JPH11500839A

JPH11500839A - 光学的プロジェクタ

Info

Publication number: JPH11500839A
Application number: JP9527088A
Authority: JP
Inventors: ブライス、ステファン・イー; キングスレイ、ゲーリー・ビー; ペイン、デイビッド; サルスマン、ケネス・イー
Original assignee: デルタ・アメリカ・リミテッド
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 1999-01-19
Also published as: US5605390A; US5816675A; AU1711497A; EP0840905A1; WO1997027512A1; US5749641A; EP0840905A4

Abstract

(57)【要約】光学的プロジェクタ（１０）が開示され、この光学的プロジェクタは、幅及び奥行きよりも長い高さの外装体内で垂直方向に沿って光学的エンジンの姿勢を決めている。本発明の光学的エンジンは、色分離若しくはビームスプリットのためのプリズム立方体を用い、耐久性フレーム内に固定されたプリズム立方体内のプリズム要素を備え、この耐久性フレームは、３個の色光バルブをプリズム立方体に対して予め決められた位置及び姿勢で固定する。画像の質及び輝度を改善するために、赤色及び青色の光ビームは、通常通り、Ｓ偏向され、緑ビームは、Ｐ偏向される。プロジェクタは、好ましくは、支持表面の上に載置されるための基礎部分（１４）と、基礎部分の上に配置された光源と、光源から下向きに走る光を逆向きに折り曲げるための、光源の下流側に設けられた光学的回旋構造体（２４）と、逆折り曲げ領域の近くに設けられた、画像情報を光に吹き込み、変調された光を投影される画像情報を含んだ光のストリームとして上向きに走らせる光変調構造体（４６）と、フレームの上に設けられた、光のストリームを受け取り外向きに投影するための外向き投影構造体とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】光学的プロジェクタ技術分野本発明は３色の画素イメージデータに対応してスクリーン上にカラー画像を形成するための光学的プロジェクタに関する。より詳しくは、本発明は、画像の質、耐久性、及び持ち運び可能性の改善された光学的プロジェクタ用の光学的エンジン技術、偏光技術、及び構造に関する。背景技術従来の光学的プロジェクタは、スタンド、テーブル、若しくは支持表面上のかなり広い設置面積若しくは水平方向の外形を生み出す水平方向の形状の要因を有している。そのような従来技術のプロジェクタから投影される画像は、支持表面から非常に近い位置から投影され、一方、スクリーン面若しくはディスプレイ面は、会議室若しくはレクチャーホールの人々が容易に見ることが出来るようにかなり高い位置に配置されている。このような上向きの画像投影システムは、よく知られた現象であるキーストーン歪みの影響を被る。従来のプロジェクタは体積が大きく殆ど持ち運びの容易なものではなく、これによって、従来のプロジェクタが誰もが手に持って持ち運び出来るようなものではなく、通常は、車輪のついたカートによって運搬されている。更に、従来のプロジェクタは比較的壊れやすく、通常の使用状態の整合された配置から逸脱し易い傾向を有するので、その光学的エンジン若しくは光学域モジュールを予防的及び調整的に保守しなければならない度合いが高い。発明の開示本発明の光学的エンジンは、色分離若しくはビームスプリットのためのプリズム立方体を用い、このプリズム立方体は、耐久性フレーム内に固定されたプリズム要素を備え、耐久性フレームは、プリズム立方体に対して予め決められた位置及び姿勢に保たれた３個の単色光バルブ、例えば、ツイストネマティック方式液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）シャッターを保持している。画像の質及び輝度を改善するために、従来のように赤色及び青色ビームがＳ偏向され、再現することが特に難しいことが知られている緑色ビームがＰ偏光される。全ての３つの光ビームの光路のエッジジターは、偏光子の構造によって、例えば、偏光面及びバンドパス特性を選択することによって、それらに対するガードバンド（ｇｕａｒｄｂａｎｄｉｎｇ）によって、最小にされ、好ましくは、除去される。本発明の光学的プロジェクタは、好ましくは、支持表面の上に載置されるための基礎部分を備えたフレームと、基礎部分の上に配置された光源と、光源から下流側に配置された、光源から下向きに走る光を逆に折り曲げる（ｒｅｖｅｒｓｅ −ｂｅｎｄｉｎｇ）ための光学的回旋構造体と、逆折り曲げ領域の近くに配置された、画像情報を光に吹き込み、変調された光を上向きに、投影可能な画像を含む光のストリームとして進ませる光変調構造体と、光のストリームを受け取り上向きに投影するための、フレームの上に設けられた外向き投影構造体とを有する。好適な実施例では、この光学プロジェクタは、小さい基礎部分を備えた縦型の形状を有し、非常に軽く、耐久性が高く、輝度を含めた非常に高い質のイメージを達成するものである。本発明の上述された及びその他の目的及び利点は、添付の図面を参照しながら行われる以下の好適実施例についての説明からより明らかとなる。図面の簡単な説明第１図は、本発明の好適な実施例に基づいて構成された本発明の光学的プロジェクタの斜視図である。第２図は、第１図の斜視図に対応する、本発明の光学的プロジェクタの光ビームの光路を表す模式図である。第３図は、赤色ビーム及び青色ビームの光路の偏光を表すプロジェクタの上側から見た模式図である。第４図は、緑色ビームの光路の偏光を表すプロジェクタの表面から見た模式図である。第５図は、本発明のプロジェクタの赤色光、緑色光、及び青色光の偏光に対する透過率の効果を表すグラフである。第６図は、主要な光学的構成要素を表す、本発明のプロジェクタの光学的モジュールの斜視図である。第７図は、本発明のプロジェクタの一部を構成するプリズム立方体のフレームを表す、詳細な分解斜視図である。第８図は、完全に組み立てられた状態のプリズム立方体を表す、第７図に対応する図である。第９図は、画像ビームを投影するプロジェクタの側面から見た模式図である。発明を実施するための最良の形態初めに第１図、第２図及び第６図を参照すると、本発明の光的プロジェクタ１０が、斜視図、正面図、及び右側面図として描かれている。プロジェクタ１０は、本発明の好適な実施例に基づいて、テーブル若しくは講演者用の机などの外部の支持構造体１６に載置される基礎部分１４を備えたフレーム１２を含む。プロジェクタ１０は、好ましくは、基礎部分１４よりも上方にフレーム１２に取り付けられた光源ランプ／リフレクタアセンブリ１８を含む。ランプ／リフレクタアセンブリ１８は、以下に説明されるように、プロジェクタ１０内の光源１９の一部を形成し、その光源は、第２図及び第６図に最もよく例示されているように、白色光と呼ばれるビームＬを光源１９から下向きに基礎部分１４に向けて走らせるように設計されている。本発明の好適な実施例に基づけば、上述された光源は、更に、平坦な紫外線／赤外線フィルタ２０と、平坦な反射鏡２２とを含むが、光源１９によって、白色光Ｌが初めに前方に向かい次に反射鏡２２によって下向きに向けられる代わりに、直接下向きに向けられる場合には、この反射鏡２２は本発明の必須の構成要素を成すものではないことが分かるであろう。第６図では図面を明瞭にするために分解されかつ模式的に、好適な実施例の構造が例示されており、この構造によって、フィルタ２０の下流側の表面が、画像の輝度を拡張しホットスポットを最小にするための枕型のインテグレータレンズとして構成されている。同様な枕型のインテグレータレンズは、好ましくは、反射鏡２２の下流側と、（図示されていないが）Ｘ立方体光学スプリッタ４２の上側のビーム入射面のすぐ上流側とに配置されている。プロジェクタ１０は、更に、光源１９との間で光を受容するように関連付けられかつ光源１９の光学的な下流側に配置された光学的回旋構造体２４を有する。光学的回旋構造体２４は、第６図に示されているように光路折り曲げ反射構造体２６、若しくは１つ若しくは複数の反射鏡を構成要素とする構造体を含み、この構造体は光源１９から下向きに走る光を、この構造体によって画定された逆折り曲げ領域２８に通す。本発明のプロジェクタ１０の好適な実施例に基づけば、そのような構造体は、各対が赤色光（Ｒ）緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）用に用いられる３対の反射鏡を含む。これらの反射鏡は、第６図では、符号３０、３２、３４、３６、３８、及び４０によって示されており、第３図及び第４図では模式的に例示されている。第２図から、本発明の好適な実施例に基づけば、逆折り曲げ領域２８は３つの逆折り曲げ光路Ｐ_R、Ｐ_G、Ｐ_Bによって特徴付けられることが分かる。第２図から、２つの光路Ｐ_RとＰ_B とが概ね同一平面上にあり、第３の光路Ｐ_Gが、上述された２つの光路Ｐ_R及びＰ_B の共通な平面と概ね直交する平面内にあることが分かる。好ましくは、光学的回旋構造体２４は、ビームスプリッタ若しくはＸ立方体光学スプリッタ４２と、ビームリコンバイナ若しくはＸ立方体光学リコンバイナ４４を、第２図及び第６図に例示されているように含む。Ｘ立方体光学スプリッタ４２は、好ましくは、立方体の形状を有し、４５度の平坦な内部面を有し、この平坦な内部面は異なる色の光を選択的に反射するようにコーティング若しくは処理されており、この立方体の上面に入射した白色光が、純粋な赤色光ビーム、緑色光ビーム、及び青色光ビームを生成し、赤色ビームは反射鏡３０に向かってこの立方体の第１の面から放出され、青色ビームは赤色ビームと等しい水平面内で反射鏡３８に向けて立方体の反対の面から放出され、緑色ビームは、反射鏡３４に向けて立方体の底面から放出される。各対の反射鏡３０と３２、３４と３６、及び３８と４０は、その対になった位置及び姿勢によって、Ｒ、Ｇ、及びＢの光ビームをＸ立方体光学リコンバイナ４４に向ける、好ましくは４５度傾けられた平坦な鏡からなる。更に、赤色ビームと青色ビームとが、本発明の技術的視点を逸脱せずに、その前後の配置を交換されてもよいことが分かる。光学Ｘ立方体ビームコンバイナ４４は、好ましくは、立方体の形状を有し、４５度の平坦な内部面を有し、この内部面は、３つの表面を入射するＲＧ及びＢ光ビームを上向きに反射して、Ｒ、Ｇ、及びＢ光ビームの組み合わせを表す白色光ビームとするように、コーティング若しくは処理されている。本発明に基づけば、光ビームコンバインナ４４の表面に入射するＲ、Ｇ及びＢ光ビームは、以下に説明するように、イメージを含む光のストリームＬ′を形成するように変調されることが理解される。プロジェクタ１０は、好ましくは、逆折り曲げ領域２８に隣接して配置された、逆折り曲げ領域２８を通過する光に作用して、投影されるイメージ情報をその光にしみ込ませるようにその光を変調し、この変調された光を投影可能なイメージを含む光ストリームＬ'として、逆屈折領域２８の光学的な下流側へ上向きに進ませる光学的回旋構造体２４を有する。第６図に例示された光変調構造体４６は、好ましくは、画素化光バルブ構造体４８を含み、この構造体については、第３図、第４図、第７図及び第８図を参照しながら以下により詳しく説明される。本発明の或る側面に基づけば、プロジェクタ１０は、好ましくは、基礎部分１４よりも高い位置でフレーム１２に取り付けられた、変調されたイメージを含む光のストリームＬ'を受け取り外向きに放出する外向き投影構造体５０をを含む。第２図から分かるよに、光のストリームＬ及びＬ'は、逆折り曲げ光路Ｐ_Gを含む平面と概ね等しい直立面内に配置された直立光路に沿って進む。第２図に表された構造をプロジェクタの何れか一方の側面から見た場合、上述された直立面と、光路Ｐ_RとＰ_Bとを含む共通面とが、互いに交差して、逆Ｔ字型の空間的な構成を生み出すことが分かる。更に第２図から、（１）光ビームＬによって表された光源１９からプロジェクタ１０へ下向きに光が流れる光路と、（２）光ストリームＬ'によって表された逆折り曲げ領域２８の下流側から上向きに光が流れる光路とは、プロジェクタ内において互いに水平方向に隔てられていることが分かる。第２図、第６図及び第９図を参照すると、プロジェクタ１０は、外向き投影構造体５０の光学的にすぐ上流に配置された長手方向の軸Ａ₁を備えた光学レンズ積層体５２と、光学的レンズ積層体５０の光学的上流に隣接して配置されたＸ立方体光学コンバイナ４４とを含み、光学的コンバイナ４４は、レンズ積層体５２の軸Ａ₁と概ね平行で横方向に変位された投影軸Ａ₂を有する。この変位は第９図ではＤとして表されており、重要な特徴をもたらす。このように軸Ａ₁と軸Ａ₂とを変位させることによって、第９図の一点鎖線の矢印Ａ₃とＡ₄によって表された外向きの投影／方向を生み出すように、レンズ積層体から放出された光が外向き投影構造体５０に対して相互作用をする。投影された各々のイメージの垂直方向の全体の内容は、これら２つの矢印の間に含まれており、下側の矢印Ａ₃が、投影されたイメージの下側エッジが外向きにほぼ水平に進み、各イメージの上側エッジが、上側の矢印Ａ₄によって表されているように上向きに傾けられた角度で外側に進むことが分かる。軸Ａ₁ とＡ₂とを変位させることによって、レンズ積層体に入射した各イメージの垂直方向の全体の内容は、第９図に表されているように軸Ａ₁の左側のみに含まれるようになる。このような構成の結果、キイストーン歪みを低減するプロジェクタの好適な縦型の形状とは別に、上述されたように行われる投影によって、キイストーン歪みの問題が更に低減される。第１図を参照して特に分かるように、プロジェクタ１０は長手方向の軸を有し、この長手方向の軸は、プロジェクタが動作状態のときに、基礎部分１４からほぼ垂直に延在している。即ち、プロジェクタ１０をその長手方向の軸に沿って下側から見た場合、プロジェクタは幅及び奥行きを有する設置面積を有するように見え、この幅及び奥行きの各々は、この長手方向の軸に沿って測定されたプロジェクタの高さよりも短い。本発明の好適な実施例に基づけば、プロジェクタ１０は、約３４．２９ｃｍ（１３．５インチ）の高さ（Ｈ）（その長手方向の軸を表す）と、約１６．５１ｃｍ（６．５インチ）の幅（Ｗ）（設置面積の幅及び奥行きの寸法の一方を表す）と、約２２．８６ｃｍ（９インチ）の奥行き（ＬＮ）（設置面積の幅及び奥行きの寸法の他方を表す）とを有する。当業者には、本発明の技術的視点内で、プロジェクタのより小さい設置面積、及びその他の比較的長い垂直方向の寸法が、本発明の全てではないが大部分の特徴を生み出すために想定されてもよいことが分かる。第３図及び第４図を考慮することによって、プロジェクタ１０の光学的なメカニズムの詳しい動作が理解できる。初めに、本明細書中で用いられるＰ偏光とＳ偏向とは、Ｘ立方体光学コンバイナ４４の反射コーティング面に関するものであり、即ち、Ｐ偏光はこの反射面内にあり、Ｓ偏向はこの反射面と直交するものである。第３図は、プロジェクタの光学的レイアウトを表した上から見た図であり、Ｒ光ビームとＢ光ビームとが、共通の好ましくは概ね水平な平面内を走り且つ偏光される様子を表している。赤色（Ｒ）光ビームは、光学スプリッタ４２の表面から出て、Ｓ偏光をＢ偏光に、Ｐ偏光をＳ偏光に変換するローテータ５４を通る。ローテータ５４は、好ましくは、第６図に例示されているように、板ガラスに張り付けられたローテータフィルムとして実現される。偏光された赤色光ビームは、反射鏡３０及び３２によって逆に折り曲げられ、第６図に例示された赤色純化フィルタ５６を通って純化される。好適な実施例に基づく赤色純化フィルタ５６は、Ｓ偏向をブロックする偏光子フィルムが張り付けられている。この構造的な特徴が、色純化フィルタ５６とは離れて図示されているが、第６図に例示された実施例では、フィルタと偏光子とが隣接して配置されてもよい。次に、Ｐ偏光された赤色光ビームは、画素化光バルブ構造体４８の一部を形成するツイストネマティック方式液晶ディスプレイ光バルブ５８を通る。ツイストネマティック式液晶ディスプレイ５８は、通過する光の偏光面を９０度回転し、これによって第３図に表されているようなＰ偏光からＳ偏光への変換が行われる。光学的コンバイナ４４の面に張り付けられた薄層分析偏光子によって、Ｓ偏光された赤色光のみが光学的コンバイナ４４に入射することを確実にする最終的な偏光過程が提供される。光学的スプリッタ４２の面を出る青色（Ｂ）光ビームは、赤色光ビームが通過する構成要素と対称的な反対側に配置された光学的構成要素の相補的な要素を通る。即ち、ローテータ６２を通る赤色青色光ビームは、反射鏡３８と４０とによって逆に折り曲げられ、Ｓ偏光をブロックする薄層分析偏光子を備えた青色純化フィルタ６４を通り、Ｐ偏光をＳ偏光に変換するツイストネマティック式液晶ディスプレイ６６を通り、最後に光学的コンバイナ４４の反対側の面に好ましくは張り付けられた分析偏光子６８を通り、Ｓ偏光された青色光ビームのみが光学的コンバイナ４４に入射することが確実にされる。第４図には、青色（Ｇ）光ビームの流れと偏光が説明されている。第４図は、プロジェクタ１０を正面から見た図であることが理解される。白色光が、光源１９から光学的スプリッタ４２の面に入射する。光学的スプリッタ４２の反対側の面から出た緑色光ビームは、ローテータ７０を通り、このローテータ７０がＰ偏光からＳ偏光への及びＳ偏光からＰ偏光への変換である偏光の９０度の回転を行う。赤色光ビーム及び緑色光ビームと同様に、ローテータ７０は、好ましくは、第６図に例示されているように板ガラスに張り付けられたローテータフィルムとして実施されることが分かる。ローテータ７０からでた偏光された緑色光ビームは、反射鏡３４及び３６によって逆に折り曲げられ、Ｐ偏光をブロックする偏光子フィルムが好ましくは張り付けられた緑色純化フィルタ７２を通る。Ｓ偏光された緑色光ビームは、第４図に例示されているように、Ｓ偏光からＰ偏光への９０度の変換によって偏光を回転させるツイストネマティック方式液晶ディスプレイ７４を通る。最後に、分析偏光子７６は、好ましくは、光学的コンバイナ４４の底面に張り付けられており、光学的コンバイナ４４に入射する赤色、緑色光ビームがＰ偏光されることを確実にする。即ち、本発明のある側面は、表示するための画素化されたカラーイメージを形成するために変調され再び組み合わされるために白色光が複数の色光ビームに分離される、任意の多色プロジェクタに用いるための改良された色偏光方法を含むものと理解されてよい。この改良された方法は、（１）少なくとも１つの色の光ビームを、例えば赤色光ビーム若しくは青色光ビームを第１の方向に偏光する（即ちＳ偏向する）過程と、（２）少なくとも１つの他の色の光ビームを、例えば、緑色光ビームを、第１の向きとは異なる第２の方向に偏光する（Ｐ偏光する）過程とを有する。多色プロジェクタの光を異なる向きに偏光することによって、赤色光ビーム及び青色光ビームをより有効にＳ偏光しながら、緑色光ビームをより良好にＰ偏光することによって、改良されたイメージの質が達成される。当業者には、第２の方向、例えば緑色光ビームがＰ偏光される方向が、第１の方向、例えば、赤色及び青色光ビームがＳ偏向される方向と概ね直交することが分かる。複数の色の光ビーム、例えば赤色光ビームと青色光ビームのうちの少なくとも１つをＳ平面内で偏光し、複数の色の光ビームの少なくとも１つの他の色の光ビームを、例えば、緑色光ビームをＰ平面内で偏光することによって、改良されたイメージの質が実現される。第５図を参照すると、改良された偏光方法が、好適な実施例に基づいて形成されたプロジェクタ１０の透過率特性を表すグラフ参照してよりよく理解される。赤色光ビーム及び緑色光ビームのＳ偏光に関して、グラフを参照することによって、この２つの光ビームの伝達がほぼ完全に達成されていることが分かる。第５図のグラフの上側の曲線は、第３図及び第４図を参照してこれまでに説明された光学的サブシステムを通るＳ偏向された赤色（Ｒ）光ビームと青色（Ｂ）光ビームの測定された透過率を表している。下側の曲線は、Ｐ偏光を表し、この曲線が緑色（Ｇ）通過帯域の公称の中心を中心としていて、緑色光ビームに対する光学的サブシステムでのＰ偏光が、同じ緑色光ビームに対するＳ偏向よりもより効果的に行われることを表している。第５図から、当業者には、緑色光ビームに対するＰの偏光と、赤色光ビームに及び青色光ビームに対するＳ偏向とを用いることが、偏光子の構造と同様に、イメージの質を高めるための重要な働きを有することが分かる。光学的構成要素の表面を直角に入射する光は、発散若しくは終束特性を、通常、有し、即ち表面に入射する光はその面の平面に対して正確に９０度をなすわけではない。プリズム面若しくは偏光子面のような好ましい適切な偏光を有する光学的な構成要素の表面に入射する光ビームの角度の僅かな変動によっても、その色光ビームの通過帯域内でエッジジターが引き起こされる。本発明の他の側面に基づけば、このようなエッジジターは、プリズムスプリッタの伝達特性をその面に入射する光の伝達特性とより良好に整合させるように、偏光の形式を、例えば、Ｓ偏向対Ｐ偏光を選択し、スプリッタの面をコーティングする材料を選択することによって、ガードバンド（ｇｕａｒｄ−ｂａｎｄ）される。第５図には、本発明の好適な実施例に基づき、隣接する垂直方向に傾いた曲線の間に幅の広い帯域若しくは距離があることが分かる。プリズム立方体、例えば、Ｘ立方体プリズムコンバイナ４４に入射する色帯域のエッジジターが、即ち±６％（波長の）若しくはそれ以上が、イメージの色ジター若しくは歪みに変換されず、その理由はこれらのエッジジターが、光学的なサブアセンブリの構成要素を形成する色純化フィルタの通過帯域の外側で起こるからである。これらの色バンドパスは、第５図で、符号が付された青色、緑色、及び赤色バンドによって表されており、これらのバンドはグラフの中の垂直な線によって分割されている。これらの垂直な直線は、隣接する色のエッジ境界部（名目上一致する）を表し、Ｓ偏向伝達曲線のエッジとＰ偏光伝達曲線のエッジとを表す垂直方向の傾きを媒介する。プリズム立方体の実際の伝達特性を表すこれらの垂直な直線と横方向に隣接する傾きを有する曲線との間の最小の横方向の距離が、ガードバンドとして説明され、このガードバンドは、入射角の変動がプロジェクタ１０内で投影されたイメージの色エッジジターに移る確率に対する防止機能を表す。即ち、改良された色変調方法は、変形実施例では、色コンバイン若しくは色スプリット光学面が、光学的構成要素の表面に入射する光ビームの入射角度の変動によってエッジジターが生ずる帯域幅に亘る予め決められた波長の帯域の外側にあるように、多色プロジェクタの複数の光ビームのうちの１つを偏光する過程を含む。より好ましくは、そのような全ての色の光ビーム、例えば緑色光ビーム及び青色光ビームが、投影されたカラーイメージ内の目に見える色エッジジター若しくはその不都合な効果を大きく低減し、より好ましくは除去するように、偏光されている。当業者は、本明細書で説明されている別個の改良された方法に何れか若しくは両方が、任意の色プロジェクタで用いるための広い利用可能性を評価する。第７図及び第８図を参照しながら、光学的コンバイナ４４をプロジェクタ１０内に取り付けている本発明のフレームは、第７図の分解されたアセンブリと、第８図のアセンブリとを参照しながら説明される。本発明のこの側面は、プロジェクタ１０等の光学プロジェクタで用いるための符号７８によって示されたプリズム立方体取り付けフレームを含んでいる。フレーム７８は、好ましくは、第１及び第２の向かい合ったフレーム部材８０及び８２を有し、この２つのフレーム部材は、図示されているように、Ｘ立方体コンバイナ４４等のプリズム立方体の第１の面とこの面に向かい合う第２の面とに対して配置されている。好ましくは、第１のフレーム部材８０と第２のフレーム部材８２とは、各々、立方体の第１の面と第２の面のエッジ部分に対して予め決められた距離だけ延在する、リップ領域８０ａ及び８２ｂのような、リップ領域を含み、これらリップ領域８０ａ及び８２ａは、第１のフレーム部材８０と第２のフレーム部材８２の対応する向かい合うエッジ部分を画定している。少なくとも第３のフレーム部材８４及び第４のフレーム部材８６が、好ましくは更に第５のフレーム部材８８が、Ｒ、Ｇ、Ｂの光ビームを表し、第８図の組み立てられた状態でより良好に表されているように、第１のフレーム部材８０と第２のフレーム部材８２との間に延在している。第７図及び第８図から、第３のフレーム部材８４と第４のフレーム部材８６とは、光ビームがプリズム立方体に対して通過する光学的要素が張り付けられていることが分かる。好ましくは、第３のフレーム部材８４と第４のフレーム部材８６とは（より好ましくは更に第５のフレーム部材８６も）、第１のフレーム部材８０と第２のフレーム部材８２のリップ領域８０ａと８２ａとのエッジ部分に張り付けられて、プリズム立方体に張り付けられた光学的要素に対して配置されこの光学的要素に整合される。この位置及び整合の関係が第８図からより良好に理解され、この位置及び整合の関係は、その位置及び製法がプロジェクタ１０からの高品質のイメージを生み出すために重要である光学的コンバイナ４４に対するツイストネマティック方式のＲ、Ｂ、Ｄ液晶ディスプレイ５８、７６及び６６の位置及び姿勢が適切なものになることわを確実にする。即ち、本発明のその側面に基づいてフレーム７８内に取り付けられる１つの光学的要素は、光バルブであり、これは本発明の好適な実施例に基づけば、ツイストネマティック方式液晶ディスプレイシャッターとして実施される。このような光バルブは、当業者には、プリズム立方体の対応する面に向かう及び面からの光ビームを制御し、この対応する面に対して光りバルブの張り付けられた第３及び第４のフレーム部材８４及び８６が予め決められた距離Ｘ及びＹの位置で予め決められた距離Ｚで配置及び整合されており、かつこの対応する面に予め決められた姿勢Θとされていることは当業者には理解される。本発明のプロジェクタ１０の好適な実施例では、光学的コンバイナ４４のみが本発明のフレーム７８に設けられているが、本発明の技術的視点を逸脱せずに、本発明のフレーム内の光学的スプリッタ４２を取り付けることが位置的に及び姿勢的に有利なことがあることは当業者には容易に理解される。第１、第２、第３、第４、及び第５のフレーム部材８０、８２、８４、８６及び８８は完全に組み立てられ、組立時に通常の較正方法によって適切な位置及び姿勢が決められたとき、単一の光学コンバイナアセンブリが製造され、この光学的コンバイナアセンブリは光バルブをプリズム立方体に対して再び位置決めしたり再び整合させたり、再び較正したりすることを必要とせずに、プロジェクタ１０内に取り付けることができる。このような取り付けは第１のフレーム部材８０と第２のフレーム部材８２内に形成された構造体９０を通って延在するポスト部若しくはその他の適切な取り付け手段を用いて、プロジェクタ１０のフレーム１２に対して行われる。本発明の好適な実施例では、第７図に最もよく例示されているように、構造体９０は、開口部を有する４個のタブを含み、この４個のタブのうち、図にはタブ９２、９４及び９６のみが表されており、これらのタブはプロジェクタのシャーシのモールド成形されたアウトサート、インサート若しくはクラムシェルアセンブリの部分を形成するモールド形成されたプラスチック製のポスト部などの図示されていない適切な取り付け手段によって、対応するコーナ部分に配置される。図面を明瞭にするために第６図、第７図及び第８図には表されていないが、光バルブ５８、６６、及び７０を制御するための手段が設けられている。このような光バルブを制御する手段は、例えばフレキシブルな回路によって電源が供給されて電子コントローラに接続されており、この電子コントローラはＬＣＤシャッターに信号を送り、Ｒ、Ｇ及びＢ光ビームの所望の画素化された変調を生みだし、所望の多色の投影されたイメージを生み出す。第８図をより詳しく見ると、第３、第４及び第５のフレーム部材８４、８６及び８８の各々は、その４個のコーナ部分にタブ若しくは耳部が備えられており、このタブはプロジェクタ１０のフレーム１２に対して水平な面内に延在している。これらのタブは、フレーム部材を第１及び第２のフレーム部材８０及び８２に対して整合させかつ位置決めするのに便利であり、かつ第３、第４及び第５のフレーム部材８４、８６及び８８を第１及び第２のフレーム部材８０及び８２に密着させるためのエッジ当接面を提供することが、当業者には容易に理解される。第１及び第２のフレーム部材８０及び８２は、４個のコーナ部分に補完的なノッジ部を有し、これらのノッジ部は対応するリップ領域のエッジの一部を形成し、第１及び第２のフレーム部材８０及び８２に対する第３、第４及び第５のフレーム部材８４、８６及び８８の位置決め及び姿勢の決定を容易にする。更に、第８図から、フレーム部材８４及び８６及び８８の各々は、積層構造体を有し、この構造体では光学的要素が、窓枠内の窓ガラスのように実現されていて、一対の積層構造の間に挟まれている。第１及び第２のフレーム部材８０及び８２の各々内に設けられた三角形の切欠き部分は、光学的コンバイナ４４との第１及び第２のフレーム部材８０及び８２の正確な整合をもたらし、かつこの三角形の切欠き部分を通る立方体４２の何れかの端部に機械加工若しくはその他の適切な方法によって形成された対応する三角形の部分が延在することを可能にする。最後に、第８図から、フレーム部材８０、８６及び８８の各々の１つのエッジが、及び好ましくはプリズム立方体アセンブリの共通の平面を占めるエッジ部材が、接続のための、上述された光バルブを制御する信号用の帯状の電線が設けられていることが分かる。本発明のＸ立方体取り付けフレームが、好適な実施例のものを含む様々な光学的プロジェクタに用いることのできることは、当業者には容易に理解される。本発明の好適な実施例が説明されてきたが、及び好適な方法が説明されてきたが、本発明の技術的視点を逸脱せずに変形及び変更が可能なことは容易に理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ペイン、デイビッドアメリカ合衆国オレゴン州97124・ヒルスボロ・エヌ．イー．フォーティセカンドコート 525 (72)発明者サルスマン、ケネス・イーアメリカ合衆国ワシントン州98606・ブラッシュプレイリー・エヌ．イー．ハンドレッドエイティエイスコート 17600 【要約の続き】ための外向き投影構造体とを含む。

Claims

【特許請求の範囲】１．縦型光学的プロジェクタであって、外部の支持構造体に載置される基礎部分を備えたフレームと、前記基礎部分に対して高い位置ので前記フレームに取り付けられた、前記基礎部分に向けて下向きの流れとして光を放出する、イメージによって変調された光源と、前記光源と光を伝達するように関連付けられかつ前記光源から光学的に下流側に設けられた光学的回旋構造体であって、逆折り曲げ領域を確定しかつ前記光源から下向きに走る光を前記逆折り曲げ領域に向かわせる構成要素を備えた、前記光学的回旋構造体と、前記逆折り曲げ領域に隣接して配置された、前記逆折り曲げ領域を通る光に相互作用を及ぼし、前記光を変調して、前記光に投影されるイメージの情報をしみ込ませる光変調構造体であって、前記光学的回旋構造体が前記変調された光を、上向きに、投影可能なイメージ情報を含む光のストリームとして、前記逆折り曲げ領域の光学的下流側に走らせる、前記光変調構造体と、前記基礎部分に対して高い位置で前記フレームに取り付けられた、前記変調されたイメージ情報を含む光のストリームを受け取りかつ外向きに放射する外向き投影構造体とを有することを特徴とする光学的プロジェクタ。２．前記プロジェクタが作動している状態で、前記基礎部分からほぼ垂直に延在する長手方向の軸を有し、前記長手方向の軸に沿って下向きに見た場合、前記プロジェクタの設置部分が、前記長手方向の軸に沿った前記プロジェクタの高さよりも短い縦方向の寸法及び横方向の寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の光学的プロジェクタ。３．（１）前記光源から下向きに光が通る光路と、（２）前記逆屈折領域の下流側から上向きに光が通る光路とが、前記プロジェクタ内で横方向に隔てられていることを特徴とする請求項２に記載の光学的プロジェクタ。４．前記光学的回旋構造体が、Ｘ立方体光学スプリッタと、Ｘ立方体光学的コンバイナとを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学的プロジェクタ。５．前記光学的回旋構造体が、更に、光路折り曲げリフレクタ構造体を含むことを特徴とする請求項４に記載の光学的プロジェクタ。６．前記光変調構造体が、画素化光バルブ構造体を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学的プロジェクタ。７．前記外向き投影構造体に対して光学的に上流の直近に設けられた、長手方向の軸を有する光学的レンズ積層体を有し、前記光学的回旋構造体が、前記レンズ積層体の光学的に上流側の端部に隣接して配置されたＸ立方体光学的コンバイナを有し、前記Ｘ立方体コンバイナが、前記レンズ積層体の前記長手方向の軸から横方向に隔てられかつ前記長手方向の軸とほぼ平行な投影軸を含むことを特徴する請求項１に記載の光学的プロジェクタ。８．ハウジングを備えた、光学的プロジェクタ用のプリズム立方体取り付けフレームであって、前記プリズム立方体の第１の面と前記第１の面に向かい合う第２の面とに沿って延在する第１及び第２のフレーム部材であって、予め決められた距離に亘って前記立方体の前記第１及び前記向かい合う第２の面のエッジ部分を越えて延在するリップ領域を含み、前記リップ領域が前記第１及び第２のフレーム部材の対応する向かい合うエッジ部分を画定する、前記第１及び第２のフレーム部材と、前記第１及び前記第２のフレーム部材の間に延在する第３及び第４のフレーム部材であって、前記プリズム立方体へ向かう及び前記プリズム立方体からの光が通過する光学的要素が張り付けられており、前記光学的要素を前記プリズム立方体に対して位置決めしかつ整合させるように前記第１及び前記第２のフレーム部材の前記リップ領域の前記エッジに当接された、前記第３及び第４のフレーム部材とを有することを特徴とするプリズム立方体取り付けフレーム。９．少なくとも１つの前記光学的要素が、前記プリズム立方体の対応する面に向かう及び前記対応する面からの光ビームを制御するための光バルブを含むことを特徴とする請求項８に記載のプリズム立方体取り付けフレーム。１０．前記プリズム立方体への及び前記プリズム立方体からの光ビームが通過する光学的要素が張り付けられた第５のフレーム部材を更に有し、前記第５のフレーム部材が、前記プリズム立方体に対して前記光学的要素を位置決めしかつ整合させるように、前記第１及び第２のフレーム部材の前記リップ領域の前記エッジに取り付けられていることを特徴する請求項８に記載のプリズム立方体取り付けフレーム。１１．少なくとも１つの前記光学的要素が、前記プリズム立方体の対応する面への及び前記対応する面からの光ビームを制御するための光バルブを有することを特徴とする請求項１０に記載のプリズム立方体取り付けフレーム。１２．前記第１及び前記第２のフレーム部材の一方が、前記プリズム立方体を前記ハウジングに取り付けるための構造体を含むことを特徴とする請求項８に記載のプリズム立方体取り付けフレーム。１３．表示するために画素化されたカラーイメージを生み出すべく、白色光を複数の色光ビームに分離して前記複数の色光ビームを変調しかつ再結合する多色プロジェクタを用いて、色偏光を改良する方法であって、複数の色の光ビームの少なくとも１つを第１の向きに偏光する第１過程と、前記複数の色の光ビームのうちの残りの光ビームの少なくとも１つを、前記第１の向きとは異なる第２の向きに偏光する第２過程とを有することを特徴とする色偏光を改良する方法。１４．前記第２の向きが前記第１の向きと概ね直交することを特徴とする請求項１３に記載の方法。１５．前記第１過程が、Ｓ平面内で行われ、前記第２過程が、Ｐ平面内で行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。１６．前記第１過程が、赤色の光ビームと、青色の光ビームとを偏光する過程であり、前記第２過程が、緑色の光ビームを偏光する過程であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。１７．縦型光学的プロジェクタであって、外部の支持構造体に載置される基礎部分を備えたフレームと、前記基礎部分に対して高い位置で前記フレームに取り付けられた、前記基礎部分に向けて下向きに光を放出する、イメージ変調された光供給手段と、前記光供給手段との間で光を伝達するように関連付けられかつ前記光供給手段の光学的な下流側に配置された光学的回旋手段であって、逆折り曲げ領域を画定しかつ前記光供給手段から下向きに走る光に前記逆折り曲げ領域を通過させる構成要素を備えた、前記光学的回旋手段と、前記逆折り曲げ領域に隣接して配置された、前記逆折り曲げ領域を通る光に相互作用を及ぼし、前記光を変調して、前記光に投影可能なイメージ情報をしみ込ませる光変調手段であって、前記光学的回旋手段が、前記変調された光を、上向きに、投影可能なイメージを含む光のストリームとして、前記逆折り曲げ領域の前記光学的に下流側の面へ向かわせる、前記光変調手段と、前記基礎部分に対して高い位置で前記フレームに取り付けられた、前記変調されたイメージを含む光のストリームを受け取りかつ前記光のストリームを外向きに放出する、外向き投影手段とを有することを特徴とする光学的プロジェクタ。１８．縦型光学的プロジェクタであって、外部の支持構造体に載置される基礎部分を備えたフレームと、前記基礎部分に対して高い位置で前記フレームに取り付けられた、前記基礎部分に向けて下向きの流れとして光を進ませる、イメージ変調される光供給源と、前記光供給源との間で光を伝達するように関連付けられかつ前記光供給源の光学的下流側に配置された光学的回旋構造体であって、逆折り曲げ領域を画定しかつ前記光供給源からの下向きの光に前記逆折り曲げ領域を通過させる構成要素を備え、前記逆折り曲げ領域内で、３つの逆折り曲げ光路のうちの２つがほぼ共通の平面内にあり、残りの第３の光路が、前記２つの光路の共通面と概ね直交する平面内にある、前記光学的回旋構造体と、前記逆折り曲げ領域に隣接して配置された、前記逆折り曲げ領域を通る光に相互作用を及ぼし、前記光を変調して、前記光に投影されるイメージ情報をしみ込ませる、光変調構造体であって、前記光学的回旋構造体が、前記変調された光を、上向きに、前記投影されるイメージを含む光のストリームとして、前記逆屈折領域の光学的下流側に向かわせる、前記光変調構造体と、前記基礎部分に対して高い位置で前記フレームに取り付けられた、前記変調されたイメージ情報を含む光のストリームを受け取りかつ前記光のストリームを外向きに放出する外向き投影構造体とを有することを特徴とする光学的プロジェクタ。１９．前記逆折り曲げ領域の向かい合う光学的側面を各々上向き及び下向きに通る光が、前記第３の逆折り曲げ領域の光路の前記平面と概ね等しい平面内のほぼ直立した平面内に含まれ、前記共通の平面が、前記直立した平面と交差して、前記プロジェクタの横方向から眺めた時に逆Ｔ字型の空間的な構造を形成することを特徴とする請求項１８にら記載の光学的プロジェクタ。２０．白色光が複数の色の光ビームに分離されて、表示するための画素化されたカラーイメージを読み出すべく前記複数の色の光ビームを変調しかつ再び組み合わせ、前記複数の色の光ビームが前記プロジェクタの一部を構成する光学的要素の表面に入射する時に入射角度に変動が生ずる多色プロジェクタを用いて、色偏光を改良する方法であって、前記複数の色の光ビームのうちの少なくとも１つを、前記変動からバンドパスエッジジターが生ずるような予め決められた波長の帯域の外側に、色結合若しくは色分離光学的表面を通る光の波長があるように、偏光する過程を有することを特徴とする方法。２１．前記複数の色の光ビームの各々が、同じ様式で変調されていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。