JPH09502313A - 映写表示システムのための表示パネルマウント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液晶表示パネルが、各表示パネルが熱応力の結果として、表示パネルの平面においてたわむ如く、ビーム結合プリズムに取り付けられる。各表示パネルのための３点クリップマウントは、プリズムと表示パネルの間に固着される。

Description

【発明の詳細な説明】 映写表示システムのための表示パネルマウント 発明の背景 カラー画像は、離散原色画像（例えば、赤、緑と青）を結合することにより合 成される。液晶表示パネルを使用する表示システムにおいて、各原色画像は、そ れぞれの表示パネルによって生成される。原色画像は、その後、光結合器によっ て結合され、合成カラー画像が形成される。 正確なカラー画像を合成するために、表示パネルは、互いに関して正確に位置 合わせされなければならない。表示パネルはまた、光結合器の光軸と正確に位置 合わせされなければならない。これらの位置合わせは、個別表示パネルの光学特 性において大きな公差があるために、あらかじめ決めることができない。 表示パネルを使用する一般映写表示システムにおいて、表示パネルは、表示シ ステムの支持構造に固定される。ビーム結合器は、それから、表示パネルの光路 において挿入される。そのようなシステムは、表示パネルとビーム結合器が表示 システムに固定されるまで、位置合わせできない。そのようなシステムは、光結 合器と表示パネルの間の画像位置合わせを容易にするために多数の機械部品を含 む。組立作業者は、表示システムの組み立て後、位置合わせを達成するために適 度な技能を有さなければならない。 映写表示システムにおいて、表示パネルは、熱応力にさらされ、表示パネルを 不整合にすることがある。相互又は光結合器の光軸に関する表 示パネルの空間不整合は、合成画像の品質を下落させる。 発明の要約 本発明の好ましい実施態様は、画像を生成させるために、光弁表示パネルを使 用する映写表示システムに向けられる。とりわけ、光弁表示パネルは、アクティ ブマトリックス液晶表示パネルである。アクティブマトリックス回路は、好まし くは、単一半導体ウェーハ上に作製される。好ましい実施態様において、表示パ ネルは、おおよそ、標準３５ｍｍ写真スライドのサイズである。明らかになる如 く、発明の有用性は、電界発光（ＥＬ）表示パネル、発光ダイオード（ＬＥＤ） アレイ、たわみ鏡ピクセル光弁等の他の表示パネルにも適用可能である。さらに 、表示パネルサイズは、３５ｍｍフォーマットに限定されず、他の次元及びアス ペクト比もまた、本発明を実施する際に使用される。 好ましい実施態様において、３つの表示パネルが取り付けられ、表示パネルに おいて生成された画像が、画面に映写される時、合成画像が、すべてのカラーに 対して焦点に重ね合される如く、ビーム結合器に関して位置合わせされる。好ま しい実施態様は、低製品部品費用、小型組立体、及び位置合わせを行う人の側に おいて主観的判断を必要としない位置合わせプロセスから利益を得る。 一般に、好ましいビーム結合器半組立体は、ビーム結合プリズムに取り付けた ３つの表示パネルから成り、すべての３つの表示パネルと映写レンズが共通光軸 上にある如く位置合わせされ、共通定位まで光軸の回りで回転可能かつ側方に位 置合わせされる。この半組立体は、映写レンズに関して適正に半組立体を方向付 けるための適切な基準表面と、一層の調整を必要としない照明システムとを有す る。 本発明の好ましい実施態様は、光弁表示パネルとビーム結合器半組立体を含む 光弁表示システムである。複数の光弁表示パネルは、それぞれの画像を生成させ 、そしてビーム結合器は、合成画像を形成するために画像を結合する。各光弁表 示パネルは、３点マウントによってビーム結合器に取り付けられる。 ３つの点は、表示パネル画像平面を規定する。取付クリップは、熱応力に応答 して、各表示パネルの膨張を設ける。各表示パネルは、それぞれの表示パネルの 光軸に垂直な方向において膨張する。表示パネルは相互に極めて近接しているた めに、表示パネルは、共用環境において機能する。それ自体、各表示パネルの温 度は、他の表示パネルへの温度にほぼ等しい。こうして、各表示パネルは、等価 量の熱応力を受ける。結果的に、表示パネルは、熱応力に応答して、等量膨張す る。 取付接点は、各表示パネルのそれぞれの隅部の近くに位置する。内側接点にお ける第１構造は、すべての方向において硬直である。隣接する外側接点の各々に おける第２構造は、画像平面における一方向において硬直であり、画像平面にお ける他の方向において可撓性である。第１構造に対して対角の表示パネルの隅部 は支持されない。 位置合わせされた表示パネルを光結合器に取り付けることにより、完全な表示 パネル組立体が作製される。そのような組立体では、先行技術のシステムにおい て使用された小型ビーム結合器及び表示パネルを使用することができる。さらに 、各映写表示システムに供給されなければならない機械部品の数と、映写表示シ ステムを組み立てるために必要とされる技能レベルは、先行技術のシステムに比 して低減される。 ビーム結合器は、単一反射ビーム結合器又は多重反射ビーム結合器で ある。単一反射ビーム結合器は、せいぜい一度、表示パネルからビーム結合器を 通過する光線を反射させる。多重反射ビーム結合器は、複数回、少なくとも一つ の表示パネルからビーム結合器を通過する光線を反射させる。ビーム結合器には 、交差しない単体反射表面か又は接合部において交差する分割反射表面を作製さ れる。換言すれば、単体反射表面は、区分化されない反射表面（即ち、鏡）であ る。 図面の簡単な説明 部品の構成及び組合せの多様な新規の詳細を含む、本発明の上記及び他の特徴 は、以下に、添付の図面を参照してさらに詳細に記載され、クレイムにおいて指 摘される。本発明を具現する特別な表面パネルマウントは、発明の限定としてで はなく、例示としてのみ示される。図面は、必ずしも等尺ではなく、代わりに、 本発明の原理及び特徴を示すことに重きが置かれる。この発明の原理及び特徴は 、発明の範囲を逸脱することなく、多数の実施態様において使用及び変形される 。 第１Ａ〜１Ｃ図は、ビーム結合器組立体の概略図である。 第２図は、画像平面取付クリップの取り付けを示す概略図である。 第３Ａ〜３Ｂ図は、完成した表示パネル及びビーム結合器組立体の概略図であ る。 第４図は、映写表示システムへ一体化された完成した表示パネル組立体の光学 図である。 第５Ａ図は、別の光弁システムの光学図である。 第５Ｂ図は、第５Ａ図の映写表示システムのフレームへ取り付けられた表示パ ネルの斜視図である。 第６図は、発明の好ましい実施態様による光弁システムの概略図であ る。 第７図は、発明の好ましい実施態様による別の光弁システムの概略図である。 第８図は、発明の好ましい実施態様によるさらに別の光学システムの概略図で ある。 第９図は、発明の好ましい実施態様による冗長単色光学システムの概略図であ る。 発明の好ましい実施態様の詳細な説明 第１Ａ〜１Ｃ図は、ビーム結合プリズム１０と、固着された取付ブラケット１ ８、１９を示す概略図である。プリズム１０は、４つの研磨面１０ａ、１０ｂ、 １０ｃと１０ｄを除いて、取り付け手段又は基準表面を有さない。ビーム結合プ リズム１０は、任意のアスペクト比又は定位を有する。特定の実施態様において 、マーキングは、どの３つの面１０、１０ｂ、１０ｃが入力面であり、どの面１ ０ｄが出力面であるかを示す。固定具は、固定具における基準表面１００に関し て特定定位においてプリズム１０を保持するために使用される。同一固定具がま た、プリズムを捕捉するために、２つの金属製取付ブラケット１８、１９を位置 させる。ブラケットは、プリズムの２つの非研磨表面１０ｅ、１０ｆに平行であ る。この固定具において、２つの取付ブラケット１８、１９が、プリズム１０に 接着される。取付ブラケット１８、１９をプリズム１０に接着するために使用さ れた接着剤は、金属をガラスに固着するために、光学産業において一般に使用さ れる多様な接着剤から選択される。 第１Ａ図は、基準表面１００を示すビーム結合器半組立体１０１１の前面図で ある。以下に議論される如く、最終表示パネル組立体は、基準 表面１００において映写表示システムに連結される。取付ブラケット１８、１９ における穴は、位置決め保持部材である。基準表面１００は、プリズム１０の出 力面１０ｄに平行である。第１Ｂ図は、第１Ａ図の線Ｉ−Ｉに沿って取ったビー ム結合器半組立体１０１１の概略図である。第１Ｃ図は、第１Ａ図の線II−IIに 沿って取ったビーム結合器半組立体１０１１の概略図である。図示された如く、 取付ブラケット１８、１９は、プリズム１０のそれぞれの非研磨面１０ｅ、１０ ｆを覆う。不完全な被覆が、発明の範囲に影響を及ぼすことなく獲得されること が理解される。 プリズム１０が金属製取付ブラケット１８、１９に固着された後、（第２図に 示された）画像平面取付クリップ１２、１４、１６が、取付ブラケット１８、１ ９に装着される。クリップ１２、１４、１６の目的は、各表示パネル１０００に 対して、３つの点によって確立された画像平面を設けることである。各画像平面 は、プリズム１０を保持する取付ブラケット１８、１９によって確立された基準 平面１００に光学的に垂直でなければならない。光軸に垂直であるほかに、画像 平面はまた、基準平面１００に関して光軸に沿って同一光学距離に位置しなけれ ばならない。 映写表示システムにおいて、映写レンズは、側方カラー変位を被る。側方カラ ー変位は、表示パネル画像の倍率を変更することにより補正される。映写レンズ を与えられると、最適焦点からの画像平面の変位が、各カラー画像に対して算出 される。この変位は、それから、各表示パネル１００とプリズム１０の関連入力 面の間の変位を調整するために使用される。 側方カラー変位の補正は、焦点と倍率の間の妥協である。発明の好ま しい実施態様において、最適焦点からの変位は、０．５ｍｍよりも小さい。さら に、テレセントリックレンズの側方カラー変位の補正は、合成画像の焦点を実質 的に劣化させる。 ビーム結合プリズム１０の取付ブラケット１８、１９へ位置決めされた画像平 面を移送するための機構は、画像平面取付クリップ１２、１４、１６の３つのク リップから成る。各クリップ１２、１４、１６は、プリズム取付ブラケット１８ 、１９へ固着される平坦な表面と、表示パネル１０００へ固着される球面とを有 する。３つのクリップ１２、１４、１６は、各表示パネル１０００に対して使用 される。クリップ１２、１４、１６は、球面が表示パネル１０００と接触するよ うにプリズム取付ブラケット１８、１９へ取り付けられ、そして設置された時、 ４つの隅部のうちの３つの近くで表示パネル１０００に当接するように位置付け られる。３つの接点は、取り付けられた時、表示パネル１０００への応力を避け るために使用される。 各表示パネル１０００に対して使用された３つのクリップ１２、１４、１６の 中で、第１クリップ１２は、すべての方向において表示パネル表面に沿って硬直 であるように設計され、第２クリップ１４は、画像平面において一方向で硬直で あり、画像平面における垂直方向においてわずかに可撓性であり、そして第３ク リップ１６は、第２クリップ１４と反対方向において可撓性及び硬直である。こ のクリップ硬直性パターンは、第１クリップ１２が表示パネル１０００の位置を 確立するのに対し、他の２つのクリップ１４、１６が表示パネル１０００のため の支持を設けるが、ワォームアップ中わずかな差熱膨張を許容するように、表示 パネル１０００を取り付けさせる。差膨張は、熱膨張係数がほぼ等しいとし ても、ガラスと金属部品の熱伝導率が異なるために生成する。各表示パネル１０ ００に対する差膨張は、表示パネル１０００がほぼ同様な熱応力を受けるために 、完成した組立体において相互の表示パネル１０００における差膨張にほぼ等し くなる。表示パネル１０００は、同様な熱応力を受ける。これは、表示パネル１ ０００が、表示パネルの極めて近接による共通環境において機能するためである 。 第２図は、ビーム結合プリズム１０の一つの入力面１０ａに対する画像平面取 付クリップ１２ａ、１４ａ、１６ａの取り付け位置を示す。すべての３つの入力 面１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対する画像平面取付クリップ１２、１４、１６の位 置付けは、各画像平面取付クリップ１２、１４、１６の投影が対応する画像平面 取付クリップ１２、１４、１６と整合する如く為されなければならないことが注 目される。換言すれば、第１クリップ１２のすべての投影は、相互に整合しなけ ればならず、第２クリップ１４のすべての投影は、相互に整合しなければならず 、そして第３クリップ１６のすべての投影は、相互に整合しなければならない。 好ましい実施態様において、クリップ１２、１４、１６は、取付ブラケット１ ８、１９へ旋回取り付けされ、そしてクリップ１２、１４、１６は、位置へ旋回 される。この接触が達成される時、クリップ１２、１４、１６は、取付ブラケッ ト１８、１９へ固着される。クリップは、点溶接又は紫外線活性化構造接着剤に よる固着を含む、多様な方法によって取付ブラケット１８、１９に固着される。 好ましい実施態様において、接着剤は、ｌｏｃｋｔｉｔｅ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ３ ６５である。 各クリップ１２、１４、１６は、表示パネル１０００と接触するためのそれぞ れの接触球面２、４、６を有する。表示パネル１０００が、プ ロセスにおいてこの点でクリップ１２、１４、１６に締結されるならば、画像は 、各カラーに対して全領域で良好に合焦する画面において出現する。しかし、画 像は、画像と画面境界の間又はカラー毎に重ね合せを必要とする。画像の重ね合 せは、表示パネル画像の平面において表示パネル１０００を移動させる能力を必 要とする。この重ね合せは、一度に一つの光路で行われる。 第３Ａ〜３Ｂ図は、表示パネル１０００、ビーム結合プリズム１０、及び取付 ブラケット１８、１９の完成組立体１０５０を示す。ビーム結合器組立体１０１ １に、それぞれのクリップ１２、１４、１６によって取り付けた３つの表示パネ ル１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃが示される。図面において明確性の目的 のために、各図は、前景にあるクリップ１２、１４、１６のみを示す。こうして 、表示パネル１０００の幾つかの縁は、支持されないことが見られる。しかし、 各表示パネル１０００の唯一の隅部は、事実、支持されない。 第３Ａ図は、第１取付ブラケット１８に直面する表示パネル組立体１０５０の 平面図である。図示された如く、それぞれの第２取付クリップ１４は、第１取付 ブラケット１８に固定される。第１取付クリップ１２と第３取付クリップ１６は 示されない。また、各表示パネル１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃの利用（ 無クリップ）側において図面シートから突出するケーブル連結部１８ａ、１８ｂ 、１８ｃが示される。 第３Ｂ図は、第２取付ブラケット１９に直面する表示パネル組立体の平面図で ある。図示された如く、それぞれの第１取付クリップ１２と第３取付クリップ１ ６は、第２取付ブラケット１９に固定される。第３Ｂ図において、第２取付クリ ップ１４は示されない。 表示パネル／クリップ界面における球面２、４、６の使用は、表示パネル画像 平面を形成するために３つの点を単に確立する以上に有益である。表示パネル１ ０００がクリップに固着される時、接点における固着線は、ゼロ厚に近い。これ が唯一の固着点であったならば、表示パネル１０００とクリップの間に剪断力を 分布させる接着剤の厚さはないために、接合点は、多分、温度サイクルにより故 障する。球面２、４、６は、そのような剪断力に耐えるために可変厚の接着剤を 設ける。 上記の位置合わせ機構は、工場における工具であり、固定具の一部ではない。 位置合わせが、すべての３つの表示パネル１０００に対して達成された後、画像 平面取付クリップ１２、１４、１６の球面２、４、６に塗られた紫外線硬化接着 剤が、硬化される。これは、クリップ１２、１４、１６を定着させ、それらは、 もはや調整可能でない。クリップ１２、１４、１６は、もはや、動作感度がなく 、光学システムへ前位置合わせサブシステムとして設置される。 第４図は、映写表示システムへ一体化された好ましい表示パネル組立体１の光 学図である。映写表示システムは、光源１５００と映写レンズ４００を含む。光 源１５００からの白光Ｗは、レンズ５によって集束され、ダイクロイックミラー 対と反射鏡の方に透過される。ダイクロイックミラー対は、青光反射ダイクロイ ックミラー２２と緑光反射ダイクロイックミラー２４を含む。ダイクロイックミ ラー対は、光源１５００からの光を原色に分離する。青光反射ダイクロイックミ ラー２２によって反射された青光Ｂは、第１鏡３２によって反射され、第１表示 スライド１０００ｂに入射する。緑光反射ダイクロイックミラー２４は、緑光Ｇ を第２表示パネル１０００ａへ反射させる。残りの赤光Ｒは、第２鏡３ ２’によって第３鏡３２”の方に反射され、赤光を第３表示パネル１０００ｃの 方に反射させる。合成赤緑青（ＲＧＢ）画像Ｉが、表示パネル組立体１０５０の ビーム結合器１０によって出力される。ＲＧＢ画像は、映写レンズ４００によっ て、視野画面５００へ映写される。好ましい映写ディスプレイに関する一層の詳 細は、”Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒ”と題する、１９９４年２月１ ０日に提出されたＲｏｎａｌｄ Ｐ．Ｇａｌｅ他による国際特許出願ＰＣＴ／Ｕ Ｓ９４／０１５４９において見いだされる。この特許の教示は、参照としてここ に取り入れられる。 第４図のプリズム１０は、分割鏡を有する単一反射Ｘ形式ビーム結合器である 。鏡は、２つの半部分に区分化されるために、Ｘ形式ビーム結合器は、単体反射 表面を有さない。そのようなビーム結合器は、小型であり、ガラスから作製され 、短いバックフォーカスを有するという利点を提供する。さらに、表示パネル１ ０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃの間に干渉はない。Ｘ形式ビーム結合器は、 比較的高価であるという不都合を被り、そして分割鏡は、緊密な公差を必要とす る。さらに、４つの断片が、位置合わせされ、そして表示パネル１０００ｂの一 つは、他の表示パネル１０００ａ、１０００ｃの鏡像でなければならない。 上記の位置合わせスキームはまた、プリズムの代わりに、フィルター板でも使 用される。そのような機構において、２つのフィルターと一つの鏡が、固定具に 確実かつ永久的に取り付けられなければならない。それから、固定具は、３つの スライドを保持するために使用される。 第５Ａ図は、別の好ましい光弁システム１’の光学図である。図示された如く 、光源１５００からの白光Ｗは、レンズ５によって、青反射ダ イクロイックミラー２２に集束される。青光Ｂは、第１鏡３２によって反射され 、第１表示パネル１０００ａを通過し、単体反射表面を有する第１ビーム結合器 １０’に入る。青光反射ダイクロイックミラー２２によって透過された光は、緑 光反射ダイクロイックミラー２４によって分割される。反射緑光Ｇは、第２表示 パネル１０００ｂを通過し、第１ビーム結合器１０’に入る。透過された赤光Ｒ は、第３表示パネル１０００ｃを通過し、第２鏡３２’によって反射される。単 体反射表面を有する第２ビーム結合器１０”は、赤光Ｒと、第１ビーム結合器１ ０’からの結合青光Ｂ及び緑光Ｇとを結合し、ＲＧＢ画像Ｉを合成する。ＲＧＢ 画像は、映写レンズ４００によって視野表面５００に映写される。 第５Ｂ図は、第５Ａ図の映写表示システムのフレームに取り付けた表示パネル １０００の斜視図である。図示された如く、表示パネル１０００は、第１及び第 ２支持フレーム１１０１、１１０２に取り付けられる。たわみケーブルコネクタ １８は、その関連たわみケーブル１９とともに示される。スライド１０００は、 画像平面取付クリップ１２、１４、１６によって取り付けられる。クリップ１２ 、１４、１６は、画像平面を規定する３つの接点を設け、上記と同様にしてたわ む。 そのような機構は、軽量であり、安価な単一反射構成要素から作製されるとい う利点を提供する。不都合としては、長いバックフォーカス、位置合わせに不安 定さ、自己支持されないことである。非点収差がまた、可能である。さらに、表 示パネル１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃの間に干渉があり、そして一つの 表示パネル１０００ｂは、他の表示パネル１０００ａ、１０００ｃの鏡像でなけ ればならない。 クリップ１２、１４、１６は取付ブラケットに固定されるとして示さ れたが、クリップは、金属対ガラス接着剤を使用して、ビーム結合器に直接に接 着することもできることが理解される。ビーム結合器は、ビーム結合プリズム１ ０か、あるいは直視画面映写又は後方映写ビデオシステムにおいて使用される他 の形式の光ビーム結合器である。例えば、特定の好ましい映写機は、”Ｃｏｍｐ ａｃｔ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｕｅ Ｐｏｊｅ ｃｔｏｒ”と題する、１９９４年６月３日に提出された、Ｒｏｎａｌｄ Ｐ．Ｇ ａｌｅ他による米国特許第０８／２５４，２７６号において開示される。この特 許の教示は、参照としてここに取り入れられる。 第６図は、発明の好ましい実施態様による光弁システム１”の概略図である。 光源１５００の出力は、レンズ５によって集束され、白光Ｗのビームを生ずる。 ビームＷは、光弁システム１に入り、ここで、ビームＷは、青光Ｂを反射させ、 赤光Ｒと緑光Ｇを通過させる第１ダイクロイックミラー２２と接触する。青光ビ ームＢは、第１鏡３２から反射し、青光弁１０００ａを通過する。青光弁１００ ０ａの出力は、単体反射表面を有する第１ダイクロイックプリズム１３Ａを通っ て指向される。ダイクロイックミラー２２を通過する赤光Ｒと緑光Ｇは、第２ダ イクロイックミラー２４と接触し、ここで、緑光Ｇは反射され、残りの赤光Ｒが 通過する。緑光ビームＧは、緑光弁１０００ｂを通過し、第１ダイクロイックプ リズム１３Ａに入り、ここで、それは反射され、青光弁１０００ａの出力と融合 し、青Ｂ及び緑Ｇ変調光の結合は、単体反射表面を有する第２タイクロイックプ リズム１３Ｂを通って指向される。第２ダイクロイックミラー２４を通過した赤 光Ｒは、その後、赤光弁１０００ｃを通過し、第２鏡３２’から反射され、そし て第２ダイクロイックプリズム １３Ｂに入り、ここで、赤光Ｒは、第１ダイクロイックプリズム１３Ａの青及び 緑光出力Ｂ＋Ｇと融合し、映写レンズ４００によって集束されるカラー出力画像 Ｉを生ずる。 光源１５００は、好ましくは、４０００〜９０００度の範囲においてカラー温 度を有し、２ｍｍよりも小さく、好ましくは１．０〜１．６ｍｍの範囲において アークギャップを有する、キセノン又は金属ハライドアークランプである。アー クランプが小さいほど、出力光の捕集割合は高くなる。好ましい実施態様におい て約７５ｍｍ以下の外径の小径反射器の使用は、小型ハウジング内に納まる。 ダイクロイックミラー２６と２８は、光弁１０００ａと１０００ｂが取り付け られる立方体プリズム１３Ａ、１３Ｂを使用して、第６図に示された如く作成さ れる。立方体１３Ａは、光学的に透明な接合剤を使用して接合される２つのプリ ズム要素と、生成画像の青及び緑成分を結合する薄膜ダイクロイック被覆２６と を有する。同様に、立方体１３Ｂは、青及び緑成分を赤成分と結合する薄膜ダイ クロイック被覆２８においてダイクロイックプリズムを形成する二重構成要素を 有する。鏡３２’は、ガラス要素１３Ｃの側面において形成される。ガラス要素 １３Ａ、１３Ｂと１３Ｃの隣接面は、示された如く固着され、３つの弁を位置合 わせするために効率的な機構を設けるために、光弁１０００ａ、１０００ｂ、１ ０００ｃが取り付けられる剛性構造を設ける。 第６図のビーム結合器１３は、単体反射表面を有する多重反射三プリズム形式 ビーム結合器である。そのようなビーム結合冊は、ガラスから作製され、製造が 容易であるという利点を提供する。三プリズム形式ビーム結合器は、長いバック フォーカスを有するという不都合を被る。さ らに、表示パネル１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃの間に干渉があり、そし て一つの表示パネル１０００ｂは、他の表示パネル１０００ａ、１０００ｃの鏡 像でなければならない。 第７図は、発明の好ましい実施態様による別の光弁システム１”’の概略図で ある。光源１５００の出力は、レンズ５によって集束され、白光Ｗのビームを生 ずる。白光Ｗは、光弁システム１’に入り、ここで、白光Ｗは、第１ダイクロイ ックミラー２２と接触し、青光Ｂを反射させ、赤光Ｒと緑光Ｇを通過させる。青 光ビームＢは、第１鏡３２と第２鏡３２’から反射し、青光弁１０００ａを通過 する。青光弁１０００ａの出力は、フィリップス形式光ビーム結合器１５の方に 指向される。第１ダイクロイックミラー２２を通過する赤光Ｒと緑光Ｇは、第２ ダイクロイックミラー２４と接触し、ここで、緑光Ｇは、反射され、残りの赤光 Ｒは、通過する。緑光Ｇは、第３鏡３２”によって反射され、緑光弁１０００ｂ を通過する。緑光弁１０００ｂの出力は、光ビーム結合器１５へ指向される。第 ２ダイクロイックミラー２４からの残りの赤光Ｒは、第４鏡３２”’によって反 射され、赤光弁１０００ｃを通過する。赤光弁１０００ｃの出力は、光ビーム結 合器１５の方に指向される。光ビーム結合器１５は、光弁１０００ａ、１０００ ｂ、１０００ｃからの出力を、映写レンズ４００によって視野表面に集束される 重ね合せカラー画像Ｉへ結合する。 フィリップス形式光ビーム結合器１５は、熱硬化性接着剤によって固着される ３つのガラスセグメントから作製されたプリズムである。第１プリズム１５Ａは 、緑光弁１０００ｄからの光を処理し、第２セグメント１５Ｂは、青光弁１００ ０ａからの光を、緑光弁１０００ｂからの光 と結合し、そして第３セグメント１５Ｃは、赤光弁１０００ｃの出力を、緑光弁 １０００ｂと青光弁１０００ａの出力と結合する。フィリップス形式光ビーム結 合器１５は、好ましくは、特定応用に対して最適化される。光路長は、表示パネ ル１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃの正確なサイズとガラスの形式に対して 最適化される。最適化は、プリズムに対して角度を生じさせる。 詳細には、緑光Ｇは、第１面１５２において光ビーム結合器１５に入り、青光 Ｂは、第２面１５４においてビーム結合器１５に入り、そして赤光Ｒは、第３面 １５６においてビーム結合器１５に入る。緑光は、第１セグメント１５Ａを通っ て、第２セグメント１５Ｂに関する第１単体ダイクロイック界面１５３に透過さ れる。緑光は、第２セグメント１５Ｂを通って、第３セグメント１５Ｃに関する 第２単体ダイクロイック界面１５５に透過される。 青光Ｂは、第２界面１５５から第２セグメント１５Ｂを通って第１界面１５３ に反射される。第１界面１５３は、青光を緑光と結合し、青光を第２界面１５５ の方に反射させる。 赤光Ｒは、単体出口面１５７によって、第３セグメント１５Ｃを通って、第２ 界面１５５に反射され、ここで、赤光は、第２セグメント１５Ｂからの青光Ｂと 緑光Ｇと結合される。第２界面１５５は、赤光を出口面１５７の方に反射させ、 青光Ｂと緑光Ｇは、セグメント界面１５５を通って透過される。光ビーム結合器 １５の出口面１５７を出ることにより、赤、青及び緑光は、全カラー画像Ｉを形 成するために重ね合わされる。 第７図のフィリップス形式ビーム結合器１５は、すべてガラスから作 製され、製造が容易であるという利点を提供する、単体反射表面を有する多重反 射ビーム結合器である。さらに、表示パネル１０００ａ、１０００ｂ、１０００ ｃの間に干渉はなく、鏡像もない。不都合として、フィリップス形式ビーム結合 器１５は、長いバックフォーカスを有する。 第８図は、発明の好ましい実施態様によるさらに別の光学システム１””の概 略図である。光源１５００とレンズ５からの白光Ｗは、第１ダイクロイックミラ ー２６によって、青光Ｂと赤及び緑光（Ｒ＋Ｇ）に分割される。青光は、第１鏡 ３２によって、青光弁１０００ａを通って反射される。赤及び緑光（Ｒ＋Ｇ）は 、第２ダイクロイックミラー２４によって、赤光Ｒと緑光Ｇへ処理される。緑光 Ｇは、第２ダイクロイックミラー２４によって、緑光弁１０００ｂを通って反射 される。赤光Ｒは、第２ダイクロイックミラー２４を通過し、第２鏡３２と第３ 鏡３２”によって赤光弁１０００ｃを通って反射される。光弁１０００ａ、１０ ００ｂ、１０００ｃからの出力は、映写レンズ４００によって視野表面に集束さ れる全カラー画像Ｉを生成するために、光ビーム結合器１７によって結合される 。光ビーム結合器１７は、Ｌ形状要素を形成するために、接着剤によって連結さ れた３つのセグメント１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを含む。 緑光Ｇは、第１面１７２を通って第１セグメント１７Ａに入る。青光は、第２ 面１７４を通って第２セグメント１７Ｂに入る。赤光Ｒは、第３面１７６を通っ て第３セグメント１７Ｃに入る。結合及び重ね合わされた赤、青及び緑光は、出 口面１７８においてビーム結合器１７を出る。 第１セグメント１７Ａは、第２セグメント１７Ｂに相接し、第１単体ダイクロ イック界面１７３を形成する。第１ダイクロイック界面１７３ は、緑光を通過させ、青光を反射させる。第２セグメント１７Ｂは、第３セグメ ント１７Ｃとの界面を有し、第２単体ダイクロイック界面１７５を形成する。第 ２ダイクロイック界面は、赤光Ｒを反射させ、青光Ｂと緑光Ｇを通過させる。第 ２ダイクロイック界面１７５は、カラー出力画像Ｉを形成する。 第８図の直角ビーム結合器１７は、すべてガラスから作製され、製造が容易で あるという利点を提供する、単体反射表面を有する単一反射ビーム結合器である 。さらに、表示パネル１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃの間に干渉はない。 直角ビーム結合器１７は、長いバックフォーカスを有する不都合を被る。さらに 、一つの表示パネル１０００ｂは、他の表示パネル１０００ａ、１０００ｃの鏡 像でなければならない。 第９図は、発明の好ましい実施態様による冗長単色光学システムの概略図であ る。レンズ５００は、光源１５００からの光を、白光Ｗのビームに集束させる。 白光Ｗのビームは、単体反射表面を有する単一反射ビームスプリッター２８によ って、白光Ｗ１、Ｗ２の２つの等強度サブビームに分割される。白光Ｗ１、Ｗ２ の各サブビームは、それぞれの鏡３２、３２’によってそれそれの光弁１０００ 、１０００’の方に反射される。光弁１０００、１０００’からの出力は、ダイ クロイックプリズム１０によって処理され、映写レンズ４００によって視野表面 に集束される重ね合せ単色画像Ｉ’を生ずる。 光弁１０００の一つからの画像は、結合プリズム１０によって反射されるため に、２つの光弁１０００、１０００’における画像は、ビーム結合器１０内の重 ね合せのために、相互の鏡像でなければならない。好ましくは、光弁１０００は 、白光弁であり、その結果、一方の光弁が故 障したならば、故障した光弁は、黒になり、作動する光弁において形成された画 像を排斥しない。 ビーム結合器は固有の偏光特性を有し、これらの特性を高めるように作製する ことができるために、偏光子は、発明の好ましい実施態様において必ずしも必要 とされない。代替的に、偏光子層が、ビーム結合器に最も接近した各表示パネル の面に積層される。好ましくは、クリップ１２、１４、１６と接触した各隅部に 切欠きがあり、そのため、クリップは、表示パネル１０００のガラスに直接に固 着される。これは、ガラスよりも偏光子に粘着する接着剤を選ぶことはより困難 であるためである。 等価物 技術における当業者は、せいぜい定型的な実験を使用して、ここで記載された 発明の特定の実施態様への多数の等価物を知る又は確認することができる。 これらとすべての他の等価物は、次のクレイムによって包含されることを意図 される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．それぞれの画像を生成するための複数の表示パネルと、 合成画像を形成するように、生成された画像を光学的に結合するための光軸を有 する光結合器と、 複数のマウントであり、各表示パネルが、それぞれのマウントによって光結合器 の光軸に関して位置付けられた画像平面において固定されて、生成された画像は 、合成画像を形成するように重ね合わされる複数のマウントとを具備する表示シ ステム。 ２．３つの表示パネルがあり、第１表示パネルが、赤色画像を生成し、第２表 示パネルが緑色画像を生成し、そして第３表示パネルが青色画像を生成する請求 の範囲１に記載の表示システム。 ３．表示パネルが、アクティブマトリックス液晶表示パネルである請求の範囲 １に記載の表示システム。 ４．光結合器が、プリズムである請求の範囲１に記載の表示システム。 ５．光結合器が、複数の単体反射表面を含む請求の範囲１に記載の表示システ ム。 ６．光結合器が、フィリップス形式プリズムである請求の範囲５に記載の表示 システム。 ７．マウントが、それぞれの画像平面においてディスプレイの熱膨張を許容す る請求の範囲１に記載の表示システム。 ８．各表示パネルに対して、マウントの第１マウント点が、画像平面に関して ３つの直交方向において硬直であり、マウントの第２マウント点が、それそれの 画像平面に沿って第１方向において可撓性であり、すべての他の方向において硬 直であり、そしてマウントの第３マウント点 が、それぞれの画像平面に沿って第２方向において可撓性であり、すべての他の 方向において硬直である請求の範囲７に記載の表示システム。 ９．第１マウント点が、第２及び第３マウント点の両方に隣接する請求の範囲 ８に記載の表示システム。 １０．マウントが、光結合器に固定される請求の範囲１に記載の表示システム 。 １１．マウントが、表示システムの支持フレームに固定される請求の範囲１に 記載の表示システム。 １２．それぞれの画像を生成するための複数の液晶表示パネルと、 各表示パネルを通って光を指向させるための光源と、 合成画像を形成するために、生成された画像を光学的に結合するための光軸を有 するビーム結合器と、 複数のマウントであり、各表示パネルは、それぞれの画像平面において表示パネ ルの熱膨張を許容するそれぞれのマウントによってビーム結合器の光軸に関して 画像平面において固定される複数のマウントと、 合成画像を表示表面に映写するための光学システムとを具備する液晶映写表示シ ステム。 １３．３つの表示パネルがあり、第１表示パネルが、赤色画像を生成し、第２ 表示パネルが緑色画像を生成し、そして第３表示パネルが青色画像を生成する請 求の範囲１２に記載の映写表示システム。 １４．表示パネルが、アクティブマトリックス液晶表示パネルである請求の範 囲１２に記載の映写表示システム。 １５．ビーム結合器が、フィリップス形式プリズムである請求の範囲１２に記 載の映写表示システム。 １６．ビーム結合器が、複数の単体反射表面を含む請求の範囲１２に記載の映 写表示システム。 １７．ビーム結合器が、フィリップス形式プリズムである請求の範囲１６に記 載の映写表示システム。 １８．マウントが、３点マウントである請求の範囲１２に記載の映写表示シス テム。 １９．各表示パネルとビーム結合器の間の空洞が、表示パネルと最適焦点にお ける位置の間の変位が０．５ｍｍよりも小さい如く選択される請求の範囲１２に 記載の映写表示システム。 ２０．各表示パネルに対して、第１マウント点が、画像平面に関して３つの直 交方向において硬直であり、第２マウント点が、それぞれの画像平面に沿って第 １方向において可撓性であり、すべての他の方向において硬直であり、そして第 ３マウント点が、それぞれの画像平面に沿って第２方向において可撓性であり、 すべての他の方向において硬直である請求の範囲１８に記載の映写表示システム 。 ２１．３点マウントが、ビーム結合器に固定される請求の範囲１８に記載の映 写表示システム。 ２２．３点マウントが、映写表示システムの支持フレームに固定される請求の 範囲１８に記載の映写表示システム。 ２３．光軸を有する光結合器に関してそれそれの画像を生成する複数の表示パ ネルを固定する方法であり、結合器は、生成された画像から合成画像を形成する 方法において、 複数のマウントを用意する段階と、 光結合器の光軸に関してそれぞれの画像平面において各表示パネルを位 置合わせする段階であり、そのため、生成された画像は、合成画像を形成するた めに重ね合わされる段階と、 マウントを使用して、それぞれの画像平面において位置合わせされた表示パネル を固定する段階とを具備する方法。 ２４．用意する段階が、複数の３点マウントを設けることを含む請求の範囲２ ３に記載の方法。 ２５．固定する段階が、マウントを光結合器に接着することを含む請求の範囲 ２３に記載の方法。 ２６．固定する段階が、マウントを光結合器の支持フレームに接着することを 含む請求の範囲２３に記載の方法。