JPH09133905A - 光偏向装置及びその装置を利用する液晶バルブ型の投射システム - Google Patents
光偏向装置及びその装置を利用する液晶バルブ型の投射システムInfo
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- JPH09133905A JPH09133905A JP8157243A JP15724396A JPH09133905A JP H09133905 A JPH09133905 A JP H09133905A JP 8157243 A JP8157243 A JP 8157243A JP 15724396 A JP15724396 A JP 15724396A JP H09133905 A JPH09133905 A JP H09133905A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ビームの十分な再結合と低レベル
の分散とが得られる光偏向装置の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明の光偏向装置は、光ビームを放出
する光源(11)と；光ビームのｓ偏光成分を反射し、ｐ偏
光成分を透過する偏光ビームスプリッタ(12)と；偏光ビ
ームスプリッタによって反射された成分を受け、その偏
光面を９０°回転させ、上記成分を偏光ビームスプリッ
タに戻す反射手段(13, 14)と；コリメートされたビーム
を得るため光ビームの二つの偏光成分を再結合する手段
(15)とからなり、再結合手段は全反射的に機能するマイ
クロ−プリズムのプレートにより構成される。本発明は
液晶バルブ型投影システムに適用可能である。
の分散とが得られる光偏向装置の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明の光偏向装置は、光ビームを放出
する光源(11)と；光ビームのｓ偏光成分を反射し、ｐ偏
光成分を透過する偏光ビームスプリッタ(12)と；偏光ビ
ームスプリッタによって反射された成分を受け、その偏
光面を９０°回転させ、上記成分を偏光ビームスプリッ
タに戻す反射手段(13, 14)と；コリメートされたビーム
を得るため光ビームの二つの偏光成分を再結合する手段
(15)とからなり、再結合手段は全反射的に機能するマイ
クロ−プリズムのプレートにより構成される。本発明は
液晶バルブ型投影システムに適用可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光偏向装置に係り、
特に、光源からのランダムに偏向された光を直線偏光に
変える装置と、かかる光学的装置を利用する液晶バルブ
型の投影システムとに関する。
特に、光源からのランダムに偏向された光を直線偏光に
変える装置と、かかる光学的装置を利用する液晶バルブ
型の投影システムとに関する。
【０００２】
【従来の技術】光バルブ又は直視型液晶表示装置として
機能する液晶ディスプレイを有するプロジェクタのよう
な液晶システムが低レベルの光透過を有することは周知
である。上記システムは、偏光器を必要とする直線偏光
を用いて照明されなければならない。残念ながら、偏光
器は入射光の５０％以上を吸収する。かかる欠点を解決
するため、種々のタイプの偏光変換器が提案されてい
る。
機能する液晶ディスプレイを有するプロジェクタのよう
な液晶システムが低レベルの光透過を有することは周知
である。上記システムは、偏光器を必要とする直線偏光
を用いて照明されなければならない。残念ながら、偏光
器は入射光の５０％以上を吸収する。かかる欠点を解決
するため、種々のタイプの偏光変換器が提案されてい
る。
【０００３】図１に示されているように、従来型の光偏
向装置は、例えば、タングステン、ハロゲン又はキセノ
ンランプ、或いは、同様のランプである光源１からな
る。光源１は、長円形又は放物線状の反射器２によって
部分的に囲まれている。ランプは、ランダムに偏光され
た光ビームを従来型の偏光ビームスプリッタ３に放出す
る。同図においてｐ１の名前を付けられた光ビームのｐ
偏光成分を直接透過し、ｓ２の名前を付けられた光ビー
ムのｓ偏光成分を反射する。上記成分ｓ２は、偏光面を
９０°回転させる半波長板５’を通過する。上記システ
ムは、従って、液晶バルブ６を照明するｐ１及びｐ２の
名前を付けられた二つの偏光成分を与える。上記２本の
平行なビームｐ１、ｐ２の主な欠点は、それらの強度が
異なることであり、これは、液晶バルブの照明が均一で
はないことを意味する。
向装置は、例えば、タングステン、ハロゲン又はキセノ
ンランプ、或いは、同様のランプである光源１からな
る。光源１は、長円形又は放物線状の反射器２によって
部分的に囲まれている。ランプは、ランダムに偏光され
た光ビームを従来型の偏光ビームスプリッタ３に放出す
る。同図においてｐ１の名前を付けられた光ビームのｐ
偏光成分を直接透過し、ｓ２の名前を付けられた光ビー
ムのｓ偏光成分を反射する。上記成分ｓ２は、偏光面を
９０°回転させる半波長板５’を通過する。上記システ
ムは、従って、液晶バルブ６を照明するｐ１及びｐ２の
名前を付けられた二つの偏光成分を与える。上記２本の
平行なビームｐ１、ｐ２の主な欠点は、それらの強度が
異なることであり、これは、液晶バルブの照明が均一で
はないことを意味する。
【０００４】２本の平行なビームを防止する別の解決法
は、２本のビームｐ１及びｐ２が液晶バルブ６’の平面
で重ね合わされるように、ミラー４と半波長板５’とを
配置することである。この解決法は、図１内の項目と同
じ項目に同じ参照名が付けられた図２に示されている。
上記項目の中で位置を変更された項目の名前には、’
（プライム）が付けられている。ビームｐ１及びｐ２
は、周知の方法で、バルブ６に達する前に視野レンズ７
を通過し、その後、投影レンズ８の瞳平面に伝えられ
る。しかし、ビームｐ１とｐ２は、視野レンズ上で別個
の入射角を有するので、瞳平面上の同一点ではなく、図
２に明瞭に示されているように二つの点ｐ’１及びｐ’
２に集束する。このため、非常に大きい口径を有する高
価な投影レンズの使用が強いられる。
は、２本のビームｐ１及びｐ２が液晶バルブ６’の平面
で重ね合わされるように、ミラー４と半波長板５’とを
配置することである。この解決法は、図１内の項目と同
じ項目に同じ参照名が付けられた図２に示されている。
上記項目の中で位置を変更された項目の名前には、’
（プライム）が付けられている。ビームｐ１及びｐ２
は、周知の方法で、バルブ６に達する前に視野レンズ７
を通過し、その後、投影レンズ８の瞳平面に伝えられ
る。しかし、ビームｐ１とｐ２は、視野レンズ上で別個
の入射角を有するので、瞳平面上の同一点ではなく、図
２に明瞭に示されているように二つの点ｐ’１及びｐ’
２に集束する。このため、非常に大きい口径を有する高
価な投影レンズの使用が強いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記欠点を解決するた
め、欧州特許出願第４２２ ６６１号明細書には、従来
型の偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタに
よって反射された成分を受け、反対の極性の反射された
成分を得るためその偏光面を９０°回転させ、偏光ビー
ムスプリッタに戻す反射手段と、素子を回折することに
より構成された二つの成分の再結合手段とを含む光偏向
装置が提案されている。しかし、上記システムには、特
に、出力ビームの角度の分散と、大口径の投影対物レン
ズの必要性とに関し依然として幾つかの欠点がある。
め、欧州特許出願第４２２ ６６１号明細書には、従来
型の偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタに
よって反射された成分を受け、反対の極性の反射された
成分を得るためその偏光面を９０°回転させ、偏光ビー
ムスプリッタに戻す反射手段と、素子を回折することに
より構成された二つの成分の再結合手段とを含む光偏向
装置が提案されている。しかし、上記システムには、特
に、出力ビームの角度の分散と、大口径の投影対物レン
ズの必要性とに関し依然として幾つかの欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、ビームの十分な再結合
と、低レベルの分散とが得られる新しい光偏向装置を提
供することによって上記欠点を解決することである。
と、低レベルの分散とが得られる新しい光偏向装置を提
供することによって上記欠点を解決することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光偏向装置は、 − 光ビームを放出する光源と； − 上記光ビームのｓ偏光成分を反射し、ｐ偏光成分を
透過する偏光ビームスプリッタと； − 上記偏光ビームスプリッタによって反射された成分
を受け、その偏光面を９０°回転させ、上記成分を上記
偏光ビームスプリッタに戻す反射手段と； − コリメートされたビームを得るため上記光ビームの
二つの偏光成分を再結合する手段とからなり、上記光ビ
ームの二つの偏光成分の再結合手段は全反射的に機能す
るマイクロ−プリズムのプレートによって構成される。
透過する偏光ビームスプリッタと； − 上記偏光ビームスプリッタによって反射された成分
を受け、その偏光面を９０°回転させ、上記成分を上記
偏光ビームスプリッタに戻す反射手段と； − コリメートされたビームを得るため上記光ビームの
二つの偏光成分を再結合する手段とからなり、上記光ビ
ームの二つの偏光成分の再結合手段は全反射的に機能す
るマイクロ−プリズムのプレートによって構成される。
【０００８】好ましい一実施例において、上記マイクロ
−プリズムのプレートは、メタクリル酸エステル、ポリ
カーボネート、ガラス又は同種物のような透明材料から
作られる。光ビームの偏光成分を受ける上記プレートの
表面は、平行した行に配置された幾つかのプリズム状の
素子により構成され、もう一方の表面は平面であり、か
つ、コリメートされたビームを透過し、プリズム状の素
子の隣接し傾斜した各表面は、上記平面の表面の法線と
角度αをなし、かかる角度は以下の式：
−プリズムのプレートは、メタクリル酸エステル、ポリ
カーボネート、ガラス又は同種物のような透明材料から
作られる。光ビームの偏光成分を受ける上記プレートの
表面は、平行した行に配置された幾つかのプリズム状の
素子により構成され、もう一方の表面は平面であり、か
つ、コリメートされたビームを透過し、プリズム状の素
子の隣接し傾斜した各表面は、上記平面の表面の法線と
角度αをなし、かかる角度は以下の式：
【０００９】
【数２】
【００１０】を満たし、式中、θcritical＝Ａｒｃｓｉ
ｎ（１／ｎ）であり、
ｎ（１／ｎ）であり、
【００１１】
【外４】
【００１２】は上記平面の表面の法線に対する上記偏光
ビームスプリッタからの光ビームの入射角であり、ｎは
上記マイクロ−プリズムのプレートの屈折率である。本
発明の他の特徴は、偏光ビームスプリッタが、空気の層
で隔離された少なくとも２枚のガラスプレートの積み重
ねによって構成される点である。偏向ビームスプリッタ
のために空気−ガラスの積層を用いることにより、上記
再結合手段上にブルースター角に対応する入射角が得ら
れる。空気−ガラスの積層と、マイクロ−プリズムの全
反射プレートにより構成された再結合手段とからなる組
立体は、テレビジョン受像機の新しい１６／９フォーマ
ットに対応する１６／９の歪像を与え、一方、プリズム
に基づく従来の偏向ビームスプリッタは、標準フォーマ
ットに対応した４／３の歪像を与える。
ビームスプリッタからの光ビームの入射角であり、ｎは
上記マイクロ−プリズムのプレートの屈折率である。本
発明の他の特徴は、偏光ビームスプリッタが、空気の層
で隔離された少なくとも２枚のガラスプレートの積み重
ねによって構成される点である。偏向ビームスプリッタ
のために空気−ガラスの積層を用いることにより、上記
再結合手段上にブルースター角に対応する入射角が得ら
れる。空気−ガラスの積層と、マイクロ−プリズムの全
反射プレートにより構成された再結合手段とからなる組
立体は、テレビジョン受像機の新しい１６／９フォーマ
ットに対応する１６／９の歪像を与え、一方、プリズム
に基づく従来の偏向ビームスプリッタは、標準フォーマ
ットに対応した４／３の歪像を与える。
【００１３】好ましくは、更に小形の構造を得るための
本発明の別の特徴は、上記反射手段が反射性コーティン
グを備えた直線状のフレネル構造によって構成されるこ
とである。この場合、上記平面の表面に対し上記反射性
表面によって作られた角度βは、
本発明の別の特徴は、上記反射手段が反射性コーティン
グを備えた直線状のフレネル構造によって構成されるこ
とである。この場合、上記平面の表面に対し上記反射性
表面によって作られた角度βは、
【００１４】
【外５】
【００１５】に一致する。本発明の他の目的を達成する
液晶バルブ型の投影システムは、上記の形の光偏向装置
と、視野レンズと、液晶バルブと、投影レンズとを有す
る。
液晶バルブ型の投影システムは、上記の形の光偏向装置
と、視野レンズと、液晶バルブと、投影レンズとを有す
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】添付図面を参照して以下の説明を
読むことにより、本発明はより良く理解され、かつ、他
の利点及び特徴が明らかになる。図３には完全な液晶表
示プロジェクタシステムが示されている。周知の構成の
かかる液晶スクリーンを用いた投影システムは、金属ハ
ロゲン形のアークランプ、フィラメントランプ、又は、
同種物であるランプ１０を含む。ランプ１０は、長円形
又は放物線状の反射器１１の焦点に置かれ、集光レンズ
が備えられている。ランプによって放出された光は、ラ
ンダムに偏光された白色光である。その光は、反射器に
よって反射され、偏光ビームスプリッタ１２を含む偏光
変換組立体に伝えられる。上記偏光ビームスプリッタ１
２は、本発明の一実施例において、好ましくは、空気−
ガラスの積層として配置されたガラスプレートの積み重
ねである。しかし、以下に説明する如く、上記偏光ビー
ムスプリッタは、プリズムのような従来型のスプリッタ
でも構わない。
読むことにより、本発明はより良く理解され、かつ、他
の利点及び特徴が明らかになる。図３には完全な液晶表
示プロジェクタシステムが示されている。周知の構成の
かかる液晶スクリーンを用いた投影システムは、金属ハ
ロゲン形のアークランプ、フィラメントランプ、又は、
同種物であるランプ１０を含む。ランプ１０は、長円形
又は放物線状の反射器１１の焦点に置かれ、集光レンズ
が備えられている。ランプによって放出された光は、ラ
ンダムに偏光された白色光である。その光は、反射器に
よって反射され、偏光ビームスプリッタ１２を含む偏光
変換組立体に伝えられる。上記偏光ビームスプリッタ１
２は、本発明の一実施例において、好ましくは、空気−
ガラスの積層として配置されたガラスプレートの積み重
ねである。しかし、以下に説明する如く、上記偏光ビー
ムスプリッタは、プリズムのような従来型のスプリッタ
でも構わない。
【００１７】偏光変換器は、更に、光ビームのｓ偏光成
分を偏光ビームスプリッタの方向に反射するミラー１３
を含む。４分の１波長板１４が、反射されたビームの偏
光面を９０°回転させるため、上記ミラー１３の前に置
かれる。偏光ビームスプリッタの出力には、以下に詳細
に説明する偏光成分の再結合手段１５がある。この手段
１５からのビームは、周知の方法で、視野レンズ１６に
送られ、次いで、液晶スクリーン１７、又は、光バルブ
として機能する電気−光変調器に送られる。液晶スクリ
ーンからの画像は投影レンズ１８に送られる。
分を偏光ビームスプリッタの方向に反射するミラー１３
を含む。４分の１波長板１４が、反射されたビームの偏
光面を９０°回転させるため、上記ミラー１３の前に置
かれる。偏光ビームスプリッタの出力には、以下に詳細
に説明する偏光成分の再結合手段１５がある。この手段
１５からのビームは、周知の方法で、視野レンズ１６に
送られ、次いで、液晶スクリーン１７、又は、光バルブ
として機能する電気−光変調器に送られる。液晶スクリ
ーンからの画像は投影レンズ１８に送られる。
【００１８】上記装置において、ランプ１０からの光ビ
ームは偏光ビームスプリッタ１２に送られる。周知の方
法で、ビームのｐ偏光成分は、直接的に偏光ビームスプ
リッタを通過し、一方、ｓ偏光成分は反射され、ミラー
１３の方へ送られ、そこで全反射され、偏光面が９０°
回転されるよう、再度、４分の１波長板を通り抜ける。
ｐ’という名前が付けられた新しい成分が偏光ビームス
プリッタ１２に戻る。透過したｐ成分及びｐ’成分は、
本発明の場合に全反射的な再結合手段からなるビームの
再結合手段１５に達する。従って、以下に説明するよう
に、出力で得られた成分は互いに重なり合う平行な偏光
成分である。
ームは偏光ビームスプリッタ１２に送られる。周知の方
法で、ビームのｐ偏光成分は、直接的に偏光ビームスプ
リッタを通過し、一方、ｓ偏光成分は反射され、ミラー
１３の方へ送られ、そこで全反射され、偏光面が９０°
回転されるよう、再度、４分の１波長板を通り抜ける。
ｐ’という名前が付けられた新しい成分が偏光ビームス
プリッタ１２に戻る。透過したｐ成分及びｐ’成分は、
本発明の場合に全反射的な再結合手段からなるビームの
再結合手段１５に達する。従って、以下に説明するよう
に、出力で得られた成分は互いに重なり合う平行な偏光
成分である。
【００１９】図４には本発明による偏光成分の再結合手
段１５が示されている。この手段は全反射によって機能
し、メタクリル酸エステルのような材料（例えば、“プ
レキシガラス(plexiglass)”というブランド名で知られ
た材料）、ポリカーボネート、或いは、他の同種の材料
から作られた透明プレートにより構成され；ガラスを使
用してもよい。図４に明瞭に示されているように、上記
手段は、偏光ビームスプリッタからのビームを受けるそ
の面上に、平行な行に配置された１組のマイクロ−プリ
ズム１５’を含む。それ以外の面は平坦である。従っ
て、図４に示されたように、マイクロ−プリズムの傾斜
した外側の表面に対するビームの入射角は、略９０°で
ある。ビームは、マイクロ−プリズムに入り、隣接する
表面の内側の面に入射し、その内側の面から反射し、面
１５”から直角に出る。これは、光線ｐ１０及びｐ’１
０が辿る経路を用いて図４に示されている。上記条件を
満たすために、面１５”に直交する上記の同じ線に対す
る入射角
段１５が示されている。この手段は全反射によって機能
し、メタクリル酸エステルのような材料（例えば、“プ
レキシガラス(plexiglass)”というブランド名で知られ
た材料）、ポリカーボネート、或いは、他の同種の材料
から作られた透明プレートにより構成され；ガラスを使
用してもよい。図４に明瞭に示されているように、上記
手段は、偏光ビームスプリッタからのビームを受けるそ
の面上に、平行な行に配置された１組のマイクロ−プリ
ズム１５’を含む。それ以外の面は平坦である。従っ
て、図４に示されたように、マイクロ−プリズムの傾斜
した外側の表面に対するビームの入射角は、略９０°で
ある。ビームは、マイクロ−プリズムに入り、隣接する
表面の内側の面に入射し、その内側の面から反射し、面
１５”から直角に出る。これは、光線ｐ１０及びｐ’１
０が辿る経路を用いて図４に示されている。上記条件を
満たすために、面１５”に直交する上記の同じ線に対す
る入射角
【００２０】
【外６】
【００２１】及びマイクロ−プリズムの側面の角度α
は、以下の式：
は、以下の式：
【００２２】
【数３】
【００２３】を満たし、式中、θcritical＝Ａｒｃｓｉ
ｎ（１／ｎ）であり、
ｎ（１／ｎ）であり、
【００２４】
【外７】
【００２５】は上記平面の表面の法線に対する上記偏光
ビームスプリッタからの光ビームの入射角であり、ｎは
上記マイクロ−プリズムのプレートの屈折率である。上
記の如く、偏光ビームスプリッタが空気−ガラスの積層
によって構成されるとき、角度
ビームスプリッタからの光ビームの入射角であり、ｎは
上記マイクロ−プリズムのプレートの屈折率である。上
記の如く、偏光ビームスプリッタが空気−ガラスの積層
によって構成されるとき、角度
【００２６】
【外８】
【００２７】は、ガラスに対し５６．６°であるブルー
スター角と一致する。しかし、偏光スプリットの角度は
大きいまま保たれ、
スター角と一致する。しかし、偏光スプリットの角度は
大きいまま保たれ、
【００２８】
【外９】
【００２９】の±１０°のオーダーの変化に対し殆ど変
化しない点に注意が必要である。実際上、空気−ガラス
の積層によって構成された偏光ビームスプリッタを用い
るとき、入射角は、ブルースター角±数度（２又は３
度）である。この場合、図４に示したように、マイクロ
−プリズムのプレートが、波長５８７ｎｍの光に対し屈
折率ｎ＝１．４９を有する“プレキシガラス”製である
ならば、角度αは２９°に一致する。
化しない点に注意が必要である。実際上、空気−ガラス
の積層によって構成された偏光ビームスプリッタを用い
るとき、入射角は、ブルースター角±数度（２又は３
度）である。この場合、図４に示したように、マイクロ
−プリズムのプレートが、波長５８７ｎｍの光に対し屈
折率ｎ＝１．４９を有する“プレキシガラス”製である
ならば、角度αは２９°に一致する。
【００３０】
【外１０】
【００３１】がブルースター角に一致したまま保たれる
とき、プレートがｎ＝１．５８のポリカーボネート製で
ある場合、及び、プレートがｎ＝１．５１６８のガラス
製である場合には、これに応じてαの値が変えられる。
欧州特許第０ ４２２ ６６１号明細書に記載された従
来の解決法と比較して本発明による解決法の利点を示す
ため、図５には屈折性素子によって構成された再結合手
段が表わされている。手段１５０は、スプリッタから光
線を受けるその表面１５０’が平面状の表面である透明
プレートによって構成され、一方、２本の平行光線を放
出する表面は、マイクロ−プリズムによって構成された
表面１５０’である。この場合、入射角
とき、プレートがｎ＝１．５８のポリカーボネート製で
ある場合、及び、プレートがｎ＝１．５１６８のガラス
製である場合には、これに応じてαの値が変えられる。
欧州特許第０ ４２２ ６６１号明細書に記載された従
来の解決法と比較して本発明による解決法の利点を示す
ため、図５には屈折性素子によって構成された再結合手
段が表わされている。手段１５０は、スプリッタから光
線を受けるその表面１５０’が平面状の表面である透明
プレートによって構成され、一方、２本の平行光線を放
出する表面は、マイクロ−プリズムによって構成された
表面１５０’である。この場合、入射角
【００３２】
【外１１】
【００３３】がブルースター角になるよう選択された場
合、マイクロ−プリズムの角度α’は１７°に一致す
る。偏光ビームスプリッタとして空気−ガラスの積層が
選択された本発明の解決法と従来技術の解決法とによっ
て得られた結果の差は、図６及び７のグラフに示されて
いる。図６の曲線は、コリメートされたビームによって
ブルースター角で照明された再結合手段による分散を示
している。この場合、波長の関数として表わされた法線
に対する出力光線の偏差は、本発明によるシステムの場
合には偏差が無いのに比べて、従来技術のシステムの場
合に非常に大きいということが分かる。同様に、両方の
再結合手段のｐ偏光ビームに対する角度伝達関数が示さ
れている図７において、ブルースター角からのビームの
角度偏差の関数で表わされた法線に対する出力ビームの
広幅化は、従来技術のシステムの場合に非常に著しいの
に対し、本発明によるシステムの場合、上記広幅化は実
質的に直線的である。
合、マイクロ−プリズムの角度α’は１７°に一致す
る。偏光ビームスプリッタとして空気−ガラスの積層が
選択された本発明の解決法と従来技術の解決法とによっ
て得られた結果の差は、図６及び７のグラフに示されて
いる。図６の曲線は、コリメートされたビームによって
ブルースター角で照明された再結合手段による分散を示
している。この場合、波長の関数として表わされた法線
に対する出力光線の偏差は、本発明によるシステムの場
合には偏差が無いのに比べて、従来技術のシステムの場
合に非常に大きいということが分かる。同様に、両方の
再結合手段のｐ偏光ビームに対する角度伝達関数が示さ
れている図７において、ブルースター角からのビームの
角度偏差の関数で表わされた法線に対する出力ビームの
広幅化は、従来技術のシステムの場合に非常に著しいの
に対し、本発明によるシステムの場合、上記広幅化は実
質的に直線的である。
【００３４】以下、図８及び９を参照して、本発明の光
偏向装置に対し行なうことができる他の改良を説明す
る。更に小形のシステムを得るため、図８に示したよう
に、図３の平面ミラー１３を反射型のフレネル系１３’
で置き換えることが可能である。この場合、フレネル構
造によって形成された底面に対する角度βは、図９に示
したように、
偏向装置に対し行なうことができる他の改良を説明す
る。更に小形のシステムを得るため、図８に示したよう
に、図３の平面ミラー１３を反射型のフレネル系１３’
で置き換えることが可能である。この場合、フレネル構
造によって形成された底面に対する角度βは、図９に示
したように、
【００３５】
【外１２】
【００３６】に一致する。かかる直線状のフレネル構造
は、ビームを４分の１波長板の方向に反射するため、周
知の方法によって反射性のコーティング１３”で被覆さ
れている。図８の他の項目は、図４を参照して説明した
項目と同一であり、同じ参照番号が付けられている。
は、ビームを４分の１波長板の方向に反射するため、周
知の方法によって反射性のコーティング１３”で被覆さ
れている。図８の他の項目は、図４を参照して説明した
項目と同一であり、同じ参照番号が付けられている。
【００３７】更に、本発明の枠組みにおいて、視野レン
ズに対し、本出願人によるフランス国特許出願第９５
０４４７７号明細書に記載されているようなレンズを用
いてもよい。そのレンズは、軸上の照明されるべき点に
対応する機能と、照明されるべき点を通過する中央の平
面と水平面とによって形成された角度とに関係した各基
本表面の組によって形成されたレンズであり、上記基本
表面の組の傾斜は、上記関数を特別の多項式関数を用い
て補間することにより得られる。このようなレンズは、
自由表面又は“自由造形”のレンズとして周知である。
ズに対し、本出願人によるフランス国特許出願第９５
０４４７７号明細書に記載されているようなレンズを用
いてもよい。そのレンズは、軸上の照明されるべき点に
対応する機能と、照明されるべき点を通過する中央の平
面と水平面とによって形成された角度とに関係した各基
本表面の組によって形成されたレンズであり、上記基本
表面の組の傾斜は、上記関数を特別の多項式関数を用い
て補間することにより得られる。このようなレンズは、
自由表面又は“自由造形”のレンズとして周知である。
【００３８】
【発明の効果】上記の全てのシステムによって多数の利
点が得られ、特に、投影対物レンズの口径は、システム
の価格が非常に高価になる従来技術のシステムと比べて
制限することが可能であり、一方、２本の偏光ビームの
効率的な再結合が得られるので、光エネルギーの損失は
著しく低減される。
点が得られ、特に、投影対物レンズの口径は、システム
の価格が非常に高価になる従来技術のシステムと比べて
制限することが可能であり、一方、２本の偏光ビームの
効率的な再結合が得られるので、光エネルギーの損失は
著しく低減される。
【図１】従来の第１の光偏向装置の概要図である。
【図２】従来の他の光偏向装置の概要図である。
【図３】本発明の光偏向装置の概要図である。
【図４】本発明による再結合手段の拡大断面図である。
【図５】先行技術に使用される再結合手段の拡大断面図
である。
である。
【図６】図５の再結合手段と比較して図４の再結合手段
によって得られた利点を示し、特に、ブルースター角に
対応する入射角でコリメートされたビームによって照明
された両方の手段の分散を表わすグラフである。
によって得られた利点を示し、特に、ブルースター角に
対応する入射角でコリメートされたビームによって照明
された両方の手段の分散を表わすグラフである。
【図７】図５の再結合手段と比較して図４の再結合手段
によって得られた利点を示し、特に、ｐ偏光ビームに対
する両方の系の角度伝達関数を表わすグラフである。
によって得られた利点を示し、特に、ｐ偏光ビームに対
する両方の系の角度伝達関数を表わすグラフである。
【図８】本発明の他の実施例による直線状の反射フレネ
ル構造を含む小形光偏向装置の概要図である。
ル構造を含む小形光偏向装置の概要図である。
【図９】図８のフレネル構造の部分拡大図である。
１ 光源 ２，１１ 反射器 ３，１２ 偏光ビームスプリッタ ４，１３ ミラー ５’ 半波長板 ６，６’ 液晶バルブ ７ 視野レンズ ８ 投影レンズ １０ ランプ １３’ フレネル系 １３” コーティング １４ ４分の１波長板 １５，１５０ 再結合手段 １５’ マイクロ−プリズム １５” 他の面 １５０’ 表面 ｐ１，ｐ２ ｐ偏光成分 ｓ２ ｓ偏光成分 ｐ１０，ｐ’１０ 光線
Claims (10)
- 【請求項１】 − 光ビームを放出する光源と； − 上記光ビームのｓ偏光成分を反射し、ｐ偏光成分を
透過する偏光ビームスプリッタと； − 該偏光ビームスプリッタによって反射された成分を
受け、その偏光面を９０°回転させ、上記成分を該偏光
ビームスプリッタに戻す反射手段と； − コリメートされたビームを得るため上記光ビームの
二つの偏光成分を再結合する手段とからなり、 該光ビームの二つの偏光成分の再結合手段は全反射的に
機能するマイクロ−プリズムのプレートによって構成さ
れる、光偏向装置。 - 【請求項２】 該マイクロ−プリズムのプレートは、メ
タクリル酸エステル又はポリカーボネートのような透明
材料から作られる請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 該マイクロ−プリズムのプレートは、上
記光ビームの偏光成分を受ける表面が、平行した行に配
置された多数のプリズム状の素子により構成され、もう
一方の表面が、平面であり、かつ、上記コリメートされ
たビームを透過し、 θcritical＝Ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）であり、 【外１】 が該平面の表面の法線に対する該偏光ビームスプリッタ
からの光ビームの入射角であり、ｎが該マイクロ−プリ
ズムのプレートの屈折率を表わすとき、該プリズム状の
素子の隣接する傾斜した各表面は、該平面の表面の法線
と以下の式： 【数１】 を満たす角度αを形成する請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 該偏光ビームスプリッタは、空気の層で
隔離された少なくとも２枚のガラスプレートの積み重ね
によって構成される請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 該角度 【外２】 はブルースター角に一致し、該角度αは２９°に一致す
る請求項３記載の装置。 - 【請求項６】 該反射手段は、反射性コーティングを備
えた直線状のフレネル構造によって構成される請求項１
記載の装置。 - 【請求項７】 該平面の表面に対し該反射性表面によっ
て作られた角度βは、 【外３】 に一致する請求項６記載の装置。 - 【請求項８】 該偏光ビームスプリッタは、薄い層の積
み重ねによって構成され、上記光ビームを受ける方の表
面が、もう一方の表面に対し４５°の角度をなすよう設
けられている請求項１記載の装置。 - 【請求項９】 視野レンズと、液晶バルブと、投影レン
ズと、請求項１記載の光偏向装置とを有する液晶表示型
の投影システム。 - 【請求項１０】 該視野レンズは自由造形のレンズであ
る請求項９記載のシステム。
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|---|---|---|---|
| FR9507396 | 1995-06-21 | ||
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| JP3647145B2 JP3647145B2 (ja) | 2005-05-11 |
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| JP15724396A Expired - Fee Related JP3647145B2 (ja) | 1995-06-21 | 1996-06-18 | 光偏向装置及びその装置を利用する液晶バルブ型の投射システム |
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- 1995-06-21 FR FR9507396A patent/FR2735875B1/fr not_active Expired - Fee Related
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- 1996-05-23 US US08/652,236 patent/US5900973A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-18 JP JP15724396A patent/JP3647145B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-19 DE DE69631860T patent/DE69631860T2/de not_active Expired - Fee Related
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| FR2735875B1 (fr) | 1997-08-14 |
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