JP2003530584A - 広角デカルト偏光ビームスプリッタ及び色分解及び再結合プリズムを用いた反射式ｌｃｄ投映システム - Google Patents

広角デカルト偏光ビームスプリッタ及び色分解及び再結合プリズムを用いた反射式ｌｃｄ投映システム

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JP2003530584A
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Abstract

(57)【要約】 デカルト偏光ビームスプリッタは、光ビームを受理するように方向づけされた第１の傾斜軸を有する。ひとつの偏光方向を有する第１の偏光済み光ビームが偏光ビームスプリッタによって折返され第２の偏光方向を有する第２の偏光済み光ビームが偏光ビームスプリッタによって透過される。偏光ビームスプリッタは外見上デカルトビームスプリッタとの関係において光ビームを偏光して、第１の偏光方向に第１の偏光済みビームを生み出す。色分解及び再結合プリズムは、第１の偏光済みビームを受理するように光学的に心合せされている。プリズムは、第２の傾斜軸，複数の色分解表面及び複数の退出表面を有する。第２の傾斜軸は、偏光済みビームが外見上色分解表面との関係において第２の偏光方向に偏光回転され、それぞれのカラー光ビームが各々の退出表面を通って退出するように偏光ビームスプリッタの第１の傾斜軸に対し垂直に方向づけされ得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 本発明は、高いコントラストを保ちながら非常に効率の良い低ｆ／＃の光学ビ
ームを伴う色分解及び再結合プリズム（例えばフィリップスプリズム）を使用す
る電子投映システムを製造するための３Ｍデカルト偏光ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）フィルムの使用に関する。より特定的には、本発明は、フィリップスプリズ
ムの傾動した反射表面を用い、固定した偏光軸を有するデカルト広角偏光ビーム
スプリッタ（「ＰＢＳ」）及び反射画像形成装置を内含する光学画像形成システ
ムに関する。
【０００２】 光学画像形成システムは、透過性又は反射型画像形成装置又は光弁を内含する
ことができる。従来の透過性光弁は、光ビームの一部分を光弁に通過させて１つ
の画像を形成できるようにする。その機能自体のため、透過性光弁は半透明であ
る。すなわち、これらは、必要とされる導電体及び回路が存在しない場合にのみ
光を通過させる。反射型シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）画像形成装置の方は、入力
ビームの選択された部分を反射して１つの画像を形成する。反射型光弁は、反射
型表面の下に制御回路を設置できかくしてこれらの回路が透過性の場合のように
光ビームの一部分を遮断することがないため、重要な利点を提供する。さらに基
板材料がその不透明さによって制限されない場合には、より先進の集積回路技術
が利用可能になる。反射型ＬＣマイクロディスプレイを使用することにより、新
しく潜在的に廉価でコンパクトな液体カラーディスプレイ（ＬＣＤ）投映機構成
が利用可能になるかもしれない。過去の反射型シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）画像
形成装置は、効率が低くかさ高い高価な光学システム内に内蔵されてきた。
【０００３】 反射型ＬＣＤ画像形成装置に基づく投映システムのためには、照明ビームと投
映された画像が偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と画像形成装置の間で同じ物理
的空間を共有している折返し型光路は、望まれる通りのコンパクトな配置を提供
する。ＰＢＳは、入射光線を第１の偏光成分と第２の偏光成分に分割する光学コ
ンポーネントである。従来のＰＢＳは、光がその入射平面すなわち入射光線及び
偏光表面に対する垂線により構成された平面に対して平行又は垂直に偏光される
か否かに応じて光を選択的に反射又は透過する。入射平面は同じく、反射光線と
反射表面に対する垂線によって構成された反射平面をも意味する。
【０００４】 従来の偏光子に基づくと、光は、２つの偏光成分つまりｐ−成分又は方向及び
ｓ−成分又は方向を有するものとして記述されてきた。ｐ−成分は、入射平面に
対し平行に偏光された光に対応する。ｓ−成分は、入射平面に対し垂直に偏光さ
れた光に対応する。いわゆるＭａｃＮｅｉｌｌｅ ＰＢＳは、（矩形ガラスプリ
ズムの２つの相対する縁部を連結する対角線平面に沿って置かれた）ＰＢＳ表面
上に入射した偏光を実質的に反射し、この表面上に入射するｐ−偏光を実質的に
透過させる。従来のＭａｃＮｅｉｌｌｅ ＰＢＳ技術は例えば、米国特許第２，
４０３，７３１号；Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌｅｏｄ， 薄膜光学フィルタ、第２版、Ｍ
ｃＧｒａｗＨｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９８９；ｐ３２８〜３
３２の中で記述されている。
【０００５】 光学画像形成システム内で可能な最大の効率を達成するためには、低ｆ／＃の
システムが望ましい（Ｆ．Ｅ．Ｄｏａｎｙ ｅｔ ａｌ．，投映表示処理能力：
光学的透過及び光源収集、ＩＢＭ Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．Ｖ４２，１９
９８年５月／７月、ｐ３８７〜３９８参照）。ｆ／＃は、光学レンズの光収集能
力を測定し、以下のように定義される： ｆ／＃＝ｆ（焦点距離）÷Ｄ（レンズの直径又は開放口）
【０００６】 ｆ／＃（又はＦ）は、光学素子を照明するのに使用できる光円錐のサイズの尺
度である。ｆ／＃が低くなればなるほど、レンズは速くなり、その光学素子と共
に使用できる光円錐は大きくなる。より大きな光円錐は、より高い光処理能力の
形で現われる。従って、より高速の（より低いｆ／＃の）照明システムは、より
広範囲の入射角を有する光線を受入れることのできるＰＢＳを必要とする。
【０００７】 最大入射角θｍａｘ（光円錐の外部光線）は、ｆ／＃，Ｆから数学的に以下の
通りに導出され得る： θｍａｘ＝ｔａｎ−１（（２Ｆ）−１）
【０００８】 従来の折返し型光路光学画像形成システムは、ＭａｃＮｅｉｌｌｅ ＰＢＳと
して知られている前述の光学素子を利用していた。ＭａｃＮｅｉｌｌｅ ＰＢＳ
は、異なる指標の２つの媒質の間の界面からいかなるｐ−偏光も反射されないブ
ルースター角と呼ばれる角度が存在するという事実を利用している。ブルースタ
ー角は以下の式から得られる： θＢ＝ｔａｎ−１（ｎ１／ｎ０）， なお式中、ｎ０は１つの媒質の指数であり、ｎ１はもう１つの媒質の指数であ
る。入射光線の入射角がブルースター角に達した時点で、反射されたビーム部分
は、入射平面に対して垂直な平面内で偏光される。透過されたビーム部分は入射
平面に対して平行な平面内で（完全にではないが）優先的に偏光される。ｓ−偏
光の効率の良い反射を達成するためには、ＭａｃＮｅｉｌｌｅ偏光子は、望まし
い角度についてブルースター角条件を満たす材料の薄いフィルムの多重層で構成
されている。フィルムの厚みは、フィルム層対が四分の１波の積層を形成するよ
うに選択される。
【０００９】 この構造は、ブルースター角条件が（材料中の分散以外）波長に依存していな
いという点で有利である。しかしながら、ＭａｃＮｅｉｌｌｅ ＰＢＳは、一対
の材料に対するブルースター角条件がわずか１つの入射角のみにおいて厳密に満
たされているという事実に起因して、広角性能を達成するのが困難である。入射
角がこの角度から逸脱するにつれて、スペクトルが均等でない漏洩が発生する。
この漏洩は、フィルム積層上の入射角がブルースター角よりもさらに垂直に近づ
くにつれて特に重大なものとなる。以下で説明する通り、各光線について反射平
面を基準にしたｐ及びｓ偏光の使用に付随する折返し型光路についてのコントラ
スト上の欠点も存在する。
【００１０】 標準的には、ＭａｃＮｅｉｌｌｅのＰＢＳはガラス立方体の中に収納されてお
り、ここでＰＢＳ薄フィルム積層は、立方体の対角線平面に沿って適用されてい
る。立方体内のガラスの指数を適切に選択することにより、立方体の面に対し垂
直に入射する光がＰＢＳのブルースター角で入射するようにＰＢＳを構築するこ
とができる。
【００１１】 純粋ｓ又は純粋ｐ偏光の入射ビーム間で１００：１を超える消光レベルを提供
しながら、ｆ／２．５という低いｆ／＃でのｓ−偏光とｐ−偏光の間の弁別を行
なう能力を有するＭａｃＮｅｉｌｌｅタイプのＰＢＳが開発されてきたと伝えら
れている。残念なことに、以下で説明するように、反射型画像形成装置で折返し
型光路内でＭａｃＮｅｉｌｌｅタイプのＰＢＳを使用する場合、コントラストは
、中央光線の反射平面との関係において回転させられた反射平面を有する光線の
偏光解消に起因して劣化する。以下で使用する「偏光解消」という語は、中央光
線の偏光状態からの光線の偏光状態の逸脱を記述するためのものである。投映シ
ステム内の光が一般に円錐として投映されるにつれて、大部分の光線は、中央光
線に対し完璧に平行ではない。偏光解消はｆ／＃が減少するにつれて増大し、色
選択性フィルムからの後続する反射の中で拡大される。この「偏光解消カスケー
ド」は、ＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳベースの投映機のｆ／＃を約３．３に有効に
制限しかくしてこれらのシステムの光処理能力効率を制限することを目的として
、一部の光学画像形成システム設計者によって計算されてきた。その関連部分が
本書に参考として内含されている、Ａ．Ｅ．Ｒｏｓｅｎｂｌｕｔｈ ｅｔ ａｌ
．の「投映表示装置内の反射型液晶光弁のコントラスト特性、ＩＢＭ Ｊ．Ｒｅ
ｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．Ｖ４２，１９９８年５月／７月、ｐ３５９〜３８６（以下
「Ｒｏｓｅｎｂｌｕｔｈコントラスト特性」と呼ぶ）を参照のこと。
【００１２】 最近になって、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃ
ｔｕｒｉｎｇは、新規のタイプの複屈折重合体多層偏光フィルム（「３Ｍ先進型
偏光フィルム」又は「ＡＰＦ」）を開発した。同時譲渡された同時係属親出願米
国特許出願第０９／３１２，９１７号は、かかるフィルムの偏光ビームスプリッ
タとしての使用について記述している。欧州特許出願ＥＰ０８３７，３５１Ａ２
号は、初期の３Ｍ多層フィルム材料であるもう１つの３Ｍ２重輝度増強フィルム
（ＤＢＥＦ）を、「広角」反射偏光子を有する投映表示装置の中で利用すること
を試みている。かかる参考文献は、ｐ及びｓ微分に言及しており、共通の反射偏
光子として３Ｍ材料を使用している。その上、「広角」性能は広く認知された設
計上の最終目的であるものの、「広角」に対する言及は、コントラストの限界及
びスペクトル漏洩の削減及びかかる最終目的をいかに達成するかについての教示
がないかぎり、無意味である。３Ｍ製品「ＤＢＥＦ」は、垂直入射で４〜６パー
セントの標準的なブロック方向漏洩を有する反射偏光子である。より高い角度で
は、漏洩は、幾分か減少するが、４５度では、消光は標準的になお数パーセント
である。ＤＢＥＦを用いた場合のコントラスト比は、標準的に、白色光について
９９：１以下の最大値に制限されることになる。しかしながら、ＤＢＥＦは、照
明源の性質及び精確なＤＢＥＦサンプルに応じて、いくつかの色帯のコントラス
トを２５：１という低い値にまで減少させるスペクトル漏洩になやまされている
。より優れた性能を得るためには、優れたスクリーン均等性及び暗状態でのスペ
クトル漏洩の不在が、関連する全ての色帯において優れた平均コントラストに随
伴することが望ましい。
【００１３】 非テレセントリック構成については、１９９７年ディスプレー国際会議議事録
（ｐ．Ｍ１９−２８）内及びＩＢＭ研究開発ジャーナル（第４２巻ｐ３１５〜３
２０，１９９８）の中でＰａｕｌ Ｍ．Ａｌｔにより報告されている以前の研究
作業が存在している。しかしながら、これらのシステムは、デカルトＰＢＳでは
なくむしろ従来のＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳ立方体を用い、ｆ／５で４０：１と
いうコントラスト比しか達成していない。ＰＢＳ及びその他のプリズムは、ｓ−
配向で使用されていた。
【００１４】 真に広角で高速の光学コンポーネントを内含しかつ高コントラスト画像の検分
又は表示を可能にし得る光学画像形成システムに対するニーズがなおも存在して
いる。さらに、色分解プリズムといったような個々のコンポーネントのサイズを
最小限におさえる光学設計を可能にすることも望まれる。
【００１５】 色分解プリズムは、偏光済み光ビームを受理してそのビームを一般に３色成分
へと分解する。カラープリズム及び画像形成装置は天然には、長軸と短軸を内含
する配向を有する。光学設計者は、現在、２つの選択肢のうちの一方を強いられ
ている。第1の選択肢は、画像形成装置の長軸が（画像形成装置に対する）カラ
ープリズム退出開口の長軸に対して平行になるように、カラープリズム上に画像
形成装置を設置することである。こうして、可能なかぎり小さなカラープリズム
を使用できるようになるが、この条件下では、ＰＢＳ及びカラープリズムの傾斜
軸が互いに平行に保たれた場合には、設計者は、投映機をタワー構成に構築する
よう強いられる。かかる構成は、投映機の最長寸法を垂直の配向に置き、これは
、さまざまな利用分野にとって不適切である可能性がある。第２の選択肢は、（
画像形成装置に対する）カラープリズム退出開口の短かい方向に沿って画像形成
装置の長軸を設置することにある。こうして、投映機の最長寸法が水平であるよ
り望ましい低い断面形状の投映機構成を使用することが可能となる。しかしなが
ら、これには、カラープリズムをより幅広にすること、従って、投映レンズがよ
り長い後方焦点距離を有することが必要となる。その結果、この構成は、より幅
広で、より重く、そしてより高価な投映レンズ及びカラープリズムコンポーネン
トを必要とすることになる。
【００１６】 発明の要約 本発明は、別々の色帯に分解し再結合させるためフィリップスプリズムと広角
「デカルト」偏光子ビームスプリッタ（「ＰＢＳ」）を内含し有利にも利用する
光学画像形成システムについて記述している。本発明の光学画像形成システムは
、高いコントラスト比を提供する一方で「高速」（低ｆ／＃）光学ビームと共に
使用することができる。光学画像形成システムという語は、投映システム、投映
表示装置、ヘッド取付け式表示装置、ヴァーチャルヴューワ、ヘッドアップディ
スプレイ、光学計算、光学相関及びその他の類似の光学検分及び表示システムを
内含するものと考えられている。デカルトＰＢＳは、分離したビームの偏光が、
その不変の一般的に直交する主要軸を基準としてＰＢＳとして定義づけされる。
ＭａｃＮｅｉｌｌｅとは対照的に、デカルトＰＢＳにおいては、分離したビーム
の偏光は実質的にビームの入射角とは無関係である。デカルトＰＢＳフィルムの
使用は又、より高い光出力を提供しかつ／又はその他の光学コンポーネントと置
換わるか又はそれを増強する湾曲したＰＢＳを用いたシステムの開発をも可能に
する。
【００１７】 広角ＰＢＳは、受容可能なシステムコントラストを維持しながら最高１１°（
空気中）以上の入射角で光線の円錐を受理する能力を有するＰＢＳとして定義づ
けされる。広角デカルト偏光子の特性を認識し有利に応用することにより、本発
明は、投映システム構成内で少なくとも１００対１又はより好ましくは１５０対
１のコントラスト比を維持しながら、ｆ／２．５以下のｆ／＃で機能する能力を
有する高効率光学画像形成システムを開示している。
【００１８】 本発明による光学画像形成システムの一実施形態は、広角デカルト偏光ビーム
スプリッタ、２．５以下のｆ／＃を有する光弁照明光学部品、色分解及び再結合
プリズム及び少なくとも２つの反射型光弁を内含する。デカルト偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）は、固定した偏光軸を構成する構造的配向を有する。反射型デ
カルトＰＢＳは、実質軸と呼ばれる１つのこのような固定軸に沿って偏光される
ような光ビームの成分を実質的に反射する。実質軸に沿わない偏光を伴う光ビー
ムのこれらの成分は、実質的に透過される。従って偏光ビームスプリッタは、固
定偏光軸を基準にした偏光状態を有する第１及び第２の実質的に偏光されたビー
ムへと入射光を分割し、反射型光弁上に第１の偏光ビームを導く。１実施例では
、デカルトＰＢＳは３Ｍの先進型フィルムを内含する。その他の実施例では、Ｐ
ＢＳは、その関連部分が本書に参考として内含されているＳｃｈｎａｂｅｌ ｅ
ｔ ａｌ．，「サブ波長周期金属ストライプ格子による可視光偏光の研究」、Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ３８（２），ｐ２２０〜２２６，１９
９９年２月、の中で記述されているもののようなワイヤグリッド偏光子を内含し
得る。その他の適切なデカルト偏光子も同様に利用可能である。
【００１９】 光弁照明光学部品は、多くとも２．５のｆ／＃，約１１度（空気中）の最小円
錐角を有し、システムは、理想的な画像形成装置を用いて１００対１を超えるコ
ントラスト比を有する。好ましい実施形態においては、コントラスト比は１５０
対１を上回り、照明光学部品は、２．２未満のｆ／＃を有する。照明光学部品は
、光ビームを条件づける（例えば予備偏光、整形、均質化及びろ過する）光学部
品である。ｆ／＃は、画像形成装置上に入射する光ビームと結びつけられる。
【００２０】 光弁又は画像形成装置は、スメクチック又はネマチック液晶光弁を内含する偏
光変調光弁であってよい。光学画像形成システムはさらに、予備偏光済み光へと
入力光を偏光する予備偏光子を含んでいてよく、予備偏光は、偏光ビームスプリ
ッタ上の入射光を含む。光学画像形成システムは同様に、色分解及び再結合プリ
ズムアセンブリ又はミラー及び複数の反射型光弁（すなわち画像形成装置）をも
内含する。プリズムアセンブリは、第２の傾斜軸，複数の色分解表面，複数の退
出表面を有する。プリズムは、偏光ビームスプリッタから偏光を受理し、偏光を
複数の色に分解し、偏光済みカラービームを各光弁へと導く。光学画像形成シス
テムは、入射光に供給を行なう適切な光源を内含することができる。
【００２１】 変形実施形態においては、反射型光弁は第１の偏光済みビームの少なくとも一
部分をもとの偏光ビームスプリッタ又は第２のＰＢＳに反射することができる。
【００２２】 上述のように、（画像形成装置への）カラープリズム退出開口は、長軸及び短
軸を含め、１つの配向を有する。光学設計者が、画像形成装置の長軸がカラープ
リズム退出開口の長軸に対して平行となるような形でカラープリズム上に画像形
成装置を設置した場合、設計者は、最小かつ最軽量の投映機構成を実現すること
になる。しかしながら、この条件では、従来、ＰＢＳ及びカラープリズムの傾斜
軸は互いに平行となるように強いられることから、設計者はタワー構成を構築す
ることを余儀なくされる。代替的には、上述の構成に対し垂直に配向された画像
形成装置に対応するように、より大きなカラープリズムを作ることが可能である
が、かかる配向は、カラープリズムのサイズ、重量及びコストを増大させるとい
う欠点を有する。このことは同様に、投映レンズがより長い後方焦点距離を有す
る結果をもたらし、このレンズの複雑さ、サイズ及び費用を追加する。デカルト
ＰＢＳの使用は、色分解コーティングのための傾斜軸がＰＢＳの傾斜軸に直交す
るようにカラープリズムの回転を可能にすることがわかった。こうして、ユーザ
ーは、重量、サイズ又はコストを犠牲にすることなく、フラット構成又はタワー
構成のいずれかを構築する選択肢が得られることになる。
【００２３】 設計者が望むとおりに、その色分解表面の傾斜軸がＰＢＳの偏光分解表面の傾
斜軸に対し平行か又は垂直のいずれかである状態で、プリズムが配向能力を有す
ることがきわめて望ましい。こうして、システムの設計者は、工業デザイン、冷
却、画像形成装置配置及びその他の実用的投映システムの考慮事項に関して最大
の融通性を得ることができる。デカルトＰＢＳとカラープリズムを組合わせるこ
とにより、低ｆ／＃で、カラープリズム及びＰＢＳが交叉した傾斜軸を有するよ
うにし、優れたコントラストを得ることが可能となる。こうして携帯式前方投映
システムにとって特に望ましい最小限のＣＰサイズを伴うフラットで低断面形状
の配向が可能となる。当該研究作業では、使用すべきカラープリズムの特定のタ
イプならびに望ましい結果を達成するためのプリズム配向について詳述する。
【００２４】 発明の詳細な説明 図１ａ及び１ｂは、本発明による投映システムの概略的平面図である。図１ａ
は、平行な傾斜軸で配向されたカラープリズムアセンブリ及びＰＢＳを有する本
発明によるｆ／２テストシステムを例示する。図１ｂは、垂直又は直交傾斜軸を
伴って配向されたカラープリズム及びＰＢＳを有する本発明によるｆ／２テスト
システムを例示している。図１及び２を参照すると、説明の中で以下の参照番号
が用いられている。
【００２５】 符号の説明 １２：アーク灯 １４：楕円レフレクタ １６：トンネル積分器 ２０：テレセントリック照明システム ２４：テレセントリックストッパ ２６ａ，２６ｂ：テレセントリックレンズ ２８：予備偏光子 ３０：偏光ビームスプリッタＰＢＳ ３２：デカルトＰＢＳフィルム ３６：フィリップスカラープリズムアセンブリ ３８：カラープリズム退出開口 ３８ｖ：ＣＰの「垂直方向」寸法 ３８ｈ：ＣＰの「水平方向」寸法 ４０ｂ：青色画像形成装置 ４０ｇ：緑色画像形成装置 ４０ｒ：赤色画像形成装置 ５０：投映レンズ ５６：ＰＢＳ傾斜軸 ５８：ＣＰ傾斜軸 ６０：照明光学軸 ６２：ＣＰを通る光学軸
【００２６】 ＰＢＳ及び色分割プリズムアセンブリの傾斜軸はこの実施形態では平行に示さ
れている。カラープリズム退出開口の長い寸法は、ページの外に出ている。
【００２７】 本発明は、ｐ及びｓ偏光状態間の弁別に基づくＰＢＳを用いて従来の光学画像
形成システムの照明光学部品のｆ／＃を制限する「偏光解消カスケード」の問題
を分析し認識する。大部分の反射型ＬＣＤ画像形成装置は、偏光回転している。
すなわち偏光は、その偏光状態が最も暗い状態について実質的に修正されていな
い状態又は望ましいグレースケールを提供するべく一定の偏光回転度が付与され
た状態のいずれかで透過されている。９０°の回転は、これらのＰＢＳベースの
システムにおいて最も輝度が高い状態を提供する。従って、偏光済み光ビームが
一般に、反射型ＬＣＤ画像形成装置のための入力ビームとして使用される。偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の使用は、入力ビームの偏光及び光路の折返しの両
方にとって魅力的な設計上の代替案を提供する。
【００２８】 図１によって例示されているシステム例は、いくつかの点で市販の投映機とは
異なっている（例えば、ランプからの公称ｐ偏光された光を、効率改善のため、
望まれるｓ偏光状態に変換するための配慮が全くなされていない）が、それは確
かに、照明光ビームのｆ／＃の容易な修正を可能にする融通性あるテストシステ
ムを提供している。図１のシステムでは、メタルハライドランプ又は高圧水銀ア
ーク灯１２から光が発出され、楕円レフレクタ１４により収集されている。ラン
プ及びレフレクタからの収束する光ビームは、全内部反射によりその内部でビー
ムを多数回反射させるガラストンネルビーム積分器１６内に挿入される。この結
果、上流側端部で挿入されたものよりも均質なビーム強度がトンネル積分器の下
流側端部で発出されることになる。トンネル積分器は好ましくは、照明されるべ
き画像形成装置（４０ｂ，４０ｇ及び４０ｒ）の光学的に活性な画素部域と同じ
横断面寸法を有するべきである。
【００２９】 トンネル積分器から発出された後、光は、テレセントリック照明システム２０
の第１のテレセントリックレンズ２６ａによって収集される。このレンズは、ト
ンネル積分器１６の発出端部から１焦点距離のところに位置設定され、テレセン
トリックストッパ２４を通して第２のテレセントリックレンズ２６ｂ上に光を透
過させる。テレセントリックストッパ２４と第２のテレセントリックレンズ２６
ｂの間に、我々は、図１の平面に対して垂直に光を偏光させるために偏光子を設
置した。これは、「垂直」又は「公称ｓ」偏光と呼ばれる。偏光子２８は、シス
テム内の一定数の場所に設置できるが、光強度は、テレセントリックストッパ２
４近くで、該システム内のその他の適切な場所に比べさらに低いものである。従
って偏光子２８とこのストッパのすぐ前又は後のいずれかに設置することにより
、偏光子の寿命を最大にすることができる。
【００３０】 結果として得られた垂直に偏光されたテレセントリックビームは次にデカルト
ＰＢＳ３０内に移行し、この中で、デカルトＰＢＳフィルムは垂直に偏光された
光を実質的に反射するように配向されている。「フィルム」という語には制限的
な意味はなく、例えば、ワイヤグリッド偏光子又は３Ｍ ＡＰＦ多層光学フィル
ム偏光子内の素子アレイを意味し得る。従って、光はカラープリズムアセンブリ
３６内に移行し、ここでそれは、それぞれ赤色、緑色及び青色画像形成装置（４
０ｒ，４０ｇ及び４０ｂ）を照明する全く異なる赤色、緑色及び青色ビームへと
分解される。明確さを期して、カラープリズムアセンブリ３６は、赤色及び青色
のそれぞれのコーティングの軸がデカルトＰＢＳフィルム３２の傾斜軸に対して
平行である状態で、従来の配向で示されている。ＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳを用
いた先行技術のためにはこの配向が必要であるものの、以下では、デカルトＰＢ
Ｓフィルム３２の利用によりビームの主要軸を中心として９０度だけカラープリ
ズムアセンブリ３６を回転させることが可能となり、そのため、図中の赤色及び
青色画像形成装置は図中で互いとの関係において垂直に配向されることになり、
又、ＰＢＳ３０からの公称ｓ偏光は、カラープリズムアセンブリ３６のカラー選
択表面との関係においてｐ偏光されることになる、ということを示す。
【００３１】 このことは、図２ａ及び２ｂにおいてもさらに例示されている。図２ａは、カ
ラープリズムアセンブリ３６の傾斜軸５８がＰＢＳ３０の傾斜軸５６に対し平行
であるような配置を示している。図２ｂは、カラープリズムアセンブリ３６の傾
斜軸５８がＰＢＳ３０の傾斜軸５６に対して垂直である、デカルトＰＢＳ３０に
よって可能となった配置を示している。
【００３２】 図１で利用されているカラープリズムアセンブリを、緑色光ビームを含めた全
てのカラー光ビームが画像形成装置上に反射されるような形で構成することがで
きる、ということにも留意されたい。すなわち、緑色光が偏向されずに緑色画像
形成装置上に通過するのではなく、むしろ緑色光ビームは赤色及び青色ビームと
共に反射される。同様に、赤色又は青色ビームのいずれも偏向されずにその意図
された画像形成装置上に通過することになるような形で、一変形実施形態を配置
することが可能である。
【００３３】 各々の画像形成装置４０ｒ，４０ｇ及び４０ｂは、各画素から離れるように反
射されるにつれて入射光の偏光状態を回転させるように各々個別に対処され得る
、数多くの分離して独立した画像素子（画素）の形に分割される。特定のカラー
チャンネルのための画素素子が暗くなるよう意図されている場合には、該当する
画像形成装置上のその画素において偏光回転は全く起こらず、光はカラープリズ
ムアセンブリ３６を通って外にそしてＰＢＳ３０の中に反射し戻される。このカ
ラー画素素子からデカルトＰＢＳフィルム３２に達した光は、このときなおも垂
直に偏光され、従ってデカルトＰＢＳフィルム３２によりテレセントリックシス
テムを通ってランプ内へ垂直偏光し戻される。この光のうち実質的にいずれも投
映レンズアセンブリ５０内に伝播せず、従っていずれもスクリーン（図示せず）
上に投映されない。特定のカラーチャンネルのための画素素子が明るくなるよう
意図されている場合には、該当する画像形成装置上のその画素で偏光回転が発生
し、光はカラープリズムアセンブリ３６を通って外にそしてＰＢＳ３０の中へと
反射し戻される。このカラー画素素子からデカルトＰＢＳフィルム３２に達した
光はこのとき少なくとも部分的に水平に偏光され、従って、デカルトＰＢＳフィ
ルム３２によって投映レンズ内に部分的に実質的に透過され、その後スクリーン
（図示せず）上に画像形成される。
【００３４】 各々のカラー画像素子から反射された光に付与される水平方向偏光度は、その
時点で特定のカラー画素から望まれる輝度レベルに左右されることになる。偏光
の回転が任意の与えられた時点で純粋水平方向偏光状態に近づけば近づくほど、
その特定の時点におけるその特定のカラー画像素子のための結果として得られる
スクリーン輝度は高くなる。
【００３５】 本研究作業では、使用されるべきカラープリズム３６の特定のタイプならびに
望まれる結果を達成するためのカラープリズム３６の配向について詳述する。カ
ラープリズム３６は、設計者が望むとおりにその傾斜軸がＰＢＳ３０の傾斜軸に
対し平行か又は垂直である状態で配向され得ることがきわめて望ましい。こうし
て、システム設計者は、工業デザイン、冷却、画像形成装置設置及びその他の実
用的投映システム考慮事項に関して最大限の融通性を有することができるように
なる。例えば、できるかぎりコンパクトなカラープリズムアセンブリを用いて（
投映機の最短の寸法が使用中水平に保たれる）タワー構成又は（最短寸法が使用
中垂直に保たれる）より従来型であるフラットな構成のいずれを作るべきかにつ
いての決定は、上述の融通性がない場合、設計者に開放された選択肢とはならな
い。図１の構成を用いて設計者に開かれた代替案は、過去においては、次のよう
なものであった：すなわち：ａ）選択された画像形成装置を収容するべく、でき
るかぎりコンパクトなカラープリズムを使用して設計するが、プリズムは「タワ
ー」構成で配置すること、又はｂ）カラープリズムの面のより短かい寸法内で画
像形成装置の長く水平な軸を収容する能力を有するより大きなカラープリズムを
設計すること。第２のケースでは、投映機はフラットな構成で配向され得るが、
代替的タワー構成に比べてさらに大きく重い。市場で小さいサイズ及び軽量性が
重視されていることに起因して後者が望ましくないのに対し、前者の選択肢は、
商業的及び熱的理由から望ましくない可能性がある。デカルトＰＢＳは、有用に
も低いｆ／＃で充分に純粋な偏光状態を準備することから、カラープリズム３６
は、デカルトＰＢＳが利用されている場合、光学軸６２のまわりで９０°回転さ
れ得る。こうして水平な投映機レイアウトのためにより小さなカラープリズム３
６を利用することが可能になる。
【００３６】 実施例 偏光分割表面として３Ｍ ＡＰＦタイプのデカルト偏光子フィルムが使用され
た。これにより、ＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳと同様に、ガラス立方体の中にデカ
ルトＰＢＳフィルムを置くことが可能になる。ＡＰＦタイプのＰＢＳが有する利
点は、ＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳとは異なり、あらゆる屈折率のガラスで使用可
能であるという点にある。このため、異なる利用分野のために望ましいものであ
りうる異なる特性を有するガラスを選択するための融通性が可能となる。例とし
ては、色域やカラーバランスが重要である場合の低い青色光吸収、又は高い光強
度の利用分野のための低応力光学係数、又は、コンパクトな設計が重要である場
合により小さいコンポーネントを可能にするガラス内のより小さな角伝播のため
のより高い屈折率がある。第２に、カラープリズム中で使用されるもののような
傾動された色分解コーティングは、角度に敏感であることから、これらの実験の
ためには、完全にテレセントリックなビームが使用された。このビームは、画像
形成装置上の全ての箇所で完全ｆ／２円錐を提供し、かくして１つのｆ／２ビー
ム内の全ての許容可能な光線が、我々のテストにおける全ての画像場所で確実に
代表されるようになっている。該システムは、例えば、容易な照明変化ｆ／＃を
可能にするべく、最大の融通性を得るように設計された。
【００３７】 図１のＰＢＳ３０は、ページの中へ及びページの外へ（垂直方向に）偏光され
た光で照明されており、従って、それは公称、ＰＢＳに関してのｓ偏光ビームで
ある。この垂直方向を、今後ｙ方向と呼び、光の伝播方向をｚ方向と呼ぶことに
する。描写されているカラープリズム３６は、いわゆるフィリップスプリズムで
ある。しかしながら、詳述された結果は、精確なカラープリズム構成とは無関係
であるものと予想されている。
【００３８】 ランプ１２からＰＢＳ上に入射するｙ偏光は、ＰＢＳによりカラープリズム内
に反射される。カラープリズムは、その赤色及び青色光のための反射平面が（ｙ
軸に対し平行な）ＰＢＳの回転軸に対し平行な軸を中心にして回転させられてい
る状態で示されている。図示された構成を、「ｓ配向」カラープリズムと呼ぶ。
【００３９】 考慮されるべきもう１つのケースは、カラープリズムが、それを通る中央光線
の伝播方向を中心として９０度回転されているケースである。この場合、傾斜し
た色反射表面は、ＰＢＳ回転軸に垂直な軸を中心として回転させられ、これを、
「ｐ配向」カラープリズムと呼ぶことにする。
【００４０】 広角高消光ＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳ及びカラープリズムシステムが市販され
ているが、一般にｆ／２．８以上でしか作動しないように設計されている。いか
なるカラープリズムも伴わず、シミュレートされた完全画像形成装置を伴ってｆ
／２でこのようなＭａｃＮｅｉｌｌｅを使用した実験結果は、わずか８０：１の
コントラストしか生み出さなかった。当該実験セットアップ例では、シミュレー
トされた完全画像形成装置は、暗い状態をシミュレートする第１の表面ミラー及
び、このミラーに積層されかつその光学軸が明状態をシミュレートする入射偏光
に対し４５度を成すように回転させられた４分の１波フィルム（ＱＷＦ）で構成
されている。従って（完全な画像形成装置のためには２５０：１を超過し、従っ
て実際の画像形成装置とのシステムコントラストが適切になる）受容可能なレベ
ルのコントラストが、ひとたびカラープリズムを挿入した時点で可能となるとい
うことは考え難い。
【００４１】 しかしながら、本発明のデカルトＰＢＳ及びカラープリズムは、１つのシステ
ム内で共に使用するように特に設計されている。この設計は、ＰＢＳ及びカラー
プリズムがそのそれぞれの反射型平面を平行な軸を中心として回転させるように
配向されているということを仮定している。一般に、既知の以前のシステムはＰ
ＢＳ及びカラープリズムがその反射表面のために平行な傾斜軸を有する状態で設
計されてきたということがわかっている。かかる配置は、最高のコントラストを
有する光線が、ＰＢＳについてであれ色選択性表面についてであれ、反射表面に
対する垂線と光学軸によって画定された平面（すなわち中央光線の反射平面）内
を伝播する光線であることを理由として選択されてきたと思われる。かくして中
央光線の反射平面近くにある高コントラストの狭帯域（いわゆるマルタ帯域）を
有する従来のコンポーネントについては、垂直な傾斜軸は、ＰＢＳの高コントラ
スト帯域とカラープリズムの垂直な高コントラスト帯域の重なりによって画定さ
れた高コントラストの極めて小さな領域を結果としてもたらすことになる。この
極めて小さい角度空間領域内に収納された光の量は、有用なほどに小さいｆ／＃
で受容可能なコントラストを提供するには不適切であり、従ってこの構成が、従
来のコンポーネントを使用する設計者によって選択されることは全くなかった。
【００４２】 デカルトＰＢＳについては、ＰＢＳ表面から反射された光線についての高コン
トラストの帯域は、ひじょうに広い固有コントラストは非常に優れていることか
ら、ＰＢＳとカラープリズムの傾斜軸の交叉に起因するコントラストの劣化はひ
じょうに小さい。実際、一部のケースでは、コントラストに何らかの固有劣化が
あれば容易に気づくものと当初予想されていたにもかかわらず、データからはか
かる劣化の存在は明らかではない。コンポーネント及びシステムの性能について
、以下の例を通して実証していく。
【００４３】 実施例１：カラープリズムの無いＡＰＦ デカルトＰＢＳの性能。 ＡＰＦＰＢＳの基準線性能、その暗状態での画像形成装置のミラーシミュレー
ション及びその明状態での画像形成装置の四分の一波フィルムを伴うミラーシミ
ュレーションを、（カラープリズムの無い）図１のシステムの全体的コントラス
ト能力と共に立証するために、まずデータを収集した。結果として得られたデー
タは、ＡＰＦデカルトＰＢＳの２つの異なるサンプルについて、図３及び４に示
されている。このデータは、プレートタイプのデカルトＰＢＳシステムの以前に
報告された性能に比べても、ひじょうに高いコントラストレベルを示している。
図３は、ｆ／２での光の波長の関数として結果を示しており、一方図４は、ｆ／
＃の関数として結果を示している。両方のケースにおいて、ＰＢＳフィルムは、
ＢＫ７ガラスで作られた立方体プリズムの中に収納された。図４では、データは
、ＰＢＳプリズム内のわずかなヘイズに起因する迷光を除去するため、投映レン
スのすぐ前に任意のクリーンアップ偏光子を伴った状態及び伴わない状態でデー
タを収集した。この任意の偏光子は、図３中のデータについては存在しない。こ
れらのコントラストレベルは、ＰＢＳを含むもののカラープリズムを含まない光
学系自体が、明状態で存在する光の０．１％未満を提示する暗状態を有すること
示している。
【００４４】 実施例２：平行な傾斜軸のＡＰＦデカルトＰＢＳ及びカラープリズムの性能 システムにカラープリズムを付加したものの画像形成装置が以前の通りミラー
及び四分の一波フィルムによりシミュレートされ続けた場合には、偏光解消カス
ケードの効果を査定することができる。これらの効果を評価するために、カラー
プリズムを、完全にｐ偏光された光で最適な形で作動するように設計した。カラ
ープリズムは、ＰＢＳ及びカラープリズムが平行な傾斜軸を有する状態で、最低
２．８のｆ／＃で使用するために設計した。ＢＫ７及びＳＫ５ガラスで作られた
カラープリズムのバージョンがこの研究作業では使用されたが、当該例は、設計
作業で使用されたものと整合する屈折率を有するＢＫ７ガラスプリズムに焦点を
あてている。ここで、カラープリズムは、デカルト偏光子によって提示されるも
ののような完全にｙ偏光された光で作業するように設計されたという点を指摘し
ておくことが重要である。それは、ＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳにより導入された
偏光不純物を補償するように特定的に設計されていなかった。（ＭａｃＮｅｉｌ
ｌｅ偏光子により導入された光の偏光状態の角度依存性位相及び回転を改善する
ようにカラープリズムを設計することは、デカルトＰＢＳを用いたシステムの性
能を劣化させることになる。同様にして、デカルトＰＢＳでうまく作動するよう
に設計された色分解及び再結合プリズムは、ＭａｃＮｅｉｌｌｅＰＢＳでの性能
が良くないと思われる）。従ってデカルトＰＢＳを使用することで、かかる補償
の必要性を取り去ることによってカラープリズムの設計は簡略化される。
【００４５】 図５ａは、平行な傾斜軸を有する図１のシステム内にカラープリズム及びＡＰ
ＦＰＢＳを設置した結果を示す。この図についてデータを収集するにあたっては
、低コントラストの黄色及び緑青色領域からの光を遮断するために「ノッチフィ
ルタ」が使用された。（これらのスペクトル領域は、帯域縁部近くの光の位相に
対する色分解コーティング内の帯域縁部の効果に起因して低いコントラストを有
する）。図５ｂは、同じ任意のユニットの中の暗及び明状態の放射照度を示す。
明所コントラスト比は３８９：１である。
【００４６】 図６は、図５のシステム構成のための暗状態のマルタ帯域を示し、図７は、い
かなるカラープリズムも伴わないＡＰＦのための同じマルク帯域を（比較用に）
示している。平行な傾斜軸について、カラープリズムのマルタ帯域は重なり、Ｐ
ＢＳのものに平行である。こうして結果として得られたマルタ帯域の幅は減少し
、その結果、カラープリズムなしで図３及び４中で用いられている構成とカラー
プリズム付きで図５について使用された構成の間のコントラスト比は低減する。
【００４７】 中央光線の反射平面のまわりの比較的狭い領域の外側のコントラストの劣化は
、カラープリズムに原因を帰することができる。これは、カラープリズムが除去
されたときの同等の瞳孔画像を示す図７から明らかである。これらの画像のため
に用いられたデジタルカメラは自動的に画像の輝度を再スケーリングし、従って
２つの図の間での直接的な比較は不可能である。しかしながら図７の構成のため
のコントラスト比は、図６についてのものの約６倍であり、この暗状態の瞳孔画
像が図６よりも６倍暗いということも意味している。
【００４８】 実施例３：垂直な傾斜軸を有するＡＰＦデカルトＰＢＳ及びカラープリズムの性
能 ＰＢＳ自体のためのマルタ帯域は非常に深く広いものであるため、我々は、カ
ラープリズムに起因するマルタ帯域とＰＢＳに起因するマルタ帯域の交叉から結
果として得られるコントラストの最小限の劣化が存在する可能性があると予想し
ている。この場合、ＰＢＳの広い水平方向マルタ帯域の上にカラープリズムの狭
い水平方向マルタ帯域を表象的に重ねるのではなくむしろ、ＰＢＳの広い水平方
向マルタ帯域上に交叉する形でカラープリズムに起因して垂直方向マルタ帯域が
重ねられる。ＡＰＦＰＢＳのマルタ帯域がきわめて広いものであることから（瞳
孔画像は約１４°外の極角度を有する光線を含んでいる）、この帯域交叉の結果
もたらされるコントラストの劣化は小さいものである。これは、従来のＭａｃＮ
ｅｉｌｌｅＰＢＳ コンポーネントの場合と全く異なっている。
【００４９】 図８は、ＰＢＳからのｓ偏光がカラープリズムの傾斜表面に対しｐ偏光された
ものとなるような形でカラープリズムが回転させられたときに得られる性質を実
証している。コントラストが図５において幾分か低いものの、減少はかなり小さ
く約１５％にすぎない（３０１：１対３６０：１）ということは明白である。さ
らに、高圧Ｈｇランプが使用されたこと、そしてこれらのランプが不均等のとが
ったスペクトル強度関数（図５ｂ及び８ｂを見ればわかるように）を呈すること
から、明所コントラストは、カラープリズムコーティングが最良のコントラスト
を提供する精確な波長に対しかなり敏感である。
【００５０】 ランプのスペクトル強度関数はとがった性質を有することから、最終的性能は
、カラープリズムのスペクトルコントラスト性能における小さな変動に対し非常
に敏感なものとなる。従って、プリズムの傾斜軸がＰＢＳの傾斜軸に対し平行で
ないようにプリズムの傾斜軸を回転させた後ピークスペクトルコントラスト波長
が確実にランプ強度のスペクトルピークにとどまるようにカラープリズム設計を
精緻化することが不可欠である。図９は、垂直傾斜軸構成についてのマルタ帯域
を描いている。図５及び８の間に見られる最小コントラスト比を保ちながら、こ
の画像は、図６の画像を９０°回転させたものにかなり似ている。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 本発明による投映システムの２つの実施形態の概略的平面図で
ある。
【図１ｂ】 本発明による投映システムの２つの実施形態の概略的平面図で
ある。
【図２ａ】 本発明による平行及び垂直傾斜軸を伴って配向された第１及び
第２のＰＢＳ及びカラープリズムの側面斜視図である。
【図２ｂ】 本発明による平行及び垂直傾斜軸を伴って配向された第１及び
第２のＰＢＳ及びカラープリズムの側面斜視図である。
【図３】 ＡＰＦデカルトＰＢＳコントラスト性能と光波長の関係を示すグ
ラフである。
【図４】 ＡＰＦデカルトＰＢＳコントラスト性能とｆ／＃の関係を示すグ
ラフである。
【図５ａ】 平行な傾斜軸のＰＢＳ及びカラープリズムについてのコントラ
スト及び暗及び明状態スペクトル放射輝度と波長の関係を示すグラフである。
【図５ｂ】 平行な傾斜軸のＰＢＳ及びカラープリズムについてのコントラ
スト及び暗及び明状態スペクトル放射輝度と波長の関係を示すグラフである。
【図６】 平行なｓ配向されたＰＢＳとカラープリズムについての、暗状態
マルタ帯域の瞳孔画像である。
【図７】 カラープリズム無しのＡＰＦＰＢＳについての暗状態マルタ帯域
の瞳孔画像である。
【図８ａ】 交叉した傾斜軸の有するＰＢＳ及びカラープリズムについての
コントラストと波長の関係を示すグラフである。
【図８ｂ】 交叉した傾斜軸のＰＢＳ及びカラープリズムについての暗及び
明状態スペクトル放射輝度のグラフである。
【図９】 垂直傾斜軸についてのマルタ帯域の暗状態瞳孔画像である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・エル・ブルゾーネ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA15 EA16 EA18 MA02 MA20 2H091 FA08Z FA10X FA21X FA26X FA26Z FA41Z FA50Z LA17 LA30 MA07 2H099 AA12 BA09 CA02 CA11 DA05 2K103 AA01 AA05 AA14 AA16 AA17 BB02 BC01 BC08 BC15 BC17 CA17 CA19 CA40 CA46 5C060 BA03 BC05 DA05 GB06 HC05 HC16 HC22 JA17 JB06

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）２．５以下のｆ／＃を有する、光ビームを提供する照明
    システム（２０）と、 ｂ）光ビームを受理するように方向づけされた第１の傾斜軸を有するデカルト
    偏光ビームスプリッタ（３０）であって、外見上デカルトビームスプリッタとの
    関係において光ビームを偏光させ、第１の偏光方向を有する第１の偏光済み光ビ
    ームを折返させ、第２の偏光方向を有する第２の偏光済み光ビームを透過させる
    デカルト偏光ビームスプリッタと、 ｃ）偏光済み光ビームの１つを受理するように光学的に心合せされ、第２の傾
    斜軸，複数の色分解表面及び複数の退出表面を有する色分解及び再結合プリズム
    （３６）であって、第２の傾斜軸は、偏光済みビームが外見上色分解表面との関
    係において反対の偏光方向に偏光回転されそれぞれのカラー光ビームが各々の退
    出表面を通って退出するようにデカルト偏光ビームスプリッタの第１の傾斜軸に
    対し垂直に方向づけされている、色分解及び再結合プリズム（３６）と、 ｄ）それぞれのカラー光ビームのうちの１つを受理するべく色分解及び再結合
    プリズムの退出表面の１つに各々設置され、上に入射するカラー光ビームの偏光
    状態を各々が別々に変調できる複数の偏光変調画像形成装置（４０）と、 を含んで成る光学画像形成システム。
  2. 【請求項２】 第１の偏光方向がｓ−偏光であり第２の偏光方向がｐ−偏光
    である、請求項１に記載の光学画像形成システム。
  3. 【請求項３】 第１の偏光方向がｐ−偏光であり、第２の偏光方向がｓ−偏
    光である、請求項１に記載の光学画像形成システム。
  4. 【請求項４】 照明システムが実質的に予備偏光された光のビームを提供す
    る、請求項１に記載の光学画像形成システム。
  5. 【請求項５】 色分解及び再結合プリズムが少なくとも３つの退出表面を内
    含し、複数の画像形成装置には少なくとも３つの画像形成装置が含まれ、カラー
    光ビームの各々が異なる色であり、各々の画像形成装置が異なるカラー光ビーム
    のうちの１つを受理する、請求項１に記載の光学画像形成システム。
  6. 【請求項６】 各々の画像形成装置が偏光変調済み画像を反射し、各画像が
    色分解及び再結合プリズムの中に入り、プリズムが単一の結合画像へと画像を再
    結合させ、結合画像がデカルト偏光ビームスプリッタによって透過される請求項
    １に記載の光学画像形成システム。
  7. 【請求項７】 結合画像がレンズアセンブリによって検分用表面上に投映さ
    れる、投映レンズアセンブリ（５０）をさらに含む請求項６に記載の光学画像形
    成システム。
  8. 【請求項８】 光学システムが前方投映システムである、請求項１に記載の
    光学画像形成システム。
  9. 【請求項９】 光学システムが後方投映システムである、請求項１に記載の
    光学画像形成システム。
  10. 【請求項１０】 色分解及び再結合プリズムがフィリップスプリズムを内含
    する、請求項１に記載の光学画像形成システム。
  11. 【請求項１１】 デカルト偏光ビームスプリッタがＡＰＦ多層光学フィルム
    を内含する、請求項１に記載の光学画像形成システム。
  12. 【請求項１２】 偏光変調画像形成装置がＬＣＯＳ画像形成装置を内含する
    、請求項１に記載の光学画像形成システム。
  13. 【請求項１３】 ａ）第１の傾斜軸を画成するデカルト偏光ビームスプリッ
    タと、 ｂ）第２の傾斜軸を有する色分解プリズムアセンブリと、 を含んで成り、 ｃ）デカルト偏光ビームスプリッタとプリズムアセンブリは、第１及び第２の
    傾斜軸が互いに垂直となるように配置されている、投映システム。
  14. 【請求項１４】 光ビームを提供し２．５以下のｆ／＃を有する照明システ
    ムをさらに含んで成る、請求項１３に記載の投映システム。
  15. 【請求項１５】 投映システムが前方投映システムである、請求項１３に記
    載の投映システム。
  16. 【請求項１６】 システムが後方投映システムである、請求項１３に記載の
    投映システム。
  17. 【請求項１７】 色分解プリズムアセンブリがフィリップスプリズムを内含
    している、請求項１３に記載の投映システム。
  18. 【請求項１８】 デカルト偏光ビームスプリッタがＡＰＦ多層光学フィルム
    を内含している、請求項１３に記載の投映システム。
  19. 【請求項１９】 画像を表示するための投映機械において、 ａ）第１の傾斜軸を内含する不変で一般に直交する主要軸を有し、入射光ビー
    ムの第１の偏光成分ビームを反射し、第２の偏光成分ビームを透過するデカルト
    偏光ビームスプリッタであって、分離した成分ビームの偏光が主要軸を基準にし
    ている、デカルト偏光ビームスプリッタと、 ｂ）偏光成分ビームの１つを受理するように光学的に心合せされ、傾斜軸を有
    する複数の色分解表面を有する色分解プリズムアセンブリと、 を含んで成る投映機械。
  20. 【請求項２０】 その色分解表面の傾斜軸が、デカルト偏光ビームスプリッ
    タの第１の傾斜軸に対して平行である、請求項１９に記載の投映機械。
  21. 【請求項２１】 その色分解表面の傾斜軸がデカルト偏光ビームスプリッタ
    の第１の傾斜軸に対し垂直である、請求項１９に記載の投映機械。
  22. 【請求項２２】 入射光ビームを提供し、多くとも２．５のｆ／＃を有する
    照明システムをさらに含んで成る、請求項１９に記載の投映機械。
  23. 【請求項２３】 プリズムアセンブリが複数の退出表面を有し各々の画像形
    成装置が対応する退出表面との関係において光学的に心合せされている、請求項
    １９に記載の投映機械。
  24. 【請求項２４】 ａ）投映レンズアセンブリをさらに含み、 ｂ）各々の画像形成装置が偏光変調反射画像形成装置であり、プリズムアセン
    ブリが色分解及び再結合プリズムアセンブリであり、 ｃ）プリズムアセンブリが一偏光成分ビームを受理し、偏光成分ビームを複数
    のカラービームへと分解し、 ｄ）各々のカラービームがそれぞれの退出表面を通って退出し、カラービーム
    の一部分がそれぞれの画像形成装置により偏光変調されて反射され、 ｅ）カラービームの反射された部分がプリズムアセンブリ内に再び入り、単一
    画像ビームに再結合され、画像ビームは、デカルト偏光ビームスプリッタにより
    投映レンズアセンブリに導かれ、投映レンズアセンブリが画像を投映する、 請求項２３に記載の投映機械。
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