JP2011521286A - 光学素子及び色合成器 - Google Patents

Abstract

光学素子、この光学素子を使用する色合成器、及びこの色合成器を使用する像投影機を開示する。この光学素子は、光リサイクルスタックと、偏光ビームスプリッタと、色選択性スタックレターデーション偏光フィルタとを含む。偏光ビームスプリッタは、第１の偏光方向に対して調整された第１の反射偏光子を含む。光リサイクルスタックのそれぞれは、第１の偏光方向に対して調整された第２の反射偏光子と、第１の偏光方向に対して４５度に調整された位相差板とを含む。色合成器は、光学素子に連結された、部分的に反射性の光源を含む。異なる色を有する非偏光は光リサイクルスタックを通って色合成器に入ることができ、所望の偏光状態の合成光が合成器を出ることができる。望ましくない偏光状態を有する光を色合成器内で所望の偏光状態にリサイクルすることができるので、光使用効率が増す。像投影機は、合成光の第１の部分が投影素子に向けて方向づけられ、合成光の第２の部分がリサイクルされて色合成器に戻るように画像源に連結された色合成器と投影素子とを含む。
【選択図】図３ｂ

Description

スクリーン上に画像を投影するために使用される投影システムは、種々の色を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの多色光源を使用して、照射光を生成することができる。光を合成し、ＬＥＤから画像表示装置に移動させるために、いくつかの光学素子がＬＥＤと画像表示装置との間に配置される。画像表示装置は、様々な方法を使用して光に画像を与えることができる。例えば、画像表示装置は、透過型又は反射型液晶ディスプレイと同様に偏光を使用してもよい。

画像輝度は、投影システムの重要なパラメータである。色光源の輝度、及び光を収集し、合成し、均質化し、また画像表示装置へと伝送する効率性は、全て輝度に影響を及ぼす。現代のプロジェクタシステムのサイズは小型化するに従い、色光源によって生成される熱を、小さなプロジェクタシステム内に消散可能である低レベルに保ちながら、同時に、適切な出力輝度レベルを維持する必要がある。より効率的に複数の色光を合成して、光源が電力を過度に消費することなく適切な輝度レベルの光出力を供給する光合成光学システムが必要とされている。また、光合成器の、波長に反応しやすい構成要素の劣化を最小限にするやり方で、異なる波長スペクトルの光を方向づける光合成器も必要とされている。

一態様において、光学素子は、３つの入力面と１つの出力面を有する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を含む。ＰＢＳは第１の反射偏光子を含み、第１の反射偏光子はペリクルのような自立フィルムであってよい。第１の反射偏光子を、代わりに、ＰＢＳ内の内部全反射（ＴＩＲ）を促進するために研磨された面を有する２つの直角プリズム間に配置することができる。位相差板と第２の反射偏光子とを備える光リサイクル構造物を３つの入力面のそれぞれに面して配置し、出力面に面して偏光フィルタを配置する。第１の反射偏光子と第２の反射偏光子は、第１の偏光方向に調整されたデカルト反射偏光子でよく、それぞれの位相差板は第１の偏光方向に対して４５度の角度であってよい。偏光フィルタは、選択された少なくとも１つの光の波長スペクトルの偏光方向を変えるが、少なくとも別の１つの選択された光の波長スペクトルの偏光方向は変えない能力を有する。光学素子は、更に、少なくとも１つの光リサイクル構造物とそれに対応する入力面との間に配置される偏光回転スタックを含み、その偏光回転スタックを通してその面にもたらされる入力光は、所望の偏光方向を有することになる。

一態様では、色合成器は、光学素子と、光リサイクル構造物を通してＰＢＳに向けて光を発するように構成された第１の入力光源と、第２の入力光源と、（所望により）第３の入力光源とを含み、出力表面を通して合成色光を透過する。入力光源は非偏光の色光源でよく、合成色光は所望の方向に偏光された合成色光であってよい。入力光源はそれぞれ、望ましくない方向に偏光された光のリサイクルを可能にするために部分的に反射することができる。一態様では、光を合成する方法は、第１、第２、及び（所望により）第３の色の非偏光の光を色合成器の方へ向ける工程と、合成された偏光を偏光フィルタから受ける工程とを含む。別の態様では、画像プロジェクタは、色合成器と画像装置を含み、この画像装置は合成された色光出力の第１の部分を投射素子に向け、合成された色光出力の第２の部分を色合成器に戻してリサイクルするように配置される。

本明細書を通して、添付の図面を参照し、ここで、同じ参照番号は同じ要素を示す。
偏光ビームスプリッタの斜視図。 １／４波長位相差板を伴う偏光ビームスプリッタの斜視図。 研磨された面を伴う偏光ビームスプリッタの平面概略図。 色合成器及び平行光ライトガイドの平面概略図。 光合成器の平面概略図。 プロジェクタの概略図。 光合成器の平面概略図。 図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字でラベルした別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。

本明細書に記載されている光学素子は、異なる波長スペクトルの光を受容し、異なる波長スペクトル光を含む合成光の出力を生成する色合成器として構成され得る。一態様では、受容される光入力は非偏光であり、合成光出力は所望の方向に偏光される。一実施形態では、望ましくない偏光方向を伴う受光は、リサイクルされ、所望の偏光方向に回転されて、光利用効率を改善する。いくつかの実施形態では、合成光は、受光のそれぞれと同一のエテンデューを有する。合成光は、２つ以上の波長スペクトル光を含む、合成された多色光であってもよい。合成光は、受光のそれぞれの時系列出力であってもよい。一態様では、異なる光の波長スペクトルのそれぞれは、異なる色光（例えば、赤色、緑色、及び青色）に対応し、合成光出力は白色光又は時系列で赤色、緑色、及び青色の光である。本明細書に提供される説明のために、「色光」及び「波長スペクトル光」は、両方とも、人間の目に可視的である場合に、特定の色と関連付けられ得る波長スペクトル範囲を有する光を意味することが意図される。より一般的な「波長スペクトル光」という用語は、可視光、及び例えば、赤外光を含む、他の光の波長スペクトルの両方を指す。

また、本明細書に提供される説明のために、「面する」という用語は、１つの要素が、要素の表面からの垂直線が同様にもう一方の要素に対して垂直である光学経路をたどるように配置されることを指す。別の要素に面する、ある要素には、互いに隣接して配置される要素を含むことができる。別の要素に面する、ある要素には、ある要素に対して垂直な光線が、もう一方の要素に対しても垂直になるように、光学素子によって分離される要素を更に含むことができる。

一態様によると、光学素子は、３つの入力面と、１つの出力面と、第１の反射偏光子とを有する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を備える。一実施形態では、第１の反射偏光子を第１の偏光方向に調整する場合がある。第１の反射偏光子は３つの色光からＰＢＳに入力される光が約４５度の角度で第１の反射偏光子とインターセプトするように位置づけられる。一実施形態では、インターセプト角度は３５〜５５度、４０〜５０度、４３〜４８度、又は４４．５〜４５．５度の範囲である。

第１の反射偏光子は、マクニール偏光子のような任意の既知の反射偏光子、又は多層光学フィルム偏光子でよい。一実施形態によると、第１の反射偏光子として多層光学フィルム偏光子が好ましい場合がある。第１の反射偏光子は、２つのプリズムの対角面間に配置してもよく、ペリクルのような自立フィルムであってもよい。いくつかの実施形態では、ＰＢＳ光利用効率は、２つのプリズム間に第１の反射偏光子が配置されると改善される。この実施形態では、ＰＢＳを通過する光のうち本来なら光路から失われることになる光の一部がプリズム面からの内部全反射（ＴＩＲ）を受けて光路と再結合する。少なくともこの理由のために、第１の反射偏光子が２つのプリズムの対角面間に配置されるＰＢＳを目的として以下の説明をするが、ペリクルとして使用されたときもこのＰＢＳは同じように機能できることを理解されたい。一態様では、ＰＢＳへの入光がＴＩＲを受けるように、ＰＢＳプリズムの全ての外面をよく研磨する。このようにすると、光はＰＢＳ内に収容され、この光は、部分的に均質化されながらもエテンデューを保存する。

２つ以上の非偏光の色光を光学素子の入力面に向け、それぞれを、入力面のそれぞれに隣接する光リサイクルフィルムスタックによる偏光にしたがって分割することができる。偏光フィルタは、ＰＢＳの出力面に隣接して配置され、入力される色光の少なくとも１つの偏光方向を、それがＰＢＳを出る際に、選択的に変更することができる。一実施形態では、それぞれの光リサイクルフィルムスタックは、位相差板と第２の反射偏光子とを備える。

１／８波長位相差板、１／４波長位相差板などの位相差板は、いずれの所望のレターデーションも提供することができる。本明細書に記載されている実施形態には、１／４波長位相差板と、関連する第２の反射偏光子を使用することによる利点がある。直線偏光は、４５度の角度に調整された１／４波長位相差板を、光偏光軸に通過する際、円偏光に変化される。続く色合成器内での反射偏光子及び１／４波長位相差板からの反射は、結果として、光合成器からの有効な合成された光出力をもたらす。対照的に、直線偏光は、他の位相差板及び配向を通過する際、ｓ偏光とｐ偏光との間の途中の偏光状態（楕円形又は直線形のいずれか）に変化され、結果として、合成器のより低い効率をもたらす可能性がある。

第２の反射偏光子は、マクニール偏光子のような任意の既知の反射偏光子、又は多層光学フィルム偏光子でよい。一実施形態では、第２の反射偏光子のそれぞれを第１の偏光方向と調整する場合がある。下記の一実施形態によると、色光合成光学システムは、異なる色の非偏光源から非偏光を受容し、所望の一方向に偏光される合成光出力を生成する。一態様では、３つまでの受容される色光のそれぞれが、第２の反射偏光子による偏光（例えば、ｓ偏光及びｐ偏光）にしたがって分割される。それぞれの色のｓ偏光は、第２の反射偏光子を通過してＰＢＳに向かう。それぞれの色のｐ偏光は、第２の反射偏光子から反射され、ＰＢＳに入る前にリサイクルされて光源に戻る。光源は少なくとも部分的に反射性である。リサイクルされたｐ偏光は、光源からの反射の前と後の両方に位相差板を２回通過し、次いで、第２の反射偏光子を通過してＰＢＳに向かうことができるｓ偏光になる。一実施形態によると、位相差板は、第１の偏光方向に対して４５度に調整された遅軸を有する１／４位相差板である。

一態様では、光学素子は、更に、２つの位相差板間に挟まれた色選択性ダイクロイックフィルタを含む偏光回転スタックを備える。一実施形態によると、位相差板のそれぞれは、第１の偏光方向に対して４５度に調整された遅軸を有する１／４位相差板である。偏光回転スタックは、ＰＢＳの入力面と、対応する光リサイクルフィルムスタックとの間に配置される。色選択性ダイクロイックフィルタは、フィルタを通過する色光がＰＢＳの入力面に入る前に偏光方向を変えるように選択される。

一実施形態では、第１の色光は赤色光を含み、第２の色光は青色光を含み、第３の色光は緑色光を含み、色光合成器は赤色光、青色光、及び緑色光を合成して、白色光又は時系列の赤色、青色、及び緑色光を生成する。一実施形態では、第２の色（青色光）のｓ偏光は、ＰＢＳに入る前に偏光回転スタックを通過する際にｐ偏光青色光に変わる。この実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタは、青色光を透過し、少なくとも赤色光を反射するように選択される。このようにすると、ｐ偏光青色光のみがＰＢＳに入り、通過する。偏光ビームスプリッタ内の第１の反射偏光子の寿命及び安定性は、ｐ偏光青色光の単一光路への曝露を制限することによって改善できる。

光がＰＢＳに入る際、光を合成、収束、発散することができる。ＰＢＳに入る収束光又は発散光は、ＰＢＳプリズムの面又は末端部のうちの１つによって損失される可能性がある。かかる損失を回避するために、ＰＢＳの外面の全ては、ＰＢＳ内でのＴＩＲを可能にするために、研磨することができる。ＴＩＲを可能にすることによって、角度範囲内のＰＢＳに入る光の実質的にすべてが、所望の面を通ってＰＢＳを出るように方向付け直されるように、ＰＢＳに入る光の利用が改善される。

プリズムと、反射偏光子と、１／４波長位相差板と、鏡と、フィルタとを含む、光合成器の構成要素は、適した光学接着剤によって共に固着することができる。構成要素を共に固着するために使用される光学接着剤は、光合成器で使用されるプリズムの屈折率より低い屈折率を有することができる。完全に共に固着された光合成器は、組み立て中、取り扱い中、及び使用中の調整安定性を含む利点を提供する。

一態様によると、反射偏光子のそれぞれは多層光学フィルムを含む。ＰＢＳは、ｐ偏光の第１及び第２の色光とｓ偏光の第３の色光とを含む第１の合成光出力を生成する。第１の合成光出力は、色選択性スタックレターデーションフィルタのような、第３の色光が偏光フィルタを通過する際に第３の色光の偏光を選択的に変える偏光フィルタを通過する。この偏光フィルタは第１、第２、及び第３の色光を含む第２の合成光出力を生成し、これらの色光は合成されて同一の偏光（例えば、ｐ偏光）を有する。第２の合成出力は、偏光を変調して画像を生成する透過型又は反射型表示機構の照明に有用である。

上述される実施形態は、図面及びそれらの以下の付随の説明を参照することによって、より容易に理解することができる。

図１は、ＰＢＳの斜視図である。ＰＢＳ １００は、プリズム１１０及び１２０の対角面間に配置された第１の反射偏光子１９０を含む。プリズム１１０は、２つの端面１７５、１８５と、それらの間に９０度の角度を有する、第１及び第２のプリズム面１３０、１４０とを含む。プリズム１２０は、２つの端面１７０、１８０と、それらの間に９０度の角度を有する、第３及び第４のプリズム面１５０、１６０とを含む。第１のプリズム面１３０は、第３のプリズム面１５０に対して平行であり、第２のプリズム面１４０は、第４のプリズム面１６０に対して平行である。「第１の」、「第２の」、「第３の」、及び「第４の」で図１に示される４つのプリズム面の識別番号は、以下の記載中のＰＢＳ １００の説明を明確化するのに役立つ。第１の反射偏光子１９０は、デカルト反射偏光子であっても、非デカルト反射偏光子であってもよい。非デカルト反射偏光子には、マクニール偏光子など、無機誘電体の逐次堆積によって生成されるものなどの多層無機フィルムを挙げることができる。デカルト反射偏光子は、偏光軸方向を有し、これには、ワイヤグリッド偏光子、及び多層ポリマー積層体を押出成形し、続いて延伸することによって形成することができるものなどのポリマー多層光学フィルムの両方が挙げられる。一実施形態では、第１の反射偏光子１９０は、１つの偏光軸が、第１の偏光方向１９５に対して平行であり、第２の偏光方向１９６に対して垂直になるように調整されている。一実施形態では、第１の偏光方向１９５は、ｓ偏光方向であってもよく、第２の偏光方向１９６は、ｐ偏光方向であってもよい。図１に示されるように、第１の偏光方向１９５は、端面１７０、１７５、１８０、１８５のそれぞれに対して垂直である。

デカルト反射偏光子フィルムは、完全に平行ではなく、かつ中心光ビーム軸から逸脱又は歪曲している入力光線を通過させる能力を有する、偏光ビームスプリッタを提供する。デカルト反射偏光子フィルムには、誘電体又はポリマー材料の多層を含む、ポリマー多層光学フィルムを挙げることができる。誘電体フィルムを使用することによって、光の減衰が低く、光を通過させる効率が高いという利点を有することができる。多層光学フィルムには、米国特許第５，９６２，１１４号（Ｊｏｎｚａら）又は同第６，７２１，０９６号（Ｂｒｕｚｚｏｎｅら）に記載されるものなどのポリマー多層光学フィルムを挙げることができる。

図２は、幾つかの実施形態で使用される、ＰＢＳに対する１／４波長位相差板の調整の斜視図である。１／４波長位相差板は、入射光の偏光状態を変化させるために使用することができる。ＰＢＳ位相差板システム２００は、第１のプリズム１１０及び第２のプリズム１２０を有する、ＰＢＳ １００を含む。１／４波長位相差板２２０は、第１のプリズム面１３０に隣接して配置される。第１の反射偏光子１９０は、第１の偏光方向１９５に対して調整されている、デカルト反射偏光子フィルムである。１／４位相差板２２０は、第１の偏光方向１９５に対して４５度に調整され得る１／４波長偏光方向２９５を含む。図２は、第１の偏光方向１９５に対して時計方向に４５度に調整された偏光方向２９５を示すが、偏光方向２９５は、代わりに、第１の偏光方向１９５に対して反時計方向に４５度に調整されてもよい。幾つかの実施形態では、１／４波長偏光方向２９５は、第１の偏光方向１９５に対して、任意の度数の配向、例えば、反時計方向に９０度から時計方向に９０度に調整させることができる。円偏光は、直線偏光が１／４波長位相差板を通過する際、偏光方向に対して非常によく調整されるという結果をもたらすため、記載されるように、位相差板を約＋／−４５度で配向することが有利である可能性がある。１／４波長位相差板の他の配向は、鏡からの反射を受けて、ｐ偏光に完全に変換されていないｓ偏光、及び、ｓ偏光に完全に変換されていないｐ偏光をもたらす可能性があり、結果として、本説明の他の場所に記載される光合成器の効率を低減する。

図３ａは、研磨されたＰＢＳ ３００内の光線経路の平面図である。一実施形態によると、プリズム１１０及び１２０の第１、第２、第３、及び第４のプリズム面１３０、１４０、１５０、１６０は、プリズム１１０及び１２０の屈折率「ｎ_２」未満の屈折率「ｎ_１」を有する物質と接触している、研磨された外表面である。別の実施形態によると、ＰＢＳ ３００の外面のすべて（図示されない端面を含む）は、研磨された面であり、これは、ＰＢＳ ３００内での斜光線のＴＩＲを提供する。研磨された外表面は、プリズム１１０及び１２０の屈折率「ｎ_２」未満の屈折率「ｎ_１」を有する物質と接触している。ＴＩＲは、特に、ＰＢＳに方向付けられる光が、中心軸に沿って平行ではない、即ち、入射光が、収束光又は発散光のいずれかである際、ＰＢＳ ３００における光利用を改善する。少なくとも幾つかの光は、第３のプリズム面１５０を通って離れるまで、全内部反射によってＰＢＳ ３００内に閉じ込められる。場合によっては、実質的にすべての光が、第３のプリズム面１５０を通って離れるまで、全内部反射によってＰＢＳ ３００内に閉じ込められる。

図３ａに示されるように、光線Ｌ_０は、角度範囲θ_１内で第１のプリズム面１３０に入る。ＰＢＳ ３００内の光線Ｌ_１は、プリズム面１４０、１６０、及び端面（図示せず）でＴＩＲ条件が満たされるように、角度範囲θ_２内で伝搬する。光線「ＡＢ」、「ＡＣ」、及び「ＡＤ」は、第３のプリズム面１５０を通って出る前と異なる入射角で第１の反射偏光子１９０を横断する、ＰＢＳ ３００を通る光の多くの経路のうちの３つを表す。また、光線「ＡＢ」及び「ＡＤ」は、出る前に、両方とも、それぞれ、プリズム面１４０及び１６０でＴＩＲされる。また、ＰＢＳ ３００の端面でも反射を生じさせることができるように、角度θ_１及びθ_２の範囲は、円錐角であってもよいことを理解されたい。一実施形態では、第１の反射偏光子１９０は、広範囲の入射角にわたり、異なる偏光の光を効率的に分割するように選択される。ポリマー多層光学フィルムは、広範囲の入射角にわたり、光を分割するために、特によく適している。マクニール偏光子及びワイヤグリッド偏光子を含む、他の反射偏光子を使用することができるが、偏光の分割にそれ程効率的ではない。マクニール偏光子は、高入射角の光を効率的に透過しない。マクニール偏光子を使用する、偏光の効率的な分割は、大きな角度で、両方の偏光状態の大幅な反射が生じるため、垂直から約６又は７度未満の入射角に制限される可能性がある。ワイヤグリッド偏光子を使用して、偏光を効率的に分割するには、典型的に、ワイヤの一方の側に隣接する空隙が必要であり、ワイヤグリッド偏光子が、より高い屈折率の媒体に埋没される際、効率が低下する。

一態様では、図３ｂは、第１、第２、及び第３の光源（３２０、３３０、３４０）とＰＢＳ ３００の間にそれぞれ光トンネル３５０を備える、色合成器として構成された光学素子３１０を示す。光トンネル３５０は、光源から発する部分的に平行な光に対して有用である可能性があり、光がＰＢＳ １００に入る角度を減少させることができる。第１、第２、及び第３の光源３２０、３３０、３４０は第１、第２、及び第３の非偏光色光３２１、３３１、３４１を発し、これらは光トンネル３５０を通って移動し、（それぞれ）第１、第２、及び第３の光リサイクルフィルムスタック３６０、３７０、３８０を通過してＰＢＳ ３００に入り、色選択性スタック型レターデーション偏光子３９０を通過し、第１の方向に偏光された第１、第２、及び第３の色光３２２、３３２、３４２として光学素子３１０を出る。光リサイクルフィルムスタック３６０、３７０、３８０については、別により詳細に説明するが、概して、反射偏光子と位相差板とを備えるものである。隣接する光源に対する位相差板及び反射偏光子の位置は、偏光構成要素のそれぞれの所望の経路に依存するものであり、図を参照して別に説明する。光トンネル３５０は、色合成器３１０のための任意の構成要素であり、以下の色合成器の説明からは除外されている。

一態様では、図４は、色合成器として構成された光学素子４００の平面概略図であり、ＰＢＳ １００を含む。第１の反射偏光子１９０は、別に説明するように第１の偏光方向１９５に対して調整されている。第２、第３、及び第４の反射偏光子１９２、１９３、１９４は、それぞれ第２、第３、及び第４のプリズム面１３０、１４０、１５０に配置される。第１、第２、第３、及び第４の反射偏光子１９０、１９２、１９３、１９４のそれぞれは、別に説明するようにデカルト偏光子であってよく、第１の偏光方向１９５に対して調整することができる。一態様では、第１の反射偏光子１９０は、高分子多層光学フィルムを備えるものであってよい。一態様では、第１〜第４の反射偏光子１９０、１９２、１９３、１９４のそれぞれは、高分子多層光学フィルムを備えるものであってよい。

位相差板４２０は、それぞれの反射偏光子が位相差板と、対応するプリズム面との間にあるように、第２、第３、及び第４の反射偏光子１９２、１９３、１９４のそれぞれに面して配置される。別に説明するように、位相差板４２０と第２の反射偏光器（１９２、１９３、１９４）との組み合わせが協調して、一偏光方向の光を透過し、他の偏光状態の入射光をリサイクルする。

偏光回転スタック４２５は、第３のプリズム面１４０と第３の反射偏光子１９３との間に配置することができる。偏光回転スタック４２５は、色選択性ダイクロイックフィルタ４５０のような波長選択性リフレクタのどちらかの側に配置される。色選択性ダイクロイックフィルタ４５０は、選択された波長スペクトルの光を透過し、少なくとも別の１つの波長スペクトルの光を反射するように選択される。フィルムスタックの位相差板４２０は、別に説明するように、透過された光が偏光回転スタック４２５を通過する際にその偏光方向を変える。一実施形態では、色合成器４００のそれぞれの位相差板４２０は、第１の偏光方向１９５に対して４５度に配向された１／４波長位相差板である。

光学素子４００は、また、第１のプリズム面１６０に面して配置された偏光フィルタ４１０を含み、偏光フィルタ４１０は、少なくとも１つの選択された波長スペクトルの偏光方向を変えるが、少なくとも１つの別の選択された光の波長スペクトルの偏光方向は変えない能力を有する。一態様では、偏光フィルタ４１０は、ＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔ（登録商標）フィルタ（コロラド州ボルダーのＣｏｌｏｒＬｉｎｋ（登録商標）Ｉｎｃ．より入手可能）のような色選択性のスタック型レターデーション偏光子である。色合成器４００は、別に説明するように、多様な光源と共に使用することができるものであり、図４は、色合成器４００に向けて光を発する能力がある第１の光源４６０、第２の光源４７０、及び第３の光源４８０を示す。

光源（４６０、４７０、４８０）のそれぞれは、少なくとも部分的に光反射性の表面を有する。それぞれの光源は、同様に少なくとも部分的に反射性であり得る基板上に設置される。部分的に反射性の光源と所望により部分的に反射性の基板は色合成器と協調して光をリサイクルし、効率を改善する。更に別の態様によると、光源を偏光ビームスプリッタから分離する間隔を提供するために、光パイプが設けられてもよい。また、合成光出力の均一性を高めるために、インテグレータを設けてもよい。一態様によると、それぞれの光源（４６０、４７０、４８０）は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。様々な光源、例えば、レーザー、半導体レーザー、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、並びに適切な集光器及び反射体を備えた超高圧（ＵＨＰ）ハロゲンランプ又はキセノンランプなどの非固体光源を使用することができる。

第１の色付き光の経路について、これから図４を参照して説明する。第１の光源４６０は、位相差板４２０を介して非偏光の第１の色光４６２を入射し、第２の反射偏光子１９２とインターセプトする。第２の反射偏光子１９２は、光を、透過される第１のｓ偏光色光４６３と、反射される第１のｐ偏光色光４６４とに分割する。第１のｐ偏光色光４６４は、位相差板４２０を通過し、円偏光の第１の色光４６５になり、第１の光源４６０から反射され、円偏光の方向を円偏光される第１の色光４６６に変え、再び位相差板４２０を通過することによってリサイクルされて、リサイクルされた第１のｓ偏光色光４６７になる。リサイクルされた第１のｓ偏光色光４６７は、下記に説明するように、透過される第１のｓ偏光色光４６３と同じ経路を辿って色合成器を通る。

第１のｓ偏光色光４６３は、第２のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ １００に入り、第１の反射偏光子１９０から反射され、第３のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ １００を出て、偏光回転スタック４２５の位相差板４２０を通過する際に第１の円偏光色光４６８に変わる。第１の円偏光色光４６８は、円偏光の方向を変える色選択性ダイクロイックフィルタ４５０から反射され、偏光回転スタック４２５の位相差板４２０を再び通過し、第３のプリズム面１４０を通って第１のｐ偏光色光４６９としてＰＢＳ １００に再び入る。第１のｐ偏光色光４６９は、変わらずに第１の反射偏光子１９０を通過して、第１のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ １００を出て、変わらずに第１のｐ偏光色光４６９として偏光フィルタ４１０を通過する。

第２の色付き光の経路について、これから図４を参照して説明する。第２の光源４７０は、位相差板４２０を介して非偏光の第２の色光４７２を入射し、第３の反射偏光子１９３とインターセプトする。第３の反射偏光子１９３は、光を、透過される第２のｓ偏光色光４７３と、反射される第２のｐ偏光色光４７４とに分割する。第２のｐ偏光色光４７４は、第１のｐ偏光色光４６４について前述したのと同じやり方で、位相差板４２０を通過することによってリサイクルされ、下記に説明するように、透過される第２のｓ偏光色光４７３と同じ経路を辿り色合成器を通る。

第２のｓ偏光色光４７３は、位相差板４２０を通って偏光回転スタック４２５に入り、第２の円偏光色光４７５に変わり、変わらずに色選択性ダイクロイックフィルタ４５０を通過し、位相差板４２０を通って偏光回転スタック４２５を出る際に第２のｐ偏光色光４７６に変わる。第２のｐ偏光色光４７６は、第３のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ １００に入り、変わらずに第１の反射偏光子１９０を通過し、第１のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ １００を出て、変わらずに第２のｐ偏光色光４７６として偏光フィルタ４１０を通過する。

第３の色付き光の経路について、これから図４を参照して説明する。第３の光源４８０は、位相差板４２０を介して非偏光の第３の色光４８２を入射し、第４の反射偏光子１９４とインターセプトする。第４の反射偏光子１９４は、光を、透過される第３のｓ偏光色光４８３と、反射される第３のｐ偏光色光４８４とに分割する。第３のｐ偏光色光４８４は、第１のｐ偏光色光４６４について前述したのと同じやり方で、位相差板４２０を通過することによってリサイクルされ、下記に説明するように透過される第３のｓ偏光色光４８３として、色合成器を通る同じ経路を辿る。

第３のｓ偏光色光４８３は、第４のプリズム面１５０を通ってＰＢＳに入り、第１の反射偏光子１９０から反射され、第１のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ １００を出て、偏光フィルタ４１０を通過する際に偏光方向を変えて、第３のｐ偏光色光４８４になる。

一実施形態では、第１の色光４６０は赤色光、第２の色光４７０は青色光、第３の色光４８０は緑色光である。この実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタ４５０は、赤色光を反射し、青色光を透過するダイクロイックフィルタであり、偏光フィルタ４１０は、緑色光の偏光方向を変える一方で赤色光と青色光の両方がそのままの偏光で透過することを許すＧ／ＲＢ ＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔ（登録商標）フィルタである。

図６は、本開示の一態様による色合成器の平面外略図である。図６には、ＰＢＳ １００を含む折り畳まれていない色合成器６００を通る第１〜第３の光線６６２、６７２、６８２が描かれている。折り畳まれていない色合成器６００は、図４を参照して説明した色合成器４００の一実施形態であってよく、別に説明する多様な光源とともに使用することができる。折り畳まれていない色合成器６００の多様な構成要素の機能をより明確に図示するために、平面６３０に位置づけられている第１、第２、および第３の部分的に反射性の光源６６０、６７０、６８０から発されるそれぞれの偏光の光線経路を図６に示す。一実施形態では、平面６３０は、３つの光源が共有する熱交換器であってもよい。

折り畳まれていない光合成器６００は、別に記載するように、ＰＢＳ １００の第１のプリズム面１３０に面して配置された第３のプリズム６１０と、第３のプリズム面１５０に面して配置された第４のプリズム６２０とを含む。第３のプリズム６１０及び第４のプリズム６２０は、それぞれ、「回転プリズム」である。平面６３０上の第１及び第３の光源６６０、６８０から発する第１及び第３の光６６２、６８２は、第３及び第４のプリズム６１０、６２０によって、それぞれ、第１及び第３のプリズム面１３０、１５０に対して垂直な方向でＰＢＳ １００に入るように曲げられる。

第３のプリズム６１０は、第４及び第６のプリズム面６１２、６１４と、それらの間の対角プリズム面６１６とを含む。第５及び第６のプリズム面６１２、６１４は、「回転プリズム面」である。第５のプリズム面６１２は、第１の光源６６０からの第１の光６６２を受け、第１のプリズム面１３０に光を向ける。第４のプリズム６２０は、第７及び第８のプリズム面６２２、６２４と、それらの間の対角プリズム面６２６とを含む。第７及び第８のプリズム面６２２、６２４もまた、「回転プリズム面」である。第７のプリズム面６２２は、第３の光源６８０からの第３の光６８２を受け、第３のプリズム面１５０に光を向ける。

第５、第６、第７、及び第８のプリズム面６１２、６１４、６２２、６２４、並びに対角プリズム面６１６、６２６は、別に記載されるように、ＴＩＲを維持するために、研磨することができる。また、第３及び第４のプリズム６１０、６２０の対角プリズム面６１６、６２６は、反射を向上させるために、金属コーティング、誘電体コーティング、有機若しくは無機干渉スタック、又は組み合わせも含むことができる。

第１の反射偏光子１９０は、別に説明するように、第１の偏光方向１９５に対して調整される。第２、第３、及び第４の反射偏光子１９２、１９３、１９４は、それぞれ第２、第３、及び第４のプリズム面１３０、１４０、１５０に配置される。第１、第２、第３、及び第４の反射偏光子１９０、１９２、１９３、１９４のそれぞれは、別に説明するように、デカルト偏光子であってよく、第１の偏光方向１９５に対して調整することができる。一態様では、第１の反射偏光子１９０は、高分子多層光学フィルムを備えるものであってよい。一態様では、第１〜第４の反射偏光子１９０、１９２、１９３、１９４のそれぞれは、高分子多層光学フィルムを備えるものであってよい。

位相差板４２０は、それぞれの反射偏光子が位相差板と、対応するプリズム面との間にあるように、第２、第３、及び第４の反射偏光子１９２、１９３、１９４のそれぞれに面して配置される。図６に示すように、第３の反射偏光子１９３は、位相差板４２０に面して隣接して配置され、一方、第２及び第４の反射偏光子１９２、１９４は、第３及び第４のプリズム６１０、６２０によって位相差板４２０から分離される（すなわち、面しているが隣接していない）。別に説明するように、位相差板４２０と第２の反射偏光器（１９２、１９３、１９４）との組み合わせが協調して、一偏光方向の光を透過し、他の偏光状態の入射光のをリサイクルする。

図６の一実施形態において、第２の反射偏光子１９２及び関連する位相差板４２０は、それぞれ第６及び第５のプリズム面６１４、６１２に面して配置され、ＰＢＳ １００の第１のプリズム面１３０にもまた面している。一実施形態では、第４の反射偏光器１９４及び関連する位相差板４２０は、それぞれ、第８及び第７のプリズム面６２４、６２２に面して配置され、また、ＰＢＳ １００の第３のプリズム面１５０にも面している。別の実施形態（図示せず）では、第２の反射偏光子１９２及び関連する位相差板４２０は、第３の反射偏光子１９３及び関連する位相差板４２０の配置と同様のやり方で、互いに面するように配置される（例えば、互いに隣接する）。この場合、第２の反射偏光子１９２及び関連する位相差板４２０は、第５のプリズム面６１２に隣接して配置されるか、第１のプリズム面１３０に隣接して配置されるかのいずれかであってよい。原則として、折り畳まれていない光合成器６００は、光線の経路に対するそれぞれの配向が変化されていない、即ち、それぞれが、光線の経路に対して実質的に垂直であるという条件で、反射偏光子と関連の位相差板との間の分離に関わらず、機能することができる。しかしながら、対角プリズム面６１６及び６２６からの反射の性質によって、これらの面からの反射によってもたらされる、より多い、又はより少ない偏光混合が存在し得る。結果的に光の効率を損なう場合があるこの偏光混合を、第２及び第４の反射偏光子１９２、１９４をプリズム面１３０及び１５０により近く配置することによって最低限にすることができる。

第２、第３、及び第４の反射偏光子１９２、１９３、１９４のそれぞれは、図６に示すように、関連する１／４波長位相差板４２０から分離されてもよい。更に、第２、第３、及び第４の反射偏光子１９２、１９３、１９４のそれぞれは、隣接する１／４波長位相差板４２０と直接接触していてもよい。あるいは、第２、第３、及び第４の反射偏光子１９２、１９３、１９４のそれぞれは、隣接する１／４波長位相差板４２０に光学接着剤で接着されてもよい。光学接着剤は、硬化性接着剤であってもよい。また、光学接着剤は、感圧性接着剤であってもよい。

一実施形態では、第１、第２、及び第３の光６６２、６７２、６８２のそれぞれは、非偏光の光であってもよく、合成された光は、非偏光である。更なる実施形態では、第１、第２、及び第３の光６６２、６７２、６８２のそれぞれは、赤色、緑色、及び青色の非偏光の光であってもよく、合成された光は、非偏光の白色光であってもよい。第１、第２、及び第３の光６６２、６７２、６８２のそれぞれは、図４を参照して別に記載される光を含むことができる。

一態様では、折り畳まれていない光合成器６００は、図３ｂに記載されているように光学光トンネル３５０を含むことができる。光トンネル３５０は、光源から発する部分的に平行な光に対して有用である可能性があり、光がＰＢＳ １００に入る角度を減少させることができる。光トンネル３５０は、折り畳まれていない色合成器６００の任意の構成要素であり、また、本明細書に記載されている色合成器及びスプリッタのいずれかの任意の構成要素であってもよい。光トンネルは、直線側面若しくは湾曲側面を有することができ、又は、それらは、レンズシステムで置換することができる。それぞれの用途の具体的詳細により、異なる手法が好ましい場合があり、当業者は、具体的な用途に最適な手法を選択することにおいて、困難に直面することはないであろう。

偏光回転スタック４２５は、第３のプリズム面１４０と第３の反射偏光子１９３との間に配置することができる。偏光回転スタック４２５は、色選択性ダイクロイックフィルタ４５０のような波長選択性リフレクタのどちらかの側に配置される。色選択性ダイクロイックフィルタ４５０は、選択された波長スペクトルの光を透過し、少なくとも別の１つの光の波長スペクトルを反射するように選択される。フィルムスタックの位相差板４２０は、別に説明するように、透過された光が偏光回転スタック４２５を通過する際にその偏光方向を変える。一実施形態では、色合成器４００のそれぞれの位相差板４２０は、第１の偏光方向１９５に対して４５度に配向された１／４波長位相差板である。

折り畳まれていない色合成器６００は、また、第１のプリズム面１６０に面して配置された偏光フィルタ４１０を含み、偏光フィルタ４１０は、少なくとも１つの選択された波長スペクトルの偏光方向を変えるが、少なくとも１つの別の選択された光の波長スペクトルの偏光方向は変えない能力を有する。一態様では、偏光フィルタ４１０は、ＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔ（登録商標）フィルタ（コロラド州ボルダーのＣｏｌｏｒＬｉｎｋ（登録商標）Ｉｎｃ．より入手可能）のような色選択性のスタック型レターデーション偏光子である。折り畳まれていない色合成器６００は、別に説明するように、多様な光源と共に使用することができるものであり、図６は、折り畳まれていない色合成器６００に向けて光を発する能力がある第１の光源６６０、第２の光源６７０、及び第３の光源６８０を示す。

光源（６６０、６７０、６８０）のそれぞれは、少なくとも部分的に光反射性の表面を有する。それぞれの光源は、同様に少なくとも部分的に反射性であり得る平面６３０上に設置される。部分的に反射性の光源と所望により部分的に反射性の平面は色合成器と協調して光をリサイクルし、効率を改善する。更に別の態様によると、光源を偏光ビームスプリッタから分離する間隔を提供するために、光パイプが設けられてもよい。また、合成光出力の均一性を高めるために、インテグレータを設けてもよい。一態様によると、それぞれの光源（６６０、６７０、６８０）は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。様々な光源、例えば、レーザー、半導体レーザー、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、並びに適切な集光器及び反射体を備えた超高圧（ＵＨＰ）ハロゲンランプ又はキセノンランプなどの非固体光源を使用することができる。

第１の色付き光の経路について、これから図６を参照して説明する。第１の光源６６０は、位相差板４２０を通して非偏光の第１の色光６６２を入射し、第５のプリズム面６１２を通って第３のプリズム６１０に入り、プリズム対角面６１６から反射され、第６のプリズム面６１４を通して第３のプリズム６１０を出て、第２の反射偏光子１９２とインターセプトする。第２の反射偏光子１９２は、光を、透過される第１のｓ偏光色光６６３と、反射される第１のｐ偏光色光６６４とに分割する。第１のｐ偏光色光６６４は、第６のプリズム面６１４を通って第３のプリズム６１０に入り、プリズム対角面６１６から反射され、第５のプリズム面６１２を通って第３のプリズム６１０を出て、位相差板４２０を通過し、円偏光の第１の色光６６５になり、第１の光源６６０から反射され、円偏光の方向を円偏光の第１の色光６６６に変え、再び位相差板４２０を通過してリサイクルされて、リサイクルされた第１のｓ偏光色光６６７になる。リサイクルされた第１のｓ偏光色光６６７は、第５のプリズム面６１２を通して第３のプリズム６１０に入り、プリズム対角面６１６から反射され、第６のプリズム面６１４を通して第３のプリズム６１０を出て、第１のｓ偏光色光６６７として第２の反射偏光子１９２を通過する。第１のｓ偏光色光６６７は、下記に説明するように、透過される第１のｓ偏光色光６６３と同じ経路を辿って色合成器を通る。

第１のｓ偏光色光６６３は、第２のプリズム面１３０を通ってＰＢＳ １００に入り、第１の反射偏光子１９０から反射され、第３のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ １００を出て、偏光回転スタック４２５の位相差板４２０を通過する際に第１の円偏光色光６６８に変わる。第１の円偏光色光６６８は、円偏光の方向を変える色選択性ダイクロイックフィルタ４５０から反射され、偏光回転スタック４２５の位相差板４２０を再び通過し、第３のプリズム面１４０を通って第１のｐ偏光色光６６９としてＰＢＳ １００に再び入る。第１のｐ偏光色光６６９は、変わらずに第１の反射偏光子１９０を通過して、第１のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ １００を出て、変わらずに第１のｐ偏光色光６９０として偏光フィルタ４１０を通過する。

第２の色付き光の経路について、これから図６を参照して説明する。第２の光源６７０は、位相差板４２０を介して非偏光の第２の色光６７２を入射し、第３の反射偏光子１９３とインターセプトする。第３の反射偏光子１９３は、光を、透過される第２のｓ偏光色光６７３と、反射される第２のｐ偏光色光６７４とに分割する。第２のｐ偏光色光６７４は、図４の第１のｐ偏光色光４６４について前述したのと同じやり方で、位相差板４２０を通過することによってリサイクルされ、下記に説明するように、透過される第２のｓ偏光色光６７３と同じ経路を辿り色合成器を通る。

第２のｓ偏光色光６７３は、位相差板４２０を通って偏光回転スタック４２５に入り、第２の円偏光色光６７５に変わり、変わらずに色選択性ダイクロイックフィルタ４５０を通過し、位相差板４２０を通って偏光回転スタック４２５を出る際に第２のｐ偏光色光６７６に変わる。第２のｐ偏光色光６７６は、第３のプリズム面１４０を通ってＰＢＳ １００に入り、変わらずに第１の反射偏光子１９０を通過し、第１のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ １００を出て、変わらずに第２のｐ偏光色光６９０として偏光フィルタ４１０を通過する。

第３の色付き光の経路について、これから図６を参照して説明する。第３の光源６８０は、位相差板４２０を通して非偏光の第３の色光６８２を入射し、第７のプリズム面６２２を通って第４のプリズム６２０に入り、プリズム対角面６２６から反射され、第８のプリズム面６２４を通して第４のプリズム６２０を出て、第４の反射偏光子１９４とインターセプトする。第４の反射偏光子１９４は、光を、透過される第３のｓ偏光色光６８３と、反射される第３のｐ偏光色光６８４とに分割する。第３のｐ偏光色光６８４は、第１のｐ偏光色光６６４について前述したのと同じやり方で、位相差板４２０を通過することによってリサイクルされ、下記に説明するように、透過される第３のｓ偏光色光６８３と同じ経路を辿り色合成器を通る。

第３のｓ偏光色光６８３は、第４のプリズム面１５０を通ってＰＢＳ １００に入り、第１の反射偏光子１９０から反射され、第１のプリズム面１６０を通ってＰＢＳ １００を出て、偏光フィルタ４１０を通過する際に偏光方向を変えて、第３のｐ偏光色光６８４になる。

一実施形態では、第１の色光６６０は赤色光、第２の色光６７０は青色光、第３の色光６８０は緑色光である。この実施形態では、色選択性ダイクロイックフィルタ４５０は、赤色光を反射し、青色光を透過するダイクロイックフィルタであり、偏光フィルタ４１０は、緑色光の偏光方向を変える一方で赤色光と青色光の両方がそのままの偏光で透過することを許すＧ／ＲＢ ＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔ（登録商標）フィルタである３色光合成光学システムの光源は、連続的に通電され得る。

一態様によると、時系列は、３色光合成光学システムから合成光出力を受信する投影システム内の透過型又は反射型撮像装置と同期される。一態様によると、時系列は、投影画像のちらつきの出現を回避し、また投影されたビデオ画像における色割れのようなモーションアーチファクトの出現を回避するように、十分に速い速度で繰り返される。

図５は、３色光合成光学システム５０２を含むプロジェクタ５００を図示する。３色光合成光学システム５０２は、出力領域５０４で合成光出力をもたらす。一実施形態では、出力領域５０４での合成光出力は偏光される。出力領域５０４における合成光出力は、光エンジンオプティクス５０６を通ってプロジェクタオプティクス５０８へと通過する。

光エンジンオプティクス５０６は、レンズ５２２、５２４とリフレクタ５２６とを備える。プロジェクタオプティクス５０８は、レンズ５２８と、ビームスプリッタ５３０と、投影レンズ５３２とを備える。投影レンズ５３２のうち１つ以上は、投影画像５１２の焦点調節を提供するためにビームスプリッタ５３０に対して移動可能であってよい。反射撮像装置５１０は、ＰＢＳを通過して投影レンズに入る光の強度が、投影画像５１２を生成するために調節されるように、プロジェクタオプティクス内の光の偏光状態を調節する。制御回路５１４は、反射撮像装置５１０の動作を光源５１６、５１８及び５２０の順序と同期するように反射撮像装置５１０及び光源５１６、５１８及び５２０に連結されている。一態様で、出力領域５０４の合成光の第１の部分はプロジェクタオプティクス５０８を介して方向づけられ、合成光出力の第２の部分は出力領域５０４を介してリサイクルされて色合成器５０２に戻される。合成光の第２の部分は、例えば、鏡、反射偏光子、反射ＬＣＤ及び同様のものなどからの反射によってリサイクルされて色合成器に戻ることができる。図５に図示した構成は代表的なものであり、本開示の光合成光学システムは、他の投影システムにも使用することができる。一代替態様によると、透過型撮像装置を使用することができる。

一態様によると、色光合成光学システムは３色（白）出力を生成する。別の態様によると、色光合成光学システムは時系列３色出力を生成する。反射偏光子フィルムを有する偏光ビームスプリッタの偏光特性（ｓ偏光の反射及びｐ偏光の透過）は、広範囲の光源光の入射角に関して低い感度を有するので、本光学システムは高性能である。追加的なコリメーション構成要素を使用して、色合成器における光源からの光のコリメーションを改善することができる。ある程度のコリメーションがないと、ＴＩＲのフラストレーションのためのアプローチアングル（ＡＯＩ）、ＴＩＲの損失、又はエバネセント結合増加の機能、及び／又はＰＢＳにおける偏光差別の劣化及び機能としてのダイクロイック反射性の変動に関連する有意な光の損失が生じる。本開示において、偏光ビームスプリッタは、内部全反射に含まれて所望の表面を通ってのみ放射される光を保持するためのライトパイプとして機能する。

好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない形態及び詳細の変更を行えることが、当業者であれば理解できるであろう。

Claims (38)

1. 光学素子であって、
   偏光ビームスプリッタであって、
   第１及び第２のプリズムと、
   第１、第２、第３、及び第４のプリズム面と、
   前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に配置される、第１の反射偏光子と、を備える、偏光ビームスプリッタと、
   第１のプリズム面に面して配置された偏光フィルタであり、少なくとも１つの選択された波長スペクトルの偏光方向を変えるが、少なくとも１つの別の選択された光の波長スペクトルの偏光方向は変えない能力を有する、偏光フィルタと、
   前記第２、第３、及び第４のプリズム面にそれぞれ配置された第２、第３、及び第４の反射偏光子と、
   反射偏光子に対向して前記第２、第３、及び第４のプリズム面に面してそれぞれ配置された第１、第２、及び第３の位相差板と、
   前記第３の反射偏光子と前記第３のプリズム面との間に配置された偏光回転スタックと、を備える光学素子であり、前記偏光回転スタックが、
   第４及び第５の位相差板と、
   第１の光の波長スペクトルを透過し、他の光の波長を遮断する、前記第４及び第５の位相差板の間に配置された色選択性のダイクロイックフィルタと、
   を備える、光学素子。
2. 前記第１〜第５の位相差板のそれぞれが、第１の偏光方向に対して４５度に調整された１／４波長位相差板である、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記第１〜第４の反射偏光子のそれぞれが、前記第１の偏光方向に対して調整されたものである、請求項２に記載の光学素子。
4. 前記第１〜第４の反射偏光子のそれぞれが、デカルト反射偏光子である、請求項３に記載の光学素子。
5. 前記デカルト反射偏光子が、ポリマー多層光学フィルムである、請求項４に記載の光学素子。
6. 前記偏光フィルタが、色選択性スタックレターデーション偏光フィルタを備えている、請求項１に記載の光学素子。
7. 前記偏光ビームスプリッタが端面を更に備え、前記プリズム面及び端面が研磨されたものである、請求項１に記載の光学素子。
8. 前記研磨された面のそれぞれと接触している、光学的に透過性の物質を更に備え、前記第１及び第２のプリズム内で全内部反射を生じさせることができるように、前記第１及び第２のプリズムのそれぞれの屈折率が、前記光学的に透過性の物質の屈折率を上回る、請求項７に記載の光学素子。
9. 前記研磨された面のうちの少なくとも１つと接触している前記光学的に透過性の物質が、空気である、請求項８に記載の光学素子。
10. 前記研磨された面のうちの少なくとも１つと接触している前記光学的に透過性の物質が、光学接着剤である、請求項８に記載の光学素子。
11. 色合成器であって、
    請求項１に記載の光学素子と、
    前記第１の位相差板に向けて光を発するように構成された第１の光源と、
    前記第２の位相差板に向けて光を発するように構成された第２の光源と、
    合成色光出力を透過するように配置された出力領域と、
    を備える、色合成器。
12. 前記第１及び第２の光源が、それぞれ、第１及び第２の色のＬＥＤを備える、請求項１１に記載の色合成器。
13. 前記第１及び第２の色のＬＥＤのそれぞれが反射面を備える、請求項１２に記載の色合成器。
14. 合成された色光出力が偏光される、請求項１１に記載の色合成器。
15. 前記第３の位相差板に向けて光を発するように構成された第３の光源を更に備える、請求項１１に記載の色合成器。
16. 前記第３の光源が第３の色のＬＥＤを備える、請求項１５に記載の色合成器。
17. 前記第３の色のＬＥＤが反射面を備える、請求項１６に記載の色合成器。
18. 前記合成された色光出力が偏光される、請求項１５に記載の色合成器。
19. 前記光源のそれぞれと、対応する前記位相差板との間に配置された光パイプを更に備える、請求項１１又は請求項１５のいずれか一項に記載の色合成器。
20. 光を合成する方法であって、
    請求項１１に記載の光合成器を提供する工程と、
    前記第１及び第２の色の非偏光を、それぞれ前記第１及び第２の位相差板を通して方向づける工程と、
    合成された偏光を前記偏光フィルタから受信する工程と、
    を含む、方法。
21. 光を合成する方法であって、
    請求項１５に記載の光合成器を提供する工程と、
    前記第１、第２、及び第３の色の非偏光を、それぞれ前記第１、第２、及び第３の位相差板を通して方向づける工程と、
    合成された偏光を前記偏光フィルタから受信する工程と、
    を含む、方法。
22. 前記方向づけられた光及び前記受信された光が、発散光線から収束光線まで様々な光線を含む、請求項２０又は２１に記載の方法。
23. 前記第１、第２、及び第３の色が、それぞれ青色、赤色、及び緑色であり、前記合成された光が白色光である、請求項２１に記載の方法。
24. 前記色選択性ダイクロイックフィルタが、赤色光を反射し青色光を透過するように選択された赤色／青色ダイクロイックフィルタを備える、請求項２１に記載の方法。
25. 前記偏光フィルタが、偏光を変えずに赤色光及び青色光を透過し、偏光を変化させて緑色光を透過するように選択される、請求項２１に記載の方法。
26. 前記第１、第２、及び第３の色の非偏光が順に励起される、請求項２１に記載の方法。
27. 像投影機であって、
    請求項１１又は請求項１５のいずれか一項に記載の色合成器と、
    前記合成された色光出力の第１の部分を投影素子に向けて方向づけるように配置されたイメージャーと、
    を備える、像投影機。
28. 前記合成された色光出力の第２の部分が、前記出力領域を通してリサイクルされて前記色合成器に入る、請求項２７に記載の像投影機。
29. 前記イメージャーがＬＣＯＳイメージャーを備える、請求項２７に記載の像投影機。
30. 前記イメージャーがマイクロミラーアレイを備える、請求項２７に記載の像投影機。
31. 前記イメージャーが透過可能なＬＣＤイメージャーを備える、請求項２７に記載の像投影機。
32. 光学素子であって、
    それぞれの入力面が受光能力を有する３つの入力面と１つの出力面とを含む偏光ビームスプリッタと、
    前記入力面のそれぞれに面して配置された光リサイクルフィルムスタックと、
    前記入力面の少なくとも１つと、それぞれに対応する前記光リサイクルフィルムスタックとの間に配置された、偏光回転スタックと、
    前記出力面に面して配置された色選択性のスタックレターデーション偏光フィルタと、を備え、
    前記第１、第２、及び第３の面に入る非偏光の第１、第２、及び第３の色光入力が、第１の偏光方向を有する合成光として前記色選択性のスタックレターデーション偏光フィルタを通過する、
    光学素子。
33. 前記偏光ビームスプリッタが、前記第１の偏光方向に対して調整された第１の反射偏光子を備える、請求項３２に記載の光学素子。
34. 前記光リサイクルフィルムスタックのそれぞれがプリズム面に隣接して配置されるように、前記第１の反射偏光子が第１と第２の直角プリズムの間に配置される、請求項３３に記載の光学素子。
35. 前記プリズムのそれぞれが研磨面を有する、請求項３４に記載の光学素子。
36. 請求項３２の光学素子であって、それぞれの光リサイクルフィルムスタックが、
    前記第１の偏光方向に対して４５度に調整された位相差板と、
    前記第１の偏光方向に対して調整されている、それぞれの位相差板に面してそれぞれの入力面に隣接して配置された第２の反射偏光子と、
    を備える、請求項３２に記載の光学素子。
37. 請求項３２の光学素子であって、前記偏光回転スタックが、
    第１の１／４波長位相差板と、
    第２の１／４波長位相差板と、
    前記第１と第２の１／４波長位相差板の間に配置された色選択性ダイクロイックフィルタと、を備え、
    前記第１と第２の１／４波長位相差板の両方が、前記第１の偏光方向に対して４５度に調整されている、
    請求項３２に記載の光学素子。
38. 対角面及び回転プリズム面を有する少なくとも１つの回転プリズムを更に備え、前記回転プリズム面が、前記第１、第２、又は第３の位相差板のうち１つに面して配置されている、請求項１に記載の光学素子。

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