JPH0464238B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 照射されるべきカラーイメージの赤色、緑
色、および青色の成分に対応する３つの入力イメ
ージが、光バルブの光応答層の別々の領域に加え
られる、カラー単一光バルブプロジエクタシステ
ムにおいて、 入射光を３原色ビームに偏光し、色分離するた
めの光学アツセンブリ３０であつて、入射光８を
線形に偏光し、各偏光されたカラービームを、当
該入力イメージが適用される光バルブ２０の各領
域１２，１３，１４に導くようにされた光学アツ
センブリ３０を具備し、それにより、線形偏光入
射光の各分離された色ビームは、前記光バルブに
加えられる各入力イメージに従つて、光バルブか
らそれぞれ反射され、色成分を伝えるイメージを
有することを特徴とするカラー単一光バルブプロ
ジエクタシステム。

２ 前記光学アツセンブリ３０は、ハウジング３
８内に含まれる複数のビームスプリツト要素３
３，３４，３５，３６，３７を具備し、前記ハウ
ジング３８は応力複屈折率を減少させるために、
ビームスプリツト要素の屈折率とほとんどマツチ
ングする屈折率を有する液体３９で満たされてい
ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシ
ステム。

３ 前記光学アツセンブリ３０は、入射光と光学
的にアライメントされた前置偏光器要素３２を具
備し、最初の偏光状態でほとんど偏光される入射
光を通すようにされていることを特徴とする請求
の範囲第１項に記載の照射システム。

４ 前記光学アツセンブリ３０は、偏光された入
射光から赤色光を分離し、前記光バルブの第１の
領域に赤色入射光を導くようにされている第１の
ビームスプリツタ手段をさらに具備することを特
徴とする請求の範囲第３項に記載のシステム。

５ 前記プリズムアツセンブリは、偏光された入
射光から緑色光を分離し、前記光バルブの第２の
領域に緑色入射光を導くようにされた第２のビー
ムスプリツタ手段をさらに具備することを特徴と
する請求の範囲第４項に記載のシステム。

６ 前記プリズムアツセンブリ手段は、偏光され
た入射光から青色光を分離し、前記光バルブの第
３の領域に青色入射光を導くようにされた第３の
ビームスプリツタ手段をさらに具備することを特
徴とする請求の範囲第５項に記載のシステム。

７ 前記光学アツセンブリは、各反射された原色
ビームのイメージ伝達成分を分離し、および前記
プリズムアツセンブリからの光学的出力に、前記
イメージ伝達成分を導くためのアナライザ手段３
５，３６，３７を具備することを特徴とする請求
の範囲第１項に記載のシステム。

８ 前記アナライザ手段は、前記光バルブからの
各反射光ビームを受信し、前記光学アツセンブリ
の出力にその各イメージ伝達成分だけを送るため
の第１、第２、および第３の偏光ビームスプリツ
タ３５，３６，３７を具備することを特徴とする
請求の範囲第７項に記載のシステム。

９ 入射光を、第１と第２の偏光状態を有する第
１と第２のビームにそれぞれ分離し、偏光する第
１の偏光ビームスプリツタ３３と、 前記第１のビームから第１の色の光を抽出する
ようにされた第１の色分離器３５と、 前記第１のビームから第２の色の光を抽出する
ようにされた第２の色分離器３０と、 前記第１のビームから第３の色の光を抽出する
ようにされた第３の色分離器３７と、 前記第１の色の光の第１のイメージ伝達照射ビ
ーム成分を供給するために、前記第１の色分離器
の入射光を偏光変調するための第１の変調手段１
２と、 前記第２の色の光の第２のイメージ伝達照射ビ
ーム成分を供給するために、前記第２の色分離器
の入射光を偏光変調するための第２の変調手段１
３と、 前記第３の色の光の第３のイメージ伝達照射ビ
ーム成分を供給するために、前記第３の色分離器
の入射光を偏光変調するための第３の変調手段１
４と、および 前記第１、第２および第３の照射ビームを照射
絞りに収束させるための収束手段５０を具備する
ことを特徴とする組合わせ光学要素。

１０ 前記第１、第２および第３の変調手段は、
単一液晶光バルブ２０の第１、第２および第３の
領域１２，１３，１４を具備することを特徴とす
る請求の範囲第８項に記載の光学要素。

１１ 前記第１の偏光ビームスプリツタと前記第
１、第２および第３の色分離器とは、屈折率マツ
チング液３９で満たされたハウジング３８内に取
付けられることを特徴とする請求の範囲第９項に
記載の光学要素。

１２ 前記第１、第２および第３の変調手段１
２，１３，１４は、前記第１と第２の偏光状態の
１つの光として前記各イメージ伝達成分を、また
前記偏光状態の他の光として他の成分を供給し、
前記光学要素は、前記他の成分から前記各イメー
ジ伝達成分を分離し、前記収束手段に前記イメー
ジ伝達成分だけを通すための第１、第２および第
３のアナライザ手段を具備することを特徴とする
請求の範囲第９項に記載の光学要素。

１３ 前記第１、第２、および第３のアナライザ
手段は、第１、第２、および第３の偏光感知フイ
ルタを具備することを特徴とする請求の範囲第１
２項に記載の光学要素。

１４ 実質的に白色光の入射ビームを供給するた
めの入射手段と、 前記入射ビームと光学的にアライメントされる
ように取付けられ、前記入射ビームを第１の色成
分を有する第１のビーム８ｅと、第２と第３の色
成分を有する第２のビーム８ｄとにそれぞれ分離
するように構成された第１の色分離器手段と、 前記第１のビームを第１と第２の偏光状態を有
する第３と第４のビームにそれぞれ分離するため
に、前記第１のビームと光学的にアライメントさ
れるように配置された第１の偏光感知フイルタ手
段と、ここで、前記第１のビームは前記光バルブ
の第１の領域１２に導かれ、 前記第２のビームと光学的にアライメントされ
るように取付けられ、前記第２のビームを第５と
第６のビームに分離するように構成された第１の
偏光ビームスプリツタ手段３６と、ここで、前記
第５のビームは第２の色成分と第１の偏光状態を
有し、前記光バルブの第２の領域に導かれ、前記
第６のビームは第３の色成分を有し、および、 前記第６のビームと光学的にアライメントされ
るように取付けられ、前記第６のビームを第７と
第８のビームに分離するように構成された第２の
偏光ビームスプリツタ手段３７と、ここで、前記
第７のビームは第３の色成分と第１の偏光状態と
を有し、前記光バルブの第３の領域に導かれる とを具備することを特徴とする分離偏光された３
原色入射ビームで液晶光バルブを照射するための
光学システム。

１５ 前記光学システムは、屈折率マツチング液
３９で満たされたハウジング手段３８をさらに有
し、前記第１の色分離器手段と、前記第１の偏光
感知フイルタ手段と、および前記第１と第２の偏
光ビームスプリツタ手段とは、前記ハウジング手
段内に取付けられることを特徴とする請求の範囲
第１４項に記載の光学システム。

１６ 前記光学システムは、前記入射ビームを第
１の偏光状態を有する第１の入射ビーム８ｄと、
第２の偏光状態を有する第２の入射ビーム８ｅと
に分離するために前記入射ビームと光学的にアラ
イメントされるように取付けられる前置偏光器手
段３２をさらに有し、前記第１の色分離器手段は
前記第２の入射ビームと光学的にアライメントさ
れることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載
の光学システム。

１７ 入射光ビーム源と、 光バルブ手段２０と、 前記入射光ビームを、第１の偏光状態と、第１
と第２と、および第３の色成分をそれぞれ有する
第１と、第２と、および第３の入射光ビーム８
ｄ，８ｆ，８ｇに線形偏光し、色分離するための
光学アツセンブリと、ここで、前記光学アツセン
ブリは前記光バルブ１２，１３，１４に対応する
第１と、第２と、および第３の領域に前記第１
と、第２と、および第３の入射光ビームを導くよ
うに構成され、それにより、前記光バルブの前記
領域に導かれる入射光は、イメージ伝達成分と第
２の成分とをそれぞれ有する反射光ビームとして
反射され、前記光学アツセンブリは、前記各第２
の成分から前記各イメージ伝達成分を分離し、各
第１と、第２と、および第３の光ビームを形成す
るためのアナライザ手段を更に有し、および、 前記光学アツセンブリの出力に結合され、前記
照射光ビームを照射絞りに照射し収束するための
照射手段５０と を具備することを特徴とする３色カラープロジエ
クタ。

１８ 前記光学アツセンブリの前記アナライザ手
段は、 第１の色成分と、第１の偏光状態を有する第１
の入射ビームを前記光バルブの前記第１の領域１
２に導くようにされた第１の偏光ビームスプリツ
タ３５と、ここで、前記第１のビームスプリツタ
は、前記第１の領域によつて反射された前記第１
の反射ビームと光学的にアライメントされるよう
に構成され、第２の偏光状態の光を前記照射手段
に送り、前記第１の偏光状態の光を反射するよう
にされ、 第２の色成分と、第１の偏光状態を有する第２
の入射ビームを光バルブ２０の前記第２の領域１
３に導くようにされる第２の偏光ビームスプリツ
タ３６と、ここで、前記第２のビームスプリツタ
３６は、前記第２の領域によつて反射される前記
第２の反射ビームと光学的にアライメントされる
ように構成され、前記第２の偏光状態の光を前記
照射手段に送り、前記第１の偏光状態の光を反射
するようにされ、および 第３の色成分と第１の偏光状態を有する第３の
入射ビームを前記光バルブ２０の前記第３の領域
１４に導くようにされる第３の偏光ビームスプリ
ツタ３７と、ここで、前記第３のビームスプリツ
タは、前記第３の領域によつて反射される前記第
３の反射ビームと光学的にアライメントされるよ
うに構成され、前記第２の偏光状態の光を前記照
射手段に送り、前記第１の偏光状態の光を反射す
るようにされ を具備することを特徴とする請求の範囲第１７項
に記載のプロジエクタ。

１９ 前記光学アツセンブリは、屈折率マツチン
グ液３９で満たされたハウジング材３８に取付け
られていることを特徴とする請求の範囲第１７項
に記載のプロジエクタ。

発明の背景 本発明は、液晶光バルブプロジエクタに関し、
特に、別々の３原色入射イメージにして単一光バ
ルブの照射のためのプリズムアツセンブリに関す
る。

液晶光バルブは、高品位大画面プロジエクタで
しばしば使用される。反射モード液晶光バルブは
薄いフイルム状であり、液晶層、誘電ミラー、光
阻止層、および２つの透明な電極間に挟まれた光
応答層からなる多層構造をしている。偏光された
入射光は、液晶層を介して誘電ミラーに導かれ
る。CRTによつて発生された光のように入射イ
メージ光の強度が低いときは、光応答層に加えら
れ、それにより液晶を活性化するように、光応答
層から液晶層上に電極の電界がスイツチングされ
る。液晶層を通り、誘電ミラーで反射される線形
偏光照射光は、光応答層上のイメージに従つて変
調される。この反射された光は偏光器によつて分
析される。その偏光器は、反射光のイメージ伝達
成分を透過し、光バルブによつて反射された光の
他の成分を反射する。従つて、光バルブは光応答
層上に焦点を有する高分解能入力イメージを画面
上に高輝度イメージを形成するような大きさで写
されるレプリカに変換するために使用される。

出願人が知るかぎりにおいて、市場にはカラー
能力を有する単一液晶光バルブを使用するプロジ
エクタシステムは現在のところない。出願人が知
つている市販の光バルブを使用したプロジエクタ
システムは、カラーイメージの３原色に対して
各々１つの３つの液晶光バルブを必要とする。

従つて、カラーイメージを作成するために単一
光バルブが効果的に使用されるプリズムアツセン
ブリを提供することは、当該分野の進歩となる。

また、１つのハウジングの中に全てのビームス
プリツト要素を有し、偏光し色分離する、３つの
入射ビームを単一光バルブに供給する光バルブプ
ロジエクタシステムのためのプリズムアツセンブ
リを提供することが特徴である。

発明の概要 単一光バルブカラープロジエクタのためのプリ
ズムアツセンブリが開示される。プリズムアツセ
ンブリは、入射光を３原色に分離するために使用
され、分離された３原色は３つの別々の光バルブ
に導かれる。プリズムアツセンブリの光学的基本
は屈折率マツチング液で満たされたハウジングの
中に取付けられている。入射光は、紫外線域の成
分を除くために紫外線フイルタに通される。その
後、入射光はプリズムアツセンブリに入り、Ｐ偏
光光だけを透過する前置偏光器に通される。Ｐ偏
光光は偏光白色光を赤色帯、緑色帯、および青色
帯に分離する一連の偏光ビームスプリツタに入力
される。これらの３原色は光バルブの各領域に導
かれ、その光バルブは各原色の３つの入力イメー
ジによつて対応して変調される。その３つの領域
からの光は、各入力イメージに従つて光バルブに
よつて偏光変調されるビームとして反射される。
ヌルすなわち“オフ”状態反応光は、Ｓ偏光光と
して反射され、一方、“オン”状態反射光はＰ偏
光光として反射される。反射光は、各ビームスプ
リツタに反射して戻される。そのビームスプリツ
タは、イメージ伝達成分を透過し、他の成分を反
射する分析器として働く。照射光は外部の収束ア
ツセンブリによつて写像絞りに収束される。

【図面の簡単な説明】

本発明の特徴は添附図面を参照してその実施例
の以下の詳細な記述から明らかになる。ここにお
いて、 第１図は、本発明を採用するカラー単一光バル
ブプロジエクタを示す単純化されたブロツク図で
ある。

第２図は、単一光バルブ上の赤色、緑色、およ
び青色の入力イメージのレイアウトを示す図であ
る。

第３図は、本発明に従つて３色のプリズムアツ
センブリの実施例の上面図である。

第４図は、第３図の３色のプリズムアツセンブ
リの側面図である。

第５図は、３色のプリズムアツセンブリの光学
要素の斜視図である。

第６図は、収束の前後の赤色、緑色、および青
色の相対位置を示すイメージダイアグラムであ
る。

第７図は、光バルブ、プリズムアツセンブリ、
および展望鏡アツセンブリを介してあるプロジエ
クタ光束の経路を示すプリズムアツセンブリと展
望鏡アツセンブリの側面図である。

第８図は、プリズムアツセンブリ、光バルブ、
展望鏡アツセンブリを介して青色と緑色入射光と
照射光の経路を示すプリズムと展望鏡アツセンブ
リの上面図である。

第９図は、展望鏡アツセンブリと照射レンズを
示す側面図である。

第１０図は、ブリズムハウジングと展望鏡アツ
センブリ、および照射レンズの正面図である。

実施例の詳細な説明 本発明は、単一光バルブを使用するカラープロ
ジエクタのための新規なプリズムアツセンブリに
関する。以下の説明は、当該技術分野の熟練者が
本発明を実現し、使用することができるように記
述され、特定の応用の内容とその必要性が提供さ
れる。実施例の種々の変更は、当該技術分野の熟
練者には容易に明かであり、ここで定義される一
般的な原理が他の実施例や応用に適用されること
ができる。このように、本発明は、示される実施
例に制限されず、ここに開示される原理と新規な
特徴と矛盾しない広い範囲に渡る。

最初に第１図を参照して、本発明による単一液
晶光バルブを使用するカラープロジエクタシステ
ムの構成の単純化されたブロツクダイアグラムで
ある。そのシステムは、光応答層を有する単一液
晶光バルブ２０を有する。光バルブ２０の光応答
層の３つの別々の領域が、発生器５によつて発生
された各イメージによつて照射され、そのイメー
ジは、写されるべきカラーイメージの原色成分を
表わす。

プリズムアツセンブリ３０は、光バルブ２０の
隣接し、３原色の光で光バルブを照射するように
される。以下に詳細に述べるように、プリズムア
ツセンブリ３０は、照射光を偏光し、それを３原
色の別々のビームに分離し、イメージ発生器５に
よつて作成される情報イメージに登録して光バル
ブの３つの別々の領域に各ビームを導く。

プリズムアツセンブリからの出力照射光は、照
射絞りへの展望鏡照射レンズアツセンブリ４０に
よつて像が結ばれる。

イメージ発生器５は、第２図に示されるよう
に、空間的に分離された光バルブ２０の光応答層
に光学的に結合されるカラーイメージの緑色、青
色、および赤色の成分を表わす３つの別々の入力
イメージを提供するものである。実施例におい
て、各イメージは、0.6×0.6インチであり、光学
軸１１から伸びる半径方向の等距離線１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ上に供給される。正方形１２は入力
赤色イメージを表わし、正方形１４は入力緑色イ
メージを表わし、正方形１３は入力青色イメージ
を表わす。

原色イメージを発生するためのイメージ発生器
５は、当該技術分野で知られており、例えば、光
フアイバーカツプラを有する光バルブ２０に結合
された３つの小さいCRT表示装置からなる。あ
るいは、単一のCRTによつて３つの小さいイメ
ージが順番にあるいは全ての３つのイメージの情
報を含む単一高分解能ラスタで書かれる。

３原色情報イメージが発生され、それ自体単一
光バルブに結合される特別の手段は、発明の新奇
な点を持たない。従つて、イメージ発生器５に関
する付加的な詳細な説明は、発明の新奇な点を分
りにくくしないように、この説明から除かれる。

プロジエクタシステムに対する照射光は、反射
器６によつて供給され、その反応器６は、アーク
ランプ光源からの光を直径0.25インチの絞りに結
像する８度の円錐角（半角）を有する。レンズ要
素７と９となる１：４の照射リレーは光バルブ２
０の絞りに同心円光を結像する。照射リレーは、
４倍にイメージを拡大し、２度まで同じ倍率で円
錐角を減少させる。コールドミラー８は赤外線の
ほとんどを除く。

第３図から第５図を参照して、プリズムアツセ
ンブリ３０はより詳細に描かれる。プリズムアツ
センブリの光学的構成物は、光学品位のオイルを
包むのに適するハウジングの３８中の固定された
位置に取付けられる。これらの構成物を取付ける
ための特別な方法は、本質的に発明の新奇なもの
とは考えられない。溝と柱、固着および／あるい
は予めモールドされた構造を使用するような種々
の技術は当該技術分野で知られている。

第３図の上面図は、光バルブ２０に関連するプ
リズムアツセンブリ３０の位置を示す。光バルブ
は実施例ではハウジング３８の0.1から0.2インチ
内側に設けられる。第４図の側面図は入射光が３
原色に分けられる様子を示す。

入射光は軸８に沿つてプリズムアツセンブリ３
０に供給される。非偏光入射光は最初に紫外線
（UV）除去フイルタ３１を通る。UVフイルタは
可視光を通し、UV波長範囲の光を反射あるいは
吸収するように構成される。スコツト（Schott）
GG395フイルタのようなUV吸収基板上の薄膜状
のUV反射器が使用される。空気中で光が0°±2°
の入射角でフイルタ３１に入射されると、フイル
タは250nｍと415nｍの間の波長範囲の入射光の
１％以下を透過し、415nｍと685nｍの間の可視
光の波長範囲の入射光の99％以上を透過する。

UVフイルタ３１を通つた後、入射光は光学軸
８ａに沿つて、Ｓ偏光白色光のほとんどを取り除
く45度の広帯域前置偏光ビームスプリツタ３２に
通される。そのＳ偏光光は前記偏光器３２から反
射される。前置偏光フイルタ３２の目的は、白色
Ｐ偏光光を透過し、白色Ｓ偏光光を反射すること
である。この性能を達成するために、実施例で使
用されるフイルタ３２はガラス上に８組の層を有
する。その各組は、1.92の屈折率を有する材料で
できた（設計光学厚さ）0.609の1/4波長の厚さを
有する第１の層と、屈折率1.35の材料でできた
1.713の1/4波長の厚さを有する第２の層と、およ
び1.92の屈折率を有する材料でできた0.609の1/4
波長を有する第３の層とを有する。この構成は光
学的厚さλ＝520nｍである。

ネオジウム酸化物は1.92の屈折率を有し、氷晶
石は1.35の屈折率を有する。これらの材料はフイ
ルタ３２の上記基準を満足し、その構成において
使用されることができる。しかしながら、似た屈
折率を有する他の材料も、本発明の精神と範囲か
ら離れることなく利用されることができる。

フイルタ３２は、オイル中で425nｍと685nｍ
の間の波長範囲で45°±1.3°で入射されるＰ偏光光
の約99％を透過し、同じ波長範囲の入射Ｓ偏光光
の約１％を透過する。

前記偏光器３２を透過された実質的なＰ偏光光
は、軸８ｂに沿つて45度赤色反射フイルタ３３に
通される。反射器３３は、軸８ｅに沿つてスペク
トラムの赤色部分を反射し、軸８ｄに沿つて青色
と緑色の波長を有する光を通すように構成され
る。

反射器３３から反射された赤色Ｐ偏光光は、入
射光に平行な軸８ｆの方向に赤色光を導くため
に、軸８ｅの方向に沿つて、他の赤色反射器３４
に通される。反射器３４は反射器３３と同様であ
る。

フイルタ３３は青色Ｐ偏光光と緑色Ｐ偏光光を
透過し、赤色Ｐ偏光光を反射することを目的とす
る赤色反射器である。この性能を達成するため
に、フイルタ３３を有するガラスは、屈折率2.32
を有する材料でできた0.902の1/4波長の深さを有
する１つの外部層、すなわち２組の層でコーテイ
ングされている。その各組は、2.32の屈折率を有
する材料でできた0.604の1/4波長で厚さを有する
第１の層と、1.55の屈折率を有する材料でできた
1.505の1/4波長の厚さを有する第２の層と、およ
び屈折率2.32を有する材料でできた0.604の1/4波
長の厚さを有する第３の層とを有する。

この層に続いて10組の層がある。その各組は、
2.32の屈折率で0.567の1/4波長の厚さを有する第
１の層と、1.55の屈折率で1.414の1/4波長の厚さ
有する第２の層と、および2.32を屈折率を有する
材料でできた0.567の1/4波長の厚さを有する第３
の層とを有する。10組の層に続いて２組の層があ
る。その各組は、2.32の屈折率を有する材料でで
きた0.604の1/4波長の厚さを有する第１の層と、
1.55の屈折率を有する材料でできた1.505の1/4波
長の厚さを有する第２の層と、および2.32の屈折
率を有する材料でできた0.604の1/4波長の厚さを
有する第３の層とを有する。この組の２つの層に
は、フイルタを有するガラスの次に、2.32の屈折
率を有する材料でできた0.902の1/4波長の厚さを
有する層が続く。

このフイル３３のために、屈折率2.32のチタン
酸化物と屈折率1.55のフツ化ランタンが使用され
ることができる。このフイルタ３３は光学厚さλ
＝620nｍで45°で入射角で動作するように構成さ
れる。フイルタ３３は425nｍと570nｍの間の波
長範囲のＰ偏光光を約99％と、610nｍと645nｍ
の間の波長はにのＰ偏光光の約２％と、および
645nｍと700nｍの間の波長範囲のＰ偏光光の約
５％とを透過することが予想される。

理想的にはフイルタ３３は700nｍから外の赤
色スペクトラムを反射すべきである。そうするこ
とができないならば、赤色除去フイルタは緑色入
射ビームから赤色光を反射するように加えられる
ことができる。

実施例では、反射器３４の構成は、プリズムア
ツセンブリの異なる光学要素の数を減らすため
に、フイルタ３３のそれと同一である。しかしな
がら、広帯域反射器でこの要素を置換することが
できる。

反射器３４から反射された赤色光は、45度の偏
光光感度赤色プリズム３５に入射される。プリズ
ム３５ほ機能は、赤色Ｓ偏光光を反射し、赤色Ｐ
偏光光を透過することである。赤色プリズム３５
は偏光ビームスプリツタからなる。

この性能を達成するために、ビームスプリツタ
３５を有するガラスは、屈折率1.92を有する材料
でできた0.968の1/4波長の厚さを有する外部層を
有する。この層には２組の層が続く。その各組は
1.92の屈折率を有する材料でできた0.0648の1/4
波長の厚さを有する第１の層と、屈折率1.35を有
する材料でできた1.822の1/4波長の厚さを有する
第２の層と、および1.92の屈折率を有する材料で
できた0.648の1/4波長の厚さを有する第３の層と
を有する。

これらの２組の層には10組の層が続く。その各
組は、1.92の屈折率を有する材料でできた0.609
の1/4波長の厚さを有する第１の層と、屈折率
1.35を有する材料でできた1.713の1/4波長の厚さ
を有する第２の層と、および1.92の屈折率を有す
る材料でできた0.609の1/4波長の厚さを有する第
３の層とを有する。

これらの10組の層には、２組の層が続く。その
各組は、屈折率1.92の屈折率を有する材料ででき
た0.648の1/4波長の厚さを有する第１の層と、屈
折率1.35を有する材料でできた1.822の1/4波長の
厚さを有する第２の層と、および1.92の屈折率を
有する材料でできた0.648の1/4波長の厚さを有す
る第３の層とを有する。この２組の層には、プリ
ズムガラスの次に、1.92の屈折率を有する材料で
できた0.968の1/4波長の深さを有する層が続く。
屈折率1.92を有するネオジウム酸化物と屈折率
1.35を有する氷晶石がビームスプリツタ３５を構
成するために使用されることができる。

ビームスプリツタ３５は（オイル中で）45°±
1.3°の入射角と、光学厚さλ＝690nｍに対して設
計されている。そのフイルタは、580nｍと685n
ｍの間の波長範囲のＰ偏光赤色光の約99％と、同
じ波長範囲のＳ偏光光の約１％とを透過する。

ビームスプリツタ３５の面は、前にあるフイル
タ３４の面に関して光学軸８ｆの回りに90度回転
され、その結果フイルタ３４によつて反射される
赤色Ｐ偏光光はビームスプリツタ３５の面に関す
るＳ偏光光と同じ方向に向けられる。この赤色Ｓ
偏光光は、第２図のイメージ１２によつて照射さ
れる領域に光学的にアライメントされるように、
ビームスプリツタ３５によつて光バルブ２０に反
射される。

光バルブのこの領域の“オン”状態に対して赤
色Ｓ偏光光は、Ｐ偏光照射光として反対に偏光さ
れるように光バルブ２０から反射される。ヌル状
態に対しては、光は、Ｓ偏光光として同じように
偏光されるように光バルブから反射される。赤色
Ｐ偏光光は赤色ビームスプリツタ３５を通り、展
望鏡アツセンブリ４０に、第５図に示されるよう
に、出力照射光として通る。Ｓ偏光赤色光は、ビ
ームスプリツタ３５によつて反射され、展望鏡ア
ツセンブリ４０に達しない。

緑色と青色の光は同様にして分離される。赤色
フイルタ３３は経路８ｅに沿つて赤色光を反射
し、緑色と青色の波長を有する光を光学軸８ｄに
沿つて緑色ビームスプリツタ３６に透過する。緑
色ビームスプリツタ３６とそれに続く青色ビーム
スプリツタ３７はＳ偏光光を反射し、Ｐ偏光光を
透過する偏光ビームスプリツタである。さらに、
緑色ビームスプリツタ３６は青色Ｓ偏光光を透過
する。

ビームスプリツタ３６と３７の面はフイルタ３
２と３３に関して光学軸８ｄの回りに90°回転さ
れ、ビームスプリツタ３５の面に平行に向けられ
ている。

フイルタ３６、すなわち緑色ビームスプリツタ
の目的は、緑色と青色のＰ偏光入射光を透過し、
緑色のＳ偏光入射光を反射することである。ビー
ムスプリツタ３６のコーテイングの構成は、光学
厚さがλ＝620nｍであることを除いて、赤ビー
ムスプリツタ３５に対しての説明と同様である。

フイルタ３６はオイル中で45°±13°の入射角に
対して設計されている。フイルタは、500nｍと
585nｍの間の波長範囲の入射光の約99％と、
425nｍと505nｍの間の波長範囲のＳ偏光光の約
95％と、および515nｍと585nｍの間の波長範囲
の入射光の約１％を透過する。

光軸８ｄに沿つて入射される緑色光は、ビーム
スプリツタ３６の面に関してＳ偏光され、第２図
に示されるように、緑色イメージ１３と光学的に
アライメントされて光バルブ２０上に緑色ビーム
スプリツタ３６によつて反射される。光バルブが
“オン”状態にあるとき、緑色光は緑色偏光器３
６へのＰ偏光緑色照射光として反射され、その偏
光器を介して透過される。光バルブがヌル状態に
あるときは、緑色Ｓ偏光光は偏光器３６によつて
反射されるＳ偏光光として光バルブから反射され
る。

青色偏光照射光は、緑色ビームスプリツタ３６
によつて光軸８ｇに沿つて青色ビームスプリツタ
３７に透過され、それでは、第２図に示されるよ
うに、青色入力イメージ１４と光学的にアライメ
ントされて光バルブ２０への（ビームスプリツタ
３７に関する）Ｓ偏光光として反射される。光バ
ルブがその領域で“オン”状態にあるとき、青色
Ｓ偏光光はＰ偏光青色照射光として反射される。
この反射された青色光は、ビームスプリツタ３７
によつて展望鏡アツセンブリ４０に透過される。
光バルブがヌル状態にあるときは、青色光はＳ偏
光光として反射され、そのＳ偏光光はビームスプ
リツタ３７によつて反射される。

フイルタ３７の目的は、青色Ｐ偏光入射光を透
過し、青色Ｓ偏光入射光を反射することである。
この目的を達成するために、プリズム３７を有す
るガラスは、10組の層でコーテイングされてい
る。その組は、1.92の屈折率を有する材料ででき
た0.609の1/4波長の厚さを有する第１の層と、屈
折率1.35を有する材料でできた1.713の1/4波長の
厚さを有する第２の層と、および1.92の屈折率を
有する材料でできた0.609の1/4波長の厚さを有す
る第３の層とを有する。

そのフイルタは、光学厚さλ＝405nｍでオイ
ル中で45°±13°の入射角に対して構成されてい
る。そのフイルタは425nｍから510nｍの波長範
囲のＰ偏光光の約99％と、同じ波長範囲のＳ偏光
光の約１％を透過する。

フイルタ３２−３７の各々は、いくつかの構成
物をパツキングするために、単一の閉ざされたハ
ウジング３８に45度の入射光で動作するように設
計されている。ハウジング３８は屈折率マツチン
グオイル３９（カーギル＃1074）で満たされ、そ
の屈折率1.55はフイルタを有するガラスのそれと
合つている。フイルタ３２，３５，３６、および
３７は、BaLF５ガラス上に形成され、1.55の屈
折率を有する。

偏光フイルタ３２と３５−３７は、これらのフ
イルタを有するコーテイングの1/4波長スタツク
の高い屈折率から低い屈折率のインターフエイス
においてブリユースタ条件の近くの入射光で動作
するように設計されている。これによりＰ偏光光
の透過は最大となり、一方Ｓ偏光光は高い割合い
で反射されるままである。

フイルタ３６ａ、すなわち緑色経路からの出力
における青色除去器の目的は、緑色から青色を取
除くことである。このフイルタはプリズムハウジ
ングの出力ウインドウに適用される。そのフイル
タは青色Ｐ偏光光とＳ偏光光を反射する。この目
的を達成するために、フイルタ３６ａを有するガ
ラスは内部の２組の層でコーテインされている。
その各組は、2.32の屈折率を有する材料でできた
0.466の1/4波長の厚さの第１の層と、1.46の屈折
率を有する材料でできた0.932の1/4波長の厚さの
第２の層と、および2.32の屈折率を有する材料で
できた0.466の1/4波長の厚さの第３の層を有す
る。これら２組の層は７組の層によつて上に重ね
られ、その各組は、2.32の屈折率を有する材料で
できた0.5の1/4波長の厚さの第１の層と、1.46の
屈折率を有する材料でできた1/4波長の厚さの第
２の層と、および2.32の屈折率を有する材料でで
きた0.5の1/4波長の厚さの第３の層を有する。

７組の層が、その２組の層の上に重ねられてい
る。その各組は、2.32の屈折率を有する材料でで
きた0.466の1/4波長の厚さの第１の層と、1.46の
屈折率を有する材料でできた0.932の1/4波長の厚
さの第２の層と、および2.32の屈折率を有する材
料でできた0.466の1/4波長の厚さの第３の層を有
する。

2.32の屈折率を有する酸化チタンと1.46の屈折
率を有する酸化シリコンがフイルタ３６ａを構成
するための層として使用するのに適する材料であ
る。

フイルタ３６ａは光学厚さλ＝420nｍでオイ
ル中で0°±1.3°の入射角に対して構成される。そ
れは425nｍと475nｍの間の波長範囲の入射光の
約１を透過し、475nｍと490nｍの間の波長範囲
の入射光の約20％を透過し、510nｍと600nｍの
波長範囲の入射光の約99％を透過する。

第５図はプリズムアツセンブリの物理的レイア
ウトを示す。傾斜板は、色同調偏光器（フイルタ
３５，３６、および３７に対して使用される。前
置偏光器３２と赤色反射器（フイルタ３３と３４
はガラスウエツジを有する。上方赤色反射器ウエ
ツジ３３ａは、青色と緑色の光の非偏光を最少に
するように低い複屈折率を有するガラスで作られ
ている。

フイルタ３１−３７の構成に関する上述の説明
は例に過ぎない。もちろん本発明を実施するため
に他のフイルタの構成を用いることが可能であ
る。

赤色、緑色、青色の入射光に対する各経路長
は、実施例では同一ではない。しかしながら、経
路長の違いは、著しく光学的性能を低下させるも
のではない。出力照射光に対する各光学的経路長
は実施例では同一である。

第１図で開示され、第７図から第１０図で詳細
に示される展望鏡アツセンブリ４０は、広角照射
レンズがこれらのイメージを、画面上に写し出す
ために使用されることができるように、プリズム
アツセンブリ３０からの出力照射光を分離する。
展望鏡５０，６０，７０は、このようにして、３
つの焦点距離の長い照射レンズを直接使用して、
３つのイメージを光学的に収束させる手段を提供
し、それによりイメージに対する全体としての光
学経路の増加を最少にして、イメージを分離させ
ることができる。

本発明はこの観点に関する特徴は、対象からの
光束が照射レンズを介してほとんど軸に沿つて透
過し、その結果、照射レンズによる分離能の損失
がほとんどない、ということである。さらに、イ
メージの分離は、照射光の偏光選択の後で行われ
る。その結果、展望鏡内に応力複屈折率は、これ
らの展望鏡が偏光器の後に置かれているので、イ
メージの品質に何等影響を与えない。

各展望鏡５０，６０，７０、はプリズムアツセ
ンブリ３０からの各出力照射ビーム５４，６４，
７４と光学的にアライメントされるように取付け
られている。第８図は青色と緑色の光に対するこ
のアライメントを示す。光学的に透明なインター
フエイスを作り出すために、展望鏡５０，６０，
７０の表面５１，６１，７１はプリズムアツセン
ブリ３０の出力ウインドと接触して取付けられ、
空気とのインターフエイスを避けるために屈折率
がマツチングしたオイルのコーテイングでインタ
ーフエイスされている。

第７図は、光バルブ２０、プリズムアツセンブ
リ３０、および展望鏡５０，６０，７０の側面図
を示す。下方にある展望鏡５０は赤色光を他の２
つの光から離れて下方に導く。第８図は、青色と
緑色のイメージを展望鏡７０，６０によつて分離
する様子を示す上面図である。第１０図は照射レ
ンズ５５，６５，７５を示すプリズムアツセンブ
リと展望鏡アツセンブリの正面からの斜視図であ
る。

展望鏡５０，６０，７０はガラスで作られ、反
射表面で損失を生じることなくイメージを展望鏡
を透過させるために全体としての内部反射を使用
する。全体としての内部反射を達成するために、
出力照射光の円錐上の光束の全てを通すために、
1.5以上の屈折率を有するガラスが使用される。
BK７は標準的なガラスであり、1.51の屈折率を
有するガラスは展望鏡の材料として最適である。

各展望鏡は、各々の辺が45度の角度で形成され
た平行四辺形であり、その結果、２つの平行反射
面は各チヤンネルからの各出力照射光の光学軸に
関して45度の角度になるように設けられている。
このようにして展望鏡５０に対しては、表面５２
と５３は平行な反射面を形成する。展望鏡６０に
対しては表面６２と６３が平行な反射面を形成す
る。展望鏡７０に対しては表面７２と７３が、平
行な反射面を形成する。

展望鏡５０，６０，７０の構成において、45度
の角度を使用することにより構造はコンパクトと
なり、そのような展望鏡を使用することにより、
付加的な光学経路長は最小とされる。45度の展望
鏡をを使用することによる他の特徴は、各展望鏡
が一対の45度のプリズムから作られることができ
る、ということである。その様なプリズムは容易
に使用することができ、長辺が互いに向い合う平
行関係にあるように、その様な２つのプリズムを
取付けることによつて、平行四辺形の構成が得ら
れる。

３つの出力イメージは展望鏡５０，６０，７
０、によつて分離される。展望鏡６０，７０は緑
色、青色のイメージを各展望鏡の絞りのサイズの
２倍に等しい距離だけ互いに分離する。このよう
にして、展望鏡６０が表面６１において１インチ
の絞りを有するならば、展望鏡６０はプリズムア
ツセンブリの緑色照射イメージ軸６４から展望鏡
６０のイメージ軸６４′まで１インチだけ緑色照
射イメージをシフトする。展望鏡７０は、プリズ
ムアツセンブリの青色照射イメージ軸７４から展
望鏡７０のイメージ軸７４′まで１インチだけ青
色照射イメージをシフトする。展望鏡５０はプリ
ズムアツセンブリの赤色照射イメージ軸５４から
展望鏡５０のイメージ軸５４′まで、展望鏡６０，
７０によつて生じるシフトの方向に直角方向に１
インチだけ赤色照射イメージをシフトする。

各イメージの分離の結果として、広角長焦点距
離照射レンズ５５，６５，７５は照射絞り、ある
いは画面上に３つのイメージを収束させるように
使用される。これらの照射レンズは、70倍から
100倍の倍率を一般に有する。展望鏡からの照射
光の主成分は照射レンズの中心軸に関してほとん
ど中心を通るので、この場合に別々の照射レンズ
を使用することにより、照射イメージの収差が減
少する。この結果、単一収束レンズを使用する他
の構成と比べて、光学的な性能が改善される。

光学システムの一部として、展望鏡５０，６
０，７０を挿入することにより、光バルブと各照
射レンズの間の、各照射イメージに対する光学的
経路長が増加される。光学的経路長のこの増加に
より、照射レンズの後方の焦点距離が増加され
る。長い焦点距離を有するレンズによつて達成さ
れる性能の改善により、これは許容できる置換で
ある。

画面上に写し出されるイメージは、それらが３
つの展望鏡を出るとき、それらと同じ量だけオフ
セツトされている。第６図に示されるように３つ
のチヤンネルからの光を収束させるために、イメ
ージは最初に光学的に重ねられなければならな
い。光バルブを通つたイメージは、少なくとも70
倍から100倍まで照射レンズによつて拡大されて
いるので、照射イメージを重ねるためには、照射
レンズの位置をわずかに移動することが必要とさ
れる。例えば、展望鏡の出力において0.6×0.6イ
ンチのサイズのイメージが70倍に拡大されると、
照射イメージは42インチx42インチとなる。第１
０図は３つのチヤンネルからの光を重ねるために
必要とされる照射イメージの移動量を示す。軸６
４′と７４′は、収束されたイメージの光学軸１１
から1.47″だけ各々水平方向にオフセツトされて
いる。この距離を70で割ると、必要とされる最大
の変換量が、青色と緑色の照射レンズに対して
は、水平方向に0.021インチであり、３つの全て
のレンズに対して垂直方向に0.0105インチであ
る。このことは、変位が比較的小さい量であり、
比較的大きい対象物、例えば直径1.12インチの対
象物を納めるように照射レンズを設計することに
よつて、容易に達成されることができる。

図に示されるアツセンブリにより、プリズムア
ツセンブリのハウジング３０の外側に３つの照射
レンズを挿入することが可能となる。他方、展望
鏡アツセンブリは、液体の満たされたハウジング
内に取付けられる。この場合、全体としての内部
反射はもはや起きず、銀、アルミニウム、あるい
は薄膜インターフエイスのいずれかによるコーテ
イングが、ハウジングから光を反射させるため
に、各展望鏡の２つの反射表面になされる。

プリズムアツセンブリと展望鏡アツセンブリを
使用する小さなカラー光学的プロジエクタが開示
された。プリズムアツセンブリにより、単一光バ
ルブに、３つの別々に偏光された原色入射イメー
ジが入射される。入射光はプリズムアツセンブリ
内のビームスプリツタによつて偏光され、色分離
される。全てのビームスプリツタ要素は、１つの
ハウジング内に取付けられ、そのハウジングは、
空気中でどの傾斜板、すなわちプリズムを通常に
導入するかという、非点収差を補正する効果を取
除き、応力複屈折率を避けるために、屈折率マツ
チング液体で満たされている。

展望鏡アツセンブリにより、プリズムアツセン
ブリからの出力イメージは分離されることがで
き、イメージ光に対する全体としての光学経路の
増加は最小であり、３つのイメージ照射と収束の
ために３つの焦点距離の長い照射レンズを使用す
ることが可能となる。この構成では、イメージの
分離は照射光が偏光分離された後行われ、その結
果、展望鏡の応力複屈折率は、これらの展望鏡が
偏光器間ではなく、偏光ビームスプリツタの後に
置かれているので、イメージの性質に何等影響を
与えない。

上述の実施例は、発明の原理を実現する多くの
可能な実施例のうちの１つに過ぎない。本発明か
ら離れることなく、当該分野の熟練者によつてこ
れらの原理に従つて他の構成も容易に導かれるこ
とが出来る。