。
している断面図である。
【図２９】図２９は、鏡面反射の効果を低減するための
偏光配置を図示している断面図である。
偏光配置を図示している断面図である。
【図３０】図３０は、代替色分離配置を図示している装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図３１】図３１は、代替照射システム均質化配置を図
示している断面図である。
示している断面図である。
【図３２】図３２は、エテンデュー改良カラー画像およ
び照射源により、さらに小さな投影レンズが使用可能と
なる方法を図示している図である。
び照射源により、さらに小さな投影レンズが使用可能と
なる方法を図示している図である。
【図３３】図３３は、図５の投影システム用の別のエテ
ンデュー改良した光源を図示している図である。
ンデュー改良した光源を図示している図である。
【図３４】図３４は、図６の装置用の反射器を製造する
方法を図示している。
方法を図示している。
【図３５】図３５は、図６の装置用の反射器を製造する
方法を図示している。
方法を図示している。
【図３６】図３６は、図６の装置用の反射器を製造する
方法を図示している。
方法を図示している。
【図３７】図３７は、図６で示した装置の構造をさらに
詳細に図示している断面図である。
詳細に図示している断面図である。
【図３８】図３８は、図３７と類似しているが、改良構
造を図示している。
造を図示している。
【図３９】図３９は、図６で示した型の装置の断面図で
あり、マイクロレンズアレイの配置を図示している。
あり、マイクロレンズアレイの配置を図示している。
【図４０】図４０は、図６で示した型の装置を図示して
いる断面図であるが、これは、曲面反射器と共に、均一
な液晶層厚を提供するように、改良されている。
いる断面図であるが、これは、曲面反射器と共に、均一
な液晶層厚を提供するように、改良されている。
３０ ランプ ３１ 反射器 ３２、３３ フライアイレンズ ３４ 偏光変換装置 ３５、３６、３８ 集光レンズ、 ３７ ダイクロイックミラー ３９ ミラー ４０ 反射パネル ４１ フィールドレンズ ４２ マイクロレンズアレイ ４３ 偏光子 ４４ 入力瞳 ４５ 出力瞳 ４６ 投影レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ (72)発明者 ジェーソン スラック イギリス国 オーエックス４ ２ユーエヌ オックスフォード， コーリー， ベネ ット クレセント 20 (72)発明者 マリーナ ウラジミロブナ カゾバ イギリス国 オーエックス39 ４ジェイユ ー オックスフォードシャー， シンナ ー， アッシュリッジ ３
Claims (36)
- 【請求項１】 反射型空間光変調器の前に配置された収
束マイクロレンズのアレイを備える光学装置であって、
該空間光変調器は、複数の後方反射器を備え、該後方反
射器の各々は、収束集光力を有する、光学装置。 - 【請求項２】 前記反射器の各々が、ほぼ前記アレイの
前記マイクロレンズの開口面にて、該マイクロレンズ開
口またはその一部の側方に位置をずらした画像を形成す
るように、配列されている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記画像のサイズが、前記マイクロレン
ズ開口またはその一部のサイズとほぼ同じである、請求
項２に記載の装置。 - 【請求項４】 所定の入射照射方向に対して、前記反射
器の各々が、第二マイクロレンズ開口またはその一部に
てあるいはその中で、第一マイクロレンズ開口またはそ
の一部の画像を形成するように、配列されている、請求
項２に記載の装置。 - 【請求項５】 前記反射器の各々が、前記マイクロレン
ズの付随した１個と該反射器との間の光路の半分にほぼ
等しい焦点距離を有する、請求項１から４のいずれかに
記載の装置。 - 【請求項６】 各反射器が、前記装置の光軸を横切る第
一方向で、収束集光力を有し、そして該装置の光軸を横
切りかつ該第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力を
有しない、請求項１から５のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】 所定の入射照射方向に対して、前記反射
器の各々が、第二マイクロレンズ開口またはその一部に
てあるいはその中で、第一マイクロレンズ開口またはそ
の一部の画像を形成するように、配列されており、ここ
で、各反射器が、前記第二方向でブレーズされ、そして
該第一および第二マイクロレンズ開口が、同じマイクロ
レンズ開口の異なる部分を備える、請求項６に記載の装
置。 - 【請求項８】 各反射器が、金属化レリーフ構造を備え
る、請求項１から７のいずれかに記載の装置。 - 【請求項９】 各反射器が、ファセットを付けられてい
る、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 各反射器が、体積ホログラフィック素
子を備える、請求項１から７のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１１】 前記マイクロレンズの各々が、前記装
置の光軸を横切る第三方向で、集光力を有し、そして該
装置の光軸を横切りかつ該第三方向にほぼ垂直な第四方
向で、集光力を有しない、請求項１から１０のいずれか
に記載の装置。 - 【請求項１２】 各反射器が、前記装置の光軸を横切る
第一方向で、収束集光力を有し、そして該装置の光軸を
横切りかつ該第一方向にほぼ垂直な第二方向で、集光力
を有さず、ここで、前記第三および第四方向が、それぞ
れ、該第一および第二方向にほぼ平行である、請求項１
１に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記マイクロレンズのアレイが、シリ
ンドリカル収束マイクロレンズの一次元アレイを備え
る、請求項１１または１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 各マイクロレンズまたはその一部が、
前記反射器の各個のセットに付随している、請求項１か
ら１３のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１５】 前記空間光変調器が、複数の複合画素
を備え、該画素の各々が、各マイクロレンズまたはその
一部に付随しており、そして複数のサブ画素を備え、該
サブ画素の各々が、前記反射器の各個のセットの各１個
に付随している、請求項１４に記載の装置。 - 【請求項１６】 各セットの前記反射器が、互いに異な
り、該セットの対応する反射器が、互いにほぼ同一であ
る、請求項１４または１５に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記空間光変調器が、液晶装置を備え
る、請求項１から１６のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１８】 前記反射器が、前記液晶装置の液晶層
と基板との間に配置されている、請求項１７に記載の装
置。 - 【請求項１９】 前記反射器が、平坦化されている、請
求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記液晶装置のさらに別の基板が、前
記液晶層がほぼ均一な厚さを有するように、前記反射器
に対応する表面レリーフを有する、請求項１８に記載の
装置。 - 【請求項２１】 請求項１から２０のいずれかに記載の
装置と、該装置を照射するための照射システムと、前記
空間光変調器により該照射システムからの光の変調に対
応する画像を投影するためのプロジェクション光学機器
とを備える、プロジェクション表示装置。 - 【請求項２２】 前記プロジェクション光学機器が、入
力瞳を有し、該入力瞳が、前記照射システムの出力瞳か
ら側方に間隔を置いて配置されている、請求項２１に記
載の表示装置。 - 【請求項２３】 前記出力瞳が、前記装置に対して、軸
を外れて配置されている、請求項２２に記載の表示装
置。 - 【請求項２４】 前記入力瞳が、前記装置に対して、軸
上に配置されている、請求項２２または２３に記載の表
示装置。 - 【請求項２５】 前記入力瞳が、前記装置に対して、軸
を外れて配置されている、請求項２２または２３に記載
の表示装置。 - 【請求項２６】 前記照射システムと前記マイクロレン
ズのアレイとの間に配置されたフィールドレンズを備え
る、請求項２１から２５のいずれかに記載の表示装置。 - 【請求項２７】 前記照射システムが、前記空間光変調
器を照射するための光の赤色成分、緑色成分および青色
成分の角度を分離するための分離手段を備える、請求項
２１から２６のいずれかに記載の表示装置。 - 【請求項２８】 前記分離手段が、複数の相対的に傾け
たダイクロイックミラーを備える、請求項２７に記載の
表示装置。 - 【請求項２９】 前記分離手段が、回折素子を備える、
請求項２７に記載の表示装置。 - 【請求項３０】 前記回折素子が、ブレーズド回折格子
を備える、請求項２９に記載の表示装置。 - 【請求項３１】 前記照射システムが、第一偏光を有す
る光で前記空間光変調器を照射するように構成されてお
り、そして前記プロジェクション光学機器が、該第一偏
光とほぼ直交する第二偏光を有する該空間光変調器から
の光を通す直線偏光子を備える、請求項２１から３０の
いずれかに記載の表示装置。 - 【請求項３２】 前記装置が、直線偏光子を備える、請
求項２１から３０のいずれかに記載の表示装置。 - 【請求項３３】 前記装置が、パターン化半波リターダ
を備え、該リターダが、その光軸が前記偏光子の透過軸
と平行または垂直である第一領域およびその光軸が第一
軸に対して４５°で配向された第二領域を備える、請求
項３２に記載の表示装置。 - 【請求項３４】 前記装置が、パターン化半波リターダ
および非パターン化リターダを備え、該パターン化半波
リターダが、その光軸が前記偏光子の透過軸に対して＋
２２．５°および−２２．５°で配向された第一および
第二領域を備え、そして該非パターン化リターダの光軸
が該偏光子の該透過軸に対して６７．５°で配向されて
いる、請求項３２に記載の表示装置。 - 【請求項３５】 前記照射システムが、直線−円偏光変
換器を備え、前記装置が、４分の１波長板および直線偏
光子を備え、そして前記プロジェクション光学機器が、
円−直線偏光変換器を備える、請求項２１から３０のい
ずれかに記載の表示装置。 - 【請求項３６】 前記直線−円偏光変換器および前記円
−直線偏光変換器の各々が、直線偏光子および４分の１
波長板を備える、請求項３５に記載の表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| GB9923215.9 | 1999-10-02 | ||
| GB9923215A GB2354899A (en) | 1999-10-02 | 1999-10-02 | Optical device for projection display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001166288A true JP2001166288A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=10861932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000301392A Withdrawn JP2001166288A (ja) | 1999-10-02 | 2000-09-29 | 光学装置およびプロジェクション表示装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6583938B1 (ja) |
| EP (1) | EP1089115A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001166288A (ja) |
| GB (1) | GB2354899A (ja) |
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