JP2007503625A - ライトパイプに基づく投影エンジン - Google Patents
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Abstract
ライトパイプに基づく投影エンジンは、有用偏光光を出力方向に実質的に透過させ、非有用偏光光を出力方向に実質的に直交する第1直交方向に実質的に反射するXプリズムを含む。初期反射体は、非有用偏光を有するロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向及び第1直交方向に実質的に直交する第2直交方向に反射することができ、最終反射体は前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を出力方向に反射することができる。前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光は、初期および最終反射体によって有用偏光光へと実質的に回転される。
Description
この出願は、2003年6月9日付第60/476,612号、2003年6月20日付第60/479,730号、2003年7月10日付第60/485,736号、2003年7月23日付第60/489,104号、および2003年12月5日付第60/527,006号の仮出願の優先権を主張し、言及することによってその開示を本書に取り込む。
いくつかの実施例で、本発明は、入射する広域スペクトル光がその構成色へ分割され、一連のライトパイプ、ビームスプリッタおよびプリズムによって個々のイメージャにガイドされる、ライトパイプに基づく色分割およびガイドシステムに関する。
投射ディスプレイは光をスクリーンへ投射することによって作動する。光は、色若しくは明暗またはその両方のパターンに配置される。パターンは、見る人が文字や顔等の既に見慣れた像にそのパターンを関連させることにより、それらを同化させて見られている。パターンは種々の方法で形成され得る。パターンを形成する1つの方法は、情報のストリームを表す信号で光線を変調することによる。
偏光光は偏光フィルターでフィルタリングすることにより変調してもよい。偏光フィルターは、その偏光が入射光の偏光と一致すれば一般に光を通し、その偏光が入射光の偏光と相反すればそれを拒絶する。液晶ディスプレイ(LCD)イメージャは、LCDタイプ投射ディスプレイでこのように使用される偏光フィルターの例である。LCDイメージャは、入射光の偏光と一致するか異なるように偏光を変更することにより変調されるピクセルを含んでもよい。LCDイメージャへの入力光も、選択されたピクセルの偏光が入力光のそれと異なる場合、選択されたピクセルが暗くなるように偏光される。不変で暗くなったピクセルのパターンは、光の存在または欠如としてスクリーンに投射することができる。見る人が見慣れているパターン中の情報でピクセルが変調される場合、それがスクリーンに投射されると、見る人はそのパターンを認識できる。
広域スペクトル若しくは白色光、投射ディスプレイエンジンの光源から照射された光は、図1に示すように、ミラー、フィルター、レンズ等の一連の光学部品によってLCDイメージャへ向けられる。これらの光学部品は、光源から白色光を、通常赤(R)、緑(G)および青(B)である原色に分ける。これらの構成部品はかなり高価であり得る。LCDイメージャを備える投影システムは営業に使用されているが、構成部品のコストが高く、構成部品の正確な配列はその働きにとって肝要である。
図1に示すように、光源10から照射された白色光12はレンズ14、16および18によって平行化(collimate)され、各色フィルタ20および22によって反射されて、LCDパネル30、32および34へ向けられる。図1から分かるように、LCDパネル30、32および34の位置が光源10から距離をおく結果、ビームを再度平行化するために追加のレンズ24、26および28が必要な場合がある。光源10からLCDパネル30、32および34に光を効率的につなぎ、かつ損失を最小限にするために、これらのすべての構成部品の相互間の配列は非常に正確でなければならない。
さらに、構成部品の配列を維持する固定具は非常に高価になり得る。より少数またはより廉価の構成部品で投影システムを構築することができれば望ましい。個々の構成部品の不整列にそれほど敏感でない投影システムを構築することができれば、さらに望ましい。その結果、システムを高能率、簡単な構成および低コストで偏光変換を行なう必要性がある。したがって、より簡単なシステム環境および低コストで光を処理することができる投影エンジン構成の必要性が存在する。
本発明の主目的は、ライトパイプに基づく投影エンジンを提供することにより上記関連技術の欠陥を克服することにある。具体的には、発明の第1の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光をロー初期方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー分配用反射体と、ロー初期方向に反射可能に設けられたロー初期反射体、このロー初期反射体はロー・バンドの光を出力方向と実質的に平行のロー中間方向に反射する、と、ロー分配用反射体とロー初期反射体の間に設けられたロー初期ライトパイプと、ロー中間方向に反射可能に設けられたロー最終反射体、このロー最終反射体はロー・バンドの光をロー初期方向と実質的に正反対のロー最終方向に反射する、と、ロー・バンドの光を実質的に変調するために設けられたロー変調器と、ロー初期反射体とロー最終反射体の間に設けられたロー最終ライトパイプと、ハイ・バンドの光をハイ初期方向に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるハイ分配用反射体と、ハイ初期方向に反射可能に設けられたハイ初期反射体、このハイ初期反射体はハイ・バンドの光を出力方向と実質的に平行のハイ中間方向に反射する、と、ハイ分配用反射体とハイ初期反射体の間に設けられたハイ初期ライトパイプと、ハイ中間方向に反射可能に設けられたハイ最終反射体、このハイ最終反射体はハイ・バンドの光をハイ初期方向と実質的に正反対のハイ最終方向に反射する、と、ハイ初期反射体とハイ最終反射体の間に設けられたハイ最終ライトパイプと、ハイ・バンドの光を実質的に変調するために設けられたハイ変調器と、ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために出力方向に設けられたミディアム変調器を含む。
発明の第2の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー反射体と、ミディアムおよびハイ・バンドの光を受け、ミディアム・バンドの光をミディアム方向に実質的に反射し、ハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるミディアム反射体と、ロー反射体とミディアム反射体の間に設けられた初期ライトパイプと、ハイ・バンドの光を受け、ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射するハイ反射体と、ミディアム反射体とハイ反射体の間に設けられた最終ライトパイプを含む。
発明の第3の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光をロー方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第1周囲方向に実質的に反射するロー反射体と、ロー・バンドの光を実質的に変調するためにロー方向に設けられたロー変調器と、第1周囲方向に反射可能に設けられた第1周囲反射体、この第1周囲反射体はミディアムおよびハイ・バンドの光を第2周囲方向に実質的に反射する、と、ロー反射体と第1周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプと、第1周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、このミディアム反射体はミディアムおよびハイ・バンドの光を受け、ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ハイ・バンドの光を第3周囲方向に実質的に透過させる、と、第1周囲反射体とミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプと、ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために出力方向に設けられたミディアム変調器と、第3周囲方向に反射可能に設けられた第2周囲反射体、この第2周囲反射体はハイ・バンドの光を第4周囲方向に実質的に反射する、と、ミディアム反射体と第2周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプと、第4周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、このハイ反射体はハイ・バンドの光を受け、ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する、と、ハイ・バンドの光を実質的に変調するためにハイ方向に設けられたハイ変調器と、第2周囲反射体とハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプと、ロー・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体とハイ・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体を含む。
発明の第4の観点において、ライトパイプに基づく投影エンジンは、ロー・バンドの光を第1周囲方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第2周囲方向に実質的に反射するロー反射体と、第1周囲方向に反射可能に設けられた第1周囲反射体、この第1周囲反射体はロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射する、と、ロー・バンドの光を実質的に変調するためにロー方向に設けられたロー変調器と、ロー反射体と第1周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプと、第2周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、このミディアム反射体はミディアムおよびハイ・バンドの光を受け、ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ハイ・バンドの光を第2周囲方向に実質的に透過させる、と、ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために出力方向に設けられたミディアム変調器と、第1周囲反射体とミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプと、第2周囲方向に反射可能に設けられた第2周囲反射体、この第2周囲反射体はハイ・バンドの光を第3周囲方向に実質的に反射する、と、ミディアム反射体と第2周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプと、第3周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、このハイ反射体はハイ・バンドの光を受け、ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する、と、ハイ・バンドの光を実質的に変調するためにハイ方向に設けられたハイ変調器と、第2周囲反射体とハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプと、ロー・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体と、ハイ・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体を含む。
本発明は、ライトパイプに基づく投影エンジンを提供することによりこれらの目的と他の目的を達成する。本発明の上記および他の特徴と利点、そして本発明の種々の実施例の構造と働きを添付の図面を参照して以下詳細に説明する。
本書に取り込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の種々の実施例を示し、また、記述とともに、さらに本発明の原理を説明し、当業者が発明品を作って使用することを可能にする。図面において、同一の参照番号は同一または機能的に同様の要素を示す。添付の図面と関連して考慮される以下の詳細な説明を参照することによって本発明を一層よく理解すれば、本発明のより完全な理解とそれに付随する利点の多くを容易に得られであろう。
図1は、背景技術におけるライトパイプに基づく投影エンジンを示し;
図2A〜2Dは、本発明の第1実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図3は、本発明の実施例用のカップリングエレメントを示し;
図4は、本発明の第2実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図5は、図4に示されたライトパイプに基づく投影エンジンのさらなる発展を示し;
図6は、本発明の実施例用の4色および5色Xプリズムを示し;
図7は、本発明の実施例用のプリズムとガラスブロックを示し;
図8は、本発明の実施例用の投影レンズ構成を示し;
図9は、本発明の実施例用の投影レンズを示し;
図10は、本発明の実施例用の直角プリズムを示し;
図11AおよびBは、本発明の実施例用の鋭角および鈍角プリズムを示し;
図12は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図13Aは、本発明の第3実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図13Bは、本発明の第4実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図14は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図15は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図16は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図17は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;そして、
図18は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図19は、本発明の実施例使用のレンズ系を示し;
図20A〜20Cは、本発明の実施例用のライトパイプを示し;
図21は、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し;
図22A〜22Bは、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し;
図23A〜23Bは、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し;そして
図24A〜24Cは、本発明の第5実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示している。
図1は、背景技術におけるライトパイプに基づく投影エンジンを示し;
図2A〜2Dは、本発明の第1実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図3は、本発明の実施例用のカップリングエレメントを示し;
図4は、本発明の第2実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図5は、図4に示されたライトパイプに基づく投影エンジンのさらなる発展を示し;
図6は、本発明の実施例用の4色および5色Xプリズムを示し;
図7は、本発明の実施例用のプリズムとガラスブロックを示し;
図8は、本発明の実施例用の投影レンズ構成を示し;
図9は、本発明の実施例用の投影レンズを示し;
図10は、本発明の実施例用の直角プリズムを示し;
図11AおよびBは、本発明の実施例用の鋭角および鈍角プリズムを示し;
図12は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図13Aは、本発明の第3実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図13Bは、本発明の第4実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示し;
図14は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図15は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図16は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図17は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;そして、
図18は、本発明の実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンのオーバーレイを示し;
図19は、本発明の実施例使用のレンズ系を示し;
図20A〜20Cは、本発明の実施例用のライトパイプを示し;
図21は、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し;
図22A〜22Bは、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し;
図23A〜23Bは、本発明の実施例用の偏光リカバリシステムを示し;そして
図24A〜24Cは、本発明の第5実施例によるライトパイプに基づく投影エンジンの概略図を示している。
投影システムは製造・組立てが比較的簡単であることが望ましい。投影システムが個々の構成部品のミスアラインメントに比較的鈍感であることが望ましい。投影システムが比較的安価な構成部品で構成されることが望ましい。投影システムがコンパクトで、強固で、比較的軽便であることが望ましい。投影システムが、構成部品間の正確な配列ではなく、ライトパイプに依存して個々の構成部品間で光を伝送することが望ましい。
以下の説明は、液晶ディスプレイ(LCD)パネルを含んでいるが、同じ方策がディジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)、種々の透過型LCDおよびLCOSパネル等の他の画像パネル技術に適用される。
3枚のイメージャ・パネルを備えた3色システムが以下の例で使用されるが、同様の方策は、単一のパネルあるいは2枚のパネルを備えたシステムに当てはまる。また、同様の方策が、シーケンシャル・カラーまたはカラー・スクローリング・システムや、カラー・リサイクリングまたは偏光リカバリまたはリサイクリング・システムにも適用する。
図2Aに示すように、広域スペクトル、つまり白色入力光101は、オプションの入力ライトパイプを通ってロー、ハイ分配用反射体102、124へ向けられる。このオプションのライトパイプは、光の強度分布を均質化する。ロー、ハイ分配用反射体102、124は、ローすなわち赤(R)、ミディアムすなわち緑(G)、そして、ハイすなわち青(B)の成分に光を分け、図示のように3つの異なる方向にそれらを分配する。この実施例では、赤色光はロー初期反射体114へ向けて反射され、ロー初期反射体114によって反射され、ガラスブロックを通過し、ロー最終反射体118によって反射され、ロー変調器122を通過し、ロー、ハイ混合用反射体140、142に向けられる。そして、ロー変調器122の空間情報で変調された赤色光は、ロー、ハイ混合用反射体140、142によって反射され、投影レンズへ向けられる。その後、画像がスクリーンに投影される。
青色光は、同様に反射されてハイ初期および最終反射体128および132に向けられ、ガラスブロックを通って、最終的に赤色光とともにスクリーンに投影される。緑色光はロー、ハイ分配用反射体102、124に偏向されずにそれを通過し、ミディアム変調器138を通過してロー、ハイ混合用反射体140、142へ向かう。変調された青色光は、最終的に投影レンズへ向けられ、スクリーンに投影される。最終結果は、3色が分解され、変調され、組み合わされてスクリーン上で単一のカラーイメージを形成することである。
光源によって照射された光は、一連のライトパイプおよびプリズムを介してイメージャに向けてもよい。これらのライトパイプとプリズムは固定具をあまり用いずに、高精度に組み合わせることができるので、最終的な投影エンジンのコストは非常に競争力がある。図示の都合で光は空間で分解されるよう示しているが、光の入力波長を区別することができれば、変調器を直列に配置することができる。この場合、ロー、ハイ分配用反射体102、124およびロー、ハイ混合用反射体140、142は、中間プリズムおよび反射体とともに省略できる。
特に、図2Aに示す第1実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー・バンドの光104をロー初期方向106に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を出力方向112に実質的に透過させるロー分配用反射体102を含むことができる。ロー初期方向106にロー初期反射体114を反射可能に設けて、ロー・バンドの光104を出力方向112と実質的に平行のロー中間方向116に向けることができる。いくつかの実施例で、ロー初期反射体114は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー分配用反射体102からロー・バンドの光104を受け、ロー初期反射体114にロー・バンドの光104を実質的に伝えるロー初期ライトパイプ260を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー初期ライトパイプ260はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー初期ライトパイプ260は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプ(SLP)またはテーパ状ライトパイプ(TLP)でもよい。
ロー中間方向116にロー最終反射体118を反射可能に設けて、ロー・バンドの光104をロー初期方向106と実質的に正反対のロー最終方向120に向けることができる。いくつかの実施例では、ロー最終反射体118は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ロー・バンドの光104を実質的に変調するロー変調器122を設けることができる。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー初期反射体114からロー・バンドの光104を受け、ロー最終反射体118にロー・バンドの光104を実質的に伝えるロー最終ライトパイプ262を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー最終ライトパイプ262はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー最終ライトパイプ262は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ハイ・バンドの光110をハイ初期方向126に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光106,108を出力方向112に実質的に透過させるハイ分配用反射体124をも含むことができる。1つの実施例において、ロー、ハイ分配用反射体102,124は分配用Xプリズム190からなる。ハイ初期方向126にハイ初期反射体128を反射可能に設けて、ハイ・バンドの光110を出力方向112と実質的に平行のハイ中間方向130に向けることができる。いくつかの実施例で、ハイ初期反射体128は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ハイ分配用反射体124からハイ・バンドの光110を受け、ハイ初期反射体128にハイ・バンドの光110を実質的に伝えるハイ初期ライトパイプ264を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ初期ライトパイプ264はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ初期ライトパイプ264は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
ハイ中間方向130にハイ最終反射体132を反射可能に設けて、ハイ・バンドの光110をハイ初期方向126と実質的に正反対のハイ最終方向134に向けることができる。いくつかの実施例では、ハイ最終反射体132は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光110を実質的に変調するハイ変調器136を設けることができる。ミディアム・バンドの光108を実質的に変調するミディアム変調器138を出力方向112に設けることができる。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ハイ初期反射体128からハイ・バンドの光110を受け、ハイ最終反射体132にハイ・バンドの光110を実質的に伝えるハイ最終ライトパイプ266を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ最終ライトパイプ266はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ最終ライトパイプ266は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー最終方向120にロー混合用反射体140を設けて、ロー・バンドの光104を出力方向112に実質的に向け、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を実質的に透過させることができる。この実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ハイ最終方向134にハイ混合用反射体142も設けて、ハイ・バンドの光110を出力方向112に実質的に向け、ローおよびミディアム・バンドの光106、108を実質的に透過させることができる。1つの実施例で、ロー、ハイ混合用反射体140、142は混合用Xプリズム192からなる。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を集めて集束させるために出力方向112に設けられた、図8に示すように2個のレンズ986および988を備える投影レンズシステム994のような投影レンズシステム984をも含むことができる。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、入力面180と出力面182を持つ入力ライトパイプ178を含むことができる。出力面182はロー、ハイ分配用反射体102、124に実質的に近接させることができる。入力ライトパイプ178は入力面180で光を受け、出力面182で光をロー、ハイ分配用反射体102,124に実質的に伝えることができる。
いくつかの実施例で、入力面180の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例で、出力面182の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例では、入力ライトパイプ178はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、入力ライトパイプ178は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
3つのイメージャの各々からの画像は、図2Aに示すように、単一のカラーイメージが投影レンズによってスクリーンに投影されるように、混合用Xプリズム192により混合することができる。混合用Xプリズム192は、イメージャから光をすべてが投影レンズによって集められるように、実質的にそれを伝えるくらい十分に大きい必要がある。特に、混合用Xプリズム192は、照射系の開口数(NA)、または少なくとも混合用Xプリズム192のすぐ上流の構成部品すなわちそれが光を受け取る構成部品のNAに適応するために十分大きい必要がある。混合用Xプリズム192が光を受け取る構成部品のNAに適応するために十分大きくないと、光は混合用Xプリズム192の側面に当たって失われるか、望ましくないゴースト像として出力側へ反射される。その結果、NAが大きいほど混合用Xプリズム192が大きくなり、投影レンズがイメージャ・チップから遠くなる。このイメージャ・チップからの投影レンズの距離の増大は、投影レンズとイメージャ・チップの配列の角度ずれの許容度が小さくなるので、投影レンズのコストを著しく増加させ得る。
いくつかの実施例で、光のより効率的な伝送を可能にするために、投影エンジンの個々の構成部品の間にギャップ105を挿入することができる。ギャップ105は、特に、個々のライトパイプ、プリズムあるいはビーム・スプリッタ間に挿入することができる。いくつかの実施例では、これらのギャップ105は空気で満たすか、あるいは、ギャップ105は澄んだ比較的透明なエポキシ樹脂等の低屈折率の材料で満たしてもよい。特に、各ギャップ105は、光学ガラス製であり得る2つの光学部品の表面を分離するが、これは、それらの間に第3の屈折率を挟むことにより光学部品の表面での屈折率を分けるためである。
光学部品間のギャップ105がないと、光は2つの隣接した光学部品でほぼ同じ経路を通るかもしれない。これは、2つの光学部品間の経路が、光が光学部品の壁を通り抜けて自由空間へ失われることを可能にする角度にある場合、望ましいとは言い難いかもしれない。一方、ギャップ105が、いずれかの光学部品より低い屈折率の材料で満たされたギャップのように2つの光学部品の間に挿入される場合、光学部品から漏れるかもしれない光の一部がギャップ105で反射されて光学部品内に留まり得る。
ギャップ105がないと逃げる恐れがある光が、投影エンジンから完全に脱することを可能にする角度で進む場合、これは望ましいかもしれない。ギャップ105はこのように、全内反射(TIR)によって投影エンジン内に光を保持することができる。ギャップ105は、光が1つの光学部品を通った経路で別の光学部品へ進む際に、その経路とは異なる角度に屈折させ得る。
LCOSまたはディジタル光投影(DLP)等の反射型イメージャ・チップの場合、反射の必要性は、3つのイメージャ・チップからの光を混合する必要性とともに、PBSおよび混合用Xプリズム192を要求し、その結果、イメージャ・チップは、図8に示すように、混合用Xプリズム192の出力面から「2つのプリズム」分だけ離れることになる。イメージャ・チップと混合用Xプリズム192の間のこの追加距離は、LCOSまたはDLPシステムでの投影レンズのコストアップをもたらし得る。連続する2つの構成部品間の角度乖離は、そのような投影エンジンの効率を著しく下げ得る。イメージャ・チップと混合用Xプリズム192の間、および中間構成部品間のより正確な配列の必要性によって追加のコストが生じ得る。1つの実施例で、PBSおよびXプリズムの横断面をイメージング・パネルの作用面と実質的に同じに構成できる。この実施例では、大角度光がPBSとXプリズムの側面による全内反射によって反射され得る。
図9に示す1つの実施例で、上記問題は実質的に除去される。イメージャ・チップの画像は図において対象として示し、それを矢印として示す。先に述べた分配用プリズム190と混合用Xプリズム192は、この観点から、2:1のアスペクト比を持った単一の入力ライトパイプ978で表わしている。ライトパイプの他の寸法はイメージング・パネルの寸法に依存してもよい。図9に参照符号OR1、OR2等が付された多くの画像があるように見えるが、それは入力ライトパイプ978を調べると側面からの多重反射が生じるからである。矩形のライトパイプの場合2次元配列になるが、図9に画像の一次元配列が示されている。画像の数はシステムの開口数(NA)によって決まる。
投影レンズ994が入力ライトパイプ978の出口に置かれれば、画像の配列がスクリーンに投影される。これは望ましくないかもしれない。この問題を克服するために、入力ライトパイプ978と同じ寸法の出力ライトパイプ984を投影システムの出力側に置いてもよい。
レンズまたはレンズ系994がライトパイプ間に置かれ、示されるような単位倍率の出力ライトパイプ984の出力面で物体の画像の配列が作像される。そして、出力ライトパイプ984によって多数の画像IR1、IR2等が組み合わされて、単一の出力像を形成する。このように、物体から発する光が、実質的にロスなしで、すべて画像に集められて単一の画像に帰着する。そして、投影レンズ194は、図8に示すように、この画像をスクリーンに投影するために使用される。この実施例では、ライトパイプ984の出力側の画像は投影レンズに非常に近く、その結果、投影レンズのコストが低下する。
他の実施例では、入出力ライトパイプの長さを増大させることにより、図9に示すレンズのFナンバーを、レンズのコストを下げて、歪みを減らすように大きくすることができる。入力ライトパイプ978が図8に示すような投影エンジンで使用されるPBSと混合用Xプリズム192の表現であるから、長さの増大は混合用Xプリズム192とレンズの間にプリズムまたはライトパイプを加えることにより達成される。加えられた別のプリズムまたはライトパイプのコストの増加と、レンズのコストの低下および向上した像質との間に釣り合いがとれる。
他の実施例では、出力ライトパイプ984が異なる寸法であり得、出力ライトパイプ984の寸法に基づいて、使用されるレンズが画像を望み通りに拡大または縮小することができる。
他の実施例では、図9に示す入出力ライトパイプ978および984は、平坦面の代わりに対向する曲面を持つことができる。この実施例では、曲面はレンズ994に取って代わるか、あるいはレンズ994に加えてあり、LCOSチップの画像が出力ライトパイプ984の出力面に写像される。
図8はLCOS投影システムの1つの実施例を示す。偏光光または非偏光光であり得る白色入力光101はオプションの入力ライトパイプ178を介して分配用Xプリズム190に向けられる。分配用Xプリズム190は、2色、3色、4色あるいは5色以上の光分割プリズムであり得る。それは便宜上2色分割プリズムとして示されている。2つの色は反対方向で向けられ、図示のようなプリズム808および804を使用して前方に再方向付けされる。プリズム808からの反射光の後、光はPBS812によって反射されてLCOS814に入る。
LCOS814の画像情報は光を変調し、画像を混合用Xプリズム192に向けて反射し、最終的に図示のレンズ816へ向けて再方向付けする。他の色の光ビームは異なる色LCOSチップによって変調されて、同様にレンズ816に伝送される。混合用Xプリズム192はこれらの画像をすべて組み合わせて、単一の出力色画像を形成する。レンズ816は混合用Xプリズム192と各PBSを介して、出力ライトパイプ184の出力面にLCOS画像を作像する。そして、出力面における組合せ画像は、投影レンズによってスクリーンに投影される。ここでも、出力レンズは出力ライトパイプ184の画像に接近しており、したがってレンズ816のコストを下げる。
図8に示すレンズ816と図9に示すレンズ994は、多数の要素からなるレンズ系900でもよい。1つの実施例で、レンズ系900は、図19に示すように中間に配置された第1および第2結像レンズ902,904と視野レンズ906からなる。第1結像レンズ902は視野レンズ906上に入力ライトパイプ908の画像の焦点を合わせる。視野レンズ906は光の方向を変え、画像は第2結像レンズ904によって出力ライトパイプ910の出力側へ再焦点合わせされる。入力ライトパイプ908から出射する実質的にすべての光は、システムの対称により、理論上ロスなしで出力ライトパイプ910中へ集束する。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を集めて集束させるために出力方向112に近接した投影レンズ194を含んでもよい。出力ライトパイプ184は、出力方向112に近接した入力面186と、出力面188を持ち得る。出力ライトパイプ184は、入力面186で光を受け、出力面188で光を実質的に伝送することができる。
いくつかの実施例で、入力面186の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例で、出力面188の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例では、出力ライトパイプ184はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、出力ライトパイプ184はSLPまたはTLPでもよい。
上記のシステムはRGBカラーシステムに向けられたが、三原色より多い、例えば4色または5色のカラーシステムなど、他のカラーシステムを実施することができる。図4に示すような4色または5色への投影システムの拡張は、第2および第3の色と同様の別の構成部品を追加するとともに、プリズム、ライトパイプ、LCDおよび投影レンズを第4色および/または第5の色へ拡張することにより達成することができる。
図6に示すように、5色のXプリズム690を使用して、図2Aに示す3色のカラーシステムを4または5色に拡張することができる。5色のXプリズム690を、5色のうちの1つを除去することにより4色システムとして使用することができる。5色のXプリズム690は4つの対角反射面を持ち、その各々は、5色の光cl、c2、c3、c4およびc5のうちの1つを反射する。いくつかの実施例で、5色の光cl、c2、c3、c4およびc5は原色でもよい。5色のうちの1つは4つの反射面のどれにも反射されず、透過される。そして、4本の反射色ビームの各々は、図7に示すように、一連の直角プリズムおよびガラスブロックを介して、5色混合用Xプリズム692へ向けられる。色混合用プリズムはXプリズム690と同様に対角反射面を持っていてもよい。1つの実施例で、5色混合用Xプリズム692の対角反射面の色Xプリズム690のものと相補的である。そして、混合出力が投影レンズによってスクリーンに投影される。
図2Bは、図2Aに示されたものに加えることがでるさらに2つのライトパスを示す。図解の目的で、図2Bに示す構成部品は、図2Aの状態から出力方向112まわりで約90度回転した角度から表示されている。特に、図2Bに示すように、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー・ミディアム・バンドの光146をロー・ミディアム初期方向148に実質的に反射し、ハイ・ミディアム・バンドの光150とロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を出力方向112に実質的に透過させるロー・ミディアム分配用反射体144をも含むことができる。ロー・ミディアム初期方向148にロー・ミディアム初期反射体152を反射可能に設けて、ロー・ミディアム・バンドの光146を出力方向112と実質的に平行のロー・ミディアム中間方向154に向けることができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー・ミディアム分配用反射体144からロー・ミディアム・バンドの光146を受け、ロー・ミディアム初期反射体152にロー・ミディアム・バンドの光146を実質的に伝えるロー・ミディアム初期ライトパイプ268を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー・ミディアム初期ライトパイプ268はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ミディアム初期ライトパイプ268は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
ロー・ミディアム中間方向154にロー・ミディアム最終反射体156を反射可能に設けて、ロー・ミディアム・バンドの光146をロー・ミディアム初期方向148と実質的に正反対のロー・ミディアム最終方向158に反射することができる。ロー・ミディアム・バンドの光146を実質的に変調するロー・ミディアム変調器160を設けることができる。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー・ミディアム初期反射体152からロー・ミディアム・バンドの光146を受け、ロー・ミディアム最終反射体156にロー・ミディアム・バンドの光146を実質的に伝えるロー・ミディアム最終ライトパイプ272を含むことができる。いくつかの実施例では、ロー・ミディアム最終ライトパイプ272はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ミディアム最終ライトパイプ272は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
この実施例で、ハイ・ミディアム分配用反射体162がハイ・ミディアム・バンドの光150をハイ・ミディアム初期方向164に実質的に反射し、ロー・ミディアム・バンドの光146とロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を出力方向112に実質的に透過させることができる。ハイ・ミディアム初期方向164にハイ・ミディアム初期反射体166を反射可能に設けて、ハイ・ミディアム・バンドの光150を出力方向112と実質的に平行のハイ・ミディアム中間方向160に向けることができる。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ハイ・ミディアム分配用反射体162からハイ・ミディアム・バンドの光150を受け、ハイ・ミディアム初期反射体166にハイ・ミディアム・バンドの光150を実質的に伝えるハイ・ミディアム初期ライトパイプ274を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ・ミディアム初期ライトパイプ274はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ミディアム初期ライトパイプ274は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
ハイ・ミディアム中間方向168にハイ・ミディアム最終反射体170を反射可能に設けて、ハイ・ミディアム・バンドの光150をハイ・ミディアム初期方向164と実質的に正反対のハイ・ミディアム最終方向172に向けることができる。ハイ・ミディアム・バンドの光150を実質的に変調するハイ・ミディアム変調器163を設けることができる。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ハイ・ミディアム初期反射体166からハイ・ミディアム・バンドの光150を受け、ハイ・ミディアム最終反射体170にハイ・ミディアム・バンドの光150を実質的に伝えるハイ・ミディアム最終ライトパイプ276を含むことができる。いくつかの実施例では、ハイ・ミディアム最終ライトパイプ276はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ミディアム最終ライトパイプ276は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
1つの実施例において、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー・ミディアム・バンドの光146を出力方向112に実質的に反射し、ロー、ミディアム、ハイおよびハイ・ミディアム・バンドの光106,108、110、150を出力方向112に実質的に透過させるロー・ミディアム混合用反射体174を含むことができる。ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ハイ・ミディアム・バンドの光150を出力方向112に実質的に反射し、ロー、ミディアム、ハイおよびロー・ミディアム・バンドの光106,108、110、146を出力方向112に実質的に透過させるハイ・ミディアム混合用反射体176をも含むことができる。
図2Cに示す1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100はさらに偏光リカバリ装置200を含むことができる。偏光リカバリ装置200は、入力面202で非偏光光を実質的に受け取り、出力面204でローおよびハイ分配用反射体102、124に有用偏光光206を実質的に伝えるために、ローおよびハイ分配用反射体102、124の実質的に近接配置することができる。
図21に示す1つの実施例で、偏光リカバリ装置200は偏光ビームスプリッタ208を含んでいてもよい。偏光ビームスプリッタ208は、出力方向112に有用な偏光の光206を伝送し、出力方向112に実質的に直交する第一直交方向212に有用でない偏光の光210を反射することができる。いくつかの実施例で、偏光ビームスプリッタ208は、1つの表面に、ブラッグ格子等の偏光用コーティングまたはパターンを備えたプリズムまたはミラーでよい。
1つの実施例で、非有用偏光光210が有用偏光光206になるまで、それを遅らせるか回転させるために、半波長板等の波長板248を第1直交方向212に配置することができる。他の実施例で、偏光ビームスプリッタ208と波長板248の間にギャップ250を設けてもよい。この実施例で、全内反射(TIR)によって偏光ビームスプリッタ208からなるプリズム内に光を保持することができる。いくつかの実施例で、ギャップ250は、空気または低屈折率によって特徴づけられた化合物で満たしてもよい。
図22〜24に示す他の実施例で、スーパーキューブ偏光リカバリシステムが半波長板なしで使用される。スーパーキューブ型の偏光リカバリシステム700のいくつかの実施例を図22および23に示す。偏光ビームスプリッタ702は、入力ライトパイプ178からの非偏光光を、図22Aおよび24Aに示すような偏光770を持つ有用偏光光704と、図22Bおよび24Bに示すような偏光772を持つ非有用偏光光708に分けることができる。偏光ビームスプリッタ702は、有用偏光光704を出力方向706に伝送し、非有用偏光光708を出力方向706に実質的に直交する第1直交方向710に反射することができる。1つの実施例で、偏光770は実質的にp偏光つまり水平偏光であり、偏光772は実質的にs偏光つまり垂直偏光である。別実施例で、偏光面を反転してもよい。
図22Aおよび24Aに示すように、有用偏光光704は偏光ビームスプリッタ702を介して伝送し、第1出力反射体720および第2出力反射体722によって再方向付けされ、偏光770を変えずに第2出力反射体722から出射することができる。一方、非有用偏光光708は、図22Bおよび24Bに示すように、偏光ビームスプリッタ702を出た後に初期反射体714によって反射される。初期反射体714は、この場合sつまり垂直面である、非有用偏光光708の偏光772の面に実質的に直交する軸心まわりで非有用偏光光708を反射することができる。そして、最終反射体718が、非有用偏光光708を出力方向706に平行な方向に反射することができる。したがって、初期反射体714の傾斜面は最終反射体718に対して90度回転している。非有用偏光光708は追跡目的のために非有用偏光光708のまま表示しているが、非有用偏光光708の偏光面が有用偏光光704のそれと実質的に一致する水平つまりp偏光であるから、有用偏光光になっている。1つの実施例で、有用偏光光704と非有用偏光光708の両方が出力ライトパイプ732につながれ、均質化されてもよい。
1つの実施例で、出力方向706に第1出力反射体720を反射可能に設けることができる。第1出力反射体720は有用偏光光704を第2直交方向716に反射することができる。いくつかの実施例で、第1出力反射体720は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。1つの実施例で、第1出力反射体720は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジン100につながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
図22Aに示す1つの実施例で、第2直交方向716に第2出力反射体722を反射可能に設けることができる。第2出力反射体722は有用偏光光704を出力方向706に反射することができる。図24Bに示す他の実施例で、出力方向706に第2出力反射体722を反射可能に設けることができる。第2出力反射体722は非有用偏光光708を第2直交方向716に反射することができる。いくつかの実施例で、第2出力反射体722は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。1つの実施例で、第2出力反射体722は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジン100につながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
1つの実施例で、第1直交方向710に初期反射体714を反射可能に設けることができる。初期反射体714は非有用偏光光708を出力方向706と第1直交方向710に実質的に直交する第2直交方向716に反射することができる。いくつかの実施例で、初期反射体714は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。ミスマッチ・インピーダンスは、電磁波等の波をエコーのように反射することができる。ミスマッチ・インピーダンスは、波の他の部分または他の波長を通しながら、波の一部または一連の波長を反射することができる。
1つの実施例で、初期反射体714は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジン100につながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
1つの実施例で、第2直交方向716に最終反射体718を反射可能に設けることができる。最終反射体718は非有用偏光光708を出力方向706に反射することができる。いくつかの実施例で、最終反射体718は、プリズム、直角プリズムあるいはミラー等のミスマッチ・インピーダンスでよい。1つの実施例で、最終反射体718は、電磁放射スペクトルの所定部分を透過させるコーティングを持っていてもよい。これは、投影エンジンにつながれる前に、使用不可能な非可視光を捨てるために使用され得る。いくつかの実施例で、電磁放射スペクトルの所定部分は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せでもよい。別実施例で、コーティングは赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せを反射してもよい。
1つの実施例で、非有用偏光光708の偏光772は、初期・最終の反射体714および718によって、有用偏光光704の偏光770と実質的に一致するよう回転させることができる。この実施例で、第1直交方向706および第2直交方向716は、非有用偏光光708の偏光772の面に実質的に位置してもよい。この基本的なブロックは、上記偏光ビームスプリッタ702からの非有用偏光光708を反射・再方向付けして、非有用偏光光708の偏光772が有用偏光光704の偏光770に変換され、出力方向706に再方向付けするために使用することができる。
1つの実施例で、最終反射体718によって出力方向706に再方向付けされた後、有用偏光光704は、非有用偏光光708とは異なる方向に偏光ビームスプリッタ702から出射してもよい。図22Aに示す1つの実施例で、第1出力反射体720と第2出力反射体722は、有用偏光光704を非有用偏光光708と同じ方向に再方向付けするために使用してもよい。別実施例で、図24Aに示す第1出力反射体720は有用偏光光704を再方向付けし、図24Bに示す第2出力反射体722は非有用偏光光708を有用偏光光704と同じ方向に再方向付けする。いずれの場合も、有用偏光光704を非有用偏光光708と同じ表面から出射させるためにスペーサ746を使用することができる。これは有用偏光光704と非有用偏光光708を出力ライトパイプ732につなぐために有用かもしれない。
図3は、ライトパイプまたはガラスブロックおよび直角プリズムの作用を示す。光線1はライトパイプと直角プリズムの中を伝搬する間、側面に当たらずに進む。一方、光線2と光線3は側面に当たる。オプションであるエア・ギャップは、図示の直角プリズムによる反射の後に光線が同じ角度で伝搬するような全内反射を可能にする。エア・ギャップがないと、これらの光線はライトパイプ外に失われ、望ましくないロスに寄与し得る。
1つの実施例で、入力面180と出力面182を持つ入力ライトパイプ178を偏光リカバリ装置200の入力面202に近接配置することができる。入力ライトパイプ178は、入力面180で非偏光光を実質的に受け、出力面182から非偏光光を偏光ビームスプリッタ208に伝送することができる。
図4はライトパイプに基づく投影システムの他の実施例を示し、そこでは投影エンジンが2重の放物面反射体(DPR)システムおよび偏光リカバリシステムと共に使用される。アーク灯等の光源による光出力は、2重の放物面反射体システムによってテーパ状ライトパイプ等のライトパイプの入力側に実質的に集束される。そして、テーパ状ライトパイプの出力側はライトパイプに基づく投影エンジンにつながれる。出力が一定の強度分布の偏光光になるように、拒絶された偏光光が適切な偏光に変換され、統合用ライトパイプを使用して適切な偏光のオリジナルの光と組み合わせられる。そして、この出力は、図2Aに示す投影エンジンにつなぐことができる。
他の実施例で、図2および図4に示す投影システムへの入力は、フライアイレンズ、PBSアレイおよび集束レンズとともに放物面反射体の出力からでもよい。各フライアイからの複数画像が投影システムの入力部へ向けられる。
特に、図2Dに示す1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、第1および第2の焦点232,234を持つシェル反射体230を含むことができる。いくつかの実施例で、シェル反射体230は、実質的に楕円の回転面、実質的に球状の回転面あるいは実質的に円環体レンズの回転面のような形の少なくとも一部でよい。いくつかの実施例で、シェル反射体230は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せ等の電磁放射スペクトルの所定部分を伝えるコーティングを持っている。
1つの実施例で、シェル反射体230は、第1光軸238を持つ一次反射体236を含んでもよく、第1焦点232は一次反射体236の焦点でよい。シェル反射体230は、さらに一次反射体236に実質的に対称的な第2光軸242を持つ二次反射体240を含み、第1および第2光軸238、242を実質的に同一直線上とすることができる。1つの実施例で、第2焦点234は二次反射体240の焦点である。1つの実施例で、光線は一次反射体236から二次反射体240へ向かって反射し、第2焦点234で実質的に収束する。いくつかの実施例で、一次および二次反射体236、240は各々、実質的に楕円の回転面あるいは実質的に放物線の回転面のような形の少なくとも一部である。
1つの実施例で、一次反射体236は、実質的に楕円の回転面の少なくとも一部でもよく、二次反射体240は、実質的に双曲線の回転面の少なくとも一部でもよい。1つの実施例で、一次反射体236は、実質的に双曲線の回転面の少なくとも一部でもよく、二次反射体240は、実質的に楕円の回転面の少なくとも一部でもよい。
シェル反射体230から反射し、第2焦点234で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源237をシェル反射体230の第1焦点232に近接配置することができる。1つの実施例で、電磁放射線源237はアーク灯でよい。いくつかの実施例で、アーク灯は、キセノンランプ、メタルハライドランプ、UHPランプ、HIDランプあるいは水銀ランプ等のランプでよい。いくつかの実施例で、電磁放射線源237はハロゲン・ランプおよび白熱電球でもよい。1つの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、ローおよびハイ分配用反射体102,124を第2焦点234に近接配置することができる。別実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、入力ライトパイプ178の入力面180または偏光リカバリ装置200の入力面202を第2焦点234に近接配置することができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、シェル反射体230に対向して放射線源237側に配置された逆反射体(retro-reflector)244をさらに含んでいてもよい。1つの実施例で、逆反射体244は球状の逆反射体244でもよい。いくつかの実施例で、逆反射体244は、赤外光、可視光、光の波長の所定領域、光の特定色、またはその組合せ等の電磁放射スペクトルの所定部分を伝えるコーティングを持っている。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を実質的に集めるために出力方向112に近接配置された画像投影装置246を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、画像投影装置246は、LCOSイメージャ、DMDチップまたは透過型LCDパネルでよい。
図4および5は、3枚のLCDパネルが3つのカラーイメージを形成するこの発明の他の実施例を示す。3つのカラーイメージは、3つの別個の投影レンズを使用して、スクリーン上に別々に投影される。入力白色光がロー反射体348に入り、第1の色がLCD3へ向けて反射され、画像がロー投影レンズ378によってスクリーンに投影される。ロー反射体348を通り抜ける第2および第3の色の非反射光は、LG2によって案内され続け、そしてミディアム反射体352によって反射され、第2の色がLCD2へ向けて反射され、ミディアム投影レンズ380によってスクリーン上に投影される。残る第3の色は、LG1によって案内され続け、LCD1を介してハイ反射体356によって反射され、最終的にハイ投影レンズ382によってスクリーン上に投影される。スクリーン上で3つの画像がすべて実質的に一致してカラーイメージを形成するように、レンズとLCDパネルが配列される。
特に、図4および5に示す第2実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン300は、ロー・バンドの光104をロー方向350に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108を出力方向312に実質的に透過させるロー反射体348を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー反射体348は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン300は、ロー・バンドの光104を集めて集束させるためにロー方向350に配置されたロー投影レンズ378を含んでいてもよい。
ミディアム反射体352は、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアム・バンドの光108をミディアム方向354に実質的に反射し、ハイ・バンドの光110を出力方向312に実質的に透過させることができる。いくつかの実施例で、ミディアム反射体352は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ミディアム・バンドの光108を集めて集束させるために、ミディアム投影レンズ380をミディアム方向354に設けることができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ロー反射体348からミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110をミディアム反射体352に実質的に伝えるために初期ライトパイプ384を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、初期ライトパイプ384はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、初期ライトパイプ384は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
ハイ反射体356は、ハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110をハイ方向358に実質的に反射することができる。いくつかの実施例で、ハイ反射体356は、プリズム、鋭角、直角あるいは鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光110を集めて集束させるために、ハイ投影レンズ382をハイ方向358に設けることができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン100は、ミディアム反射体352からハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110をハイ反射体356に実質的に伝えるために最終ライトパイプ386を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、最終ライトパイプ386はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、最終ライトパイプ386は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
図5に示す1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン300は、入力面180および出力面182を持つ入力ライトパイプ178を含んでいてもよい。出力面182はロー反射体348に実質的に近接して配置することができる。入力ライトパイプ178は入力面180で光を受け、出力面182からロー反射体348に光を実質的に伝えることができる。
他の実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン300は偏光リカバリ装置200をさらに含んでいてもよい。偏光リカバリ装置200はロー反射体348に実質的に近接して配置されてもよい。偏光リカバリ装置200は、入力面202で非偏光光を実質的に受け、有用偏光光206を出力面204からロー反射体348に実質的に伝えることができる。
この実施例で、偏光リカバリ装置200の出力面204は入力ライトパイプ178に近接配置することができ、入力ライトパイプ178は入力面180で偏光光を実質的に受け、偏光光を出力面182からロー反射体348へ送る。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン300は、第1および第2の焦点232,234を持つシェル反射体230を含むことができる。シェル反射体230から反射し、第2焦点234で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源237をシェル反射体230の第1焦点232に近接配置することができる。いくつかの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、偏光リカバリ装置200の入力面202または入力ライトパイプ178の入力面180を第2焦点234に近接配置することができる。1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン300は、シェル反射体230に対向して放射線源237側に配置された逆反射体244をさらに含んでいてもよい。
図13は、ライトパイプ、プリズムおよびビームスプリッタが投影エンジンのカラーシステムを形成するために使用される他の実施例を示す。図13(a)で、入力白色光がビームスプリッタに入射し、そこから赤色光がRイメージャに送られる。緑色および青色光が反射され、ライトパイプを伝搬し、90度回転される。緑色および青色光が個別の経路をとるように、緑色および青色光は第2ビームスプリッタでさらに分離される。緑色光はGイメージャへ反射される。青色光はライトパイプとプリズムの残りを通ってBイメージャへ伝搬し続ける。
特に、図13(a)に示す第3実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、ロー・バンドの光104をロー方向450に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を第1周囲方向460に実質的に反射するロー反射体448を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー反射体448はプリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ロー・バンドの光104を実質的に変調するために、ロー変調器422をロー方向450に配置してもよい。
第1周囲反射体462を第1周囲方向460に反射可能に設けて、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を第2周囲方向464に実質的に反射することができる。いくつかの実施例で、第1周囲反射体462は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、ロー反射体448からミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を第1周囲反射体462に実質的に伝えるためにロー・ライトパイプ282を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ282はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ282は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
第2周囲方向464に反射可能にミディアム反射体452を設けることができ、ミディアム反射体452はミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアム・バンドの光108を出力方向412に実質的に反射し、ハイ・バンドの光110を第2周囲方向464に実質的に伝える。いくつかの実施例で、ミディアム反射体452は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ミディアム・バンドの光108を実質的に変調するために、ミディアム変調器438を出力方向412に配置してもよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、第1周囲反射体462からミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110をミディアム反射体452に実質的に伝えるミディアム初期ライトパイプ284を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ284はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ284は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
第2周囲方向464に反射可能に第2周囲反射体468を設けることができ、ハイ・バンドの光110を第3周囲方向464に実質的に反射する。いくつかの実施例で、第2周囲反射体468は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、ミディアム反射体452からハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110を第2周囲反射体468に実質的に伝えるためにミディアム最終ライトパイプ286を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ286はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ286は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
第3周囲方向466に反射可能にハイ反射体456を設けることができ、ハイ反射体456はハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110をハイ方向458に実質的に反射する。いくつかの実施例で、ハイ反射体456は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光110を実質的に変調するために、ハイ変調器436をハイ方向458に配置してもよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、第2周囲反射体468からハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110をハイ反射体456に実質的に伝えるハイ・ライトパイプ288を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ288はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ288は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
ロー混合用反射体440が、ロー・バンドの光104を出力方向412に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を実質的に透過させることができる。ハイ混合用反射体442が、ハイ・バンドの光110を出力方向412に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光106、108を実質的に透過させることができる。
いくつかの実施例で、ロー、ハイ混合用反射体440、442は混合用Xプリズム492からなる。1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を集めて集束させるために出力方向412に配置された投影レンズ478を含んでもよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、偏光リカバリ装置200をさらに含んでいてもよい。偏光リカバリ装置200はロー反射体448に実質的に近接して配置されてもよい。偏光リカバリ装置200は、入力面202で非偏光光を実質的に受け、有用偏光光206を出力面204からロー反射体448に実質的に伝えることができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、入力面180と出力面182を持つ入力ライトパイプ178を含むことができる。出力面182はロー反射体448に実質的に近接させることができる。入力ライトパイプ178は入力面180で光を受け、出力面182で光をロー反射体448に実質的に伝える。他の実施例で、入力ライトパイプ178を偏光リカバリ装置200の入力面202に近接配置することができる。入力ライトパイプ178は、入力面180で非偏光光を実質的に受け、出力面182から非偏光光を偏光ビームスプリッタ208に伝送することができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、第1および第2の焦点232,234を持つシェル反射体230を含むことができる。シェル反射体230から反射し、第2焦点234で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源237をシェル反射体230の第1焦点232に近接配置することができる。1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、シェル反射体230に対向して放射線源237側に配置された逆反射体244をさらに含んでいてもよい。1つの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、ロー反射体448を第2焦点234に近接配置することができる。別の実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、入力ライトパイプ178の入力面180または偏光リカバリ装置200の入力面202を第2焦点234に近接配置することができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン400は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を実質的に集めるために出力方向412に近接配置された画像投影装置446を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、画像投影装置446は、LCOSイメージャ、DMDチップまたは透過型LCDパネルでよい。
上記の実施例では、図10に示すように、ライトパイプと直角プリズムを使用して光の伝搬方向を90度回転させることができる。直角プリズムの斜辺の反射面はコーティングがなくてもよい。反射面にコーティングがない場合、光の反射は全内反射によって行われる。代案では、直角プリズムの斜辺の反射面を金属または誘電体コーティングで覆うことができる。入力ライトパイプ178とプリズムと出力ライトパイプとの間のエア・ギャップも、反射される光に全内反射を与え得る。各エア・ギャップの両側の表面は、ロス減少用の反射防止材で通常コーティングされる。
一般に、伝搬の方向は、90度以外の量でも変更され得る。図11(a)は、構成部品間の角度が鈍角、つまりその方向が90度を超えて変更される実施例を示す。図11(b)は、構成部品間の角度が鋭角、つまりその方向が90度未満で変更される他の実施例を示す。両方のケースで、プリズムの寸法は、両方のケースに示されるように、入出力ライトパイプをオーバーラップさせて生じる台形プリズムを二分することにより得られる。2つのライトパイプ間の角度とライトパイプ内の光の開口数によって、反射面がコーティングされるか、コーティングされないかもしれない。同様に、ライトパイプとプリズムの間のエア・ギャップも全内反射を行なうために使用することができる。
入出力ライトパイプ間の角度次第で、各構成部品内の光の開口数は、エア・ギャップのまわりの表面の全内反射によって抑えられる。
光がF/2.4の開き(空気中の12度の開き角度、ガラス・ライトパイプ中で8度である)を持ち、ライトパイプとプリズムが1.5のインデックス(41.8度の臨界角)を持つシステムの場合、出力ライトパイプ184が90度からはずれ得る最大の角度は33.8度になり、それは臨界角と開き角の差である。
図12は、分配用Xプリズム190がビームスプリッタと2つのプリズムに置き換えられた投影エンジンの他の実施例を示す。このシステムの利点は、イメージャと投影レンズの間の青色光の経路に不連続が実質的にないということである。その代償は、より多くの構成部品の追加である。この場合、赤色イメージャと緑色イメージャの照度は変わらない。青の光路が変更される。Bイメージャの面が他のライトパイプとプリズムに平行でなく直交しないから、図示のように、傾斜したライトパイプとプリズムが使用される。この場合、傾斜したライトパイプが対応するプリズムと共に使用される。角度も上記のような作動範囲内にあるよう選択される。ミラーとフィルタを持つオリジナルのシステムに比べて、スペースの要求も小さい。
図示しない他の実施例で、イメージャ・チップまでのライトパイプ内の光の開口数は、イメージャ・チップの受光角とは異なり得る。テーパ状ライトパイプは、入力光の開口サイズと開口数をイメージャ・チップのサイズと受光角に合わせて変換するように、各イメージャ・チップに配置することができる。これらの追加構成部品は、システムの設計に柔軟性を与えることができる。
好適実施例で、光源は、テーパ状ライトパイプを出力側に備えた2重放物面反射体システム内に設けられたアーク灯である。ライトパイプの出力は、寸法と開口数の両方をこのライトパイプ照射系の入力に合わされる。空間変調用として偏光子をイメージャの箇所に加えることができる。
他の実施例では、テーパ状ライトパイプの出力が、不使用の偏光を使用可能な偏光に変換するライトパイプに基づく偏光リカバリシステムへ向けることができる。そして、偏光リカバリシステムの出力はライトパイプ照射系へ向けられる。
他の実施例では、集束光をライトパイプ照射系の入力に向けるのに、楕円の反射体システムが使用される。他の実施例で、集束光が上記のようなライトパイプに基づく偏光リカバリシステムの入力に向けられ、出力偏光がライトパイプ照射系に向けられる。
さらに別の実施例で、放物面反射鏡システムがフライアイレンズと偏光ビームスプリッタ・アレイとともに使用され、適切なサイズおよび開口数の集束偏光スポットがライトパイプ照射系の入力に向けられる。
図13(b)に示す他の実施例で、入力光は、図13(a)に示すものに実質的に直交する方向から入る。特に、図13(b)に示す第4実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、ロー・バンドの光104を第1周囲方向560に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を第2周囲方向564に実質的に反射するロー反射体548を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー反射体548はプリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
第1周囲反射体562を第2周囲方向564に反射可能に設けて、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を第3周囲方向550に実質的に反射することができる。いくつかの実施例で、第1周囲反射体562は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ロー・バンドの光104を実質的に変調するために、ロー変調器522をロー方向560に配置してもよい。
1つの実施例では、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、ロー反射体548からミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を第1周囲反射体562に実質的に伝えるためにロー・ライトパイプ290を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ290はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ロー・ライトパイプ290は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
第3周囲方向550に反射可能にミディアム反射体553を設けることができ、ミディアム反射体553はミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアム・バンドの光108を出力方向512に実質的に反射し、ハイ・バンドの光110を第3周囲方向550に実質的に伝える。いくつかの実施例で、ミディアム反射体552は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ミディアム・バンドの光108を実質的に変調するために、ミディアム変調器538を出力方向512に配置してもよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、第1周囲反射体562からミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を受け、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110をミディアム反射体552に実質的に伝えるミディアム初期ライトパイプ292を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ292はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム初期ライトパイプ292は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
第3周囲方向550に反射可能に第2反射体568を設けることができ、ハイ・バンドの光110を第4周囲方向566に実質的に反射する。いくつかの実施例で、第2周囲反射体568は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、ミディアム反射体552からハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110を第2周囲反射体568に実質的に伝えるためにミディアム最終ライトパイプ294を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ294はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ミディアム最終ライトパイプ294は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
第3周囲方向566に反射可能にハイ反射体556を設けることができ、ハイ反射体556はハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110をハイ方向558に実質的に反射する。いくつかの実施例で、ハイ反射体556は、プリズム、鋭角、直角または鈍角プリズム、ミスマッチ・インピーダンスまたミラーでよい。ハイ・バンドの光110を実質的に変調するために、ハイ変調器536をハイ方向558に配置してもよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、第2周囲反射体568からハイ・バンドの光110を受け、ハイ・バンドの光110をハイ反射体556に実質的に伝えるハイ・ライトパイプ296を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ296はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。いくつかの実施例で、ハイ・ライトパイプ296は、図20A〜20Cに示すような直線状ライトパイプまたはテーパ状ライトパイプでもよい。
ロー混合用反射体540が、ロー・バンドの光104を出力方向512に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光108、110を実質的に透過させることができる。ハイ混合用反射体542が、ハイ・バンドの光110を出力方向512に実質的に反射し、ローおよびミディアム・バンドの光106、108を実質的に透過させることができる。1つの実施例で、ロー・ハイ混合用反射体540、542は混合用Xプリズム592からなる。1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を集めて集束させるために出力方向512に配置された投影レンズ578を含んでもよい。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、偏光リカバリ装置200をさらに含んでいてもよい。偏光リカバリ装置200はロー反射体548に実質的に近接して配置されてもよい。偏光リカバリ装置200は、入力面202で非偏光光を実質的に受け、有用偏光光206を出力面204からロー反射体548に実質的に伝えることができる。
特に、1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、入力面180と出力面182を持つ入力ライトパイプ178を含むことができる。出力面182はロー反射体548に実質的に近接させることができる。入力ライトパイプ178は入力面180で光を受け、出力面182で光をロー反射体548に実質的に伝える。他の実施例で、入力ライトパイプ178を偏光リカバリ装置200の入力面202に近接配置することができる。入力ライトパイプ178は、入力面180で非偏光光を実質的に受け、出力面182から非偏光光を偏光ビームスプリッタ208に伝送することができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を集束させるために出力方向512に近接配置された投影レンズ等のレンズ584を含むことができる。いくつかの実施例で、レンズ584の形状は平坦、凸面、凹面、環状、球状等でよい。いくつかの実施例で、レンズ584はクオーツ、ガラス、プラスチック、あるいはアクリル等の材料で作ることができる。
他の実施例で、出力方向512に近接して、入力面186と出力面188を持つ出力ライトパイプ184を設けることができる。この実施例で、出力ライトパイプ184は、入力面186で光を受け、出力面188で光を実質的に伝送する。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、第1および第2焦点232,234を持つシェル反射体230を含むことができる。シェル反射体230から反射し、第2焦点234で実質的に収束する光線を照射する電磁放射線源237をシェル反射体230の第1焦点232に近接配置することができる。1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、シェル反射体230に対向して放射線源237側に配置された逆反射体244をさらに含んでいてもよい。1つの実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、ロー反射体548を第2焦点234に近接配置することができる。別の実施例で、光を実質的にすべて集めて伝えるために、入力ライトパイプ178の入力面180または偏光リカバリ装置200の入力面202を第2焦点234に近接配置することができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン500は、ロー、ミディアムおよびハイ・バンドの光106、108、110を実質的に集めるために出力方向512に近接配置された画像投影装置246を含んでいてもよい。いくつかの実施例で、画像投影装置246は、LCOSイメージャ、DMDチップまたは透過型LCDパネルでよい。
図14は、ライトパイプに基づく照明が通常の投影機を照明するために使用される場合のオーバーレイ図である。ランプは出力ライトパイプを備えた2重放物面反射システム内に配置される。そして、出力光が偏光リカバリPCSシステム内に向けられ、光が偏光される。そして、その出力が色分解システムに向けられ、その後イメージャを照明する。照らして、色分解システムに、および続いて向けられる。図15〜図18は、照射系とライトパイプを構成することができる種々の構成を示す。
一般に、2重放物面反射システムの使用に加えて、出力ライトパイプを備えたあるいは備えない楕円反射体、または出力ライトパイプを備えたあるいは備えない集束レンズを備えた放物面反射体を含む他のシステムを使用することができる。さらに、フライアイレンズとPBSアレイを備えた放物面反射体を備えた図示しない照射系も使用することができる。システム全体の出力は、ライトパイプに基づく色分解システムの入力部に集束される。
図24Aに示す第5実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン720は、入力面724で非偏光光を実質的に受ける偏光ビームスプリッタ722を含んでいてもよい。偏光ビームスプリッタ722は、有用な偏光の第1光エネルギー726を出力方向728に透過させ、非有用な偏光の第2光エネルギー730を回復方向732に反射する。第2光エネルギー730の実質部分の偏光を受け、有用な偏光へ修正するために、回復方向732に波長板734を配置してもよい。第2光エネルギー730を出力方向728に反射するために、回復方向732に回復反射体736を反射可能に設けることができる。第1光エネルギー726と第2光エネルギー730を実質的に変調するために、出力方向728に変調器738を配置することができる。偏光ビームスプリッタから第1光エネルギー726を、回復反射体736から第2光エネルギー730を受け、第1および第2光エネルギーを変調器738に伝えるために、初期ライトパイプ740を出力方向728に配置することができる。
1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン720は、第1および第2光エネルギー726、730を実質的に集束させるために、出力方向728に近接配置されたレンズ742を含んでいてもよい。入力面746と出力面748を持つ出力ライトパイプ744を出力方向728に近接配置することができる。出力ライトパイプ744は入力面746で第1および第2光エネルギー726、730を受け、出力面748から第1および第2光エネルギー726、730を実質的に送ることができる。第1および第2光エネルギー726、730を集めて集束させるために、投影レンズ768を出力方向728に配置してもよい。1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン720は、入力面752と出力面754を持つ入力ライトパイプ750を含んでいてもよく、出力面754は偏光ビームスプリッタ722の入力面756に近接配置され、入力ライトパイプ750は入力面752で非偏光光を実質的に受け、出力面754から非偏光光を偏光ビームスプリッタ722に送る。図24Bに示す1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン720は、第1および第2光エネルギー726、730に順次色を実質的に与えるために、出力方向728に近接配置されたカラー・ホイール758を含んでいてもよい。図24Cに示す1つの実施例で、ライトパイプに基づく投影エンジン720は、第1および第2光エネルギー726、730に色表示を実質的に与えるために、出力方向728に近接配置されたスクロール式カラー760を含んでいてもよい。
以上、本発明の原理、実施例および作動モードについて説明した。しかし、発明は上記の特定実施例に限定されるとして解釈されるべきでなく、それらは限定的でなく例示的であると見なすべきである。当業者が本発明の範囲から外れずにそれらの実施例を変更できることを認識するべきである。
本発明の好適実施例を上記で説明したが、それは限定ではなく例としてのみ示されたことを理解するべきである。したがって、本発明の幅および範囲は上記実施例によって限定されるべきでない。
発明を上記に詳細に説明したが、発明は上記のような特定の実施例に限定されるように意図されない。発明概念から外れずに、ここに記載された特定の実施例の多くの用途、改変および逸脱が当業者に可能なことは明白である。
本発明の多数の改変と変更が上記の教示から可能であることが明らかである。したがって、本書の具体的記載と異なる発明の実施が可能であることを理解されたい。
Claims (55)
- 以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン:
ロー・バンドの光をロー初期方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー分配用反射体;
前記ロー初期方向に反射可能に設けられたロー初期反射体、前記ロー初期反射体は前記ロー・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のロー中間方向に反射する;
前記ロー分配用反射体と前記ロー初期反射体の間に設けられたロー初期ライトパイプ;
前記ロー中間方向に反射可能に設けられたロー最終反射体、前記ロー最終反射体は前記ロー・バンドの光を前記ロー初期方向と実質的に正反対のロー最終方向に反射する;
前記ロー初期反射体と前記ロー最終反射体の間に設けられたロー最終ライトパイプ;
前記ロー・バンドの光を実質的に変調するために設けられたロー変調器;
前記ハイ・バンドの光をハイ初期方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるハイ分配用反射体;
前記ハイ初期方向に反射可能に設けられたハイ初期反射体、前記ハイ初期反射体は前記ハイ・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のハイ中間方向に反射する;
前記ハイ分配用反射体と前記ハイ初期反射体の間に設けられたハイ初期ライトパイプ;
前記ハイ中間方向に反射可能に設けられたハイ最終反射体、前記ハイ最終反射体は前記ハイ・バンドの光を前記ハイ初期方向と実質的に正反対のハイ最終方向に反射する;
前記ハイ初期反射体と前記ハイ最終反射体の間に設けられたハイ最終ライトパイプ;
前記ハイ・バンドの光を実質的に変調するために設けられたハイ変調器;そして、
前記ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために前記出力方向に設けられたミディアム変調器。 - さらに以下を備える請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体;そして、
前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体。 - さらに以下を備える、請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン:
ロー・ミディアム・バンドの光をロー・ミディアム初期方向に実質的に反射し、ハイ・ミディアム・バンドの光と前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー・ミディアム分配用反射体;
前記ロー・ミディアム初期方向に反射可能に設けられたロー・ミディアム初期反射体、前記ロー・ミディアム初期反射体は前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のロー・ミディアム中間方向に反射する;
前記ロー・ミディアム分配用反射体と前記ロー・ミディアム初期反射体の間に設けられたロー・ミディアム初期ライトパイプ;
前記ロー・ミディアム中間方向に反射可能に設けられたロー・ミディアム最終反射体、前記ロー・ミディアム最終反射体は前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記ロー・ミディアム初期方向と実質的に正反対のロー・ミディアム最終方向に反射する;
前記ロー・ミディアム初期反射体と前記ロー・ミディアム最終反射体の間に設けられたロー・ミディアム最終ライトパイプ;
前記ロー・ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために設けられたロー・ミディアム変調器;
前記ハイ・ミディアム・バンドの光をハイ・ミディアム初期方向に実質的に反射し、前記ロー・ミディアム・バンドの光と前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるハイ・ミディアム分配用反射体;
前記ハイ・ミディアム初期方向に反射可能に設けられたハイ・ミディアム初期反射体、前記ハイ・ミディアム初期反射体は前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記出力方向と実質的に平行のハイ・ミディアム中間方向に反射する;
前記ハイ・ミディアム分配用反射体と前記ハイ・ミディアム初期反射体の間に設けられたハイ・ミディアム初期ライトパイプ;
前記ハイ・ミディアム中間方向に反射可能に設けられたハイ・ミディアム最終反射体、前記ハイ・ミディアム最終反射体は前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記ハイ・ミディアム初期方向と実質的に正反対のハイ・ミディアム最終方向に反射する;
前記ハイ・ミディアム初期反射体と前記ハイ・ミディアム最終反射体の間に設けられたハイ・ミディアム最終ライトパイプ;
前記ハイ・ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために設けられたハイ・ミディアム変調器。 - さらに以下を備える請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ロー、前記ミディアム、前記ハイおよび前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるロー・ミディアム混合用反射体;そして、
前記ハイ・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ロー、前記ミディアム、前記ハイおよび前記ロー・ミディアム・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるハイ・ミディアム混合用反射体。 - 前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズをさらに備える請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記ローおよび前記ハイ分配用反射体がXプリズムからなる請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記ローおよび前記ハイ混合用反射体がXプリズムからなる請求項2のライトパイプに基づく投影エンジン。
- さらに以下を備える請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記ローおよびハイ分配用反射体に実質的に近接配置され、前記入力ライトパイプは前記入力面で光を受け、前記出力面から前記ローおよびハイ分配用反射体へ前記光を実質的に送る。 - さらに以下を備える請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集束させるために前記出力方向に近接配置されたレンズ;
前記出力方向に近接配置された入力面と、出力面を持つ出力ライトパイプ、前記出力ライトパイプは、前記入力面で前記光を受け取り、前記出力面から前記光を実質的に送る;そして、
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズ。 - 偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ローおよびハイ分配用反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ローおよびハイ分配用反射体へ実質的に送る請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項10のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記出力に有用偏光光を送り、前記出力に実質的に直交する第1直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ;
前記第1直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記出力および前記第1直交方向に実質的に直交する第2直交方向に前記非有用偏光光を反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記出力に前記非有用偏光光を反射する;
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。 - さらに以下を備える請求項10のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記出力に反射可能に設けられた第1出力反射体、前記第1出力反射体は前記有用偏光光を前記第2直交方向に反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた第2出力反射体、前記第2出力反射体は前記有用偏光光を前記出力に反射する。 - さらに以下を備える請求項10のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。 - さらに以下を備える請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン:
第1および第2の焦点を持つシェル反射体;
前記シェル反射体から反射し、前記第2焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第1焦点に近接配置された電磁放射線源;
前記ローおよびハイ分配用反射体は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第2焦点に近接配置される。 - 前記シェル反射体が、第1光軸を持つ一次反射体を備え、前記第1焦点が前記一次反射体の焦点である請求項14のライトパイプに基づく投影エンジンであって、前記シェル反射体はさらに以下を備える:
前記一次反射体に実質的に対称的な第2光軸を持つ二次反射体、前記第1および第2光軸は実質的に同一直線上とし、前記第2焦点は前記二次反射体の焦点である;そして、
前記光線は前記一次反射体から前記二次反射体へ向かって反射し、前記第2焦点で実質的に収束する。 - 前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項14のライトパイプに基づく投影エンジン。
- さらに以下を備える請求項1のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集めるために前記出力方向に近接配置された画像投影装置。 - 以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン:
ロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射し、ミディアムおよびハイ・バンドの光を出力方向に実質的に透過させるロー反射体;
前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を受け、前記ミディアム・バンドの光をミディアム方向に実質的に反射し、前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に透過させるミディアム反射体;
前記ロー反射体と前記ミディアム反射体の間に設けられた初期ライトパイプ;
前記ハイ・バンドの光を受け、前記ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射するハイ反射体;そして、
前記ミディアム反射体と前記ハイ反射体の間に設けられた最終ライトパイプ。 - さらに以下を備える請求項18のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー・バンドの光を集めて集束させるために前記ロー方向に設けられたロー投影レンズ;
前記ミディアム・バンドの光を集めて集束させるために前記ミディアム方向に設けられたミディアム投影レンズ;そして、
前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記ハイ方向に設けられたハイ投影レンズ。 - さらに以下を備える請求項18のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記ロー反射体に近接配置され、前記入力ライトパイプは前記入力面で光を実質的に受け、前記出力面から前記ロー反射体へ前記光を実質的に送る。 - 偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ロー反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ロー反射体へ実質的に送る請求項18のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項21のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記出力方向に有用偏光光を送り、前記出力方向に実質的に直交する第1直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ;
前記第1直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記出力方向および前記第1直交方向に実質的に直交する第2直交方向に前記非有用偏光光を反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記出力方向に前記非有用偏光光を反射する;
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。 - さらに以下を備える請求項21のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記出力方向に反射可能に設けられた第1出力反射体、前記第1出力反射体は前記有用偏光光を前記第2直交方向に反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた第2出力反射体、前記第2出力反射体は前記有用偏光光を前記出力方向に反射する。 - さらに以下を備える請求項21のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。 - さらに以下を備える請求項18のライトパイプに基づく投影エンジン:
第1および第2の焦点を持つシェル反射体;
前記シェル反射体から反射し、前記第2焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第1焦点に近接配置された電磁放射線源;
前記入力面は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第2焦点に近接配置される。 - 前記シェル反射体が、第1光軸を持つ一次反射体を備え、前記第1焦点が前記一次反射体の焦点である請求項25のライトパイプに基づく投影エンジンであって、前記シェル反射体はさらに以下を備える:
前記一次反射体に実質的に対称的な第2光軸を持つ二次反射体、前記第1および第2光軸は実質的に同一直線上とし、前記第2焦点は前記二次反射体の焦点である;そして、
前記光線は前記一次反射体から前記二次反射体へ向かって反射し、前記第2焦点で実質的に収束する。 - 前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項25のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン:
ロー・バンドの光をロー方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第1周囲方向に実質的に反射するロー反射体;
前記ロー・バンドの光を実質的に変調するために前記ロー方向に設けられたロー変調器;
前記第1周囲方向に反射可能に設けられた第1周囲反射体、前記第1周囲反射体は前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を第2周囲方向に実質的に反射する;
前記ロー反射体と前記第1周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプ;
前記第1周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、前記ミディアム反射体は、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を受け、前記ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、前記ハイ・バンドの光を第3周囲方向に実質的に透過させる;
前記第1周囲反射体と前記ミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプ;
前記ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために前記出力方向に設けられたミディアム変調器;
前記第3周囲方向に反射可能に設けられた第2周囲反射体、前記第2周囲反射体は前記ハイ・バンドの光を第4周囲方向に実質的に反射する;
前記ミディアム反射体と前記第2周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプ;
前記第4周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、前記ハイ反射体は、前記ハイ・バンドの光を受け、前記ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する;
前記第2周囲反射体と前記ハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプ;
前記ハイ・バンドの光を実質的に変調するために前記ハイ方向に設けられたハイ変調器;
前記ロー・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体;そして、
前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体。 - 前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズをさらに備える請求項28のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記ローおよび前記ハイ混合用反射体がXプリズムからなる請求項28のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ロー反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ロー反射体へ実質的に送る請求項28のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項31のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記第1周囲方向に有用偏光光を送り、前記第1周囲方向に実質的に直交する第1直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ;
前記第1直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記第1周囲方向および前記第1直交方向に実質的に直交する第2直交方向に前記非有用偏光光を反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記第1周囲方向に前記非有用偏光光を反射する;
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。 - さらに以下を備える請求項31のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記第1周囲方向に反射可能に設けられた第1出力反射体、前記第1出力反射体は前記有用偏光光を前記第2直交方向に反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた第2出力反射体、前記第2出力反射体は前記有用偏光光を前記第1周囲方向に反射する。 - さらに以下を備える請求項31のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。 - さらに以下を備える請求項28のライトパイプに基づく投影エンジン:
第1および第2の焦点を持つシェル反射体;
前記シェル反射体から反射し、前記第2焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第1焦点に近接配置された電磁放射線源;
前記ロー反射体は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第2焦点に近接配置される。 - 前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項35のライトパイプに基づく投影エンジン。
- さらに以下を備える請求項28のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集めるために前記出力方向に近接配置された画像投影装置。 - 前記画像投影装置が、LCOSイメージャ、DMDチップ、および、透過型LCDパネルからなるグループから選ばれる請求項37のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン:
ロー・バンドの光を第1周囲方向に実質的に透過させ、ミディアムおよびハイ・バンドの光を第2周囲方向に実質的に反射するロー反射体;
前記第1周囲方向に反射可能に設けられた第1周囲反射体、前記第1周囲反射体は前記ロー・バンドの光をロー方向に実質的に反射する;
前記ロー・バンドの光を実質的に変調するために前記ロー方向に設けられたロー変調器;
前記ロー反射体と前記第1周囲反射体の間に設けられたロー・ライトパイプ;
前記第2周囲方向に反射可能に設けられたミディアム反射体、前記ミディアム反射体は、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を受け、前記ミディアム・バンドの光を出力方向に実質的に反射し、前記ハイ・バンドの光を前記第2周囲方向に実質的に透過させる;
前記ミディアム・バンドの光を実質的に変調するために前記出力方向に設けられたミディアム変調器;
前記第1周囲反射体と前記ミディアム反射体の間に設けられたミディアム初期ライトパイプ;
前記第2周囲方向に反射可能に設けられた第2周囲反射体、前記第2周囲反射体は前記ハイ・バンドの光を第3周囲方向に実質的に反射する;
前記ミディアム反射体と前記第2周囲反射体の間に設けられたミディアム最終ライトパイプ;
前記第3周囲方向に反射可能に設けられたハイ反射体、前記ハイ反射体は、前記ハイ・バンドの光を受け、前記ハイ・バンドの光をハイ方向に実質的に反射する;
前記ハイ・バンドの光を実質的に変調するために前記ハイ方向に設けられたハイ変調器;
前記第2周囲反射体と前記ハイ反射体の間に設けられたハイ・ライトパイプ;
前記ロー・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に透過させるロー混合用反射体;そして、
前記ハイ・バンドの光を前記出力方向に実質的に反射し、前記ローおよび前記ミディアム・バンドの光を実質的に透過させるハイ混合用反射体。 - 前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズをさらに備える請求項39のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記ローおよび前記ハイ混合用反射体がXプリズムからなる請求項39のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 偏光リカバリ装置をさらに備え、前記偏光リカバリ装置は前記ロー反射体に実質的に近接配置され、前記偏光リカバリ装置は、入力面で非偏光光を実質的に受け、出力面から有用偏光光を前記ロー反射体へ実質的に送る請求項39のライトパイプに基づく投影エンジン。
- 前記偏光リカバリ装置が以下を備える請求項42のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記第1周囲方向に有用偏光光を送り、前記第1周囲方向に実質的に直交する第1直交方向に非有用偏光光を反射する偏光ビームスプリッタ;
前記第1直交方向に反射可能に設けられた初期反射体、前記初期反射体は前記第1周囲方向および前記第1直交方向に実質的に直交する第2直交方向に前記非有用偏光光を反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた最終反射体、前記最終反射体は前記第1周囲方向に前記非有用偏光光を反射する;
前記非有用偏光光は前記初期および最終反射体によって前記有用偏光光へと実質的に回転される。 - さらに以下を備える請求項42のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記第1周囲方向に反射可能に設けられた第1出力反射体、前記第1出力反射体は前記有用偏光光を前記第2直交方向に反射する;そして、
前記第2直交方向に反射可能に設けられた第2出力反射体、前記第2出力反射体は前記有用偏光光を前記第1周囲方向に反射する。 - さらに以下を備える請求項42のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光リカバリ装置の入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。 - さらに以下を備える請求項39のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記ロー反射体に近接配置され、前記入力ライトパイプは前記入力面で光を実質的に受け、前記出力面から前記ロー反射体へ前記光を実質的に送る。 - さらに以下を備える請求項39のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集束させるために前記出力方向に近接配置されたレンズ;
前記出力方向に近接配置された入力面と、出力面を持つ出力ライトパイプ、前記出力ライトパイプは、前記入力面で前記光を受け、前記出力面から前記光を実質的に送る;そして、
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズ。 - さらに以下を備える請求項39のライトパイプに基づく投影エンジン:
第1および第2の焦点を持つシェル反射体;
前記シェル反射体から反射し、前記第2焦点で実質的に収束する光線を照射するために前記シェル反射体の前記第1焦点に近接配置された電磁放射線源;
前記ロー反射体は、前記光を実質的にすべて集めて伝えるために、前記第2焦点に近接配置される。 - 前記シェル反射体に対向して前記放射線源側に配置された逆反射体をさらに備える請求項48のライトパイプに基づく投影エンジン。
- さらに以下を備える請求項39のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記ロー、前記ミディアムおよび前記ハイ・バンドの光を実質的に集めるために前記出力方向に近接配置された画像投影装置。 - 以下を備えるライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面で非偏光光を実質的に受ける偏光ビームスプリッタ、前記偏光ビームスプリッタは、有用な偏光の第1光エネルギーを出力方向に透過させ、非有用な偏光の第2光エネルギーを回復方向に反射する;
前記第2光エネルギーの実質部分の偏光を受け、前記有用な偏光へ修正するために、前記回復方向に設けられた波長板;
前記回復方向に反射可能に設けられた回復反射体、前記回復反射体は前記第2光エネルギーを前記出力方向に反射する;
前記第1光エネルギーと前記第2光エネルギーを実質的に変調するために前記出力方向に配置された変調器;そして、
前記偏光ビームスプリッタから前記第1光エネルギーを、前記回復反射体から前記第2光エネルギーを受け、前記第1光エネルギーと前記第2光エネルギーを前記変調器へ送るために前記出力方向に配置された初期ライトパイプ。 - さらに以下を備える請求項51のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記第1光エネルギーと前記第2光エネルギーを実質的に集束させるために前記出力方向に近接配置されたレンズ;
前記出力方向に近接配置された入力面と、出力面を持つ出力ライトパイプ、前記出力ライトパイプは、前記入力面で前記第1および第2光エネルギーを受け、前記出力面から前記第1および第2光エネルギーを実質的に送る;そして、
前記第1および第2光エネルギーを集めて集束させるために前記出力方向に配置された投影レンズ。 - さらに以下を備える請求項51のライトパイプに基づく投影エンジン:
入力面と出力面を持つ入力ライトパイプ、前記出力面は前記偏光ビームスプリッタの入力面に近接配置され、前記入力ライトパイプはその入力面で非偏光光を実質的に受け、前記出力面から前記偏光ビームスプリッタへ前記非偏光光を送る。 - さらに以下を備える請求項51のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記第1および第2光エネルギーに順次色を実質的に与えるために、前記出力方向に近接配置されたカラー・ホイール。 - さらに以下を備える請求項51のライトパイプに基づく投影エンジン:
前記第1および第2光エネルギーに色表示を実質的に与えるために、前記出力方向に近接配置されたスクロール式カラー。
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