JP2008530596A

JP2008530596A - Etendue-efficient combination of multiple light sources

Info

Publication number: JP2008530596A
Application number: JP2007554338A
Authority: JP
Inventors: リ，ケネス，ケイ
Original assignee: ウェイヴィーン・インコーポレイテッド
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: TW200632508A; JP2012155342A; CN101248384A; HK1123611A1; JP5080987B2; CN101248384B

Abstract

ビームコンバイナを備えた多色照明システム。ビームコンバイナは、それぞれ波長の異なる、第１の光を透過させて、第２の光を反射するための２つの三角プリズムと１つのフィルターを備える。ビームコンバイナは透過第１光と反射光を合波して合波ビームを提供する。ビームコンバイナの各三角プリズムの６つの面が磨かれており、それによって、多色照明システムのエテンデューを大きくせずに光を合波する。 Multicolor lighting system with beam combiner. The beam combiner includes two triangular prisms and one filter for transmitting the first light having different wavelengths and reflecting the second light. The beam combiner combines the transmitted first light and the reflected light to provide a combined beam. The six faces of each triangular prism of the beam combiner are polished, thereby combining the light without increasing the etendue of the multicolor lighting system.

Description

本発明は、システムのエテンデューを大きくせずに、多色照明を提供するための改良システムおよび方法に関する。 The present invention relates to an improved system and method for providing multicolor illumination without increasing the etendue of the system.

本件出願は、２００５年２月９日付けの米国仮出願Ｎｏ．６０／６５１，０７９の権利を主張し、本件出願は、２００５年９月３０日付けの出願シリアルＮｏ．１１／２４０，１６９の一部継続であり、後者は、現在米国特許Ｎｏ．６，９８２，８３０になっている２００３年１月２１日付けの出願シリアルＮｏ．１０／３４７，５２２の継続であり、現在米国特許Ｎｏ．６，５８７，２６９になっている２００１年３月２３日付けの出願シリアルＮｏ．０９／８１４，９７０の継続であり、これは２０００年８月２４日付け米国仮出願Ｎｏ．６０／２２７，３１２と２０００年１１月８日付けの同Ｎｏ．６０／２４６，６８３の権利を主張したもので、言及することによってこれらすべてを丸ごと本件に取り込む。 This application is filed with US Provisional Application No. No. 60 / 651,079, and this application is filed with serial no. 11 / 240,169, the latter of which is currently a U.S. Pat. No. 6,982,830, filed on Jan. 21, 2003, Serial No. No. 10 / 347,522, currently US Pat. No. 6,587,269, serial number of the application dated March 23, 2001. 09 / 814,970, which is a US provisional application no. Nos. 60/227, 312 and November 8, 2000. It claims the rights of 60 / 246,683, all of which are incorporated herein by reference.

液晶ディスプレイ（以下「ＬＣＤ」）は、偏光エネルギーの透過を制御するのに使用される公知の装置である。ＬＣＤは、ＬＣＤに加えられる電流次第で透明または不透明になり得る。この機能性のために、投影システムは一般に、画像ソースを形成するために多数のＬＣＤを含む配列を使用する。特に、投影システムは、ＬＣＤ配列（イメージャーとも呼ばれる）に高輝度偏光エネルギーを入力し、希望の画像の投影を形成するために入力された光エネルギーのいくらかを選択的に透過させる。単一のＬＣＤは比較的小さいから、多数のＬＣＤを配列に詰めることができ、それによって高い解像度の画像を生成することができるイメージャーを形成する。 A liquid crystal display (hereinafter “LCD”) is a known device used to control the transmission of polarization energy. The LCD can be transparent or opaque depending on the current applied to the LCD. Because of this functionality, projection systems typically use an array that includes multiple LCDs to form an image source. In particular, the projection system inputs high intensity polarized energy into an LCD array (also called an imager) and selectively transmits some of the input light energy to form a desired image projection. Since a single LCD is relatively small, a large number of LCDs can be packed into an array, thereby forming an imager that can produce high resolution images.

上記で示唆されるように、投影システムは最初にＬＣＤへの光入力を偏光しなければならない。しかし、電球のような光源からの光エネルギーにはｐ偏光またはｓ偏光のいずれかがあり得る。ＬＣＤイメージャーへのこの光入力が１つの偏光方向（つまりｐ偏光またはｓ偏光のいずれか）になければならないから、ＬＣＤプロジェクタは一般に光源からの光エネルギーの半分だけを使用する。しかし、投影システムにおいて、光出力の輝度および強度を最大限にすることが望ましい。これを受けて、使用不可能な偏光エネルギーを捕らえて、この捕らえられた光エネルギーの偏光を変換し、次に、ＬＤイメージャーへ変換光エネルギーを転送するといった種々の神話が生まれている。これらの公知の偏光回収方法は、光の（望ましくない偏光の）未使用の部分の偏光を変えるための半波長板を通し、次にオリジナルの偏光ビームと再合波するといった、拡張光線の生成を伴っている。残念ながら、これらの公知の方法の実施は複雑で大きなシステムを必要とし、それは通常、２次元のレンズアレイと偏光ビームスプリッタのアレイを含む。更に、公知の方法は、光エネルギーの多くを失い、したがって、高輝度出力を生成するというプロジェクタの目標を損なう。 As suggested above, the projection system must first polarize the light input to the LCD. However, the light energy from a light source such as a light bulb can be either p-polarized or s-polarized. Since this light input to the LCD imager must be in one polarization direction (ie, either p-polarized or s-polarized), LCD projectors generally use only half of the light energy from the light source. However, it is desirable to maximize the brightness and intensity of the light output in the projection system. In response, various myths have emerged, such as capturing unusable polarization energy, converting the polarization of the captured light energy, and then transferring the converted light energy to the LD imager. These known polarization recovery methods generate extended rays, such as passing through a half-wave plate to change the polarization of the unused (undesired polarization) portion of the light and then recombining with the original polarized beam. Is accompanied. Unfortunately, the implementation of these known methods requires a complex and large system, which typically includes a two-dimensional lens array and an array of polarizing beam splitters. Furthermore, known methods lose much of the light energy and thus detract from the projector's goal of producing a high brightness output.

光導体システムは、光導体、プリズムおよびビームスプリッタを用いて、白色光を赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の個々の成分に分解するのに使用されている。そのようなシステムの逆を、エテンデューの増大なしで、別々のスペクトルを持つ多数の光源の合波に使用することができる。したがって、エテンデューを大きくする必要のない、多色照明を提供するシステムを得ることが望ましい。 Light guide systems are used to decompose white light into individual components of red (R), blue (B), and green (G) using light guides, prisms and beam splitters. The inverse of such a system can be used to combine multiple light sources with separate spectra without increasing etendue. Therefore, it is desirable to have a system that provides multicolor illumination that does not require a large etendue.

これらのニーズに応えて、本発明は、ＬＣＤ投影システムでの偏光回収機能を実現するために導波路システムを使用する。特に、本発明の導波路偏光回収システムは、ＬＣＤイメージャーにおいて使用される入力光エネルギーを偏光し、ＬＣＤイメージャーの照明に加えるべき使用不能な光エネルギーの偏光を変換する。コンパクトな偏光回収導波路システムは一般に、単一ユニットへ統合される次の光学コンポーネントを含む：（１）システムに非偏光エネルギーを入力する入力導波路；（２）システムから偏光エネルギーを除去する出力導波路；（３）入力導波路から光エネルギーを受け取り、第１偏光タイプの光エネルギーを透過させて、第２偏光タイプの光エネルギーを反射する偏光ビームスプリッタ、そして（４）透過または反射した光エネルギーの偏光を修正する波長板。偏光回収システムは一般に、透過および／または反射光エネルギーを出力導波路へ導くために配置された１つ以上のミラーをも含む。入出力導波路は、投影システムに必要とされる形にすることができる。例えば、希望の画像を生成するのに必要なように、入出力導波路の一方または両方をテーパ・アップまたはダウン状にできる。 In response to these needs, the present invention uses a waveguide system to implement a polarization recovery function in an LCD projection system. In particular, the waveguide polarization recovery system of the present invention polarizes the input light energy used in the LCD imager and converts the polarization of the unusable light energy to be added to the illumination of the LCD imager. A compact polarization recovery waveguide system generally includes the following optical components integrated into a single unit: (1) an input waveguide that inputs unpolarized energy into the system; (2) an output that removes polarized energy from the system. A waveguide; (3) a polarizing beam splitter that receives light energy from the input waveguide, transmits light energy of the first polarization type, and reflects light energy of the second polarization type; and (4) transmitted or reflected light. Wave plate that corrects the polarization of energy. A polarization recovery system generally also includes one or more mirrors arranged to direct transmitted and / or reflected light energy to the output waveguide. The input / output waveguides can be shaped as required for the projection system. For example, one or both of the input / output waveguides can be tapered up or down as necessary to produce the desired image.

導波路偏光回収システムで、入出力導波路は実質的に平行あるいは実質的に直交する向きに構成される。入出力導波路が実質的に平行の構成では、出力導波路は、ビームスプリッタを透過する光エネルギーを直接受け取る。このように、光エネルギーは偏光回収システムに対して実質的に同じ方向に入出射する。あるいは、入出力導波路は互いに実質的に直交する配置でもよく、この場合、光エネルギーは入射方向に直角に偏光回収システムから出射する。入出力導波路が直交する構成では、偏光ビームスプリッタを透過する光エネルギーをミラーが受け、このエネルギーを出力導波路の方へ９０°転向する。 In a waveguide polarization recovery system, the input / output waveguides are configured in a substantially parallel or substantially orthogonal orientation. In a configuration where the input and output waveguides are substantially parallel, the output waveguide directly receives light energy that is transmitted through the beam splitter. Thus, light energy enters and exits in substantially the same direction with respect to the polarization recovery system. Alternatively, the input / output waveguides may be arranged substantially orthogonal to each other, in which case the light energy exits the polarization recovery system perpendicular to the direction of incidence. In a configuration in which the input / output waveguides are orthogonal, the mirror receives light energy that passes through the polarizing beam splitter and turns this energy 90 ° toward the output waveguide.

本発明の偏光回収導波路システムは、上記列挙された光学コンポーネントを単一のコンパクトなユニット中に組み込む。１つの実施例で、導波路偏光回収システムは、システムによる光エネルギーの損失を最小限にする全反射の発生を促進するために、光学コンポーネント間に設けられた光学的に透明の材料の１つ以上の「ギャップ」をさらに含む。 The polarization recovery waveguide system of the present invention incorporates the optical components listed above in a single compact unit. In one embodiment, the waveguide polarization recovery system is one of the optically transparent materials provided between the optical components to facilitate the occurrence of total internal reflection that minimizes the loss of light energy by the system. The above “gap” is further included.

ＬＥＤ照明の分野で、ＬＥＤそれぞれは一般に単一の色を照射する。多色用途には、Ｎ個のＬＥＤが使用され、通常はＮ＞＝２である。典型的には、Ｎ個のＬＥＤ、例えば２個のＬＥＤ、が並置され、同じターゲットに連結される。各ＬＥＤの出力を変えることによって、希望の色および輝度を達成することができる。このように色を組み合わせるためには、照射面積の拡大に伴って典型的な照明システムのエテンデューは大きくならざるを得ない。従って、本発明の実施例によれば、光導体に基づくシステムはエテンデューを大きくせずに色を組み合わせる。 In the field of LED lighting, each LED generally emits a single color. For multicolor applications, N LEDs are used, typically N> = 2. Typically, N LEDs, for example two LEDs, are juxtaposed and connected to the same target. By changing the output of each LED, the desired color and brightness can be achieved. In order to combine colors in this way, the etendue of a typical lighting system must be increased as the irradiation area increases. Thus, according to an embodiment of the present invention, a light guide based system combines colors without increasing etendue.

本システムの実施例によれば、多色照明システムはビームコンバイナを備える。ビームコンバイナは、それぞれ波長の異なる、第１の光を透過させて、第２の光を反射するための２つの三角プリズムと１つのフィルターを備える。ビームコンバイナは透過第１光と反射光を合波して合波ビームを提供する。三角プリズムの各面が磨かれており、それによって、多色照明システムのエテンデューを大きくせずに光を合波する。 According to an embodiment of the system, the multicolor illumination system comprises a beam combiner. The beam combiner includes two triangular prisms and one filter for transmitting the first light having different wavelengths and reflecting the second light. The beam combiner combines the transmitted first light and the reflected light to provide a combined beam. Each side of the triangular prism is polished, thereby combining the light without increasing the etendue of the multicolor lighting system.

本発明の実施例によれば、多色照明システムは、それぞれ波長の異なるｎ＋１の光を合波するためのｎ個のビームコンバイナと、ここでＮ＞２、ビームコンバイナそれぞれの間に設けられた低屈折率接着剤またはエアギャップとを備える。ビームコンバイナはそれぞれ、前段のビームコンバイナから受け取った合波ビームを透過させ、これまで透過も反射もしていないｎ＋１の光中の新しい光を反射するための２つの三角プリズムと１つのフィルターを備え、三角プリズムの各面が磨かれている。ビームコンバイナは、透過した合波ビームと反射した新しい光を合波して、新しい合波ビームを提供する。ビームコンバイナが最後のビームコンバイナでない場合、新しい合波ビームは次のビームコンバイナに与られ、ビームコンバイナが最後のビームコンバイナである場合、新しい合波ビームを出力する。ビームコンバイナそれぞれの間の低屈折率接着剤またはエアギャップは、多色照明システムのエテンデューを大きくせずに多色照明システムが光をすべて合波することを可能にする。 According to an embodiment of the present invention, a multicolor illumination system is provided between n beam combiners for combining n + 1 light beams each having a different wavelength, and where N> 2, each beam combiner. Low refractive index adhesive or air gap. Each beam combiner includes two triangular prisms and one filter for transmitting the combined beam received from the preceding beam combiner and reflecting new light in n + 1 light that has not been transmitted or reflected so far. Each side of the triangular prism is polished. The beam combiner combines the transmitted combined beam and the reflected new light to provide a new combined beam. If the beam combiner is not the last beam combiner, the new combined beam is given to the next beam combiner, and if the beam combiner is the last beam combiner, it outputs a new combined beam. The low index adhesive or air gap between each beam combiner allows the multicolor illumination system to multiplex all the light without increasing the etendue of the multicolor illumination system.

本発明の実施例によれば、多色照明システムは、少なくとの２個のＬＥＤと、各ＬＥＤと関連した光導体と、クロスダイクロプリズムと、低屈折率接着剤またはエアギャップを備える。２個のＬＥＤは２つの異なる波長を持つ２つの光を提供する。クロスダイクロプリズムは、ＬＥＤと関連した各光導体から受け取った光を合波して出力ビームを得る。低屈折率接着剤またはエアギャップはそれぞれの光導体とクロスダイクロプリズムの間に設けられ、これによって多色照明システムのエテンデューを大きくせずに光を合波する。 In accordance with an embodiment of the present invention, a multicolor illumination system comprises at least two LEDs, a light guide associated with each LED, a cross dichroic prism, and a low index adhesive or air gap. Two LEDs provide two lights with two different wavelengths. The cross dichroic prism combines the light received from each light guide associated with the LED to obtain an output beam. A low index adhesive or air gap is provided between each light guide and the cross dichroic prism to multiplex the light without increasing the etendue of the multicolor illumination system.

本発明の実施例によれば、光エンジンは上記多色照明システムを備える。 According to an embodiment of the present invention, the light engine comprises the multicolor illumination system.

本発明の実施例によれば、投影型ディスプレーシステムは、上記光エンジンと、表示信号に従って光を変調する少なくとも１つの光変調器パネルと、表示画面に変調光を投影するための投影レンズとを備える。 According to an embodiment of the present invention, a projection display system includes the light engine, at least one light modulator panel that modulates light according to a display signal, and a projection lens for projecting modulated light onto a display screen. Prepare.

本発明の実施例によれば、多色照明の方法は以下のステップを備える。合波ビームを得るために、第１ビームコンバイナによって、第１フィルターを透過した第１の光と、第１フィルターで反射された第２の光を合波し；出力ビームを得るために、第２ビームコンバイナによって、第２フィルターを透過した合波ビームと、第２フィルターで反射された第３の光を合波し、各光は異なる波長を持つ；そして第１および第２ビームコンバイナ間に低屈折率接着剤またはエアギャップを設け、これによってエテンデューを大きくせずに光を合波する。 According to an embodiment of the present invention, the method of multicolor illumination comprises the following steps. In order to obtain a combined beam, the first beam combiner combines the first light transmitted through the first filter and the second light reflected by the first filter; A two-beam combiner combines the combined beam transmitted through the second filter and the third light reflected by the second filter, each light having a different wavelength; and between the first and second beam combiners A low refractive index adhesive or air gap is provided to multiplex the light without increasing etendue.

本発明の実施例によれば、多色照明の方法は以下のステップを備える。クロスダイクロプリズムによって、対応する２つの光導体から受ける２つの異なる波長を持つ少なくとも２つの光を合波し；そして各光導体とクロスダイクロプリズムの間に低屈折率接着剤またはエアギャップを設け、これによってエテンデューを大きくせずに光を合波する。 According to an embodiment of the present invention, the method of multicolor illumination comprises the following steps. The cross dichroic prism combines at least two lights having two different wavelengths received from the corresponding two light guides; and provides a low refractive index adhesive or air gap between each light guide and the cross dichroic prism; This combines light without increasing etendue.

本発明のこれらのそして他の利点は、同じ要素に同じ参照番号を付した以下の図面を参照しながら詳細に説明する。 These and other advantages of the present invention will be described in detail with reference to the following drawings in which like elements bear the same reference numerals.

図１〜４と図６〜１０に示すように、本発明の実施例によれば、コンパクトな導波路偏光回収システム１０は、入力導波路２０と、偏光ビームスプリッタ（「ＰＢＳ」）３０と、構成次第では半波長板または四分の一波長板でありえる波長板４０と、出力導波路５０を備える。導波路偏光回収システム１０は一般に、入出力導波路２０および５０間で光ストリームを導くのに必要ならミラー６０をさらに含む。以下の説明では、先ず導波路偏光回収システム１０のいくつかの可能な構成を概説し、次に、より詳しく個別エレメントについて記載する。 1-4 and FIGS. 6-10, according to embodiments of the present invention, a compact waveguide polarization recovery system 10 includes an input waveguide 20, a polarization beam splitter ("PBS") 30, Depending on the configuration, a wave plate 40, which can be a half wave plate or a quarter wave plate, and an output waveguide 50 are provided. The waveguide polarization recovery system 10 generally further includes a mirror 60 if necessary to direct the light stream between the input / output waveguides 20 and 50. In the following description, some possible configurations of the waveguide polarization recovery system 10 are first outlined and then individual elements are described in more detail.

図１、図３および図６は、出力光エネルギーが入力光エネルギーと実質的に平行な導波路偏光回収システム１０の１つの構成を示す。この実施例で、入力導波路２０は、光源またはＬＥＤ光源からの非偏光入力光をＰＢＳ３０に入射させる。図示のＰＢＳ３０はｐ偏光を透過させ、したがって、入力光エネルギーのｐ偏光部分は初期の入力と同じ方向に通り抜け、ｓ偏光は入力の初期方向に対する直交方向に反射される。半波長板４０は、反射されたｓ偏光を受け、かつそれをｐ偏光に変換するよう配置されている。その後、ミラー６０は、半波長板４０からの変換されたエネルギーを入力の初期方向に戻す。ＰＢＳ３０からの透過光エネルギーと半波長板４０からの変換光エネルギーの両方は、出力導波路で再合波され混合される。その結果、出力光エネルギーは均等な強度プロファイルを持っており偏光されている。ｓ偏光を透過させるだけのＰＢＳ３０の使用を通じて反対の偏光の出力が生成され得ることが理解されよう。 1, 3 and 6 show one configuration of a waveguide polarization recovery system 10 in which the output light energy is substantially parallel to the input light energy. In this embodiment, the input waveguide 20 causes the unpolarized input light from the light source or the LED light source to enter the PBS 30. The illustrated PBS 30 transmits p-polarized light, so that the p-polarized portion of the input light energy passes in the same direction as the initial input and the s-polarized light is reflected in a direction orthogonal to the initial direction of the input. The half-wave plate 40 is arranged to receive the reflected s-polarized light and convert it to p-polarized light. Thereafter, the mirror 60 returns the converted energy from the half-wave plate 40 to the initial input direction. Both the transmitted light energy from the PBS 30 and the converted light energy from the half-wave plate 40 are recombined and mixed in the output waveguide. As a result, the output light energy has a uniform intensity profile and is polarized. It will be appreciated that oppositely polarized output can be produced through the use of PBS 30 that only transmits s-polarized light.

図２、図４および図７〜８は、出力光エネルギーがオリジナルの入力光エネルギーに直交する代替構成である導波路偏光回収システム１０の実施例を示す。図１の実施例と同様に、入力導波路２０は非偏光入力光をＰＢＳ３０に入射させる。更に、ＰＢＳ３０はｐ偏光を透過させる同じ機能を果たし、したがって、入力光エネルギーのｐ偏光部分は初期の入力と同じ方向に通り抜け、ｓ偏光は入力の初期方向に対する直交方向に反射される。しかし、図２の構成では、１つのミラー６０が、入力光エネルギーの透過されたｐ偏光部分を出力導波路５０へ向けて９０度転向させる。更に、ＰＢＳ３０からの反射ｓ偏光は、四分の一波長板４０’を通って一度伝播し、第２ミラー６０が反射光エネルギーを四分の一波長板４０に返して、もう一度透過させる。２回目の透過も出力導波路５０の方向である。反射されたｓ偏光が四分の一波長板４０’を２度通過するから、図示のようにｓ偏光はミラーで半波シフトされて２度ｐ偏光化される。ここでも、両方のｐ偏光出力は出力導波路で混合され、均等な強度出力を生成する。図２の実施例はわずか２つの光学部分しか必要としない。入力導波路２０、ＰＢＳ３０、四分の一波長板４０’およびミラー６０の組合せによって形成された第１部分と、出力導波路５０および第２ミラー６０の組合せによって形成された第２部分である。したがって、このシステムは簡単な純設計で比較的低価格である。出力光エネルギーをオリジナルの入力光エネルギーに直交させることは、以下でより詳細に説明するように、よりコンパクトな投影システムを可能にするという利点がある。 2, 4 and 7-8 show an embodiment of a waveguide polarization recovery system 10 that has an alternative configuration where the output light energy is orthogonal to the original input light energy. As in the embodiment of FIG. 1, the input waveguide 20 causes unpolarized input light to enter the PBS 30. Furthermore, PBS 30 performs the same function of transmitting p-polarized light, so that the p-polarized portion of the input light energy passes in the same direction as the initial input, and s-polarized light is reflected in a direction orthogonal to the initial direction of the input. However, in the configuration of FIG. 2, one mirror 60 turns the p-polarized portion through which the input optical energy is transmitted toward the output waveguide 50 by 90 degrees. Further, the reflected s-polarized light from the PBS 30 propagates once through the quarter-wave plate 40 ', and the second mirror 60 returns the reflected light energy to the quarter-wave plate 40 and transmits it again. The second transmission is also in the direction of the output waveguide 50. Since the reflected s-polarized light passes through the quarter-wave plate 40 'twice, as shown, the s-polarized light is half-wave shifted by a mirror to be twice polarized. Again, both p-polarized outputs are mixed in the output waveguide to produce a uniform intensity output. The embodiment of FIG. 2 requires only two optical parts. A first portion formed by the combination of the input waveguide 20, PBS 30, quarter-wave plate 40 ′ and mirror 60, and a second portion formed by the combination of the output waveguide 50 and second mirror 60. Therefore, this system is a simple pure design and relatively inexpensive. Making the output light energy orthogonal to the original input light energy has the advantage of allowing a more compact projection system, as will be described in more detail below.

波長板４０がＰＢＳ３０によって反射された光エネルギーを修正する上記構成とは対照的に、導波路偏光回収システム１０の他の構成は、ＰＢＳ３０によって透過された光エネルギーを修正するように波長板を配置する。例えば、図９と図１０は、ＰＢＳ３０によって透過された光エネルギーを受けるように半波長板４０を位置づける構成を示す。図９の構成では、半波長板４０がミラー６０と出力導波路５０の間で光学的に配置される。半波長板４０は、ミラー６０によって先ず転向された透過光エネルギーを受ける。同様に、図１０では、半波長板４０はＰＢＳ３０とミラー６０の間に置かれる。このように、ＰＢＳ３０からの透過光エネルギーは、出力導波路５０へ転向される前に先ず再偏光される。図９〜図１０の構成は、入力光エネルギーがＰＢＳ３０の偏光層を一度通過するだけで、それにより、システム１０の光学エネルギーの損失を減らすので有利である。対照的に、図２、図４および図７〜８の上記構成は、入力光エネルギーのうちのいくらかはＰＢＳ３０を２度通過しなければならない。 In contrast to the configuration described above in which the wave plate 40 modifies the light energy reflected by the PBS 30, another configuration of the waveguide polarization recovery system 10 arranges the wave plate to modify the light energy transmitted by the PBS 30. To do. For example, FIGS. 9 and 10 show a configuration in which the half-wave plate 40 is positioned to receive the light energy transmitted by the PBS 30. In the configuration of FIG. 9, the half-wave plate 40 is optically disposed between the mirror 60 and the output waveguide 50. The half-wave plate 40 receives the transmitted light energy first turned by the mirror 60. Similarly, in FIG. 10, the half-wave plate 40 is placed between the PBS 30 and the mirror 60. Thus, the transmitted light energy from the PBS 30 is first repolarized before being redirected to the output waveguide 50. The configuration of FIGS. 9-10 is advantageous because the input light energy only passes once through the polarizing layer of PBS 30, thereby reducing the loss of optical energy in system 10. In contrast, the above configuration of FIGS. 2, 4 and 7-8 requires that some of the input light energy pass through PBS 30 twice.

導波路偏光回収システム１０の種々の構成は同じ要素を使用する。次にそれらを詳細に説明する。 Various configurations of the waveguide polarization recovery system 10 use the same elements. Next, they will be described in detail.

入力導波路２０は典型的に、導波路偏光回収システム１０へより均等な強度プロファイルを生成するために、アークランプのような光源から光を集めて、多重反射光を合波する積分器である。同様に、出力導波路５０は典型的に、イメージャーの照明のためのより均等な強度プロファイルを生成するために、導波路偏光回収システム１０から光を集めて、多重反射光を合波する積分器である。入力導波路２０と出力導波路５０は例えば光ファイバーの束を融着した単芯光ファイバー、ファイバーの束、中実または中空の正方形または長方形の光導体、あるいはホモジナイザーであり得、それらはテーパ状でも非テーパ状でもよい。光学投影システムで、入力導波路２０と出力導波路５０は、イメージャーと最終投影像の形に対応して典型的に矩形の断面である。入力導波路２０と出力導波路５０波は、電力取り扱い要件に応じて、ガラス、クオーツまたはプラスチックから作ることができる。 The input waveguide 20 is typically an integrator that collects light from a light source, such as an arc lamp, and combines multiple reflected lights to produce a more uniform intensity profile to the waveguide polarization recovery system 10. . Similarly, output waveguide 50 typically integrates light collected from waveguide polarization recovery system 10 and combined with multiple reflected light to produce a more uniform intensity profile for imager illumination. It is a vessel. The input waveguide 20 and the output waveguide 50 can be, for example, a single-core optical fiber fused with a bundle of optical fibers, a bundle of fibers, a solid or hollow square or rectangular light guide, or a homogenizer, which can be tapered or not. It may be tapered. In an optical projection system, the input waveguide 20 and the output waveguide 50 are typically rectangular cross sections corresponding to the shape of the imager and final projected image. The input waveguide 20 and output waveguide 50 waves can be made from glass, quartz or plastic, depending on the power handling requirements.

入力導波路２０と出力導波路５０の一方または両方は、投影システムによって先太りまたは先細りのテーパ状であり得る。例えば図３〜図４と図６〜１０は、入力導波路２０’が光源の面積に一致した入力横断面とＬＣＤイメージャーの寸法と関連する出力横断面を備えたテーパーロッドである導波路偏光回収システム１０の実施例を示す。光学投影システムの迷光損失を最小限にするために必要なように、入力導波路２０の最終寸法は変更可能である。同様に、図８は、出力導波路５０’もテーパ状になっている導波路偏光回収システム１０の実施例を示す。ＰＢＳ３０のパフォーマンスパラメータ、波長板４０および投影システムの出力要件によっては、偏光回収は、出力開口と同じ開口数で必ずしも行われるとは限られないから、出力導波路５０’をテーパ状とすることは有利である。ＰＢＳ３０と波長板４０の性能は、より小さな開口数の方がよく、その結果、入力光エネルギーを小さな開口数の大面積に変換し、次に出力導波路５０’の出力で光エネルギーを元のより大きな開口数に変換することにより性能の利点向上の増進が達成される。全体として、入力導波路２０と出力導波路５０のテーパは、投影システムの全体的動作と一致するよう選択することができ、同様に、入出力導波路はいずれの方向のテーパ状としてもよい。 One or both of the input waveguide 20 and the output waveguide 50 may be tapered or tapered depending on the projection system. For example, FIGS. 3-4 and 6-10 show waveguide polarization where the input waveguide 20 'is a tapered rod with an input cross-section that matches the area of the light source and an output cross-section that is related to the dimensions of the LCD imager. An embodiment of the recovery system 10 is shown. The final dimensions of the input waveguide 20 can be varied as necessary to minimize stray light loss in the optical projection system. Similarly, FIG. 8 shows an embodiment of the waveguide polarization recovery system 10 in which the output waveguide 50 'is also tapered. Depending on the performance parameters of the PBS 30 and the output requirements of the waveplate 40 and the projection system, polarization recovery is not necessarily performed with the same numerical aperture as the output aperture, so that the output waveguide 50 'is tapered. It is advantageous. The performance of the PBS 30 and the wave plate 40 is better with a smaller numerical aperture, so that the input optical energy is converted into a large area with a small numerical aperture, and then the optical energy is restored to the original at the output of the output waveguide 50 '. Improved performance benefits are achieved by converting to a larger numerical aperture. Overall, the taper of the input and output waveguides 20 and 50 can be selected to match the overall operation of the projection system, and similarly, the input and output waveguides can be tapered in either direction.

導波路偏光回収システム１０はＰＢＳ３０をさらに含んでいる。ＰＢＳ３０は、１つの偏光の光エネルギーを透過させると共に、異なる偏光の光エネルギーを反射する周知の光学エレメントである。通常、ＰＢＳ３０は、対角面に偏光コーティングを塗布したプラスチックまたはガラスのような光学的に透明の材料の直角プリズムである。あるいは、ＰＢＳ３０は、光エネルギーの偏光によって光エネルギーを選択的に透過させる材料で構成してもよい。しかし、ＰＢＳの多数の設計代案および種類が存在し、これらの代替ＰＢＳのうちのどれでも本発明の導波路偏光回収システム１０に使用できることを理解するべきである。ＰＢＳ３０は周知で市販されているものであるから、さらに説明はしない。 The waveguide polarization recovery system 10 further includes a PBS 30. The PBS 30 is a well-known optical element that transmits light energy of one polarization and reflects light energy of different polarizations. The PBS 30 is typically a right angle prism made of an optically transparent material such as plastic or glass with a polarizing coating applied to the diagonal surface. Alternatively, the PBS 30 may be made of a material that selectively transmits light energy by polarization of light energy. However, it should be understood that there are numerous design alternatives and types of PBS, and any of these alternative PBSs can be used in the waveguide polarization recovery system 10 of the present invention. PBS 30 is well known and commercially available and will not be further described.

導波路偏光回収システム１０の別の要素は波長板４０である。波長板４０は、波長板４０を通過する偏光エネルギーを修正する光学的に透明なコンポーネントである。波長板４０は典型的には、１つの軸心の光の伝播を変更し、したがってその偏光を変更する。波長板４０は、導波路偏光回収システム１０の具体構成によって半波または４分の１波のいずれかである。全体として、波長板４０は周知で一般に入手可能であり、さらに説明しない。 Another element of the waveguide polarization recovery system 10 is a wave plate 40. The wave plate 40 is an optically transparent component that modifies the polarization energy that passes through the wave plate 40. The wave plate 40 typically changes the propagation of light in one axis and thus changes its polarization. Wave plate 40 is either a half wave or a quarter wave depending on the specific configuration of waveguide polarization recovery system 10. Overall, wave plate 40 is well known and generally available and will not be described further.

導波路偏光回収システム１０は、導波路偏光回収システム１０に光エネルギーを導くのに必要な１つ以上のミラー６０をさらに含む。ミラーは金属被膜のガラス表面または磨き金属であると一般に知られているが、ミラー６０は本発明の目的でこの共通の定義に限定されるべきでない。代わりに、ミラー６０は光エネルギーを反射または転向することができるいかなる光学コンポーネントでもよいと考えられるべきである。例えば、ミラー６０は、光エネルギーを捕らえて転向するために入射角を使用する、例えばプリズム、例えば９０度転向等の転向を持つ光導体（ここではプリズムと総称する）等の光導体と取り替えられてもよい。例えば図９と図１０は、ＰＢＳ３０によって透過された光エネルギーを出力導波路５０の方へ導くないし転向させるプリズムを有する導波路偏光回収システム１０を示す。開口数の小さいシステムについては、プリズムの全反射は使用することができ、その結果コーティングは必要でない。 The waveguide polarization recovery system 10 further includes one or more mirrors 60 necessary to direct light energy to the waveguide polarization recovery system 10. Although the mirror is generally known to be a metallized glass surface or polished metal, the mirror 60 should not be limited to this common definition for purposes of the present invention. Instead, the mirror 60 should be considered to be any optical component that can reflect or redirect light energy. For example, the mirror 60 may be replaced with a light guide that uses an angle of incidence to capture and turn light energy, such as a light guide (eg, a light guide having a turn, such as a 90 degree turn) (collectively referred to herein as a prism). May be. For example, FIGS. 9 and 10 illustrate a waveguide polarization recovery system 10 having a prism that guides or turns light energy transmitted by the PBS 30 toward the output waveguide 50. For low numerical aperture systems, total internal reflection of the prism can be used so that no coating is required.

図６〜図１０に示す本発明の別の好適実施例において、導波路偏光回収システム１０は、他の光学エレメント間に、１つ以上の光学的に透明な領域、低屈折率接着剤または「ギャップ」７０をさらに含む（ここではギャップと総称する）。ギャップ７０は光学コンポーネント間で残された空気のポケットでもよい。ギャップ７０は、全反射がまだ生じるが、構成要素のアセンブリが単純化されるよう、低屈折率エポキシ樹脂等の透明材料で満たすこともできる。例えば、図６は、入力導波路２０とＰＢＳ３０の間にギャップ７０を有する構成を示す。このギャップ７０は、ＰＢＳ３０とギャップ７０の間の境界面からの全反射が、光エネルギーが入力導波路２０に戻ってロスとして出射するのを防ぐから、対角線ＰＢＳ３０によって反射された光エネルギーが四分の一波長板４０’の方へ９０度転向することを保証する。図６の導波路偏光回収システム１０は、異なる光学エレメント間の全反射を促進する他のギャップ７０をも有する。同様に、図７は、図４に示すテーパ状の入力導波路２０と直交構成の出力導波路５０を備えた偏光回収システムにギャップ７０が加えられた導波路偏光回収システム１０を示す。ここでも、これらのギャップ７０は光学コンポーネント間の全反射を促進することによって効率を高める。図６〜図７に示すように、ギャップ７０は、システムの効率を高めるが、導波路偏光回収システム１０を個別部品の数が増えたより複雑なものにする。 In another preferred embodiment of the invention shown in FIGS. 6-10, the waveguide polarization recovery system 10 includes one or more optically transparent regions, low index adhesives or “ It further includes a “gap” 70 (herein collectively referred to as a gap). The gap 70 may be a pocket of air left between the optical components. The gap 70 can also be filled with a transparent material such as a low index epoxy resin so that total reflection still occurs but the assembly of the components is simplified. For example, FIG. 6 shows a configuration having a gap 70 between the input waveguide 20 and the PBS 30. The gap 70 prevents total reflection from the boundary surface between the PBS 30 and the gap 70 from preventing the optical energy from returning to the input waveguide 20 and exiting as a loss, so that the optical energy reflected by the diagonal PBS 30 is divided into four. It is guaranteed to turn 90 degrees towards the single wave plate 40 '. The waveguide polarization recovery system 10 of FIG. 6 also has another gap 70 that promotes total reflection between different optical elements. Similarly, FIG. 7 shows a waveguide polarization recovery system 10 in which a gap 70 is added to a polarization recovery system comprising a tapered input waveguide 20 and an output waveguide 50 orthogonal to the configuration shown in FIG. Again, these gaps 70 increase efficiency by facilitating total reflection between the optical components. As shown in FIGS. 6-7, the gap 70 increases the efficiency of the system, but makes the waveguide polarization recovery system 10 more complex with an increased number of individual components.

図９〜図１０の上記構成において、ギャップ７０は、出力導波路５０に光エネルギーを向けるミラーとしてのプリズム６０’の動作を向上させる目的にさらに役立つ。特に、ギャップ７０は、プリズム６０’の斜辺からＰＢＳ３０の方へ戻るように反射された光が、ギャップ７０のこの境界面に当たり、出力導波路５０の方へ内部反射されるように、ＰＢＳ３０とプリズム６０’の間で必要である。このように、ロスを最小限にすることによりシステムの効率が向上する。 9-10, the gap 70 is further useful for the purpose of improving the operation of the prism 60 'as a mirror that directs optical energy to the output waveguide 50. FIG. In particular, the gap 70 reflects the PBS 30 and the prism so that light reflected back from the hypotenuse of the prism 60 ′ toward the PBS 30 hits this boundary surface of the gap 70 and is internally reflected toward the output waveguide 50. Required between 60 '. Thus, system efficiency is improved by minimizing losses.

ギャップ７０の性能の利点は、透過光が最小のロスとなるような、両面上の反射防止膜の使用によってさらに向上することができる。 The performance advantage of the gap 70 can be further enhanced by the use of anti-reflective coatings on both sides such that the transmitted light has minimal loss.

図５は、導波路偏光回収システム１０を使用するプロジェクタ１００を示す。プロジェクタ１００は光収集システム１１０からなり、それはこの図示の例では、光源１２０からの光を反射してそれ自体へ戻すことにより、出力を増加させる２つの放物面リフレクタと１つのレトロリフレクタを有する。光源１２０のアークが第１の放物面リフレクタの焦点に置かれ、入力導波路２０の基端が第２の放物面リフレクタの焦点にある。この光収集システム１１０は単なる例であって、他の多くの光収集システムが公知で使用可能であることを理解されたい。同様に、光源１２０は、キセノン、メタルハライドランプ、ＨＩＤ、または水銀灯等のアークランプ、あるいはシステムがランプの非不透明なフィラメントを収容するよう改変される場合には、ハロゲン・ランプのようなフィラメントランプでもよい。 FIG. 5 shows a projector 100 that uses the waveguide polarization recovery system 10. The projector 100 comprises a light collection system 110, which in this illustrated example has two paraboloid reflectors and one retroreflector that increase the output by reflecting the light from the light source 120 back to itself. . The arc of the light source 120 is placed at the focal point of the first parabolic reflector and the proximal end of the input waveguide 20 is at the focal point of the second parabolic reflector. It should be understood that this light collection system 110 is merely an example and many other light collection systems are known and can be used. Similarly, the light source 120 may be an arc lamp such as a xenon, metal halide lamp, HID, or mercury lamp, or a filament lamp such as a halogen lamp if the system is modified to accommodate the non-opaque filament of the lamp. Good.

図示のプロジェクタ１００内で、入力導波路２０は、光収集システム１１０から集められた光の入力をＬＣＤイメージャー１５０の光学的ニーズに適合させるよう設計されたテーパ状の光導体である。図４で前述したように、入力導波路２０の光出力はＰＢＳ３０によって偏光され、他方の偏光は四分の一波長板４０’によって回収される。そして、出力導波路５０は偏光された光エネルギーをＬＣＤイメージャー１５０に導く。この場合、ロスを最小限にするために入射光の偏光と偏光が適合させられた出力導波路５０の光出力は、第２のＰＢＳ１３０に入射する。カラー・ホイール１４０または他の種類の分色システムと反射ＬＣＤイメージャー１５０は、従来のやり方で投影レンズ１６０による投影像を生成する。図５に示すように、光学エレメントの数は最少であり、その結果プロジェクタのコストは比較的低い。 Within the illustrated projector 100, the input waveguide 20 is a tapered light guide designed to adapt the input of light collected from the light collection system 110 to the optical needs of the LCD imager 150. As previously described in FIG. 4, the optical output of the input waveguide 20 is polarized by the PBS 30, and the other polarization is recovered by the quarter wave plate 40 '. The output waveguide 50 then guides the polarized light energy to the LCD imager 150. In this case, the light output of the output waveguide 50 in which the polarization of the incident light is matched with the polarization of the incident light in order to minimize loss is incident on the second PBS 130. A color wheel 140 or other type of color separation system and a reflective LCD imager 150 produces a projected image by the projection lens 160 in a conventional manner. As shown in FIG. 5, the number of optical elements is minimal, so that the cost of the projector is relatively low.

導波路偏光回収システム１０が他の種類の投影システムに使用できることは理解されよう。例えば、プロジェクタは、投影像を形成するために２つまたは３つのイメージャー１５０を使用してもよい。イメージャー１５０は、液晶・オン・シリコン（「ＬＣＯＳ」）技術を用いた反射ディスプレー、あるいは偏光システムを必要とする他の種類のシステムでもよい。 It will be appreciated that the waveguide polarization recovery system 10 can be used in other types of projection systems. For example, a projector may use two or three imagers 150 to form a projected image. Imager 150 may be a reflective display using liquid crystal on silicon (“LCOS”) technology, or other types of systems that require a polarizing system.

次に図１１に移ると、エアギャップまたは低屈折率接着剤なしで転向、例えば９０度転向と光導体の内部に種々の光路を備えた光導体２０、５０が示されている。ある高角度光は失われ、それにより光導体システムの効率が下がる。本発明の実施例によれば、図１２に示すように、光導体システム２００は、エアギャップまたは低屈折率接着剤７０を備える光導体２０、５０を備える。光、例えば図１１では失われる光路（ａ）および（ｃ）、は全反射によって再度捕らえられ、光導体システム２００の出力光導体５０に集められる。 Turning now to FIG. 11, light guides 20, 50 are shown that are turned without an air gap or low refractive index adhesive, for example 90 degrees turned and various light paths inside the light guide. Some high angle light is lost, thereby reducing the efficiency of the light guide system. In accordance with an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, the light guide system 200 comprises light guides 20, 50 comprising an air gap or low refractive index adhesive 70. Light, for example, the optical paths (a) and (c) that are lost in FIG. 11, are recaptured by total reflection and collected on the output light guide 50 of the light guide system 200.

本発明の実施例によれば、図１３Ａに示すように、表色システム３００はビームコンバイナ３１０、３２０と、エアギャップまたは低屈折率接着剤７０と、３つの光源つまり赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を備える。光入力はそれぞれ、光導体またはレンズシステム２００（図示しないが、図１２に示すようなもの）を介して直接または間接的に表色システム３００へつながれる。ビームコンバイナはそれぞれ、フィルターと２つのプリズムまたはビームスプリッタ、好ましくは全面が磨かれた三角プリズム、を備える。フィルターＡを備えた第１ビームコンバイナ３１０は赤色光（Ｒ）を透過させて、緑色光（Ｇ）を反射する。フィルターＡは、赤色光（Ｒ）を透過させて、かつ緑色光（Ｇ）を反射するように制御、調整あるいは選択されていることが理解される。入力からの赤色光（Ｒ）は第１コンバイナー３１０を透過し、第１コンバイナー３１０の別の面からの緑色光（Ｇ）は反射される。反射された緑色光（Ｇ）は透過赤色光（Ｒ）と合波して、コンバイナー３１０の同じ面から一緒に出射する。そして、合波した赤・緑色光（Ｒ、Ｇ）はフィルターＢを備え、赤・緑色光（Ｒ、Ｇ）を透過させ、青色光（Ｂ）を反射する第２コンバイナー３２０に入射する。フィルターＢは、赤・緑色光（Ｒ、Ｇ）を透過させ、かつ青色光（Ｂ）を反射するように制御、調整あるいは選択されていることが理解される。その結果、赤・緑色光は第２コンバイナー３２０を通り抜け、青入力からの青色光（Ｂ）は第２コンバイナー３２０によって反射される。反射した青色光（Ｂ）は透過した赤・緑色光（Ｒ、Ｇ）と合波し、合波した光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は一緒に表色システム３００から出射する。出力強度と色は、表色システム３００に入力される各色光の量によって制御されることが理解される。さらに、光源の配置は任意で、表色システム３００の用途に依存することが理解される。すなわち、フィルターＡが緑色光（Ｇ）の代わりに青色光（Ｂ）を反射するよう調整されれば、第１ビームコンバイナ３１０へ入力される緑色光（Ｇ）の代わりに、青色光（Ｂ）を第１ビームコンバイナ３１０へ入力することができる。本発明の表色システム３００の出力ビームは個々の入力ビームと同じ断面積を占め、したがって単一の光源の同じエテンデューを保持する。光の効率的合波は、ビームコンバイナ３１０、３２０などの種々の光学コンポーネント間にエアギャップまたは低屈折率接着剤７０を設けることにより達成される。本発明の１つの観点によれば、本発明の表色システム３００の合波出力ビームは、光ファイバー照明あるいは投影型ディスプレー用途、例えば投影型ディスプレーシステム用の光エンジンに使用することができる。 According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 13A, the color system 300 includes a beam combiner 310, 320, an air gap or low refractive index adhesive 70, and three light sources: red (R), green ( G) and blue (B). Each light input is coupled directly or indirectly to the color system 300 via a light guide or lens system 200 (not shown but as shown in FIG. 12). Each beam combiner comprises a filter and two prisms or beam splitters, preferably a triangular prism with a polished surface. The first beam combiner 310 provided with the filter A transmits red light (R) and reflects green light (G). It will be understood that the filter A is controlled, adjusted or selected to transmit red light (R) and reflect green light (G). Red light (R) from the input passes through the first combiner 310, and green light (G) from another surface of the first combiner 310 is reflected. The reflected green light (G) is combined with the transmitted red light (R) and emitted together from the same surface of the combiner 310. Then, the combined red / green light (R, G) is provided with a filter B, enters the second combiner 320 that transmits the red / green light (R, G) and reflects the blue light (B). It is understood that the filter B is controlled, adjusted, or selected to transmit red / green light (R, G) and reflect blue light (B). As a result, the red / green light passes through the second combiner 320, and the blue light (B) from the blue input is reflected by the second combiner 320. The reflected blue light (B) is combined with the transmitted red / green light (R, G), and the combined light (R, G, B) is emitted from the color system 300 together. It is understood that the output intensity and color are controlled by the amount of each color light input to the color system 300. Further, it will be appreciated that the arrangement of the light sources is arbitrary and depends on the application of the color system 300. That is, if the filter A is adjusted to reflect the blue light (B) instead of the green light (G), the blue light (B) is substituted for the green light (G) input to the first beam combiner 310. Can be input to the first beam combiner 310. The output beam of the color system 300 of the present invention occupies the same cross-sectional area as the individual input beams and thus retains the same etendue of a single light source. Efficient multiplexing of light is achieved by providing an air gap or low index adhesive 70 between various optical components such as beam combiners 310, 320. In accordance with one aspect of the present invention, the combined output beam of the color system 300 of the present invention can be used in a light engine for fiber optic illumination or projection display applications, such as a projection display system.

本発明の実施例によれば、図１３Ｂに示すように、表色システム３００はビームコンバイナ３１０と、２つの光源つまり赤（Ｒ）と緑（Ｇ）を備える。光入力はそれぞれ、光導体またはレンズシステム２００（図示しないが、図１２に示すようなもの）を介して直接または間接的に表色システム３００へつながれる。ビームコンバイナはそれぞれ、フィルターと２つのプリズムまたはビームスプリッタ、好ましくは全面が磨かれた三角プリズム、を備える。フィルターＡを備えたビームコンバイナ３１０は赤色光（Ｒ）を透過させ、緑色光（Ｇ）を反射する。フィルターＡは、赤色光（Ｒ）を透過させて、かつ緑色光（Ｇ）を反射するように制御、調整あるいは選択されていることが理解される。入力からの赤色光（Ｒ）は第１コンバイナー３１０を透過し、第１コンバイナー３１０の別の面からの緑色光（Ｇ）は反射される。反射された緑色光（Ｇ）は透過赤色光（Ｒ）と合波して、コンバイナー３１０の同じ面から一緒に出射する。出力強度と色は、表色システム３００に入力される各色光の量によって制御されることが理解される。さらに、光源の配置は任意で、表色システム３００の用途に依存することが理解される。すなわち、フィルターＡが緑色光（Ｇ）の代わりに青色光（Ｂ）を反射するよう調整されれば、ビームコンバイナ３１０へ入力される緑色光（Ｇ）の代わりに、青色光（Ｂ）をビームコンバイナ３１０へ入力することができる。本発明の表色システム３００の出力ビームは個々の入力ビームと同じ断面積を占め、したがって単一の光源の同じエテンデューを保持する。光の効率的合波は、三角プリズムの反射磨き表面によって達成される。本発明の１つの観点によれば、本発明の表色システム３００の合波出力ビームは、光ファイバー照明あるいは投影型ディスプレー用途、例えば投影型ディスプレーシステム用の光エンジンに使用することができる。 According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 13B, the color system 300 includes a beam combiner 310 and two light sources, red (R) and green (G). Each light input is coupled directly or indirectly to the color system 300 via a light guide or lens system 200 (not shown but as shown in FIG. 12). Each beam combiner comprises a filter and two prisms or beam splitters, preferably a triangular prism with a polished surface. The beam combiner 310 provided with the filter A transmits red light (R) and reflects green light (G). It will be understood that the filter A is controlled, adjusted or selected to transmit red light (R) and reflect green light (G). Red light (R) from the input passes through the first combiner 310, and green light (G) from another surface of the first combiner 310 is reflected. The reflected green light (G) is combined with the transmitted red light (R) and emitted together from the same surface of the combiner 310. It is understood that the output intensity and color are controlled by the amount of each color light input to the color system 300. Further, it will be appreciated that the arrangement of the light sources is arbitrary and depends on the application of the color system 300. That is, if the filter A is adjusted to reflect the blue light (B) instead of the green light (G), the blue light (B) is beamed instead of the green light (G) input to the beam combiner 310. Input to the combiner 310 is possible. The output beam of the color system 300 of the present invention occupies the same cross-sectional area as the individual input beams and thus retains the same etendue of a single light source. Efficient combining of light is achieved by the reflective polished surface of the triangular prism. In accordance with one aspect of the present invention, the combined output beam of the color system 300 of the present invention can be used in a light engine for fiber optic illumination or projection display applications, such as a projection display system.

本発明の実施例によれば、図１３Ａ−Ｂ中の入力光源（Ｒ、ＧまたはＢ）はそれぞれ、図１４に示されるように、まっすぐまたはテーパ状の光導体３３０に連結したＬＥＤ光源である。図１４はテーパ・アップの光導体３３０を示しているが、テーパ・ダウンの光導体３３０をも使用できることが理解される。図１７に示すように、光源は、それぞれが異なる色または波長の光を提供する複数のＬＥＤ光源またはＬＥＤ光源アレイＩ_１〜Ｉ_ｎ（ｎ＞＝２）でありえることが理解される。任意として、光源Ｉ_０をビームコンバイナＢＣ_１への入力部として設けることができ、ビームコンバイナＢＣ_１は光源Ｉ_０から次のビームコンバイナＢＣ_２に光を透過させる。各光源Ｉ_ｊからの光または光エネルギーは、対応する光源Ｉ_ｊからの光の波長に合致するフィルターＦ_ｊを備える対応するビームコンバイナＢＣ_ｊによって反射される。反射光Ｉ_ｊは透過光Ｉ_０．．．Ｉ_ｊ−１と合波し、合波した光Ｉ_０．．．I_ｊは次のビームコンバイナＢＣ_ｊ＋１に入射する。最後に、合波した光Ｉ_０．．．Ｉ_ｎはビームコンバイナＢＣ_ｎから出射し、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の出力光導体４３０に入射する。図示しないが、光源はそれぞれ、図１４に示すようなまっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の光導体３３０につなぐことができる。 In accordance with an embodiment of the present invention, each of the input light sources (R, G, or B) in FIGS. 13A-B is an LED light source coupled to a straight or tapered light guide 330, as shown in FIG. . Although FIG. 14 shows a tapered light guide 330, it will be understood that a tapered light guide 330 may also be used. As shown in FIG. 17, it is understood that the light source can be a plurality of LED light sources or LED light source arrays I ₁ -I _n (n> = 2), each providing light of a different color or wavelength. Optionally, the light source I ₀ can be provided as an input to the beam combiner BC _1, beam combiner BC ₁ is to transmit light from a light source I ₀ to the next beam combiner BC _2. The light or light energy from each light source I _j is reflected by a corresponding beam combiner BC _j with a filter F _j that matches the wavelength of the light from the corresponding light source I _j . The reflected light I _j is transmitted light I ₀ . . . I _j-1 and combined light I ₀ . . . I _j is incident on the next beam combiner BC _{j + 1} . Finally, the combined light I ₀ . . . I _n is emitted from the beam combiner BC _n, straight or enters the tapered up or tapered down shape of the output light conductor 430. Although not shown, each light source can be connected to a light guide 330 that is straight or tapered up or down as shown in FIG.

強化されたあるいはよりよい色が本発明の特定用途で要求される場合、色座標空間において広面積がでカバーされるように、種々の色を生成する複数のＬＥＤを使用することができる。投影型ディスプレーシステムでは、より鮮明な純色を得られるものとして６色システムが知られている。本発明の実施例によれば、ｎ色の投影型ディスプレーシステムは、図１７に示すように、ｎ個の異なる色を持つ又はｎ個の異なる波長を持つ光を提供するｎ個の異なるＬＥＤ光源（Ｉ_１．．．Ｉ_ｎ）を備える。フィルターＦ_ｊは、波長λ_ｊを持つ光だけを反射するべく、ＬＥＤ光源Ｉ_ｊの波長λ_ｊと合致するように制御、調整または選択されている。 If enhanced or better colors are required for a particular application of the present invention, multiple LEDs that produce various colors can be used so that a large area is covered in the color coordinate space. In the projection display system, a six-color system is known as a device that can obtain a clearer pure color. In accordance with an embodiment of the present invention, an n-color projection display system includes n different LED light sources that provide light having n different colors or n different wavelengths, as shown in FIG. (I ₁ ... I _n ). Filter F _j, in order to reflect only light having a wavelength lambda _j, the control to match the wavelength lambda _j of the LED light source I _j, is adjusted or selected.

本発明の典型的な実施例によれば、出力光の輝度は、より鮮明で強い色を提供するように、フィルターと光源の適切な選択とともに、制御し高めることができる。例えば、フィルターＦ_ｊはそれぞれ、対応する光またはＬＥＤ源からの光または光エネルギーの低輝度部分を除去するように制御、調整または選択することができ、これによって光の高輝度部分だけを伝播し、より明るい出力ビームにする。 According to an exemplary embodiment of the present invention, the brightness of the output light can be controlled and enhanced with appropriate selection of filters and light sources to provide a clearer and stronger color. For example, each filter F _j can be controlled, tuned, or selected to remove a low intensity portion of light or light energy from the corresponding light or LED source, thereby propagating only the high intensity portion of light. Make the output beam brighter.

本発明の典型的な実施例によれば、図２０に示すように、多数のＬＥＤ光源は単一色（例えば赤）を強化するのに使用することができる。典型的には、図１９に示すように、それぞれの光には高輝度部分があり、例えば、赤色光は高輝度部分λ_Ｒを持ち、青色光は高輝度部分λ_Ｂを持つ。例えば、高輝度部分λ_Ｒ１、λ_Ｒ２およびλ_Ｒ３をそれぞれ持つ３つの異なる赤色光Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３が組み合わせられて、クロスダイクロプリズム４１０またはビームコンバイナ３１０、３２０またはＢＣ_ｊに入力される単一の高輝度赤色光を形成する。対応するフィルターＦ_Ｒ1、Ｆ_Ｒ２およびＦ_Ｒ３は、それぞれ赤色光Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３の低輝度部分を除去する。 According to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 20, multiple LED light sources can be used to enhance a single color (eg, red). Typically, as shown in FIG. 19, each of the light has a high luminance portion, for example, red light has a high luminance portion lambda _R, blue light has a high luminance portion lambda _B. For example, three different red lights R ₁ , R ₂ and R ₃ having high brightness portions λ _R1 , λ _R2 and λ _R3 respectively are combined and input to the cross dichroic prism 410 or beam combiner 310, 320 or BC _j. A single high-intensity red light. Corresponding filters F _R1 , F _R2 and F _R3 remove the low-intensity parts of the red light R ₁ , R ₂ and R ₃ respectively.

本発明の実施例によれば、図１５と図１６に示すように、表色システム４００は、表色システム４００のエテンデューを大きくせずに光線を合波するクロスダイクロプリズム色コンバイナ４１０（またはクロスダイクロプリズム４１０）を備える。各光源（図１６）またはＬＥＤ光源（図１５）は、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の光導体４２０につながれる。赤色光源または赤色ＬＥＤ光源からの赤色光（Ｒ）は、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の光導体４２０を介して、クロスダイクロプリズム４１０の第１入力面からクロスダイクロプリズム４１０に入射する。赤色光（Ｒ）はクロスダイクロプリズム４１０を透過し、クロスダイクロプリズム４１０の出力面から射出して、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の出力光導体４３０に入る。緑色光源または緑色ＬＥＤ光源からの緑色光（Ｇ）は、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の光導体４２０を介して、クロスダイクロプリズム４１０の第２入力面からクロスダイクロプリズム４１０に入射する。クロスダイクロプリズム４１０は緑色光（Ｇ）を反射する。反射緑色光（Ｇ）は透過赤色光（Ｒ）と合波し、クロスダイクロプリズム４１０の同じ面から一緒に出射して、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の出力光導体４３０に入る。青色光源または青色ＬＥＤ光源からの青色光（Ｂ）は、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の光導体４２０を介して、クロスダイクロプリズム４１０の第３入力面からクロスダイクロプリズム４１０に入射する。クロスダイクロプリズムは青色光（Ｂ）を反射する。反射青色光（Ｂ）は透過赤色光（Ｒ）と反射緑色光（Ｇ）と合波し、クロスダイクロプリズム４１０の同じ面から一緒に出射して、まっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の光導体４３０に入る。光導体４２０、４３０は例えば光ファイバーの束を融着した単芯光ファイバー、ファイバーの束、中実または中空の正方形または長方形の光導体、あるいはホモジナイザーであり得、それらはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状でも非テーパ状でもよい。出力強度と色は、対応する光源またはＬＥＤ光源によって表色システム４００に入力される各色光の量によって制御されることが理解される。さらに、光源の配置は任意で、表色システム４００の用途に依存することが理解される。すなわち、クロスダイクロプリズム４１０の第２入力面に入力される緑色光（Ｇ）の代わりに、赤色光（Ｒ）をクロスダイクロプリズム４１０の第２入力面に入力することができる。本発明の表色システム４００の出力ビームは個々の入力ビームと同じ断面積を占め、したがって単一の光源の同じエテンデューを保持する。光の効率的合波は、クロスダイクロプリズムおよびまっすぐな、あるいはテーパ・アップまたはテーパ・ダウン状の光導体４２０、４３０などの種々の光学コンポーネント間にエアギャップまたは低屈折率接着剤７０を設けることにより達成される。本発明の１つの観点によれば、本発明の表色システム４００の合波出力ビームは、光ファイバー照明あるいは投影型ディスプレー用途、例えば投影型ディスプレーシステム用の光エンジンに使用することができる。 According to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 15 and 16, the color system 400 includes a cross dichroic prism color combiner 410 (or cross) that combines light rays without increasing the etendue of the color system 400. A dichroic prism 410). Each light source (FIG. 16) or LED light source (FIG. 15) is connected to a light guide 420 that is straight or tapered up or down. The red light (R) from the red light source or the red LED light source passes from the first input surface of the cross dichroic prism 410 to the cross dichroic prism 410 via a straight or tapered-up or tapered-down light guide 420. Incident. The red light (R) passes through the cross dichroic prism 410, exits from the output surface of the cross dichroic prism 410, and enters the output light conductor 430 that is straight or tapered up or down. The green light (G) from the green light source or the green LED light source passes from the second input surface of the cross dichroic prism 410 to the cross dichroic prism 410 through a straight or tapered-up or tapered-down light guide 420. Incident. The cross dichroic prism 410 reflects green light (G). The reflected green light (G) is combined with the transmitted red light (R) and emitted together from the same surface of the cross dichroic prism 410 to the straight, tapered up or tapered down output light guide 430. enter. The blue light (B) from the blue light source or the blue LED light source passes from the third input surface of the cross dichroic prism 410 to the cross dichroic prism 410 via a straight, tapered up or tapered down light guide 420. Incident. The cross dichroic prism reflects blue light (B). The reflected blue light (B) is combined with the transmitted red light (R) and the reflected green light (G), and is emitted together from the same surface of the cross dichroic prism 410 to be straight, tapered up or tapered down. Enters the light guide 430. The light guides 420, 430 can be, for example, single fiber optic fused fiber bundles, fiber bundles, solid or hollow square or rectangular light guides, or homogenizers that are tapered up or tapered down. However, it may be non-tapered. It will be appreciated that the output intensity and color are controlled by the amount of each color light input to the color system 400 by a corresponding light source or LED light source. Further, it will be appreciated that the arrangement of the light sources is arbitrary and depends on the application of the color system 400. That is, red light (R) can be input to the second input surface of the cross dichroic prism 410 instead of the green light (G) input to the second input surface of the cross dichroic prism 410. The output beam of the color system 400 of the present invention occupies the same cross-sectional area as the individual input beams and thus retains the same etendue of a single light source. Efficient multiplexing of light provides an air gap or low index adhesive 70 between various optical components such as cross dichroic prisms and straight or tapered up or down light guides 420, 430. Is achieved. In accordance with one aspect of the present invention, the combined output beam of the color system 400 of the present invention can be used in a light engine for fiber optic illumination or projection display applications, such as a projection display system.

本発明の１つの観点によれば、光の効率的合波は、光導体２０、５０、３３０、プリズム、およびビームコンバイナ３１０、３２０、ＢＣ_１〜ＢＣ_ｎのような種々の光学コンポーネント間にエアギャップまたは低屈折率接着剤７０を設けることにより達成される。これらのエアギャップまたは低屈折率接着剤７０は、全反射しなければ失われる、表色システム３００へ反射して戻される角度のある光を全反射させ、それによって、光または光エネルギーの損失を最小限ないし皆無にする。 In accordance with one aspect of the invention, efficient combining of light is achieved between the various optical components such as light guides 20, 50, 330, prisms, and beam combiners 310, 320, BC ₁ -BC _n. This is accomplished by providing a gap or low index adhesive 70. These air gaps or low refractive index adhesives 70 totally reflect the angled light reflected back to the color system 300 that would otherwise be lost, thereby reducing the loss of light or light energy. Minimize or eliminate it.

当業者は、本発明の同じ概念に従った他の構成を、異なるフィルターのセットと光源の位置で作成可能なことを理解しよう。２またはｎ色のシーケンスは変えることができる。有色ＬＥＤの入口点も変えることができる。 Those skilled in the art will appreciate that other configurations in accordance with the same concept of the invention can be made with different filter sets and light source locations. The sequence of 2 or n colors can be varied. The entry point of the colored LED can also be changed.

本発明の実施例によれば、多色照明の方法は以下のステップを備える。合波ビームを得るために、第１ビームコンバイナ３１０によって、第１フィルターＡを透過した第１の光（Ｒ）と、第１フィルターＡで反射された第２の光（Ｇ）を合波し；出力ビームを得るために、第２ビームコンバイナ３２０によって、第２フィルターＢを透過した合波ビームと、第２フィルターＢで反射された第３の光（Ｂ）を合波し、各光は異なる波長を持つ；そして、ビームコンバイナ３１０、３２０の間に低屈折率接着剤またはエアギャップ７０を設け、これによってエテンデューを大きくせずに光を合波する。 According to an embodiment of the present invention, the method of multicolor illumination comprises the following steps. In order to obtain a combined beam, the first beam combiner 310 combines the first light (R) transmitted through the first filter A and the second light (G) reflected by the first filter A. In order to obtain an output beam, the second beam combiner 320 combines the combined beam transmitted through the second filter B and the third light (B) reflected by the second filter B. And have a low index adhesive or air gap 70 between the beam combiners 310, 320 to multiplex the light without increasing the etendue.

本発明の実施例によれば、多色照明の方法は以下のステップを備える。クロスダイクロプリズム４１０によって、対応する２つの光導体３３０から受ける２つの異なる波長を持つ少なくとも２つの光を合波し；そして、各光導体３３０とクロスダイクロプリズム４１０の間に低屈折率接着剤またはエアギャップ７０を設け、これによってエテンデューを大きくせずに光を合波する。 According to an embodiment of the present invention, the method of multicolor illumination comprises the following steps. The cross dichroic prism 410 combines at least two lights having two different wavelengths received from the corresponding two light guides 330; and a low refractive index adhesive or between each light guide 330 and the cross dichroic prism 410 An air gap 70 is provided to multiplex light without increasing the etendue.

次に図１７に移ると、本発明の実施例によれば、本発明の光導体に基づく表色システムを組み込んだ光投影システムの概略図が示されている。ＬＥＤ光源５１０、例えば本書に記載したいずれかの表色システム、からの出力は、従来のやり方で投影レンズ５３０によって投影像を生成する投影エンジン５２０（例えばデジタル光処理（ＤＬＰ）、液晶・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）、高温ポリシリコン（ＨＴＰ）など）に入力される。本発明の１つの観点によれば、投影エンジン５２０は表示信号に従って光を変調する少なくとも１つのモジュレータ・パネルを備え、投影レンズ５３０は表示画面に調光を投影する。 Turning now to FIG. 17, there is shown a schematic diagram of a light projection system incorporating a color system based on the light guide of the present invention, according to an embodiment of the present invention. The output from the LED light source 510, such as any of the color systems described herein, is a projection engine 520 (eg, digital light processing (DLP), liquid crystal-on- Silicon (LCOS), high-temperature polysilicon (HTP), etc.). According to one aspect of the invention, the projection engine 520 includes at least one modulator panel that modulates light according to a display signal, and the projection lens 530 projects dimming onto the display screen.

ファイバーが通常丸いファイバーオプティクス用途については、システムは丸プリズムおよびフィルターを使用して実施することもできる。 For fiber optics applications where the fiber is usually round, the system can also be implemented using round prisms and filters.

中実でテーパ状の光導体３３０、４２０、４３０は図１４、図１５および図１７に示したが、複合放物面集光器（ＣＰＣ）、レンズ、中実または中空のＣＰＣまたは光導体を含む他の連結構成、および他のイメージングまたは非イメージングシステムを使用することができる。本発明の実施例によれば、テーパ状の光導体はレンズ状の出力面を持っている。本発明の実施例によれば、光導体の入力部もＬＥＤ光源からの合波効率を高めるように形作られる。 Solid, tapered light guides 330, 420, 430 are shown in FIGS. 14, 15 and 17, but with a compound parabolic concentrator (CPC), lens, solid or hollow CPC or light guide. Other coupling configurations including, and other imaging or non-imaging systems can be used. According to an embodiment of the present invention, the tapered light guide has a lens-like output surface. According to an embodiment of the present invention, the input portion of the light guide is also shaped to increase the multiplexing efficiency from the LED light source.

本発明を図示の実施例について詳細に説明したが、種々の．．．が理解されよう。 Although the present invention has been described in detail with respect to the illustrated embodiments, various. . . Will be understood.

反復、改変および改作は本開示に基づいて行うことができ、本発明の範囲内になるように意図される。付加されたクレームは、上記実施例、記載された種々の選択肢およびそのすべての均等物を含んでいると解釈されることが意図される。 Iterations, modifications and adaptations can be made based on the present disclosure and are intended to be within the scope of the present invention. The appended claims are intended to be construed to include the above examples, the various options described, and all equivalents thereof.

本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の実施例による偏光回収システムを組み込んだコンパクトな投影装置の概略図Schematic of a compact projection apparatus incorporating a polarization recovery system according to an embodiment of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. 本発明の種々の実施例による導波路偏光回収システムの概略図Schematic of a waveguide polarization recovery system according to various embodiments of the present invention. エアギャップまたは低屈折率接着剤のなしの９０度転向を有する光導体の概略図Schematic of light guide with 90 degree turning without air gap or low index adhesive エアギャップあるいは低屈折率接着剤を備えた、９０度転向を有する本発明の実施例による光導体の概略図Schematic of a light guide according to an embodiment of the present invention having a 90 degree turn with an air gap or low refractive index adhesive 本発明の実施例による、光導体に基づいた表色システムの概略図Schematic diagram of a color system based on a light guide according to an embodiment of the invention 本発明の実施例による、光導体に基づいた表色システムの概略図Schematic diagram of a color system based on a light guide according to an embodiment of the invention 本発明の実施例による、光導体に基づいた表色システムの概略図Schematic diagram of a color system based on a light guide according to an embodiment of the invention 本発明の実施例による、クロスダイクロプリズムを備える、光導体に基づいた表色システムの概略図Schematic diagram of a color guide system based on a light guide with a cross dichroic prism according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例による、クロスダイクロプリズムを備える、光導体に基づいた表色システムの概略図Schematic diagram of a color guide system based on a light guide with a cross dichroic prism according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例による、ＬＥＤ源のアレイを備える、光導体に基づいた表色システムの概略図Schematic of a color guide system based on a light guide with an array of LED sources according to an embodiment of the present invention. 本発明の光導体システムを組み込んだ投影システムの概略図Schematic of a projection system incorporating the light guide system of the present invention 青、緑および赤色光のピークまたは高輝度部分を示すグラフGraph showing blue or green and red light peaks or bright areas 異なる高輝度部分を持つ３つの異なる赤色光を混合することから形成された赤色光を示すグラフGraph showing red light formed from mixing three different red lights with different high brightness parts

Claims

A multicolor illumination system comprising a beam combiner comprising two triangular prisms, each having a different wavelength and transmitting first light and reflecting second light, and a filter, the two triangular prisms Each surface of the multicolor illumination system is polished, and the beam combiner combines the transmitted first light and the reflected light to provide a combined beam. Multicolor lighting system that combines.

n beam combiners for multiplexing n + 1 lights each having a wavelength greater than 2 and each having a different wavelength, each of the beam combiners transmitting the combined beam received from the preceding beam combiner; Each of the beam combiners includes the transmitted combined beam and two triangular prisms and one filter whose surfaces are polished to reflect new light in the n + 1 light that has not been transmitted or reflected until Combine the reflected new light and if each beam combiner is not the last beam combiner, give a new combined beam to the next beam combiner, and if each beam combiner is the last beam combiner, Outputs a combined beam,
The system of claim 1, comprising a low index adhesive or air gap provided between each of the beam combiners that multiplex all of the light without increasing the etendue of the multicolor illumination system.

The system according to claim 2, further comprising n light sources that generate n lights each having a different wavelength.

The system of claim 3, wherein the light sources are each an LED or LED array.

The system of claim 1, further comprising an output light guide arranged to receive a majority of the combined beam.

6. The system of claim 5, wherein the output light guide is one of a straight light guide, a tapered up light guide, and a tapered down light guide.

The system of claim 5, further comprising a low index adhesive or an air gap between the output light guide and the beam combiner.

The system of claim 4, further comprising a light guide associated with each LED or LED array.

9. The system of claim 8, wherein the light guide is one of a straight light guide, a tapered up light guide, or a tapered down light guide.

n beam combiners for combining n light beams each having a wavelength greater than 2 and each having a different wavelength, each of the beam combiners transmitting the combined beam received from the preceding beam combiner; 2 triangular prisms polished on each surface and one filter for reflecting new light in the n light that has not been transmitted or reflected until the transmitted combined beam and the reflected new light Combine, if each beam combiner is not the last beam combiner, give a new combined beam to the next beam combiner, and if each beam combiner is the last beam combiner, output the new combined beam Is,
The system of claim 1, comprising a low index adhesive or air gap provided between each of the beam combiners that multiplex all of the light without increasing the etendue of the multicolor illumination system.

A light engine for a projection display system comprising the multicolor illumination system according to claim 2.

12. The light engine according to claim 11, wherein the light engine is any one of digital light processing (DLP), liquid crystal on silicon (LCOS), or high temperature polysilicon (HTP).

12. A projection display comprising: a light engine for the projection display system according to claim 11; at least one light modulator panel for modulating light according to a display signal; and a projection lens for projecting light control on a display screen. system.

A light engine for a projection display system comprising the multicolor illumination system according to claim 1.

At least two LEDs or LED arrays that provide two lights with two different wavelengths,
A light guide associated with each LED or LED array;
A cross dichroic prism that combines the light received from each light guide associated with the LED to obtain an output beam; and
A multicolor illumination system comprising a low refractive index adhesive or an air gap provided between each of the light guides and the cross dichroic prism, thereby combining the light without increasing the etendue of the multicolor illumination system.

16. The system of claim 15, further comprising n LEDs or LED arrays that provide n light with n being greater than 2 and each having a different wavelength.

The system of claim 15, further comprising an output light guide arranged to receive a majority of the output beam.

The system of claim 17, wherein the output light guide is one of a straight light guide, a tapered up light guide, and a tapered down light guide.

The system of claim 18, further comprising a low index adhesive or an air gap between the output light guide and the cross dichroic prism.

The system of claim 15, wherein each of the light guides is one of a straight light guide, a tapered up light guide, and a tapered down light guide.

A light engine for a projection display system comprising the multicolor illumination system according to claim 16.

The light engine of claim 21, wherein the light engine is any one of digital light processing (DLP), liquid crystal on silicon (LCOS), or high temperature polysilicon (HTP).

23. A projection display comprising: a light engine for the projection display system according to claim 22; at least one light modulator panel for modulating light according to a display signal; and a projection lens for projecting dimming onto a display screen. system.

A light engine for a projection display system comprising the multicolor illumination system according to claim 15.

In order to obtain a combined beam, the first beam combiner combines the first light transmitted through the first filter and the second light having a wavelength different from that of the first light reflected by the first filter. Wave step,
In order to obtain an output beam, the second beam combiner combines the combined beam transmitted through the second filter and the third light having a wavelength different from that of the second light reflected by the second filter. Steps and
A multicolor illumination method comprising the step of providing a low refractive index adhesive or air gap between the first and second beam combiners, thereby combining the light without increasing etendue.

Combining at least two lights having two different wavelengths received from two corresponding light guides by a cross dichroic prism; and
A multicolor illumination method comprising a step of providing a low refractive index adhesive or air gap between each light guide and the cross dichroic prism, thereby combining light without increasing etendue.