KR20110086853A - 편광 변환 컬러 결합기 - Google Patents

편광 변환 컬러 결합기 Download PDF

Info

Publication number
KR20110086853A
KR20110086853A KR1020117013666A KR20117013666A KR20110086853A KR 20110086853 A KR20110086853 A KR 20110086853A KR 1020117013666 A KR1020117013666 A KR 1020117013666A KR 20117013666 A KR20117013666 A KR 20117013666A KR 20110086853 A KR20110086853 A KR 20110086853A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
color
pbs
reflective polarizer
optical element
Prior art date
Application number
KR1020117013666A
Other languages
English (en)
Inventor
앤드류 제이 오더커크
찰스 엘 브루존
필립 이 왓슨
스테펜 제이 윌렛
데일 알 루츠
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Publication of KR20110086853A publication Critical patent/KR20110086853A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G02B27/102—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

광학 요소, 이 광학 요소를 사용한 컬러 결합기, 및 이 컬러 결합기를 사용한 이미지 프로젝터가 기술된다. 광학 요소가 상이한 파장 스펙트럼의 광을 수광하고 상이한 파장 스펙트럼의 광을 포함하는 결합된 광 출력을 생성하는 컬러 결합기로서 구성될 수 있다. 일 태양에서, 수광된 광 입력은 비편광되어 있고, 결합된 광 출력은 원하는 상태로 편광되어 있다. 광학 요소가 광 결합기 내의 파장에 민감한 구성요소에 손상을 줄지도 모르는 광의 통과를 최소화하도록 구성되어 있다. 컬러 결합기를 사용하는 이미지 프로젝터는 편광된 광을 반사 또는 투과시키는 동작을 하는 이미징 모듈을 포함할 수 있다.

Description

편광 변환 컬러 결합기{POLARIZATION CONVERTING COLOR COMBINER}
이미지를 스크린 상에 투사하는 데 사용되는 프로젝션 시스템은 조명 광을 발생시키기 위해 상이한 컬러들을 가진, 발광 다이오드(LED)와 같은 다수의 컬러 광원을 사용할 수 있다. 여러 광학 요소들이 LED와 이미지 디스플레이 유닛 사이에 배치되어 LED로부터의 광을 결합하여 이미지 디스플레이 유닛으로 전달한다. 이미지 디스플레이 유닛은 광에 이미지를 부여하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 이미지 디스플레이 유닛은 투과성 또는 반사성 액정 디스플레이에서와 같이 편광을 사용할 수 있다.
스크린에 이미지를 투사하는 데 사용되는 또 다른 프로젝션 시스템은 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)의 디지털 라이트 프로세서(Digital Light Processor(DLP®)) 디스플레이에 사용되는 어레이와 같은 디지털 마이크로-미러 어레이(digital micro-mirror array)로부터 이미지방식(imagewise)으로 반사되도록 구성되는 백색 광을 사용할 수 있다 DLP® 디스플레이에서, 디지털 마이크로-미러 어레이 내의 개별 미러는 투사된 이미지의 개별 픽셀을 나타낸다. 투사된 광학 경로로 입사 광이 지향되도록 해당 미러가 틸팅(tilt)될 때 디스플레이 픽셀이 조명된다. 광학 경로 내에 배치된 회전 컬러 휠(rotating color wheel)이 디지털 마이크로-미러 어레이로부터의 광의 반사에 맞추어져, 반사된 백색 광이 픽셀에 대응하는 컬러를 투사하도록 필터링된다. 이어서, 디지털 마이크로-미러 어레이는 그 다음의 원하는 픽셀 컬러로 스위칭되고, 전체 투사된 디스플레이가 연속적으로 조명되는 것으로 보일 정도의 신속한 속도로 과정이 계속된다. 이 디지털 마이크로-미러 프로젝션 시스템은 보다 적은 수의 픽셀화된 어레이 구성요소를 필요로 하며, 이는 보다 작은 크기의 프로젝터를 형성할 수 있다.
이미지 휘도는 프로젝션 시스템의 중요한 파라미터이다. 컬러 광원의 휘도와, 광을 이미지 디스플레이 유닛으로 수집, 결합, 균질화 및 분배하는 것의 효율은 모두 휘도에 영향을 미친다. 현대의 프로젝터 시스템의 크기가 감소함에 따라, 컬러 광원에 의해 생성되는 열을 소형 프로젝터 시스템 내에서 소산될 수 있는 낮은 수준으로 유지함과 동시에 적당한 수준의 출력 휘도를 유지할 필요성이 있다. 광원에 의한 과도한 전력 소비 없이 적당한 수준의 휘도를 갖는 광 출력을 제공하도록 증가된 효율로 다수의 컬러 광을 결합하는 광 결합 시스템에 대한 필요성이 있다. 또한, 광 결합기 내의 파장에 민감한 구성요소의 열화를 최소화하는 방식으로 상이한 파장 스펙트럼의 광을 향하게 하는 광 결합 시스템이 필요하다.
일반적으로, 본 설명은 고내구성 광학 요소, 광학 요소를 사용한 컬러 결합기, 및 컬러 결합기를 사용한 이미지 프로젝터에 관한 것이다. 일 태양에서, 광학 요소는 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터를 포함한다. 광학 요소는 제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터를 추가로 포함한다. 광학 요소는 제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 반사 편광기, 제1 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제1 지연기, 제2 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제2 지연기를 추가로 포함한다. 반사 편광기 및 지연기는 제1 및 제2 광 빔의 제2 편광 상태를 제1 및 제2 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있다.
다른 태양에서, 광학 요소는 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터를 포함한다. 광학 요소는 제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터를 추가로 포함한다. 광학 요소는 제1 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기, 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기를 추가로 포함한다. 광학 요소는 또한 제1 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제1 지연기, 및 제2 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제2 지연기를 추가로 포함한다. 제1 및 제2 반사 편광기와 제1 및 제2 지연기가 제1 및 제2 광 빔의 제2 편광 상태를 제1 및 제2 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있다.
또 다른 태양에서, 광학 요소는 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터, 제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터, 및 제3 입력 표면에 수직인 제3 광 빔을 투과하도록 배치된, 제3 입력 표면을 가지는 제3 컬러 선택성 이색 필터를 포함한다. 광학 요소는 제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기, 및 제3 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기를 추가로 포함한다. 광학 요소는 반사기에 수직인 라인이 제2 반사 편광기와 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 반사기를 추가로 포함한다. 광학 요소는 또한 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 및 반사기 각각과 각각 마주하게 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 지연기를 추가로 포함한다. 제1 및 제2 반사 편광기 그리고 지연기는 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제2 편광 상태를 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있다.
또 다른 태양에서, 광학 요소는 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터, 제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터, 및 제3 입력 표면에 수직인 제3 광 빔을 투과하도록 배치된, 제3 입력 표면을 가지는 제3 컬러 선택성 이색 필터를 포함한다. 광학 요소는 제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기, 제3 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기, 및 제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에 배치된 반파 지연기를 추가로 포함한다. 광학 요소는 또한 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 각각과 각각 마주하게 배치된 제1, 제2, 및 제3 1/4파 지연기를 추가로 포함한다. 제1 및 제2 반사 편광기 그리고 지연기는 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제2 편광 상태를 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있다.
또 다른 태양에서, 광학 요소는 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터, 제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터, 및 제3 입력 표면에 수직인 제3 광 빔을 투과하도록 배치된, 제3 입력 표면을 가지는 제3 컬러 선택성 이색 필터를 포함한다. 광학 요소는 제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기, 및 제3 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기를 추가로 포함한다. 광학 요소는 제2 반사 편광기의 반대쪽에, 제3 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 반파 지연기, 및 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 각각에 마주하여 각각 배치된 제1, 제2, 및 제3 1/4파 지연기를 추가로 포함한다. 일 실시 형태에서, 반파 지연기는 그 대신에 제3 컬러 선택성 이색 필터의 반대쪽에, 제2 반사 편광기에 인접해 있다. 제1 반사 편광기와 제1 및 제2 지연기는 제1 및 제2 광 빔의 제2 편광 상태를 제1 및 제2 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있고, 제2 반사 편광기와 제3 지연기는 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제1 편광 상태를 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제2 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있다.
본 명세서 전반에 걸쳐, 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 지시하는 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 편광 빔 분할기의 사시도.
도 2는 1/4파 지연기를 갖는 편광 빔 분할기의 사시도.
도 3은 폴리싱된 면을 갖는 편광 빔 분할기의 개략 평면도.
도 4a 및 도 4b는 컬러 결합기의 개략 평면도.
도 5a 및 도 5b는 컬러 결합기의 개략 평면도.
도 6a 내지 도 6c는 컬러 결합기의 개략 평면도.
도 7a 내지 도 7d는 컬러 결합기의 개략 평면도.
도 8a 내지 도 8d는 컬러 결합기의 개략 평면도.
도 9a 내지 도 9c는 컬러 결합기의 개략 평면도.
도 10은 프로젝터의 개략도.
도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표시된 다른 도면의 구성요소를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.
본 명세서에 기술된 광학 요소는, 상이한 파장 스펙트럼 광들을 수광하고 이 상이한 파장 스펙트럼 광들을 포함한 결합된 광 출력을 생성하는 컬러 결합기로서 구성될 수 있다. 일 태양에서, 수광된 광 입력은 비편광되어 있고, 결합된 광 출력은 원하는 상태로 편광되어 있다. 일 실시 형태에서, 원하지 않는 편광 상태를 갖는 수광된 광은 재순환되고 원하는 편광 상태로 회전되어, 광 이용 효율을 향상시킨다. 결합된 광은 광의 하나 초과의 파장 스펙트럼을 포함하는 다색의 결합된 광(polychromatic combined light)일 수 있다. 결합된 광은 수광된 광 각각의 시간 순차화된(time sequenced) 출력일 수 있다. 일 태양에서, 상이한 파장 스펙트럼 광들 각각은 상이한 컬러 광(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)에 대응하고, 결합된 광 출력은 백색 광, 또는 시간 순차화된 적색, 녹색 및 청색 광이다. 본 명세서에 제공되는 설명의 목적상, "컬러 광" 및 "파장 스펙트럼 광" 둘 모두는 사람의 눈으로 볼 수 있는 경우에 특정 컬러에 상관될 수 있는 파장 스펙트럼 범위를 갖는 광을 의미하기 위한 것이다. 보다 일반적인 용어 "파장 스펙트럼 광"은, 예를 들어 적외선 광을 비롯한 광의 가시 및 다른 파장 스펙트럼 둘 모두를 지칭한다.
또한, 본 명세서에 제공된 설명의 목적상, "원하는 편광 상태에 맞춰 정렬된(aligned to a desired polarization state)"이라는 용어는 광학 요소의 통과축을 광학 요소를 통과하는 광의 원하는 편광 상태[즉, s-편광, p-편광, 우 원형 편광(right-circular polarization), 좌 원형 편광(left-circular polarization), 기타 등등의 원하는 편광 상태]에 맞춰 정렬하는 것을 연상시키기 위한 것이다. 도면을 참조하여 본 명세서에 기술된 일 실시 형태에서, 편광기와 같은 광학 요소가 제1 편광 상태에 맞춰 정렬되어 있다는 것은 편광기의 배향이 광의 p-편광 상태를 통과시키고 광의 제2 편광 상태(이 경우에, s-편광 상태)를 반사 또는 흡수한다는 것을 의미한다. 편광기가 그 대신에, 원하는 경우, 광의 s-편광 상태를 통과시키고 광의 p-편광 상태를 반사 또는 흡수하도록 정렬될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
또한, 본 명세서에 제공되는 설명을 위해, 용어 "마주하는(facing)"은 하나의 요소의 표면으로부터의 수직선이 역시 다른 하나의 요소에 수직한 광학 경로를 따르도록 배치되는 그러한 하나의 요소를 지칭한다. 다른 요소와 마주하는 하나의 요소는 서로 인접하게 배치되는 요소들을 포함할 수 있다. 다른 요소와 마주하는 하나의 요소는 하나의 요소에 수직한 광선이 또한 다른 하나의 요소에도 수직하도록 광학계(optics)에 의해 분리되는 요소들을 추가로 포함한다.
2개 이상의 비편광된 컬러 광이 광학 요소로 향해 갈 때, 각각이 편광에 따라 하나 이상의 반사 편광기에 의해 분할될 수 있다. 이하에 기술되는 일 실시 형태에 따르면, 컬러 광 결합 시스템은 상이한 비편광된 컬러 광원으로부터 비편광된 광을 수광하고, 하나의 원하는 상태로 편광되는 결합된 광 출력을 생성한다. 일 태양에서, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 수광된 컬러 광 각각이 편광(예를 들어, s-편광 및 p-편광, 또는 우 원형 편광 및 좌 원형 편광)에 따라 광학 요소 내의 반사 편광기에 의해 분할된다. 하나의 편광 상태의 수광된 광이 재순환되어 원하는 편광 상태로 된다.
일 태양에 따르면, 광학 요소는 3개의 컬러 광 각각으로부터의 광이 반사 편광기와 대략 45도 각도로 교차하도록 위치된 반사 편광기를 포함한다. 반사 편광기는 맥네일 편광기, 와이어 그리드(wire grid) 편광기, 다층 광학 필름 편광기, 또는 원편광기, 예컨대 콜레스테릭 액정 편광기와 같은 임의의 공지된 반사 편광기일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 다층 광학 필름 편광기가 바람직한 반사 편광기일 수 있다.
다층 광학 필름 편광기는 광의 상이한 파장 범위와 상호작용하는 역할을 하는 상이한 층 "패킷"("packet" of layers)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 다층 광학 필름 편광기(unitary multilayer optical film polarizer)는 필름 두께에 걸쳐 몇개의 층 패킷을 포함할 수 있고, 각각의 패킷은 광의 상이한 파장 범위(예를 들어, 컬러)와 상호작용하여 하나의 편광 상태를 반사하고 다른 편광 상태를 투과시킨다. 일 태양에서, 다층 광학 필름은, 예를 들어, 청색 광과 상호작용하는 필름의 제1 표면에 인접한 제1 층 패킷(즉, "청색층"), 예를 들어, 녹색 광과 상호작용하는 제2 층 패킷(즉, "녹색층"), 및, 예를 들어, 적색 광과 상호작용하는 필름의 제2 표면에 인접한 제3 층 패킷(즉, "적색층")을 가질 수 있다. 전형적으로, 광의 보다 짧은(보다 높은 에너지의) 청색 파장과 상호작용하기 위해 "청색층"에서의 층들 간의 간격이 "적색층"에서의 층들 간의 간격보다 훨씬 더 작다.
중합체성 다층 광학 필름 편광기는 전술한 필름 층 패킷을 포함할 수 있는 특히 바람직한 반사 편광기일 수 있다. 종종, 광의 보다 높은 에너지의 파장(청색 광 등)은 필름의 노후 안정성(aging stability)에 악영향을 미칠 수 있고, 최소한 이 때문에, 청색 광과 반사 편광기의 상호작용 횟수를 최소화하는 것이 바람직하다. 그에 부가하여, 청색 광과 필름의 상호작용의 성질은 불리한 노후의 심각성에 영향을 미친다. 청색 광을 필름을 통해 투과시키는 것이 일반적으로 "청색층"(즉, 얇은 층) 쪽으로부터 들어오는 청색 광을 반사하는 것보다 필름에 덜 해가 된다. 또한, "청색층" 쪽으로부터 필름에 들어오는 청색 광을 반사하는 것이 "적색층"(즉, 두꺼운 층) 쪽으로부터 들어오는 청색 광을 반사하는 것보다 필름에 덜 해가 된다. 본 개시 내용은, 청색 광과 반사 편광기 간의 상호작용의 수를 감소시키기 위해서는 물론 상호작용의 심각성을 감소시키기 위해, 반사 편광기의 배치 및 배향을 포함한 기법을 기술한다.
반사 편광기는 2개의 프리즘의 대각면(diagonal face) 사이에 배치될 수 있거나, 또는 펠리클(pellicle)과 같은 자립형(free-standing) 필름일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 반사 편광기가 2개의 프리즘[예를 들어, 편광 빔 분할기(polarizing beam splitter, PBS)] 사이에 배치될 때 광학 요소의 광 이용 효율이 향상된다. 이 실시 형태에서, 그렇지 않았으면 광 경로로부터 손실되었을 PBS를 통해 전파하는 광의 일부가 프리즘면으로부터 TIR(Total Internal Reflection, 전반사)을 거치고 광 경로에 재합류할 수 있다. 최소한 이 이유로, 이하의 설명은 반사 편광기가 2개의 프리즘의 대각면(diagonal face) 사이에 배치되어 있는 광학 요소에 관한 것이지만, PBS가 펠리클로서 사용될 때 동일한 방식으로 기능할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 일 태양에서, PBS 프리즘의 외부면 모두는 PBS에 입사되는 광이 전반사를 겪도록 고도로 폴리싱된다. 이러한 방식으로, 광이 PBS 내에 들어 있고, 광이 부분적으로 균질화되어 있다.
일 태양에 따르면, 컬러 선택성 이색 필터와 같은 파장 선택성 필터(wavelength selective filter)가 상이한 컬러 광원 각각으로부터의 입력 광의 경로에 위치된다. 컬러 선택성 이색 필터 각각은 s-편광된 광 및 p-편광된 광의 분할을 최소화하고 또한 컬러 변환(color shifting)을 최소화하기 위해 입력 광 빔이 거의 수직인 입사로 필터와 교차하도록 배치된다. 컬러 선택성 이색 필터 각각은 인접한 입력 광원의 파장 스펙트럼을 가지는 광을 투과시키고 다른 입력 광원들 중 적어도 하나의 파장 스펙트럼을 가지는 광을 반사시키도록 선택된다. 일부 실시 형태에서, 컬러 선택성 이색 필터 각각은 인접한 입력 광원의 파장 스펙트럼을 가지는 광을 투과시키고 다른 입력 광원들 모두의 파장 스펙트럼을 가지는 광을 반사시키도록 선택된다. 일 태양에서, 컬러 선택성 이색 필터 각각은, 반사 편광기와 관련하여, 각각의 컬러 선택성 이색 필터의 표면에 거의 수직인 입력 광 빔이 반사 편광기와 대략 45도의 교차 각도로 교차하도록 배치된다. 컬러 선택성 이색 필터의 표면에 수직이라는 것은 라인이 컬러 선택성 이색 필터의 표면에 수직으로 통과한다는 것을 의미하고, 거의 수직이라는 것은 수직으로부터 약 20도 미만, 또는 바람직하게는 수직으로부터 약 10도 미만으로 변한다는 것을 의미한다. 일 실시 형태에서, 반사 편광기와의 교차 각도는 약 25 내지 65도, 35 내지 55도, 40 내지 50도, 43 내지 47도, 또는 44.5 내지 45.5 도의 범위에 있다.
일 태양에서, 원하지 않는 편광 상태의 입력 광이 지연기 및 컬러 선택성 이색 필터 쪽으로 향하게 됨으로써 원하는 편광 상태로 변환되며, 여기서 입력 광은 반사되고 지연기를 두번 통과함으로써 편광 상태를 변경한다. 일 실시 형태에서, 지연기는 각각의 입력 광으로부터 프리즘면으로의 광 경로 내에 배치되고, 따라서 하나의 광원으로부터의 광이 PBS 프리즘면에 들어가기 전에 컬러 선택성 이색 필터 및 지연기를 통과한다. 원하지 않는 편광 상태를 가지는 광이, 적어도 제2 컬러 선택성 이색 필터로부터 반사되기 전후에, 적어도 제2 지연기를 2번 통과함으로써 변환되고, 원하는 편광 상태로 변한다.
일 실시 형태에서, 지연기는 컬러 선택성 이색 필터와 반사 편광기 사이에 위치된다. 컬러 선택성 이색 필터, 지연기 및 광원 배향의 특정 조합 모두가 협력하여, 컬러 결합기로서 구성될 때, 단일 편광 상태의 결합된 광을 효율적으로 생성하는 보다 작고, 보다 콤팩트한 광학 요소를 가능하게 해준다. 일 태양에 따르면, 지연기는 반사 편광기의 편광 상태에 대해 대략 45도로 정렬되어 있는 1/4파 지연기이다. 일 실시 형태에서, 정렬은 반사 편광기의 편광 상태에 대해 35 내지 55도, 40 내지 50도, 43 내지 47도, 또는 44.5 내지 45.5도일 수 있다.
일 태양에서, 제1 컬러 광은 비편광된 청색 광을 포함하고, 제2 컬러 광은 비편광된 녹색 광을 포함하며, 제3 컬러 광은 비편광된 적색 광을 포함하고, 컬러 광 결합기는 적색 광, 청색 광 및 녹색 광을 결합하여 편광된 백색 광을 생성한다. 일 태양에서, 제1 컬러 광은 비편광된 청색 광을 포함하고, 제2 컬러 광은 비편광된 녹색 광을 포함하며, 제3 컬러 광은 비편광된 적색 광을 포함하고, 컬러 광 결합기는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 결합하여 시간 순차화된 편광된 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 생성한다. 일 태양에서, 제1, 제2 및 제3 컬러 광 각각은 별개의 광원 내에 배치된다. 다른 태양에서, 3개의 컬러 광 중 2개 이상이 결합되어 광원들 중 하나로 된다. 또 다른 태양에서, 4개 이상의 컬러 광이 광학 요소에서 결합되어 결합된 광을 생성한다.
일 태양에 따르면, 반사성 편광 필름은 다층 광학 필름을 포함한다. 일 실시 형태에서, PBS는 p-편광된 제2 컬러 광, 그리고 s-편광된 제1 및 제3 컬러 광을 포함하는 제1 결합된 광 출력을 생성한다. 다른 실시 형태에서, PBS는 p-편광된 제1 및 제3 컬러 광, 그리고 s-편광된 제2 컬러 광을 생성한다. 제1 결합된 광 출력은 제2 컬러 광이 필터를 통과할 때 제2 컬러 광의 편광을 선택적으로 변경시키는 컬러 선택성 적층형 지연 필터(color-selective stacked retardation filter)를 통과할 수 있다. 이러한 컬러 선택성 적층형 지연 필터는, 예를 들어, ColorLink Inc(미국 콜로라도주 볼더 소재)로부터 입수가능하다. 필터는 동일한 편광(예를 들어, s-편광)을 갖도록 결합된 제1, 제2 및 제3 컬러 광을 포함하는 제2 결합된 광 출력을 생성한다. 제2 결합된 출력은 이미지를 생성하도록 편광된 광을 변조하는 투과성 또는 반사성 디스플레이 기구의 조사(illumination)에 유용하다.
광 빔은 PBS에 들어갈 때 평행화(collimated)되거나, 수렴(convergent)하거나, 발산(divergent)할 수 있는 광선을 포함한다. PBS에 입사되는 수렴 또는 발산 광은 PBS의 면 또는 단부 중 하나를 통해 손실될 수 있다. 그러한 손실을 피하기 위해, 프리즘 기반 PBS의 외부면 모두는 PBS 내에서의 전반사(TIR)를 가능하게 하도록 폴리싱될 수 있다. TIR을 가능하게 하는 것은 PBS에 입사되는 광의 이용을 개선하여, 일정 범위의 각도 내에서 PBS에 입사되는 광의 실질적으로 전부가 원하는 면을 통해 PBS로부터 출사되도록 재지향된다.
각각의 컬러 광의 편광 성분이 통과하여 편광 회전 반사기(polarization rotating reflector)로 갈 수 있다. 편광 회전 반사기는, 편광 회전 반사기에 배치된 지연기의 유형 및 배향에 따라, 광의 전파 방향을 편향시키고 편광 성분의 크기를 변경시킨다. 편광 회전 반사기는 파장 선택성 미러(컬러 선택성 이색 필터 등) 및 지연기를 포함할 수 있다. 지연기는 1/8 파장 지연기, 1/4 파장 지연기 등과 같은 임의의 원하는 지연을 제공할 수 있다. 본 명세서에 기술된 실시예들에서, 1/4 파장 지연기 및 관련 이색 반사기를 사용하는 것이 이점이 있다. 선형 편광된 광은 광 편광 축에 45°의 각도로 정렬된 1/4 파장 지연기를 통과할 때 원편광된 광으로 변경된다. 컬러 결합기 내의 1/4 파장 지연기/반사기와 반사 편광기로부터의 후속 반사는 컬러 결합기로부터 효율적인 결합된 광 출력을 생성한다. 이와 달리, 선형 편광된 광은 다른 지연기 및 배향을 통과할 때 s-편광과 p-편광 사이의 편광 상태(타원형 또는 선형)로 변경되고, 그로 인해 결합기의 효율이 더 낮아질 수 있다. 편광 회전 반사기는 일반적으로 컬러 선택성 이색 필터 및 지연기를 포함한다. 인접한 광원에 대한 지연기 및 컬러 선택성 이색 필터의 위치는 각각의 편광 성분의 원하는 경로에 의존하고, 이에 대해서는 도면을 참조하여 다른 곳에서 기술된다. 일 태양에서, 반사 편광기는 콜레스테릭 액정 편광기와 같은 원형 편광기(circular polarizer)일 수 있다. 이 태양에 따르면, 편광 회전 반사기는 어떤 연관된 지연기도 없이 컬러 선택성 이색 필터를 포함할 수 있다.
프리즘, 반사 편광기, 1/4 파장 지연기, 미러, 필터 또는 다른 구성요소를 비롯한 광학 요소의 구성요소들은 적합한 광학 접착제에 의해 서로 접합될 수 있다. 구성요소를 서로 접합하는 데 사용되는 광학 접착제는 광학 요소에 사용되는 프리즘의 굴절률 이하의 굴절률을 가진다. 서로 완전히 접합된 광학 요소는 조립, 취급 및 사용 중의 정렬 안정성을 비롯한 여러 이점들을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 2개의 인접한 프리즘이 광학 접착제를 사용하여 서로 접합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 단일 광학 요소는 2개의 인접한 프리즘의 광학계(예를 들어, 2개의 인접한 삼각 프리즘의 광학계를 포함하는 단일 삼각 프리즘 등)를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
전술된 실시예는 도면 및 하기의 그 관련 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1은 PBS의 사시도이다. PBS(100)는 프리즘(110, 120)의 대각면들 사이에 배치되는 반사 편광기(190)를 포함한다. 프리즘(110)은 2개의 단부면(175, 185)과, 사이에 90° 각도를 갖는 제1 및 제2 프리즘면(130, 140)을 포함한다. 프리즘(120)은 2개의 단부면(170, 180) 사이에 90° 각도를 갖는 제3 및 제4 프리즘면(150, 160)을 포함한다. 제1 프리즘면(prism face)(130)은 제3 프리즘면(150)에 평행이고, 제2 프리즘면(140)은 제4 프리즘면(160)에 평행이다. 도 1에 도시된 4개의 프리즘면을 "제1", "제2", "제3" 및 "제4"로 식별하는 것은 단지 이하의 논의에서 PBS(100)의 설명을 명확히 하는 역할을 할 뿐이다. 제1 반사 편광기(190)는 직교 반사 편광기 또는 비-직교 반사 편광기일 수 있다. 비-직교 반사 편광기는 맥네일(MacNeille) 편광기와 같이, 무기 유전체의 순차적 침착에 의해 생성된 것과 같은 다층 무기 필름을 포함할 수 있다. 직교 반사 편광기(Cartesian reflective polarizer)는 편광축 상태(polarization axis state)를 가지며, 와이어-그리드 편광기 및 중합체성 다층 광학 필름(다층 중합체성 라미네이트의 압출 성형 및 그 후의 신장에 의해 제조될 수 있는 것 등) 둘다를 포함한다. 일 실시 형태에서, 반사 편광기(190)는 하나의 편광축이 제1 편광 상태(195)에 평행하고 제2 편광 상태(196)에 수직이도록 정렬되어 있다. 일 실시 형태에서, 제1 편광 상태(195)는 s-편광 상태일 수 있고, 제2 편광 상태(196)는 p-편광 상태일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 편광 상태(195)는 p-편광 상태일 수 있고, 제2 편광 상태(196)는 s-편광 상태일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 편광 상태(195)는 각각의 단부면(170, 175, 180, 185)에 수직이다.
직교 반사 편광기 필름은 완전히 평행화되지 않고 중앙 광 빔 축(light beam axis)으로부터 발산하거나 기울어져 있는 입력 광선을 높은 효율로 통과시킬 수 있는 편광 빔 분할기를 제공한다. 직교 반사 편광기 필름은 유전체 또는 중합체 재료의 다수의 층을 포함하는 중합체 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 유전체 필름의 사용은 낮은 광 감쇠 및 높은 광 통과 효율의 이점을 가질 수 있다. 다층 광학 필름은 미국 특허 제5,962,114호(Jonza 등) 또는 미국 특허 제6,721,096호(Bruzzone 등)에 기술되어 있는 것과 같은 중합체성 다층 광학 필름을 포함할 수 있다.
도 2는 몇몇 실시예에 사용된 바와 같은, PBS에 대한 1/4 파장 지연기의 정렬의 사시도이다. 1/4 파장 지연기는 입사 광의 편광 상태를 변경시키도록 사용될 수 있다. PBS 지연기 시스템(200)은 제1 프리즘(110) 및 제2 프리즘(120)을 가지는 PBS(100)를 포함한다. 제1 프리즘면(130)에 인접하여 1/4파 지연기(220)가 배치된다. 반사 편광기(190)는, 예를 들어, 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬되어 있는 직교 반사 편광기 필름이다. 1/4파 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 정렬될 수 있는 1/4파 편광 상태(295)를 포함한다. 도 2가 제1 편광 상태(195)에 대해 시계 방향으로 45°로 정렬된 편광 상태(295)를 나타내고 있지만, 편광 상태(295)는 그 대신에 제1 편광 상태(195)에 대해 반시계 방향으로 45°로 정렬될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 1/4파 편광 상태(295)는 제1 편광 방향(195)에 대해 임의의 각도 배향으로(예를 들어, 반시계 방향으로 90°부터 시계 방향으로 90°까지) 정렬될 수 있다. 기술된 바와 같이 대략 +/- 45°로 지연기를 배향하는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 선형 편광된 광이 편광 상태에 대해 그와 같이 정렬된 1/4파 지연기를 통과할 때 원형 편광된 광이 얻어지기 때문이다. 1/4 파장 지연기의 다른 배향은 미러로부터의 반사시, p-편광된 광으로 완전히 변환되지 않은 s-편광된 광, 및 s-편광된 광으로 완전히 변환되지 않은 p-편광된 광을 유발하여, 본 설명의 다른 부분에 기술된 광학 요소의 감소된 효율을 초래할 수 있다.
도 3은 폴리싱된 PBS(300) 내에서의 광선의 경로의 평면도를 나타낸 것이다. 일 실시 형태에 따르면, 프리즘(110, 1210)의 제1, 제2, 제3 및 제4 프리즘면(130, 140, 150, 160)은 폴리싱된 외부 표면이다. 다른 실시 형태에 따르면, PBS(100)의 모든 외부면(도시되지 않은 단부면을 포함함)은 폴리싱된 PBS(300) 내에서 경사진 광선의 TIR을 제공하는 폴리싱된 면이다. 폴리싱된 외부 표면은 프리즘(110, 120)의 굴절률 "n2" 미만인 굴절률 "n1"을 가지는 물질과 접촉하고 있다. TIR은 폴리싱된 PBS(300)에서 광 이용률을 향상시키며, 폴리싱된 PBS(300) 내로 향하는 광이 중심축을 따라 평행화되어 있지 않을 때(즉, 들어오는 광이 수렴하거나 발산할 때) 특히 그렇다. 적어도 일부 광은 제3 프리즘면(150)을 통해 빠져나갈 때까지 전반사에 의해 폴리싱된 PBS(300)에 포획되어 있다. 어떤 경우에, 실질적으로 모든 광은 제3 프리즘면(150)을 통해 빠져나갈 때까지 전반사에 의해 폴리싱된 PBS(300)에 포획되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광선 L0는 각도 θ1의 범위 내에서 제1 프리즘면(130)에 들어간다. 폴리싱된 PBS(300) 내에서의 광선 L1은 프리즘면(140, 160) 및 단부면(도시 생략)에서TIR 조건이 만족되도록 각도 θ2의 범위 내에서 전파한다. 광선 "AB", "AC" 및 "AD"는 제3 프리즘면(150)을 통해 빠져나가기 전에 상이한 입사각으로 반사 편광기(190)와 교차하는, 폴리싱된 PBS(300)를 통과하는 많은 광 경로들 중 3개를 나타낸다. 광선 "AB" 및 "AD" 둘다는 또한 빠져나가기 전에 프리즘면(160, 140)에서 각각 TIR을 겪는다. 폴리싱된 PBS(300)의 단부면에서도 역시 반사가 일어날 수 있도록 각도 θ1 및 θ2의 범위가 원추각(cone of angle)일 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 일 실시 형태에서, 넓은 범위의 입사각에 걸쳐 상이한 편광의 광을 효율적으로 분할하기 위해 반사 편광기(190)가 선택된다. 광을 넓은 범위의 입사각에 걸쳐 분할시키는 데에 중합체 다층 광학 필름이 특히 적합하다. 맥네일 편광기 및 와이어-그리드 편광기를 비롯한 다른 반사 편광기가 사용될 수 있지만, 편광된 광을 분할시키기에 덜 효율적이다. 맥네일 편광기는 설계 각도와는 실질적으로 상이한 입사각, 전형적으로는 편광 선택성 표면에 45도이거나 PBS의 입력면에 수직인 입사각에서 광을 효율적으로 투과시키지 못한다. 맥네일 편광기를 사용하는 편광된 광의 효율적 분할은 수직선으로부터 약 6 또는 7도 미만의 입사각으로 제한될 수 있는데, 그 이유는 몇몇의 더 큰 각도에서 p-편광 상태의 상당한 반사가 일어날 수 있고, 몇몇의 더 큰 각도에서 s-편광 상태의 상당한 투과가 또한 일어날 수 있기 때문이다. 이들 효과 모두는 맥네일 편광기의 분할 효율을 감소시킬 수 있다. 와이어-그리드 편광기를 사용하는 편광된 광의 효율적 분할은 전형적으로 와이어의 일측에 인접한 공기 갭을 필요로 하고, 와이어-그리드 편광기가 보다 높은 굴절률의 매질 내에 침지될 때 효율이 저하된다. 편광된 광을 분할시키는 데 사용되는 와이어-그리드 편광기가 예를 들어 PCT 공보 WO 2008/1002541호에 나타나 있다.
일 태양에서, 도 4a 및 도 4b는 PBS(100) 및 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)에 인접한 반사 프리즘(460)을 포함하는 컬러 결합기(400)로서 구성된 광학 요소의 개략 평면도이다. 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 각종의 광원에서 컬러 결합기(400)가 사용될 수 있다. 컬러 결합기(400)의 다양한 구성요소의 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해, 제1 및 제2 광원(440, 450)으로부터 방출된 각각의 편광 상태의 광선의 경로가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. PBS(100)는, 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 제1 프리즘(110)의 대각면과 제2 프리즘(120)의 대각면 사이에 배치된, 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬된 반사 편광기(190)를 포함한다. 반사 프리즘(460)은 PBS(100)를 빠져나가는 광의 일부분을 방향 전환하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 반사 프리즘(460)은 제5 프리즘면(462), 제5 프리즘면(462)과 90도 각도를 가지는 제6 프리즘면(464), 및 대각 프리즘면(466)을 포함한다. 미러(468)는 대각 프리즘면(466)에 인접하게 배치되어 있다. 미러(468)는 또한 다른 곳에서 기술된 펠리클 반사 편광기와 유사한 펠리클일 수 있으며, 반사 프리즘(460)이 필요하지 않다. 일 실시 형태에서, 반사 프리즘(460) 및 제2 프리즘(120)은 미러(468), 반사 편광기(190), 그리고 제3 및 제6 프리즘면(150, 464)으로 둘러싸인 3개의 면을 가지는 프리즘 등의 단일 광학 요소(도시 생략)일 수 있다.
제1 및 제2 파장 선택성 필터(410, 420)는 제2 및 제1 프리즘면(140, 130)과 각각 마주하게 배치되어 있다. 제1 및 제2 파장 선택성 필터(410, 420) 각각은 제1 및 제2 파장 스펙트럼의 광을 각각 투과시키고 다른 파장 스펙트럼의 광을 반사시키도록 선택된 컬러 선택성 이색 필터일 수 있다. 일 태양에서, 반사 편광기(190)는 중합체 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 반사 편광기(190)는 제1 및 제2 컬러 선택성 이색 필터(410, 420)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
지연기(220)는 제1 및 제2 컬러 선택성 이색 필터(410, 420) 각각과 마주하게 배치되어 있다. 지연기(220), 컬러 선택성 이색 필터(410, 420), 및 반사 편광기(190)는 협력하여, 하나의 편광 상태의 광을 제3 및 제6 프리즘면(150, 464)을 통해 투과시키고 다른 편광 상태의 광을 재순환시키며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 이하에서 기술되는 일 실시 형태에서, 컬러 결합기(400) 내의 각각의 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 배향된 1/4파 지연기이다.
다른 태양에 따르면, 광원을 편광 빔 분할기로부터 분리시키는 간격을 제공하는 것은 물론 광의 어떤 평행화를 제공하기 위해, 선택적인 광 터널(light tunnel)(430) 또는 렌즈 조립체(도시 생략)가 제1 및 제2 광원(440, 450) 각각에 제공될 수 있다. 광 터널은 직선 또는 곡선 측면을 가질 수 있거나, 렌즈 시스템으로 대체될 수 있다. 각각의 응용의 특정 상세 사항에 따라 상이한 접근법이 바람직할 수 있고, 당업자는 특정 응용을 위한 최적의 접근법을 선택하는 데 어려움이 없을 것이다.
결합된 광 출력의 균일성을 향상시키기 위해 선택적인 적분기(도시 생략)가 컬러 결합기(400)의 출력에 제공될 수 있다. 일 태양에 따르면, 각각의 광원( 440, 450)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 다양한 광원, 예를 들어 레이저, 레이저 다이오드, 유기 LED(OLED) 및 비-고체 광원, 예를 들어 적당한 집광기 또는 반사기를 갖는 초고압(UHP) 할로겐 또는 제논 램프가 사용될 수 있다. 본 발명에서 유용한 광원, 광 터널, 렌즈 및 광 적분기가, 예를 들어, 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제60/938,834호에 더 기술되어 있으며, 이 미국 출원의 개시 내용은 그 전체가 본 명세서에 포함된다.
제1 컬러 광(441)의 경로에 대해 이제부터 도 4b를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제1 컬러 광(441)은 제3 프리즘면(150)을 p-편광된 제1 컬러 광(445)으로서 빠져나가고 제6 프리즘면(464)을 p-편광된 제1 컬러 광(442)으로서 빠져나간다.
제1 광원(440)은 비편광된 제1 컬러 광(441)을 제1 컬러 선택성 이색 필터(410) 및 1/4파 지연기(220)를 통해 주입하고, 이 제1 컬러 광(441)은 제2 프리즘면(140)을 통해 PBS(100)에 들어가며, 반사 편광기(190)와 교차하고, p-편광된 제1 컬러 광(442)과 s-편광된 제1 컬러 광(443)으로 분할된다. p-편광된 제1 컬러 광(442)은 반사 편광기(190)를 통과하고, 제4 프리즘면(160)을 통해 PBS(100)를 빠져나가며, 제5 프리즘면(462)을 통해 반사 프리즘(460)에 들어가고, 미러(468)로부터 반사되며, 제6 프리즘면(464)을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(442)으로서 반사 프리즘(460)을 빠져나간다.
s-편광된 제1 컬러 광(443)은 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130)을 통해 PBS(100)를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(444)으로 변한다. 원형 편광된 광(444)은 제2 컬러 선택성 이색 필터(420)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제1 컬러 광(445)으로 변한다. p-편광된 제1 컬러 광(445)은 제1 프리즘면(130)을 통해 PBS(100)에 들어가고, 그대로 반사 편광기(190)를 통과하며, 제3 프리즘면(150)을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(445)으로서 PBS(100)를 빠져나간다.
제2 컬러 광(451)의 경로에 대해 이제부터 도 4a를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제2 컬러 광(451)은 제3 프리즘면(150)을 p-편광된 제2 컬러 광(452)으로서 빠져나가고 제6 프리즘면(464)을 p-편광된 제2 컬러 광(455)으로서 빠져나간다.
제2 광원(450)으로부터의 비편광된 제2 컬러 광(451)은 제2 컬러 선택성 이색 필터(420), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130)을 통해 PBS(100)에 들어가며, 반사 편광기(190)와 교차하고, p-편광된 제2 컬러 광(452)과 s-편광된 제2 컬러 광(453)으로 분할된다. p-편광된 제2 컬러 광(452)은 반사 편광기(190)를 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(452)으로서 PBS(100)를 빠져나간다.
s-편광된 제2 컬러 광(453)은 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140)을 통해 PBS(100)를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(454)으로 변한다. 원형 편광된 광(454)은 제1 컬러 선택성 이색 필터(410)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제2 컬러 광(455)으로 변한다. p-편광된 제2 컬러 광(140)은 제2 프리즘면(140)을 통해 PBS(100)에 들어가고, 그대로 반사 편광기(190)를 통과하며, 제4 프리즘면(160)을 통해 PBS(100)를 빠져나가고, 제5 프리즘면(462)을 통해 반사 프리즘(460)에 들어가고, 미러(468)로부터 반사되며, 제6 프리즘면(464)을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(455)으로서 반사 프리즘(460)을 빠져나간다.
일 실시 형태에서, 제1 컬러 광(441)은 녹색 광이고, 제2 컬러 광(451)은 마젠타 광이다. 이 실시 형태에 따르면, 제1 컬러 선택성 이색 필터(410)는 적색 및 청색(즉, 마젠타) 광 반사 및 녹색 광 투과 이색 필터이고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(420)는 녹색 광 반사 및 마젠타 광 투과 이색 필터이다. 이 실시 형태에 따르면, 반사 편광기(190)에 의해, 제2 컬러 광(451)의 청색 성분의 제1 편광 상태는 두번 투과되고, 제2 컬러 광(451)의 청색 성분의 제2 편광 상태는 한번 반사된다. 한번의 반사는 바람직하게는 청색층으로부터의 전방 표면 반사이고, 이는 반사 편광기(190)의 배향으로 인한 것이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
일 태양에서, 도 5a 및 도 5b는 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')를 포함하는 컬러 결합기(500)로서 구성된 광학 요소의 개략 평면도이다. 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 각종의 광원에서 컬러 결합기(500)가 사용될 수 있다. 컬러 결합기(500)의 다양한 구성요소의 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해, 제1 및 제2 광원(540, 550)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')는, 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 제1 프리즘(110, 120)의 대각면과 제2 프리즘(110', 120')의 대각면 사이에 배치된, 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬된 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')를 포함한다. 일 실시 형태에서, 제2 PBS(100')의 제1 프리즘(110') 및 제1 PBS(100)의 제1 프리즘(110)은 제2 반사 편광기(190'), 제1 반사 편광기(190), 그리고 제1 프리즘면(130') 및 제2 프리즘면(140)으로 둘러싸인 3개의 면을 가지는 프리즘 등의 단일 광학 요소(도시 생략)일 수 있다.
제1 및 제2 파장 선택성 필터(510, 520)는 제1 PBS(100)의 제2 프리즘면(140) 및 제2 PBS(100')의 제1 프리즘면(130')과 각각 마주하게 배치되어 있다. 제1 및 제2 파장 선택성 필터(510, 520) 각각은 제1 및 제2 파장 스펙트럼의 광을 각각 투과시키고 다른 파장 스펙트럼의 광을 반사시키도록 선택된 컬러 선택성 이색 필터일 수 있다. 일 태양에서, 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 중합체성 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 반사 편광기(190)는 제1 컬러 선택성 이색 필터(510)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하고, 제2 반사 편광기(190')는 제2 컬러 선택성 이색 필터(520)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
지연기(220)는 제1 및 제2 파장 선택성 필터(510, 520) 각각과 마주하게 배치되어 있다. 지연기(220), 파장 선택성 필터(510, 520), 그리고 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 협력하여, 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150')을 통해 하나의 편광 상태의 광을 투과시키고 다른 편광 상태의 광을 재순환시키며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 이하에서 기술되는 일 실시 형태에서, 컬러 결합기(500) 내의 각각의 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 배향된 1/4파 지연기이다.
다른 태양에 따르면, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 선택적인 광 터널(430) 또는 렌즈 조립체(도시 생략)가 제1 및 제2 광원(540, 550) 각각에 제공될 수 있으며, 그 개시 내용이 도 5a 및 도 5b에 똑같이 적용된다.
제1 컬러 광(541)의 경로에 대해 이제부터 도 5b를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제1 컬러 광(541)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 p-편광된 제1 컬러 광(542)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150')을 p-편광된 제1 컬러 광(545)으로서 빠져나간다.
제1 광원(540)으로부터의 비편광된 제1 컬러 광(541)은 제1 컬러 선택성 이색 필터(510), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 반사 편광기(190)와 교차하고, p-편광된 제1 컬러 광(542)과 s-편광된 제1 컬러 광(543)으로 분할된다. p-편광된 제1 컬러 광(542)은 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(542)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
s-편광된 제1 컬러 광(543)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나간다. s-편광된 제1 컬러 광(543)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(544)으로 변하고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(520)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제1 컬러 광(545)으로 변한다. p-편광된 제1 컬러 광(545)은 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제3 프리즘면(150')을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(545)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
제2 컬러 광(551)의 경로에 대해 이제부터 도 5a를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제2 컬러 광(551)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 p-편광된 제2 컬러 광(555)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150')을 p-편광된 제2 컬러 광(552)으로서 빠져나간다.
제2 광원(550)으로부터의 비편광된 제2 컬러 광(551)은 제2 컬러 선택성 이색 필터(520), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제2 컬러 광(552)과 s-편광된 제2 컬러 광(553)으로 분할된다. p-편광된 제2 컬러 광(552)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제3 프리즘면(150')을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(552)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
s-편광된 제2 컬러 광(553)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. s-편광된 제2 컬러 광(553)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(554)으로 변하고, 제1 컬러 선택성 이색 필터(510)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제2 컬러 광(555)으로 변한다. p-편광된 제2 컬러 광(555)은 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(190)를 통과하며, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(555)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
일 실시 형태에서, 제1 컬러 광(541)은 녹색 광이고, 제2 컬러 광(541)은 마젠타 광이다. 이 실시 형태에 따르면, 제1 컬러 선택성 이색 필터(510)는 적색 및 청색(즉, 마젠타) 광 반사 및 녹색 광 투과 이색 필터이고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(520)는 녹색 광 반사 및 마젠타 광 투과 이색 필터이다. 이 실시 형태에 따르면, 각각의 반사 편광기(190, 190')에 의해, 제2 컬러 광(551)의 청색 성분의 제1 편광 상태는 한번 투과되고, 제2 컬러 광(551)의 청색 성분의 제2 편광 상태는 한번 반사된다. 한번의 반사는 바람직하게는 청색층으로부터의 전방 표면 반사이고, 이는 반사 편광기(190, 190')의 배향으로 인한 것이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
일 태양에서, 도 6a 내지 도 6c는 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')를 포함하는 컬러 결합기(600)로서 구성된 광학 요소의 개략 평면도이다. 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 각종의 광원에서 컬러 결합기(600)가 사용될 수 있다. 컬러 결합기(600)의 다양한 구성요소의 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해, 제1, 제2 및 제3 광원(650, 660, 670)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있다. 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')는, 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 제1 프리즘(110, 120)의 대각면과 제2 프리즘(110', 120')의 대각면 사이에 배치된, 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬된 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')를 포함한다. 일 실시 형태에서, 제2 PBS(100')의 제2 프리즘(120') 및 제1 PBS(100)의 제2 프리즘(120)은 제2 반사 편광기(190'), 제1 반사 편광기(190), 그리고 제4 프리즘면(160') 및 제3 프리즘면(150)으로 둘러싸인 3개의 면을 가지는 프리즘 등의 단일 광학 요소(도시 생략)일 수 있다.
제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(610, 620, 630)는 제1 PBS(100)의 제1 프리즘면(140), 제2 PBS(100')의 제2 프리즘면(140'), 및 제2 PBS(100')의 제1 프리즘면(130')과 각각 마주하게 배치되어 있다. 제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(610, 620, 630) 각각은 제1, 제2 및 제3 파장 스펙트럼의 광을 각각 투과시키고 다른 파장 스펙트럼의 광을 반사시키도록 선택된 컬러 선택성 이색 필터일 수 있다. 일 태양에서, 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 중합체성 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 반사 편광기(190)는 제1 컬러 선택성 이색 필터(610)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하고, 제2 반사 편광기(190')는 제2 컬러 선택성 이색 필터(620) 및 제3 컬러 선택성 이색 필터(630) 둘다에 근접하여 배치된 청색층을 포함하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
광대역 미러(broadband mirror)(640)를 포함하는 편광 회전 반사기는 제1 PBS(100)의 제2 프리즘면(140)과 마주하게 배치되어 있다. 편광 회전 반사기는 제2 프리즘면(140)과 광대역 미러(640) 사이에 배치된 지연기(220)를 추가로 포함한다. 광대역 미러(640) 및 지연기(220)는 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가는 광의 편광 상태를 변환하고 변환된 편광 상태 광을 다시 제1 PBS(100)로 방향 전환시키는 역할을 하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
지연기(220)는 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 필터(610, 620, 630) 각각과 마주하게 배치되어 있다. 지연기(220), 컬러 선택성 필터(610, 620, 630), 그리고 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 협력하여, 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통해 하나의 편광 상태의 광을 투과시키고 다른 편광 상태의 광을 재순환시키며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 이하에서 기술되는 일 실시 형태에서, 컬러 결합기(600) 내의 각각의 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 배향된 1/4파 지연기이다.
다른 태양에 따르면, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 선택적인 광 터널(430) 또는 렌즈 조립체(도시 생략)가 제1, 제2 및 제3 광원(650, 660, 670) 각각에 제공될 수 있으며, 그 개시 내용이 도 6a 내지 도 6c에 똑같이 적용된다.
제1 컬러 광(651)의 경로에 대해 이제부터 도 6c를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제1 컬러 광(651)은 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150)을 p-편광된 제1 컬러 광(652)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제1 컬러 광(659)으로서 빠져나간다.
제1 광원(650)으로부터의 비편광된 제1 컬러 광(651)은 제1 컬러 선택성 이색 필터(610), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)와 교차하고, p-편광된 제1 컬러 광(652)과 s-편광된 제1 컬러 광(653)으로 분할된다. p-편광된 제1 컬러 광(652)은 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(652)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
s-편광된 제1 컬러 광(643)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(654)으로 변하고, 광대역 미러(640)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제1 컬러 광(655)으로 변한다. p-편광된 제1 컬러 광(655)은 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(190)를 통과하며, 제4 프리즘면(160)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가고, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나간다. p-편광된 제1 컬러 광(655)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(656)으로 변하고, 제3 컬러 선택성 이색 필터(630)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제1 컬러 광(657)으로 변하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나간다. s-편광된 제1 컬러 광(657)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(658)으로 변하고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(620)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제1 컬러 광(659)으로 되고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(659)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
제2 컬러 광(661)의 경로에 대해 이제부터 도 6b를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제2 컬러 광(661)은 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150)을 p-편광된 제2 컬러 광(669)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제2 컬러 광(662)으로서 빠져나간다.
제2 광원(660)으로부터의 비편광된 제2 컬러 광(661)은 제2 컬러 선택성 이색 필터(620), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제2 컬러 광(662)과 s-편광된 제2 컬러 광(663)으로 분할된다. p-편광된 제2 컬러 광(662)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(662)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
s-편광된 제2 컬러 광(663)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(664)으로 변하고, 제3 컬러 선택성 이색 필터(630)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제2 컬러 광(665)으로 변하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나간다. p-편광된 제2 컬러 광(665)은 제4 프리즘면(160)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(190)를 통과하며, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(666)으로 변한다. 원형 편광된 광(666)은 광대역 미러(640)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제2 컬러 광(667)으로 변하고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. s-편광된 제2 컬러 광(667)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(668)으로 변하고, 제1 컬러 선택성 이색 필터(610)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제2 컬러 광(669)으로 변하고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어간다. p-편광된 제2 컬러 광(669)은 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(669)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
제3 컬러 광(671)의 경로에 대해 이제부터 도 6a를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제3 컬러 광(671)은 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150)을 p-편광된 제3 컬러 광(679)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제3 컬러 광(675)으로서 빠져나간다.
제3 광원(670)으로부터의 비편광된 제3 컬러 광(671)은 제3 컬러 선택성 이색 필터(630), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제3 컬러 광(672)과 s-편광된 제3 컬러 광(673)으로 분할된다. p-편광된 제3 컬러 광(672)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가고, 제4 프리즘면(160)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. p-편광된 제3 컬러 광(672)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(676)으로 변하고, 광대역 미러(640)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제3 컬러 광(677)으로 변하고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어간다. s-편광된 제3 컬러 광(677)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(678)으로 변하고, 제1 컬러 선택성 이색 필터(610)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(679)를 통과하여 p-편광된 제3 컬러 광(679)으로 변한다. p-편광된 제3 컬러 광(679)은 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(190)를 통과하며, 제3 프리즘면(150)을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(679)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
s-편광된 제3 컬러 광(673)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(674)으로 변하고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(620)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제3 컬러 광(675)으로 변한다. p-편광된 제3 컬러 광(675)은 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(675)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
일 실시 형태에서, 제1 컬러 광(651)은 녹색 광이고, 제2 컬러 광(661)은 청색 광이며, 제3 컬러 광(671)은 적색 광이다. 이 실시 형태에 따르면, 제1 컬러 선택성 이색 필터(610)는 적색 및 청색 광 반사 및 녹색 광 투과 이색 필터이고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(620)는 녹색 및 적색 광 반사 및 청색 광 투과 이색 필터이며, 제3 컬러 선택성 이색 필터(630)는 청색 및 녹색 광 반사 및 적색 광 투과 이색 필터이다. 이 실시 형태에 따르면, 청색 제2 컬러 광(661)의 제1 편광 상태는 각각의 반사 편광기(190, 190')를 통해 두번 투과되고, 청색 제2 컬러 광(661)의 제2 편광 상태는 각각의 반사 편광기(190, 190')에 의해 한번 반사된다. 한번의 반사는 바람직하게는 청색층으로부터의 전방 표면 반사이고, 이는 반사 편광기(190, 190')의 배향으로 인한 것이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
일 실시 형태에서, 제4 컬러 광(도시 생략)도 역시 컬러 결합기(600)에 주입될 수 있다. 이 실시 형태에서, 편광 회전 반사기는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 제1, 제2 및 제3 광원(650, 660, 670), 선택적인 광 터널(430), 및 컬러 선택성 이색 필터(610, 620, 630)과 유사한 방식으로 배열된, 전술한 광대역 미러(640)를 대체하는 제4 컬러 선택성 이색 필터, 선택적인 광 터널, 및 제4 광원을 포함한다. 제4 컬러 선택성 이색 필터는 제1, 제2 및 제3 컬러 광(651, 661, 671)을 반사시키고, 제4 컬러 광(도시 생략)을 투과시킨다. 이 실시 형태에서, 제4 컬러 광도 역시 p-편광 상태에서 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통과한다.
일 태양에서, 도 7a 내지 도 7d는 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')를 포함하는 컬러 결합기(700)로서 구성된 광학 요소의 개략 평면도이다. 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 각종의 광원에서 컬러 결합기(700)가 사용될 수 있다. 컬러 결합기(700)의 다양한 구성요소의 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해, 제1, 제2 및 제3 광원(740, 750, 760)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 7a 내지 도 7c에 도시되어 있다. 선택적인 제4 광원(780)의 경로가 도 7d에 도시되어 있다. 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')는, 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 제1 프리즘(110, 120)의 대각면과 제2 프리즘(110', 120')의 대각면 사이에 배치된, 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬된 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')를 포함한다.
제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(710, 720, 730)는 제1 PBS(100)의 제2 프리즘면(140), 제2 PBS(100')의 제2 프리즘면(140'), 및 제2 PBS(100')의 제1 프리즘면(130')과 각각 마주하게 배치되어 있다. 제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(710, 720, 730) 각각은 제1, 제2 및 제3 파장 스펙트럼의 광을 각각 투과시키고 다른 파장 스펙트럼의 광을 반사시키도록 선택된 컬러 선택성 이색 필터일 수 있다. 일 태양에서, 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 중합체성 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 반사 편광기(190)는 제1 컬러 선택성 이색 필터(710)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하고, 제2 반사 편광기(190')는 제2 컬러 선택성 이색 필터(720) 및 제3 컬러 선택성 이색 필터(730)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
지연기(220)는 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 필터(710, 720, 730) 각각과 마주하게 배치되어 있다. 지연기(220), 컬러 선택성 필터(710, 720, 730), 그리고 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 협력하여, 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통해 하나의 편광 상태의 광을 투과시키고 다른 편광 상태의 광을 재순환시키며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 이하에서 기술되는 일 실시 형태에서, 컬러 결합기(700) 내의 각각의 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 배향된 1/4파 지연기이다.
컬러 결합기(700)는 제1 PBS(100)의 제1 프리즘면(130)과 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150') 사이에 배치된 반파 지연기(770)를 추가로 포함한다. 반파 지연기(770)는 제1 및 제2 편광기(190, 190')와 협력하여, 그를 통과하는 광의 편광 상태를 변환하고, 또한 제1 편광 상태(195)에 대해 대략 45°로 배향되어 있다.
다른 태양에 따르면, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 선택적인 광 터널(430) 또는 렌즈 조립체(도시 생략)가 제1, 제2 및 제3 광원(740, 750, 760) 각각에 제공될 수 있으며, 그 개시 내용이 도 7a 내지 도 7d에 똑같이 적용된다.
제1 컬러 광(741)의 경로에 대해 이제부터 도 7c를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제1 컬러 광(741)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 p-편광된 제1 컬러 광(742)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제1 컬러 광(748)으로서 빠져나간다.
제1 광원(740)으로부터의 비편광된 제1 컬러 광(741)은 제1 컬러 선택성 이색 필터(710), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 반사 편광기(190)와 교차하고, p-편광된 제1 컬러 광(742)과 s-편광된 제1 컬러 광(743)으로 분할된다. p-편광된 제1 컬러 광(742)은 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(742)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
s-편광된 제1 컬러 광(743)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 반파 지연기(770)를 통과할 때 p-편광된 제1 컬러 광(744)으로 변하고, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나간다. p-편광된 제1 컬러 광(744)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(745)으로 변하고, 제3 컬러 선택성 이색 필터(730)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제1 컬러 광(746)으로 변한다. s-편광된 제1 컬러 광(746)은 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되며, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(747)으로 변한다. 원형 편광된 광(747)은 제2 컬러 선택성 이색 필터(720)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제1 컬러 광(748)으로 변하고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제1 컬러 광(748)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
제2 컬러 광(751)의 경로에 대해 이제부터 도 7b를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제2 컬러 광(751)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 p-편광된 제2 컬러 광(758)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제2 컬러 광(752)으로서 빠져나간다.
제2 광원(750)으로부터의 비편광된 제2 컬러 광(751)은 제2 컬러 선택성 이색 필터(720), 1/4파 지연기(751)를 통과하고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제2 컬러 광(752)과 s-편광된 제2 컬러 광(753)으로 분할된다. p-편광된 제2 컬러 광(752)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(752)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
s-편광된 제2 컬러 광(753)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(754)으로 변하고, 제3 컬러 선택성 이색 필터(730)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제2 컬러 광(755)으로 변하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나간다. p-편광된 제2 컬러 광(755)은 반파 지연기(770)를 통과할 때 s-편광된 제2 컬러 광(756)으로 변하고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되며, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(757)으로 변한다. 원형 편광된 광(757)은 제1 컬러 선택성 이색 필터(710)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제2 컬러 광(758)으로 변하고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제2 컬러 광(758)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
제3 컬러 광(761)의 경로에 대해 이제부터 도 7a를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제3 컬러 광(761)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 p-편광된 제3 컬러 광(768)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제3 컬러 광(765)으로서 빠져나간다.
제3 광원(760)으로부터의 비편광된 제3 컬러 광(761)은 제3 컬러 선택성 이색 필터(730), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제3 컬러 광(762)과 s-편광된 제3 컬러 광(763)으로 분할된다. p-편광된 제3 컬러 광(762)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 반파 지연기(770)를 통과할 때 s-편광된 제3 컬러 광(766)으로 변한다. s-편광된 제3 컬러 광(766)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(767)으로 변하고, 제1 컬러 선택성 이색 필터(710)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제3 컬러 광(768)으로 변한다. p-편광된 제3 컬러 광(768)은 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(190)를 통과하며, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(768)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
s-편광된 제3 컬러 광(763)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(764)으로 변하고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(720)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제3 컬러 광(765)으로 변한다. p-편광된 제3 컬러 광(765)은 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(765)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
일 실시 형태에서, 제1 컬러 광(741)은 녹색 광이고, 제2 컬러 광(741)은 청색 광이며, 제3 컬러 광(741)은 적색 광이다. 이 실시 형태에 따르면, 제1 컬러 선택성 이색 필터(710)는 적색 및 청색 광 반사 및 녹색 광 투과 이색 필터이고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(720)는 녹색 및 적색 광 반사 및 청색 광 투과 이색 필터이며, 제3 컬러 선택성 이색 필터(730)는 청색 및 녹색 광 반사 및 적색 광 투과 이색 필터이다. 이 실시 형태에 따르면, 청색 제2 컬러 광(751)의 제1 편광 상태는 제2 반사 편광기(190')를 통해 두번 투과되고 제1 반사 편광기(190')를 통해 한번 투과되며, 청색 제2 컬러 광(751)의 제2 편광 상태는 제2 반사 편광기(190') 및 제1 반사 편광기(190) 각각에 의해 한번 반사된다. 각각의 반사 편광기로부터의 한번의 반사는 바람직하게는 청색층으로부터의 전방 표면 반사이고, 이는 반사 편광기(190, 190')의 배향으로 인한 것이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
일 실시 형태에서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제4 컬러 광도 역시 컬러 결합기(700)에 주입될 수 있다. 이 실시 형태에서, 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150)에 인접하여 선택적인 광 터널(430)이 배치될 수 있고, 제4 광원(780)은 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 제1, 제2 및 제3 광원(740, 750, 760) 및 선택적인 광 터널(430)과 유사한 방식으로 배열될 수 있다. 이 실시 형태에서, 부가의 1/4파 지연기(220) 및 부가의 컬러 선택성 이색 필터가 필요하지 않은 데, 그 이유는 제1, 제2 또는 제3 광원(740, 750, 760)으로부터의 광선 중 어떤 것도 제3 프리즘면(150)을 통과하지 않기 때문이다. 이 실시 형태에서, s-편광된 제4 컬러 광은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통과한다. s-편광된 제4 컬러 광이 컬러 선택성 적층형 지연 필터(color-selective stacked retardation filter)에 의해 회전되어 p-편광된 제4 컬러 광으로 되며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
제4 컬러 광원(780)으로부터의 제4 컬러 광(781)은 선택적인 광 터널(430)를 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)와 교차하고, 제1 반사 편광기(190)에서 p-편광된 제4 컬러 광(782)과 s-편광된 제4 컬러 광(783)으로 분할된다. s-편광된 제4 컬러 광(783)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제4 컬러 광(783)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
p-편광된 제4 컬러 광(782)은 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 반파 지연기(770)를 통과할 때 s-편광된 제4 컬러 광(784)으로 변하고, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100)에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제4 프리즘면(160')을 통해 제2 PBS(100')를 s-편광된 제4 컬러 광(784)으로서 빠져나간다.
일 태양에서, 도 8a는 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')를 포함하는 컬러 결합기(800)로서 구성된 광학 요소의 개략 평면도이다. 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 각종의 광원에서 컬러 결합기(800)가 사용될 수 있다. 컬러 결합기(800)의 다양한 구성요소의 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해, 제3 광원(860)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 8a에 도시되어 있다. 제1 및 제2 광원(840, 850)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 8a에 도시되어 있지만, 이들 광 경로가 제3 광원(860)에 대해 제공되는 설명 및 도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7d에서의 컬러 결합기 실시예에 대해 제공된 설명으로부터 용이하게 결정된다.
제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')는 제1 및 제2 반사 편광기(890, 190')를 포함한다. 제1 반사 편광기(890)는, 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 제1 편광 상태(195)에 대해 90도로 정렬되고, 제1 프리즘(110)의 대각면과 제2 프리즘(120)의 대각면 사이에 배치되며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 제2 반사 편광기(190')는 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬되고, 제1 프리즘(110')의 대각면과 제2 프리즘(120')의 대각면 사이에 배치되며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 일 실시 형태에서, 제2 PBS(100')의 제2 프리즘(120') 및 제1 PBS(100)의 제1 프리즘(110)은 제2 반사 편광기(190'), 제1 반사 편광기(890), 제4 프리즘면(160') 및 제2 프리즘면(140)으로 둘러싸인 4개의 면을 가지는 평행사변형 등의 단일 광학 요소(도시 생략)일 수 있다.
제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(810, 820, 830)는 제1 PBS(100)의 제2 프리즘면(140), 제2 PBS(100')의 제2 프리즘면(140'), 및 제2 PBS(100')의 제1 프리즘면(130')과 각각 마주하게 배치되어 있다. 제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(810, 820, 830) 각각은 제1, 제2 및 제3 파장 스펙트럼의 광을 각각 투과시키고 다른 파장 스펙트럼의 광을 반사시키도록 선택된 컬러 선택성 이색 필터일 수 있다. 일 태양에서, 제1 및 제2 반사 편광기(890, 190')는 중합체성 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 반사 편광기(890)는 제1 컬러 선택성 이색 필터(810)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하고, 제2 반사 편광기(190')는 제2 컬러 선택성 이색 필터(820) 및 제3 컬러 선택성 이색 필터(830)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
지연기(220)는 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 필터(810, 820, 830) 각각과 마주하게 배치되어 있다. 지연기(220), 컬러 선택성 필터(810, 820, 830), 그리고 제1 및 제2 반사 편광기(890, 190')는 협력하여, 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 통해 한 편광 상태의 광을 투과시키고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통해 다른 편광 상태의 광을 투과시키고 다른 편광 상태의 광을 재순환시키며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 이하에서 기술되는 일 실시 형태에서, 컬러 결합기(800) 내의 각각의 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 배향된 1/4파 지연기이다.
컬러 결합기(800)는 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)과 마주하게 배치된 반파 지연기(870)를 추가로 포함한다. 반파 지연기(870)는 제1 및 제2 편광기(890, 190')와 협력하여, 그를 통과하는 광의 편광 상태를 변환하고, 또한 제1 편광 상태(195)에 대해 대략 45°로 배향되어 있다. 일 실시 형태(도시 생략)에서, 반파 지연기는 그 대신에 제2 프리즘(120)의 대각면 상에서 제1 반사 편광기(890)에 인접하여 배치될 수 있다. 광원(840, 850, 860) 각각으로부터 얻어진 출력 광은 도 8a 및 도 8c에 도시된 구성을 참조하여 기술된 것과 동일한 채로 있다.
다른 태양에 따르면, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 선택적인 광 터널(430) 또는 렌즈 조립체(도시 생략)가 제1, 제2 및 제3 광원(840, 850, 860) 각각에 제공될 수 있으며, 그 개시 내용이 도 8a에 똑같이 적용된다.
제3 컬러 광(861)의 경로에 대해 이제부터 도 8a를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제3 컬러 광(861)은 반파 지연기(870)를 p-편광된 제3 컬러 광(868)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제3 컬러 광(865)으로서 빠져나간다.
제3 광원(860)으로부터의 비편광된 제3 컬러 광(861)은 제3 컬러 선택성 이색 필터(830), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제3 컬러 광(862)과 s-편광된 제3 컬러 광(863)으로 분할된다. p-편광된 제3 컬러 광(862)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(890)로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. p-편광된 제3 컬러 광(862)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(866)으로 변하고, 제1 컬러 선택성 이색 필터(810)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제3 컬러 광(867)으로 변한다. s-편광된 제3 컬러 광(867)은 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(890)를 통과하며, 제4 프리즘면(160)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가고, 1/4파 지연기(870)를 통과할 때 p-편광된 제3 컬러 광(868)으로 변한다.
s-편광된 제3 컬러 광(863)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(864)으로 변하고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(820)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제3 컬러 광(865)으로 변한다. p-편광된 제3 컬러 광(865)은 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(865)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
일 실시 형태에서, 제1 광원(840)은 녹색 광을 방출하고, 제2 광원(850)은 청색 광을 방출하며, 제3 컬러 광원(861)은 적색 광이다. 이 실시 형태에 따르면, 제1 컬러 선택성 이색 필터(810)는 적색 및 청색 광 반사 및 녹색 광 투과 이색 필터이고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(820)는 녹색 및 적색 광 반사 및 청색 광 투과 이색 필터이며, 제3 컬러 선택성 이색 필터(830)는 청색 및 녹색 광 반사 및 적색 광 투과 이색 필터이다. 이 실시 형태에 따르면, 제2 광원(850)으로부터의 청색 컬러 광의 p-편광 상태는 제2 반사 편광기(190')를 통해 두번 투과되고 제1 반사 편광기(890)로부터 한번 반사되며, 제2 광원(850)으로부터의 청색 컬러 광의 s-편광 상태는 제2 반사 편광기(190')에 의해 한번 반사되고 제1 반사 편광기(890)를 통해 한번 투과된다. 반사는 바람직하게는 청색층으로부터의 전방 표면 반사이고, 이는 반사 편광기(890, 190')의 배향으로 인한 것이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
일 실시 형태에서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 제4 컬러 광도 역시 컬러 결합기(800)에 주입될 수 있다. 이 실시 형태에서, 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150)에 인접하여 선택적인 광 터널(430)이 배치될 수 있고, 제4 광원(880)은 도 8a에 도시된 바와 같이 제1, 제2 및 제3 광원(840, 850, 860) 및 선택적인 광 터널(430)과 유사한 방식으로 배열될 수 있다. 이 실시 형태에서, 부가의 1/4파 지연기(220) 및 부가의 컬러 선택성 이색 필터가 필요하지 않은 데, 그 이유는 제1, 제2 또는 제3 광원(840, 850, 860)으로부터의 광선 중 어떤 것도 제3 프리즘면(150)을 통과하지 않기 때문이다. 이 실시 형태에서, s-편광된 제4 컬러 광은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통과한다. s-편광된 제4 컬러 광이 컬러 선택성 적층형 지연 필터(color-selective stacked retardation filter)에 의해 회전되어 p-편광된 제4 컬러 광으로 되며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
제4 컬러 광원(880)으로부터의 제4 컬러 광(881)은 선택적인 광 터널(430)를 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(890)와 교차하고, 제1 반사 편광기(190)에서 p-편광된 제4 컬러 광(883)과 s-편광된 제4 컬러 광(882)으로 분할된다. p-편광된 제4 컬러 광(883)은 제1 반사 편광기(890)로부터 반사되고, 제4 프리즘면(160)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 반파 지연기(870)를 통과할 때 s-편광된 제4 컬러 광(884)으로 변한다.
s-편광된 제4 컬러 광(882)은 제1 반사 편광기(890)를 통과하고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되며, 제4 프리즘면(160')을 통해 s-편광된 제4 컬러 광(882)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
일 태양에서, 도 8b는 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')를 포함하는 컬러 결합기(801)로서 구성된 광학 요소의 개략 평면도이다. 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 각종의 광원에서 컬러 결합기(801)가 사용될 수 있다. 컬러 결합기(801)의 다양한 구성요소의 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해, 제3 광원(860)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 8b에 도시되어 있다. 제1 및 제2 광원(840, 850)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 8b에 도시되어 있지만, 이들 광 경로가 제3 광원(860)에 대해 제공되는 설명 및 도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7d에서의 컬러 결합기 실시예에 대해 제공된 설명으로부터 용이하게 결정된다.
제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')는, 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 제1 프리즘(110, 120)의 대각면과 제2 프리즘(110', 120')의 대각면 사이에 배치된, 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬된 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')를 포함한다. 일 실시 형태에서, 제2 PBS(100')의 제2 프리즘(120') 및 제1 PBS(100)의 제1 프리즘(110)은 제2 반사 편광기(190'), 반파 지연기(870), 제4 프리즘면(160') 및 제2 프리즘면(140)으로 둘러싸인 4개의 면을 가지는 평행사변형 등의 단일 광학 요소(도시 생략)일 수 있다.
제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(810, 820, 830)는 제1 PBS(100)의 제2 프리즘면(140), 제2 PBS(100')의 제2 프리즘면(140'), 및 제2 PBS(100')의 제1 프리즘면(130')과 각각 마주하게 배치되어 있다. 제1, 제2 및 제3 파장 선택성 필터(810, 820, 830) 각각은 제1, 제2 및 제3 파장 스펙트럼의 광을 각각 투과시키고 다른 파장 스펙트럼의 광을 반사시키도록 선택된 컬러 선택성 이색 필터일 수 있다. 일 태양에서, 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 중합체성 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 반사 편광기(190)는 제1 컬러 선택성 이색 필터(810)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하고, 제2 반사 편광기(190')는 제2 컬러 선택성 이색 필터(820) 및 제3 컬러 선택성 이색 필터(830)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
지연기(220)는 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 필터(810, 820, 830) 각각과 마주하게 배치되어 있다. 지연기(220), 컬러 선택성 필터(810, 820, 830), 그리고 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 협력하여, 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통해 하나의 편광 상태의 광을 투과시키고 다른 편광 상태의 광을 재순환시키며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 이하에서 기술되는 일 실시 형태에서, 컬러 결합기(801) 내의 각각의 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 배향된 1/4파 지연기이다.
컬러 결합기(801)는 제1 프리즘(110)의 대각면 및 제1 반사 편광기(190)에 인접하여 제1 반사 편광기(190, 190') 사이에 배치된 반파 지연기(870)를 추가로 포함한다. 반파 지연기(870)는 제1 및 제2 편광기(190, 190')와 협력하여, 그를 통과하는 광의 편광 상태를 변환하고, 또한 제1 편광 상태(195)에 대해 대략 45°로 배향되어 있다. 일 실시 형태(도시 생략)에서, 반파 지연기는 그 대신에 제1 PBS(100)의 제1 프리즘면(130)과 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150') 사이에 배치되어 있다. 광원(840, 850, 860) 각각으로부터 얻어진 출력 광은 도 8b 및 도 8d에 도시된 구성을 참조하여 기술된 것과 동일한 채로 있다.
다른 태양에 따르면, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 선택적인 광 터널(430) 또는 렌즈 조립체(도시 생략)가 제1, 제2 및 제3 광원(840, 850, 860) 각각에 제공될 수 있으며, 그 개시 내용이 도 8b에 똑같이 적용된다.
제3 컬러 광(861)의 경로에 대해 이제부터 도 8b를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제3 컬러 광(861)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 p-편광된 제3 컬러 광(869)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 p-편광된 제3 컬러 광(865)으로서 빠져나간다.
제3 광원(860)으로부터의 비편광된 제3 컬러 광(861)은 제3 컬러 선택성 이색 필터(830), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제3 컬러 광(862)과 s-편광된 제3 컬러 광(863)으로 분할된다. p-편광된 제3 컬러 광(862)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하고, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 반파 지연기(870)를 통과하여 s-편광된 제3 컬러 광(도시 생략)으로 변하며, 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 또 다시 반파 지연기(870)를 통과하여 p-편광된 제3 컬러 광(866)으로 되며, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. p-편광된 제3 컬러 광(866)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(867)으로 변하고, 제1 컬러 선택성 이색 필터(810)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제3 컬러 광(868)으로 변한다. s-편광된 제3 컬러 광(868)은 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 반파 지연기(870)를 통과하여 p-편광된 제3 컬러 광(869)으로 변하며, 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(869)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
s-편광된 제3 컬러 광(863)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(864)으로 변하고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(820)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제3 컬러 광(865)으로 변한다. p-편광된 제3 컬러 광(865)은 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제4 프리즘면(160')을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(865)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
일 실시 형태에서, 제1 광원(840)은 녹색 광을 방출하고, 제2 광원(850)은 청색 광을 방출하며, 제3 컬러 광원(861)은 적색 광이다. 이 실시 형태에 따르면, 제1 컬러 선택성 이색 필터(810)는 적색 및 청색 광 반사 및 녹색 광 투과 이색 필터이고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(820)는 녹색 및 적색 광 반사 및 청색 광 투과 이색 필터이며, 제3 컬러 선택성 이색 필터(830)는 청색 및 녹색 광 반사 및 적색 광 투과 이색 필터이다. 이 실시 형태에 따르면, 제2 광원(850)으로부터의 청색 컬러 광의 p-편광 상태는 제2 반사 편광기(190')를 통해 두번 투과되고 제1 반사 편광기(190)를 통해 한번 투과되며, 제2 광원(850)으로부터의 청색 컬러 광의 s-편광 상태는 제2 반사 편광기(190')에 의해 한번 반사되고 제1 반사 편광기(190)에 의해 한번 반사된다. 한번의 반사는 바람직하게는 청색층으로부터의 전방 표면 반사이고, 이는 반사 편광기(190, 190')의 배향으로 인한 것이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
일 실시 형태에서, 도 8d에 도시된 바와 같이, 제4 컬러 광도 역시 컬러 결합기(801)에 주입될 수 있다. 이 실시 형태에서, 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150)에 인접하여 선택적인 광 터널(430)이 배치될 수 있고, 제4 광원(890)은 도 8b에 도시된 바와 같이 제1, 제2 및 제3 광원(840, 850, 860) 및 선택적인 광 터널(430)과 유사한 방식으로 배열될 수 있다. 이 실시 형태에서, 부가의 1/4파 지연기(220) 및 부가의 컬러 선택성 이색 필터가 필요하지 않은 데, 그 이유는 제1, 제2 또는 제3 광원(840, 850, 860)으로부터의 광선 중 어떤 것도 제3 프리즘면(150)을 통과하지 않기 때문이다. 이 실시 형태에서, s-편광된 제4 컬러 광은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통과한다. s-편광된 제4 컬러 광이 컬러 선택성 적층형 지연 필터(color-selective stacked retardation filter)에 의해 회전되어 p-편광된 제4 컬러 광으로 되며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
제4 컬러 광원(890)으로부터의 제4 컬러 광(891)이 선택적인 광 터널(430)을 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)와 교차한다. s-편광된 제4 컬러 광(893)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제4 프리즘면(160)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. p-편광된 제4 컬러 광은 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 반파 지연기(870)를 통과할 때 s-편광된 제4 컬러 광(892)으로 변한다. s-편광된 제4 컬러 광(892)은 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가며, 제3 프리즘면(150')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되며, 제4 프리즘면(160')을 통해 s-편광된 제4 컬러 광(892)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
일 태양에서, 도 9a 내지 도 9c는 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')를 포함하는 컬러 결합기(900)로서 구성된 광학 요소의 개략 평면도이다. 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 각종의 광원에서 컬러 결합기(900)가 사용될 수 있다. 컬러 결합기(900)의 다양한 구성요소의 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해, 제1 및 제2 광원(940, 950)으로부터 방출된 각각의 편광의 광선의 경로가 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있다. 선택적인 제3 광원(960)의 경로가 도 9c에 도시되어 있다. 제1 PBS(100) 및 제2 PBS(100')는, 다른 곳에서 기술하는 바와 같이, 제1 프리즘(110, 120)의 대각면과 제2 프리즘(110', 120')의 대각면 사이에 배치된, 제1 편광 상태(195)에 맞춰 정렬된 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')를 포함한다. 일 실시 형태에서, 제2 PBS(100')의 제1 프리즘(110') 및 제1 PBS(100)의 제1 프리즘(110)은 제2 반사 편광기(190'), 제1 반사 편광기(190), 그리고 제1 프리즘면(130') 및 제2 프리즘면(140)으로 둘러싸인 3개의 면을 가지는 프리즘 등의 단일 광학 요소(도시 생략)일 수 있다.
제1 및 제2 파장 선택성 필터(910, 920)는 제1 PBS(100)의 제3 프리즘면(150) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')과 각각 마주하게 배치되어 있다. 제1 및 제2 파장 선택성 필터(910, 920) 각각은 제1 및 제2 파장 스펙트럼의 광을 각각 투과시키고 다른 파장 스펙트럼의 광을 반사시키도록 선택된 컬러 선택성 이색 필터일 수 있다. 일 태양에서, 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 중합체성 다층 광학 필름을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 반사 편광기(190)는 제1 컬러 선택성 이색 필터(910)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하고, 제2 반사 편광기(190')는 제2 컬러 선택성 이색 필터(920)에 근접하여 배치된 청색층을 포함하며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
지연기(220)는 제1 및 제2 컬러 선택성 이색 필터(910, 920) 각각과 마주하게 배치되어 있다. 지연기(220), 컬러 선택성 이색 필터(910, 920), 그리고 제1 및 제2 반사 편광기(190, 190')는 협력하여, 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150')을 통해 하나의 편광 상태의 광을 투과시키고 다른 편광 상태의 광을 재순환시키며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다. 이하에서 기술되는 일 실시 형태에서, 컬러 결합기(900) 내의 각각의 지연기(220)는 제1 편광 상태(195)에 대해 45°로 배향된 1/4파 지연기이다.
다른 태양에 따르면, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 선택적인 광 터널(430) 또는 렌즈 조립체(도시 생략)가 제1 및 제2 광원(940, 950) 각각에 제공될 수 있으며, 그 개시 내용이 도 9a 내지 도 9c에 똑같이 적용된다.
제1 컬러 광(941)의 경로에 대해 이제부터 도 9b를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제1 컬러 광(941)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 s-편광된 제1 컬러 광(943)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150')을 s-편광된 제1 컬러 광(945)으로서 빠져나간다.
제1 광원(940)으로부터의 비편광된 제1 컬러 광(941)은 제1 컬러 선택성 이색 필터(910), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)와 교차하고, p-편광된 제1 컬러 광(942)과 s-편광된 제1 컬러 광(943)으로 분할된다. s-편광된 제1 컬러 광(943)은 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제4 프리즘면(160)을 통해 s-편광된 제1 컬러 광(943)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
p-편광된 제1 컬러 광(942)은 제1 반사 편광기(190)를 통과하며, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나가고, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제4 프리즘면(160')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나간다. p-편광된 제1 컬러 광(942)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(944)으로 변하고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(920)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제1 컬러 광(945)으로 변한다. s-편광된 제1 컬러 광(945)은 제4 프리즘면(160')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가고, 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되며, 제3 프리즘면(150')을 통해 s-편광된 제1 컬러 광(945)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
제2 컬러 광(951)의 경로에 대해 이제부터 도 9a를 참조하여 기술할 것이며, 여기서 비편광된 제2 컬러 광(951)은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 p-편광된 제2 컬러 광(955)으로서 빠져나가고 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150')을 s-편광된 제2 컬러 광(953)으로서 빠져나간다.
제2 광원(950)으로부터의 비편광된 제2 컬러 광(951)은 제2 컬러 선택성 이색 필터(920), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제4 프리즘면(160')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, p-편광된 제2 컬러 광(952)과 s-편광된 제2 컬러 광(953)으로 분할된다. s-편광된 제2 컬러 광(953)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되고, 제3 프리즘면(150')을 통해 s-편광된 제2 컬러 광(953)으로서 제2 PBS(100')를 빠져나간다.
p-편광된 제2 컬러 광(952)은 제2 반사 편광기(190')를 통과하며, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제3 프리즘면(150)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. p-편광된 제2 컬러 광(952)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(954)으로 변하고, 제1 컬러 선택성 이색 필터(910)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하고, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 s-편광된 제2 컬러 광(955)으로 변한다. s-편광된 제2 컬러 광(955)은 제3 프리즘면(150)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가고, 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되며, 제4 프리즘면(160)을 통해 s-편광된 제2 컬러 광(955)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
일 실시 형태에서, 제1 컬러 광(941)은 녹색 광이고, 제2 컬러 광(941)은 마젠타 광이다. 이 실시 형태에 따르면, 제1 컬러 선택성 이색 필터(910)는 적색 및 청색(즉, 마젠타) 광 반사 및 녹색 광 투과 이색 필터이고, 제2 컬러 선택성 이색 필터(920)는 녹색 광 반사 및 마젠타 광 투과 이색 필터이다. 이 실시 형태에 따르면, 제2 컬러 광(951)의 청색 성분의 제1 편광 상태는 각각의 반사 편광기(190, 190')를 통해 한번 투과되고, 제2 컬러 광(951)의 청색 성분의 제2 편광 상태는 각각의 반사 편광기(190, 190')에 의해 한번 반사된다. 한번의 반사는 바람직하게는 청색층으로부터의 전방 표면 반사이고, 이는 반사 편광기(190, 190')의 배향으로 인한 것이며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
일 실시 형태에서, 도 9c에 도시된 바와 같이, 제3 컬러 광도 역시 컬러 결합기(900)에 주입될 수 있다. 이 실시 형태에서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 제1 및 제2 광원(940, 950), 선택적인 광 터널(430), 컬러 선택성 이색 필터(910, 920), 및 1/4파 지연기(220)와 유사한 방식으로 배열된 1/4파 지연기(220), 제3 컬러 선택성 이색 필터, 선택적인 광 터널, 및 제3 광원이 제2 PBS(100')의 제1 프리즘면(130)에 인접하여 배치될 수 있다. 광대역 미러(970)와 같은 편광 회전 반사기 및 1/4파 지연기(220)는 제1 PBS(100)의 제2 프리즘면(140)과 마주하게 배치되어 있다. 이 실시 형태에서, 제1 또는 제2 광원(940, 950)으로부터의 광선 중 어느 것도 제2 PBS(100')의 제1 프리즘면(130)을 통과하거나 제1 PBS(100)의 제2 프리즘면(140)을 통과하지 않는다.
이 실시 형태에서, p-편광된 제3 컬러 광은 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160) 및 제2 PBS(100')의 제4 프리즘면(160')을 통과한다. p-편광된 제3 컬러 광이 컬러 선택성 적층형 지연 필터에 의해 회전되어 s-편광된 제3 컬러 광으로 되며, 이에 대해서는 다른 곳에서 기술한다.
제3 컬러 광원(960)으로부터의 비편광된 제3 컬러 광(961)은 선택적인 광 터널(430), 제3 컬러 선택성 이색 필터(930), 1/4파 지연기(220)를 통과하고, 제1 프리즘면(130')을 통해 제2 PBS(100')에 들어가며, 제2 반사 편광기(190')와 교차하고, 제2 반사 편광기(190')에서 p-편광된 제3 컬러 광(962)과 s-편광된 제3 컬러 광(963)으로 분할된다. p-편광된 제3 컬러 광(962)은 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150')을 빠져나간다.
s-편광된 제3 컬러 광(963)은 제2 반사 편광기(190')로부터 반사되며, 제2 프리즘면(140')을 통해 제2 PBS(100')를 빠져나가고, 제1 프리즘면(130)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)로부터 반사되고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)를 빠져나간다. s-편광된 제3 컬러 광(963)은 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 원형 편광된 광(964)으로 변하고, 광대역 미러(970)로부터 반사되어 원형 편광의 상태를 변경하며, 1/4파 지연기(220)를 통과할 때 p-편광된 제3 컬러 광(965)으로 변하고, 제2 프리즘면(140)을 통해 제1 PBS(100)에 들어가며, 제1 반사 편광기(190)를 통과하고, 제4 프리즘면(160)을 통해 p-편광된 제3 컬러 광(965)으로서 제1 PBS(100)를 빠져나간다.
다른 실시 형태에서, 제4 컬러 광(도시 생략)도 역시 컬러 결합기(900)에 주입될 수 있다. 이 실시 형태에서, 광대역 미러(970)는 그 대신에 도 9a 내지 도 9c에 도시된 광원(940, 950, 960), 선택적인 광 터널(430), 1/4파 지연기(220) 및 컬러 선택성 이색 필터(910, 920, 930)와 유사한 방식으로 배열된 제4 컬러 선택성 이색 필터(970), 선택적인 광 터널(430) 및 제4 광원(도시 생략)이다. 제3 컬러 선택성 이색 필터(930)는 제4 컬러 광(도시 생략)을 반사시키고 제3 컬러 광(961)을 투과시키며, 제4 컬러 선택성 이색 필터(970)는 제3 컬러 광(961)을 반사시키고 제4 컬러 광(도시 생략)을 투과시킨다. 이 실시 형태에서, 제4 컬러 광도 역시 p-편광 상태에서 제2 PBS(100')의 제3 프리즘면(150') 및 제1 PBS(100)의 제4 프리즘면(160)을 통과한다.
동시 계류 중인 미국 특허 출원 제60/638834호에 기술된 바와 같이, 컬러 광 결합 시스템에서의 광원은 순차적으로 전원을 공급받을 수 있다. 일 태양에 따르면, 시간 순서가 컬러 광 결합 시스템으로부터 결합된 광 출력을 수광하는 프로젝션 시스템에서의 투과 또는 반사 이미징 장치와 동기화되어 있다. 일 태양에 따르면, 시간 시퀀스는 투사된 이미지의 깜박임(flickering)의 출현을 피하고 투사된 비디오 이미지의 무지개 현상(color break up)과 같은 동잡음(motion artifact)의 출현을 피할 정도로 충분히 빠른 속도로 반복된다.
도 10은 3색 광 결합 시스템(1002)을 포함하는 프로젝터(1000)를 도시한다. 3색 광 결합 시스템(1002)은 출력 영역(1004)에서 결합된 광 출력을 제공한다. 일 실시예에서, 출력 영역(1004)에서의 결합된 광 출력은 편광된다. 출력 영역(1004)에서의 결합된 광 출력은 광 엔진 광학계(1006)를 통과하여 프로젝터 광학계(1008)로 간다.
광 엔진 광학계(light engine optics)(1006)는 렌즈(1022, 1024) 및 반사기(1026)를 포함한다. 프로젝터 광학계(1008)는 렌즈(1028), PBS(1030) 및 프로젝션 렌즈(1032)를 포함한다. 프로젝션 렌즈들(1032) 중 하나 이상은 투사된 이미지(1012)에 대한 초점 조절을 제공하기 위해 PBS(1030)에 대해 이동가능할 수 있다. 반사 이미징 장치(1010)는 프로젝터 광학계에서 광의 편광 상태를 변조하며, 따라서 PBS(1030)를 통과하여 프로젝션 렌즈에 들어가는 광의 세기가 변조되어 투사된 이미지(1012)를 생성할 것이다. 제어 회로(1014)는 반사 이미징 장치(1010) 및 광원(1016, 1018, 1020)에 연결되어, 반사 이미징 장치(1010)의 동작을 광원(1016, 1018, 1020)의 순차화와 동기화시킨다. 일 태양에서, 출력 영역(1004)에서의 결합된 광의 제1 부분은 프로젝터 광학계(1008)를 통해 지나가고, 결합된 광 출력의 제2 부분은 출력 영역(1004)을 통해 다시 컬러 결합기(1002) 내로 재순환될 수 있다. 결합된 광의 제2 부분은, 예를 들어, 미러, 반사 편광기, 반사 LCD 등으로부터의 반사에 의해, 다시 컬러 결합기 내로 재순환될 수 있다. 도 10에 도시된 배열은 예시적이며, 개시된 광 결합 시스템은 다른 프로젝션 시스템에서도 사용될 수 있다. 하나의 대안적인 태양에 따르면, 투과 이미징 장치가 사용될 수 있다.
일 태양에 따르면, 전술한 바와 같은 컬러 광 결합 시스템은 3색(백색) 출력을 생성한다. 반사성 편광 필름을 갖는 편광 빔 분할기의 편광 특성(s-편광된 광에 대한 반사 및 p-편광된 광에 대한 투과)이 광원의 넓은 범위의 입사각에 대하여 낮은 감도를 갖기 때문에 시스템은 높은 효율을 갖는다. 컬러 결합기 내의 광원으로부터의 광의 평행화를 개선하기 위해 추가의 평행화 구성요소가 사용될 수 있다. 소정 정도의 평행화가 없으면, 입사각(angle of incidence, AOI), TIR의 손실 또는 TIR을 방해하는 증가된 소멸파 결합(evanescent coupling), 및/또는 PBS 내에서의 열화된 편광 식별 및 기능의 함수로서 이색 반사율의 변동과 관련된 상당한 광 손실이 있을 것이다. 본 발명에서, 편광 빔 분할기는 광이 전반사에 의해 수용되게 하고 요구되는 표면을 통해서만 방출되도록 하는 광 파이프로서 기능한다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 사항에 있어서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.
달리 지시되지 않는다면, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 숫자는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는다면, 상기 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 기술된 수치적 파라미터들은 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하는 당업자들이 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다.
본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌 및 공보는 본 발명과 직접 모순되지 않는 한 본 발명에 그 전체가 참고로 본 명세서에 명백히 포함된다. 특정 실시 형태들이 본 명세서에 예시되고 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예들이 도시되고 기술된 특정 실시 형태들을 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 변형 또는 수정을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 특허청구범위 및 그의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (52)

  1. 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터,
    제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터,
    제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 반사 편광기,
    제1 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제1 지연기, 및
    제2 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제2 지연기를 포함하며,
    반사 편광기 및 지연기는 제1 및 제2 광 빔의 제2 편광 상태를 제1 및 제2 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있는 광학 요소.
  2. 제1항에 있어서, 반사 편광기가 제1 편광 상태에 맞춰 정렬되어 있고, 각각의 지연기가 제1 편광 상태에 대해 대략 45도 각도로 정렬된 1/4파 지연기를 포함하는 것인 광학 요소.
  3. 제1항에 있어서, 제1 광 빔 및 제2 광 빔 중 적어도 하나의 광 빔의 제1 편광 상태가 미러로부터 반사되는 것인 광학 요소.
  4. 제1항에 있어서, 제1 광 빔 및 제2 광 빔 각각이 수렴하는 또는 발산하는 광선을 포함하는 것인 광학 요소.
  5. 제1항에 있어서, 제1 광 빔이 제1 비편광된 컬러 광을 포함하고, 제2 광 빔이 제1 비편광된 컬러 광과 다른 제2 비편광된 컬러 광을 포함하는 것인 광학 요소.
  6. 제1항에 있어서, 편광 빔 분할기(PBS)를 형성하는 제1 및 제2 프리즘을 추가로 포함하고, 반사 편광기가 PBS의 제1 대각면 상에 배치되는 것인 광학 요소.
  7. 제3항에 있어서, 미러가 제3 프리즘의 제2 대각면 상에 배치되는 것인 광학 요소.
  8. 제1항에 있어서, 반사 편광기가 중합체성 다층 광학 필름을 포함하는 것인 광학 요소.
  9. 제8항에 있어서, 중합체성 다층 광학 필름이 제1 및 제2 컬러 선택성 이색 필터에 근접하여 배치된 청색층을 포함하는 것인 광학 요소.
  10. 제1항의 광학 요소를 포함하는 컬러 결합기.
  11. 이미징 패널, 및 제10항의 컬러 결합기를 포함하는 디스플레이 시스템.
  12. 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터,
    제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터,
    제1 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기,
    제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기,
    제1 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제1 지연기, 및
    제2 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 제2 지연기를 포함하며, 제1 및 제2 반사 편광기와 제1 및 제2 지연기가 제1 및 제2 광 빔의 제2 편광 상태를 제1 및 제2 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있는 광학 요소.
  13. 제12항에 있어서, 각각의 반사 편광기가 제1 편광 상태에 맞춰 정렬되어 있고, 각각의 지연기가 제1 편광 상태에 대해 대략 45도 각도로 정렬된 1/4파 지연기를 포함하는 것인 광학 요소.
  14. 제12항에 있어서, 제1 광 빔 및 제2 광 빔 각각이 수렴하는 또는 발산하는 광선을 포함하는 것인 광학 요소.
  15. 제12항에 있어서, 제1 광 빔이 제1 비편광된 컬러 광을 포함하고, 제2 광 빔이 제1 비편광된 컬러 광과 다른 제2 비편광된 컬러 광을 포함하는 것인 광학 요소.
  16. 제12항에 있어서,
    제1 편광 빔 분할기(PBS)를 형성하는 제1 및 제2 프리즘 - 제1 반사 편광기는 제1 PBS의 제1 대각면 상에 배치됨 -, 및
    제2 PBS를 형성하는 제3 및 제4 프리즘 - 제2 반사 편광기는 제2 PBS의 제2 대각면 상에 배치됨 - 을 추가로 포함하는 광학 요소.
  17. 제12항에 있어서, 제1 반사 편광기 및 제2 반사 편광기 각각이 중합체성 다층 광학 필름을 포함하는 것인 광학 요소.
  18. 제17항에 있어서, 각각의 중합체성 다층 광학 필름이 제1 및 제2 컬러 선택성 이색 필터 중 적어도 하나에 근접하여 배치된 청색층을 포함하는 것인 광학 요소.
  19. 제12항의 광학 요소를 포함하는 컬러 결합기.
  20. 이미징 패널, 및 제19항의 컬러 결합기를 포함하는 디스플레이 시스템.
  21. 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터,
    제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터,
    제3 입력 표면에 수직인 제3 광 빔을 투과하도록 배치된, 제3 입력 표면을 가지는 제3 컬러 선택성 이색 필터,
    제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기,
    제3 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기,
    반사기에 수직인 라인이 제2 반사 편광기와 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 반사기, 및
    제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 그리고 반사기 각각과 마주하게 각각 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 지연기를 포함하며,
    제1 및 제2 반사 편광기 그리고 지연기는 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제2 편광 상태를 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있는 것인 광학 요소.
  22. 제21항에 있어서, 반사기가 광대역 미러를 포함하는 것인 광학 요소.
  23. 제21항에 있어서, 각각의 반사 편광기가 제1 편광 상태에 맞춰 정렬되어 있고, 각각의 지연기가 제1 편광 상태에 대해 대략 45도 각도로 정렬된 1/4파 지연기를 포함하는 것인 광학 요소.
  24. 제21항에 있어서, 제1 광 빔, 제2 광 빔 및 제3 광 빔 각각이 수렴하는 또는 발산하는 광선을 포함하는 것인 광학 요소.
  25. 제21항에 있어서, 제1 광 빔이 제1 비편광된 컬러 광을 포함하고, 제2 광 빔이 제2 비편광된 컬러 광을 포함하며, 제3 광 빔이 제3 비편광된 컬러 광을 포함하는 것인 광학 요소.
  26. 제21항에 있어서,
    제1 편광 빔 분할기(PBS)를 형성하는 제1 및 제2 프리즘 - 제1 반사 편광기는 제1 PBS의 제1 대각면 상에 배치됨 -, 및
    제2 PBS를 형성하는 제3 및 제4 프리즘 - 제2 반사 편광기는 제2 PBS의 제2 대각면 상에 배치됨 - 을 추가로 포함하는 광학 요소.
  27. 제21항에 있어서, 각각의 반사 편광기가 중합체성 다층 광학 필름을 포함하는 것인 광학 요소.
  28. 제27항에 있어서, 각각의 중합체성 다층 광학 필름이 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 중 적어도 하나에 근접하여 배치된 청색층을 포함하는 것인 광학 요소.
  29. 제21항에 있어서, 반사기가
    제4 입력 표면에 수직인 제4 광 빔을 투과하도록 배치된, 제4 입력 표면을 가지는 제4 컬러 선택성 이색 필터를 포함하고,
    제1 및 제2 반사 편광기 그리고 지연기가 제1, 제2, 제3 및 제4 광 빔의 제2 편광 상태를 제1, 제2, 제3 및 제4 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있는 것인 광학 요소.
  30. 제21항의 광학 요소를 포함하는 컬러 결합기.
  31. 이미징 패널, 및 제30항의 컬러 결합기를 포함하는 디스플레이 시스템.
  32. 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터,
    제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터,
    제3 입력 표면에 수직인 제3 광 빔을 투과하도록 배치된, 제3 입력 표면을 가지는 제3 컬러 선택성 이색 필터,
    제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기,
    제3 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기,
    제1 반사 편광기와 제2 반사 편광기 사이에 배치된 반파 지연기, 및
    제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 각각과 마주하게 각각 배치된 제1, 제2, 및 제3 1/4파 지연기를 포함하며,
    제1 및 제2 반사 편광기 그리고 지연기는 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제2 편광 상태를 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있는 것인 광학 요소.
  33. 제32항에 있어서, 반파 지연기가 제1 광 빔과 대략 수직인 방향으로 교차하도록 배치되어 있는 것인 광학 요소.
  34. 제32항에 있어서, 반파 지연기가 제1 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치되어 있는 것인 광학 요소.
  35. 제32항에 있어서, 각각의 반사 편광기가 제1 편광 상태에 맞춰 정렬되어 있고, 각각의 1/4파 지연기가 제1 편광 상태에 대해 대략 45도 각도로 정렬되어 있는 것인 광학 요소.
  36. 제32항에 있어서, 제1 광 빔, 제2 광 빔 및 제3 광 빔 각각이 수렴하는 또는 발산하는 광선을 포함하는 것인 광학 요소.
  37. 제32항에 있어서, 제1 광 빔이 제1 비편광된 컬러 광을 포함하고, 제2 광 빔이 제2 비편광된 컬러 광을 포함하며, 제3 광 빔이 제3 비편광된 컬러 광을 포함하는 것인 광학 요소.
  38. 제32항에 있어서,
    제1 편광 빔 분할기(PBS)를 형성하는 제1 및 제2 프리즘 - 제1 반사 편광기는 제1 PBS의 제1 대각면 상에 배치됨 -, 및
    제2 PBS를 형성하는 제3 및 제4 프리즘 - 제2 반사 편광기는 제2 PBS의 제2 대각면 상에 배치됨 - 을 추가로 포함하는 광학 요소.
  39. 제32항에 있어서, 각각의 반사 편광기가 중합체성 다층 광학 필름을 포함하는 것인 광학 요소.
  40. 제39항에 있어서, 중합체성 다층 광학 필름이 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 중 적어도 하나에 근접하여 배치된 청색층을 포함하는 것인 광학 요소.
  41. 제32항의 광학 요소를 포함하는 컬러 결합기.
  42. 이미징 패널, 및 제41항의 컬러 결합기를 포함하는 디스플레이 시스템.
  43. 제1 입력 표면에 수직인 제1 광 빔을 투과하도록 배치된, 제1 입력 표면을 가지는 제1 컬러 선택성 이색 필터,
    제2 입력 표면에 수직인 제2 광 빔을 투과하도록 배치된, 제2 입력 표면을 가지는 제2 컬러 선택성 이색 필터,
    제3 입력 표면에 수직인 제3 광 빔을 투과하도록 배치된, 제3 입력 표면을 가지는 제3 컬러 선택성 이색 필터,
    제1 광 빔 및 제2 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제1 반사 편광기,
    제3 광 빔과 대략 45도의 각도로 교차하도록 배치된 제2 반사 편광기,
    제2 반사 편광기의 반대쪽에, 제3 컬러 선택성 이색 필터와 마주하게 배치된 반파 지연기, 및
    제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 각각과 마주하게 각각 배치된 제1, 제2, 및 제3 1/4파 지연기를 포함하며, 제1 반사 편광기와 제1 및 제2 지연기는 제1 및 제2 광 빔의 제2 편광 상태를 제1 및 제2 광 빔의 제1 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있고, 제2 반사 편광기와 제3 지연기는 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제1 편광 상태를 제1, 제2 및 제3 광 빔의 제2 편광 상태로 각각 변환하도록 배치되어 있는 것인 광학 요소.
  44. 제43항에 있어서, 반파 지연기가 제3 컬러 선택성 이색 필터의 반대쪽에, 제2 반파 지연기에 인접해 있는 것인 광학 요소.
  45. 제43항에 있어서, 제1 반사 편광기가 제1 편광 상태에 맞춰 정렬되어 있고, 제2 반사 편광기가 제2 편광 상태에 맞춰 정렬되어 있으며, 각각의 1/4파 지연기가 제1 편광 상태에 대해 대략 45도 각도로 정렬되어 있는 것인 광학 요소.
  46. 제43항에 있어서, 제1 광 빔, 제2 광 빔 및 제3 광 빔 각각이 수렴하는 또는 발산하는 광선을 포함하는 것인 광학 요소.
  47. 제43항에 있어서, 제1 광 빔이 제1 비편광된 컬러 광을 포함하고, 제2 광 빔이 제2 비편광된 컬러 광을 포함하며, 제3 광 빔이 제3 비편광된 컬러 광을 포함하는 것인 광학 요소.
  48. 제43항에 있어서,
    제1 편광 빔 분할기(PBS)를 형성하는 제1 및 제2 프리즘 - 제1 반사 편광기는 제1 PBS의 제1 대각면 상에 배치됨 -, 및
    제2 PBS를 형성하는 제3 및 제4 프리즘 - 제2 반사 편광기는 제2 PBS의 제2 대각면 상에 배치됨 - 을 추가로 포함하는 광학 요소.
  49. 제43항에 있어서, 각각의 반사 편광기가 중합체성 다층 광학 필름을 포함하는 것인 광학 요소.
  50. 제49항에 있어서, 중합체성 다층 광학 필름이 제1, 제2 및 제3 컬러 선택성 이색 필터 중 적어도 하나에 근접하여 배치된 청색층을 포함하는 것인 광학 요소.
  51. 제43항의 광학 요소를 포함하는 컬러 결합기.
  52. 이미징 패널, 및 제51항의 컬러 결합기를 포함하는 디스플레이 시스템.
KR1020117013666A 2008-11-19 2009-11-02 편광 변환 컬러 결합기 KR20110086853A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11607208P 2008-11-19 2008-11-19
US61/116,072 2008-11-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110086853A true KR20110086853A (ko) 2011-08-01

Family

ID=42198740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117013666A KR20110086853A (ko) 2008-11-19 2009-11-02 편광 변환 컬러 결합기

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8654444B2 (ko)
EP (1) EP2359182A4 (ko)
JP (1) JP2012509506A (ko)
KR (1) KR20110086853A (ko)
CN (1) CN102282502B (ko)
TW (1) TWI487997B (ko)
WO (1) WO2010059412A2 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013540282A (ja) 2010-09-22 2013-10-31 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 傾斜式ダイクロイック色合成器ｉｉｉ
JP5967795B2 (ja) * 2011-10-12 2016-08-10 東海光学株式会社 光学製品及び眼鏡
CN103890639A (zh) 2011-10-24 2014-06-25 3M创新有限公司 倾斜的二向色偏振分束器
TW201327012A (zh) * 2011-12-22 2013-07-01 Min Aik Technology Co Ltd 反射式液晶投影系統
US10477194B2 (en) * 2012-04-25 2019-11-12 3M Innovative Properties Company Two imager projection device
DE102013215374A1 (de) * 2013-08-05 2015-02-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungsanordnung
CN104656264A (zh) * 2013-11-22 2015-05-27 华为技术有限公司 偏振分束合束器
CN104950562B (zh) * 2014-03-24 2017-03-01 台达电子工业股份有限公司 投影装置
WO2019123141A1 (en) 2017-12-20 2019-06-27 3M Innovative Properties Company Optical stack and polarizing beam splitter
US20220294945A1 (en) * 2019-09-18 2022-09-15 Ningbo Sunny Opotech Co., Ltd Periscopic camera module and electronic device
CN111551493A (zh) * 2020-05-26 2020-08-18 泰州阿法光电科技有限公司 一种双通道宽光谱光源

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3497283A (en) * 1966-08-24 1970-02-24 Bausch & Lomb Color selection polarizing beam splitter
US5067799A (en) 1989-12-27 1991-11-26 Honeywell Inc. Beam combining/splitter cube prism for color polarization
US5621551A (en) 1993-04-30 1997-04-15 Hughes-Jvc Technology Corporation Immersed dichroic system for single projection lens liquid crystal video projector
US5882774A (en) 1993-12-21 1999-03-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical film
US5740288A (en) * 1995-02-22 1998-04-14 E-Tek Dynamics, Inc. Variable polarization beam splitter, combiner and mixer
US6677034B1 (en) * 1997-09-05 2004-01-13 1 . . . Limited Aerogels, piezoelectric devices, and uses therefor
US6486997B1 (en) 1997-10-28 2002-11-26 3M Innovative Properties Company Reflective LCD projection system using wide-angle Cartesian polarizing beam splitter
US6147734A (en) 1998-12-17 2000-11-14 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Bidirectional dichroic circular polarizer and reflection/transmission type liquid-crystal display device
US6550919B1 (en) 1999-03-26 2003-04-22 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Spectral light division and recombination configuration as well as process for the spectrally selective modulation of light
WO2000063738A1 (en) 1999-04-21 2000-10-26 U.S. Precision Lens Incorporated Optical systems for reflective lcd's
US6636276B1 (en) * 1999-09-09 2003-10-21 International Business Machines Corporation Projection display system with at least two reflective light valves
JP4796250B2 (ja) * 2001-04-13 2011-10-19 株式会社リコー 色分離・合成素子及び投影装置
CN1503915A (zh) 2001-04-20 2004-06-09 3M创新有限公司 用于定位光学棱镜的方法及设备
US6851812B2 (en) * 2001-08-06 2005-02-08 Advanced Digital Optics, Inc. Color management system
US6857747B2 (en) * 2001-08-06 2005-02-22 Advanced Digital Optics, Inc. Color management system
US7352513B2 (en) 2001-09-12 2008-04-01 Lightmaster Systems, Inc. Prism assemblies and kernel configurations for use in projection systems
US6816309B2 (en) 2001-11-30 2004-11-09 Colorlink, Inc. Compensated color management systems and methods
US6961179B2 (en) 2001-11-30 2005-11-01 Colorlink, Inc. Compensated color management systems and methods
TWI261684B (en) * 2002-01-14 2006-09-11 Lightmaster Systems Inc Design of prism assemblies and kernel configurations for use in projection systems
JP4157729B2 (ja) 2002-06-12 2008-10-01 株式会社日立製作所 反射型映像投射装置と、それを用いた投写型映像ディスプレイ装置、及び、それに用いる光源装置
JP3951897B2 (ja) * 2002-11-15 2007-08-01 株式会社日立製作所 偏光変換ユニット及びこれを用いたプロジェクタ
FI20030583A (fi) * 2003-04-16 2004-10-17 Upstream Engineering Oy Dataprojektori
JP2004354881A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Seiko Epson Corp 照明装置および投射型表示装置
EP1647136A4 (en) * 2003-06-09 2009-07-08 Wavien Inc PROJECTION ENGINE ON LIGHT PIPELINE BASE
JP2005003825A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像表示装置
WO2004114003A1 (en) 2003-06-24 2004-12-29 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Method and apparatus for recycling reflected light in optical systems as e.g. projection display
JP4382503B2 (ja) * 2004-01-16 2009-12-16 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置の光源装置と投写型表示装置
JP4033137B2 (ja) * 2004-01-30 2008-01-16 ソニー株式会社 投影型画像表示装置及び光学系
JP2005257872A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Seiko Epson Corp 照明装置及びプロジェクタ
US7360900B2 (en) * 2004-03-10 2008-04-22 Seiko Epson Corporation Illuminating apparatus, image display apparatus, and projector
EP2418522A1 (en) * 2004-07-06 2012-02-15 RealD Inc. Illumination systems
US7320521B2 (en) 2004-07-12 2008-01-22 Next Wave Optics, Inc. Optical engine architectures
JP4488299B2 (ja) 2004-07-22 2010-06-23 オリンパス株式会社 ダイクロイックミラー、蛍光フィルタセットおよび顕微鏡装置
US7364302B2 (en) 2004-08-09 2008-04-29 3M Innovative Properties Company Projection display system using multiple light sources and polarizing element for using with same
US7261418B2 (en) * 2004-11-12 2007-08-28 3M Innovative Properties Company Projection apparatus
US7261453B2 (en) 2005-01-25 2007-08-28 Morejon Israel J LED polarizing optics for color illumination system and method of using same
US7445340B2 (en) 2005-05-19 2008-11-04 3M Innovative Properties Company Polarized, LED-based illumination source
JP4736570B2 (ja) 2005-07-04 2011-07-27 セイコーエプソン株式会社 照明装置及びプロジェクタ
JP5378211B2 (ja) 2006-07-18 2013-12-25 リアルディー インコーポレイテッド プロジェクションシステム用の装置
US20080231953A1 (en) 2007-03-22 2008-09-25 Young Garrett J System and Method for LED Polarization Recycling
JP5164421B2 (ja) 2007-04-24 2013-03-21 キヤノン株式会社 色分解合成光学系およびそれを用いた画像投影装置
US7821713B2 (en) 2007-05-18 2010-10-26 3M Innovative Properties Company Color light combining system for optical projector
JP2009003062A (ja) * 2007-06-20 2009-01-08 Canon Inc 光源装置及びそれを有する照明装置
US20110007392A1 (en) * 2007-12-28 2011-01-13 English Jr Ronald E Light combiner

Also Published As

Publication number Publication date
TW201027226A (en) 2010-07-16
CN102282502A (zh) 2011-12-14
JP2012509506A (ja) 2012-04-19
US20110242653A1 (en) 2011-10-06
US8654444B2 (en) 2014-02-18
EP2359182A4 (en) 2012-10-24
WO2010059412A2 (en) 2010-05-27
WO2010059412A3 (en) 2010-08-12
EP2359182A2 (en) 2011-08-24
TWI487997B (zh) 2015-06-11
CN102282502B (zh) 2014-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8485667B2 (en) Optical element and colored light combiner using same
US20110235175A1 (en) Polarization converting color combiner
US20110149547A1 (en) Optical element and color combiner
US8654444B2 (en) Polarization converting color combiner
US7821713B2 (en) Color light combining system for optical projector
US20110007392A1 (en) Light combiner
KR20110084328A (ko) 고 내구성 색상 조합기
US20100277796A1 (en) Light combiner

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application