JP2014085669A - 光を合成するシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光を合成するシステムを提供する。
【解決手段】光を合成するシステムは、各デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）からの各オン状態光を受光可能な各入射面を含むプリズムを備える。少なくとも１つの界面は、プリズムから各オン状態光を受光可能である。ミラーは、少なくとも１つの界面において、第２のプリズムを通じて第１のオン状態光を送信し、第２のプリズムを通じて戻る第１のオン状態光と合致する第２のオン状態光を反射することが可能である。ミラーの法線並びに第１のオン状態光及び第２のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれは、内部全反射角よりも小さい。ＤＭＤの各戻り作動距離と、各プリズムのそれぞれの形状との合成は、ＤＭＤのそれぞれの各照明経路及び各反射経路が互いに干渉しないように選択される。
【選択図】図１

Description

本明細書は、一般的な投影システムに関し、特に、光を合成するシステムに関するものである。

投影システムにおいて光を合成するプリズムは、照明と、内部全反射（ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ（“ＴＩＲ”））面と同様のプリズムの内部へのオフ状態の経路と、を有する。また、現在のオフ状態光は、プリズムの側面に当たる。これらの３つの散乱源は、光の散乱を増加させ、よって、投影システムのコントラスト比の上限を低減する。ダイクロイックプレートがプリズムの代わりに用いられうるが、ダイクロイックプレートは、非常に薄くする必要があり、そのため、投影光学経路への光学的な収差を導かない。

本明細書の一態様は、第１のＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）からの第１のオン状態光を受光可能な第１の入射面を含む第１のプリズムと、第２のＤＭＤからの第２のオン状態光を受光可能な第２の入射面を含む第２のプリズムと、前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光を受光可能な前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間の少なくとも１つの界面と、前記少なくとも１つの界面において、前記第２のプリズムを通じて前記第１のオン状態光を送信し、前記第２のプリズムを通じて戻る前記第１のオン状態光と合致する前記第２のオン状態光を反射することが可能であるミラーであって、前記ミラーの法線並びに前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれが、内部全反射角よりも小さい、ミラーと、前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤのそれぞれの各照明経路及び各反射経路が互いに干渉しないように選択される、前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤの各戻り作動距離と、前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムのそれぞれの各形状との合成と、を備える光を合成するシステムを提供する。

前記第１の入射面は、前記第１のオン状態光の第１の中心経路にほぼ直角であり、前記第２の入射面は、前記第２のオン状態光の第２の中心経路にほぼ直角であり、前記第２のプリズムの出射面は、前記第１の中心経路にほぼ直角である。

前記ミラーと前記第１の入射面及び前記第２の入射面のそれぞれとのさらなる角度のそれぞれは、前記内部全反射角よりも小さい。

前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光のそれぞれは、円錐を含み、前記ミラーの法線と前記円錐のそれぞれのエッジとにより形成される各角度は、それぞれ、前記内部全反射角よりも小さい。

前記光を合成するシステムは、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間にエアギャップをさらに備えることができ、前記少なくとも１つの界面は前記エアギャップにある。前記光を合成するシステムは、前記エアギャップの距離を維持するために前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムを保持することが可能なハーネスをさらに備えることができる。前記光を合成するシステムは、前記エアギャップの距離を維持するために前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に一又はそれ以上のスペーサをさらに備えることができる。

前記光を合成するシステムは、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に光学エポキシをさらに備えることができる。

前記ミラーは、前記少なくとも１つの界面へのコーティング及びダイクロイックミラーの一方又は両方を含むことができる。

前記少なくとも１つの界面以外で前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光が伝搬する前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムの面は、それぞれ反射防止コーティングで被覆されることができる。

前記光を合成するシステムは、前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤをさらに備えることができる。

前記光を合成するシステムは、前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光が前記第２のプリズムを出射するとき、前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光を受光することが可能な投影光学素子をさらに備えることができる。

前記光を合成するシステムは、前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤの各オフ状態光を吸収する各光ダンプをさらに備えることができる。

前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムの各形状の少なくとも１つは、断面が三角形状でありうる。

前記光を合成するシステムは、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に少なくとも１つの間隔プリズムをさらに備えることができる。

前記光を合成するシステムは、第３のＤＭＤからの第３のオン状態光を受光可能な第３の入射面を含む第３のプリズムと、合致された前記第１及び第２のオン状態光及び前記第３のオン状態光を受光可能な前記第２のプリズムと前記第３のプリズムとの間の少なくとも１つの第２の界面と、前記少なくとも１つの第２の界面において、前記第３のプリズムを通じて前記第１及び第２のオン状態光を送信し、前記第３のプリズムを通じて戻る合致された前記第１及び第２のオン状態光と合致する前記第３のオン状態光を反射することが可能である第２のミラーであって、前記第２のミラーの法線並びに合致された前記第１及び２のオン状態光及び前記第３のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれが、前記内部全反射角よりも小さい、第２のミラーと、前記第１のＤＭＤ、前記第２のＤＭＤ及び前記第３のＤＭＤのそれぞれの各オフ状態の経路及び各照明経路及び各反射経路が互いに干渉しないように選択される、前記第１のＤＭＤ、前記第２のＤＭＤ及び前記第３のＤＭＤの各戻り作動距離と、前記第１のプリズム、前記第２のプリズム及び前記第３のプリズムのそれぞれの各形状との合成と、をさらに備えることができる。

本明細書に記載される各種実施のよりよい理解のため、及びそれらがどのように実行されるかをより明確に示すために、例示のためのみに、添付の図面が参照される。
図１は、制限されない実施に係る光を合成するシステムを示す。 図２は、制限されない実施に係る光を合成するシステムを示す。 図３は、制限されない実施に係る、さらなる素子を示す、光を合成するシステムを示す。 図４は、制限されない実施に係る、素子間の幾何学的関係を示す、図１の光を合成するシステムを示す。 図５は、制限されない実施に係る、３つのデジタルマイクロミラー装置を有する光を合成するシステムを示す。 図６は、制限されない実施に係る、３つのデジタルマイクロミラー装置を有する光を合成するシステムを示す。 図７は、制限されない実施に係る、２つのデジタルマイクロミラー装置を有する光を合成するシステムを示す。 図８は、制限されない実施に係る、２つのデジタルマイクロミラー装置を有する光を合成するシステムを示す。 図９は、制限されない実施に係る、３つのデジタルマイクロミラー装置を有する光を合成するシステムを示す。

図１は、制限されない実施に係る光を合成するシステム１００を示す。光を合成するシステム１００は、また、以下ではシステム１００として置き換え可能に示され、第１のプリズム１０１−１と、第２のプリズム１０１−２と、第１のデジタルマイクロミラー装置（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ（ＤＭＤ））１０３−１と、第２のＤＭＤ１０３−２と、を備える。第１のプリズム１０１−１は、第１の入射面１０５−１において第１のＤＭＤ１０３−１から第１のオン状態光を受光することが可能である。図示された実施では、第１の入射面１０５−１は、第１のオン状態光の第１の中心経路１０７−１と直角であるが、他の実施では、第１の入射面１０５−１は、第１の中心経路１０７−１と直角でなくてもよい。第２のプリズム１０１−２は、第２の入射面１０５−２において第２のＤＭＤ１０３−２から第２のオン状態光を受光することが可能である。図示された実施では、第２の入射面１０５−２は、第１のオン状態光の第２の中心経路１０７−２と直角であるが、他の実施では、第２の入射面１０５−２は、第２の中心経路１０７−２と直角でなくてもよい。

システム１００は、さらに、第１のオン状態光及び第２のオン状態光を受光する第１のプリズム１０１−１と第２のプリズム１０１−２との間の少なくとも１つの界面１１１−１，１１１−２を含む。一又はそれ以上の界面１１１−１，１１１−２は、第１の中心経路１０７−１及び第２の中心経路１０７−２にあり、プリズム１０１−１は、第１の界面１１１−１を含み、第１の界面１１１−１は、入射面１０５−１とは反対側の面を含み、プリズム１０１−２は、第２の界面１１１−２を含み、第２の界面１１１−２は、入射面１０５−２とは反対側の面を含むことがわかる。例えば、界面１１１−１，１１１−２の一方は、第１の中心経路１０７−１及び第２の中心経路１０７−２がほぼ交差する場所に位置付けられるが、界面１１１−１，１１１−２の他方は、界面１１１−１，１１１−２の間のギャップの反対側に位置付けられる。

システム１００は、さらに、界面１１１−１，１１１−２の一方又は両方におけるミラー１１３を含み、ミラー１１３は、第１の中心経路１０７−１に沿って第２のプリズム１０１−２を通じて第１のオン状態光を送信し、第１のオン状態光と合致する第２のプリズム１０１−２を通じて第１の中心経路１０７−１に沿って第２のオン状態光を反射することができる。ミラー１１３の法線並びに第１のオン状態光及び第２のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれは、内部全反射角よりも小さい。

また、図３について以下に説明するように、第１のＤＭＤ１０３−１及び第２のＤＭＤ１０３−２の各戻り作動距離１１５−１，１１５−２と、第１のプリズム１０１−１及び第２のプリズム１０１−２のそれぞれの各形状との合成は、第１のＤＭＤ１０３−１及び第２のＤＭＤ１０３−２のそれぞれの各オフ状態の経路及び各照明経路が、第１のプリズム１０１−１及び第２のプリズム１０１−２を通過する及び／又は互いに干渉しないように選択される。

故に、システム１００は、第１のＤＭＤ１０３−１からの第１のオン状態光を受光することが可能な第１の入射面１０５−１を含む第１のプリズム１０１−１と、第２のＤＭＤ１０３−２からの第２のオン状態光を受光することが可能な第２の入射面１０５−２を含む第２のプリズム１０１−２と、第１のオン状態光及び第２のオン状態光を受光する第１のプリズム１０１−１と第２のプリズム１０１−２との間の少なくとも１つの界面１１１−１，１１１−２と、少なくとも１つの界面１１１−１，１１１−２において、第２のプリズム１０１−２を通じて第１のオン状態光を送信し、第２のプリズム１０１−２を通じて戻る第１のオン状態光と合致する第２のオン状態光を反射することが可能であるミラー１１３であって、ミラー１１３の法線並びに第１のオン状態光及び第２のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれが、内部全反射角よりも小さい、ミラー１１３と、第１のＤＭＤ１０３−１及び第２のＤＭＤ１０３−２のそれぞれの各照明経路及び各反射経路が互いに干渉しないように選択される、第１のＤＭＤ１０３−１及び第２のＤＭＤ１０３−２の各戻り作動距離と、第１のプリズム１０１−１及び第２のプリズム１０１−２のそれぞれの各形状との合成と、を含む。

第１のプリズム１０１−１及び第２のプリズム１０１−２は、以下、一括してプリズム１０１とも示され、通常は１つのプリズム１０１としても示される。第１のＤＭＤ１０３−１及び第２のＤＭＤ１０３−２は、以下、一括してＤＭＤ１０３とも示され、通常は１つのＤＭＤ１０３としても示される。第１の入射面１０５−１及び第２の入射面１０５−２は、以下、一括して入射面１０５とも示され、通常は１つの入射面１０５としても示される。第１の中心経路１０７−１及び第２の中心経路１０７−２は、以下、一括して経路１０７とも示され、通常は１つの中心経路１０７としても示される。界面１１１−１，１１１−２は、以下、一括して界面１１１とも示され、通常は１つの界面１１１としても示される。戻り作動距離１１５−１，１１５−２は、以下、一括して戻り作動距離１１５とも示され、通常は１つの戻り作動距離１１５としても示される。

プリズム１０１のそれぞれは、任意の適切な材料を含むことができ、ガラス、高温ガラス、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）等を含むがこれに限定されない。プリズム１０１のそれぞれは、例えば、１．５の屈折率を含むことがさらに理解される。

各ＤＭＤ１０３は、各中心経路１０７に沿ってオン状態光を反射し、それにより、画像の各成分を形成し、プリズム１０１は、オン状態光が画像に合成され、その後投影されるように、各ＤＭＤ１０３からのオン状態光を合成することがさらに理解される。また、図１は、２次元的であるが、各ＤＭＤ１０３は、三次元円錐形状及び／又はエタンデュ及び／又はｆ値を有する各中心経路１０７に沿ってオン状態光を反射する。例えば、経路１１７−１ａ，１１７−１ｂは、第１のＤＭＤ１０３−１から反射されるオン状態光の円錐のエッジを示し、経路１１７−２ａ，１１７−２ｂは、第２のＤＭＤ１０３−２から反射されるオン状態光の円錐のエッジを示す。経路１１７−１ａ，１１７−１ｂ，１１７−２ａ，１１７−２ｂは、以下、一括して経路１１７としても示され、通常は１つの経路１１７としても示される。ミラー１１３の法線及び経路１１７のそれぞれにより形成される各角度も、光の各円錐のオン状態光が、第１のプリズム１０１−１及び第２のプリズム１０１−２のいずれかの内部で反射されないように、内部全反射角よりも小さいことがわかる。

図１から、戻り作動距離１１５は、経路１１７−２ａが、経路１１７−１ａと交差し、故に、経路１１７−２ａに沿う第２のＤＭＤ１０３−２からの光が、経路１１７−１ａに沿うミラー１１３から反射され、同様に、経路１１７−２ｂが、経路１１７−１ｂと交差し、故に、経路１１７−２ｂに沿う第２のＤＭＤ１０３−２からの光が、経路１１７−１ｂに沿うミラー１１３から反射されることもわかる。しかし、戻り作動距離１１５は、ＤＭＤ１０３の各照明経路が、各反射経路１０７，１１７と干渉しないように選ばれる。すなわち、照明光は、プリズム１０１を通過し、ＤＭＤ１０３から反射される光と干渉しない。これは、図３を参照してより詳細に説明される。

ミラー１１３は、第１のＤＭＤ１０３−１からのオン状態光を送信し、第２のＤＭＤ１０３−２からのオン状態光を反射することが可能であるダイクロイックミラーを含みうることがさらに理解される。すなわち、ミラー１１３は、界面１１１の少なくとも１つへのコーティングを含む。例えば、各ＤＭＤ１０３からのオン状態光は、通常、異なった波長範囲であり、故に、ミラー１１３は、ＤＭＤ１０３−１と関連付けられる第１の波長範囲での光を送信し、ＤＭＤ１０３−２と関連付けられる第２の波長範囲での光を反射することが可能であり、第２の波長範囲は、第１の波長範囲とは異なっている。

さらに、以下に図４を参照してさらに詳細に説明されるように、ダイクロイックミラーは、経路１０７及びミラー１１３の法線により形成される各角度及び／又は経路１１７及びミラー１１３の法線により形成される各角度において、第１のＤＭＤ１０３−１からのオン状態光を送信し、第２のＤＭＤ１０３−２から反射するように設計されうる。

さらに、図示された実施では、ミラー１１３は、第２のプリズム１０１−２の界面１１１−２に位置付けられるが、他の実施では、ミラー１１３は、第１のプリズム１０１−１の界面１１１−１に位置付けられうることが理解される。すなわち、ミラー１１３は、界面１１１の一又はそれ以上に位置付けられうる。実際には、いくつかの実施では、システム１００は、界面１１１の一方のそれぞれにおいて２つのミラーを含むことができ、それぞれがＤＭＤ１０３−１と関連付けられる第１の波長範囲で光を送信し、ＤＭＤ１０３−２と関連付けられる第２の波長範囲で光を反射することが可能である。

第２のプリズム１０１−２の出射面１１９は、出射面１１９からの内部反射を低減するために第１の中心経路１０７−１に直角であることがさらに理解される。しかし、他の実施では、出射面１１９は、直角でなくてもよい。しかし、いくつかの実施では、プリズム１０１内の内部反射を低減するために、入射面１０５が各経路１０７と直角であり、出射面１１９が中心経路１０７−１と直角であることが、設計ルールでそれぞれ考慮されうるが、これに限定されるものではない。

さらに、入射面１０５及び出射面１１９のそれぞれは、ミラー１１３で被覆されない界面１１１と同様に、それぞれ反射防止コーティングで被覆されうることが理解される。入射面１０５及び出射面１１９が各経路１０７に対して直角ではなく、出射面１１９が中心経路１０７−１に直角ではないとき、各反射防止コーティングは、入射面１０５及び出射面１１９での光の入射角での送信用に最適化されうる。

一又はそれ以上の入射面１０５及び出射面１１９が直角でない制限されない実施では、直角でない面１０５，１１９は、各経路１０７から直角でない約０°から約１０°の範囲内、各経路１０７から直角でない約０°から約２０°の範囲内の一方又は両方でありうる。実際には、さらに別の実施では、直角でない面１０５，１１９は、約２０°よりも大きくなりうる。しかし、面１０５，１１９が各経路１０７からより直角でなく、面１０５，１１９の反射防止コーティングを用いて補償することがより困難になりうることが理解される。実際には、面１０５，１１９は、システム１００における逸れた反射及び散乱の可能性を軽減するために、各経路とほぼ直角であることが好ましい。

図１に示すように、システム１００は、さらに、プリズム１０１，エアギャップにおける界面１１１の間にあるエアギャップを含む。いくつかの実施では、システム１００は、さらに、界面１１１でのプリズム１０１間の距離を維持するためにプリズム１０１を保持するハーネス（図示せず）等を含みうる。例えば、このようなハーネスは、プリズム１０１間に適合する一又はそれ以上のスペーサを含むことができ、当該スペーサは、界面１１１でのプリズム１０１間の距離を維持するためにエアギャップと同一の厚さになる。

それに替えて、システム１００は、界面１１１でのプリズム１０１間に光学エポキシ（図示せず）等を含みうる。しかし、システム１００が投影システムで通常使用され、かつＤＭＤ１０３からの光が非常に強いとき、投影システムの期待される寿命に亘って投影システムの光の強度及び熱に耐えうる光学エポキシが通常選択される。

システム１００は、さらに、投影光学素子１２１を含むことができるが、投影レンズを含むことに限定されない。投影光学素子１２１は、第１のオン状態光及び第２のオン状態光が第２のプリズム１０１−２に存在するとき、第１の中心経路１０７−１に沿って第１のオン状態光及び第２のオン状態光を受光することが可能である。投影光学素子１２１は、例えば、スクリーン（図示せず）に、合成されたオン状態光により形成される画像を投影しうる。さらに、オン状態光が通常、円錐形状であるとき、投影光学素子１２１は、通常、オン状態光の円錐を受光することが可能である。

図示された実施では、プリズム１０１の各形状の少なくとも１は、断面が三角形状である。特に、三角形状の断面のプリズムは、平坦な面を実現するための研磨が相対的に容易である。しかし、他の実施では、プリズム１０１の材料の量を低減するために、プリズム１０１の一又はそれ以上は、断面が三角形状である必要は無いが、研磨が困難になりうる。いずれにしても、プリズム面の研磨は、従来技術のソリューションと同様に、ダイクロイックプレートの研磨よりも廉価かつ困難性が低い。

例えば、システム１００と実質的に同様であり、同じ要素には同じ符号が付されるが、プリズム１０１−２がプリズム１０１ａ−２に置き換えられ、入射面１０５−２及び出射面１１９とそれぞれ同様な入射面１０５ａ−２及び出射面１１９ａを含むシステム１００ａについて示す図２に着目する。しかし、プリズム１０１ａ−２は、断面が矩形状であり、プリズム１０１ａ−２の大きさは、プリズム１０１−２の大きさとほぼ同一であるが、底部を通じて光が伝送されないときに、（図１のプリズム１０１−２に対する）底部は、除去及び／又はなくなる。実際には、光が伝送されないプリズム１０１の任意の部位は、通常、余分であり、省略されうることが理解される。しかし、これは、プリズム１０１の大きさ及びプリズム１０１の材料の量の両方を軽減しうるが、複雑な形状をもたらし、断面が三角形状のプリズムよりも研磨がより困難になりうる。

次に、システム１００のさらなる態様を示し、本実施のさらなる設計ルールを図示する図３に着目する。システム１００の全ての構成要素ではないが、図１に示すように、明確化のために図示及び／又は符号が付され、それが、それでもなお、存在することがわかる。いずれにしても、図３は、ＤＭＤ１０３の各照明経路３０１−１，３１７−１ａ，３１７−１ｂ，３０１−２，３１７−２ａ，３１７−２ｂ及びＤＭＤ１０３の各オフ状態経路３０３−１，３０３−２を示し（照明経路３０１−１，３０１−２もまた、以下、一括して照明経路３０１として示され、通常は１つの照明経路３０１として示され、さらに、照明経路３１７−１ａ，３１７−１ｂ，３１７−２ａ，３１７−２ｂもまた、以下、一括して照明経路３１７として示され、通常は１つの照明経路３１７として示され、さらに、オフ状態経路３０３−１，３０３−２もまた、以下、一括してオフ状態経路３０３として示され、通常は１つのオフ状態経路３０３として示される）。経路３１７は、経路３０１に沿ってＤＭＤ１０３へ入射する照明光の円錐の各エッジを示す。経路３０３に沿って伝搬するオン状態光も円錐形状である一方、反射されるオフ状態の円錐のエッジは、明確に図示されないが、それでもなお、存在することが理解される。

いずれにしても、各ＤＭＤ１０３の各マイクロミラーは、オン状態及びオフ状態を含み、画像生成器等により制御されるように、関連付けられたピクセルがオン又はオフになるかどうかに応じて旋回する。

また、与えられた波長範囲の各光源（図示せず）は、各照明経路３１０に沿って、与えられたＤＭＤ１０３を照射し、各マイクロミラーがオン状態のとき、オン状態光は、各オン状態の中心経路１０７に沿って反射され、同様に、各マイクロミラーがオフ状態のとき、オフ状態光は、各オフ状態の経路３０３に沿って反射される。

いずれにしても、上述したように、ＤＭＤ１０３の戻り作動距離１１５の合成及び各プリズム１０１の各形状は、各ＤＭＤ１０３の各照明経路３０１，３１７がプリズム１０１を通過するように選択され、さらに、各照明経路３０１，３１７が反射経路１０７，１１７に干渉しないように選択される。すなわち、プリズム１０１と交差する経路３０１，３１７の何れも経路１０７，３１７と干渉しない。経路３０３の何れもプリズム１０１と交差しないことも理解される。

実際には、所与の戻り作動距離１１５と共に、反射された光に干渉しない照明経路は、本実施のさらなる設計ルールに考慮されうることが理解される。

また、図３は、相対的に大きな戻り作動距離１１５を示しているが、作動投影システムの戻り作動距離１１５は、約５０ｍｍから約１５０ｍｍの範囲であり得る。しかし、戻り作動距離は、ＤＭＤ１０３の大きさ、及び照明光のｆ値に依存しうる（つまり、照明光の円錐がプリズム１０１を通過する）。実際には、最小戻り作動距離は、経路１０７，１１７に沿って反射される光と干渉しないと共に、プリズム１０１を通過し、かつＤＭＤ１０３を照射するために照明光に必要な最も小さい戻り作動距離により求められうる（つまり、照明光及び経路１０７，１１７に反射される光のそれぞれの円錐は干渉しない）。最大戻り作動距離は、システム１００のハウジング（図示せず）の物理的成約、及び／又は中心経路１０７に沿うＤＭＤにより反射される光により形成されるスポットの大きさにより求められうる。すなわち、このようなスポットは、戻り作動距離１１５と共に増加し、各入射面１０５の領域内に少なくとも存在する。成功したプロトタイプでは、戻り作動距離１１５は、約１１５ｍｍであった。よって、大きさは、図示されたシステムの例よりも、実施されるシステムでより狭くなっている。また、プリズム１０１のそれぞれの形状は、経路１０７，３０１，３０３、当該経路に関連付けられる円錐の経路、及び／又は照明光の一又はそれ以上のエタンデュ、オフ状態光、及びオン状態光と共に、戻り作動距離１１５に依存しうる。通常、戻り作動距離１１５は、本実施の光を合成するシステムを設計するときに、システム１００（及び／又はシステム１００ａ）で使用する空間を最小化するために最小化されうる。

面１０５、界面１１１及び出射面１１９のそれぞれの各大きさは、全てのオン状態光がプリズム１０１に入射及び出射するように、オン状態光のエタンデュ／円錐形状と同等であることも理解される。すなわち、面１０５、界面１１１及び出射面１１９のそれぞれの各大きさは、円錐が入射面１０５、界面１１１及び出射面１１に入射／出射するときに、オン状態光の関連付けられた円錐の断面と少なくとも同じ大きさである。面１０５、界面１１１及び出射面１１９のこのような大きさは、本実施のさらなる設計ルールで考慮されうることが理解される。

さらに図３に示すように、システム１００は、各ＤＭＤ１０３の各オン状態光を吸収する各光ダンプ３０５−１，３０５−２を含むことができ、以下、一括して光ダンプ３０５としても示され、通常は１つの光ダンプ３０５として示される。各光ダンプ３０５は、オフ状態経路３０３に沿って配置される。

次に、本実施のさらなる設計ルールと共に、システム１００のさらなる態様を示す図４に着目する。システム１００の全ての要素が、明確化のために図示及び／又は符号が付されてはいないが、それらがそれでもなお、存在することが理解される。いずれにしても、図４は、ミラー１１３への法線４０１をさらに示す。ミラー１１３の法線４０１によりそれぞれ形成される各角度θ１，θ２並びに第１の中心経路１０７−１及び第２の中心経路１０７−２は、各プリズム１０１のそれぞれの内部全反射角よりも小さい。しかし、プリズム１０１のそれぞれが同一材料を含むとき、それぞれの内部全反射角は同一である。

界面１１１−１及び入射面１０５−１により形成される角度θ１’は、角度θ１と同様であり、界面１１１−２及び入射面１０５−２により形成される角度θ２’は、角度θ２と同様であり、界面１１１のそれぞれがミラー１１３と平行であり、入射面１０５が各中心経路１０７と直角であると仮定することがさらに理解される。よって、これらの実施では、界面１１１−１及び入射面１０５−１により形成される角度θ１’は、また、内部全反射角よりも小さく、界面１１１−２及び入射面１０５−２により形成される角度θ２’は、また、内部全反射角よりも小さい。

しかし、界面１１１（つまり、ミラー１１３が配置されない界面１１１）は、ミラー１１３及び／又は界面１１１−２と平行である必要はないことが理解される。一方、界面１１１−１はミラー１１３と平行である、及び／又は界面１１１−２は、システム１００の内部反射を低減するために機能する。

システム１００がプリズム１０１間のエアギャップを含むとき、プリズム１０１のそれぞれの内部全反射角は、約４２°であり、よって、角度θ１，θ２，θ１’，θ２’のそれぞれは、約４２°よりも小さく、プリズム１０１のそれぞれは、約１．５の屈折率を有するガラスを含むと仮定する。しかし、４２°の角度は、特段の制限が考慮されず、プリズム１０１の屈折率に依存し、実際、任意の内部全反射角は、本実施の範囲内である。プリズム１０１の屈折率が１．５ではないとき、内部全反射角は、約４２°ではなく、したがって、角度θ１，θ２，θ１’，θ２’の制限が調整されうることが理解される。

法線４０１と経路１１７のそれぞれとの間の角度もまた、オン状態光の円錐のエッジのオン状態光が内部的に反射されないように、内部全反射角よりも小さいことがさらに理解される。しかし、再度プリズム１０１が約１．５の屈折率を有すると仮定すると、法線４０１と各経路１１７との角度は、約４２°よりも小さく、角度θ１，θ２のそれぞれは、約３５°となりうる。

具体的には、経路１１７−１ａ，１１７−２ａのそれぞれが法線４０１に対する経路１０７よりも大きい角度であると、角度θ１，θ２，θ１’，θ２’の大きさは、法線４０１と経路１１７−１ａ，１１７−２ａとの各角度が、プリズム１０１が約１．５の屈折率を有するとき、内部全反射角よりも小さい、又は約４２°となるようになりうる。

実際には、経路１１７−１ａ，１１７−２ａのそれぞれとミラー１１３の法線との角度は、角度θ１，θ２，θ１’，θ２’を求めるために用いられうる。さらに、経路１１７−１ａ，１１７−２ａのそれぞれとミラー１１３の法線との角度は、通常、円錐角及び／又はエタンデュ角及び／又はオン状態光のｆ値、すなわち、経路１１７−ａ，１１７−２ａに沿って伝搬するオン状態を確保し、内部全反射を受けないことを確保するための大きな円錐角、大きな角度θ１’，θ２’にさらに依存する。

図４からは、界面１１１と入射面１０５−２との間の角度θ２’は、中心経路１０７−２に沿って伝搬するオン状態光が、第２のプリズム１０１−２を通じて中心経路１０７−１に沿って反射されるようになり（つまり、入射の角度が反射の角度に等しい）、入射面１０５−２が中心経路１０７−２に直角であると仮定する。

ここで、２つのＤＭＤ１０３のみを含む光を合成するシステム１００，１００ａは、２つの異なる光源からの光が合成されるように記載されている。このようなシステム１００，１００ａは、２つのＤＭＤ投影システムを含むことができ、それに替えて、ＤＭＤの１つが、２つの異なる色（例えば、赤及び青）の一方を反射し、他方のＤＭＤが１つの色（例えば、緑）を反射するが、これに限定されるものではない。しかし、本実施は、そのように限定されず、実際、システム１００，１００ａは、少なくとも第３のＤＭＤ１０３を含むように適合されうる。

例えば、図５に着目すると、図５はシステム１００ｂを示し、これは、システム１００と実質的に同様であり、構成要素に同様の符号が付されるが、“ｂ”が付記される。しかし、システム１００ｂは、第３のプリズム１０１ｂ−３と、３つの異なる光源からの光が合成されうるような、対応する第３のプリズム１０３ｂ−３と、を含む。よって、システム１００のように、システム１００ｂは、第１のプリズム１０１ｂ−１と、第２のプリズム１０ｂ−２と、第１のＤＭＤ１０３ｂ−１と、第２のＤＭＤ１０３ｂ−２と、を含む。第１のプリズム１０１ｂ−１は、第１のオン状態光の第１の中心経路１０７ｂ−１に直角である第１の入射面１０５ｂ−１を含む。第２のプリズム１０１ｂ−２は、第２のオン状態光の第２の中心経路１０７ｂ−２に直角である第２の入射面１０５ｂ−２を含む。第１のプリズム１０１ｂ−１は、界面１１１−１と同様の界面１１１ｂ−１を含み、第２のプリズム１０１ｂ−２は、界面１１１−２と同様の界面１１１ｂ−２を含む。システム１００ｂは、さらに、界面１１１ｂ−２における第１のミラー１１３ｂ−１を含む（しかし、それに替えて、第１のミラー１１３ｂ−１は、界面１１１ｂ−２に位置付けられうる）。各戻り作動距離１１５ｂ−１，１１５ｂ−２、経路１１７ｂ−１ａ，１１７ｂ−１ｂ、経路１１７ｂ−２ａ，１１７ｂ−２ｂ及び投影光学素子１２１ｂも示される。

しかし、システム１００ｂは、さらに、第３の入射面１０５ｂ−３において第３のＤＭＤから第３のオン状態光を受光する第３のプリズム１０１ｂ−３を含む。図示されるように、第３の入射面１０５ｂ−３は、第３のオン状態光の第３の中心経路１０７ｂ−３に直角であるが、他の実施では、第３の入射面１０５ｂ−３は、第３の中心経路１０７ｂ−３に直角ではない。第２のプリズム１０１ｂ−２は、界面１１１ｂ−２に対向する界面１１１ｂ−３、及び隣接する第３のプリズム１０１ｂ−３を含み、第３のプリズム１０１ｂ−３は、界面１１１ｂ−４及び隣接する１１１ｂ−３を含み、第３のプリズム１０１ｂ−３の出射面１１９ｂに対向する。第２のプリズム１０１ｂ−２と第３のプリズム１０１ｂ−３との間の界面１１１ｂ−３，１１１ｂ−４の少なくとも１つは、合致された第１及び第２のオン状態光並びに第３のオン状態光を受光することが可能である。

システム１００ｂは、さらに、界面１１１ｂ−３，１１１ｂ−４の一又はそれ以上（界面１１１ｂ−４で図示される）における第２のミラー１１３ｂ−２を含む。経路１０７ｂ−１に沿って合致された第１及び第２のオン状態光並びに第３のオン状態光を送信可能であり、かつ第３のプリズム１０１ｂ−３を通じて戻る合致した第１及び第２のオン状態光に合致する第３のオン状態光を反射可能であり、第２のミラー１１３ｂ−２の法線、並びに合致した第１及び第２のオン状態光及び第３のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度は、内部全反射角よりも小さい。

すなわち、ＤＭＤ１０１ｂ−１からのオン状態光は、ＤＭＤ１０１ｂ−１の第１の波長範囲及びＤＭＤ１０１ｂ−２の第２の波長範囲とは異なる第３の波長範囲内にあり、ミラー１１３ｂ−２は、第１及び第２の波長範囲からの光を送信し、第３の波長範囲からの光を反射することが可能である。

第３のミラー１０１ｂ−３は、さらに、図示されるような、第１の中心経路１０７ｂ−２に直角である出射面１１９ｂを含むが、他の実施では、直角でなくてもよい。

第１のＤＭＤ１０３ｂ−１、第２のＤＭＤ１０３ｂ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｂ−３それぞれの各戻り作動距離１１５ｂ−１，１１５ｂ−２，１１５ｂ−３、並びに第１のプリズム１０１ｂ−１、第２のプリズム１０１ｂ−２及び第３のプリズム１０１ｂ−３のそれぞれの各形状の組み合わせは、各オフ状態の経路及び第１のＤＭＤ１０３ｂ−１、第２のＤＭＤ１０３ｂ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｂ−３、第１のプリズム１０１ｂ−１、第２のプリズム１０１ｂ−２及び第３のプリズム１０１ｂ−３のそれぞれの各照明経路が互いに干渉しないように選択されることがさらに理解される。実際には、第３のプリズム１０１ｂ−３、経路１０７ｂ−３，１１７ｂ−３ａ，１１７ｂ−３ｂの角度、界面１１１ｂ−３，１１１ｂ−４等は、上述したように、同一の設計ルールに依存する。

第１のプリズム１０１ｂ−１、第２のプリズム１０１ｂ−２及び第３のプリズム１０１ｂ−３は、以下、一括してプリズム１０１ｂとしても示され、通常は１つのプリズム１０１ｂとして示される。第１のＤＭＤ１０３ｂ−１、第２のＤＭＤ１０３ｂ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｂ−３は、以下、一括してＤＭＤ１０３ｂとしても示され、通常は１つのＤＭＤ１０３ｂとして示される。

ことが理解される。プリズム１０１ｂ−２は、断面が三角形状ではないが、ミラー１１３ｂ−１、入射面１０５ｂ−２及び界面１１１ｂ−３に適合するために断面が矩形状であり、界面１１１ｂ−２、界面１１１ｂ−３及び界面１１１ｂ−４はほぼ平行であると仮定する。プリズム１０１ｂ−３もまた、界面１１１ｂ−４と入射面１０５ｂ−３及び出射面１１９ｂとの両方に適合するために矩形状である。すなわち、記載された設計ルールのための本明細書の用途は、断面が矩形状であるプリズム１０１ｂ−２をもたらす。

ミラー１１３ｂ−２の法線及び経路１０７ｂ−１，１０７ｂ−３，１１７ｂ−１ａ，１１７ｂ−３ａのそれぞれにより形成される各角度は、上述したように、内部全反射角度よりも小さことがさらに理解される。

面１０５ｂ−１，１０５ｂ−２，１０５ｂ−３、界面１１１ｂ−１，１１１ｂ−２，１１１ｂ−３，１１１ｂ−４及び出射面１１０ｂのそれぞれの各サイズは、全てのオン状態光がプリズム１０１ｂ−１，１０１ｂ−２，１０１ｂ−３へ入力及び出力するようにオン状態光のエタンデュ／円錐形状に整合することがさらに理解される。

図示されていないが、システム１００ｂは、さらに含む。上述したように、ＤＭＤ１０３ｂ−１，１０３ｂ−２，１０３ｂ−３のそれぞれのオフ状態の経路に配置される各光ダンプを含みうることが理解される。

いずれにしても、プリズム１０１ｂは、例えば、スクリーンへの投影のために、投影光学素子１２１ｂにより受光されるＤＭＤ１０３ｂのそれぞれからのオン状態光を合成する。いくつかの実施では、ＤＭＤ１０３ｂは、投影光学素子１２１ｂによる投影のためのフルカラー画像を形成するためにプリズム１０１ｂにより合成されうる赤色光、緑色光及び青色光とそれぞれ関連付けられる。

ＤＭＤ１０３ｂ−２，１０３ｂ−３のそれぞれがプリズム１０１ｂの同一側に配置されるが、本実施はこれに限定されるものではない。

例えば、次に、図６に着目すると、図６はシステム１００ｃを示し、これは、システム１００ｂと実質的に同様であり、構成要素に同様の符号が付されるが、“ｂ”ではなく“ｃ”が付記される。しかし、システム１００ｃでは、ＤＭＤ１０３ｃ−２，１０３ｃ−３は、プリズム１０１ｃ−１，１０１ｃ−２，１０１ｃ−３の反対側に配置される。

システム１００ｃは、第１のプリズム１０１ｃ−１、第２のプリズム１０１ｃ−２、第３のプリズム１０１ｃ−３、第１のＤＭＤ１０３ｃ−１、第２のＤＭＤ１０３ｃ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｃ−３を含む。第１のプリズム１０１ｃ−１は、図示されるように第１のオン状態光の第１の中心経路１０７ｃ−１と直角である第１の入射面１０５ｃ−１を含むが、他の実施では、第１の入射面１０５ｃ−１は、第１の中心経路１０７ｃ−１と直角ではない。第２のプリズム１０１ｃ−２は、図示されるように第２のオン状態光の第１の中心経路１０７ｃ−２と直角である第２の入射面１０５ｃ−２を含むが、他の実施では、第２の入射面１０５ｃ−２は、第２の中心経路１０７ｃ−２と直角ではない。第１のプリズム１０１ｃ−１は、さらに、界面１１１ｂ−１と同様の界面１１１ｃ−１を含み、第２のプリズム１０１ｃ−２は、さらに、界面１１１ｂ−２と同様の界面１１１ｃ−２を含む。システム１００ｃは、さらに、界面１１１ｃ−１において第１のミラー１１３ｃ−１を含む。各戻り作動距離１１５ｃ−１，１１５ｃ−２は、経路１１７ｃ−１ａ，１１７ｃ−１ｂ、経路１１７ｃ−２ａ，１１７ｃ−２ｂ及び投影光学素子１２１ｃとしても図示される。

システム１００ｃは、さらに、図示されるように第３のオン状態光の第３の中心経路１０７ｃ−３と直角である第３の入射面１０５ｃ−３において第３のＤＭＤ１０３ｃ−３からのオン状態光を受光する第３のプリズム１０１ｃ−３を含むが、他の実施では、第３の入射面１０５ｃ−３は、第３の中心経路１０７ｃ−３と直角ではない。故に、第２のプリズム１０１ｃ−２は、界面１１１ｃ−１とは反対側の界面１１１ｃ−３と、隣接する第３のプリズム１０１ｃ−３と、を含み、第３のプリズム１０１ｃ−３は、界面１１１ｃ−３と隣接し、第３のプリズム１０１ｃ−３の対向する出射面１１９ｃと対向する界面１１１ｃ−４を含む。

システム１００ｃは、さらに、界面１１１ｃ−４において、第３のプリズム１０１ｃ−２を通じて、それぞれＤＭＤ１０３ｃ−１，１０３ｃ−２からの第１のオン状態光及び第２のオン状態光を送信し、第３のプリズム１０１ｃ−３を通じて第１の中心経路１０７ｃ−３に沿って第３のオン状態光を反射する第２のミラー１１３ｃ−２を含む。ミラー１１３ｃ−２の法線及び第１の中心経路１０７ｃ−１、並びにミラー１１３ｃ−２の法線及び第３の中心経路１０７ｃ−３により形成される第２の各角度は、上述したように、それぞれ、内部全反射角よりも小さい。さらに、界面１１１ｃ−３，１１１ｃ−４は、第１の中心経路１０７ｃ−１及び第３の中心経路１０７ｃ−３上のそれぞれにある。図示されるように、第３のプリズム１０ｃ−３の出射面１１９ｃは、第１の中心経路１０７ｃ−１と直角であるが、他の実施では、出射面１１９ｃは、第１の中心経路１０７ｃ−１と直角ではない。

第１のＤＭＤ１０３ｃ−１、第２のＤＭＤ１０３ｃ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｃ−３それぞれの各戻り作動距離１１５ｃ−１，１１５ｃ−２，１１５ｃ−３、並びに第１のプリズム１０１ｃ−１、第２のプリズム１０１ｃ−２及び第３のプリズム１０１ｃ−３のそれぞれの各形状は、第１のＤＭＤ１０３ｃ−１、第２のＤＭＤ１０３ｃ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｃ−３の各照明経路及び各反射経路が互いに干渉しないように選択され、さらに、第１のプリズム１０１ｃ−１、第２のプリズム１０１ｃ−２及び第３のプリズム１０１ｃ−３のそれぞれを通過する。

第１のプリズム１０１ｃ−１、第２のプリズム１０１ｃ−２及び第３のプリズム１０１ｃ−３は、以下、一括してプリズム１０１ｃとしても示され、通常は１つのプリズム１０１ｃとして示される。第１のＤＭＤ１０３ｃ−１、第２のＤＭＤ１０３ｃ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｃ−３は、以下、一括してＤＭＤ１０３ｃとしても示され、通常は１つのＤＭＤ１０３ｃとして示される。入射面１０５ｃ−１、入射面１０５ｃ−２及び入射面１０５ｃ−３は、以下、一括して入射面１０５ｃとしても示され、通常は１つの入射面１０５ｃとして示される。戻り作動距離１１５ｃ−１、戻り作動距離１１５ｃ−２及び戻り作動距離１１５ｃ−３は、以下、一括して戻り作動距離１１５ｃとしても示され、通常は１つの戻り作動距離１１５ｃとして示される。

いずれにしても、これらの実施では、システム１００ｂのＤＭＤ１０３ｂ−２，１０３ｂ−３と対比して、システム１００ｃのＤＭＤ１０３ｃ−２，１０３ｃ−３は、プリズム１０１ｃの反対側にある。これは、ＤＭＤ１０３ｃの幾何学形状及び各戻り作動距離１１５ｃから開始し、かつ前述された設計ルールを適用することにより、プリズム１０１ｂとは異なる形状のプリズム１０１ｃを用いることにより実現される。これらの設計ルールから、プリズム１０１ｃのそれぞれの形状は、システム１００ｃのそれらの各位置と同様に、求められうる。例えば、プリズム１０１ｃのそれぞれは、これらの実施では、プリズム１０１ｂ−２，１０１ｂ−３とは対称的に、三角形状である、

本明細書に記載される概念は、４又はそれ以上のＤＭＤ及び対応するプリズムの光を合成するシステムに拡張されうる。例えば、システム１００ｂ，１００ｃのいずれも、追加のプリズムが、追加ＤＭＤからの光を受光するための第３のプリズム１０１ｂ−３，１０１ｃ−３の後に、上述したようなＤＭＤからの光を合成するために追加のミラーと共に加えられうることがさらに理解される。

次に、図７に着目すると、図７はシステム１００ｄを示し、これは、システム１００と実質的に同様であり、構成要素に同様の符号が付される。しかし、プリズム１０１間には、ＤＭＤ１０３に対して一又はそれ以上のプリズム１０１の位置を調節するために、プリズム１０１間に配置される間隔プリズム７０２が配置される。すなわち、ＤＭＤ１０３−１の戻り作動距離７１５−１及びＤＭＤ１０３−２の戻り作動距離７１５−２の一方又は両方は、システム１００の戻り作動距離１１５とはそれぞれ異なる。図示される実施では、間隔プリズム７０２は、それぞれが界面１１１−１，１１１−２に隣接する対向する面７１１−１，７１１−２を有し、断面が三角形状であり、通常は互いにかつ界面１１１と平行である。面７１１−１，７１１−２は、以下、一括して面７７７１として置き換え可能に示され、通常は１つの面７１１として示される。

また、いくつかの実施では、ミラー１１３は、面７１１−２に配置されうる。それに替えて、ミラー１１３は、面７１１−１に配置されることができ、プリズム１０１−１の形状及び間隔プリズム７０２は、経路１０７，１１７を適合／含む。

いずれにしても、間隔プリズム７０２は、プリズム１０１が実装され、異なる戻り作動距離７１５である異なる投影システムにおいて、一又はそれ以上の異なる形状を構成するプリズム１０１を隔てるために用いられる。すなわち、間隔プリズム７０２は、設計者が、システム１００ｄのプリズム１０１をより柔軟に配置することができる。

さらに、間隔プリズム７０２は、断面が矩形状である必要はない。例えば、次に、図８に着目すると、図８はシステム１００ｅを示し、これは、システム１００と実質的に同様であり、構成要素に同様の符号が付される。しかし、プリズム１０１−１は、プリズム１０１ｅ−１に置き換えられ、プリズム１０１ｅ−１，１０１−２間には、ＤＭＤ１０３に対して一又はそれ以上のプリズム１０１ｅ−１，１０１−２の位置を調節するために間隔プリズム８０２が配置される。すなわち、ＤＭＤ１０３−１の戻り作動距離８１５−１及びＤＭＤ１０３−２の戻り作動距離８１５−２の一方又は両方は、システム１００の戻り作動距離１１５とはそれぞれ異なる。さらに、プリズム１０１ｅ−１は、界面１１１ｅ−１が界面１１１−１と平行ではない点でプリズム１０１−１とは異なる（しかし、入射面１０５ｅ−１は入射面１０５−１と同様である）。故に、間隔プリズム８０２は、それぞれが界面１１１ｅ−１，１１１−２と隣接する対向する面８１１−１，８１１−２を有し、断面が矩形状である。面８１１−１は、内部全反射角を低減するために界面１１１ｅ−１とほぼ平行であり、面８１１−２は、内部全反射角を低減するために界面１１１−２とほぼ平行である。

また、いくつかの実施では、ミラー１１３は、面８１１−２に配置されうる。しかし、これらの実施では、ミラー１１３は、ミラー１１３が、システム１００ｄの設計ルールに合致する角度にならないとき、面１１１ｅ−１又は面８１１−１に配置されない（具体的には、ミラー１１３は、第２のプリズム１０１−２を通じて第１のオン状態光を送信可能であり、第２のプリズム１０１−２を通じて戻る第１のオン状態光に合致する第２のオン状態光を反射することが可能であり、ミラー１１３の法線並びに第１のオン状態光及び第２のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度は、内部全反射角よりも小さい）。

いずれにしても、間隔プリズム８０２は、プリズム１０１ｅ−１，１０１が実装され、異なる戻り作動距離８１５である異なる投影システムにおいて、一又はそれ以上の異なる形状を構成するプリズム１０１ｅ−１，１０１−２を隔てるために用いられる。

間隔プリズム８０２は、また、３又はそれ以上のＤＭＤ及び関連するプリズムの光を合成するシステムで用いられうる。例えば、次に、図９に着目すると、図９はシステム１００ｆを示し、これは、システム１００ｃと実質的に同様であり、構成要素に同様の符号が付されるが、“ｃ”ではなく“ｆ”が付記される。システム１００ｆは、第１のプリズム１０１ｆ−１、第２のプリズム１０１ｆ−２、第３のプリズム１０１ｆ−３、第１のＤＭＤ１０３ｆ−１、第２のＤＭＤ１０３ｆ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｆ−３を含む。第１のプリズム１０１ｃ−１は、第１のオン状態光の第１の中心経路１０７ｆ−１と直角である第１の入射面１０５ｆ−１を含む。第２のプリズム１０１ｆ−１は、第２のオン状態光の第２の中心経路１０７ｆ−２と直角である第２の入射面１０５ｆ−２を含む。第１のプリズム１０１ｆ−１は、界面１１１ｃ−１と同様の界面１１１ｆ−１を含み、第２のプリズム１０１ｆ−２は、界面１１１ｃ−２と同様の界面１１１ｆ−２を含む。システム１００ｆは、さらに、界面１１１ｆ−２において第１のミラー１１３ｆ−１を含む（しかし、第１のミラー１１３ｆ−１は、それに替えて、界面１１１ｆ−２に配置されうる）。各戻り作動距離１１５ｆ−１，１１５ｆ−２は、また、経路１１７ｆ−１ａ，１１７ｆ−１ｂ、経路１１７ｆ−２ａ，１１７ｆ−２ｂ及び投影光学素子１２１ｆとして図示される。

戻り作動距離１１５ｆ−１，１１５ｆ−２，１１５ｆ−３は、図９において異なる長さで表されているが、他の実施では、戻り作動距離は、全て同一の長さであることがさらに理解される。実際には、成功したプロトタイプのモデルでは、全ての戻り作動距離は、同一の長さであった。

いずれにしても、第３のプリズム１０１ｆ−３は、第３の入射面１０５ｆ−３における第３のＤＭＤ１０３ｆ−３からの第３のオン状態光を受光するためのものである。図示されるように、第３のプリズム１０１ｆ−３は、第３のオン状態光の第３の中心経路１０７ｆ−３と直角であるが、他の実施では、第３のプリズム１０１ｆ−３は、第３の中心経路１０７ｆ−３と直角ではない。

ＤＭＤ１０３ｆ−１，１０３ｆ−２，１０３ｆ−３は、以下、ＤＭＤ１０３ｆとして置き換え可能に示され、入射面１０５ｆ−１，１０５ｆ−２，１０５ｆ−３は、以下、入射面１０５ｆとして置き換え可能に示される。いずれにしても、ＤＭＤ１０３と比較して、ＤＭＤ１０３ｆの横寸法は、各入射面１０５ｆよりもわずかに小さいだけであることが理解される。システム１００ｆでの効果は、経路１１７ｆ−１ｂが出射面１１９ｆをちょうどぎりぎりで通過することである。

しかし、これらの実施では、システム１００ｆは、さらに、プリズム１０１ｆ−２，１０１ｆ−３間に間隔プリズム９０２を含み、間隔プリズム９０２は、間隔プリズム７０２，８０２と対照的に断面が矩形状である。プリズム９０２は、面９１１−１，９１１−２を含む。

故に、第２のプリズム１０１ｆ−２は、面９１１−１に隣接する界面１１１ｆ−３を含み、第３のプリズム１０１ｆ−３は、面９１１−２に隣接し、かつ第３のプリズム１０１ｆ−３の出射面１１９ｆに対抗する界面１１１ｆ−４を含む。第２のプリズム１０１ｆ−２及び第３のプリズム１０１ｆ−３間の界面１１１ｆ−３，１１１ｆ−４及び面９１１−１，９１１−２は、合致する第１及び第２のオン状態光並びに第３のオン状態光を受光することが可能である。

システム１００ｆは、さらに、面９１１−２及び界面１１１−４（界面１１ｆ−４において図示される）の一方又は両方において第２のミラー１１３ｆ−２を含む。経路１０７ｆ−１に沿う第３のプリズム１０１ｆ−３を通じて合致した第１及び第２のオン状態光を送信し、かつ第３のプリズム１０１ｆ−３を通じて戻る合致した第１及び第２のオン状態光と合致する第３のオン状態光を反射することが可能であり、第２のミラー１１３ｆ−２の法線並びに合致した第１及び第２のオン状態光及び第３のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれは、上述したように、内部全反射角よりも小さい。

第３のプリズム１０１ｆ−３は、さらに、図示されるように、第１の中心経路１０７ｆ−２と直角である出射面１１９ｆを含むが、他の実施では、直角でなくてもよい。

第１のＤＭＤ１０３ｆ−１、第２のＤＭＤ１０３ｆ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｆ−３のそれぞれの各戻り作動距離１１５ｆ−１，１１５ｆ−２，１１５ｆ−３と第１のプリズム１０１ｆ−１、第２のプリズム１０１ｆ−２、第３のプリズム１０１ｆ−３及び間隔プリズム９０２のそれぞれの各形状との合成は、第１のプリズム１０１ｆ−１、第２のプリズム１０１ｆ−２、第３のプリズム１０１ｆ−３のそれぞれの第１のＤＭＤ１０３ｆ−１、第２のＤＭＤ１０３ｆ−２及び第３のＤＭＤ１０３ｆ−３のそれぞれの各オフ状態の経路及び各照明経路が互いに干渉しないように選択される。実際には、第３のプリズム１０１ｆ−３、経路１０７ｆ−３，１１７ｆ−３ａ，１１７ｆ−３ｆの角度、界面１１１ｆ−３，１１１ｆ−４等は、上述したように、同一の設計ルールの対象となる。

すなわち、間隔プリズム９０２は、システム１００ｆの設計時に、システム１００ｆ等が配置される異なる投影システムの異なる形状をより柔軟に構成することができる。例えば、プリズム１０１ｆ−１，１０１ｆ−２，１０１ｆ−３の幾何学形状と同様に、ＤＭＤ１０３ｆ及び入射面１０５ｆの幾何学／相対的サイズにより、光経路１１７ｆ−１ｂは、出射面１１９ｆをぎりぎりで通過し、間隔プリズム９０２がシステム１００ｆの幾何学形状を調節するように存在しない場合には、光経路１１７ｆ−１ｂは、プリズム１０１ｆ−３の上面に衝突し、全体的な減少及びシステム１００ｆでの散乱を生じる。

また、プリズム１０１ｆ−１，１０１ｆ−２，１０１ｆ−３は、断面が三角形状ではなく、プリズム１０１ｆ−１，１０１ｆ−２は、断面が矩形状であり、プリズム１０１ｆ−３は、断面が五角形状である。プリズム１０１ｆ−２及び間隔プリズム９０２は、プリズム１０１ｆ−２と間隔プリズム９０２との合成と同様の形状を有するプリズムにより置き換えられうるが、このようなプリズムは、複雑な形状になり、第２のプリズム１０１ｆ−２及び間隔プリズム９０２を個別に研磨する場合よりも研磨がより困難になる。

さらに、間隔プリズム９０２は、断面が矩形状であるが、間隔プリズム９０２は、任意の適切な形状でありうる。さらに、いくつかの実施では、ミラー１１３ｆ−２は、面９１１−２に配置されうる。しかし、これらの実施では、ミラー１１３ｆ−２は、ミラー１１３ｆ−２がシステム１００ｆの設計ルールに合致する角度にならないときに、面１１１ｆ−１又は面９１１−１に配置されない（具体的には、ミラー１１３ｆ−２は、第３のプリズム１０１ｆ−３を通じて合致した第１及び第２のオン状態光を送信可能であり、第３のプリズム１０１ｆ−３を通じて戻る合致した第１及び第２のオン状態光に合致する第３のオン状態光を反射することが可能であり、ミラー１１３ｆ−２の法線並びに合致した第１及び第２のオン状態光と第３のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度は、内部全反射角よりも小さい）。

システム１００ｆは、各プリズム１０１ｆ−１，１０１ｆ−２，１０１ｆ−３，９０２間に約０．０２５ｍｍ、約＋０．０１０ｍｍ／−０．００２ｍｍの許容誤差を有し、入射面１０５ｆ−１及び出射面１１９ｆの間に約１４５ｍｍの水平距離を有するエアギャップを有するプロトタイプの成功したモデルを表すことがさらに理解される。しかし、これらの大きさは、特に限定して考慮されない。

いずれにしても、間隔プリズム９０２は、プリズム１０１ｆ−１，１０１ｆ−２，１０１ｆ−３が実装され、異なる戻り作動距離１１５ｆ−１，１１５ｆ−２，１１５ｆ−３を有する異なる投影システムでの一又はそれ以上の様々な幾何学形状を構成するプリズム１０１ｆ−２，１０１ｆ−３を隔てるために用いられ、システム１００ｆの効率を向上させる。

いずれにしても、上述したように、プリズムの光を合成するシステムを設けることにより、以下の効果が理解される。

・照明光、オフ状態光又は内部全反射は、本実施の光を合成するプリズム内では発生しない。したがって、これらの光源から散乱が発生しない

・オフ状態光は、本実施の光を合成するプリズムの側面に衝突しない。したがって、逸れたオフ状態光からの散乱が発生しない。

・オン状態のみが適合に必要であるため、従来の光を合成するシステムよりもプリズムを小さくできる。さらに、ＤＭＤがプリズムに垂直に回転するため、プリズムは、高さをより短くできる（例えば、照明経路を適合するために４５°のガラスを必要としない）。

・赤へシフトする内部反射を生じない。

・ミラーは、単にダイクロイックミラーを通過し（つまり、一方が透過、一方が反射）、故に、それらの設計及び仕様は、従来のダイクロイックミラーよりも簡素になり、それらの入射角（ａｎｇｌｅ ｏｆ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ（ＡＯＩ））要件も低くなる。

・角度をつけた又は非対称のダイクロイックプレートを必要としない。

・照明内部全反射プリズムを必要とせず、部品点数を削減する。

当業者は、さらなる別の実施及び変更が可能であり、上記の例は、一又はそれ以上の実施の実例であることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。

Claims (16)

1. 光を合成するシステムであって、
   第１のＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）からの第１のオン状態光を受光可能な第１の入射面を含む第１のプリズムと、
   第２のＤＭＤからの第２のオン状態光を受光可能な第２の入射面を含む第２のプリズムと、
   前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光を受光可能な前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間の少なくとも１つの界面と、
   前記少なくとも１つの界面において、前記第２のプリズムを通じて前記第１のオン状態光を送信し、前記第２のプリズムを通じて戻る前記第１のオン状態光と合致する前記第２のオン状態光を反射することが可能であるミラーであって、前記ミラーの法線並びに前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれが、内部全反射角よりも小さい、ミラーと、
   前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤのそれぞれの各照明経路及び各反射経路が互いに干渉しないように選択される、前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤの各戻り作動距離と、前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムのそれぞれの各形状との合成と、を備える光を合成するシステム。
2. 前記第１の入射面は、前記第１のオン状態光の第１の中心経路にほぼ直角であり、前記第２の入射面は、前記第２のオン状態光の第２の中心経路にほぼ直角であり、前記第２のプリズムの出射面は、前記第１の中心経路にほぼ直角である、請求項１に記載の光を合成するシステム。
3. 前記ミラーと前記第１の入射面及び前記第２の入射面のそれぞれとのさらなる角度のそれぞれは、前記内部全反射角よりも小さい、請求項１に記載の光を合成するシステム。
4. 前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光のそれぞれは、円錐を含み、前記ミラーの法線と前記円錐のそれぞれのエッジとにより形成される各角度は、それぞれ、前記内部全反射角よりも小さい、請求項１に記載の光を合成するシステム。
5. 前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間にエアギャップをさらに備え、前記少なくとも１つの界面は前記エアギャップにある、請求項１に記載の光を合成するシステム。
6. 前記エアギャップの距離を維持するために前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムを保持することが可能なハーネスをさらに備える、請求項５に記載の光を合成するシステム。
7. 前記エアギャップの距離を維持するために前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に一又はそれ以上のスペーサをさらに備える、請求項６に記載の光を合成するシステム。
8. 前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に光学エポキシをさらに備える、請求項１に記載の光を合成するシステム。
9. 前記ミラーは、前記少なくとも１つの界面へのコーティング及びダイクロイックミラーの一方又は両方を含む、請求項１に記載の光を合成するシステム。
10. 前記少なくとも１つの界面以外で前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光が伝搬する前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムの面は、それぞれ反射防止コーティングで被覆される、請求項１に記載の光を合成するシステム。
11. 前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤをさらに備える、請求項１に記載の光を合成するシステム。
12. 前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光が前記第２のプリズムを出射するとき、前記第１のオン状態光及び前記第２のオン状態光を受光することが可能な投影光学素子をさらに備える、請求項１に記載の光を合成するシステム。
13. 前記第１のＤＭＤ及び前記第２のＤＭＤの各オフ状態光を吸収する各光ダンプをさらに備える、請求項１に記載の光を合成するシステム。
14. 前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムの各形状の少なくとも１つは、断面が三角形状である、請求項１に記載の光を合成するシステム。
15. 前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に少なくとも１つの間隔プリズムをさらに備える、請求項１に記載の光を合成するシステム。
16. 第３のＤＭＤからの第３のオン状態光を受光可能な第３の入射面を含む第３のプリズムと、
    合致された前記第１及び第２のオン状態光及び前記第３のオン状態光を受光可能な前記第２のプリズムと前記第３のプリズムとの間の少なくとも１つの第２の界面と、
    前記少なくとも１つの第２の界面において、前記第３のプリズムを通じて前記第１及び第２のオン状態光を送信し、前記第３のプリズムを通じて戻る合致された前記第１及び第２のオン状態光と合致する前記第３のオン状態光を反射することが可能である第２のミラーであって、前記第２のミラーの法線並びに合致された前記第１及び２のオン状態光及び前記第３のオン状態光のそれぞれにより形成される各角度のそれぞれが、前記内部全反射角よりも小さい、第２のミラーと、
    前記第１のＤＭＤ、前記第２のＤＭＤ及び前記第３のＤＭＤのそれぞれの各オフ状態の経路及び各照明経路及び各反射経路が互いに干渉しないように選択される、前記第１のＤＭＤ、前記第２のＤＭＤ及び前記第３のＤＭＤの各戻り作動距離と、前記第１のプリズム、前記第２のプリズム及び前記第３のプリズムのそれぞれの各形状との合成と、をさらに備える、請求項１に記載の光を合成するシステム。