JP2005538415A - 偏光ビームスプリッターを備える画像投影システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
画像投影システム(10)は1つ以上のグリッド偏光ビームスプリッター(14a〜c、28、29)と1つ以上の透過アレイ(16a〜c)とを備える。光源(22)及び前段偏光器(26a〜c)からの偏光ビームは透過アレイに向けられ、画像情報を符号化するため偏光光ビームの偏光成分を選択的に変えることで偏光ビームの偏光成分を変調させ、変調ビームを形成する。変調ビームは、該ビームを反射及び透過ビームへと分離する分析器として働くワイヤグリッド偏光ビームスプリッターに向けられる。スクリーン(18)が符号化画像情報を表示するため反射及び透過ビームの一つに配置される。偏光ビームスプリッターは、反射ビームが透過アレイから離れるように変調ビームに対し所定角度に配位される。複数の透過アレイを異なる色のために使用可能である。1つ以上の偏光ビームスプリッター(28、29)は分析器及び結合器の両方として機能できる。
画像投影システム(10)は1つ以上のグリッド偏光ビームスプリッター(14a〜c、28、29)と1つ以上の透過アレイ(16a〜c)とを備える。光源(22)及び前段偏光器(26a〜c)からの偏光ビームは透過アレイに向けられ、画像情報を符号化するため偏光光ビームの偏光成分を選択的に変えることで偏光ビームの偏光成分を変調させ、変調ビームを形成する。変調ビームは、該ビームを反射及び透過ビームへと分離する分析器として働くワイヤグリッド偏光ビームスプリッターに向けられる。スクリーン(18)が符号化画像情報を表示するため反射及び透過ビームの一つに配置される。偏光ビームスプリッターは、反射ビームが透過アレイから離れるように変調ビームに対し所定角度に配位される。複数の透過アレイを異なる色のために使用可能である。1つ以上の偏光ビームスプリッター(28、29)は分析器及び結合器の両方として機能できる。
Description
本発明は、概して、光の一つの直線偏光成分を反射し、他の偏光成分を伝達する偏光ビームスプリッターを備える可視光スペクトル内で作動可能な画像投影システムに関する。より詳しくは、本発明は、光の一つの偏光成分を伝達若しくは透過させ、他の偏光成分を反射するため光源の電磁場と相互作用する複数の細長い反射要素から構成されたコンパクトな軽量ビームスプリッターを備えた画像投影システムに関する。
偏光光は、例えば投影液晶ディスプレイ(LCD)等、幾つかの用途において必要となる。そのようなディスプレイは、典型的には、光源、光を集めて合焦させるためのレンズ等の光学要素と、該光の一つの偏光成分を液晶アレイに伝達させる偏光器と、光の偏光を操作し、画像情報を符号化するための液晶アレイと、偏光を変化又は保持するため該アレイの各画素を取り組むための手段と、選択された画素から望ましくない光を却下するための第2の偏光器(所謂、分析器)と、画像が合焦されるところのスクリーンと、から構成される。
第1の偏光器と第2の偏光器(分析器)として両方の働きを奏するため単一の偏光ビームスプリッター(PBS)を使用することが可能である。例えば、液晶アレイが反射性を有し、例えば、シリコン上の液晶(LCOS)光バルブである場合、それは、選択された画素の偏光を変更させることにより画像を符号化した後、偏光器から偏光器へと直接ルビームを反射させることができる。そのようなシステムは、タカナシにより構想された(米国特許番号5,239,322号)。そのコンセプトは、フリッツ及びゴールドにより念入りに仕上げられた(米国特許番号5,513,023号)。これらの類似のアプローチは、光学的レイアウト及び性能に重要な利点を提供する。しかし、従来の偏光ビームスプリッターにおける欠陥の故に、実際には何も実現されていなかった。投影液晶ディスプレイにおいて従来の偏光ビームスプリッターを使用することの欠点は、明るくない画像、低いコントラスト、不均一なカラーバランス又は不均一な強度(光円錐に関する不均一性能に起因した)を含んでいる。加えて、多数の従来の偏光ビームスプリッターは、余剰加熱の故に短命である上に、非常に高価である。
そのような画像投影システムを商業上成功させるためには、従来の陰極線管(CRT)のテレビディスプレイにより提供された画像よりもかなり良い画像を分配しなければならない。そのようなシステムは従来のCRT技術よりも高価となりそうであるからである。従って、画像投影システムは、(1)適切な色又はカラーバランスを備えた明るい画像と、(2)良好な画像コントラストと、(3)可能な限り安価であることを提供しなければならない。改善された偏光ビームスプリッター(PBS)は、この目標を達成する上で重要な部品である。PBSは、ディスプレイシステムの可能な性能を決定する限定された構成要素であるからである。
表示性能にかなり影響を及ぼすPBS特性は、(1)偏光器が機能することができる、角度アパーチャ、即ちfナンバー、(2) PBSの使用に伴う、吸収度又はエネルギー損失、及び、(3)PBSの耐久性である。光学では、fナンバーの角度アパーチャは、PBSが使用し、所望の性能レベルを維持することができる光円錐の角度を記載している。より大きな円錐、即ち、小さいfナンバーが望まれている。より大きな円錐は、より大きな光が光源から集められることを可能にし、より大きなエネルギー効率及びよりコンパクトなシステムをもたらすからである。
PBSの使用に関連する吸収度及びエネルギー損失は、明らかにシステムの明るさに影響を及ぼす。光学系で損失される光が多ければ多いほど、ビュースクリーンに投影することができる光は、より少なくなるからである。加えて、偏光器により吸収される光エネルギーの量は、光学システムを通過する光が、平方センチメートル当たりのワット数のオーダーで非常に強烈であるところの画像投影システムにおいて特に、その耐久性に影響を及ぼす。この強烈な光は、例えばポラロイドシート等の一般の偏光器に容易に損傷を及ぼし得る。実際、耐久性の問題は、これらの用途で使用することができる偏光器を制限する。
耐久性も重要である。投影システムをより小さく且つより軽く作ることができるほど、その製品はより安価でより望ましいものとなるからである。しかし、この目標を達成するためには、光の強度を更に高く上げなければならず、PBSに更に圧迫を与え、その有用寿命を短くするからである。
従来のPBS装置で問題とする欠点は、乏しい変換効率であり、ディスプレイにおいて主要に重要な性能因子である。変換効率は、光源により要求される電力のうちどれくらいの量が、それを見る人により観察されるスクリーン又はパネル上の光強度パワーに変換されるかを示す尺度である。それは、光源により要求される電力により除算されたスクリーン上の総合的な光パワーの比率として表される。従来の単位は、ワット数当たりのルーメン数である。高い比率が、幾つかの理由により望ましい。例えば、低い変換効率は、より明るい光源を必要とし、それに伴って、より大きい電源、余剰熱、より大きいエンクロージャ及びキャビネット等を備えている。加えて、低変換効率のこれらの結果の全ては、投影システムのコストを上昇させる。
2つの変換効率の基本的な原因は、低い光学効率であり、これは光学システムのfナンバーに直接関連している。fナンバーが半分でそれ以外では等価なシステムは、光源から4倍もの効率で光を集める可能性を持っている。従って、かなり小さいfナンバー(より大きい角度アパーチャ)を提供することによって、光エネルギーのより効率的な収穫を可能にし、従って、ルーメンズ/ワットで測定されたときの光エネルギーの変換効率を増大させる、改善された偏光ビームスプリッター(PBS)を提供することが望ましい。
投影システムでビームスプリッターとして使用されたときの変換効率に関する従来の偏光ビームスプリッターの低い性能に関して幾つかの理由が存在している。第1に、電流ビームスプリッターは、光が一定の角度(又は、この主要入射角度の回りの狭い角度の円錐内)でそれらに入射しない場合には、あまり良く働かない。この角度からの主要光線の偏差は、各種類の偏光ビームスプリッターが、強度、偏光の純度、及び/又は、カラーバランスを劣化させる。これは、光源からくるビーム、並びに、液晶アレイから反射されたビームに当てはまる。この主要な角度は、PBSの設計及び構成、並びに、これらの様々なビームスプリッターに用いられる偏光機構の物理学に依存している。現在市販されている偏光ビームスプリッターは、電磁スペクトルの可視光部分において、それらの主要な偏光角度から離れた角度では効率的に作動することができない。この拘束は、幾つかの有望な光学レイアウト、及び、商業上有用なディスプレイ設計を実施することを不可能にさせる。
たとえ主要光線が2つの偏光を分離するための最良の角度で偏光器に入射したとしても、他の光線は、この角度からは遠くへは発散することができず、又は、それらの可視品質は劣化される。これは、偏光器に入射する光が、典型的な光源により放射される光の効率的な使用をなすために強力に収束又は発散されなければならないため、ディスプレイ装置において深刻な欠点となる。これは、通常、光学システムのfナンバーとして通常表される。単一のレンズに関して、fナンバーは、焦点距離に対するアパーチャの比率である。光学要素に関しては、一般に、fナンバーは次の通り定義される。
F/#=1/(2n・sinθ)
ここで、nは、光学要素が配置される空間の屈折率であり、θは円錐角度の半分である。Fナンバーが小さくなればなるほど、レンズにより収集された、放射フラックスΦcは大きくなり、装置が明るい画像を表示するための効率は大きくなる。放射フラックスは、F/#の2乗の逆数として増大する。光学トレインでは、最大のF/#を有する光学要素が、その光学効率において制限因子となる。従来の偏光器を使用するディスプレイのためには、制限要素は、ほとんど常に偏光器であり、よって、PBSが変換効率を制限する。現在市販されているものよりも小さいF/#を有する種類のPBSを開発することが明らかに有利となろう。
ここで、nは、光学要素が配置される空間の屈折率であり、θは円錐角度の半分である。Fナンバーが小さくなればなるほど、レンズにより収集された、放射フラックスΦcは大きくなり、装置が明るい画像を表示するための効率は大きくなる。放射フラックスは、F/#の2乗の逆数として増大する。光学トレインでは、最大のF/#を有する光学要素が、その光学効率において制限因子となる。従来の偏光器を使用するディスプレイのためには、制限要素は、ほとんど常に偏光器であり、よって、PBSが変換効率を制限する。現在市販されているものよりも小さいF/#を有する種類のPBSを開発することが明らかに有利となろう。
従来では小さいF/#を有する偏光器は利用可能ではなかったので、設計者は、典型的には、より小さく、より明るい光源を特定することにより、変換効率の問題に取り組んできた。そのような光源、典型的にはアーク灯は、利用可能であるが、それらは、重く嵩張る高価な電源を必要とし、作動中に一定冷却を必要とする。冷却ファンは、望ましくないノイズ及び振動を引き起こす。これらの特徴は、プロジェクター及び類似のディスプレイの有用性に不利益となる。再び、小さいF/#を持つPBSが、低出力で静かな従来の光源から光を効率的に集めることを可能にする。
従来の偏光ビームスプリッターの別のキーとなる欠点は、低いコントラストの画像を生じさせる、低い減衰量である。減衰量は、望ましくない偏光成分が除かれる光に対する、偏光器を通って透過された所望の偏光成分の光の比率である。効率的なディスプレイにおいては、この比率は、PBSを通過する光の全円錐に亘って最小値に維持されなければならない。従って、高いコントラスト画像を生じさせる高い減衰比を有する偏光ビームスプリッターを提供することが望ましい。
従来の偏光ビームスプリッターの第3の欠点は、可視光スペクトルに亘る非均一応答、又は、乏しい色彩忠実度である。その結果は、乏しいカラーバランスであり、これは、光の一部を、偏光ビームスプリッターにおける弱さに適合させるため明るい色から除外させなければならないが故に、投影ディスプレイシステムにおける更なる非効率さへと導く。従って、良好な効率で良好なカラーバランスを備えた画像を与えると共に、可視スペクトルに亘って均一応答(又は、良好な色彩忠実度)を有する、改善された偏光ビームスプリッターを提供することが望ましい。ビームスプリッターは、投影された色を歪めるのではなく色消しでなければならず、それは、偏光成分の間のクロストークを可能にしてはならない。クロストークは、画像の鋭さ及びコントラストを劣化させるからである。これらの特徴は、偏光器の全部分に亘って、及び、偏光器への光の入射角度の全てに亘って適用されなければならない。「スパー状」という用語は、断面積、固体角度、及び、偏光ビームにおける波長の相対的強度分布とを保存する偏光器を説明するため案出された(1949年度、光学学会誌、アメリカ39、1058、R.C.ジョーンズによる)。偏光器及び分析器の両方として機能するPBSは、大きな角度アパーチャの光ビームにおいてさえも、透過及び反射の両方に対してスパー状でなければならない。
従来の偏光ビームスプリッターの第4の欠点は、乏しい耐久性である。多くの従来の偏光ビームスプリッターは、過剰の加熱及び光化学反応により引き起こされる劣化を被る。従って、劣化の兆候を示すこと無しに数千時間に亘って強力な光子フラックスに耐えることができる改善された偏光ビームスプリッターを提供することが望ましい。加えて、経済的な大きいスケールの製作で扱いやすい偏光ビームスプリッターを提供することが望ましい。
これらの及び他の基準に合致させるための必要性が、投影システムにおいて実際に使用される数種類のみの偏光器をもたらした。幅広い角度アパーチャ及び高い忠実度を同じビーム分割装置に組み込むため、多くの試みがなされてきた。これらの努力の相対的な成功が以下に記載されている。薄い膜干渉フィルターは、分析器としても使用される偏光ビームスプリッターを作るための努力において最も頻繁に引用される種類の偏光器である。マックネイルは、幅広いスペクトル範囲に亘って有効であるような偏光器を説明した最初の人であった(米国特許番号2,403,731号)。それは、典型的にはガラス管内で、入射光に斜めに設定された薄膜多層から構成されており、それにより、シート状偏光器と比べて、嵩張って重くなる。更には、それは、通常45度の単一の入射角度に対して設計されなければならず、光が2度程度さえもこれから異なる角度で入射された場合でも、その性能が乏しくなる。他のものは、設計上改善された(例えば、J.マウンチャート、J.ベーグル及びE.デューダによる、1989年、応用光学 28、2847−2853、及び、L.リー及びJ.A.ドブロワルスキー、1996年、応用光学 13、2221−2225)。それらの技術の全ては、角度アパーチャが増大されるべき場合に波長を大幅に減少させる必要があることが見出された。これは、幾つかの設計でなすことができる(米国特許5,658,060号及び5,798,819号)。その光学設計は、光が偏光ビームスプリッターに到達する前に適切な色バンドへと該光を分割する。このようにして、ビームスプリッターにおけるスペクトルバンド幅の要求を減少させ、その角度アパーチャを拡大することが可能となる。しかし、追加の構成部品及び複雑さが、かなりのコスト、嵩張り及び重量をシステムに追加する。
たとえそうであっても、これらの改善されたビームスプリッターの立方体は、市場に出回っており、現在のところ、バルザース及びOCLI等の周知のベンダーから入手可能である。それらは、典型的には、f/2.5〜f/2.8を提供し、2年前に利用可能であったものを超えてかなり改善されたが、それでも、光学投影システムにおいて他の重要な構成部品の到達点以内にあるF/1.2〜F/2.0の範囲からはまだ遠い。これらのfナンバーに到達することは、4の因子程度までシステム効率を改善する可能性を有する。それらは、投影ディスプレイのエンジニアが例えば減少した物理的なサイズ及び重量、より低下したコスト等の他の目標に到達するために以前には不可能であった設計上のトレードオフをなすことも可能にする。
可視光光学から遠く離れた技術、即ちレーダーでは、ワイヤグリッドが、長い波長レーダー波を首尾よく偏光させるため使用された。これらのワイヤグリッドは、反射器としても使用された。それらは、主要には透過性偏光器要素としても使用された、赤外線(IR)の光学構成要素としても周知されている。
実証されなかったが、スペクトルの可視光部分における表示用途においてワイヤグリッド偏光器の使用の可能性が推察された。例えば、グリンベルグ(米国特許番号4,688,897号)は、ワイヤグリッド偏光器が、液晶ディスプレイのために反射器及び電極の両方として(同時ではないが分析器としても)機能することを提唱した。
他の人は、バーチャル画像ディスプレイの効率を改善するため二色性の偏光器の代わりにワイヤグリッド偏光器の使用の可能性を主張した(米国特許番号5,383,053号参照)。しかし、グリッド偏光器におけるコントラスト又は減衰の必要性が明らかに抜け落ちており、グリッドは、偏光検知ビームステアリング装置として基本的に使用されている。それは、5,383,053号特許において、分析器又は偏光器のいずれの目的も達成しない。広帯域の偏光立方体ビームスプリッターも同様に、利用可能であったならば同じ目的を奏したであろうこともそのテキストから明白である。しかし、この技術は、受け取り角度に非常に制限があり、機能的ではあり得ず、法外に高価であるものとして却下されている。
別の特許(米国特許番号4,679,910号)は、IRカメラ及び他のIR設備のテストのために設計された画像システムにおいてグリッド偏光器の使用を記載している。この場合には、当該出願は、長い波長の赤外線のためのビームスプリッターを必要としており、この場合、グリッド偏光器が唯一の実用的な回答である。当該特許は、可視光範囲のための有用性を示唆しておらず、大きな角度アパーチャのための必要性を言及してさえもいない。それは、光の可視可能な画像への効率的な変換の必要性に取り組んでおらず、広帯域性能のための必要性にも取り組んでいない。
スペクトルの赤外線部分のワイヤグリッド偏光器に関する他の特許も存在している(例えば、米国特許番号、4,514,479号、4,743,093号及び5,117,635号)。引用された例外を除いて、IRスペクトルにおける偏光器の透過性能にのみ強調がなされている。
これらの文献は、ワイヤグリッド偏光器が一般に偏光器として機能することができることが長年に亘って知られていたことを実証している。それにも係わらず、それらは、明らかに、画像投影システムに関して提案されておらず、開発もされていない。ワイヤグリッド偏光器が可視光スペクトルにおいて応用されていなかった一つの可能性のある理由は、製造の困難さである。米国特許番号4,514,479号は、近赤外領域のためのワイヤグリッド偏光器を作るためフォトレジストのホログラフィー露出及び鉄ミルにおける引き続くエッチングの方法を教えている。米国特許番号5,122,907号では、金属の小さく細長い楕円物体が、透明の母剤中に埋め込まれる。透明の母剤は、次に、金属の楕円物体のそれらの長い軸をある度合いで整列させるように伸張される。透過ビームが偏光されるが、本装置は反射しない。更には、楕円形粒子は、電磁スペクトルの可視光部分で有用となるのに十分なほどには小さく作られなかった。従って、実用的な応用は、一般には、IRスペクトルのより長い波長に限定されていた。
別の従来技術の偏光器は、角度を付けた蒸着を擦り剥くことにより遥かに細かいラインを達成している(米国特許番号4,456,515号)。残念ながら、これらのラインは、可視光との相互作用が弱くなるような小さい断面積を有し、それにより、光学的効率は、画像の生成で使用するためにはあまりに乏しい。これらの従来技術の努力の幾つかにおけるように、この装置は、非常にランダムである形状及び間隔を備えたワイヤを有する。そのようなランダムさは、性能を劣化させる。非常に接近して間隔を隔てた要素の領域が十分に透過されず、幅広く間隔を隔てた要素の領域は乏しいリラクタンスしか持っていないからである。その結果としての偏光度(減衰量)は、これらの効果のいずれか又は両方が起こる場合には最大値より小さい。それらは、配置がランダムさを有する場合には、確実に生じるからである。
完全な(及び完全に近い)規則性のため、格子のために開発された数学も適用される。逆に、ランダムなワイヤのために(それらが同じ配位を持つ場合でさえ)、散乱理論が最良の説明を提供する。単一の円柱ワイヤからの散乱が説明された(1981年、ドーバー、H.C.ヴァンダホルストによる「小粒子による格子散乱」)。現在のランダムワイヤグリッドは、基板を通して埋め込まれたワイヤを有する。ワイヤの位置が幾分ランダムであるばかりでなく、直径もそうである。散乱光線の位相がランダムとなり、それにより、反射は、厳密には、鏡のように反射するのではなく、透過は、高い空間的又は画像忠実度を保持しないことは明らかである。光ビームのそのような劣化は、良く改造された高い情報密度の画像の移送のためのその使用を妨げる。
従来技術には、秩序だったワイヤのアレイが、偏光器及び分析器の両方として機能するとき要求された角度で少なくともスパー状PBSとして全体的に目の見える範囲に亘って作動するように作られるべきであることを指し示し、示唆するものは何もない。実際、そのような作動のため必要となる、狭い、背の高い等間隔に配置されたワイヤを作ることの困難さは、十分に記載されてきた(ツェナーらによる応用光学38、11 2177〜2181ページ、及び、主なベルらによる、光学エンジニアリング 38、2220〜226(1999))。従って、画像投影用の従来技術は、同様に、ディスプレイ装置の一部としてスパー状PBSの使用を示唆していないことは驚くに値しない。
タマダ及びマツモト(米国特許番号5,748,368号)は、赤外線及び可視光スペクトルの一部の両方で作動するワイヤグリッド偏光器を開示している。しかし、それは、大きい、幅広く間隔を隔てたワイヤが可視光内の予期しないほど長い波長で共鳴及び偏光を形成するというコンセプトに基づいている。残念ながら、この装置は、可視光スペクトルの全体ではなく、可視光波長の狭い帯域に亘ってしか十分には働かない。従って、全色で画像を生成する際に使用することには適していない。従って、そのような装置は、偏光器が画像投影システムのため実質的に色消しでなければならないが故に画像ディスプレイには実用的ではない。
ワイヤグリッド偏光器が看過された別の理由は、典型的なワイヤグリッド偏光器の性能が、光ビームの入射角度が大きくなるときに劣化するようになるという共通の長期に亘る定説である(G.R.バード及びM.ぺリッシュ、Jrによる、J.Opt.Soc.Am.,50,886〜891頁(1960)の近赤外偏光器としてのワイヤグリッド;光学ハンドブック、マイケルバス、第II巻、3〜34頁、マグローヒル(1995年))。スペクトルの可視光部分における35度入射を超えた角度に関して良好に作動する設計についての報告は存在しない。入射角度のこの制限を引き起こす重要な設計因子を誰も同定していなかった。この気づかれた設計制限は、上出来のビームスプリッターが、透過及び反射の両方に関して適切な性能を同時に必要とするということを理解するとき、更に大きくなる。
この重要なポイントは、強調するに値する。IR及び可視光スペクトルにおけるワイヤグリッド偏光器のための現存する文献及び特許の歴史は、透過型偏光器としてのそれらの使用にほとんど全て焦点を当ててきたが、反射特性には焦点を当ててこなかった。ワイヤグリッド偏光器は、数十年もの間、試みられ、技術文献で報告されてきており、1960年代以来益々一般的になってきた。この分野でなされた光範囲に亘る仕事にも係わらず、ワイヤグリッド偏光器の反射型偏光器としての製作及び使用の詳細な議論は、あったとしてもほとんど存在せず、画像装置で使用するためのスパー状偏光ビームスプリッターで必要となるであろう透過型及び反射型の偏光器の両方として同時に使用することに関しては文献には何も記載されていない。文献中の議論の欠如から、合理的な調査員は、広帯域可視光ビームスプリッターとしてのワイヤグリッド偏光器の任意の可能な使用は自明ではなく、或いは、そのような用途におけるそれらの使用が実用的ではなかったということうが当業者により一般に理解されたと結論するであろう。
上述された従来の偏光器は、利用可能な唯一のものであったので、タカナシが彼の投影装置を、最も僅かな結果であったとしても、何かを実施するように還元することは不可能である(米国特許番号5,239,322号)。タカナシの発明のために必要とされた性能、即ち、スペクトルの可視光部分に亘る色消し性能、幅広い角度受容、所望の光偏光の透過及び反射における低い損失、及び、良好な減衰比を供給する偏光器は利用可能ではない。
透過特性及び反射特性の特殊化された性能を要求する画像表示システムの幾つかの重要な特徴が存在する。プロジェクターのために、p偏光透過率及びs偏光反射率の積(RsTp)は、光源がスクリーン上で効率的に配置されるべき場合には大きくなければならない。他方では、スクリーン上の高い情報密度を達成するため必要とされる解像度及びコントラストのために、逆の積(RsTp)が非常に小さくなければならないことが重要である(即ち、p偏光光の反射率により乗算されたs偏光光の透過率が小さくなければならない)。
別の重要な特徴は、幅広い受容角度である。受容角度は、光源から集まる光、よって変換効率が最大化されている場合には大きくなければならない。その半分の角度が20度よりも大きい光円錐(発散又は収斂のいずれにしても)が受容可能であることが望ましい。
より大きい光円錐を受容し、大きな角度で良好に作動する能力の重要な結果は、画像システムの光学設計がもはや制限されないということである。従来の光源を使用することができ、低コスト、冷却作動、小さいサイズ、及び、低重量といったそれらの利点をもたらすことができる。幅広い範囲の角度は、設計者が、ディスプレイのサイズ及び作動を改善するため好ましい位置に他の光学要素を配置することを可能にさせる。
別の重要な特徴は、サイズ及び重量である。従来の技術は、ガラス製立方体の使用を必要としている。この立方体は、システムに一定の要求及びペナルティを課している。課された要求は、この大きな部品のガラスの熱負荷を処理する必要性と、追加のコストを課す応力複屈折等が無い高品質材料の必要性と、を含んでいる。加えて、立方体それ自体の過剰重量及びバルク部分が、困難さをもたらす。かくして、ビームスプリッターは、あまり多くの体積を占めず、重くもならない。
別の重要な特徴は、ロバストネスである。現代の光源は、点灯された後、直ちに偏光器に非常に高い温度勾配を発生する。これは、高々、偏光成分の間にクロストークを引き起こす温度複屈折を誘起することができるだけである。更には、強烈な光への長時間露出は、材料の特性を変化させる(典型的には、光酸化から生じる)。かくして、ビームスプリッターは、高温度、並びに、光源からの長時間の強烈な放射に耐えることが望ましい。
なお更に重要な特徴は、光の入射円錐に亘るビームスプリッターの均一な減衰(又はコントラスト)性能である。マックネル式の薄膜スタック偏光器は、P偏光光とは反対にS偏光光の反射率の相違に起因して偏光光を発生する。S及びPの偏光光が光線の入射平面に依存し、偏光器上に入射する光の円錐内部の配位を変化させるので、マックネル式の偏光器は、全円錐に亘って十分に等しくは作動しない。マックネル式偏光器におけるこの弱点は、周知されている。投影システム設計では、円錐光の角度サイズを制限することにより、及び、追加の光学部品の使用を通して光学システムの他の箇所の保証により、それに取り組まなければならない。マックネルプリズムのこの基本的な弱点は、現在の投影システムのコスト及び複雑さを増大させ、fナンバー又はビームスプリッターの光学的効率に関する制限を通してシステム性能を制限する。
他の重要な特徴は、整列の容易さを含んでいる。生成コスト及びメンテナンスは、両方とも組み立て基準により直接影響を及ぼされる。これらのコストは、低い許容差整列を必要としない構成部品に関してかなり減少させることができる。
従って、明るい画像及び良好な画像コントラストを提供することができる、安価である画像投影システムを開発することが有利であろう。発散光(又は、より小さいF/#)を利用することができ、光エネルギーの効率的な使用又は高い変換効率を可能とし、耐久性のある偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することが有利であろう。高い減衰比、可視光スペクトルに亘る均一な応答、良好な色忠実度を有する偏光ビームスプリッター、即ち、スパー状、ロバストで、熱勾配に耐えることができる偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することも有利であろう。有意な設計拘束は画像投影システムに課されていないが、実質的な設計の柔軟性が可能とされるように実質的な角度で配置することができる、偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することが有利であろう。入射光線の全円錐の全ての角度に亘って、p偏光光を効率的に透過させ、s偏光光を反射させる偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することも有利であろう。軽量でコンパクトである偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することも有利であろう。整列させるのが容易である、偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することも有利であろう。単一の投影装置におけるこれらの特徴の全てを結合させることは、当該技術の状態に有意義な全身を提供するであろう。
明るい画像に良好な画像コントラストを提供し、安価である画像投影システムを開発することが有利であることが認知された。加えて、発散光線を利用し(又は、より小さいF/#を有し)、光エネルギーを効率的に使用し、良好な変換効率を有し、且つ、耐久性のある、偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することが有利であることが認知された。また、高い減衰比、可視光スペクトルに亘る均一な応答性、良好な色忠実度を備え、スパー状で、ロバストで温度勾配に耐える、偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することも有利であることが認知された。更には、透過偏光ビーム及び反射偏光ビームのいずれか又は両方を任意の角度で選択的に差し向けることができる偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することが有利であることが認知された。また、任意の入射角度に配置される間に適切に機能する偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することが有利となろうことも認知された。加えて、光円錐内の全ての角度に亘って、効率的にp偏光光を透過させ、s偏光光を反射させるが、同様にs偏光光を透過させ、p偏光光を反射させるようにも機能する偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することが有利となろうことも認知された。軽量、コンパクト、ロバストであり、整列が容易である偏光ビームスプリッターを備えた画像投影システムを開発することが有利となろうことも認知された。本発明の更なる目的は、画像投影システムで使用するための偏光ビームスプリッターを提供することである。
本発明は、1つ以上のワイヤグリッド偏光ビームスプリッターと、1つ以上の透過アレイとを備える画像投影システムを提供する。本システムは、光ビームを偏光光ビームへと偏光させるため第1の偏光器に差し向けられた可視光ビームを生成するための光源を備える。偏光光ビームは、透過アレイに向かって差し向けられる。該透過アレイは、画像情報を符号化するため該偏光光ビームの偏光成分を選択的に変えることにより該偏光光ビームの偏光成分を変調して変調ビームを形成する。変調ビームは、偏光ビームスプリッターに差し向けられる。
偏光ビームスプリッターは、基板により支持された、薄い細長い要素の略平行構成部を備える。当該構成部は、(2)要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに垂直である偏光成分を有する光を該要素を通して透過させ、透過ビームを形成し、(2)該要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに平行である偏光成分を有する光を該要素から反射させて反射ビームを形成するように構成され、該要素は該変調ビームの電磁波と相互作用するようにサイズが定められる。
偏光ビームスプリッターは、変調ビームが透明基板の第1の表面に所定角度で入射し、反射ビームが透過アレイから離れる方に差し向けられるように該変調ビームに対して所定の角度に配位される。反射ビーム及び透過ビームのいずれかが、符号化された画像情報を表示するためスクリーンに差し向けられる。
本発明のより詳細な態様によれば、本システムは、異なる色のための複数の透過アレイと、分析器及び結合器の両方として機能する1つ以上の偏光ビームスプリッターと、を備えている。例えば、3つの透過アレイを3つの別々の色のために使用することができる。帯域幅セパレータは、可視光を複数の色付ビームへと分離することができ、各ビームは、異なる帯域幅の異なる色により特徴付けられる。セパレータ及び1つ以上の第1の偏光器は、複数の色付き偏光ビームを生成することができる。透過アレイの各々は、画像情報を符号化するため、色付偏光ビームの偏光成分を選択的に変えることにより夫々の色付き偏光ビームの偏光成分を変調し、かくして色付き変調ビームを形成する。
少なくとも2つの偏光ビームスプリッターを、分析器及び結合器の両方として使用することができる。第1の偏光ビームスプリッターは、2つの異なる色付き変調ビーム内に配置され、該2つの異なる色付き変調ビームを第1の結合ビームへと結合させる。第2の偏光ビームスプリッターは、第1の結合ビーム及び他の色付き変調ビーム内に配置され、別の透過アレイからの色付き変調ビームと第1の結合ビームとを第2の結合ビームへと結合させる。
本発明の別のより詳細な態様によれば、第1の偏光器は、ワイヤグリッド偏光器を備えていてもよい。
本発明の別のより詳細な態様によれば、画像投影システムは、2つだけの透過パネルが使用される場合に少なくとも1つの偏光ビームスプリッターを用いて実現することができる。そのような場合には、1つのパネルは、画像を投影するように2つの色からなる光ビームを生成することができる。
本発明の別のより詳細な態様によれば、画像投影システムは、2つだけの透過パネルが使用される場合に少なくとも1つの偏光ビームスプリッターを用いて実現することができる。そのような場合には、1つのパネルは、画像を投影するように2つの色からなる光ビームを生成することができる。
本発明の追加の特徴及び利点は、本発明の特徴を例を用いて示す添付図面を参照することにより次の詳細な説明から明らかとなろう。
以下、図面に示された実施例を参照する。特定の用語が該実施例を説明するため使用される。それにも係わらず、本発明の範囲の制限が意図されていないことが理解されよう。本願で示されている本発明の特徴の変形及び更なる変更、並びに、関連分野の当業者に想到され、本開示内容に含まれる、本発明の原理の追加の用途は、本発明の範囲内にあるとみなすべきである。
図1aに示されるように、本発明の画像投影システムのディスプレイ光学トレインが全体として10で示されている。画像投影システム10は、14a〜cで示された、ビームスプリッターとしての1つ以上のワイヤグリッド偏光器と、1つ以上の透過アレイ16a殻cと、を有利に有する。反射アレイを備える画像投影システムが本願発明者の従来特許で説明されたが、本画像投影システムは透過アレイを利用するように構成されている。ワイヤグリッド偏光ビームスプリッター14(WGP−PBS)は、透過アレイ16からディスプレイスクリーン18へと1つの偏光成分の光を効率的に反射又は透過させるため分析器として機能する。WGP−PBS14は、より完全には後述されるように、分析器及び画像結合器の両方として有利に使用することができる。
図1aに示されるように、複数のWGP−PBS及び複数の透過アレイをシステム10内で使用することができ、各々、異なる色に対応することができる。例えば、3つのWGP−PBS14a〜c、及び、3つの透過アレイ16a〜cを使用することができ、例えば青、緑及び赤等の3つの別々の異なる色に対応することができる。全体として20で示されたセパレータは、可視光源22から所望の色へと白色光の可視光ビームを分離するため使用することができる。そのようなセパレータは、当該技術分野で周知されており、可視光ビームに配置され、且つ、白色光を、異なる波長又は帯域を各々有する色の付いた光ビームへと分離するように配置された二色ミラー24を備えることができる。他の光学部品を当該技術分野で知られているように使用することができることが認められよう。
加えて、1つ以上の前段偏光器又は第1の偏光器26a〜cを該色付光ビーム内に配置して、該色付光ビームを色付偏光光ビームへと偏光させることができる。代替例として、前段偏光器又は第1の偏光器を可視光ビーム内に配置して偏光光ビームを生成することができ、その一方で、セパレータを、偏光光ビーム内に配置して、該偏光光ビームを色付光ビームへと分離することができる。いずれの方法にしても、セパレータ20及び第1の偏光器26a〜cは、色付偏光光ビームを一緒に生成する。図示のように、可視光ビームは、最初に様々な色付光ビームへと分離され、次に、偏光されることができ、或いは、可視光ビームは、最初に偏光され、次に様々な色付光ビームへと分離されてもよい。前段偏光器又は第1の偏光器26a〜cが任意種類の偏光器であってもよい。一態様では、前段偏光器又は第1の偏光器26a〜cは、より完全に後述されるように、WGP−PBSを備えることができる。
透過アレイ16a〜cは、色付偏光ビーム内に配置されている。透過アレイは、当該技術分野で周知されているように、透過型の液晶アレイであってもよい。例えば、透過型のアレイは、2つの導電層の間に挟まれた液晶層を備えることができる。透過型アレイ16a〜cは、色付偏光ビームの偏光成分を選択的に変えることにより夫々の色付偏光ビームの偏光成分を変調させる。ビームの偏光成分を変調し、又は、選択的に変えることは、該ビーム上に画像情報を符号化し、変調ビーム若しくは色付変調ビームを形成する。例えば、透過アレイ16a〜cは、複数のセル又は画素を備えることができ、各々は、光の偏光成分がセル又は画素を通過したとき該光の偏光成分を選択的に回転させ、又は、変えないように作用する。透過アレイにおける液晶材料は、液晶を変えるため電場がセル又は画素に印加されず、そこを通過する光が変わらないことを可能にしないならば、セル又は画素を通過する光の偏光成分を通常回転させることができる。代替例として、透過アレイにおける液晶材料は、液晶を変えてそこを通過する光の偏光成分を回転させるため電場がセル又は画素に印加されないならば、セル又は画素を通過する光の偏光成分を通常変化させないようにすることができる。電場は、液晶材料の両側の伝導層により印加することができる。コントローラは、当該技術分野で知られているように、光の変調を制御するため透過アレイに電気的に連結することができる。
上述されたように、WGP−PBS14a〜cは、各々の色付変調ビーム内に配置され、符号化された画像情報を変調ビームから分離するための分析器として機能する。各々のWGP−PBSは、変調ビームを、一つの偏光成分を有する透過されたビームと、別の偏光成分の反射されたビームとに分離する。かくして、変調ビームに符号化された画像情報は、変調ビームから、反射ビーム及び/又は透過ビームのいずれかへと分離される。WGP−PBS14a〜cは、変調ビームが鋭角又は鈍角でWGP−PBSに入射するように、夫々の変調ビームに関して鋭角又は鈍角(直角とは異なる)で配位されてもよい。かくして、WGP−PBSからの反射ビームは、透過アレイから離れたところに差し向けられる。変調ビームに関して直角にWGP−PBSを配置することは、透過アレイへと戻るように向けられる反射ビームを生じさせ、ノイズを発生させるおそれがあることが認められよう。
結合器又は画像結合器27を、WGP−PBS14a〜cから反射され及び/又は透過されたビーム内に配置して、様々な色付ビームからの画像情報を、スクリーン18へと向かう単一画像ビームへと結合させることができる。WGP−PBSから反射され又は透過されたビームの各々は、夫々の色において所望の画像を含むということが理解されよう。結合器は任意の種類であってもよく、当該技術分野で周知されている。
画像投影システムの光学トレインが、画像結合器及びWGP−PBSの両方を備えて構成することができる。図2bを参照すると、一例としての画像投影システム10bが示され、結合器27及びWGP−PBS29の両方で構成されている。WGP−PBS29は、分析器及び結合器の両方として構成され、又は、(1)符号化された画像情報を分離し、及び、(2)様々に異なる色付ビームを結合させるように構成されている。画像投影システム10bは、多くの点で、ここで説明されたものと類似している。
結合器27を、WGP−PBS14a及び14bから反射され及び/又は透過されたビーム内に配置して、様々な色付ビームからの画像情報を、第1の結合ビームへと結合させることができる。偏光ビームスプリッター又はWGP−PBS29は、(1)他の変調ビームから、符号化された画像情報を分離し、及び、(2)他の透過アレイから反射され及び/又は透過されたビームを、結合器27からの第1の結合ビームと結合させて、色付ビームのうちの3つに対する所望の画像情報を備えた第2の結合ビームへと変換することができる。その代わりに、結合器27の位置と、WGP−PBS29の位置とを交換することができることが認められよう。
画像投影システムの光学トレインは、WGP−PBS14a〜cの一つ以上、又は、2つ以上の色付ビームを結合させるための結合器も形成する分析器を備えて構成することができる。ここで、図2aを参照すると、分析器及び結合器の両方として、即ち、(1)符号化された画像情報を分離し、及び、(2)様々な異なる色付ビームを結合するため、構成されたWGP−PBS14a〜cを備えて構成された例としての画像投影システム10cが示されている。画像投影システム10cは、多くの点で上述されたものに類似し、3つの透過型アレイ16a〜cを備えた3つの異なる色に関して構成することができる。
第1の偏光ビームスプリッター又はWGP−PBS28を、2つの透過型アレイ16a及びbからの2つの色付変調ビーム内に配置することができる。(1)変調ビームの両方において符号化された画像情報を分離し(両方の変調ビームを上述されたような反射ビーム及び透過ビームへと分離する)、及び、(2)一方の変調ビームからの反射ビームを、他方の変調ビームからの透過ビームと結合させて、色付ビームのうちの2つに対する所望の画像情報を備えた第1の結合ビームへと変換することができる。なお、一方の変調ビームは、1つの偏光成分に所望の画像情報を備え、他方の変調ビームは、他の偏光成分に所望の画像情報を備え、それにより、所望の画像情報を、第1の偏光ビームスプリッター又はWGP−PBS28により第1の結合ビームへと結合させることができる。例えば、一方の変調ビームからの所望の画像情報は、WGP−PBS28により透過された偏光成分にあり、他方の変調ビームからの所望の画像情報は、WGP−PBS28により反射された偏光成分にある。例えば、WGP−PBS28は、図示のように、青色及び緑色の変調ビーム内に配置することができ、透過された青色ビームの画像情報を、反射された緑色ビーム内の画像情報と結合させることができる。WGP−PBS28は、所望の反射ビーム及び透過ビームが所望の第1の結合ビームとして整列するように、変調ビームの両方、又は、透過アレイ16a及びbの両方に関して配置される。
所望の画像情報は、変調ビームに異なる仕方で符号化されてもよく、又は、透過アレイを異なる仕方で構成してもよいことが認められよう。例えば、第1の透過アレイ16aは、WGP−PBS28により透過されるべき変調ビームに情報を符号化することができ、第2の透過アレイ16bは、WGP−PBS28により反射されるべき変調ビームに情報を符号化することができる。かくして、2つの変調ビームは、異なる偏光成分に符号化された画像情報を持つことができ、又は、2つの透過アレイが異なる偏光成分に画像情報を符号化することができる。
第2の偏光ビームスプリッター又はWGP−PBS29を、第1のWGP−PBS28からの第1の結合ビーム内、及び、別の透過アレイ16cからの別の色付ビーム内に配置することができる。第2の偏光ビームスプリッター又はWGP−PBS29を、(1)他の変調ビームから、符号化された画像情報を分離し、及び、(2)他の透過アレイから反射され及び/又は透過されたビームを、第1のWGP−PBS28からの第1の結合ビームと結合させて、色付ビームのうちの3つに対する所望の画像情報を備えた第2の結合ビームへと変換することができる。例えば、第2のWGP−PBS29は、反射された赤色ビーム内の画像情報を第1の結合ビーム(又は、反射された緑色ビーム及び透過された青色ビーム)に結合させることができる。
従って、2つの偏光ビームスプリッター又はWGP−PBS28及び29を、3つの色付変調ビームを分析し、結合するため使用することができる。単一のWGP−PBSを、2つの色付変調ビームを分析し、結合するため使用することができる。反射されたビームが同一直線上に配置されるような態様で一方のビームがビームスプリッターから反射されるように、これらのビームを結合することができ、このとき画像情報がビームスプリッターを通って透過された他方のビームに登録され、結合されたビームが多色画像ビームを形成する。
図2aに示されるように、WGP−PBS28及び29は、互いに略平行に配位することができる。そのような形態は、WGP−PBS28及び29が一緒に接近して配置されることを可能にし、かくしてシステム10cのサイズを減少することができる。図2bを参照すると、WGP−PBS28及び29が互いに略直交して配置された状態でシステム10dを構成することができる。そのような構成は、WGP−PBS28及び29のより良好な光学品質が結合されることを可能にする。
上記システムは、3つの色付ビームを使用することに関して説明されたが、本システムは、より多くの色付ビーム又はより少ない色付ビームを利用するように構成することができる。加えて、上記システムは、別々の色付ビーム又は別々の互いのための光学経路を使用するものとして説明された。2つ以上の色付ビームが同じ光学経路を共有することができることが認められよう。例えば、図2cを参照すると、システム10eが2つの光学経路を備えて示され、単一のWGP−PBS28が分析器及び結合器の両方として機能する。2色、例えば緑及び赤は、図示のように光学経路を共有することができる。切り替え部24bを、光学経路内の色の間を交互に切り替えるように使用することができる。例えば、切り替え部24bは、緑色ビーム及び赤色ビームの間を切り替えることができる。透過アレイ16bも、異なる色の間の制御を交互にするように制御することができ、かくして、異なる色を選択的に変えることができる。切り替え部24b及び透過アレイ16bによる色付ビームの切り替えは、裸眼によっては検出することができないほど十分に迅速であるようにすることができる。切り替え部24b又は色の間を変えるための切り替え手段は、カラーホイール等であってもよい。
上述したように、前段偏光器26a〜cを、ワイヤグリッド偏光器とすることもできる。図3a〜b及び図4a〜cを参照すると、上述したものに類似しているが、前段偏光器としてワイヤグリッド偏光器26d〜fを備える画像投影システム10f〜jが示されている。ワイヤグリッド偏光器26d〜fは、反射されたビームが光源又はセパレータから離れる方に差し向けられるように、夫々の色付偏光ビームに関して鋭角又は鈍角(直角とは異なる)で配位することができる。
ワイヤグリッド偏光器を、光をリサイクルするように他の光学要素に対して配位することができる。図4cを参照すると、一例としてのシステム10jが光リサイクル装置13を備えて示されている。本装置13は、捨てられた偏光成分の光ビームを収集するように複数のミラー等を備えることができる。装置13は、捨てられた光ビームを光源又はセパレータに戻すように差し向けることもできる。装置13が単一の光学経路で図4cに示されているが、本装置は、様々に異なる光学経路から捨てられた光ビームを収集するように構成することができることが認められよう。加えて、システム10jは、前段偏光器として単一のWGP−PBS16eと、分析器として単一のWGP−PBS28と、を備えて示されている。そのような構成は、単一の色光ビームを備えて使用することができる。代替例として、異なる色の光の間で迅速に切り替えるように、切り替え部24b又はカラーホイールを上述のように使用することができる。
上述したように、WGP−PBSは、前段偏光器26a〜c、偏光ビームスプリッター、又は、分析器14a〜c、及び、結合器として使用することができる。
適切な光学効率のために、WGP−PBSは、光源20からの所望の偏光成分の高い反射率(Rs)を持つべきであり、液晶アレイ26からの他の偏光成分の高い透過率(Tp)を持つべきである。変換効率は、これら2つの積、RsTpに比例し、それにより、一つの因子の欠陥は、他方の因子の改善により、一定の程度まで補償することができる。
適切な光学効率のために、WGP−PBSは、光源20からの所望の偏光成分の高い反射率(Rs)を持つべきであり、液晶アレイ26からの他の偏光成分の高い透過率(Tp)を持つべきである。変換効率は、これら2つの積、RsTpに比例し、それにより、一つの因子の欠陥は、他方の因子の改善により、一定の程度まで補償することができる。
本発明のワイヤグリッド偏光ビームスプリッター14の例は、本発明のWGP−PBSを、前段偏光器、分析器、及び/又は、スペクトルの可視光部分のためのディスプレイ装置の結合器として使用することの利点を実証する次の特徴を有利に示している。更なる改善の理論的な計算は、より良好な偏光ビームスプリッターが利用可能となることを指し示している。
図5a及び図5bを参照すると、WGP−PBSのS及びPの偏光成分の両方に対して、測定された透過率及び反射率が各々示されている。図5cでは、WGP−PBSの効率は、透過率及び反射率の積として示されている。加えて、減衰量が図5cにも示されている。図5a〜cでは、WGP−PBSは、s偏光成分を反射し、p偏光成分を透過させるため30度、45度及び60度の角度に配位されている。例えばプロジェクター等の画像投影システムに関して、反射されたs偏光成分と、透過されたp偏光成分との積(RsTp)は、光源がスクリーン上に効率的に配置されるべき場合には、大きくなければならない。他方では、スクリーン上で高い情報密度を達成することが必要とされる解像度に対しては、逆の積(RpTs)が非常に小さいこと(即ち、p偏光光の反射率により乗算されたs偏光光の透過率が小さくなければならない)が重要となる。本発明のワイヤグリッド偏光ビームスプリッターは、レイリー共振又は他の現象により劣化すること無く全スペクトルに亘ってこれらの標準に合致することが図面から明らかである。
別の重要な特徴は、幅広い受容角度である。これは、光源から集まる光が最大にされ、これにより変換効率が最大にされる場合には、大きくなければならない。図6を参照すると、本発明のワイヤグリッド偏光ビームスプリッターの性能が、45度で傾斜された光軸の回りに中心を定められた光円錐の様々な部分に対して示されている。図6では、第1の参照角度が入射平面内の角度であり、第2の参照角度が入射平面に垂直な平面内の角度である。本発明のWGP−PBSが、その半分の角度が約12度乃至約25度である光円錐(発散又は収斂のいずれか)を受け入れ可能であることは明白である。
図7a乃至cを参照すると、ワイヤグリッド偏光ビームスプリッターの代替実施例のための理論的な計算は、かなり大きい光円錐及び/又は他の改善が可能となることを示している。図4a及び図4bは、130nmまで減少された周期pのワイヤグリッド偏光ビームスプリッターの理論的なスループット及び減衰量を各々示している。更には、グリッド高さ又は厚さは130nmであり、ライン間隔比は0.48であり、基板溝深さは50nmであり、基板はBK7ガラスである。なお、図7aにおけるスループットは、図5cに示されるスループットよりも遥かに接近してグループ形成されている。従って、性能は、周期pを減少させることにより改善することができる。なお、図7bでは、減衰量が図5cに比べてかなり増大される。
図7cは、ワイヤグリッド偏光ビームスプリッターの別の代替実施例の理論的な減衰量を、周期pを更に減少させた状態で示している。波長は、420nmであり、入射角度は30度である。なお、減衰量は、周期pが減少されたとき顕著に増大する。
上記したように、大きな角度で良好に働くWGP−PBSを用いたより大きい光円錐を受け入れる能力の重要な結果は、PBSが画像システムの光学設計をもはや制限しないということである。かくして、低コスト、より低温の作動、小さいサイズ及び少ない重量の利点を備えた、従来の光源を使用することができる。WGP−PBSが良好に作動する角度の幅広い範囲は、設計者がディスプレイのサイズ及び作動を改善するため好ましい位置に他の光学要素を配置することを可能にさせる。
図1乃至図4を参照すると、WGP−PBSにより提供された設計の柔軟性が実証されている。加えて、WGP−PBSは、幅広い範囲の角度を提供し、これも設計の柔軟性に寄与している。
ワイヤグリッドの更に他の特徴は、ディスプレイユニットのための利点を提供する。従来の技術は、ガラス管の使用を必要としている。この立方体は、システムに幾つかの要求及びペナルティを課している。課された要求は、この大きな部品のガラスの熱負荷を処理する必要性、応力複屈折無しの高品質材料のための必要性を含んでおり、これらは、追加のコスト、立方体それ自体の過剰の重量及びバルクを課している。本発明のWGP−PBSは、有利には、あまり多くの体積を占めず、重くもならない、分割され又はパターン形成された薄膜である。それは、例えばカラーフィルター等の他の光学要素と一体化さえすることができ、該要素に組み込むことができ、投影システムの部品点数、重量及び体積を更に減少させる。
本発明のWGP−PBSは、非常にロバストでもある。現代の光源は、点灯された後、直ちに偏光器に非常に高い温度勾配を発生する。これは、高々、偏光成分の間にクロストークを引き起こす温度複屈折及び応力複屈折を誘起することができるだけである。悪くても、それは、多層偏光器を薄層へと分裂させるか又は立方体のビームスプリッターの固められたインターフェースを分離させ得るだけである。更には、強烈な光への長時間露出は、材料の特性を変化させる(典型的には、光酸化から生じる)。しかし、ワイヤグリッド偏光ビームスプリッターは、ガラス又は他の基板材料に十分に取り付けられる化学的に不活性な金属から作られている。それらは、高温に耐え、並びに、長期間に亘る光源からの強烈な放射に耐えることが示された。
本発明のWGP−PBSは、容易に整列される。光源ビームを液晶アレイに差し向けるように調整される必要がある単一部品である。これは、平坦ミラーのために使用されるのと同じ単純な処理である。別の調整パラメータ、即ち、WGP表面への垂線の回りの角度回転が存在する。これは、光ビーム内の偏光成分の配位を決定する。この調整は、WGPがそれ自身の分析器として機能し、この意味で整列から外れることができないので決定的ではない。光学トレイン内で他の偏光要素が存在する場合、WGP−PBSは、それらの偏光成分に関して配位されるべきであるが、僅かな非整列は決定的に重要ではない。マルスの法則によれば、角度の変動は、それらの偏光軸が平行(又は垂直)であるように接近する場合には偏光器により透過される強度にはほとんど差異がないからである。
従来の偏光器と競合するためには、積RsTpは、約50%を超えなければならない。これは、WGP−PBSは、従来の偏光ビームスプリッターよりも光源からかなり多くの光を集めることができるのであれば、そのときにだけ実用的となるであろう、より低い推定値を表している。50%の推定値は、最良の従来のビームスプリッター、現代のマックネイル立方体ビームスプリッターが、高々、約f/2.5のf/#を配給することができる、という仮定からきている。2倍速く、2倍の量の光を集めることができる光学システムは、この値の1/2のf/#、即ち、光学画像投影システムにおける合理的なf/#である約f/1.8を持つであろう。2倍速く、従って2倍の量の光を光源から集めることができるシステムは、従来の立方体ビームスプリッターを超えて、RsTpの積において2の因子の減少分を補償して等価な投影システムの性能を生じさせる。実際、WGP−PBSをf/1.2以下(4の因子の増加)で使用することができる可能性があるので、この低く見える制限は、なおも非常に明るい画像を生成することができる。もちろん、この最小値を超えるRsTp積は、更に良好な性能を提供する。
別の重要な性能因子は、暗い画素に対する光の強度の比率により定義されるように、画像におけるコントラストである。WGP−PBSのかなりの利点の一つは、例えばマクネイルプリズム等の従来技術の立方体ビームスプリッターに比較して複合入射角度に亘って改善されたコントラストである。マクネイルプリズムの物理学は、一定の角度におけるS偏光成分対P偏光成分の反射率における差異の利点を取り入れることにより光を偏光させる。S偏光成分及びP偏光成分は入射平面に対して定義されているので、光の円錐における特定の光線に対して有効なS偏光成分及びP偏光成分は、光円錐内に様々な光線があるとみなされるとき光軸に沿った光線に対して回転する。この振る舞いの結果は、周知の複合角度問題であり、偏光器の減衰量は、偏光ビームスプリッターを通過する光の円錐内の角度の一定範囲に対してかなり減少され、円錐に亘る平均的なコントラストをかなり減少される。
他方では、WGP−PBSは、この問題を大きく回避する光の偏光を達成するため異なる物理的機構を用いる。振舞いにおけるこの差異は、光円錐内の任意の特定光線に対する入射平面に係わらず、偏光が、空間内の同じ配位を有するビームスプリッターにおけるワイヤグリッドにより引き起こされるという事実に起因している。従って、たとえ任意の特定の光線に対する入射平面が、マックネイルプリズム又はWGPに入射するときと同じであったとしても、その偏光効果は、マクネイルプリズムの場合における入射平面に依存するだけであり、このことは、WGPの複合角度性能が、立方体ビームスプリッターにより提供されたものを超えて遥かに改善されるということを意味している。
WGP−PBSの機能が、入射平面から独立であるという事実は、任意の方向に差し向けられたワイヤ又は要素を用いてWGP−PBSを実際に使用することができるということを意味している。本発明の好ましい実施例は、軸に平行に配位された要素を有し、該軸の回りに、偏光器は、光が所定角度でWGP−PBSに入射するように傾斜されている。この特定の配位は、基板からの表面反射率の偏光効果が格子からの偏光効果への追加の効果とさせるが故に好ましい。しかし、格子要素を回転させ、それらがWGP−PBSの傾斜軸に垂直であるようにすることによって、P偏光成分を反射させ、入射角度の一定範囲に亘って(ここで概略的に説明されたものとは厳密に反対である)S偏光波を透過させるように機能するWGP−PBSを作ることが可能となる。同様に、光ビームの波面上へのこの任意の角度の投影と整列した偏光成分を備える光を透過、反射させるように機能するWGP−PBSを得るため格子要素を傾斜軸に対して任意の角度で配置することができる。従って、P偏光成分を反射させ、S偏光成分を透過させるか、又は、偏光成分が任意の角度で配位された状態で光を反射させ、透過させる、WGP−PBSが本発明の範囲内に含まれることが明白である。
WGP−PBSの複合角度性能の利点は、全光円錐に亘ってより均一なコントラストを本質的に提供し、WGPが非常に小さいfナンバーに適していることの理由の一つとなっている。しかし、勿論、それは画像コントラストに影響を及ぼす唯一の因子ではない。画像コントラストは、望ましくない偏光成分の低い漏れにより大方支配されているが、この場合には、積TsRpは、重要なパラメータではない。ビームスプリッターとの最初の遭遇後、次にビームスプリッターと遭遇する前に一列に並んだ画像発生アレイも、画像コントラストの発生に役割を果たしているからである。従って、最終的なシステムのコントラストは、光バルブ性能、並びに、偏光器の減衰量に依存する。しかし、要求されたビームスプリッター性能の下側限界は、光バルブ性能が、本質的に無限のコントラストを持つと仮定することができるのに十分であるという仮定の下で決定することができる。この場合には、システムコントラストは、ビームスプリッター性能に完全に依存する。
図1乃至4cを参照すると、例えば前段偏光器、分析器若しくはビームスプリッター、及び/又は、結合器等、WGP−PBSにより充足される幾つかの異なる機能が示されている。更には、WGP−PBSの中には、結合器及び分析器若しくはビームスプリッターの両方として、2つの異なる機能を充足するものがある。一つの機能は、透過アレイ16a〜c又は他の適切な画像発生装置に入射する前に偏光光を形成することである。この場合の要求事項は、最終的な画像が所望レベルの性能に合致するように、光バルブにより形成された光ビームの偏光の任意の変動を適切に検出し又は分析することができるのに十分に光が偏光されるということである。同様に、分析器又はビームスプリッター14a〜cは、所望のシステムコントラスト性能が達成されるように、光バルブ又は透過アレイによりビームスプリッターに差し向けられた光を分析するのに十分な性能を持たなければならない。加えて、結合器は、異なる色を結合させるため光を透過及び反射させるため十分な性能を持っていなければならない。
これらの下側限界は、かなり容易に決定することができる。有用性及び画像品質の理由のために、10:1より小さいコントラスト(明るい画素対隣接する暗い画素)の画像が大きい有用性を持つかどうかは明らかではない。そのようなディスプレイは、例えば、密な文字には有用ではないであろう。10:1のディスプレイシステムの最小コントラストが仮定された場合、望ましくない偏光状態のものを超えた所望の偏光状態の、少なくとも10倍もの光を有する入射ビーム光が要求される。偏光器性能の観点では、これは、10:1又は単に10の減衰量を持つものとして記載される。
分析器としては、ビームスプリッター14は、画像を分析しなければならず、望ましくない状態の光のほとんどを消滅させる一方で、正しい偏光状態の光を通過させることができなければならない。再び、上記から、画像の光ビームが偏光状態で符号化され、この光ビームは仮定された10:1比率を有するものと仮定すると、10:1のシステムコントラストの目標に合致させるためこの10:1比率を保存するビームスプリッターが望ましい。換言すれば、正しい偏光成分のものを超えて望ましくない偏光成分の光を10の因子だけ減少させることが望ましい。これは、再び、ビームスプリッターの分析機能に対して10:1の最小減衰性能へと導く。
明らかに、ビームスプリッターの偏光器機能及び分析器機能のいずれか又は両方がより高い減衰性能を有する場合により高いシステムコントラストが発生する。ビームスプリッターの偏光器機能及び分析器機能の両方における性能が画像投影システムを適切に実行させるため合致されることが要求されていないことも明らかである。ビームスプリッターの偏光器及び分析器性能の上側限界は、決定するのがより困難であるが、約20,000を超える減衰量がこの用途では必要とされないことは明らかである。良質な劇場で見出されるような良好な品質の映像投影システムは、典型的には、約1000を超える画像コントラストを持っておらず、人間の目が、数千の範囲にあるコントラストの画像と、10,000を超えるコントラストの画像との間を高い信頼性で識別することができるかは明らかではない。数千のコントラストの画像を生成する必要性が与えられ、この技術を可能にする光バルブが存在すると仮定すると、ビームスプリッター減衰量の上限は、10,000−20,000の範囲内とするのが十分であろう。
ワイヤグリッドスプリッター上の最小及び最大の制限境界の上記記述は、有益であるが、上述されたようにワイヤグリッドビームスプリッターの実証的及び理論的な性能から明らかなように、これよりも遥かに良好なものを達成することができる。この情報によれば、画像投影システムは、図5a〜cに示されるように、65%のRsTpを持ち、Rs若しくはTp、又は、それらの両方は67%である。
後段偏光器又はクリーンアップ偏光器は、変調ビーム内、又は、WGP−PBS14とスクリーン18との間に配置することができる。画像ディスプレイシステムは、光収集光学系と投影光学系とを利用することもできる。LCD補償膜17は、透過アレイ16のいずれの側にも配置することができる。
図8及び図9を参照すると、本発明のワイヤグリッド偏光ビームスプリッター14がより詳細に示されている。変更ビームスプリッターは、2001年6月5日に発行された、米国特許番号6,243,199号により詳細に更に論じられている。その内容は、ここで参照したことにより本願に組み込まれる。
偏光ビームスプリッター14は、グリッド30、又は、基板40上に配置された、平行導電要素のアレイを有する。光源20により生成された光ビーム130は、偏光ビームスプリッター14に入射し、このとき、その光軸が垂線から角度Θであり、入射平面は、導電要素に直交するのが好ましい。代替の実施例は、入射平面を導電要素の平面に対し角度Θで配置し、このときΘは約45度である。更に別の代替実施例は、導電要素に平行に乳車平面を配置する。偏光ビームスプリッター14は、このビーム130を、正反射成分140と、透過成分150とに分割する。S及びPの偏光成分のための標準的な定義を使用すると、S偏光成分の光は、入射平面に直交し、導電要素に平行である偏光ベクトルを有する。逆に、P偏光成分の光は、入射平面に平行で、かくして導電要素に直交する偏光ベクトルを有する。
理想的には、偏光ビームスプリッター14は、S偏光光に対しては完全ミラーとして機能し、P偏光光に対しては完全に透過性となる。しかし、実際には、ミラーとして使用されるほとんどの反射金属でさえ、入射光の一部を吸収し、かくして、WGPは、90%乃至95%のみを反射し、平面ガラスは、表面反射に起因して入射光の100%を透過させない。
要求される性能のレベルを達成するためグループとして最適化されるべきワイヤグリッドビームスプリッター14の物理的パラメータには、ワイヤグリッド30の周期p、グリッド要素30の高さ又は厚さ、グリッド要素30の幅w、及び、グリッド要素の側部の勾配が含まれている。なお、図9を吟味すると、グリッド要素30の一般的な断面は、本質上、台形又は長方形である。この一般的な形状は、好ましい実施例の偏光ビームスプリッター14の必要な特徴でもあるが、例えば、グリッド要素30のベース部における、コーナー50及びフィレット54の丸み加工等の製造プロセスに起因した自然の小さいばらつきのための遊びが作られている。
なお、ワイヤグリッド30の周期pは、ビームスプリッター14の画像忠実度の要求に合致するように要求された正反射性能を達成するため規則的でなければならない。グリッド30を完全に規則的且つ均一にすることが明らかに良好であるが、幾つかの用途は、これがそれほどには重要ではない緩和された要求を持つことができる。しかし、画像中の意味のある寸法(例えば、文字ディスプレイにおける単一文字のサイズ、又は、画像内の数画素等)に亘って10%より小さい周期pのばらつきが、必要な性能を達成するため要求されると想定される。
同様に、記載された他のパラメータ、例えば、グリッド要素30の幅w、グリッド要素の高さt、側部又はコーナー面取り部50の勾配、及び、フィレット54に関するビームスプリッター14に亘るばらつきは、しばしばその場合となるように、特にビームスプリッター14が光学システムにおける画像平面ではない場合、ディスプレイ性能に大きく影響を与えること無しに理に適った値となることが可能となる。これらのばらつきは、フリンジ、透過効率の変動、反射効率の変動、色不均一性等として、仕上げられたビームスプリッター14において目に見えるようになり得、投影画像システムにおける特殊な用途のための有用な部分を提供する。
これらのパラメータの最適化により合致されなければならない設計目標は、用途のコントラスト要求を満たすと共に、最良の効率又はスループットを可能にすることである。上述されたように、偏光ビームスプリッター14について要求された最小の実用的な減衰量は、10のオーダーにある。価値のある製品を持つためにビームスプリッター14の最小要求スループット(RsTp)は、約50%であり、これは、Rp及びTsのいずれか又は両方が約67%を超えなければならないことを意味している。勿論、ビームスプリッターのスループット及び減衰量の両方におけるより高い性能は、価値があり、良好な製品を提供する。これらのパラメータが如何にワイヤグリッドビームスプリッターの性能に影響を及ぼすかを理解するために、45度の入射角度、おそらくは関心のある他の角度に対して各パラメータ毎に生成された性能上のばらつきを検査する必要がある。
ワイヤグリッドビームスプリッター14の性能は、周期pの関数である。ワイヤグリッド要素30の周期pは、可視光スペクトルを通して理に適った性能を有するビームスプリッター14を形成するため約0.21μm内に含まれなければならない。しかし、より大きい周期のビームスプリッターは、赤、緑等の完全可視光スペクトルよりも小さく表示することが予期されるシステムで有用となろうことは当業者には明らかであろう。
ワイヤグリッドビームスプリッター14の性能は、要素の高さ又は厚さtの関数である。ワイヤグリッド高さtは、要求された性能を提供するため約0.04乃至0.5μmでなければならない。
ワイヤグリッドビームスプリッター14の性能は、要素30の周期対幅の比率(w/p)の関数である。周期pに関するグリッド要素30の幅wは、要求された性能を提供するため、約0.3乃至0.76の範囲内に落ちなければならない。
ワイヤグリッドビームスプリッター14の性能は、要素30の側部の勾配の関数である。グリッド要素30の側部の勾配は、好ましくは、要求された性能を提供するため水平から68度よりも大きい。
上述した構成は、本発明の原理のための応用を示したものであると理解されるべきである。本発明は、本発明の例としての実施例と関連して図面に示され、説明される一方で、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無しに多数の変更及び代替実施例を工夫することができることが理解されるべきである。請求の範囲に記載された本発明の原理及びコンセプトから逸脱すること無しに多数の変更をなすことができることは当業者には明らかであろう。
Claims (29)
- 明るい明瞭な画像を提供するための画像投影システムであって、
(a) 可視光ビームを生成することができる光源と、
(b) 前記光源の近傍で前記可視光ビーム内に配置され、該光ビームを偏光光ビームに偏光させるように構成された、少なくとも第1の偏光器と、
(c) 前記第1の偏光器の近傍で前記偏光光ビーム内に配置された、少なくとも1つの透過アレイであって、画像情報を符号化するため該偏光光ビームの偏光成分を選択的に変えることにより該偏光光ビームの偏光成分を変調して変調ビームを形成することができる、前記透過アレイと、
(d) 前記透過アレイの近傍で前記変調ビーム内に配置された、少なくとも1つの偏光ビームスプリッターであって、
(1) 前記変調ビーム内に配置された第1の表面を有する透明基板と、
(2) 前記基板により支持された、薄い細長い要素の略平行構成部であって、
(i) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに垂直である偏光成分を有する光を該要素を通して透過させ、透過ビームを形成し、
(ii) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに平行である偏光成分を有する光を該要素から反射させて反射ビームを形成するように、該構成部が構成され、前記要素は前記変調ビームの電磁波と相互作用するようにサイズが定められる、前記構成部と、
を有する、前記少なくとも1つの偏光ビームスプリッターと、
(e) 前記偏光ビームスプリッターは、前記変調ビームが前記透明基板の第1の表面に所定角度で入射し、前記反射ビームが前記透過アレイから離れる方に差し向けられるように該変調ビームに対して所定の角度に配位され、
(f) 前記符号化された画像情報を表示するため、前記反射ビーム及び前記透過ビームのいずれかに配置された、スクリーンと、
を備える、画像投影システム。 - (a) 前記第1の偏光器は、前記光ビーム内に配置された、第1の偏光ビームスプリッターを更に備え、該第1の偏光ビームスプリッターは、
(1) 前記光ビーム内に配置された第1の表面を有する透明基板と、
(2) 前記基板により支持された、薄い細長い要素の略平行構成部であって、
(i) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに垂直である偏光成分を有する光を該要素を通して透過させて第1の偏光透過ビームを形成し、
(ii) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに平行である偏光成分を有する光を該要素から反射させて第1の偏光反射ビームを形成するように、該構成部が構成され、前記要素は前記光ビームの電磁波と相互作用するようにサイズが定められる、前記構成部と、
を有し、
(b) 前記透過アレイは、前記偏光反射ビーム及び前記第1の偏光透過ビームのいずれかに配置される、請求項1に記載の画像投影システム。 - 前記偏光ビームスプリッターは、約0度乃至約80度の入射角度で前記変調ビームに対して配位されている、請求項1に記載の画像投影システム。
- 前記偏光ビームスプリッターは、47度よりも大きく43度よりも小さい入射角度で前記変調ビームに対して配位されている、請求項1に記載の画像投影システム。
- 前記光ビームは、有用な発散円錐形態を有し、該円錐形態の半分の角度が約12度乃至約25度の範囲にある、請求項1に記載の画像投影システム。
- 前記偏光ビームスプリッターは、約f/2.5より小さいFナンバーで使用される、請求項1に記載の画像投影システム。
- 前記偏光ビームスプリッターは、p偏光透過光の分数比とs偏光反射光の分数比との積により画定される、少なくとも50%のスループットを有し、前記s偏光反射光及び前記p偏光透過光は、両方とも5%より少ない、請求項1に記載の画像投影システム。
- 前記偏光ビームスプリッターは、s偏光透過光の分数比とp偏光反射光の分数比との積により画定される、少なくとも50%のスループットを有し、前記p偏光透過光及び前記s偏光反射光は、両方とも5%より少ない、請求項1に記載の画像投影システム。
- 前記偏光ビームスプリッターは、反射光の分数比と透過光の分数比との積により画定される、前記光ビームに関して少なくとも65%のスループットを有し、前記反射光のパーセンテージ又は前記透過光のパーセンテージは、約67%より大きい、請求項1に記載の画像投影システム。
- 前記要素の構成部は、約0.21ミクロンより小さい周期を有し、
前記要素は、約0.04乃至約0.5ミクロンの厚さを有し、
前記要素は、前記周期の約30乃至約76%の幅を有する、請求項1に記載の画像投影システム。 - 前記偏光ビームスプリッターは、
(a) 前記透明基板から離れて所定の屈折率を有する第2の層であって、前記要素は、該透明基板と該第2の層との間に配置されている、前記第2の層と、
(b) 前記要素の間に形成され、前記透明基板の屈折率よりも小さい屈折率を提供する内容物を有する、複数の隙間と、
を更に備える、請求項1に記載の画像投影システム。 - 前記要素の間の前記隙間の内容物は空気を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は真空を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は、前記透明基板及び前記第2の層の材料とは異なる材料を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記隙間の内容物は、前記第2の層と同じ材料である材料を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記隙間の内容物は、第1の前記透明基板と同じ材料である材料を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は、水を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は、フッ化マグネシウムを含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は、オイルを含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は、炭化水素化合物を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は、プラスチックを含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記要素の間の前記隙間の内容物は、フロラネイティド炭化水素を含む、請求項11に記載の画像投影システム。
- 前記構成部は所定の形態を有し、前記要素は所定のサイズを有し、これにより、通常、可視光スペクトルの範囲内で前記層の一つと組み合わされて共鳴効果を形成し、前記層の一つの屈折率よりも低い屈折率の前記隙間の内容物は、通常発生する前記共鳴効果をより低い波長へとシフトさせ、これにより、該共鳴効果が発生しない可視光波長の帯域を拡大する、請求項1に記載の画像投影システム。
- 画像投影システムであって、
(a) 可視光ビームを生成することができる光源と、
(b) 前記可視光ビームを、各々異なる帯域幅を有する複数の色付ビームへと分離するため、前記光源近傍で該可視光ビーム内に配置された、帯域幅セパレータと、
(c) 前記光源近傍で該可視光ビーム内に配置され、前記光ビームを偏光させるように構成された、少なくとも1つの第1の偏光器と、
(d) 前記セパレータ及び前記少なくとも1つの第1の偏光器は、複数の色付偏光ビームを生成し、
(e) 前記色付偏光ビームの一つに各々配置された、複数の透過アレイであって、各アレイは、画像情報を符号化するため前記色付偏光ビームの偏光成分を選択的に変えることにより各々の該色付偏光ビームの偏光成分を変調して色付変調ビームを形成することができる、前記複数の透過アレイと、
(f) 前記色付変調ビームのうち少なくとも2つの中に配置された、少なくとも1つの偏光ビームスプリッターであって、該少なくとも1つの偏光ビームスプリッターは、(1)該少なくとも2つの色付変調ビームに符号化された画像情報を分離し、(2)該少なくとも2つの色付変調ビームを一つの結合ビームへと結合させ、前記少なくとも1つの偏光ビームスプリッターは、
(1) 前記少なくとも2つの色付変調ビーム内に配置された第1の表面を有する透明基板と、
(2) 前記基板により支持された、薄い細長い要素の略平行構成部であって、
(i) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに垂直である偏光成分を有する光を該要素を通して透過させて色付透過ビームを形成し、
(ii) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに平行である偏光成分を有する光を該要素から反射させて色付反射ビームを形成するように、該構成部が構成され、前記要素は前記色付変調ビームの電磁波と相互作用するようにサイズが定められる、前記構成部と、
を有する、前記少なくとも1つの偏光ビームスプリッターと、
(g) 前記符号化された画像情報を表示するため、前記結合ビーム内に配置された、スクリーンと、
を備える、画像投影システム。 - 前記少なくとも1つの偏光ビームスプリッターは、前記少なくとも2つの色付変調ビームに対して所定の角度で配位され、それにより、該色付変調ビームの各々は、前記少なくとも1つの偏光ビームスプリッターの前記透明基板の第1の表面に所定の角度で入射し、前記色付反射ビームは、各々の前記透過アレイから離れる方に差し向けられる、請求項24に記載の画像投影システム。
- 前記少なくとも1つの第1の偏光器は、
(a) 前記光ビーム内に配置された第1の表面を有する透明基板と、
(b) 前記基板により支持された、薄い細長い要素の略平行構成部であって、
(i) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに垂直である偏光成分を有する光を該要素を通して透過させて第1の透過ビームを形成し、
(ii) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに平行である偏光成分を有する光を該要素から反射させて第1の反射ビームを形成するように、該構成部が構成され、前記要素は前記光ビームの電磁波と相互作用するようにサイズが定められる、前記構成部と、
を有する、請求項24に記載の画像投影システム。 - 前記少なくとも1つの第1の偏光器は、前記光ビームに対して鋭角をなすように配位され、該光が第1の前記偏光ビームスプリッターの前記第1の表面に鋭角をなして入射するようにしている、 請求項26に記載の画像投影システム。
- 画像投影システムであって、
(a) 可視光ビームを生成することができる光源と、
(b) 前記可視光ビームを、各々異なる帯域幅を有する複数の色により特徴付けられた複数の色付ビームへと分離するため、前記光源近傍で該可視光ビーム内に配置された、帯域幅セパレータと、
(c) 前記光源近傍で該可視光ビーム内に配置され、前記光ビームを偏光させるように構成された、少なくとも1つの第1の偏光器と、
(d) 前記セパレータ及び前記少なくとも1つの第1の偏光器は、複数の色付偏光ビームを生成し、
(e) 前記色付偏光ビームの一つに各々配置された、3つの透過アレイであって、各アレイは、画像情報を符号化するため前記色付偏光ビームの偏光成分を選択的に変えることにより各々の該色付偏光ビームの偏光成分を変調して色付変調ビームを形成することができる、前記3つの透過アレイと、
(f) 2つの前記透過アレイの近傍で2つの異なる色付変調ビーム内に配置され、該2つの異なる色付変調ビームを第1の結合ビームへと結合させる、第1の偏光ビームスプリッターと、
(g) 別の前記透過アレイ及び前記第1の偏光ビームスプリッターの近傍に配置され、該別の透過アレイからの色付変調ビーム及び前記第1の結合ビームを第2の結合ビームへと結合させる、第2の偏光ビームスプリッターと、
(h) 前記第1及び第2の偏光ビームスプリッターの各々は、
(1) 第1の表面を有する透明基板と、
(2) 前記基板により支持された、薄い細長い要素の略平行構成部であって、
(i) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに垂直である偏光成分を有する光を該要素を通して透過させ、
(ii) 前記要素の少なくとも1つを含む平面と入射された光ビームの方向とに平行である偏光成分を有する光を該要素から反射させるように前記構成部が構成され、前記要素は前記色付変調ビームの電磁波と相互作用するようにサイズが定められる、前記構成部と、
を有し、
(i) 前記符号化された画像情報を表示するため、前記第2の結合ビーム内に配置された、スクリーンと、
を備える、画像投影システム。 - 前記第1及び第2の偏光ビームスプリッターは、各々の前記色付変調ビームに対して所定の角度で配位され、それにより、該色付変調ビームの各々は、各々の前記偏光ビームスプリッターの前記透明基板の第1の表面に所定の角度で入射し、前記色付反射ビームの各々は、各々の前記透過アレイから離れる方に差し向けられる、請求項28に記載の画像投影システム。
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---|---|---|---|
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PCT/US2003/028504 WO2004023203A2 (en) | 2002-09-09 | 2003-09-09 | Image projection system with a polarizing beam splitter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005538415A true JP2005538415A (ja) | 2005-12-15 |
Family
ID=31977752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004534818A Pending JP2005538415A (ja) | 2002-09-09 | 2003-09-09 | 偏光ビームスプリッターを備える画像投影システム |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6666556B2 (ja) |
EP (1) | EP1546799A4 (ja) |
JP (1) | JP2005538415A (ja) |
KR (1) | KR20050037470A (ja) |
CN (1) | CN1682154A (ja) |
AU (1) | AU2003270546A1 (ja) |
MX (1) | MXPA05002387A (ja) |
WO (1) | WO2004023203A2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009092056A2 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Dynamic Image Displays Llc | Display projector |
JP2010032768A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置およびその製造方法 |
Families Citing this family (44)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6893130B2 (en) * | 2001-08-06 | 2005-05-17 | Advanced Digital Optics, Inc. | Color management system having a field lens |
AU2003260910A1 (en) * | 2002-10-09 | 2004-05-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | 3-panel transmissive projection system |
JP2004184889A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Hitachi Ltd | 投射型映像表示装置 |
US20040109138A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-10 | Kiser David K. | Apparatus for generating a number of color light components |
US20040108973A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-10 | Kiser David K. | Apparatus for generating a number of color light components |
US6758565B1 (en) * | 2003-03-20 | 2004-07-06 | Eastman Kodak Company | Projection apparatus using telecentric optics |
US6935746B2 (en) * | 2003-04-15 | 2005-08-30 | Infocus Corporation | Method and apparatus for reducing scattered light in a projection system |
US7237899B2 (en) * | 2003-05-16 | 2007-07-03 | 3M Innovative Properties Company | Highly efficient single panel and two panel projection engines |
DE10345431B4 (de) * | 2003-09-30 | 2009-10-22 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Vorrichtung zur homogenen mehrfarbigen Beleuchtung einer Fläche |
TWI233527B (en) * | 2004-02-05 | 2005-06-01 | United Microelectronics Corp | Optical projection system and method |
CN100368866C (zh) * | 2004-02-16 | 2008-02-13 | 联华电子股份有限公司 | 光学投影系统与方法 |
CN100337143C (zh) * | 2004-03-03 | 2007-09-12 | 株式会社日立制作所 | 光学单元以及使用该光学单元的投影型图像显示装置 |
KR20050109217A (ko) * | 2004-05-14 | 2005-11-17 | 삼성전자주식회사 | 이판식 투사광학계 및 투사 방법 |
US20060092380A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-04 | Salsman Kenneth E | Clean-up polarizer and gamma control for display system |
US7570424B2 (en) | 2004-12-06 | 2009-08-04 | Moxtek, Inc. | Multilayer wire-grid polarizer |
US7961393B2 (en) | 2004-12-06 | 2011-06-14 | Moxtek, Inc. | Selectively absorptive wire-grid polarizer |
US7800823B2 (en) | 2004-12-06 | 2010-09-21 | Moxtek, Inc. | Polarization device to polarize and further control light |
JP3972371B2 (ja) * | 2005-03-15 | 2007-09-05 | ソニー株式会社 | 位相差補償板、位相差補償器、液晶表示装置および投射型画像表示装置 |
JP4835160B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2011-12-14 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
FR2903199A1 (fr) * | 2006-06-30 | 2008-01-04 | Thomson Licensing Sas | Systeme optique pour projecteur et projecteur correspondant |
US8755113B2 (en) | 2006-08-31 | 2014-06-17 | Moxtek, Inc. | Durable, inorganic, absorptive, ultra-violet, grid polarizer |
US7789515B2 (en) | 2007-05-17 | 2010-09-07 | Moxtek, Inc. | Projection device with a folded optical path and wire-grid polarizer |
CN101398537A (zh) * | 2007-09-25 | 2009-04-01 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 立体投影光学系统 |
US8248696B2 (en) | 2009-06-25 | 2012-08-21 | Moxtek, Inc. | Nano fractal diffuser |
US8611007B2 (en) | 2010-09-21 | 2013-12-17 | Moxtek, Inc. | Fine pitch wire grid polarizer |
US8913321B2 (en) | 2010-09-21 | 2014-12-16 | Moxtek, Inc. | Fine pitch grid polarizer |
US8913320B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-12-16 | Moxtek, Inc. | Wire grid polarizer with bordered sections |
US8873144B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-10-28 | Moxtek, Inc. | Wire grid polarizer with multiple functionality sections |
CN103207509B (zh) | 2012-01-12 | 2015-06-24 | 三菱电机株式会社 | 光源装置和投影式显示装置 |
US8922890B2 (en) | 2012-03-21 | 2014-12-30 | Moxtek, Inc. | Polarizer edge rib modification |
US9202418B2 (en) | 2013-01-18 | 2015-12-01 | Christie Digital Systems Usa, Inc. | Projection system with additional series connected light valve for enhanced contrast |
US9952368B2 (en) * | 2013-06-27 | 2018-04-24 | Dexerials Corporation | Polarization conversion element and optical device |
US9348076B2 (en) | 2013-10-24 | 2016-05-24 | Moxtek, Inc. | Polarizer with variable inter-wire distance |
CN104460204B (zh) * | 2014-11-14 | 2016-09-07 | 苏州佳世达光电有限公司 | 投影装置 |
WO2016125220A1 (ja) * | 2015-02-05 | 2016-08-11 | ソニー株式会社 | プロジェクタ及び光学ユニット |
US20160231176A1 (en) * | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Polarization Solutions, Llc | Light irradiation device having polarization measuring mechanism |
US11468639B2 (en) * | 2015-02-20 | 2022-10-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Selective occlusion system for augmented reality devices |
CA3002392A1 (en) | 2015-10-30 | 2017-05-04 | Seurat Technologies, Inc. | Additive manufacturing system and method |
CN108693687B (zh) * | 2017-04-06 | 2021-03-05 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种显示系统 |
KR102626294B1 (ko) | 2017-05-11 | 2024-01-17 | 쇠라 테크널러지스 인코포레이티드 | 적층 가공을 위한 패턴화된 광의 스위치야드 빔 라우팅 |
JP6952541B2 (ja) * | 2017-09-11 | 2021-10-20 | スタンレー電気株式会社 | 車両用前照灯 |
CN107831470B (zh) * | 2017-11-07 | 2023-08-18 | 华南理工大学 | 一种基于偏振的可见光定位方法及其硬件系统 |
CN110764269B (zh) | 2019-11-02 | 2021-06-01 | 深圳市麓邦技术有限公司 | 光学渐变系统及方法 |
CN111175982B (zh) * | 2020-02-24 | 2023-01-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 近眼显示装置和可穿戴设备 |
Family Cites Families (123)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE416157C (de) | 1925-07-14 | Siemens & Halske Akt Ges | Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Einstellung mehrerer Schrittschaltwerke, insbesondere in Fernsprechanlagen | |
US2224214A (en) | 1937-12-28 | 1940-12-10 | Polaroid Corp | Light polarizing body |
US2287598A (en) | 1937-12-28 | 1942-06-23 | Polaroid Corp | Method of manufacturing lightpolarizing bodies |
US2403731A (en) | 1943-04-01 | 1946-07-09 | Eastman Kodak Co | Beam splitter |
US2748659A (en) | 1951-02-26 | 1956-06-05 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | Light source, searchlight or the like for polarized light |
US2887566A (en) | 1952-11-14 | 1959-05-19 | Marks Polarized Corp | Glare-eliminating optical system |
US3046839A (en) | 1959-01-12 | 1962-07-31 | Polaroid Corp | Processes for preparing light polarizing materials |
US3479168A (en) | 1964-03-09 | 1969-11-18 | Polaroid Corp | Method of making metallic polarizer by drawing fusion |
US3436143A (en) | 1965-11-30 | 1969-04-01 | Bell Telephone Labor Inc | Grid type magic tee |
US3566099A (en) | 1968-09-16 | 1971-02-23 | Polaroid Corp | Light projection assembly |
US3627431A (en) | 1969-12-22 | 1971-12-14 | John Victor Komarniski | Densitometer |
US3631288A (en) | 1970-01-23 | 1971-12-28 | Polaroid Corp | Simplified polarized light projection assembly |
US3731986A (en) | 1971-04-22 | 1973-05-08 | Int Liquid Xtal Co | Display devices utilizing liquid crystal light modulation |
CH558023A (de) | 1972-08-29 | 1975-01-15 | Battelle Memorial Institute | Polarisationsvorrichtung. |
US4049944A (en) | 1973-02-28 | 1977-09-20 | Hughes Aircraft Company | Process for fabricating small geometry semiconductive devices including integrated components |
US3969545A (en) | 1973-03-01 | 1976-07-13 | Texas Instruments Incorporated | Light polarizing material method and apparatus |
US3857628A (en) | 1973-08-29 | 1974-12-31 | Hoffmann La Roche | Selective polarizer arrangement for liquid crystal displays |
US3857627A (en) | 1973-08-29 | 1974-12-31 | Hoffmann La Roche | Polarizer arrangement for liquid crystal displays |
US3912369A (en) | 1974-07-02 | 1975-10-14 | Gen Electric | Single polarizer reflective liquid crystal display |
US4025688A (en) | 1974-08-01 | 1977-05-24 | Polaroid Corporation | Polarizer lamination |
CH582894A5 (ja) | 1975-03-17 | 1976-12-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
US4009933A (en) | 1975-05-07 | 1977-03-01 | Rca Corporation | Polarization-selective laser mirror |
US4104598A (en) | 1975-06-09 | 1978-08-01 | Hughes Aircraft Company | Laser internal coupling modulation arrangement with wire grid polarizer serving as a reflector and coupler |
DE2529112C3 (de) | 1975-06-30 | 1978-03-23 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Ultraschall-Applikator für die zeilenweise Ultraschallabtastung von Körpern |
US4073571A (en) | 1976-05-05 | 1978-02-14 | Hughes Aircraft Company | Circularly polarized light source |
US4181756A (en) | 1977-10-05 | 1980-01-01 | Fergason James L | Process for increasing display brightness of liquid crystal displays by bleaching polarizers using screen-printing techniques |
DE2818103A1 (de) | 1978-04-25 | 1979-11-08 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung von aus einer vielzahl von auf einer glastraegerplatte angeordneten parallel zueinander ausgerichteten elektrisch leitenden streifen bestehenden polarisatoren |
JPS6033246B2 (ja) | 1978-07-26 | 1985-08-01 | 三立電機株式会社 | 多色表示用偏光板の製造方法 |
DE2915847C2 (de) | 1978-09-29 | 1986-01-16 | Nitto Electric Industrial Co., Ltd., Ibaraki, Osaka | Elektrooptisch aktivierbare Anzeige |
US4221464A (en) | 1978-10-17 | 1980-09-09 | Hughes Aircraft Company | Hybrid Brewster's angle wire grid infrared polarizer |
US4289381A (en) | 1979-07-02 | 1981-09-15 | Hughes Aircraft Company | High selectivity thin film polarizer |
US4514479A (en) | 1980-07-01 | 1985-04-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of making near infrared polarizers |
DE3169810D1 (en) | 1980-07-28 | 1985-05-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Homeotropic nematic display with an internal reflector |
US4466704A (en) | 1981-07-20 | 1984-08-21 | Polaroid Corporation | Patterned polarizer having differently dyed areas |
US4512638A (en) | 1982-08-31 | 1985-04-23 | Westinghouse Electric Corp. | Wire grid polarizer |
US4515441A (en) | 1982-10-13 | 1985-05-07 | Westinghouse Electric Corp. | Dielectric polarizer for high average and high peak power operation |
DE3244885A1 (de) | 1982-12-02 | 1984-06-07 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | Farbselektiver zirkularpolarisator und seine verwendung |
US4560599A (en) | 1984-02-13 | 1985-12-24 | Marquette University | Assembling multilayers of polymerizable surfactant on a surface of a solid material |
US4679910A (en) | 1985-03-20 | 1987-07-14 | Hughes Aircraft Company | Dual liquid-crystal cell-based visible-to-infrared dynamic image converter |
US4688897A (en) | 1985-06-17 | 1987-08-25 | Hughes Aircraft Company | Liquid crystal device |
JPS626225A (ja) | 1985-07-02 | 1987-01-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 液晶表示装置 |
JPS6231822A (ja) | 1985-08-02 | 1987-02-10 | Hitachi Ltd | 液晶表示素子 |
US4743093A (en) | 1985-09-16 | 1988-05-10 | Eastman Kodak Company | Optical disc player lens |
JPS6275418A (ja) | 1985-09-27 | 1987-04-07 | Alps Electric Co Ltd | 液晶素子 |
US4743092A (en) | 1986-11-26 | 1988-05-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Polarizing grids for far-infrared and method for making same |
US4759611A (en) | 1986-12-19 | 1988-07-26 | Polaroid Corporation, Patent Department | Liquid crystal display having silylated light polarizers |
DE3707984A1 (de) | 1987-03-12 | 1988-09-22 | Max Planck Gesellschaft | Polarisierender spiegel fuer optische strahlung |
US4840757A (en) | 1987-05-19 | 1989-06-20 | S. D. Warren Company | Replicating process for interference patterns |
FR2623649B1 (fr) | 1987-11-23 | 1992-05-15 | Asulab Sa | Cellule d'affichage a cristal liquide |
US4865670A (en) | 1988-02-05 | 1989-09-12 | Mortimer Marks | Method of making a high quality polarizer |
FR2629924B1 (fr) | 1988-04-08 | 1992-09-04 | Comp Generale Electricite | Polariseur a couches dielectriques |
JPH0212105A (ja) | 1988-06-29 | 1990-01-17 | Nec Corp | 複屈折回折格子型偏光子 |
JP2703930B2 (ja) | 1988-06-29 | 1998-01-26 | 日本電気株式会社 | 複屈折回折格子型偏光子 |
JPH0223304A (ja) | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Toray Ind Inc | 可視偏光フイルム |
US4895769A (en) | 1988-08-09 | 1990-01-23 | Polaroid Corporation | Method for preparing light polarizer |
US4913529A (en) | 1988-12-27 | 1990-04-03 | North American Philips Corp. | Illumination system for an LCD display system |
US4946231A (en) | 1989-05-19 | 1990-08-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Polarizer produced via photographic image of polarizing grid |
US5486949A (en) | 1989-06-20 | 1996-01-23 | The Dow Chemical Company | Birefringent interference polarizer |
CA2020180C (en) | 1989-06-30 | 2000-01-04 | Stephen A. Zager | Method for making optically readable media containing embossed information |
US5279689A (en) | 1989-06-30 | 1994-01-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for replicating holographic optical elements |
SG50550A1 (en) | 1989-07-10 | 2002-04-16 | Rolic Ag | Polarisator |
US5235443A (en) | 1989-07-10 | 1993-08-10 | Hoffmann-La Roche Inc. | Polarizer device |
EP0416157A1 (de) | 1989-09-07 | 1991-03-13 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Polarisator |
FR2653234A1 (fr) | 1989-10-13 | 1991-04-19 | Philips Electronique Lab | Dispositif du type miroir dans le domaine des rayons x-uv. |
JPH03132603A (ja) | 1989-10-18 | 1991-06-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 偏光子 |
JP2924055B2 (ja) | 1989-12-08 | 1999-07-26 | セイコーエプソン株式会社 | 反射型液晶表示素子 |
US5267029A (en) * | 1989-12-28 | 1993-11-30 | Katsumi Kurematsu | Image projector |
US5235449A (en) | 1990-03-02 | 1993-08-10 | Hitachi, Ltd. | Polarizer with patterned diacetylene layer, method for producing the same, and liquid crystal display device including such polarizer |
JPH03289692A (ja) | 1990-04-06 | 1991-12-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 空間光変調素子及びこれを用いたホログラム画像情報記録装置 |
JP2681304B2 (ja) | 1990-05-16 | 1997-11-26 | 日本ビクター株式会社 | 表示装置 |
US5115305A (en) * | 1990-07-05 | 1992-05-19 | Baur Thomas G | Electrically addressable liquid crystal projection system with high efficiency and light output |
US5157526A (en) | 1990-07-06 | 1992-10-20 | Hitachi, Ltd. | Unabsorbing type polarizer, method for manufacturing the same, polarized light source using the same, and apparatus for liquid crystal display using the same |
JP2902456B2 (ja) | 1990-08-09 | 1999-06-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 無機偏光薄膜 |
US5113285A (en) | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Honeywell Inc. | Full color three-dimensional flat panel display |
JP2698218B2 (ja) | 1991-01-18 | 1998-01-19 | シャープ株式会社 | 反射型液晶表示装置及びその製造方法 |
US5122887A (en) | 1991-03-05 | 1992-06-16 | Sayett Group, Inc. | Color display utilizing twisted nematic LCDs and selective polarizers |
DE69218830T2 (de) | 1991-05-29 | 1997-07-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bildprojektions-System |
EP0588937B1 (en) | 1991-06-13 | 1996-08-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Retroreflecting polarizer |
US5245471A (en) | 1991-06-14 | 1993-09-14 | Tdk Corporation | Polarizers, polarizer-equipped optical elements, and method of manufacturing the same |
EP0522620B1 (en) | 1991-06-28 | 1997-09-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Display device |
US5122907A (en) | 1991-07-03 | 1992-06-16 | Polatomic, Inc. | Light polarizer and method of manufacture |
DE69129807T2 (de) | 1991-11-20 | 1999-02-25 | Hamamatsu Photonics Kk | Lichtverstärkungspolarisator |
JP2796005B2 (ja) | 1992-02-10 | 1998-09-10 | 三菱電機株式会社 | 投影露光装置及び偏光子 |
US5383053A (en) | 1992-04-07 | 1995-01-17 | Hughes Aircraft Company | Virtual image display having a high efficiency grid beamsplitter |
US5422756A (en) | 1992-05-18 | 1995-06-06 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Backlighting system using a retroreflecting polarizer |
EP0601210B1 (en) | 1992-06-30 | 2002-03-27 | Citizen Watch Co. Ltd. | Liquid crystal display unit and liquid crystal projector using this liquid crystal display unit |
JPH06138413A (ja) | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Canon Inc | プレート型偏光分離装置及び該偏光分離装置を用いた偏光照明装置 |
JP3250853B2 (ja) | 1992-11-09 | 2002-01-28 | 松下電器産業株式会社 | 液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置 |
US5333072A (en) | 1992-12-31 | 1994-07-26 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Reflective liquid crystal display overhead projection system using a reflective linear polarizer and a fresnel lens |
US5325218A (en) | 1992-12-31 | 1994-06-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Cholesteric polarizer for liquid crystal display and overhead projector |
TW289095B (ja) | 1993-01-11 | 1996-10-21 | ||
US5594561A (en) | 1993-03-31 | 1997-01-14 | Palomar Technologies Corporation | Flat panel display with elliptical diffuser and fiber optic plate |
JP3168765B2 (ja) | 1993-04-01 | 2001-05-21 | 松下電器産業株式会社 | 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置 |
US5349192A (en) | 1993-05-20 | 1994-09-20 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Solid state detector for polarized x-rays |
US5486935A (en) | 1993-06-29 | 1996-01-23 | Kaiser Aerospace And Electronics Corporation | High efficiency chiral nematic liquid crystal rear polarizer for liquid crystal displays having a notch polarization bandwidth of 100 nm to 250 nm |
CA2168106C (en) | 1993-07-27 | 2002-08-20 | Joel Petersen | High brightness directional viewing screen |
DE69433486T2 (de) | 1993-09-10 | 2004-10-14 | Nippon Kayaku K.K. | Polarisator,polarisationsplatte und verfahren zu deren herstellung |
JPH0784252A (ja) | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
CA2148579C (en) | 1993-10-01 | 1999-11-02 | Raytheon Company | Active matrix liquid crystal subtractive color display with integral light confinement |
US5517356A (en) | 1993-12-15 | 1996-05-14 | Corning Incorporated | Glass polarizer for visible light |
BE1007993A3 (nl) | 1993-12-17 | 1995-12-05 | Philips Electronics Nv | Belichtingsstelsel voor een kleurenbeeldprojectie-inrichting en circulaire polarisator geschikt voor toepassing in een dergelijk belichtingsstelsel en kleurenbeeldprojectie-inrichting bevattende een dergelijk belichtingsstelsel met circulaire polarisator. |
JP3278521B2 (ja) | 1994-01-28 | 2002-04-30 | 松下電器産業株式会社 | 背面投写型画像表示装置 |
US5485499A (en) | 1994-08-05 | 1996-01-16 | Moxtek, Inc. | High throughput reflectivity and resolution x-ray dispersive and reflective structures for the 100 eV to 5000 eV energy range and method of making the devices |
US5513023A (en) | 1994-10-03 | 1996-04-30 | Hughes Aircraft Company | Polarizing beamsplitter for reflective light valve displays having opposing readout beams onto two opposing surfaces of the polarizer |
JPH08184711A (ja) | 1994-12-29 | 1996-07-16 | Sony Corp | 偏光光学素子 |
EP0722253A3 (en) | 1995-01-10 | 1996-10-30 | Ibm | Arrangements for projection display devices using optical valves in reflection |
EP0744634B1 (en) | 1995-05-23 | 2003-01-08 | Kyocera Corporation | Method of producing an optical polarizer |
US5686979A (en) | 1995-06-26 | 1997-11-11 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Optical panel capable of switching between reflective and transmissive states |
JPH09159988A (ja) | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Nikon Corp | 投射型表示装置 |
US5838403A (en) | 1996-02-14 | 1998-11-17 | Physical Optics Corporation | Liquid crystal display system with internally reflecting waveguide for backlighting and non-Lambertian diffusing |
US5841494A (en) | 1996-06-26 | 1998-11-24 | Hall; Dennis R. | Transflective LCD utilizing chiral liquid crystal filter/mirrors |
US5833360A (en) | 1996-10-17 | 1998-11-10 | Compaq Computer Corporation | High efficiency lamp apparatus for producing a beam of polarized light |
JPH10186302A (ja) | 1996-12-27 | 1998-07-14 | Fujitsu Ltd | 表示装置及び偏光光源装置 |
US6108131A (en) | 1998-05-14 | 2000-08-22 | Moxtek | Polarizer apparatus for producing a generally polarized beam of light |
US6250762B1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-06-26 | U.S. Philips Corporation | Image projection system |
US6081376A (en) | 1998-07-16 | 2000-06-27 | Moxtek | Reflective optical polarizer device with controlled light distribution and liquid crystal display incorporating the same |
US6082861A (en) | 1998-09-16 | 2000-07-04 | International Business Machines Corporation | Optical system and method for high contrast projection display |
US6331060B1 (en) * | 1998-10-08 | 2001-12-18 | Sony Corporation | Projection-type display device and method of adjustment thereof |
US5986730A (en) | 1998-12-01 | 1999-11-16 | Moxtek | Dual mode reflective/transmissive liquid crystal display apparatus |
US6122103A (en) | 1999-06-22 | 2000-09-19 | Moxtech | Broadband wire grid polarizer for the visible spectrum |
US6447120B2 (en) * | 1999-07-28 | 2002-09-10 | Moxtex | Image projection system with a polarizing beam splitter |
US6234634B1 (en) | 1999-07-28 | 2001-05-22 | Moxtek | Image projection system with a polarizing beam splitter |
US6340230B1 (en) * | 2000-03-10 | 2002-01-22 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Method of using a retarder plate to improve contrast in a reflective imaging system |
-
2002
- 2002-09-09 US US10/238,996 patent/US6666556B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
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- 2003-09-09 MX MXPA05002387A patent/MXPA05002387A/es active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009092056A2 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Dynamic Image Displays Llc | Display projector |
WO2009092056A3 (en) * | 2008-01-16 | 2009-10-01 | Dynamic Image Displays Llc | Display projector |
JP2010032768A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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