特許 7518492 固体照明光源を備えた空間光変調器画像表示プロジェクタ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】固体照明光源を備えた空間光変調器画像表示プロジェクタ装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20240710BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240710BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 A

G03B21/00 D

G03B21/14 Z

H04N5/74 K

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022186105

(22)【出願日】2022-11-22

(62)【分割の表示】P 2019557365の分割

【原出願日】2018-04-20

(65)【公開番号】P2023022143

(43)【公開日】2023-02-14

【審査請求日】2022-12-19

(31)【優先権主張番号】62/558,981

(32)【優先日】2017-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/487,905

(32)【優先日】2017-04-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】230129078

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリー エス ペティット

(72)【発明者】

【氏名】マイケル テリー デイビス

(72)【発明者】

【氏名】ジェームズ フランシス ハラス

(72)【発明者】

【氏名】ジョン マーシャル フェライ

【審査官】武田 悟

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００１９６４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２４９４３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－５８６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３３２２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ２１／００ ， ２１／１４

Ｈ０４Ｎ ５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロジェクタであって、
第１の色を有する第１の光を生成するための第１の光源と、
前記第１の色を有する第２の光を生成するための第２の光源と、
前記第１の色を有する第３の光を生成するための第３の光源と、
前記第１の光と前記第２の光とを反射し、第２の色と第３の色とを有する光を通過させるためのフィルタと、
前記第３の光源に光学的に結合される第１の側と前記フィルタに光学的に結合される第２の側とを有する固定燐光体であって、
前記第１の側で前記第３の光を受信することに応答して前記第２の色と前記第３の色とを有する第４の光を生成し、
前記第２の側で前記第２の光を受信することに応答して前記第２の色と前記第３の色とを有する第５の光を生成する、
ための、前記固定燐光体と、
前記第１の光と前記第２の色を有する前記第４の光の第１の部分と前記第２の色を有する前記第５の光の第１の部分とを通過させ、前記第３の色を有する前記第４の光の第２の部分と前記第３の色を有する前記第５の光の第２の部分とを反射するためのダイクロイックミラーと、
を含み、
前記第２の光源と前記第３の光源とを明るくして前記第１の光源を明るくせず、
前記第１の光源を明るくして前記第２の光源と前記第３の光源とを明るくしない、
ことを交互にするように構成される、プロジェクタ。

【請求項2】

請求項１に記載のプロジェクタであって、
前記ダイクロイックミラーからの前記第４の光の第１の部分を受け取って変調するための第１の空間光変調器と、
前記ダイクロイックミラーからの前記第４の光の第２の部分を受け取って変調するための第２の空間光変調器と、
前記第１の空間光変調器によって変調された前記第４の光の第１の部分と前記第２の空間光変調器によって変調された前記第４の光の第２の部分とを合成するためのコンバイナと、
を更に含む、プロジェクタ。

【請求項3】

請求項１に記載のプロジェクタであって、
前記第１及び第２の光源がレーザー光源である、プロジェクタ。

【請求項4】

請求項２に記載のプロジェクタであって、
前記第１の空間光変調器が第１の変調モジュールであり、前記第２の空間光変調器が第２の変調モジュールである、プロジェクタ。

【請求項5】

請求項２に記載のプロジェクタであって、
前記第１及び第２の空間光変調器がデジタルマイクロミラーデバイスである、プロジェクタ。

【請求項6】

請求項２に記載のプロジェクタであって、
前記コンバイナが、ダイクロック層を含むプリズムである、プロジェクタ。

【請求項7】

請求項１に記載のプロジェクタであって、
前記第１の色が青であり、前記第２の色が赤であり、前記第３の色が緑である、プロジェクタ。

【請求項8】

請求項１に記載のプロジェクタであって、
前記第１の光源がレーザーダイオードである、プロジェクタ。

【請求項9】

請求項２に記載のプロジェクタであって、
前記ダイクロイックミラーから前記第１の空間光変調器への前記第４の光の第１の部分を提供するための第１の全内反射（ＴＩＲ）プリズムと、
前記ダイクロイックミラーから前記第２の空間光変調器への前記第４の光の第２の部分を提供するための第２のＴＩＲプリズムと、
を更に含む、プロジェクタ。

【請求項10】

請求項９に記載のプロジェクタであって、
前記第１のＴＩＲプリズムが、第１のプリズムと第２のプリズムと前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間の第１の空気インターフェースを含み、
前記第２のＴＩＲプリズムが、第３のプリズムと第４のプリズムと前記第３のプリズムと前記第４のプリズムとの間の第２の空気インターフェースを含む、プロジェクタ。

【請求項11】

請求項１に記載のプロジェクタであって、
前記第２の光源が前記固定燐光体の第２の側をポンピングするように構成され、前記第３の光源が前記固定燐光体の第１の側をポンピングするように構成される、プロジェクタ。

【請求項12】

請求項１に記載のプロジェクタであって、
前記第３の光源が青色レーザーダイオードである、プロジェクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、概して、画像表示プロジェクタ装置及び方法に関し、詳細には、固体照明（ＳＳＩ）光源を備えた空間光変調器（ＳＬＭ）画像表示投射に関する。

【背景技術】

【0002】

例示のＳＬＭプロジェクタが、米国特許番号ＵＳ９，１９５，１２３に記載されており、これは参照により本願に組み込まれる。この例示のシステムは、青色レーザーを、青色光の直接的光源として、及び、青色レーザーからの青色光で燐光体を励起することによるその他の色の光の間接的光源として用いる。

【0003】

また、カラーホイール及び入力光ビームの相対運動を用いてカラーシーケンスを生成するためのその他の配置が可能である。米国特許番号ＵＳ８，４９６，３５２は、参照により本願に組み込まれており、半径方向に離間された異なるロケーションにおいてそれぞれの色を放射する燐光体の同心環状トラック又はリングを有する例示のカラーホイールを記載している。

【文献】米国特許番号ＵＳ９，１９５，１２３

【文献】米国特許番号ＵＳ８，４９６，３５２

【0004】

テキサス・インスツルメンツのＤＬＰ（登録商標）デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を備える幾つかのプロジェクタにおいて、赤、緑、及び青色光が、光路において合成される。

【発明の概要】

【0005】

説明される例において、プロジェクタが、第１の色の第１の光を生成するための光源を含む。また、プロジェクタは、第１の光を選択的に受け取るため、及び、第１の光に応答して第２の色の第２の光を生成するための燐光体を含む。また、プロジェクタは、第３の色の第３の光を生成するために、第２の光の一部を通すためのダイクロイックミラーを含む。ダイクロイックミラーは、第２の光の一部を、第４の色の第４の光として反射する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】例示の投射システム及び例示の光源を示す。

【図1B】例示の投射システム及び例示の光源を示す。

【0007】

【図2A】その他の例示の光源を示す。

【図2B】その他の例示の光源を示す。

【0008】

【図3】例示のアーキテクチャを図示する。

【0009】

【図4】例示の２チップアーキテクチャを図示する。

【0010】

【図5A】燐光体放射スペクトルを図示する。

【図5B】燐光体放射スペクトルを図示する

【0011】

【図6】燐光体ホイールの例示の構成を図示する。

【0012】

【図7】別の例示のアーキテクチャを図示する。

【0013】

【図8】別の例示のアーキテクチャを図示する。

【0014】

【図9】図８の例示のアーキテクチャの改変を図示する。

【0015】

【図10】赤外線（ＩＲ）光源を有する例示の配置を図示する。

【0016】

【図11】ＩＲ光源を有する別の例示の配置を図示する。

【0017】

【図12】ＩＲ光源を有する別の例示の配置を図示する。

【0018】

【図13】別の例示のアーキテクチャである。

【0019】

【図14】３部分全内反射（ＴＩＲ）プリズム及びデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を有する例示の変調モジュールの図である。

【0020】

【図15】２部分逆ＴＩＲ（ＲＴＩＲ）プリズム及びＤＭＤを有する別の例示の変調モジュールの図である。

【0021】

【図16】４部分ＴＩＲプリズム及びＤＭＤを有する別の例示の変調モジュールの図である。

【0022】

【図17】二つの空間光変調器（ＳＬＭ）を備える例示のコンバイナキューブの図である。

【0023】

【図18】二つのＳＬＭを備える例示のフィリップスコンバイナの図である。

【0024】

【図19A】コンバイナキューブを備える３部分ＴＩＲを有する例示の２チップアーキテクチャの図である。

【図19B】コンバイナキューブを備える３部分ＴＩＲを有する例示の２チップアーキテクチャの図である。

【図19C】コンバイナキューブを備える３部分ＴＩＲを有する例示の２チップアーキテクチャの図である。

【0025】

【図20A】別の例示のアーキテクチャの図である。

【図20B】別の例示のアーキテクチャの図である。

【図20C】別の例示のアーキテクチャの図である。

【0026】

【図21】別の例示のアーキテクチャの図である。

【0027】

【図22】例示の方法のフローチャートである。

【0028】

【図23】別の例示の方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図面において、特に指示のない限り、対応する数字及び記号は、概して、対応する部分を指す。図面は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。

【0030】

本記載において、「結合される」という用語は、介在要素を用いて成される接続を含み得、付加的な要素及び種々の接続が、「結合される」任意の要素間に存在し得る。

【0031】

例示のプロジェクタ配置が、テキサス・インスツルメンツのＤＬＰ（登録商標）デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）など、空間光変調器（ＳＬＭ）を包含する。ＳＬＭのミラーは、それぞれのシーケンシャルに生成される色によるミラーの照射のためのそれぞれの時間セグメントに同期される設定を備えるパルス幅変調（ＰＷＭ）強度グレースケールを用いて、個別に設定される。「２チップ」アーキテクチャは、二つのＤＭＤを有する。従って、２チップアーキテクチャは、光を両方のＤＭＤ上に向け、そのため、光の一色が第１のＤＭＤによって変調され、光の二つの他の色が第２のＤＭＤによって変調される。２チップアーキテクチャは、発光レーザーダイオード、レーザー／燐光体及びレーザーアーキテクチャを用いて高効率を実現する。例示の２チップアーキテクチャが後述される。本願で説明される他の例が、高出力の黄色及び青色レーザーダイオードのみを用い、合成及び頂部側ポンピングの両方のための一つのフィルタを備える。

【0032】

図１Ａ及び図１Ｂ（集合的に「図１」）は、例示の投射システム１００及び例示の光源を示す。図１Ａは、青色レーザー及び黄色燐光体を用いる例示の光源を示す。例示の黄色燐光体が、Ｄｅｎａｕｌｔらの『効率的及び安定的なレーザー駆動白色照明』ＡＩＰ Ａｄｖａｎｃｅｓ ３，０７２１０７（２０１３）に記載されており、当該文献は参照により本願に組み込まれる。黄色光源の使用によって多くの利点が実現し、こうした利点には、（ａ）例えば白色照明光源において用いられる、高効率の燐光体変換、（ｂ）効率性を増大させるための青色レーザーダイオードバックライト、（ｃ）光出力を増加させるために頂部側ポンピングを用い得ること、（ｄ）赤、緑、及び青（ＲＧＢ）実装における場合と同数であり、そのため、ＲＧＢ実装と比べてコストが増加しない、３つのみのレーザーダイオードの使用、及び、（ｅ）黄及び／又は緑色燐光体の混合物を用いる回転ホイール実装などの実装のための種々の選択肢が含まれる。図１Ａ及び図１Ｂの例示の配置では、燐光体は、ホイール上に搭載されるのではなく、固定されている。

【文献】Ｄｅｎａｕｌｔ， ｅｔ ａｌ．“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ Ｓｔａｂｌｅ Ｌａｓｅｒ－ｄｒｉｖｅｎ Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ” ＡＩＰ Ａｄｖａｎｃｅｓ ３，０７２１０７（２０１３）

【0033】

オートモーティブ、舞台照明、及び一般照明において用いるために、レーザーダイオードベンダーは、白色レーザーダイオードを開発してきた。これらのレーザーダイオードは、黄色燐光体を輝尽するための青色光を用いて青色波長源を黄色光に変換する。残りの青色光は、白色光源をつくるため、黄色燐光体によって発せられる光に付加される。レーザーダイオードは、燐光体パラメータを変更することによって黄色光のみを生成するように適合され得る。この黄色レーザーダイオードは、輝度を改善するために２チップアーキテクチャによって用いられ得る。

【0034】

さらに後述するように、光源の黄色光１０２及び青色光１０４が、２チップアーキテクチャのためのシーケンシャルな色駆動をつくるために用いられる。図１Ａの例において、レーザーダイオード１０８からの青色光１０６が、長波長パスフィルタ１１０で反射し、燐光体１１２に当たる。さらに後述するように、燐光体１１２は、光を、広帯域スペクトルの黄色光１０２に変調する。また、青色レーザーダイオード１１４が燐光体１１２を輝尽する。レンズ（図示せず）が、長波長パスフィルタ１１０を通過する黄色光１０２を集束する。ここで、黄色光１０２は、レーザーダイオード１１６からの青色光１０４と交互になっている。後述する２チップアーキテクチャは、黄色光１０２を、赤及び緑色光成分に分離する。黄色燐光体は、（分割されるとき）所望の緑及び赤、又は任意のその他の所望の色域を生成するために選ばれるスペクトルを有する。フィルタスタックにノッチフィルタを付加することによって、一層広い色域をつくることができる。レーザーダイオード１０８は、その光出力を増大させるために、燐光体１１２の頂部側をポンピングする。これが、黄色燐光体からの光出力の１０％～２０％の付加を提供し得る。

【0035】

青色光１０４は、光１６４としてダイクロイックミラー１５３を通過する。この例では、ダイクロイックミラー１５３は緑色光を反射する。他の例において、ダイクロイックミラー１５３は青色光１０４を反射する一方、赤色光を通過させ得る。青色光１０４がレーザーダイオード１１６から提供される（例えば、レーザーダイオード１１６によって生成される）とき、光１６４は青色であり、プリズム１６６を通過して空間光変調器１６８を照射する。変調された光１７２は、プリズム１７０を通過して、ダイクロック層１７６を含むコンバイナ１７４へ伝わる。この例では、ダイクロック層１７６は、赤色光及び青色光を反射し、緑色光を通過させる。光１７２は、投射光学系１７８への光１８０として、ダイクロック層１７６で反射する。

【0036】

黄色光１０２は、ダイクロイックミラー１５３によって分離される。黄色光１０２の赤色成分は、ダイクロイックミラー１５３を通過し、青色光１０４のための上記された経路をたどる。黄色光１０２の緑色部分は、ダイクロイックミラー１５３によって光１５４として反射される。光１５４は、プリズム１５６を通過して空間光変調器１５８を照射する。変調された光１６２は、プリズム１６０及びダイクロック層１７６を通過し、光１８０を提供するために光１７２と合成する。従って、光１８０において、赤色光が空間光変調器１６８によって変調され、緑色光が空間光変調器１５８によって変調される。光１８０は投射光学系１７８へ伝わる。このように、ＳＬＭ１５８、１６８を用いて２チップアーキテクチャに黄色光１０２及び青色光１０４を交互に提供することによって、並びに、ダイクロイックミラー１５３を用いて黄色光１０２を赤色成分及び緑色成分に分割することによって、光源は、２チップシステムを駆動するための赤、緑、及び青色光を提供する。図１Ｂは、レーザーダイオード１０８によって提供（例えば、生成）される頂部側ポンプを備える黄色燐光体１５２を備える、代替の例示の光源１５０を示す。光源１５０を用いて、レーザーダイオード１０８を活性化することによって黄色光１０２が提供され、レーザーダイオード１１６を活性化することによって青色光１０４が提供される。

【0037】

図２Ａ及び図２Ｂ（集合的に「図２」）は、他の例示の光源を示す。図２における要素の参照符号が、図１における要素の参照符号に対応する場合、図２におけるこれらの要素は、図１における対応する要素に類似する機能を行う。例えば、図２における黄色光２０２、青色光２０４、青色光２０６、レーザーダイオード２０８、長波長パスフィルタ２１０、及びレーザーダイオード２１６は、それぞれ、図１における黄色光１０２、青色光１０４、青色光１０６、レーザーダイオード１０８、長波長パスフィルタ１１０、及びレーザーダイオード１１６に対応する。図２Ａは、底部及び頂部側ポンプを備える固定黄色スタティック燐光体２５２を有する例示の光源２００を示す。レーザーダイオード２０８が頂部側の光を提供し、レーザーダイオード２５４が、離れた底部側の光を提供する。レーザーダイオード２０８及び２５４を活性化することによって、黄色光が提供される。レーザーダイオード２１６を活性化することによって、青色光が提供される。

【0038】

図２Ｂは、（図２Ｂにおける方位で）底部のレーザーダイオード２５４側ポンプと（図２Ｂにおける方位で）頂部のレーザーダイオード２０８側ポンプとを備える、透過性燐光体ホイール２５６を有する例示の光源２５０を示す。短波長パスフィルタ２５８が、燐光体ホイール２５６の裏側に置かれる。短波長パスフィルタ２５８は、レーザーダイオード２５４からの光が、燐光体ホイール２５６に通過することを可能にするが、レーザーダイオード２５４（及びレーザーダイオード２０８）からの光の相互作用によってつくられる黄色光は反射する。レーザーダイオード２０８及び２５４を活性化することによって、黄色光が提供される。レーザーダイオード２１６を活性化することによって、青色光が提供される。少なくとも一つの例において、緑色（又は、緑及び黄の合成）の燐光体が、透過性燐光体ホイールにおいて用いられ得る。図１及び図２の例による照明は、図１Ａ及び後述するような図３～図２１に示す２チップアーキテクチャなどの、２チップアーキテクチャを照射する。

【0039】

本願における幾つかのＤＭＤ ＳＬＭの例示のイメージングシステム設計は、レーザーダイオード及びレーザー／燐光体光源照明を用いる。レーザー／燐光体光源は、従来の光源ベースのシステムに対して幾つかの効率の利点を提供する。また、システムにおけるＤＭＤのエタンデュを最良に整合させるために、燐光体上のレーザースポットサイズが低減され得る。しかし、レーザー／燐光体ベースのシステムにおいて、所望の色点を実現するために、燐光体が発した色をフィルタすることが必要となり得る。そのようなフィルタリングの一例が、黄色放射燐光体を用いること、及び、そうした燐光体が発した黄色を所望の赤色を実現するためにフィルタすることである。別の例は、所望の緑色点を実現するために、緑色燐光体放射をフィルタすることである。これらの例の各々において、（燐光体によって生成される）光のフルスペクトルが、スペクトルの不要な部分を取り除くためにフィルタされる。

【0040】

燐光体を照射するレーザーの数は、プロジェクタのルーメン出力に関連する。レーザーを付加するとルーメンが一層高くなるが、付加的な電力のコストを伴う。また、付加的なレーザーの使用は、燐光体に、光生成効力（例えば、入力ワットあたりのルーメン）を低減させ得、レーザーの付加的な数は、システムのコストを増加させる。マルチチップシステムアーキテクチャは、単一チップアーキテクチャにおけるレーザー／燐光体ベースの光源を用いることで生じるいくつかの問題を減少又はなくし得る。二つのＤＭＤ光変調器を用いるフルカラー投射表示システムの例が、米国特許番号ＵＳ５，６１２，７５３に記載されており、当該文献は、参照により本願に組み込まれる。

【文献】米国特許番号ＵＳ５，６１２，７５３

【0041】

米国特許番号ＵＳ５，６１２，７５３の図３は、白色光照明光源を用いる２変調器プロジェクタを図示し、この２変調器プロジェクタにおいて、（例えば、メタルハライドアークランプなどからの）白色光は、回転カラーホイールのカラーフィルタセグメントを通過する。カラーホイールによって発せられるそれぞれのシーケンシャルな色光は、色分離プリズムを介して中継され、この色分離プリズムは、ドミナントな第１の色を第１のＤＭＤ変調器へ通過させ、他の第２の色を第２のＤＭＤ変調器へ通過させる。色合成プリズムは、単一投射レンズによるイメージングのため、反射された個別のＤＭＤ変調された光を再合成するために全内反射プリズム（ＴＩＲプリズム）と協働する。このシステムにおいて、カラーホイールは常に原色の一つを通過させ、その他の二つを交互に通過させる。第１のＤＭＤは、赤（ドミナントカラー）の変調に対処し、第２のＤＭＤは、緑及び青（その他の色）の時間順次的な変調に対処する。

【0042】

図３から図１３は、白色光源の代わりにレーザー光源及び燐光体放射を用いる、及び、個別に変調された色を合成するための２プリズムキューブを用いる、２つのデジタルマイクロミラー（ＤＭＤ）チップを有するアーキテクチャにおける照明の例を図示する。参照により本願に組み込まれる、２０１４年１１月２７に公開された米国特許出願公開番号ＵＳ２０１４／０３４７６３４は、２チップ及び３チップＳＬＭアーキテクチャを照射するために燐光体及びレーザー光源を有するプロジェクタアーキテクチャを開示する。

【文献】米国特許出願公開番号ＵＳ２０１４／０３４７６３４

【0043】

図３は、例示のアーキテクチャ３００を図示する。第１の光源３２２からの青色レーザー光Ｂ１が、レンズ３２５、第１の角度付けられたフィルタ３２４、及びレンズ３２８を介して、燐光体ホイール３０９の表側上へ伝わる。燐光体ホイール３０９は、黄色放射燐光体３１８で被覆された円形セグメントを有する（図３における表示Ａ参照）。例えば、光源は、レーザーダイオード光源であり得る。黄色セグメントは連続的であり、黄色セグメントは、ホイール３０９の一回転にわたり、入射レーザー光を露出し、ホイール３０９は、フレーム毎に少なくとも一回り回転する。黄色光Ｙは、後方へ、レンズ３２８を介して第１の角度付けられたフィルタ３２４へ発し、フィルタ３２４は、少なくとも赤色成分Ｒを、ドミナントカラーとして、レンズ３３１、光トンネル３３３、及びレンズ３３４を介して第１の全内反射プリズム（ＴＩＲプリズム）光学素子３２６へ反射させる。第１のＴＩＲプリズム光学素子３２６は、変調のため、光Ｒを第１のＤＭＤ３３２に提供する。第２の青色レーザー光源３１０からの青色レーザー光Ｂ２は、角度付けられた偏光フィルタ３１２、４分の１波長板（ＱＷＰ）３１５、及びレンズ３３７を介して、燐光体ホイール３０９の裏側上へ伝わる。ホイール３０９の裏側は、緑色放射燐光体３１４で被覆された、１８０°強のセグメントを有し（図３における表示Ｂ参照）、これが、フレームの５０％強の間、青色入射レーザー光Ｂ２に応答して緑色光Ｇを発し、残りのフレーム時間の間、青色入射光Ｂ２を、反射性（例えば、アルミニウム）リフレクタ３１７で反射する。シーケンシャルに発せられた緑及び青色は、後方へ、４分の１波長板３１５を介し、角度付けられた偏光フィルタ３１２へ進み、角度付けられた偏光フィルタ３１２が、偏光シフトされた青及び緑色光を、レンズ３３８、光トンネル３４０、レンズ３４２、及びミラー３４４を介して、第２のＴＩＲプリズム光学素子３１６へ反射し、第２のＴＩＲプリズム光学素子３１６は、共通の時間順次的な変調のために、緑及び青色光を第２のＤＭＤ３３０に提供する。２プリズムキューブコンバイナ３０６が、ターゲット表面上に対する形成される画像の投射のため、変調されたドミナントカラー（Ｒ）及びその他の色（Ｇ及びＢ２）の光を、変調された複合ビーム３３６に合成する。緑色燐光体セグメント３１４の相対的に弧状の範囲及びレーザーオン／オフ時間は、所望の色（白色）点を設定するために、それぞれの色変調時間を変更するように選ばれ得る。

【0044】

図４は、単一レーザー光源４２２及び単色燐光体ホイール４０９を有する例示の２チップアーキテクチャ４００を図示する。単色燐光体ホイール４０９は、黄色燐光体４１８の弧状セグメント、緑色放射燐光体４１４の弧状セグメント、及び青色を反射する表面４１７の弧状セグメントの円形配置を有する（図４における表示Ａ）。これらの弧状セグメントの各々は、異なる長さを有し得る。この例では、赤及び緑色が黄色のために合成するので、青色レーザー光Ｂ２が、黄色放射燐光体セグメント又は緑色放射燐光体セグメント上に入射する時間にわたり、黄色放射燐光体セグメント又は緑色放射燐光体セグメントは緑色を発し、レーザー光が黄色燐光体セグメント上に入射する時間にわたり、黄色燐光体セグメントは赤色を放射する。青色レーザー光Ｂ２は、燐光体ホイール４０９上に（第１の角度付けられた偏光フィルタ４２４、４分の１波長板４１５、及びレンズ４３４を介する透過によって）向けられ、一つの空間光変調器に向けられる。赤／緑色又は緑色（これらは、対応する黄色燐光体４１８又は緑色燐光体セグメント４１４の励起によって発せられる）は、後方へ、レンズ４３４及び４分の１波長板４１５を介し、第１の角度付けられた偏光フィルタ４２４で反射され、レンズ４３６、光トンネル４３８、及びレンズ４４０を介して通過する。赤色光は、個別の変調のため、第２のフィルタ４２５を介し、第１のＴＩＲプリズム４１６及び第１のＤＭＤ４３０まで透過される。第２のフィルタ４２５は、緑色光を、第２のＴＩＲプリズム４２６及び第２のＤＭＤ４３２へ反射する。第１及び第２のフィルタ４２４、４２５は、第２のＤＭＤ４３２による緑色光を用いた時間順次的な変調のため、（ホイール４０９の反射表面４１７で反射された）位相シフトされた青色光を第２のＴＩＲプリズム４２６へ反射する。表示スクリーン（図示せず）におけるフレーム表示時間の間、連続的な赤色及び時間順次的な緑色／青色変調の視覚統合のための画像の投射のため、２プリズムキューブコンバイナ４０６が、時間順次的に変調された色を合成する。

【0045】

図４の表示Ｂ～Ｅは、図４の配置において燐光体ホイール４０９のために用いられ得る、多くのその他のセグメント構成の幾つか（それぞれ、４０９ｂ～ｅと標示される）を図示する。表示Ｂ及びＣは、ホイール４０９ｂ及び４０９ｃを図示し、ホイール４０９ｂ及び４０９ｃは、ホイールの反射性表面上の円形リングバンド状に配される黄色燐光体４１８を有する。表示Ｂにおける黄色燐光体４１８セグメントは、表示Ａにおける黄色燐光体４１８及び緑色燐光体セグメント４１４両方の位置を占め、リング上の正反対の場所における青色レーザー光反射表面４１７の二つの約３０°の弧状セグメントによって遮られる連続的なリング形状を有する。表示Ｃは、ただ一つの青色光反射表面４１７が黄色燐光体４１８を遮ることを除いて、表示Ｂに類似している。表示Ｂ又は表示Ｃの構成のいずれも、緑色セグメントを有さない。例えば、黄色セグメントの燐光体組成は、図５Ａに図示されるものに類似する放射スペクトルを提供し得、この場合、黄色燐光体は、入射青色レーザー光によって励起されるとき、赤色光及び緑色光両方を放射する。所望の赤色成分Ｒ及び緑色成分Ｇを、変調のためにそれぞれの個別の第１及び第２のＤＭＤ４３０、４３２に向けるために、ダイクロックフィルタ４２５は、発せられた光をフィルタするように適切に選ばれる。

【0046】

図４の表示Ｄ及びＥは、ホイール４０９ｄ及び４０９ｅを示し、ホイール４０９ｄ及び４０９ｅは、表示Ｂ及びＣにおける黄色燐光体４１８セグメントに関して示したものに類似する円形リングバンド状に配される、緑色放射燐光体４１４セグメントを有する。上記したように、青色光反射表面４１７の一つ又は複数の弧状セグメントが、同様に、緑色燐光体セグメントリングを遮る。表示Ｄ及びＥのホイールは、黄色燐光体セグメントを有さない。緑色セグメントの燐光体組成は、図５Ｂに図示される例示の放射スペクトルなど、赤及び緑色放射の両方を提供するように選ばれる。それぞれの個別の第１及び第２のＤＭＤ４３０、４３２による変調のため、所望の赤色成分Ｒ及び緑色成分Ｇを隔離及び方向付けするために、ダイクロックフィルタ４２５が、発せられた光をフィルタし得る。黄色及び緑色燐光体４１８、４１４に対する応答の異なる高さ（図５Ａ、図５Ｂに示したスペクトルによって示される）は、それぞれの第１及び第２のＤＭＤ４３０、４３２において、（ミラーのオン／オフタイミングを調節することにより）異なる減衰を適用することによって平衡され得る。

【0047】

図６は、アルミニウムホイールの光反射表面上の黄色燐光体６１８及び緑色燐光体６１４（これらは、図５Ａ、図５Ｂに示したものに類似する放射スペクトルを有する）の被覆を用いるホイール６０９の例示の構成を図示する。黄色燐光体６１８及び緑色燐光体６１４は、各々、円形バンドの１５０°の部分を占め、被覆されていない領域６１７が残りの６０°の部分を占める。従って、光反射表面は、被覆されていない領域６１７において露出される。ホイール６０９は、利用可能なフレームイメージング時間毎に、整数１又はそれよりも大きな数の回転を回転され得る。

【0048】

図７は、別の例示のアーキテクチャ７００を図示する。この例では、燐光体ホイール７０９は、燐光体リングセグメントを遮る青色光反射表面４１７（図４）の全て又は一部の代わりに、青色光透過スリット７１９を有する（図７における表示Ａ）。この例では、赤色光燐光体放射Ｒ及び緑色光燐光体放射Ｇは、図４の例に関して説明したものと同じであり得る。しかし、ホイール７０９は、青色レーザー光Ｂ２の少なくとも一部を、個別の経路上に、レンズ７３４を介し、ミラー７３６で反射し、ミラー７３８で反射し、レンズ７４０を介し、フィルタ７２７で反射し、レンズ７４２を介し、光トンネル７４４を介し、レンズ７４６を介し、フィルタ７２５で反射し、ＴＩＲプリズム７２６を介し、第２のＤＭＤ７３２へ伝わる。この例示のアーキテクチャ７００では、ホイールが回転するので、レーザー光源７２２によって発せられた青色レーザー光Ｂ２の少なくとも一部が、燐光体ホイール７０９の光透過スリット７１９を通過する。例えば、光透過スリット７１９は、図４の例において上述した青色光反射表面４１７の一つ又は複数の位置に付加される、一つ又は複数の弧状スリット又は青色光透過窓であり得る。レーザー光源７２２からの光が、フィルタ７２４を介し、レンズ７４８を介し、回転ホイール７０９の光透過スリット７１９まで通過するとき、その光の少なくとも一部が、ホイールを通過し得、緑色光を用いるタイミングシーケンシャルな変調のために、個別の経路（これは、付加的なフィルタ７２７と、赤色及び／又は緑色放射光中継経路を備えるいくつかの共通要素とを含み得る）に沿って第２のＤＭＤ７３２に（例えば、反射光学系などによって）向けられ得る。任意選択で、透過スリット７１９は、燐光体セグメント部分と統合され得、それゆえ、緑色及び青色光は、フレーム変調サイクルの少なくとも一部の間、共に変調され得る。図４の例と同様、フィルタ７２５は、赤色光を、ＴＩＲプリズム７１６を介してＤＭＤ７３０まで通し、コンバイナ７０６が、ＤＭＤ７３０及びＤＭＤ７３２からの変調された光を合成して、ターゲット表面上の画像のための合成された光を提供する。図７における表示Ｂ～Ｅは、燐光体ホイール７０９に用いることのできるその他の構成７０９ｂ～ｅのいくつかを図示し、これらは、図４における表示Ｂ～Ｅに示した燐光体セグメント４１４、４１８の構成に対応する燐光体セグメント７１４及び７１８の構成を備える。しかし、青色光反射表面４１７（図４）のための位置として図４に示した位置に、青色光透過スリット７１９が置かれている。透過された青色光を拡散するために、スロットは、散光要素（図示せず）を含み得る。

【0049】

図８は、別の例示のアーキテクチャ８００を図示する。この例では、透過性燐光体ホイール８０９が、全ての色を生成する。また、この例では、ホイール８０９は、ホイール全体或いはホイールの少なくとも一部が光透過材料であり得る。燐光体材料は、ホイール８０９の一つの表面上にあり、ホイールの反対の表面に向けられるレーザー光によって励起される。例えば、ホイール８０９は、光透過性バンドを含み得、光透過性バンドは、青色レーザー光透過を提供するために、黄色光をつくる燐光体によって覆われた第１の角度の黄色光セグメント８１８、緑色光をつくる燐光体によって覆われた第２の角度の緑色光セグメント８１４、及び、一つ又は複数の第３の角度範囲の被覆されていないセグメント８２１を有する（図８における表示Ａ）。ホイール８０９が回ると、（レーザー光源８２２から、覆われていない裏面に向けられる）青色レーザー光Ｂ２が、レンズ８３６及びホイール８０９を通過し得、黄色燐光体セグメント８１８又は緑色燐光体セグメント８１４の一方に当たるか、或いは、被覆されていないセグメント８２１を通過し得る。図５Ａ及び図５Ｂに図示されるようなスペクトルに関して、黄又は緑色燐光体に当たる光が、赤及び緑色光を放射する。燐光体が発した赤色光は、レンズ８３８、レンズ８４０、光トンネル８４２、レンズ８４４、及びフィルタ８２５を介し、第１のＴＩＲプリズム８１６まで通過する。第１のＴＩＲプリズム８１６は、単色変調のため、赤色光をＤＭＤ８３０に提供する。燐光体が発した緑色光及び光源を直接透過した青色光は、レンズ８３８、レンズ８４０、光トンネル８４２、及びレンズ８４４を介し、フィルタ８２５で反射して、第２の
ＴＩＲプリズム８２６まで通過する。第２のＴＩＲプリズム８２６は、時系列変調のため、緑又は青色光をＤＭＤ８３２に提供する。コンバイナ８０６が、ＤＭＤ８３０及びＤＭＤ８３２からの変調された光を合成する。ホイール８０９は、フィルタ及びディフューザー要素８３５両方を収容し得る。他の例示のホイール構成８０９ｂ～ｅを、図８の表示Ｂ～Ｅに示す。

【0050】

図９は、色を分離及び合成するために単一フィルタを用いる、図８の例示のアーキテクチャ８００の改変例９００を図示する。この例では、燐光体ホイール９０９を備える光源９２２が、レンズ９４０及び９４２を介して、並びに、燐光体ホイール９０９から、レンズ９３４、光トンネル９３６、レンズ９３８、ＴＩＲプリズム構造９１６、及び色分離プリズム構造９０６を介し、ＤＭＤ９３０、９３２への同じ経路を介して、赤色、緑色及び青色を生成する。ＴＩＲプリズム構造９１６は、光を、適切な角度で色分離プリズム構造９０６内に向け、（ａ）赤色光は、中央に置かれる角度付けられたダイクロックフィルタ９２７（ｆ１）の反射によって、一つの出口面において第１のＤＭＤ９３０に向けられ、（ｂ）緑及び青色光は、同じダイクロックフィルタ９２７を介する透過によって別の出口面において第２のＤＭＤ９３２に向けられる。変調されたビームは、合成色画像の表示のため、同様の反射及び透過経路に沿って及び同じＴＩＲプリズム構造９１６を介して投射レンズ（図示せず）へ戻る。上記したように、赤及び緑色光は、図５Ａ及び５Ｂに示したものに類似する放射スペクトルを有する緑及び黄色燐光体９１４、９１８によって生成され得る。同じ原理が、上記したような反射性燐光体ホイール配置に適合可能である。

【0051】

図１０～図１２は、赤外線（ＩＲ）光源が投射システム内に導入された例示の配置１０００、１１００、１２００を図示する。図１０に示すように、一つ又は複数の他の色を用いる共通の及び／又は時系列方式での変調のためのリレー光学系の少なくとも一部に従うレーザー光源１０１０によって、ＩＲ光が導入される。光源１０２２及び燐光体１０１８は赤色光を生成し、赤色光は、レンズ１０２７を通過し、フィルタ１０２４で反射し、レンズ１０３１、光トンネル１０３３、レンズ１０３４、フィルタ１０２５、及びＴＩＲプリズム１０１６を介してＳＬＭ１０３０へ伝わる。光源１０２２及び燐光体１０１８は緑色光も生成し、緑色光は、レンズ１０２７を通過し、フィルタ１０２４で反射し、レンズ１０３１、光トンネル１０３３、及びレンズ１０３４を介し、フィルタ１０２５で反射し、ＴＩＲプリズム１０２６を介してＳＬＭ１０３２へ伝わる。光源１０２２は、燐光体ホイール１００９及びレンズ１０３６を介して光を通過させることによって青色光を生成し、青色光は、ミラー１０３８、１０４０、及び１０４２で反射し、フィルタ１０２４、レンズ１０３１、光トンネル１０３３、レンズ１０３４を通過し、フィルタ１０２５で反射し、ＴＩＲプリズム１０２６を介してＳＬＭ１０３２へ伝わる。コンバイナ１００６が、ＳＬＭ１０３０及び１０３２からの変調された光を合成し、これが投射光学系（図示せず）へ伝わる。

【0052】

図１１において、青色レーザー光源１１２２と燐光体ホイール１１０９との間に位置する青色入力レーザー光透過フィルタ１１２４において、燐光体ホイールが生成した光経路の方向に、ＩＲレーザー光源１１１０がＩＲ光を導入する。図１２において、青色レーザー光源１２２２と燐光体ホイール１２０９との間に位置する青色入力レーザー光透過フィルタ１２２４において、燐光体ホイールが生成した光経路の方向に、ＩＲレーザー光源１２１０がＩＲ光を導入する。或る例示の配置１１００において、光源１１２２並びに燐光体１１１４及び１１１８が赤色光を生成し、赤色光は、レンズ１１２７を通過し、フィルタ１１２４で反射し、レンズ１１３１、光トンネル１１３３、レンズ１１３４、フィルタ１１２５、及びＴＩＲプリズム１１１６を介してＳＬＭ１１３０へ伝わる。光源１１２２並びに燐光体１１１４及び１０１８は緑色光も生成し、緑色光は、レンズ１１２７を通過し、フィルタ１１２４で反射し、レンズ１１３１、光トンネル１１３３、及びレンズ１１３４を介し、フィルタ１１２５で反射し、ＴＩＲプリズム１１２６を介してＳＬＭ１１３２へ伝わる。光源１１２２は青色光を生成し、青色光は、燐光体ホイール１１０９で反射し、レンズ１１２７を介し、フィルタ１１２４で反射し、レンズ１１３１、光トンネル１１３３、及びレンズ１１３４を介し、フィルタ１１２５で反射し、ＴＩＲプリズム１１２６を介してＳＬＭ１１３２へ伝わる。コンバイナ１１０６が、ＳＬＭ１１３０及び１１３２からの変調された光を合成し、これが投射光学系（図示せず）へ伝わる。

【0053】

例示の配置１２００において、光源１２２２は燐光体ホイール１２０９と共に、赤、緑、及び青色光を生成する。光源１２２２は、偏光フィルタ１２２４、４分の１波長板１２２５、及びレンズ１２２８を介して、燐光体ホイール１２０９へ伝わる青色光を生成する。燐光体（又は燐光体ホイール１２０９の反射）からの着色光は、レンズ１２２８及び４分の１波長板１２２５を通過し、偏光フィルタ１２２４で反射し、レンズ１２３０を介し、ミラー１２３２で反射し、レンズ１２３４及びカラーホイール（これは、燐光体ホイール１２０９に統合されている）を介し、統合トンネル１２３６へ伝わる。統合トンネル１２３６から、光は、変調及び投射光学系（図示せず）へ伝わる。

【0054】

例えば、導入されたＩＲ光は、ＩＲ光源イメージング能力を必要とするシミュレーションの状況において有用であり得る。また、幾つかの応用例における赤色増強のために、赤色レーザーが付加され得る。例えば、紫外線（ＵＶ）又は電磁スペクトルの別の非可視領域において、同じ原理がその他の光の導入に適用可能である。

【0055】

変調又は投射は、本願で説明される例のいずれかにおける赤、緑、及び青色原色に限定されず、同じ原理が、主要又は二次的な色のその他の選択肢に容易に適用可能である。

【0056】

２チップアーキテクチャの例示の実装が、赤、緑、及び青色光をつくるためにレーザーの単一バンクを有する。そうした配置において、レーザーは燐光体光出力をつくり、この光が赤及び緑色成分に分かれる。青色時間の間、青色光は第１（又は第２）のＤＭＤへ通過し、この時間の間、第２のＤＭＤのミラーはオフ状態である。全ての光がレーザーのただ一つのバンクによって生成されるので、効率が向上する。

【0057】

図１３は、図７を参照して上述した例示のアーキテクチャ７００のような、一つの適切なアーキテクチャ１３００を示す。このシステム設計は、光源１３２２として単一レーザバンクを用いる。燐光体１３１４又は１３１８によって生成された（又は燐光体ホイール１３０９で反射された）光は、レンズ１３２７を介して第１のフィルタ１３２４へ伝わる。光源１３２２及び燐光体１３１４は赤色光を生成し、赤色光は、レンズ１３２７を通過し、フィルタ１３２４で反射し、レンズ１３３１、光トンネル１３３３、レンズ１３３４、フィルタ１３２５、及びＴＩＲプリズム１３１６を介してＳＬＭ１３３０へ伝わる。光源１３２２及び燐光体１３１４は緑色光も生成し、緑色光は、レンズ１３２７を通過し、フィルタ１３２４で反射し、レンズ１３３１、光トンネル１３３３、及びレンズ１３３４を介し、フィルタ１３２５で反射し、ＴＩＲプリズム１３２６を介してＳＬＭ１３３２へ伝わる。光源１３２２は青色光を生成し、青色光は、レンズ１３２３、燐光体ホイール１３０９、及びレンズ１３３６を通過し、ミラー１３３８で反射し、レンズ１３３９を介し、ミラー１３４０で反射し、レンズ１３４１を介し、ミラー１３４２で反射し、レンズ１３４３、フィルタ１３２４、レンズ１３３１、光トンネル１３３３、及びレンズ１３３４を介し、フィルタ１３２５で反射し、ＴＩＲプリズム１３２６を介してＳＬＭ１３３２へ伝わる。この例では、赤色光は第１のＳＬＭ１３３０に対して分離し、緑色光は第２のＳＬＭ１３３２へ伝わる。青色光が存在するとき、青色光は第２のＳＬＭ１３３２に送られる。（代替の配置において、ＳＬＭ１３３０が、フィルタ変更によって青色光も受け取り得ることに留意されたい。）ＳＬＭ１３３０及び１３３２は、二つの光経路を個別に変調する。カラーキューブコンバイナ１３０６が「オン」状態光を再合成する。図１３に示したアーキテクチャ１３００では、フィルタ１３２５は赤色光を通すが、フィルタ変更によ
って赤色光を反射するようにもし得る。同様の配置が、緑／青色チャネルに適用可能である。従って、フィルタ１３２５は、青及び緑色光を通し、赤色光を反射する短波長パスフィルタであり得る。この配置では、ドミナントカラー（この例では、赤色）は、比較可能な単一変調器システムにおけるよりも、最大３時間明るい。なぜなら、そうした色の個別の変調が、（共有の変調器で変調される場合のフレームの３分の１のみに対する投射ではなく）完全なフレームに対する投射を可能とするからである。その他の２色（この例では、緑及び青色）は、単一チップ配置におけるより５０％（すなわち、１．５倍）明るい。なぜなら、これら２色が、フレームの３分の１ではなく、フレームの２分の１に対して投射し、そのため、（３色が変調器を共有するのではなく）２色のみが変調器を共有するからである。ドミナントカラーとして赤色を選択することは必要要件ではないが、共有されていない（第１の）ＤＭＤによる変調のために選ばれる色は、通常、最大量の増強を必要とする色である。ドミナントカラー経路に適用される減衰は、適正なカラー平衡点を得るために、緑及び青色に対して赤色出力を増強するように適切に制御され得る。白色光源が均一にカラー平衡される場合、ドミナント（赤色）カラー経路の５０％の減衰は、比較可能な単一変調器システムより５０％高い総投射ルーメン出力を備える均一のカラー平衡をつくり得る。

【0058】

アーキテクチャの第２のタイプが、フィルタ１３２５前の光源１３５０を改変する。例えば、図８を参照して上述したものに類似する配置において、透過性燐光体ホイールを用いるために、照明モジュールが変更され得る。

【0059】

ホイールは、単一の燐光体或いは二つの燐光体を（青色反射又は透過セグメントと共に）用い得、黄及び緑色燐光体からのスペクトルが、緑及び赤色のそれらの二つの成分に分離されている。例えば、単一の黄色燐光体を用いるシステムが、良好な白色点を生成し得、プリズムを用いる良好な赤色の選択を可能にし得るが、緑色は、ＩＴＵ－Ｒ勧告ＢＴ．７０９の緑色点のちょうど内側に色点を与えられて、悪化し得る。単一緑色燐光体が用いられる場合、緑色点は良好であり得る（勧告７０９の外）が、白色点は不良（非常にシアンがかった白色点）であり得る。緑及び黄色の両方の燐光体を用いるアプローチで二つの緑色及び二つの赤色がつくられ得るが、両方の色に対して同一シーケンスがつくられ得、それにより、二つの緑色の混合で単一の緑色が得られ得、二つの赤色の混合で単一の赤色が得られ得る。

【0060】

例示の照明アーキテクチャにおいて、光路が、緑色ＳＬＭに送られる（燐光体からの）光に対する青色除去フィルタを有するが、青色時間の間、青色光は、（青色バイパス経路を介して）進むことができる。青色バイパス（例えば、図１３に示すものなど）を備えたアーキテクチャの場合、フィルタ１３２４は、緑及び黄色燐光体のために青色光を除去する。透過性燐光体システムの場合、燐光体セクションのために、燐光体ホイールの出力においてフィルタが追加され得、青色セクションのためにディフューザーが用いられ得る。

【0061】

図１４～図２１は、個別に変調された色を合成するための二つのＳＬＭを有する付加的なアーキテクチャの例を図示する。図１４は、光源からの照明を投射ビームの変調と合成する、例示の変調モジュール１４００を示す。この例において、光１４０２は、全内反射（ＴＩＲ）によってＳＬＭ１４１０に向けられる。光１４０２は、プリズム１４０４に入り、プリズム１４０４と空隙１４０６との間のプリズム‐大気インターフェースにおいて入射角を有する。この例では、プリズムはガラスであるが、プラスチック及びその他の適切な材料が代わりに用いられてもよい。プリズム‐大気インターフェース上での光１４０２の入射角が臨界角より大きいので、光１４０２は、光１４０８としてＳＬＭ１４１０上へ反射する。ＳＬＭ１４１０の各ピクセルは、オン状態又はオフ状態である。オン状態光は、光１４１２として或る角度で反射する。オフ状態光は、光１４１４として別の角度で反射する。この例では、光１４１２は、６つのプリズム‐大気インターフェースを横断する。この６つのプリズム‐大気インターフェースとは、プリズム１４０４と空隙１４０６との間、空隙１４０６とプリズム１４１６との間、プリズム１４１６と空隙１４１８との間、空隙１４１８とプリズム１４２０との間、並びに、プリズム１４２０と大気との間である。光１４１２が、これらのプリズム‐大気インターフェースの各々において、これらの障壁の臨界角より小さな角度で入射角を有するので、光１４１２は、図１４に示すように通過する。光１４１２は、画像をつくるために用いられる所望の変調された光である。光１４１４は、プリズム１４１６と空隙１４１８との間のプリズム‐大気インターフェースにおいて、臨界角より大きな角度で入射角を有する。このように、光１４１４は、光１４２２として反射する。幾つかの例において、光１４２２は、この浪費光を吸収するためのライトトラップ（図示せず）に入る。従って、変調モジュール１４００は、光１４０２を受け取り、ＳＬＭ１４１０によって変調された光１４１２を提供する。これが、３片ＴＩＲプリズムであり、オフ状態の光を、オン状態の光の経路とは異なる経路に向ける。

【0062】

図１５は、別の例示の変調モジュール１５００を示す。光１５０２は、プリズム１５０４を介してＳＬＭ１５０６に伝わる。ＳＬＭ１５０６からのオン状態光は、光１５０８として反射し、光１５０８は光１５１０として反射する。所望の変調された光を提供するため、光１５１０は、図１５に示すようにプリズム１５１２を通過する。オフ状態光１５１４は、光１５１８として、（プリズム１５０４と空隙１５１６との間の）プリズム‐大気インターフェースで反射する。幾つかの例において、光１５１６は、この浪費光を吸収するためのライトトラップ（図示せず）に入る。オン状態光が、変調の後、全内反射によって反射するので、図１５の配置は、逆全内反射（ＲＴＩＲ）変調モジュールと呼ばれることもある。

【0063】

図１６は、別の例示の変調モジュール１６００を示す。光１６０２は、光１６１０として、（プリズム１６０４と空隙１６０８との間の）プリズム‐大気インターフェースで反射する。光１６１０は、プリズム１６１２、及び１６１４を介してＳＬＭ１６１６に伝わる。ＳＬＭ１６１６からのオン状態光１６１８は、所望の変調された光を提供するために、プリズム１６１４、１６１２、１６０４、及び１６０６を通過する。オフ状態光１６２０は、光１６２４として、（プリズム１６１４と空隙１６２２との間の）プリズム‐大気インターフェースで反射する。幾つかの例において、光１６２４はこの浪費光を吸収するためのライトトラップ（図示せず）に入る。プリズム１６０４とプリズム１６０６との間の角度が、プリズム１６１２とプリズム１６１４との間の角度とは個別に選択可能であるので、変調モジュール１６００は、幾つかの応用例において有用である。図１６は、オフ状態の光を、オン状態の光の経路とは異なる経路に向けるために、ＤＭＤ近辺の一つのプリズムを用いる、別のプリズム配置である。

【0064】

図１７は、例示のコンバイナ１７００を示す。変調モジュール１７０２及び１７０６は、変調された光をプリズム１７１０に提供する。プリズム１７１０は、ダイクロックフィルタ１７１２を含み、ダイクロックフィルタ１７１２は、光１７０４の色を反射するが、光１７０８の色を通過させる。例えば、光１７０８は赤色光であり得、光１７０４は青又は緑色光であり得る。この例では、ダイクロックフィルタ１７１２は、一層低い周波数の赤色光を通過させ、一層高い周波数の緑及び青色光を反射する、長波長パスフィルタである。その結果、光１７０８及び１７０４が合成し、所望の画像のため投射光学系（図１７に図示せず）へ伝わる。

【0065】

図１８は、別の例示のコンバイナ１８００を示す。変調モジュール１８０６からの光１８０８は、光１８１６としてＴＩＲによって反射し、光１８１８として、（プリズム１８１２と空隙１８１４との間の）プリズム‐大気インターフェースでＴＩＲによって再び反射される。変調モジュール１８０２からの光１８０４は、プリズム１８１０及び１８１２を通過する。その結果、光１８０４及び光１８１８が合成され、所望の画像のため投射光学系（図１８に図示せず）に向けられる。

【0066】

図１９Ａ～図１９Ｃ（集合的に「図１９」）は、図１４～図１８において上述したような変調モジュール及びコンバイナを有する、例示のアーキテクチャ１９００を示す。しかし、変調モジュール及び／又はコンバイナのための異なる入射角及び出射角が、構成要素の相対的な位置決めの変更を必要とし得る。図１９Ａは、アーキテクチャ１９００の側部図である。図１９Ｂは、入射光１９０２の視点からの、アーキテクチャ１９００の別の（図１９Ａのｙ軸の周りを９０度回転された）側部図である。図１９Ｃは、アーキテクチャ１９００の（図１９Ａのｘ軸の周りを９０度回転された）底部図である。本記載（例えば、図１９～図２１に関する記載）において、「頂部」、「底部」、及び「側部」という用語は、単に（互いに対する）相対的な参照であり、参照の任意のその他の枠組みを指すものではない。例えば、図１９Ａにおける「頂部」が地面に向けられている場合でも、それは本記載における「頂部」であることに変わりない。図１９Ａを参照すると、光１９０２が、レンズ１９０４及び１９０６を介してフィルタ１９０８へ伝わる。この例では、フィルタ１９０８は、長波長パスフィルタである。光１９０２は、図１Ａの光源、又は、光源１５０（図１Ｂ）、２００（図２Ａ）、２５０（図２Ｂ）、若しくは１３５０（図１３）の一つなどの光源によって提供される。図１９Ｃに示すように、フィルタ１９０８は、４５度の角度を有し、そのため、一層高い周波数の光１９２１（この例では、青及び緑色）をミラー１９２０に反射する。図１９Ｂに示すように、ミラー１９２０は、一層高い周波数の光１９２１を、レンズ１９２４を介して、ＳＬＭ１９３０を含む変調モジュール１９３２に反射する。図１９Ａに示すように、光１９０２からの赤色光は、フィルタ１９０８を介して光１９１１としてミラー１９１０へ伝わり、ミラー１９１０は、そのような光を（赤色光１９１２として）レンズ１９１４を介して、ＳＬＭ１９１８を含む変調モジュール１９１６内へ反射する。レンズ１９１４及び１９２４は、光を、それぞれ、ＳＬＭ１９１８及びＳＬＭ１９３０にわたって一層均一に分布させるように配される。コンバイナ１９２６は、変調モジュール１９１６及び１９３２の変調された光出力を合成し、合成された変調された光を投射光学系１９２８まで通過させる。しかし、アーキテクチャ１９００は、後述するその他の例ほどコンパクトではない。

【0067】

図２０Ａ～図２０Ｃ（集合的に「図２０」）は、図１４～図１８における上述したような変調モジュール及びコンバイナを有する、別の例示のアーキテクチャを示す。アーキテクチャ１９００（図１９）と同様、変調モジュール及び／又はコンバイナのための異なる入射角及び出射角が、構成要素の相対的な位置決めの変更を必要とし得る。図２０Ａは、アーキテクチャ２０００の側部図である。図２０Ｂは、入射光２００２の視点からの、アーキテクチャ２０００の別の（図２０Ａのｙ軸の周りを９０度回転された）側部図である。図２０Ｃは、アーキテクチャ２０００の（図２０Ａのｘ軸の周りを９０度回転された）底部図である。光２００２は、図１Ａの光源、又は、光源１５０（図１Ｂ）、２００（図２Ａ）、２５０（図２Ｂ）、若しくは１３５０（図１３）の一つなどの光源によって提供される。図２０Ａに示すように、光２００２は、レンズ２００４及び２００６を介してフィルタ２００８へ伝わる。この例では、フィルタ２００８は長波長パスフィルタである。フィルタ２００８は４５度の角度を有し、そのため、一層高い周波数の光２０１０（この例では、青及び緑色）を、レンズ２０１８を介して、ＳＬＭ２０２２を含む変調モジュール２０２４内へ反射する。光２００２からの赤色光は、フィルタ２００８を介して、光２０１３として、ミラー２０１５及びミラー２０１４へ伝わる。また、図２０Ｂを参照すると、ミラー２０１４は、そのような光を（赤色光２０１６として）、レンズ２０２０を介して、ＳＬＭ２０３２を含む変調モジュール２０３０内へ反射する。レンズ２０１８及び２０２０は、それぞれ、ＳＬＭ２０２２及びＳＬＭ２０３２にわたって一層均一に分布させるように配される。コンバイナ２０２６は、変調モジュール２０２４及び２０３０の変調された光出力を合成し、合成された変調された光を投射光学系２０２８まで通過させる。

【0068】

図２１は、図１４～図１８において上述したような変調モジュール及びコンバイナを有する、別の例示のアーキテクチャを示す。アーキテクチャ１９００（図１９）及び２０００（図２０）と同様、変調モジュール及び／又はコンバイナのための異なる入射角及び出射角が、構成要素の相対的な位置決めの変更を必要とし得る。アーキテクチャ２１００において、光２１０２が、レンズ２１０４及び２１０６を介してフィルタ２１０８へ伝わる。光２１０２は、図１Ａの光源、又は、光源１５０（図１Ｂ）、２００（図２Ａ）、２５０（図２Ｂ）、若しくは１３５０（図１３）の一つなどの光源によって提供される。この例では、フィルタ２１０８は長波長パスフィルタである。フィルタ２１０８は、一層高い周波数の光２１１０（この例では、青及び緑色）を、ＳＬＭ２１１６を含む変調モジュール２１１４内へ反射する。一層低い周波数の光２１１２（この例では、赤色）は、フィルタ２１０８を介して、ＳＬＭ２１２０を含む変調モジュール２１１８内へ伝わる。コンバイナ２１２６が、変調された光２１２４及び変調された光２１２２を合成し、合成された変調された光を投射光学系２１２８を介してターゲット画像平面まで通過させる。また、一層高い周波数の光２１１０及び一層低い周波数の光２１１２は、フィルタ２１０８をテレントリック光空間に置くために、付加的なレンズ（明確にするために図示せず）を通過し得、そのため、入ってくる光（分離されたとき）は、ＳＬＭ２１１６及び２１２０にわたるカラーバリエーションが少なくなり得る。アーキテクチャ２１００は非常にコンパクトである。

【0069】

図２２は、例示の方法２２００のフローチャートである。方法２２００は、第１の色の光を第２の色の光を生成する燐光体上に向けるステップ２２０２で始まる。少なくとも一つの例において、第１の色は青色であり、第２の色は黄色である。第１の色の光は、例えば、図１Ａ～図１Ｂ及び図２Ａ～図２Ｂの配置の一つを用いて、燐光体に選択的に印加され得る。ステップ２２０４で、燐光体（第２の色の光）によって発せられた黄色光は、緑及び赤など、第３及び第４の色をつくるためにフィルタされる。ステップ２２０６で、色の一つ（例えば、緑）の光が、図１ＡのＤＭＤなど、第１の空間光変調器によって変調される。ステップ２２０８で、他の二つの色（例えば、赤及び青）が、図１Ａに関して上述したように、第２の空間光変調器によって交互に変調される。ステップ２２１０は、二つの変調器の出力を合成する。

【0070】

図２３は、別の例示の方法２３００のフローチャートである。方法２３００は、第１の色を第２の色の光を生成する燐光体上に向けるステップ２３０２で始まる。少なくとも一つの例において、第１の色は青色であり、第２の色は黄色である。第１の色の光は、例えば、燐光体ホイールを用いて、燐光体に選択的に印加される。例えば、ステップ２３０４は、第３の色（例えば緑）を生成するために、第１の色の光を第２の燐光体上に向ける。ステップ２３０６で、燐光体からの光は、赤及び緑色など、構成要素色にフィルタされる。ステップ２３０８で、色の一つ（例えば緑）の光が、ＤＭＤなど、第１の空間光変調器によって変調される。ステップ２３１０で、他の二つの色（例えば、赤及び青）が、上述したように、第２の空間光変調器によって交互に変調される。ステップ２３１２は、投射のため二つの変調器の出力を合成する。

【0071】

２０１８年３月６日に出願された、米国特許出願番号１５／９１３，６９０は、参照により本願に組み込まれる。また、米国特許第９，９３９，７１９号及び米国特許第９，６６４，９８９号が参照により本願に組み込まれる。

【文献】米国特許出願番号ＵＳ１５／９１３，６９０

【文献】米国特許第９，９３９，７１９号

【文献】米国特許第９，６６４，９８９号

【0072】

特許請求の範囲内で、説明された例における改変が可能であり、他の例が可能である。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図20A】

【図20B】

【図20C】

【図21】

【図22】

【図23】