JP2003107399A - 立体３次元ディスプレイおよび２次元ディスプレイ用の画像投写法 - Google Patents
立体３次元ディスプレイおよび２次元ディスプレイ用の画像投写法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】安価で高機能な立体３次元ディスプレイおよび
２次元ディスプレイを提供する。 【解決手段】本発明は一般に、カラーあるいはグレース
ケール機能を備えていない空間光変調器（ＳＬＭ）を用
いてカラーまたはグレースケール画像を生成する画像投
写方法と装置に関する。基本コンセプトは、単一ＳＬＭ
上のピクセルを、複数のグループに分割し、次いで各グ
ループを異なる主要カラーで照明することである。次い
で、単一ＳＬＭパネルのコンテンツを、異なる原色で照
明される複数のサブパネルであるかのように、プログラ
ムすることができる。したがって単一のパネル上に結合
された画像は、多数カラーの画像を表示する。照明は、
カラーまたはグレースケール分布パターンを、ＳＬＭパ
ネルの表面に投写し、ピクセルグループに対応するパタ
ーンに位置合わせするか、またはＳＬＭ表面に近接する
近接パターンを応用することによって達成可能である。
この技法は、立体３次元ディスプレイ、２次元ディスプ
レイ、および光相関器に応用可能である。
２次元ディスプレイを提供する。 【解決手段】本発明は一般に、カラーあるいはグレース
ケール機能を備えていない空間光変調器（ＳＬＭ）を用
いてカラーまたはグレースケール画像を生成する画像投
写方法と装置に関する。基本コンセプトは、単一ＳＬＭ
上のピクセルを、複数のグループに分割し、次いで各グ
ループを異なる主要カラーで照明することである。次い
で、単一ＳＬＭパネルのコンテンツを、異なる原色で照
明される複数のサブパネルであるかのように、プログラ
ムすることができる。したがって単一のパネル上に結合
された画像は、多数カラーの画像を表示する。照明は、
カラーまたはグレースケール分布パターンを、ＳＬＭパ
ネルの表面に投写し、ピクセルグループに対応するパタ
ーンに位置合わせするか、またはＳＬＭ表面に近接する
近接パターンを応用することによって達成可能である。
この技法は、立体３次元ディスプレイ、２次元ディスプ
レイ、および光相関器に応用可能である。
Description
【０００１】本発明は、１９９８年５月１９日付け発行
の米国特許第５７５４１４７号、１９９９年９月２１日
付け発行の米国特許第５９５４４１４号、１９９８年１
２月２２日付け出願の米国特許出願第０９／２１８９３
８号、および１９９９年２月２０日付出願の米国特許出
願第０９／２５３６５６号に関連する。
の米国特許第５７５４１４７号、１９９９年９月２１日
付け発行の米国特許第５９５４４１４号、１９９８年１
２月２２日付け出願の米国特許出願第０９／２１８９３
８号、および１９９９年２月２０日付出願の米国特許出
願第０９／２５３６５６号に関連する。
【０００２】
【発明の背景】本発明は一般に、カラーまたはグレー機
能のない空間光変調器（ＳＬＭ）を用いて、カラーまた
はグレースケール画像を生成するための、画像投写方法
および装置に関する。この手法は、立体３次元ディスプ
レイ（Volumetric 3D display）におけるカラーおよび
グレースケール画像の表示に特に有用である。立体３次
元ディスプレイは、３次元画像を３次元実空間に表示す
る。立体画像中の各「ボクセル」は、それがあるべき空
間位置に実際かつ物理的に位置しており、その位置か
ら、光線が多方向に直接的に伝播して、観察者の目に実
際の画像を形成する。この結果、立体表示は、生理学的
および心理学的な奥行き情報（depth cues）におけるす
べての主要素を含んでおり、特殊な眼鏡を必要とするこ
となく複数の観察者による、３６０度の移動観察（walk
-around viewing）を可能にする。例えば、［Tsao等、1
998］および［Tsao、1999］には、光学的干渉メカニズ
ムを用いて、ＳＬＭ上で生成されて静止プロジェクタか
ら投写される２次元画像の全フレームを移動スクリーン
に円滑に送達し、これをスクリーン上に表示するアプロ
ーチに基づく、立体３次元ディスプレイが開示されてい
る。このスクリーンの移動によって、スクリーン上に表
示された２次元画像フレームが、空間内に有効に分布す
る。これらの空間内に分布する画像フレームは、人の目
の残像効果によって、観察者の目に立体３次元画像を生
成する。さらに、この発明は、２次元画像の投写や光学
的相関器用の高フレームレート画像ディスプレイなど
の、２次元ディスプレイ用途にも有用である。
能のない空間光変調器（ＳＬＭ）を用いて、カラーまた
はグレースケール画像を生成するための、画像投写方法
および装置に関する。この手法は、立体３次元ディスプ
レイ（Volumetric 3D display）におけるカラーおよび
グレースケール画像の表示に特に有用である。立体３次
元ディスプレイは、３次元画像を３次元実空間に表示す
る。立体画像中の各「ボクセル」は、それがあるべき空
間位置に実際かつ物理的に位置しており、その位置か
ら、光線が多方向に直接的に伝播して、観察者の目に実
際の画像を形成する。この結果、立体表示は、生理学的
および心理学的な奥行き情報（depth cues）におけるす
べての主要素を含んでおり、特殊な眼鏡を必要とするこ
となく複数の観察者による、３６０度の移動観察（walk
-around viewing）を可能にする。例えば、［Tsao等、1
998］および［Tsao、1999］には、光学的干渉メカニズ
ムを用いて、ＳＬＭ上で生成されて静止プロジェクタか
ら投写される２次元画像の全フレームを移動スクリーン
に円滑に送達し、これをスクリーン上に表示するアプロ
ーチに基づく、立体３次元ディスプレイが開示されてい
る。このスクリーンの移動によって、スクリーン上に表
示された２次元画像フレームが、空間内に有効に分布す
る。これらの空間内に分布する画像フレームは、人の目
の残像効果によって、観察者の目に立体３次元画像を生
成する。さらに、この発明は、２次元画像の投写や光学
的相関器用の高フレームレート画像ディスプレイなど
の、２次元ディスプレイ用途にも有用である。
【０００３】ＳＬＭの多くは、カラーあるいはグレース
ケール機能を備えていない。例えば液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）は一般に、ピクセルセル中の液晶分子の配向
性を利用して、ピクセルを透過または反射する光量を変
調している。したがってＬＣＤデバイスは、２値画像
（白黒）またはグレースケール画像の機能のみを有し、
カラー機能を有していない。ＬＣＤを用いてカラー表示
をする最も一般的な方法は、ピクセルセル上にカラーフ
ィルタモザイクを構築する方法であり、これはカラート
ライアドまたはカラーストライプ構造とも呼ばれる。こ
れらのカラー化されたピクセルセルを用いることによっ
て、カラー画像を表示することができる。カラーフィル
タモザイクを使用してカラートライアド構造を生成する
方法には、これらのカラーフィルタのいずれか１つを通
過する白色光は、その約3分の１だけであるために、光
学的なスループットが低いという欠点がある。このため
に屈折光学系またはホログラフィック素子を用いる空間
色カラー照明技術（spatio-chromatic colored illumin
ation）が開発され、高い光学的スループットが得られ
るようになった。例えば［Joubert］には、回折格子を
用いてＲＧＢカラーをマイクロスケールで分離し、次い
でマイクロレンズアレイを用いて異なるピクセル位置に
ＲＧＢスポットを集束させる方法が記載されている。同
等に、この回折格子システムとマイクロレンズアレイの
機能を、ホログラフィック・マイクロレンズアレイを用
いて一体化することができる。別法として、［Morris］
に記載されているように、回折格子を内臓するマイクロ
レンズアレイを用いて、この機能を実現することもでき
る。したがって、これらの技術を用いると、高い光学ス
ループットのカラートライアドパターンを得ることがで
きる。
ケール機能を備えていない。例えば液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）は一般に、ピクセルセル中の液晶分子の配向
性を利用して、ピクセルを透過または反射する光量を変
調している。したがってＬＣＤデバイスは、２値画像
（白黒）またはグレースケール画像の機能のみを有し、
カラー機能を有していない。ＬＣＤを用いてカラー表示
をする最も一般的な方法は、ピクセルセル上にカラーフ
ィルタモザイクを構築する方法であり、これはカラート
ライアドまたはカラーストライプ構造とも呼ばれる。こ
れらのカラー化されたピクセルセルを用いることによっ
て、カラー画像を表示することができる。カラーフィル
タモザイクを使用してカラートライアド構造を生成する
方法には、これらのカラーフィルタのいずれか１つを通
過する白色光は、その約3分の１だけであるために、光
学的なスループットが低いという欠点がある。このため
に屈折光学系またはホログラフィック素子を用いる空間
色カラー照明技術（spatio-chromatic colored illumin
ation）が開発され、高い光学的スループットが得られ
るようになった。例えば［Joubert］には、回折格子を
用いてＲＧＢカラーをマイクロスケールで分離し、次い
でマイクロレンズアレイを用いて異なるピクセル位置に
ＲＧＢスポットを集束させる方法が記載されている。同
等に、この回折格子システムとマイクロレンズアレイの
機能を、ホログラフィック・マイクロレンズアレイを用
いて一体化することができる。別法として、［Morris］
に記載されているように、回折格子を内臓するマイクロ
レンズアレイを用いて、この機能を実現することもでき
る。したがって、これらの技術を用いると、高い光学ス
ループットのカラートライアドパターンを得ることがで
きる。
【０００４】代替手法としては、それぞれが異なるカラ
ーで照明されたいくつかのＬＣＤからの投写を組み合わ
せることによって、カラー画像を表示することも可能で
ある。例えば、それぞれを赤、緑、青のビームで照明し
た３つのＬＣＤを用いて、さまざまな色の組合せを投写
によって生成することができる。強誘電体液晶（ＦＬＣ
Ｄと呼ばれる）をベースとするデバイスなどの、高い応
答性を有するＬＣＤに対しては、フィールド順次技術
（field sequential technique）を適用することによっ
て、カラートライアドのない単一の表示デバイスを用い
て、カラー画像を生成することができる［Displaytec
h］。ＬＣＤ以外にも、２値画像またはグレースケール
画像機能のみを有するデバイスがある。例えば、デジタ
ル・マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）は、アクチュエ
ータ付きの微小リフレクタのマトリックスで構成されて
いる。マトリックスに、光ビームを当てて、各リフレク
タの位置を切り替えることによって、デバイス上に任意
の画像を生成し、それを投写することができる［Thomps
on］。別の例として、薄膜マイクロミラーアレイ（ＴＭ
Ａ）も、ピエゾアクチュエータ付きのマイクロミラーの
マトリックスで構成され、各ミラーを複数の位置で作動
させて、グレースケールを生成することができる［Kim
& Huang］。またこの他にも多くのマイクロミラーをベ
ースとするデバイスがある。
ーで照明されたいくつかのＬＣＤからの投写を組み合わ
せることによって、カラー画像を表示することも可能で
ある。例えば、それぞれを赤、緑、青のビームで照明し
た３つのＬＣＤを用いて、さまざまな色の組合せを投写
によって生成することができる。強誘電体液晶（ＦＬＣ
Ｄと呼ばれる）をベースとするデバイスなどの、高い応
答性を有するＬＣＤに対しては、フィールド順次技術
（field sequential technique）を適用することによっ
て、カラートライアドのない単一の表示デバイスを用い
て、カラー画像を生成することができる［Displaytec
h］。ＬＣＤ以外にも、２値画像またはグレースケール
画像機能のみを有するデバイスがある。例えば、デジタ
ル・マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）は、アクチュエ
ータ付きの微小リフレクタのマトリックスで構成されて
いる。マトリックスに、光ビームを当てて、各リフレク
タの位置を切り替えることによって、デバイス上に任意
の画像を生成し、それを投写することができる［Thomps
on］。別の例として、薄膜マイクロミラーアレイ（ＴＭ
Ａ）も、ピエゾアクチュエータ付きのマイクロミラーの
マトリックスで構成され、各ミラーを複数の位置で作動
させて、グレースケールを生成することができる［Kim
& Huang］。またこの他にも多くのマイクロミラーをベ
ースとするデバイスがある。
【０００５】立体３次元ディスプレイまたは光学的相関
器の画像供給源として使用する場合には、ディスプレイ
デバイスは、高いフレームレイトを有することが必要で
ある。立体３次元ディスプレイ用については、フレーム
レートが高いと、画像ボリューム当たりのフレーム数が
大きくなり、したがってスクリーン走査方向の解像度が
高くなる。光学相関器用については、フレームレートが
高いと、（相関）処理スループットが高くなる。これら
の用途においては、２値画像機能のディスプレイデバイ
スでは、従来方式のカラー構成手法を使用することによ
り、限られたカラー／グレースケール能力だけを得るこ
とができる。特にフィールド順序技術は、それぞれの単
一フレームがカラー／グレーでなくてはならないという
理由で、適していない。３つのディスプレイデバイス
（それぞれＲ、Ｇ、Ｂ）を用いてカラーを得ることはで
きるが、多くのデイバスを用いることでコストが高くな
る。カラートライアド技術を適用することは可能である
が、表示デバイス上のカラーフィルタモザイックの製造
はコストが高く、特にＦＬＣＤおよびＤＭＤなどの多く
の高フレームレートデバイスは、反射型ディスプレイで
あり、１０ミクロンオーダーのピッチの微細ピクセルを
有する。前述の空間色カラー照明技術も、これらの反射
型ディスプレイに応用するのは困難である。カラーパタ
ーンを生成するのに使用する、回折格子、マイクロレン
ズ（または同等のホログラフィック光学素子）は、一般
に透過型ＬＣＤの背面に近接して装着または配置する。
ＳＬＭ上に屈折光学系を構築すること、またはＳＬＭに
装着することは、望ましくない。
器の画像供給源として使用する場合には、ディスプレイ
デバイスは、高いフレームレイトを有することが必要で
ある。立体３次元ディスプレイ用については、フレーム
レートが高いと、画像ボリューム当たりのフレーム数が
大きくなり、したがってスクリーン走査方向の解像度が
高くなる。光学相関器用については、フレームレートが
高いと、（相関）処理スループットが高くなる。これら
の用途においては、２値画像機能のディスプレイデバイ
スでは、従来方式のカラー構成手法を使用することによ
り、限られたカラー／グレースケール能力だけを得るこ
とができる。特にフィールド順序技術は、それぞれの単
一フレームがカラー／グレーでなくてはならないという
理由で、適していない。３つのディスプレイデバイス
（それぞれＲ、Ｇ、Ｂ）を用いてカラーを得ることはで
きるが、多くのデイバスを用いることでコストが高くな
る。カラートライアド技術を適用することは可能である
が、表示デバイス上のカラーフィルタモザイックの製造
はコストが高く、特にＦＬＣＤおよびＤＭＤなどの多く
の高フレームレートデバイスは、反射型ディスプレイで
あり、１０ミクロンオーダーのピッチの微細ピクセルを
有する。前述の空間色カラー照明技術も、これらの反射
型ディスプレイに応用するのは困難である。カラーパタ
ーンを生成するのに使用する、回折格子、マイクロレン
ズ（または同等のホログラフィック光学素子）は、一般
に透過型ＬＣＤの背面に近接して装着または配置する。
ＳＬＭ上に屈折光学系を構築すること、またはＳＬＭに
装着することは、望ましくない。
【０００６】カラートライアド技術を応用して、２次元
カラー画像を生成する場合には、モアレパターンのよう
なカラーエリアジングなどのアーティファクトが現れる
ことがあるが、これはＲ、Ｇ、Ｂサブピクセルが空間に
完全に混合されないためである。したがって本発明の目
的は、カラートライアド光学系をディスプレイデバイス
に内蔵する必要がなく、単一の２値ＳＬＭを使用して、
カラーおよびグレー画像を生成することを可能にする方
法と、光学装置を提供することである。また、それに限
定されるものではないが、特にＳＬＭを用いる立体３次
元ディスプレイのカラー／グレー能力を向上させること
も、本発明の目的である。さらに、本発明を応用するこ
とによって、スクリーン移動方向における立体３次元デ
ィスプレイシステムの解像度を向上させることができ
る。本発明はまた２次元プロジェクタに応用し、カラー
トライアド構造を有する単一のディスプレイパネルを用
いて、カラートライアドのアーティファクトのない画像
を投写することができる。
カラー画像を生成する場合には、モアレパターンのよう
なカラーエリアジングなどのアーティファクトが現れる
ことがあるが、これはＲ、Ｇ、Ｂサブピクセルが空間に
完全に混合されないためである。したがって本発明の目
的は、カラートライアド光学系をディスプレイデバイス
に内蔵する必要がなく、単一の２値ＳＬＭを使用して、
カラーおよびグレー画像を生成することを可能にする方
法と、光学装置を提供することである。また、それに限
定されるものではないが、特にＳＬＭを用いる立体３次
元ディスプレイのカラー／グレー能力を向上させること
も、本発明の目的である。さらに、本発明を応用するこ
とによって、スクリーン移動方向における立体３次元デ
ィスプレイシステムの解像度を向上させることができ
る。本発明はまた２次元プロジェクタに応用し、カラー
トライアド構造を有する単一のディスプレイパネルを用
いて、カラートライアドのアーティファクトのない画像
を投写することができる。
【０００７】
【発明の概要】一般に、パターン投写技法（Pattern Pr
ojection technique）では、異なる物理特性値を有する
光の２次元分布を含む光パターンを用いて、ＳＬＭを照
明する。ディスプレイアレイ上では、複数のピクセル
（またはサブピクセルと呼ばれる）が１つのコンポジッ
ト画像ピクセルを表わすグループに分けられる。ディス
プレイアレイ上への光パターンの照明は、１つのピクセ
ルの各サブピクセルが、光強度（light intensity）な
どの選択された光の物理的特性について異なる値を有す
る光で照明されるように配設される。１つのディスプレ
イパネル上の選択されたサブピクセルのスイッチを入れ
たり、切ったりすることによって、例えば異なる光強度
を有する選択されたサブピクセルで構成されたグレーレ
ベルを有する画像を表示することができる。照明光パタ
ーンは、ＳＬＭから離れた場所で生成し、次いでＳＬＭ
上に投写することができる。ＳＬＭをプロジェクタの画
像供給源として用いる場合には、この照明パターンをプ
ロジェクタの光源としても用いる必要がある。照明パタ
ーンは、ＳＬＭの作動表面に近接する近接パターンプレ
ートを用いて生成することもできる。
ojection technique）では、異なる物理特性値を有する
光の２次元分布を含む光パターンを用いて、ＳＬＭを照
明する。ディスプレイアレイ上では、複数のピクセル
（またはサブピクセルと呼ばれる）が１つのコンポジッ
ト画像ピクセルを表わすグループに分けられる。ディス
プレイアレイ上への光パターンの照明は、１つのピクセ
ルの各サブピクセルが、光強度（light intensity）な
どの選択された光の物理的特性について異なる値を有す
る光で照明されるように配設される。１つのディスプレ
イパネル上の選択されたサブピクセルのスイッチを入れ
たり、切ったりすることによって、例えば異なる光強度
を有する選択されたサブピクセルで構成されたグレーレ
ベルを有する画像を表示することができる。照明光パタ
ーンは、ＳＬＭから離れた場所で生成し、次いでＳＬＭ
上に投写することができる。ＳＬＭをプロジェクタの画
像供給源として用いる場合には、この照明パターンをプ
ロジェクタの光源としても用いる必要がある。照明パタ
ーンは、ＳＬＭの作動表面に近接する近接パターンプレ
ートを用いて生成することもできる。
【０００８】したがってこの手法は、単一のＳＬＭを複
数のサブパネルに定義、かつ分離して、次いでこれらの
パネルを、多重ディスプレイパネルを使用するかのよう
に使用することができる。例えば、サブピクセルを緊密
に相互結合された領域として定義し、異なる原色（prim
ary color）で照明する場合には、ＳＬＭはピクセルが
カラートライアド構造を有するかの如く、多数のカラー
で画像を表示することができる。したがって、ディスプ
レイデバイスに上に内蔵のカラーフィルタトライアドを
必要としない。ＳＬＭ上のサブパネルは、時間分散照明
システム（time-distributed illumination system）を
用いて異なる光特性を有するサブパネルを分離すること
によって、サブフレームに分離して、ＳＬＭの有効フレ
ームレートを増大させることもできる。
数のサブパネルに定義、かつ分離して、次いでこれらの
パネルを、多重ディスプレイパネルを使用するかのよう
に使用することができる。例えば、サブピクセルを緊密
に相互結合された領域として定義し、異なる原色（prim
ary color）で照明する場合には、ＳＬＭはピクセルが
カラートライアド構造を有するかの如く、多数のカラー
で画像を表示することができる。したがって、ディスプ
レイデバイスに上に内蔵のカラーフィルタトライアドを
必要としない。ＳＬＭ上のサブパネルは、時間分散照明
システム（time-distributed illumination system）を
用いて異なる光特性を有するサブパネルを分離すること
によって、サブフレームに分離して、ＳＬＭの有効フレ
ームレートを増大させることもできる。
【０００９】ＳＬＭ上の異なるサブパネル上の照度（il
lumination intensity）は、適切な比に変倍することに
よって、ＳＬＭ上のコンポジット画像が、変倍しない照
明によるよりも大きな強度レベル（intensity level）
（またはグレーレベル）になるようにすることもでき
る。またこの変倍照明を、構造パターン中のＳＬＭ上の
隣接ピクセル間に応用して、同様な結果を得ることがで
きる。ＳＬＭ上の複数サブパネルを、単一のサブパネル
に併合することもできる。これによってカラートライア
ドを有するディスプレイに関連する画像アーティファク
トを除去する助けとなる。ＳＬＭ上のサブパネルは、隔
離、かつ一体化した領域として定義することもできる。
照明パターンを生成するには多くの方法があり、それに
はマイクロレンズアレイ、反射マイクロパッドのシャド
ーマスク、または透明な開口を有する開口プレートなど
に光を通過させる方法がある。
lumination intensity）は、適切な比に変倍することに
よって、ＳＬＭ上のコンポジット画像が、変倍しない照
明によるよりも大きな強度レベル（intensity level）
（またはグレーレベル）になるようにすることもでき
る。またこの変倍照明を、構造パターン中のＳＬＭ上の
隣接ピクセル間に応用して、同様な結果を得ることがで
きる。ＳＬＭ上の複数サブパネルを、単一のサブパネル
に併合することもできる。これによってカラートライア
ドを有するディスプレイに関連する画像アーティファク
トを除去する助けとなる。ＳＬＭ上のサブパネルは、隔
離、かつ一体化した領域として定義することもできる。
照明パターンを生成するには多くの方法があり、それに
はマイクロレンズアレイ、反射マイクロパッドのシャド
ーマスク、または透明な開口を有する開口プレートなど
に光を通過させる方法がある。
【００１０】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、カラーまた
はグレー機能のない空間光変調器（ＳＬＭ）を用いてカ
ラーおよびグレースケール画像を生成する画像投写方法
および装置に関する。パターン投写の基本アプローチ
は、単一ＳＬＭパネル上のピクセルを、複数のグループ
に分割し、次いで各グループを異なる原色で照明するこ
とである。次いで単一パネルのコンテンツは、異なる原
色で照明される複数の「サブパネル」が存在するかの如
くプログラミングされる。したがってパネル上の結合画
像は、多数カラーの画像を表示する。
はグレー機能のない空間光変調器（ＳＬＭ）を用いてカ
ラーおよびグレースケール画像を生成する画像投写方法
および装置に関する。パターン投写の基本アプローチ
は、単一ＳＬＭパネル上のピクセルを、複数のグループ
に分割し、次いで各グループを異なる原色で照明するこ
とである。次いで単一パネルのコンテンツは、異なる原
色で照明される複数の「サブパネル」が存在するかの如
くプログラミングされる。したがってパネル上の結合画
像は、多数カラーの画像を表示する。
【００１１】パターン投写手法においては、ピクセルの
観点からは、複数のピクセル（またはサブピクセルと呼
ばれる）を、１つのコンポジット画像ピクセルを表わす
グループに分け、かつ各サブピクセルを異なるカラーで
照明することによって、カラーまたはグレーレベルのコ
ンポジット画像ピクセルが生成される。１つのＳＭＬパ
ネル上の選択したサブピクセルのスイッチを入れたり切
ったりすることによって、異なるカラーと強度を有する
選択されたサブピクセルで構成される、カラーレベルを
有する画像を表示することができる。上記の方法で、複
数サブパネルを定義し照明するために、光パターンをＳ
ＬＭパネル上に配光する必要がある。この照明パターン
によって、物理的特性の異なる光の特性値の２次元分布
が得られる。この物理的特性は、周波数（カラー）に限
定されない。それは、光強度（または振幅）、極性、ま
たは位相であってもよい。例えば、各ピクセルが同一の
強度、または異なる強度の同一カラーで照明される場合
には、全パネルの画像が、そのカラーの多数のグレーレ
ベルを有するように見える。
観点からは、複数のピクセル（またはサブピクセルと呼
ばれる）を、１つのコンポジット画像ピクセルを表わす
グループに分け、かつ各サブピクセルを異なるカラーで
照明することによって、カラーまたはグレーレベルのコ
ンポジット画像ピクセルが生成される。１つのＳＭＬパ
ネル上の選択したサブピクセルのスイッチを入れたり切
ったりすることによって、異なるカラーと強度を有する
選択されたサブピクセルで構成される、カラーレベルを
有する画像を表示することができる。上記の方法で、複
数サブパネルを定義し照明するために、光パターンをＳ
ＬＭパネル上に配光する必要がある。この照明パターン
によって、物理的特性の異なる光の特性値の２次元分布
が得られる。この物理的特性は、周波数（カラー）に限
定されない。それは、光強度（または振幅）、極性、ま
たは位相であってもよい。例えば、各ピクセルが同一の
強度、または異なる強度の同一カラーで照明される場合
には、全パネルの画像が、そのカラーの多数のグレーレ
ベルを有するように見える。
【００１２】複数サブパネル（すなわち複数ピクセルグ
ループ）の定義と照明は、まずマイクロ光スポットのパ
ターンを生成し、次いでステップオン投写（step-on pr
ojection）によって、このマイクロ光スポットのパター
ンをサブパネル内に導入することによって達成すること
ができる。例えば、光スポットのパターンは、マイクロ
レンズアレイを用いて生成することができる。マイクロ
レンズアレイとは、マイクロ加工された微細レンズのマ
トリックスである。図１ａに示すように、光ビーム１０
１にマイクロレンズ１１０の２次元アレイを通過させる
と、光ビームは、微細光スポットのマトリックス１００
に変換される。次いでこの光スポットのパターン１００
が、新光源として使用され、例えば一対のコンデンサレ
ンズ１２０ａおよび１２０ｂを用いて、ＳＬＭパネル１
３０の動作領域上に投写される。マイクロレンズアレイ
の充填幾何形状とピッチ、およびコンデンサレンズの倍
率に応じて、ディスプレイパネル上の選択されたピクセ
ルだけをカバーするように、光スポットを位置合わせす
ることができる。図１ｂに示すように、隣接する４つの
ピクセル１３０１ごとに、１つのピクセルだけが光スポ
ットのパターン１００によって照明される。照明される
ピクセルは、こうしてディスプレイパネル上で１つの
「サブパネル」を形成する。
ループ）の定義と照明は、まずマイクロ光スポットのパ
ターンを生成し、次いでステップオン投写（step-on pr
ojection）によって、このマイクロ光スポットのパター
ンをサブパネル内に導入することによって達成すること
ができる。例えば、光スポットのパターンは、マイクロ
レンズアレイを用いて生成することができる。マイクロ
レンズアレイとは、マイクロ加工された微細レンズのマ
トリックスである。図１ａに示すように、光ビーム１０
１にマイクロレンズ１１０の２次元アレイを通過させる
と、光ビームは、微細光スポットのマトリックス１００
に変換される。次いでこの光スポットのパターン１００
が、新光源として使用され、例えば一対のコンデンサレ
ンズ１２０ａおよび１２０ｂを用いて、ＳＬＭパネル１
３０の動作領域上に投写される。マイクロレンズアレイ
の充填幾何形状とピッチ、およびコンデンサレンズの倍
率に応じて、ディスプレイパネル上の選択されたピクセ
ルだけをカバーするように、光スポットを位置合わせす
ることができる。図１ｂに示すように、隣接する４つの
ピクセル１３０１ごとに、１つのピクセルだけが光スポ
ットのパターン１００によって照明される。照明される
ピクセルは、こうしてディスプレイパネル上で１つの
「サブパネル」を形成する。
【００１３】４つのパターンの光スポットを使用するこ
とによって、単一のディスプレイパネル上でそのような
４つのサブパネルを定義することができる。実際には、
適切なビーム分光光学系を用いて照明経路を分離するこ
とによって、単一のマイクロレンズアレイで、十分な数
のパターンを生成することができる。図２ａは、光学装
置の例を示している。２つのコンデンサレンズ１２０ａ
および１２０ｂの間で、ビームスプリッタ２２０や偏光
ビームスプリッタ２２１１および２２１２のようなビー
ム分割光学系の装置を加えることによって、光ビームを
４つの経路２０１Ａ〜２０１Ｄに分離し、それぞれの経
路が同じ光スポットのパターンを搬送するようにするこ
とができる。再び２つの偏光ビームスプリッタ２２２１
および２２２２と、ＴＩＲ（全内部反射）プリズム２２
３を用いて、４つの経路を再結合して、ディスプレイパ
ネルに投写することができる。ミラー２２４、２２５お
よびＴＩＲ２２３を調整することによって、各パターン
が異なるグループのピクセルを対象とするように、４つ
の経路をわずかにオフセットさせることができる。すな
わち４つの経路が、ディスプレイパネル上の４つのサブ
パネルを画定する。図２ｂに示すように、光スポット１
００ｃによって画定されるサブパネルは、経路２０１Ｃ
からの照明を受けている。同様に、光スポット１００
ａ、１００ｂ、および１００ｄで画定されるサブパネル
は、それぞれ経路２０１Ａ、２０１Ｂ、および２０１Ｄ
からの光源を受けている。
とによって、単一のディスプレイパネル上でそのような
４つのサブパネルを定義することができる。実際には、
適切なビーム分光光学系を用いて照明経路を分離するこ
とによって、単一のマイクロレンズアレイで、十分な数
のパターンを生成することができる。図２ａは、光学装
置の例を示している。２つのコンデンサレンズ１２０ａ
および１２０ｂの間で、ビームスプリッタ２２０や偏光
ビームスプリッタ２２１１および２２１２のようなビー
ム分割光学系の装置を加えることによって、光ビームを
４つの経路２０１Ａ〜２０１Ｄに分離し、それぞれの経
路が同じ光スポットのパターンを搬送するようにするこ
とができる。再び２つの偏光ビームスプリッタ２２２１
および２２２２と、ＴＩＲ（全内部反射）プリズム２２
３を用いて、４つの経路を再結合して、ディスプレイパ
ネルに投写することができる。ミラー２２４、２２５お
よびＴＩＲ２２３を調整することによって、各パターン
が異なるグループのピクセルを対象とするように、４つ
の経路をわずかにオフセットさせることができる。すな
わち４つの経路が、ディスプレイパネル上の４つのサブ
パネルを画定する。図２ｂに示すように、光スポット１
００ｃによって画定されるサブパネルは、経路２０１Ｃ
からの照明を受けている。同様に、光スポット１００
ａ、１００ｂ、および１００ｄで画定されるサブパネル
は、それぞれ経路２０１Ａ、２０１Ｂ、および２０１Ｄ
からの光源を受けている。
【００１４】カラーフィルタを分離した照明経路（２０
１Ａ〜２０１Ｄ）に加えることによって、別個のサブパ
ネルが別個の原色によって照明され、ディスプレイパネ
ル上にカラーフィルタのモザイクを必要とすることなく
カラートライアドシステムを、形成できる。一例が、図
３ａに示してある。図３ａと２ａとの違いは、偏光ビー
ムスプリッタ２２１が、非偏光キューブ式ビームスプリ
ッタ２２０の代わりに用いられ、２つの「カラーセレク
ト」フィルタ（ColorSelect filters）３２１ＧＭおよ
び３２１ＢＹが、追加で配設される。「カラーセレク
ト」フィルタは、直線的に偏光された光を通し、原色カ
ラーバンドの偏光状態を９０度回転させ、一方では相補
的カラーバンドが、偏光の入力状態を保持している。例
えば、図３ａのカラーセレクタフィルタ３２１ＧＭは、
入力されたＳ偏光された光を通し、そのブルー（Ｂ）バ
ンドをＰ偏光に回転し、一方相補バンド（グリーン＋レ
ッド＝イエロー）はＳ偏光のままである。この結果、Ｂ
バンドは偏光ビームスプリッタ２２１２を通過するが、
Ｙバンドは偏光ビームスプリッタ２２１１で反射する。
１Ａ〜２０１Ｄ）に加えることによって、別個のサブパ
ネルが別個の原色によって照明され、ディスプレイパネ
ル上にカラーフィルタのモザイクを必要とすることなく
カラートライアドシステムを、形成できる。一例が、図
３ａに示してある。図３ａと２ａとの違いは、偏光ビー
ムスプリッタ２２１が、非偏光キューブ式ビームスプリ
ッタ２２０の代わりに用いられ、２つの「カラーセレク
ト」フィルタ（ColorSelect filters）３２１ＧＭおよ
び３２１ＢＹが、追加で配設される。「カラーセレク
ト」フィルタは、直線的に偏光された光を通し、原色カ
ラーバンドの偏光状態を９０度回転させ、一方では相補
的カラーバンドが、偏光の入力状態を保持している。例
えば、図３ａのカラーセレクタフィルタ３２１ＧＭは、
入力されたＳ偏光された光を通し、そのブルー（Ｂ）バ
ンドをＰ偏光に回転し、一方相補バンド（グリーン＋レ
ッド＝イエロー）はＳ偏光のままである。この結果、Ｂ
バンドは偏光ビームスプリッタ２２１２を通過するが、
Ｙバンドは偏光ビームスプリッタ２２１１で反射する。
【００１５】コロラド州ボールダのColorlink社は、こ
の種のカラーフィルタを販売している。２つの異なる
「カラーセレクト」フィルタ３２１ＢＹおよび３２１Ｇ
Ｍは、光ビームをそれぞれが異なるカラー、すなわちＭ
（マジェンタ、Ｒ＋Ｂ）、Ｇ（グリーン）、ＹおよびＢ
の４つの経路に分離する（３０１Ｍ、３０１Ｇ、３０１
Ｙ、３０１Ｂ）。（このカラー分離方法においては、ほ
とんど無駄になる光がないことに留意すべきである。）
異なるカラーの４つの光スポットパターンが、対応する
サブパネルを照明すると、ＳＬＭ上の隣接する４つのピ
クセル毎に、４つのカラーすなわちＭ、Ｇ、ＹおよびＢ
を含むようになる。すなわち４つごとのピクセルが、図
３ｂに示すように、４つの異なるカラー１００Ｍ、１０
０Ｇ、１００Ｙおよび１００Ｂによって照明される４つ
のサブピクセルの組合せとして、４ビットカラーを有す
るコンポジットピクセル３３０１を形成する。図３ｃは
パターン投写用光学装置の別の例を示し、この例では２
組の二色性カラーフィルタ３３１Ｒ−３３１Ｂおよび３
３２Ｒ−３３２Ｂを使用し、白色光ビーム１０１を３つ
の経路３９１Ｒ−３９１Ｂに分離し、それぞれのパスが
異なるカラーを有して、ＳＬＭ上の異なるサブパネルを
照明する。図では、照明パターンは、図３ｄに示すよう
に光ストライプのアレイ３００を含む（これは後述する
ようにマイクロレンズアレイを使用し生成することがで
きる）。この一組のストライプは、３つの組に分離さ
れ、各セットが異なるカラー（Ｒ、ＧまたはＢ）を有
し、図３ｅに示すように、異なるサブパネル３００Ｒ〜
３００Ｂを画定する。
の種のカラーフィルタを販売している。２つの異なる
「カラーセレクト」フィルタ３２１ＢＹおよび３２１Ｇ
Ｍは、光ビームをそれぞれが異なるカラー、すなわちＭ
（マジェンタ、Ｒ＋Ｂ）、Ｇ（グリーン）、ＹおよびＢ
の４つの経路に分離する（３０１Ｍ、３０１Ｇ、３０１
Ｙ、３０１Ｂ）。（このカラー分離方法においては、ほ
とんど無駄になる光がないことに留意すべきである。）
異なるカラーの４つの光スポットパターンが、対応する
サブパネルを照明すると、ＳＬＭ上の隣接する４つのピ
クセル毎に、４つのカラーすなわちＭ、Ｇ、ＹおよびＢ
を含むようになる。すなわち４つごとのピクセルが、図
３ｂに示すように、４つの異なるカラー１００Ｍ、１０
０Ｇ、１００Ｙおよび１００Ｂによって照明される４つ
のサブピクセルの組合せとして、４ビットカラーを有す
るコンポジットピクセル３３０１を形成する。図３ｃは
パターン投写用光学装置の別の例を示し、この例では２
組の二色性カラーフィルタ３３１Ｒ−３３１Ｂおよび３
３２Ｒ−３３２Ｂを使用し、白色光ビーム１０１を３つ
の経路３９１Ｒ−３９１Ｂに分離し、それぞれのパスが
異なるカラーを有して、ＳＬＭ上の異なるサブパネルを
照明する。図では、照明パターンは、図３ｄに示すよう
に光ストライプのアレイ３００を含む（これは後述する
ようにマイクロレンズアレイを使用し生成することがで
きる）。この一組のストライプは、３つの組に分離さ
れ、各セットが異なるカラー（Ｒ、ＧまたはＢ）を有
し、図３ｅに示すように、異なるサブパネル３００Ｒ〜
３００Ｂを画定する。
【００１６】ＳＭＬ上の多重サブパネルは、有効フレー
ムレートを増加させるために、「サブフレーム」に分離
することも可能である。全体フレーム投写に基づく立体
３次元ディスプレイにおいては、有効フレームレートの
増加は、スクリーン移動の方向における画像解像度の増
加を意味する。これは、各サブピクセルを、異なるタイ
ミングと、元のディスプレイデバイスのフレーム周期よ
りも短い時間周期で、照明することによって達成でき
る。例えば、図３ａの場合には、偏光ローテータ３５０
を加えることができる。偏光ローテータは、線形に偏光
された光を取り入れ、偏光状態を、入力電圧信号に応じ
て、９０度または０度切り替えることができる。すなわ
ち、Ｐ偏光した光は、回転してＳ偏光となり、またその
逆に回転することができる。デバイスを「回転なし」に
設定することもできる。次いで偏光状態が不変に維持さ
れる。偏光ローテータを切り替えることによって、偏光
スプリッタ１４０を通過し、ＳＬＭに到達するための、
経路３０１Ｂ＋３０１Ｍ（両者ともＰ偏光）または３０
１Ｇ＋３０１Ｙ（両者ともＳ偏光）を効果的に選択す
る。言い換えると、照明すべきサブパネル１００Ｂおよ
び１００Ｍ（Ｍ＋Ｂ）、または１００Ｇおよび１００Ｙ
（Ｇ＋Ｙ）を選択する。偏光ローテータの状態を各フレ
ームの中間で変更することによって、図３ｆに示すよう
に、元の１フレームの時間周期内に、サブパネルＢ＋Ｍ
およびＧ＋Ｙ上の画像を順番に、それぞれを元の１フレ
ームの２分の１の期間、投写することができる。図３ｇ
は、この２つの投写されたサブフレームの様子を示して
いる。サブフレームＢ＋Ｍは、サブパネル１００Ｂおよ
び１００Ｍからの画像を含み、サブフレームＧ＋Ｙは、
サブパネル１００Ｇおよび１００Ｙからの画像を含む。
それぞれの元のフルフレームが、２つのサブフレームに
分離されるために、有効フレームレートは２倍となる。
ムレートを増加させるために、「サブフレーム」に分離
することも可能である。全体フレーム投写に基づく立体
３次元ディスプレイにおいては、有効フレームレートの
増加は、スクリーン移動の方向における画像解像度の増
加を意味する。これは、各サブピクセルを、異なるタイ
ミングと、元のディスプレイデバイスのフレーム周期よ
りも短い時間周期で、照明することによって達成でき
る。例えば、図３ａの場合には、偏光ローテータ３５０
を加えることができる。偏光ローテータは、線形に偏光
された光を取り入れ、偏光状態を、入力電圧信号に応じ
て、９０度または０度切り替えることができる。すなわ
ち、Ｐ偏光した光は、回転してＳ偏光となり、またその
逆に回転することができる。デバイスを「回転なし」に
設定することもできる。次いで偏光状態が不変に維持さ
れる。偏光ローテータを切り替えることによって、偏光
スプリッタ１４０を通過し、ＳＬＭに到達するための、
経路３０１Ｂ＋３０１Ｍ（両者ともＰ偏光）または３０
１Ｇ＋３０１Ｙ（両者ともＳ偏光）を効果的に選択す
る。言い換えると、照明すべきサブパネル１００Ｂおよ
び１００Ｍ（Ｍ＋Ｂ）、または１００Ｇおよび１００Ｙ
（Ｇ＋Ｙ）を選択する。偏光ローテータの状態を各フレ
ームの中間で変更することによって、図３ｆに示すよう
に、元の１フレームの時間周期内に、サブパネルＢ＋Ｍ
およびＧ＋Ｙ上の画像を順番に、それぞれを元の１フレ
ームの２分の１の期間、投写することができる。図３ｇ
は、この２つの投写されたサブフレームの様子を示して
いる。サブフレームＢ＋Ｍは、サブパネル１００Ｂおよ
び１００Ｍからの画像を含み、サブフレームＧ＋Ｙは、
サブパネル１００Ｇおよび１００Ｙからの画像を含む。
それぞれの元のフルフレームが、２つのサブフレームに
分離されるために、有効フレームレートは２倍となる。
【００１７】立体３次元ディスプレイの応用に対して、
このサブフレーム手法は、本質的にスクリーン移動の方
向にピクセルを再分布させることによって、その方向に
おける有効フレーム数を増大させる方法である。したが
って、各サブフレームにおけるピクセル数は、図３ｇの
場合には元の数の半分に低減する必要がある。しかし、
図３に示すような各サブフレーム上のチェッカーボード
状のピクセル配置では、フルフレームのピクセル数の半
分だけしか含まないものの、位置誤差は１ピクセルで、
フルフレームと解像度は同じであることに留意すべきで
ある。
このサブフレーム手法は、本質的にスクリーン移動の方
向にピクセルを再分布させることによって、その方向に
おける有効フレーム数を増大させる方法である。したが
って、各サブフレームにおけるピクセル数は、図３ｇの
場合には元の数の半分に低減する必要がある。しかし、
図３に示すような各サブフレーム上のチェッカーボード
状のピクセル配置では、フルフレームのピクセル数の半
分だけしか含まないものの、位置誤差は１ピクセルで、
フルフレームと解像度は同じであることに留意すべきで
ある。
【００１８】時間分散照明システム（time-distributed
illumination system）を備える多重ＳＬＭを用いるこ
とによっても、有効フレームレートを増大させることが
できる。１つのＳＬＭが1秒間にＮ個の異なるフレーム
を生成できる場合に、Ｍ個のデバイスは1秒間にＭ×Ｎ
フレームを同時に生成することができる。図４ａは、２
つのＳＬＭである１３０Ａ、１３０Ｂを使用する好まし
い例を示している。各ＳＬＭは、ＴＩＲプリズム（１４
０Ａまたは１４０Ｂ）を介して、光ビーム（１０１Ａま
たは１０１Ｂ）によって照明される。高速度シャッター
（４５０Ａまたは４５０Ｂ）が各照明のオンオフを変調
させる。反射されたビーム画像は、第３のＴＩＲプリズ
ム１４０Ｃを介して結合され、次いで投写レンズ１６０
を介して１８０にあるスクリーン（図示せず）に投写さ
れる。図４ｂには、２つのシャッターを用いて、それぞ
れ異なるＳＬＭからの２つの異なる画像フレームを、単
一フレームのタイミング周期に配置する方法を示してあ
る。ＳＬＭ１３０Ａは、時間周期Δｔの間、コンテンツ
Ａ１を表示する。同じ周期の間、ＳＬＭ１３０Ｂは、コ
ンテンツＢ１を表示する。シャッター４５０Ａは、この
周期の前半の間は開き、後半の周期中は閉じている。こ
の作用によって、コンテンツＡ１は時間周期の前半にの
み投写される。シャッター４５０Ｂは、この時間周期の
前半中は閉じており、次いで後半周期に開く。この作用
によって、コンテンツＢ１は後半周期の間にのみ投写さ
れる。結果的に、Δｔの時間周期中に、異なるコンテン
ツの２つのフレームが表示される。したがってフレーム
レートが倍増される。高速シャッターの開放／閉止周波
数は、システム内にＭ個のＳＬＭを用いる場合は、少な
くともＳＬＭの最大フレームレートのＭ倍である必要が
ある。２個以上のＳＬＭを使用する場合には、画像結合
のためにさらに多くのＴＩＲプリズムを、図４ａのシス
テムに追加することができる。
illumination system）を備える多重ＳＬＭを用いるこ
とによっても、有効フレームレートを増大させることが
できる。１つのＳＬＭが1秒間にＮ個の異なるフレーム
を生成できる場合に、Ｍ個のデバイスは1秒間にＭ×Ｎ
フレームを同時に生成することができる。図４ａは、２
つのＳＬＭである１３０Ａ、１３０Ｂを使用する好まし
い例を示している。各ＳＬＭは、ＴＩＲプリズム（１４
０Ａまたは１４０Ｂ）を介して、光ビーム（１０１Ａま
たは１０１Ｂ）によって照明される。高速度シャッター
（４５０Ａまたは４５０Ｂ）が各照明のオンオフを変調
させる。反射されたビーム画像は、第３のＴＩＲプリズ
ム１４０Ｃを介して結合され、次いで投写レンズ１６０
を介して１８０にあるスクリーン（図示せず）に投写さ
れる。図４ｂには、２つのシャッターを用いて、それぞ
れ異なるＳＬＭからの２つの異なる画像フレームを、単
一フレームのタイミング周期に配置する方法を示してあ
る。ＳＬＭ１３０Ａは、時間周期Δｔの間、コンテンツ
Ａ１を表示する。同じ周期の間、ＳＬＭ１３０Ｂは、コ
ンテンツＢ１を表示する。シャッター４５０Ａは、この
周期の前半の間は開き、後半の周期中は閉じている。こ
の作用によって、コンテンツＡ１は時間周期の前半にの
み投写される。シャッター４５０Ｂは、この時間周期の
前半中は閉じており、次いで後半周期に開く。この作用
によって、コンテンツＢ１は後半周期の間にのみ投写さ
れる。結果的に、Δｔの時間周期中に、異なるコンテン
ツの２つのフレームが表示される。したがってフレーム
レートが倍増される。高速シャッターの開放／閉止周波
数は、システム内にＭ個のＳＬＭを用いる場合は、少な
くともＳＬＭの最大フレームレートのＭ倍である必要が
ある。２個以上のＳＬＭを使用する場合には、画像結合
のためにさらに多くのＴＩＲプリズムを、図４ａのシス
テムに追加することができる。
【００１９】図５は、図４ａよりも簡単な配設が可能
な、多重パネル技術の別の好ましい例を示す。ＩＴＲプ
リズムの代わりに、偏光ビームスプリッタ５４０を用い
て２つのＳＬＭからの画像を結合する。偏光ビームスプ
リッタはまた、１つの入力光ビーム１０１を、それぞれ
が２つのＳＬＭを照明する２つのビーム（１０１Ａおよ
び１０１Ｂ）に分離する。この偏光ビームスプリッタの
作用によって、ＳＬＭ１３０Ａに向けられたビーム１０
１ＡはＰ偏光し、ＳＬＭ１３０Ｂに向けられたビーム１
０１ＢはＳ偏光される。ＳＬＭによって反射された後
に、ＳＬＭ１３０Ａからの画像ビームが、偏光ビームス
プリッタ表面で投写レンズ１６０の方向に反射されるた
めには、１０１Ｓで示されるように、Ｓ偏光画像を含ん
でいなくてはならない。他方、ＳＬＭ１３０Ｂからの画
像ビームは、偏光ビームスプリッタ表面を通過するため
には、１０１Ｐで示すように、Ｐ偏光されている必要が
ある。
な、多重パネル技術の別の好ましい例を示す。ＩＴＲプ
リズムの代わりに、偏光ビームスプリッタ５４０を用い
て２つのＳＬＭからの画像を結合する。偏光ビームスプ
リッタはまた、１つの入力光ビーム１０１を、それぞれ
が２つのＳＬＭを照明する２つのビーム（１０１Ａおよ
び１０１Ｂ）に分離する。この偏光ビームスプリッタの
作用によって、ＳＬＭ１３０Ａに向けられたビーム１０
１ＡはＰ偏光し、ＳＬＭ１３０Ｂに向けられたビーム１
０１ＢはＳ偏光される。ＳＬＭによって反射された後
に、ＳＬＭ１３０Ａからの画像ビームが、偏光ビームス
プリッタ表面で投写レンズ１６０の方向に反射されるた
めには、１０１Ｓで示されるように、Ｓ偏光画像を含ん
でいなくてはならない。他方、ＳＬＭ１３０Ｂからの画
像ビームは、偏光ビームスプリッタ表面を通過するため
には、１０１Ｐで示すように、Ｐ偏光されている必要が
ある。
【００２０】結果的に、ＳＬＭに向けられたビームの偏
光軸は、反射後に９０度回転されなくてはならない。Ｓ
ＬＭがＤＭＤまたはＴＭＡデバイスなどのマイクロミラ
ーディスプレイである場合には、反射ビームの偏光は入
射ビームと同じになる。この場合には、１／４波長リタ
ーダプレート５２０Ａ、５２０Ｂを用いて、ＳＬＭから
反射されたビームの偏光軸を９０度回転させる（ＰをＳ
に回転させ、ＳをＰに回転させる）必要がある。ＳＬＭ
がＦＬＣＳＬＭなどの液晶ディスプレイベースである場
合には、この偏光回転は、一般にＳＬＭを用いて行うこ
とができる。この場合には、１／４波長リターダは必要
ではない。２つの画像ビーム（１０１Ｓ、１０１Ｐ）間
に偏光差があるために、偏光ローテータ５５０ａおよび
リニア偏光５５０ｂを備える、偏光セレクタ５５０を用
いて、投写レンズ１６０に進むいずれかのビームを選択
することができる。これは図４ａの装置における２つの
シャッターに相当する機能である。ビーム１０１Ｓが偏
光セレクタを通過する状態は、シャッター４５０Ａが開
き、４５０Ｂが閉じた状態に相当する。ビーム１０１Ｐ
が通過する状態は、シャッター４５０Ａが閉じて、４５
０Ｂが開いた状態に相当する。
光軸は、反射後に９０度回転されなくてはならない。Ｓ
ＬＭがＤＭＤまたはＴＭＡデバイスなどのマイクロミラ
ーディスプレイである場合には、反射ビームの偏光は入
射ビームと同じになる。この場合には、１／４波長リタ
ーダプレート５２０Ａ、５２０Ｂを用いて、ＳＬＭから
反射されたビームの偏光軸を９０度回転させる（ＰをＳ
に回転させ、ＳをＰに回転させる）必要がある。ＳＬＭ
がＦＬＣＳＬＭなどの液晶ディスプレイベースである場
合には、この偏光回転は、一般にＳＬＭを用いて行うこ
とができる。この場合には、１／４波長リターダは必要
ではない。２つの画像ビーム（１０１Ｓ、１０１Ｐ）間
に偏光差があるために、偏光ローテータ５５０ａおよび
リニア偏光５５０ｂを備える、偏光セレクタ５５０を用
いて、投写レンズ１６０に進むいずれかのビームを選択
することができる。これは図４ａの装置における２つの
シャッターに相当する機能である。ビーム１０１Ｓが偏
光セレクタを通過する状態は、シャッター４５０Ａが開
き、４５０Ｂが閉じた状態に相当する。ビーム１０１Ｐ
が通過する状態は、シャッター４５０Ａが閉じて、４５
０Ｂが開いた状態に相当する。
【００２１】前節においては、多数のカラー画像を投写
するために異なるサブパネルにカラー照明をする例を用
いて、パターン投写技術を説明した。同一カラー（例え
ば白）ではあるが、強度を倍率変更した照明を、異なる
サブパネルに応用することによって、多数のグレーレベ
ルの画像を生成することができる。例えば、図２ａの装
置を参照すると、４つの分離経路（２０１Ａ、２０１
Ｂ、２０１Ｃおよび２０１Ｄ）の光強度は、４つの経路
に適当な開口の開口絞りを挿入することによって８：
４：２：１に倍率変更することができる。結果的に、４
つの経路によって照明される４つのサブパネルも、図６
ａに示すように、８：４：２：１の輝度変倍となる。４
つのサブピクセルからなるコンポジットピクセル６３０
１は、したがってそれぞれが異なる輝度を有する４つの
サブピクセルの組合せによって、１６のグレーレベル
（０〜１５）のコンポジット輝度を表示することができ
る。この方法は、「変倍照明」（Scaled Illuminatio
n）と呼ぶことができる。
するために異なるサブパネルにカラー照明をする例を用
いて、パターン投写技術を説明した。同一カラー（例え
ば白）ではあるが、強度を倍率変更した照明を、異なる
サブパネルに応用することによって、多数のグレーレベ
ルの画像を生成することができる。例えば、図２ａの装
置を参照すると、４つの分離経路（２０１Ａ、２０１
Ｂ、２０１Ｃおよび２０１Ｄ）の光強度は、４つの経路
に適当な開口の開口絞りを挿入することによって８：
４：２：１に倍率変更することができる。結果的に、４
つの経路によって照明される４つのサブパネルも、図６
ａに示すように、８：４：２：１の輝度変倍となる。４
つのサブピクセルからなるコンポジットピクセル６３０
１は、したがってそれぞれが異なる輝度を有する４つの
サブピクセルの組合せによって、１６のグレーレベル
（０〜１５）のコンポジット輝度を表示することができ
る。この方法は、「変倍照明」（Scaled Illuminatio
n）と呼ぶことができる。
【００２２】異なるサブパネル上の照度を倍率変更する
他に、変倍照明を、単一光パターンを用いてＳＬＭ上の
隣接ピクセルに応用することもできる。例えば、図６ｂ
に示すように、照明パターン中の各光スポット１００
が、オフセット位置にある隣接する４つのサブピクセル
を照明することによって、４つの隣接するサブピクセル
のそれぞれに対する照度を、各ピクセル内の数字が示す
ように、１：２：４：８に変倍することができる。同様
に、長方形照明スポット（これは２つのマイクロ・シリ
ンダ・レンズのアレイを交差積層することによって得ら
れる）によっても、図６ｃに示すように、同じことが可
能である。ピクセルが６つのサブピクセルを有する場合
には、図６ｄに示すように６４のグレーレベルを得るこ
とができる。照明パターンが光ストライプを含む場合に
は、各ストライプが3列のピクセルを対象として、図６
ｅに示すように、１：２：４の照明倍率を生成すること
ができる。
他に、変倍照明を、単一光パターンを用いてＳＬＭ上の
隣接ピクセルに応用することもできる。例えば、図６ｂ
に示すように、照明パターン中の各光スポット１００
が、オフセット位置にある隣接する４つのサブピクセル
を照明することによって、４つの隣接するサブピクセル
のそれぞれに対する照度を、各ピクセル内の数字が示す
ように、１：２：４：８に変倍することができる。同様
に、長方形照明スポット（これは２つのマイクロ・シリ
ンダ・レンズのアレイを交差積層することによって得ら
れる）によっても、図６ｃに示すように、同じことが可
能である。ピクセルが６つのサブピクセルを有する場合
には、図６ｄに示すように６４のグレーレベルを得るこ
とができる。照明パターンが光ストライプを含む場合に
は、各ストライプが3列のピクセルを対象として、図６
ｅに示すように、１：２：４の照明倍率を生成すること
ができる。
【００２３】前節で述べた方法によって、投写されたカ
ラー画像は、ディスプレイパネル上の各サブピクセルが
１つまたは数ピクセルだけ分離されているために、なお
カラートライアド構造の「様相」を含んでいる。これに
よって、カラー画像中に望ましくないアーティファクト
が現れる可能性がある。光パターンをディスプレイパネ
ル上に投写する場合と同様の、投写および経路結合の光
学システムを応用すれば、物理的に分離されたサブピク
セルを結合し、かつＲ、Ｇ、Ｂサブピクセルを１つのピ
クセルにすること、すなわちカラートライアドの様相を
除去することが可能である。この基本コンセプトは図７
ａに示してある。経路分離光学系および結合光学系は、
類似のものであるので、ディスプレイパネルが反射型で
ある場合には、１組の分離／結合光学システム７８０の
みが必要となる。レンズ１２０は、パターンプレート１
１０を照明することで得られる光パターン１００を、Ｓ
ＬＭ１３０上に投写し、投写レンズ１６０は、ＳＬＭか
らの画像をスクリーン（図示せず）に投写する。経路分
離／結合光学系は照明ビームをディスプレイパネルにつ
ながる複数の経路７８１に分離し、ディスプレイパネル
を４つのサブパネル７００に分割する。同じ光学系が、
４つのサブピクセルから反射された画像を再結合して、
それぞれが異なるサブピクセル７９０からの４つのピク
セルの重ね合わせたピクセルを有する、単一パネルに併
合する。
ラー画像は、ディスプレイパネル上の各サブピクセルが
１つまたは数ピクセルだけ分離されているために、なお
カラートライアド構造の「様相」を含んでいる。これに
よって、カラー画像中に望ましくないアーティファクト
が現れる可能性がある。光パターンをディスプレイパネ
ル上に投写する場合と同様の、投写および経路結合の光
学システムを応用すれば、物理的に分離されたサブピク
セルを結合し、かつＲ、Ｇ、Ｂサブピクセルを１つのピ
クセルにすること、すなわちカラートライアドの様相を
除去することが可能である。この基本コンセプトは図７
ａに示してある。経路分離光学系および結合光学系は、
類似のものであるので、ディスプレイパネルが反射型で
ある場合には、１組の分離／結合光学システム７８０の
みが必要となる。レンズ１２０は、パターンプレート１
１０を照明することで得られる光パターン１００を、Ｓ
ＬＭ１３０上に投写し、投写レンズ１６０は、ＳＬＭか
らの画像をスクリーン（図示せず）に投写する。経路分
離／結合光学系は照明ビームをディスプレイパネルにつ
ながる複数の経路７８１に分離し、ディスプレイパネル
を４つのサブパネル７００に分割する。同じ光学系が、
４つのサブピクセルから反射された画像を再結合して、
それぞれが異なるサブピクセル７９０からの４つのピク
セルの重ね合わせたピクセルを有する、単一パネルに併
合する。
【００２４】図７ｂは、この方法の一例を示す。図3で
用いられた経路分離光学系は、経路分離用と結合用の光
学系の両方として用いられる。レンズ１２０ａおよび１
２０ｂは、パターンプレート１１０上の光パターンを、
４つのサブピクセルを画定する４つの分離された経路
で、ＳＬＭ１３０上に投写する。レンズ１２０ｂおよび
１６０は、投写レンズとして作用し、距離１８０に再結
合された画像を投写する。この複合レンズは、コンデン
サレンズ式でも、シュリーレン光学系方式でもよい。望
ましい場合には、複合レンズに２つ以上の構成要素を使
用して、必要であればこれらの構成要素が分離／結合光
学系の間に散在しもよい。ＴＩＲプリズム７４０は、照
明ビームを画像ビームから分離する。
用いられた経路分離光学系は、経路分離用と結合用の光
学系の両方として用いられる。レンズ１２０ａおよび１
２０ｂは、パターンプレート１１０上の光パターンを、
４つのサブピクセルを画定する４つの分離された経路
で、ＳＬＭ１３０上に投写する。レンズ１２０ｂおよび
１６０は、投写レンズとして作用し、距離１８０に再結
合された画像を投写する。この複合レンズは、コンデン
サレンズ式でも、シュリーレン光学系方式でもよい。望
ましい場合には、複合レンズに２つ以上の構成要素を使
用して、必要であればこれらの構成要素が分離／結合光
学系の間に散在しもよい。ＴＩＲプリズム７４０は、照
明ビームを画像ビームから分離する。
【００２５】図７ｃは、図３ｃで用いた経路分離光学系
の別の装置例を示す。この装置は、２セットの３つの二
色性リフレクタ（３３１、３３２）を使用して、光ビー
ムをＲ、Ｇ、Ｂの３つの経路に分離する。各二色性リフ
レクタは、選択された光のバンド（Ｒ、Ｇ、Ｂ）だけを
反射し、残部を通過させる。投写レンズ１２０は、光パ
ターンをディスプレイパネル上に投写する。３つの二色
性リフレクタを２組、図のように配列し、各経路が同じ
長さとなるようにする。（これは、標準の投写レンズを
用いる場合に好ましい。シュリーレン投写光学系を応用
して、投写ビームが平行ビームである場合には、３つの
二色性ミラーで十分となる。）各二色性リフレクタの角
度を調整することによって、３つの経路をわずかにオフ
セットさせて、３つのサブピクセルを画定することがで
きる。ディスプレイパネルで反射された画像ビームは、
再結合されて投写レンズ１６０によって投写される。３
つのサブパネルが１つに併合される。
の別の装置例を示す。この装置は、２セットの３つの二
色性リフレクタ（３３１、３３２）を使用して、光ビー
ムをＲ、Ｇ、Ｂの３つの経路に分離する。各二色性リフ
レクタは、選択された光のバンド（Ｒ、Ｇ、Ｂ）だけを
反射し、残部を通過させる。投写レンズ１２０は、光パ
ターンをディスプレイパネル上に投写する。３つの二色
性リフレクタを２組、図のように配列し、各経路が同じ
長さとなるようにする。（これは、標準の投写レンズを
用いる場合に好ましい。シュリーレン投写光学系を応用
して、投写ビームが平行ビームである場合には、３つの
二色性ミラーで十分となる。）各二色性リフレクタの角
度を調整することによって、３つの経路をわずかにオフ
セットさせて、３つのサブピクセルを画定することがで
きる。ディスプレイパネルで反射された画像ビームは、
再結合されて投写レンズ１６０によって投写される。３
つのサブパネルが１つに併合される。
【００２６】上記の説明において、経路／カラー分離お
よび結合光学系は、ＳＬＭと投写レンズの間に配置され
る。この配設は、ディスプレイパネルと投写レンズとの
間に大きな光学経路長を必要とする。代替手法として
は、分離光学系をＳＬＭ前方に（すなわち光経路の上流
に）配置し、投写レンズの後に経路／カラー併合光学系
を使用する。図８ａは一般的なアイデアを示す。複数の
サブパネルを１つに併合するために、各サブパネルは異
なる光特性を有し、これによって併合光学系が各サブパ
ネルに関連するビームを独立に位置合わせできなくては
ならない。サブパネルの併合は、異なるカラー（カラー
投写を生成する場合）に基づくか、または異なる偏光状
態に基づくこともできる（白黒または、グレースケール
画像を投写する場合）。例えば図８は、（２セットの二
色性ミラーを使用する）照明装置が図３ｃと類似のもの
であり、さらに投写装置も２組の二色性ミラー３３３お
よび３３４を含む。それぞれの二色性ミラーの傾斜角度
を調整することによって、分離したサブパネルを単一の
パネルに位置合わせすることができる。
よび結合光学系は、ＳＬＭと投写レンズの間に配置され
る。この配設は、ディスプレイパネルと投写レンズとの
間に大きな光学経路長を必要とする。代替手法として
は、分離光学系をＳＬＭ前方に（すなわち光経路の上流
に）配置し、投写レンズの後に経路／カラー併合光学系
を使用する。図８ａは一般的なアイデアを示す。複数の
サブパネルを１つに併合するために、各サブパネルは異
なる光特性を有し、これによって併合光学系が各サブパ
ネルに関連するビームを独立に位置合わせできなくては
ならない。サブパネルの併合は、異なるカラー（カラー
投写を生成する場合）に基づくか、または異なる偏光状
態に基づくこともできる（白黒または、グレースケール
画像を投写する場合）。例えば図８は、（２セットの二
色性ミラーを使用する）照明装置が図３ｃと類似のもの
であり、さらに投写装置も２組の二色性ミラー３３３お
よび３３４を含む。それぞれの二色性ミラーの傾斜角度
を調整することによって、分離したサブパネルを単一の
パネルに位置合わせすることができる。
【００２７】サブパネルが微分不可能特性の光で照明さ
れる場合には、サブパネルの併合は、異なるサブパネル
を通過する光学経路を空間的に分解し、各経路をそれぞ
れ異なるリフレクタに導き、次いで各リフレクタの角度
を調整してそれらを併合することによって実施できる。
図８ｃは光学装置の例を示している。簡単にするため
に、説明には透過型のディスプレイパネルを使用する。
反射型については、原理は同じである。３つの分離され
た照明ビーム（８０１Ａ〜Ｃ）は、３つの所定のサブパ
ネルを有するＳＬＭを照明する。各ビームのそれぞれの
対応するサブパネルとの位置合わせは、リフレクタ８２
０Ａ〜Ｃを調整することによって達成される。ＳＬＭへ
のビームの入射角度は、ビームが距離の離れたディスプ
レイパネルから離れると、互いに重畳しないように選択
される。３つのレンズ１６０Ａ〜Ｃを用いて画像をディ
スプレイパネル上に投写し、それぞれの投写レンズが、
１つのサブパネルからの１つのビームを受ける。この結
果、各投写レンズは、ただ１つのサブパネルの画像だけ
を投写し、別の２つのサブパネルのものは投写しない。
したがって、各サブパネルに対応する投写経路は、どの
ようなカラーであっても、あるいは偏光がされていよう
とも、空間的にも分解される。したがってリフレクタ８
３０のシステムを用いて、投写経路を方向変更すること
によって、距離の離れた場所でそれを併合することがで
きる。
れる場合には、サブパネルの併合は、異なるサブパネル
を通過する光学経路を空間的に分解し、各経路をそれぞ
れ異なるリフレクタに導き、次いで各リフレクタの角度
を調整してそれらを併合することによって実施できる。
図８ｃは光学装置の例を示している。簡単にするため
に、説明には透過型のディスプレイパネルを使用する。
反射型については、原理は同じである。３つの分離され
た照明ビーム（８０１Ａ〜Ｃ）は、３つの所定のサブパ
ネルを有するＳＬＭを照明する。各ビームのそれぞれの
対応するサブパネルとの位置合わせは、リフレクタ８２
０Ａ〜Ｃを調整することによって達成される。ＳＬＭへ
のビームの入射角度は、ビームが距離の離れたディスプ
レイパネルから離れると、互いに重畳しないように選択
される。３つのレンズ１６０Ａ〜Ｃを用いて画像をディ
スプレイパネル上に投写し、それぞれの投写レンズが、
１つのサブパネルからの１つのビームを受ける。この結
果、各投写レンズは、ただ１つのサブパネルの画像だけ
を投写し、別の２つのサブパネルのものは投写しない。
したがって、各サブパネルに対応する投写経路は、どの
ようなカラーであっても、あるいは偏光がされていよう
とも、空間的にも分解される。したがってリフレクタ８
３０のシステムを用いて、投写経路を方向変更すること
によって、距離の離れた場所でそれを併合することがで
きる。
【００２８】ここまでＳＬＭ上のサブパネルは、例えば
図２ｂで示すように、異なるピクセルの密接に相互結合
されたグループとして定義された。代替的なサブパネル
の定義方法としては、図９ｂに示すように、ディスプレ
イパネルを、３つの完全分離、かつ隔離された領域（１
３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ）に分離し、各領域を異な
るカラー（９００Ｒ、９００Ｇ、９００Ｂ）の一体の連
続した長方形ビームで照明する方法がある。この照明パ
ターンは、図９ａに示すように、開口プレートまたは透
明な開口９００を有するシャドーマスク９１０を照明す
ることによって生成することができる。次いで結合光学
系が、図９ｃに示すように、３つのサブパネルを１つに
再結合する。先述の照明光学系および併合光学系は、照
明パターンをサブパネルに位置合わせするために、リフ
レクタをより大きな角度でオフセットさせなくてはなら
ないこと以外は、ここでも適用できる。サブパネルを、
隔離かつ分離された領域として定義することには、少な
くとも２つの利点がある。第１に、複雑なパターンプレ
ートが開口プレートに置き換えられる。第２には、開口
画像をディスプレイパネル上に投写する照明光学系に対
する要件が、微細パターンを投写し、それをディスプレ
イパネル上の選択されたピクセルに位置合わせするため
の照明光学系の要件よりも、要求される厳密さが低いこ
とがある。したがって以下に示す好ましい例は、開口プ
レートで画定される、隔離かつ分離されたサブパネルに
基づいて説明する。しかし、以下の手法は原理的に、密
接に相互連結されたサブパネルにも適用できることに留
意すべきである。
図２ｂで示すように、異なるピクセルの密接に相互結合
されたグループとして定義された。代替的なサブパネル
の定義方法としては、図９ｂに示すように、ディスプレ
イパネルを、３つの完全分離、かつ隔離された領域（１
３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂ）に分離し、各領域を異な
るカラー（９００Ｒ、９００Ｇ、９００Ｂ）の一体の連
続した長方形ビームで照明する方法がある。この照明パ
ターンは、図９ａに示すように、開口プレートまたは透
明な開口９００を有するシャドーマスク９１０を照明す
ることによって生成することができる。次いで結合光学
系が、図９ｃに示すように、３つのサブパネルを１つに
再結合する。先述の照明光学系および併合光学系は、照
明パターンをサブパネルに位置合わせするために、リフ
レクタをより大きな角度でオフセットさせなくてはなら
ないこと以外は、ここでも適用できる。サブパネルを、
隔離かつ分離された領域として定義することには、少な
くとも２つの利点がある。第１に、複雑なパターンプレ
ートが開口プレートに置き換えられる。第２には、開口
画像をディスプレイパネル上に投写する照明光学系に対
する要件が、微細パターンを投写し、それをディスプレ
イパネル上の選択されたピクセルに位置合わせするため
の照明光学系の要件よりも、要求される厳密さが低いこ
とがある。したがって以下に示す好ましい例は、開口プ
レートで画定される、隔離かつ分離されたサブパネルに
基づいて説明する。しかし、以下の手法は原理的に、密
接に相互連結されたサブパネルにも適用できることに留
意すべきである。
【００２９】図１０ａ〜１０ｃは、好ましいカラープロ
ジェクタの例を示す。ＳＬＭは、ＤＭＤまたＴＭＡなど
の照明光の偏光に依存しない種類のものである。簡単に
するために、図１０ａの光学配置は、ＳＬＭが透過型で
あると仮定して示してある。反射型ＳＬＭを使用する原
理は同じである。それぞれの二色性リフレクタ３３１Ｒ
〜Ｂの角度を設定することによって、開口プレート９１
０の開口の画像を、それぞれが異なる原色を帯びた、３
つのサブパネル１３０Ｒ〜Ｂに分離して向けることがで
きる。したがってこのＳＬＭは、それぞれが異なる原色
で照明された３つのサブパネルを有する。投写レンズ３
３３Ｒ〜Ｂの後に置かれた２色性リフレクタのそれぞれ
は、対応する原色を有する１つの、かつ唯一のサブパネ
ルからのビームだけを反射する。リフレクタの角度を適
切に調節することによって、３つのサブパネルの画像
を、距離の離れた位置１８０の投写スクリーン上で併合
することができる。このようにしてカラー画像を投写す
ることができる。
ジェクタの例を示す。ＳＬＭは、ＤＭＤまたＴＭＡなど
の照明光の偏光に依存しない種類のものである。簡単に
するために、図１０ａの光学配置は、ＳＬＭが透過型で
あると仮定して示してある。反射型ＳＬＭを使用する原
理は同じである。それぞれの二色性リフレクタ３３１Ｒ
〜Ｂの角度を設定することによって、開口プレート９１
０の開口の画像を、それぞれが異なる原色を帯びた、３
つのサブパネル１３０Ｒ〜Ｂに分離して向けることがで
きる。したがってこのＳＬＭは、それぞれが異なる原色
で照明された３つのサブパネルを有する。投写レンズ３
３３Ｒ〜Ｂの後に置かれた２色性リフレクタのそれぞれ
は、対応する原色を有する１つの、かつ唯一のサブパネ
ルからのビームだけを反射する。リフレクタの角度を適
切に調節することによって、３つのサブパネルの画像
を、距離の離れた位置１８０の投写スクリーン上で併合
することができる。このようにしてカラー画像を投写す
ることができる。
【００３０】最善の結果を得るには、３つの分離された
サブパネルの照明は、光の損失を最小に押える必要があ
る。これは、照明経路を投写レンズの画像経路と一致さ
せることによって達成できる。図１０ａに示すように、
光源開口プレート９１０からの光ビームは、最初に第１
の集光レンズ１２０ａによって平行化される。次いで平
行化されたビームは１組の二色性ミラー３３１を用い
て、それぞれが原色を帯びる３つの照明ビーム１００１
Ｒ〜Ｂに分離される。各照明ビームの角度は、第２の集
光レンズ１２０ｂを通過後に、各照明ビームの光円錐が
対応するサブパネルを通過して、集光レンズ１６０の入
射瞳（entrance pupil）に達するように選択される。結
果的に、各照明ビームは、対応するサブパネルのみを照
明し、ランプからの光のほとんどが、投写レンズにおい
て集光される。
サブパネルの照明は、光の損失を最小に押える必要があ
る。これは、照明経路を投写レンズの画像経路と一致さ
せることによって達成できる。図１０ａに示すように、
光源開口プレート９１０からの光ビームは、最初に第１
の集光レンズ１２０ａによって平行化される。次いで平
行化されたビームは１組の二色性ミラー３３１を用い
て、それぞれが原色を帯びる３つの照明ビーム１００１
Ｒ〜Ｂに分離される。各照明ビームの角度は、第２の集
光レンズ１２０ｂを通過後に、各照明ビームの光円錐が
対応するサブパネルを通過して、集光レンズ１６０の入
射瞳（entrance pupil）に達するように選択される。結
果的に、各照明ビームは、対応するサブパネルのみを照
明し、ランプからの光のほとんどが、投写レンズにおい
て集光される。
【００３１】ＦＬＣＤ、ＤＭＤ、ＴＭＡなどの反射型デ
ィスプレイデバイス用としては、図１０ｂに示すよう
に、ＴＩＲプリズムまたは偏光ビームスプリッタ１４０
を使用して、投写ビームを折り畳むことができる。この
ような場合の好ましい例は、照明ビーム光の分離と投写
ビームの折り畳みを異なる面で行うことである。図１０
ｂに示すように、投写ビーム１０５０の折り畳みは、ｘ
−ｚ面上である。図１０ｂの上面図である図１０ｃは、
照明ビームの分離はｘ−ｙ面であることを示している。
結果的に、これらの照明ビーム１００１Ｒ〜Ｂのすべて
が、ＴＩＲプリズムに入射し、ｘ−ｚ面上で見た場合と
同じ角度でＴＩＲ表面１４０１に当たる。したがってｘ
−ｙ面上で見たこれらの照明ビームの角度差が、ＴＩＲ
プリズムまたは偏光ビームスプリッタの性能に与える影
響は最小である。ＤＭＤやＴＭＡなどのマイクロミラー
型のＳＬＭを用いる場合には、ディスプレイパネルを、
マイクロミラーの傾斜面が照明ビームの分離面と同じ面
とならない（すなわち図１０ｃにおけるｘ−ｙ面ではな
い）ように位置合わせするのが好ましい。またこうする
ことによって、これらのディスプレイ装置は基本的にピ
クセルの反射強度を制御するのにマイクロミラーの傾斜
角度を用いるために、分離された照明ビームの角度差
が、これらのディスプレイ装置の性能に与える影響を最
小にする。
ィスプレイデバイス用としては、図１０ｂに示すよう
に、ＴＩＲプリズムまたは偏光ビームスプリッタ１４０
を使用して、投写ビームを折り畳むことができる。この
ような場合の好ましい例は、照明ビーム光の分離と投写
ビームの折り畳みを異なる面で行うことである。図１０
ｂに示すように、投写ビーム１０５０の折り畳みは、ｘ
−ｚ面上である。図１０ｂの上面図である図１０ｃは、
照明ビームの分離はｘ−ｙ面であることを示している。
結果的に、これらの照明ビーム１００１Ｒ〜Ｂのすべて
が、ＴＩＲプリズムに入射し、ｘ−ｚ面上で見た場合と
同じ角度でＴＩＲ表面１４０１に当たる。したがってｘ
−ｙ面上で見たこれらの照明ビームの角度差が、ＴＩＲ
プリズムまたは偏光ビームスプリッタの性能に与える影
響は最小である。ＤＭＤやＴＭＡなどのマイクロミラー
型のＳＬＭを用いる場合には、ディスプレイパネルを、
マイクロミラーの傾斜面が照明ビームの分離面と同じ面
とならない（すなわち図１０ｃにおけるｘ−ｙ面ではな
い）ように位置合わせするのが好ましい。またこうする
ことによって、これらのディスプレイ装置は基本的にピ
クセルの反射強度を制御するのにマイクロミラーの傾斜
角度を用いるために、分離された照明ビームの角度差
が、これらのディスプレイ装置の性能に与える影響を最
小にする。
【００３２】ＦＬＣ式ＳＬＭを画像供給源として用いる
場合には、各ＦＬＣセルの電極に印加する電荷は、投写
しようとする各ポジティブフレーム（非逆転）に、逆フ
レーム（inverted frame）を表示することによってバラ
ンスさせる必要がある。逆フレームにおいては、画像を
搬送する光の偏光軸は、ポジティブフレーム上の画像光
の偏光軸に直角である。ポジティブフレームおよび逆転
フレームの両方を投写し、両者を全ポジティブ画像とし
て見えるようにするために、偏光ローテータを使用して
各逆転フレームの軸の偏光を切り替え、これによって逆
転フレームをポジティブフレームに変換することができ
る。しかしながら、ＦＬＣ型ＳＬＭは、反射型ディスプ
レイであるために、これは照明ビームおよび反射ビーム
がパネル前方で多くの共通スペースを共有する必要があ
り、偏光スイッチングの配設は投写光学系設計によって
複合化される。基本的な解決策は、軸ずれ投写原理とＴ
ＩＲ（total internal reflection）プリズムの使用を
組み合わせることである。
場合には、各ＦＬＣセルの電極に印加する電荷は、投写
しようとする各ポジティブフレーム（非逆転）に、逆フ
レーム（inverted frame）を表示することによってバラ
ンスさせる必要がある。逆フレームにおいては、画像を
搬送する光の偏光軸は、ポジティブフレーム上の画像光
の偏光軸に直角である。ポジティブフレームおよび逆転
フレームの両方を投写し、両者を全ポジティブ画像とし
て見えるようにするために、偏光ローテータを使用して
各逆転フレームの軸の偏光を切り替え、これによって逆
転フレームをポジティブフレームに変換することができ
る。しかしながら、ＦＬＣ型ＳＬＭは、反射型ディスプ
レイであるために、これは照明ビームおよび反射ビーム
がパネル前方で多くの共通スペースを共有する必要があ
り、偏光スイッチングの配設は投写光学系設計によって
複合化される。基本的な解決策は、軸ずれ投写原理とＴ
ＩＲ（total internal reflection）プリズムの使用を
組み合わせることである。
【００３３】好ましい装置を図１１に示してある。ＴＩ
Ｒプリズム１４０は、照明ビーム１１０１Ａおよび反射
ビーム１１０１Ｂの緊密な折畳みを可能とし、これによ
って照明端および反射端での光学系が干渉することなく
適合させることができる。これは、投写ビーム１１０１
ＢがＦＬＣ型ＳＬＭ１３０５の表面に垂直な軸からずれ
ているために、軸ずれ投写（off-axis projection）と
呼ばれる。ＴＩＲ装置における基本要件は、照明ビーム
および反射ビームが、ＴＩＲ表面１４０１と２つのわず
かに異なる角度で、交差することであり、１つは全内部
反射に対応し、１つは透過に対応する。リニア偏光子１
１６０は、光がＳＬＭ１３０に達する以前に、すべての
照明光を偏光する。偏光ローテータは、１１７０Ａ、１
１７０Ｂまたは１１８０Ｃに配置することが可能であ
り、ＳＬＭ上の画像フレームの状態に応じて動作する。
クリーンアップ偏光子１１６１を、投写レンズ１６０の
後に配置して、すべての投写されたフレームが好ましく
偏光されることを確実にすることができる。
Ｒプリズム１４０は、照明ビーム１１０１Ａおよび反射
ビーム１１０１Ｂの緊密な折畳みを可能とし、これによ
って照明端および反射端での光学系が干渉することなく
適合させることができる。これは、投写ビーム１１０１
ＢがＦＬＣ型ＳＬＭ１３０５の表面に垂直な軸からずれ
ているために、軸ずれ投写（off-axis projection）と
呼ばれる。ＴＩＲ装置における基本要件は、照明ビーム
および反射ビームが、ＴＩＲ表面１４０１と２つのわず
かに異なる角度で、交差することであり、１つは全内部
反射に対応し、１つは透過に対応する。リニア偏光子１
１６０は、光がＳＬＭ１３０に達する以前に、すべての
照明光を偏光する。偏光ローテータは、１１７０Ａ、１
１７０Ｂまたは１１８０Ｃに配置することが可能であ
り、ＳＬＭ上の画像フレームの状態に応じて動作する。
クリーンアップ偏光子１１６１を、投写レンズ１６０の
後に配置して、すべての投写されたフレームが好ましく
偏光されることを確実にすることができる。
【００３４】通常ＦＬＣ型ＳＬＭ上では、ＦＬＣセルに
印加される電荷をバランスさせるために、逆画像フレー
ムは、１つのポジティブ（非逆転）フレームを表示した
直後に表示される。これに応じて、切り替え式偏光ロー
テータは、各フレームで状態を変更しなくてはならな
い。ＦＬＣは有限の応答時間を有するので、ＳＬＭがそ
の画像を逆転させる場合に、短い遷移期間がある。この
遷移期間中には、画像のコントラストが低い。フレーム
レートが高くなるにつれて、この遷移期間の影響が現れ
る可能性がある。またこの電荷バランス方法は、偏光ロ
ーテータの後では２つの連続するフレーム毎にそれらが
同じフレームに見えるために、有効フレームレートを低
下させる。前記の「フレーム・バイ・フレーム」式のバ
ランスの代わりに、電荷をバランスさせる好ましい方法
は、「スタック・バイ・スタック」式のバランスであ
り、これはいくつかの全ポジティブ画像を連続して表示
し、次いでその逆フレームを連続して表示する。切り替
え式偏光ローテータが、スタック毎に状態を変化させ
る。この表示方法によって、高フレームレートにおける
コントラストが改善される。
印加される電荷をバランスさせるために、逆画像フレー
ムは、１つのポジティブ（非逆転）フレームを表示した
直後に表示される。これに応じて、切り替え式偏光ロー
テータは、各フレームで状態を変更しなくてはならな
い。ＦＬＣは有限の応答時間を有するので、ＳＬＭがそ
の画像を逆転させる場合に、短い遷移期間がある。この
遷移期間中には、画像のコントラストが低い。フレーム
レートが高くなるにつれて、この遷移期間の影響が現れ
る可能性がある。またこの電荷バランス方法は、偏光ロ
ーテータの後では２つの連続するフレーム毎にそれらが
同じフレームに見えるために、有効フレームレートを低
下させる。前記の「フレーム・バイ・フレーム」式のバ
ランスの代わりに、電荷をバランスさせる好ましい方法
は、「スタック・バイ・スタック」式のバランスであ
り、これはいくつかの全ポジティブ画像を連続して表示
し、次いでその逆フレームを連続して表示する。切り替
え式偏光ローテータが、スタック毎に状態を変化させ
る。この表示方法によって、高フレームレートにおける
コントラストが改善される。
【００３５】図１２ａは、好ましいグレースケールプロ
ジェクタの例を示す。ＳＬＭは、ＤＭＤまたはＴＭＡな
どの照明光の偏光に依存しない形式のものである。ここ
でも説明を簡単にするために、図ではＳＬＭが透過型で
あると仮定している。偏光ビームスプリッタ１２２０、
ＴＩＲプリズム２２３および２つのリフレクタ２２４、
２２５が照明ビームを２つの経路に分離する。ディスプ
レイパネル１３０は、したがって２つのサブパネルで画
定され、それぞれのサブパネルが異なる偏光（Ｐまたは
Ｓ）の光で照明されている。投写レンズを通過後は、同
様の光学系が２つのサブパネルを、距離の離れた投写ス
クリーン上で併合する。第２の開口プレート９１１は、
２つの経路の一方に挿入されて、２つのサブパネル上に
変倍照明を生成する。例えば、各サブパネル上で１つの
ピクセルがサイズの等しい４つのサブピクセルを含む場
合には、１つのピクセルのグレーレベルは５（０〜４）
となる。２つのサブパネルへの照度が１：５に倍率変更
されると、結合グレーレベルは、２５（５×５）とな
る。
ジェクタの例を示す。ＳＬＭは、ＤＭＤまたはＴＭＡな
どの照明光の偏光に依存しない形式のものである。ここ
でも説明を簡単にするために、図ではＳＬＭが透過型で
あると仮定している。偏光ビームスプリッタ１２２０、
ＴＩＲプリズム２２３および２つのリフレクタ２２４、
２２５が照明ビームを２つの経路に分離する。ディスプ
レイパネル１３０は、したがって２つのサブパネルで画
定され、それぞれのサブパネルが異なる偏光（Ｐまたは
Ｓ）の光で照明されている。投写レンズを通過後は、同
様の光学系が２つのサブパネルを、距離の離れた投写ス
クリーン上で併合する。第２の開口プレート９１１は、
２つの経路の一方に挿入されて、２つのサブパネル上に
変倍照明を生成する。例えば、各サブパネル上で１つの
ピクセルがサイズの等しい４つのサブピクセルを含む場
合には、１つのピクセルのグレーレベルは５（０〜４）
となる。２つのサブパネルへの照度が１：５に倍率変更
されると、結合グレーレベルは、２５（５×５）とな
る。
【００３６】図１２ｂは、好ましいグレースケール用プ
ロジェクタの例を示している。ディスプレイパネルは、
ＦＬＣ式ＳＬＭなどの偏光に基づく形式のものである。
装置は、いくつかの追加の構成部品を除くと、基本的に
図１２ａと同様である。照明経路の分離および２つのサ
ブパネルの併合に、偏光差が使用される。しかしなが
ら、表示画像もまた偏光差に基づくために、追加の構成
要素を用いた特別な処理が必要となる。第１に、２つの
サブパネル上の画像は、常に異なる偏光状態を持つよう
に定義される。すなわち、サブパネル１３０ＡがＰ状態
の画像とＳ状態の背景を表示し、次いでサブパネル１３
０ＢがＳ状態の画像とＰ状態の背景を表示する。このよ
うにして、２つのサブパネルからの画像は、偏光ビーム
スプリッタ１２２１によって２つの経路に分離され、次
いで距離を置いた位置１８０で互いに併合される。した
がって、２つの画像の一方の偏光軸を９０度回転させ
て、両方の画像が同じ偏光状態で投写されるようにする
ために、１／２波長プレートが必要となる。スクリーン
開口１２１２は、望ましくないハーフ画像がスクリーン
に到達するのを防ぐために、必要である。また、偏光ロ
ーテータ１２７０が、逆画像フレームを投写するために
使用される。
ロジェクタの例を示している。ディスプレイパネルは、
ＦＬＣ式ＳＬＭなどの偏光に基づく形式のものである。
装置は、いくつかの追加の構成部品を除くと、基本的に
図１２ａと同様である。照明経路の分離および２つのサ
ブパネルの併合に、偏光差が使用される。しかしなが
ら、表示画像もまた偏光差に基づくために、追加の構成
要素を用いた特別な処理が必要となる。第１に、２つの
サブパネル上の画像は、常に異なる偏光状態を持つよう
に定義される。すなわち、サブパネル１３０ＡがＰ状態
の画像とＳ状態の背景を表示し、次いでサブパネル１３
０ＢがＳ状態の画像とＰ状態の背景を表示する。このよ
うにして、２つのサブパネルからの画像は、偏光ビーム
スプリッタ１２２１によって２つの経路に分離され、次
いで距離を置いた位置１８０で互いに併合される。した
がって、２つの画像の一方の偏光軸を９０度回転させ
て、両方の画像が同じ偏光状態で投写されるようにする
ために、１／２波長プレートが必要となる。スクリーン
開口１２１２は、望ましくないハーフ画像がスクリーン
に到達するのを防ぐために、必要である。また、偏光ロ
ーテータ１２７０が、逆画像フレームを投写するために
使用される。
【００３７】上記のカラートライアド型のディスプレイ
パネルからの画像を結合および併合する方法は、カラー
トライアドもしくはパターン投写手法によって生成され
たサブパネル構造だけでなく、カラートライアドを内蔵
するか、あるいは分離かつ隔離されたサブパネルを内蔵
する、どのディスプレイパネルにも適用できる。サブパ
ネルがＳＬＭ上の分離かつ隔離された領域として定義さ
れる場合には、すべてのサブパネルを白色光で照明し、
次いで二色性ミラーを用いて各サブパネルから所望のカ
ラーをフィルタリングし、次いでそれらを１つの画像に
併合することも可能である。この方法の難点は、この方
法が３分の２の光を放棄することである。同様に、図１
２ａに示したようなグレースケール用プロジェクタにお
いて、ＳＬＭは偏光しない光で照明することも可能であ
る。投写レンズ１５０の後の併合光学系が、所望のサブ
パネル画像をフィルタ抽出し、２分の１の光を放棄し
て、サブパネル画像を１つの画像に併合することも可能
である。
パネルからの画像を結合および併合する方法は、カラー
トライアドもしくはパターン投写手法によって生成され
たサブパネル構造だけでなく、カラートライアドを内蔵
するか、あるいは分離かつ隔離されたサブパネルを内蔵
する、どのディスプレイパネルにも適用できる。サブパ
ネルがＳＬＭ上の分離かつ隔離された領域として定義さ
れる場合には、すべてのサブパネルを白色光で照明し、
次いで二色性ミラーを用いて各サブパネルから所望のカ
ラーをフィルタリングし、次いでそれらを１つの画像に
併合することも可能である。この方法の難点は、この方
法が３分の２の光を放棄することである。同様に、図１
２ａに示したようなグレースケール用プロジェクタにお
いて、ＳＬＭは偏光しない光で照明することも可能であ
る。投写レンズ１５０の後の併合光学系が、所望のサブ
パネル画像をフィルタ抽出し、２分の１の光を放棄し
て、サブパネル画像を１つの画像に併合することも可能
である。
【００３８】マイクロレンズアレイを使用する方法に加
えて、光スポットまたは光ストライプを生成するには、
多くの別の方法がある。光の操方法に応じて、大別する
と３つの方法に分かれる。 （１）光変向素子（light re-directing element）アレ
イの使用：光変向素子は、光の方向を変えて所望の光の
パターンを生成する。一例としては球形マイクロレンズ
があり、これはすでに図１ａで述べたように円形スポッ
トのアレイを生成するのに使用することができる。他の
例としては図１３ａに示したマイクロシリンダ型レンズ
があり、これは図３ｄに示したように、ストライプのア
レイを生成することができる。図１３ｂに示すように、
マイクロシリンダ型レンズのアレイを、直交する方向に
２つ積重ねることによって、図６ｂ、６ｃに示すような
正方形光スポットを生成することができる。別の例とし
ては、光ファイバ束があり、この場合には各光ファイバ
が、他端を照明されると、図１３ｃに示すように１つの
光スポットとなる。凹型の反射面のアレイによっても、
図１３ｄに示すように、光のスポットまたはストライプ
を生成することができる。 （２）光マスキング素子の使用：図１３ｅ〜ｇに示すよ
うに、シャドーマスクは、透明なガラス上に反射パター
ン（マスク）をコーティングした形態にすることができ
る。シャドーマスクは、ポジティブ（すなわち光スポッ
トは、非マスク領域であり、残部がマスク領域）（図１
３ｆ）でも、ネガティブ（すなわち光スポットは、反射
膜をコーティングした領域）（図１３ｇ）でも可能であ
る。図中では、斜線領域は反射膜を示す。シャドーマス
クをパターンプレートとして使用することによって、画
像光の経路と照明光の経路とが結合解除される。図１４
は、一対の集光レンズを画像レンズとして使用する例を
示している。経路分離・再結合プリズムなどの光学系
は、間隔ｄで配置することができる。Ｓｓ＝２ｆ３の場
合には、ｄは２（ｆ３＋ｆ４）とすることができ、Ｓ
ｓ’＝２ｆ４となる。Ｓｓ＜２ｆ３の場合には、ｄはｄ
＞２（ｆ３＋ｆ４）となり、Ｓｓ＞２ｆ３の場合は、ｄ
＜２（ｆ３＋ｆ４）となる。 （３）光フィルタ素子アレイの使用：個別の目的に応じ
て、異なる光特性用フィルタリング素子を応用すること
ができる。例えば、マイクロカラーフィルタのモザイク
でカラーのパターンを生成することができる。強度差パ
ターンのフィルムは、異なる輝度の光スポットまたは光
ストライプを生成することができる。位相差パターンを
生成するには、異なる厚さ、または屈折率の異なるガラ
スプレートを用いるか、あるいは異なる液晶方向が照明
光の異なる位相減衰を起こす、異なる方位の液晶を含む
セルのモザイクを用いることができる。
えて、光スポットまたは光ストライプを生成するには、
多くの別の方法がある。光の操方法に応じて、大別する
と３つの方法に分かれる。 （１）光変向素子（light re-directing element）アレ
イの使用：光変向素子は、光の方向を変えて所望の光の
パターンを生成する。一例としては球形マイクロレンズ
があり、これはすでに図１ａで述べたように円形スポッ
トのアレイを生成するのに使用することができる。他の
例としては図１３ａに示したマイクロシリンダ型レンズ
があり、これは図３ｄに示したように、ストライプのア
レイを生成することができる。図１３ｂに示すように、
マイクロシリンダ型レンズのアレイを、直交する方向に
２つ積重ねることによって、図６ｂ、６ｃに示すような
正方形光スポットを生成することができる。別の例とし
ては、光ファイバ束があり、この場合には各光ファイバ
が、他端を照明されると、図１３ｃに示すように１つの
光スポットとなる。凹型の反射面のアレイによっても、
図１３ｄに示すように、光のスポットまたはストライプ
を生成することができる。 （２）光マスキング素子の使用：図１３ｅ〜ｇに示すよ
うに、シャドーマスクは、透明なガラス上に反射パター
ン（マスク）をコーティングした形態にすることができ
る。シャドーマスクは、ポジティブ（すなわち光スポッ
トは、非マスク領域であり、残部がマスク領域）（図１
３ｆ）でも、ネガティブ（すなわち光スポットは、反射
膜をコーティングした領域）（図１３ｇ）でも可能であ
る。図中では、斜線領域は反射膜を示す。シャドーマス
クをパターンプレートとして使用することによって、画
像光の経路と照明光の経路とが結合解除される。図１４
は、一対の集光レンズを画像レンズとして使用する例を
示している。経路分離・再結合プリズムなどの光学系
は、間隔ｄで配置することができる。Ｓｓ＝２ｆ３の場
合には、ｄは２（ｆ３＋ｆ４）とすることができ、Ｓ
ｓ’＝２ｆ４となる。Ｓｓ＜２ｆ３の場合には、ｄはｄ
＞２（ｆ３＋ｆ４）となり、Ｓｓ＞２ｆ３の場合は、ｄ
＜２（ｆ３＋ｆ４）となる。 （３）光フィルタ素子アレイの使用：個別の目的に応じ
て、異なる光特性用フィルタリング素子を応用すること
ができる。例えば、マイクロカラーフィルタのモザイク
でカラーのパターンを生成することができる。強度差パ
ターンのフィルムは、異なる輝度の光スポットまたは光
ストライプを生成することができる。位相差パターンを
生成するには、異なる厚さ、または屈折率の異なるガラ
スプレートを用いるか、あるいは異なる液晶方向が照明
光の異なる位相減衰を起こす、異なる方位の液晶を含む
セルのモザイクを用いることができる。
【００３９】カラー光パターンを生成には、まだ別の方
法がある。図１５は、カラーパターンを生成するため
に、マイクロレンズアレイを備える回折格子を応用し、
カラーパターンをＳＬＭ上に投写する例を示している。
最初に、光ビーム１５０１に回折格子１５０５を通過さ
せ、次いで円筒マイクロレンズのアレイ１１０を通過さ
せて、光ストライプのアレイを生成する。Ｒ、Ｇ、Ｂの
カラー順序が交代に並ぶ光ストライプ１５００のアレイ
が、マイクロレンズ焦点面１００１近くに生成される。
面１００１近くの光ストライプの画像が、次いで画像レ
ンズ１２０を用いて、ＳＬＭ１３０の作動領域上に投写
される。さらに、円筒形マイクロレンズ、球形マイクロ
レンズの２次元アレイを使用することもできる。マイク
ロレンズを球形にし、６方充填（hex-packed）すること
で、非ストライプ型のＲＧＢパターンを生成することも
できる。格子とマイクロレンズアレイは、もちろん一体
型ホログラフィック光学素子で置き換えることができ
る。［Jouber］は上記のＲＧＢパターンを生成する方法
を開示している。
法がある。図１５は、カラーパターンを生成するため
に、マイクロレンズアレイを備える回折格子を応用し、
カラーパターンをＳＬＭ上に投写する例を示している。
最初に、光ビーム１５０１に回折格子１５０５を通過さ
せ、次いで円筒マイクロレンズのアレイ１１０を通過さ
せて、光ストライプのアレイを生成する。Ｒ、Ｇ、Ｂの
カラー順序が交代に並ぶ光ストライプ１５００のアレイ
が、マイクロレンズ焦点面１００１近くに生成される。
面１００１近くの光ストライプの画像が、次いで画像レ
ンズ１２０を用いて、ＳＬＭ１３０の作動領域上に投写
される。さらに、円筒形マイクロレンズ、球形マイクロ
レンズの２次元アレイを使用することもできる。マイク
ロレンズを球形にし、６方充填（hex-packed）すること
で、非ストライプ型のＲＧＢパターンを生成することも
できる。格子とマイクロレンズアレイは、もちろん一体
型ホログラフィック光学素子で置き換えることができ
る。［Jouber］は上記のＲＧＢパターンを生成する方法
を開示している。
【００４０】シャドーマスクを使用して光パターンを生
成する場合、特にシャドーマスクがマイクロ反射パター
ンを含む場合に重要な問題は、光効率を高めるために、
マスク除去された光を再利用する必要があることであ
る。マスク除去された光を再利用する方法は多数ある。
図１６ａは、ランプからの収束光線を楕円リフレクタ２
を用いて再利用する一例を示している。シャドーマスク
（ポジティブ）１６１０を、焦点Ｆ２に配置することに
よって、反射光のかなりの量を再利用することができ
る。図１６ｂは、ランプからの発散光線を、楕円リフレ
クタを用いて再利用する別の方法を示している。シャド
ーマスクから反射された光線を集光するために、球形ミ
ラーＲ１が使用される。Ｃ２は、シャドーマスクのリフ
レクタによって結像されるＦ２の鏡像である。曲率Ｒ１
の中心がＣ２に近接して配置され、これによってシャド
ーマスクによって反射されたすべての光線が集光され
て、シャドーマスクに返還される。Ｒ１の中心穴は、ラ
ンプからの光線がＦ２に達するようにするために必要で
ある。
成する場合、特にシャドーマスクがマイクロ反射パター
ンを含む場合に重要な問題は、光効率を高めるために、
マスク除去された光を再利用する必要があることであ
る。マスク除去された光を再利用する方法は多数ある。
図１６ａは、ランプからの収束光線を楕円リフレクタ２
を用いて再利用する一例を示している。シャドーマスク
（ポジティブ）１６１０を、焦点Ｆ２に配置することに
よって、反射光のかなりの量を再利用することができ
る。図１６ｂは、ランプからの発散光線を、楕円リフレ
クタを用いて再利用する別の方法を示している。シャド
ーマスクから反射された光線を集光するために、球形ミ
ラーＲ１が使用される。Ｃ２は、シャドーマスクのリフ
レクタによって結像されるＦ２の鏡像である。曲率Ｒ１
の中心がＣ２に近接して配置され、これによってシャド
ーマスクによって反射されたすべての光線が集光され
て、シャドーマスクに返還される。Ｒ１の中心穴は、ラ
ンプからの光線がＦ２に達するようにするために必要で
ある。
【００４１】図１６ｃは、内蔵リフレクタを備えないラ
ンプからの発散光線を再利用する例を示している。した
がってＣ１にあるランプからの光線を集光し、返還する
のに、球形リフレクタＲ２が必要である。ここでも球形
ミラーＲ１を使用して、シャドーマスクから反射された
光線を集める。Ｃ２は、シャドーマスクのリフレクタで
結像された、Ｃ１のミラーイメージであり、曲率Ｒ１の
中心がＣ２に近接して配置される。図１６ｄは、ポジテ
ィブシャドーマスクを用いる場合の、平行光線の再利用
の例を示す。基本コンセプトは、光線を再利用するの
に、プリズムまたはリフレクタを使用することである。
図１５ｄ側面に示すように、入力光線１６０１は、シャ
ドーマスクで反射された光線がプリズムＢに入射できる
ようにわずかに傾斜させてある。プリズムＢもまた、シ
ャドーマスクに対して傾斜させてあり、これによって一
面１６２５上に施した反射コーティングによって、シャ
ドーマスクに光線を送り返すことができる。傾斜角度
は、シャドーマスクで反射された光線が、所望の位置ず
れｄ１、例えばＮ×１／２（シャドーマスク上のスポッ
トパターンのピッチ）をもたせてシャドーマスクに送り
返し、これによって光線がマスクを通過できるように選
択される。
ンプからの発散光線を再利用する例を示している。した
がってＣ１にあるランプからの光線を集光し、返還する
のに、球形リフレクタＲ２が必要である。ここでも球形
ミラーＲ１を使用して、シャドーマスクから反射された
光線を集める。Ｃ２は、シャドーマスクのリフレクタで
結像された、Ｃ１のミラーイメージであり、曲率Ｒ１の
中心がＣ２に近接して配置される。図１６ｄは、ポジテ
ィブシャドーマスクを用いる場合の、平行光線の再利用
の例を示す。基本コンセプトは、光線を再利用するの
に、プリズムまたはリフレクタを使用することである。
図１５ｄ側面に示すように、入力光線１６０１は、シャ
ドーマスクで反射された光線がプリズムＢに入射できる
ようにわずかに傾斜させてある。プリズムＢもまた、シ
ャドーマスクに対して傾斜させてあり、これによって一
面１６２５上に施した反射コーティングによって、シャ
ドーマスクに光線を送り返すことができる。傾斜角度
は、シャドーマスクで反射された光線が、所望の位置ず
れｄ１、例えばＮ×１／２（シャドーマスク上のスポッ
トパターンのピッチ）をもたせてシャドーマスクに送り
返し、これによって光線がマスクを通過できるように選
択される。
【００４２】図１６ｄ上面は、左の図の上面図である。
プリズムＢは、ｄ１と同じ理由で、水平方向に反射ずれ
ｄ２を与えるためにわずかに回転させてある。図１６ｅ
は、ネガティブシャドーマスクを用いる場合に、平行光
線を再利用する別の例を示している。この装置では、１
組の直角プリズムが用いられる。図１６ｅ側面は、側面
図を示す。プリズムＡは、プリズムＢとわずかに異なる
寸法であり、これによって再利用された光線が、シャド
ーマスク上の異なる場所に送られる。シャドーマスクは
直角プリズムの端面に対してわずかに傾斜しており、こ
れによって反射光がプリズムＢから出ることができる。
２つのミラーを、プリズムＡの代わりに用いて、同様な
機能を達成することもできる。プリズムＡの寸法は、再
利用された光線が、マスクの前面に、所望の位置ずれｄ
１で返還されるように、選択することができる。ｄ１の
値を、Ｎ＊１／２（マスク上のスポットパターンのピッ
チ）とすることで、光線をマスクによって反射されるよ
うにすることができる。
プリズムＢは、ｄ１と同じ理由で、水平方向に反射ずれ
ｄ２を与えるためにわずかに回転させてある。図１６ｅ
は、ネガティブシャドーマスクを用いる場合に、平行光
線を再利用する別の例を示している。この装置では、１
組の直角プリズムが用いられる。図１６ｅ側面は、側面
図を示す。プリズムＡは、プリズムＢとわずかに異なる
寸法であり、これによって再利用された光線が、シャド
ーマスク上の異なる場所に送られる。シャドーマスクは
直角プリズムの端面に対してわずかに傾斜しており、こ
れによって反射光がプリズムＢから出ることができる。
２つのミラーを、プリズムＡの代わりに用いて、同様な
機能を達成することもできる。プリズムＡの寸法は、再
利用された光線が、マスクの前面に、所望の位置ずれｄ
１で返還されるように、選択することができる。ｄ１の
値を、Ｎ＊１／２（マスク上のスポットパターンのピッ
チ）とすることで、光線をマスクによって反射されるよ
うにすることができる。
【００４３】図１６ｅは、左側の図の上面図である。プ
リズムＡは、ｄ１と同じ理由で、水平方向の反射ずれｄ
２を与えるために、わずかに回転させてある。図１６ｆ
は、ランプからの平行光線を、楕円リフクレタを用いて
再利用する光学系である。その基本コンセプトは、放物
面リフレクタを使用して、光線を直接的に再利用するこ
とである。図１６ｇは、ランプからの平行光線を放物面
リフレクタを用いて再利用する別の例を示している。こ
の例では、２つのレンズ１６０８を備えるインテグレー
タ１６０７を使用し、シャドーマスクに到達する平行ビ
ームをより均一にすることができる。Ｆ１に中心を有す
る、球形ミラーＲ１は、光軸（中心領域）回りの、放物
面ランプリフレクタに反射して戻る光線を再利用する。
ランプ光線の再利用方法についてのさらなる検討と方法
については、［Rosenbluth and R. N. Singh］に記載さ
れている。
リズムＡは、ｄ１と同じ理由で、水平方向の反射ずれｄ
２を与えるために、わずかに回転させてある。図１６ｆ
は、ランプからの平行光線を、楕円リフクレタを用いて
再利用する光学系である。その基本コンセプトは、放物
面リフレクタを使用して、光線を直接的に再利用するこ
とである。図１６ｇは、ランプからの平行光線を放物面
リフレクタを用いて再利用する別の例を示している。こ
の例では、２つのレンズ１６０８を備えるインテグレー
タ１６０７を使用し、シャドーマスクに到達する平行ビ
ームをより均一にすることができる。Ｆ１に中心を有す
る、球形ミラーＲ１は、光軸（中心領域）回りの、放物
面ランプリフレクタに反射して戻る光線を再利用する。
ランプ光線の再利用方法についてのさらなる検討と方法
については、［Rosenbluth and R. N. Singh］に記載さ
れている。
【００４４】上記の説明においては、単一のパターンプ
レート（マイクロレンズアレイ、シャドーマスク、また
は開口プレートなど）を用いて照明パターンを生成する
ことに焦点を当てたが、複数のパターンプレートを用い
て、複数の光スポットまたはストライプの幾何学的配設
を含む照明パターンを生成することが可能である。複数
の光特性を、照明パターンに含めることも可能である。
例えば、ＳＬＭに４つのサブパネルを持たせ、その３つ
をＲＧＢ３原色で照明し、１つを白色光で照明してもよ
い。
レート（マイクロレンズアレイ、シャドーマスク、また
は開口プレートなど）を用いて照明パターンを生成する
ことに焦点を当てたが、複数のパターンプレートを用い
て、複数の光スポットまたはストライプの幾何学的配設
を含む照明パターンを生成することが可能である。複数
の光特性を、照明パターンに含めることも可能である。
例えば、ＳＬＭに４つのサブパネルを持たせ、その３つ
をＲＧＢ３原色で照明し、１つを白色光で照明してもよ
い。
【００４５】照明パターンのステップオン投写に加え
て、ＳＬＭを光パターンで照明する別の方法として、近
接パターンプレートを用いて白色光でそのプレートを照
明する方法がある。図１７ａ、ｂは、マイクロレンズア
レイを近接パターンプレートとして使用する例を示して
いる。マイクロレンズアレイ１７１０は、入力ビーム１
７０１Ａで照明されると、各マイクロレンズの対応する
光スポットが形成され、オフセット位置にある隣接する
４つのピクセルをカバーするように配設されている。図
に示したＳＬＭ１３０は反射型である。偏光ビームスプ
リッタ１７４０またはＴＩＲプリズムを使用することに
よって、入力ビーム１７０１Ａを反射画像ビーム１７０
１Ｂと分離することができる。一般に、ＳＬＭの作用表
面は、マイクロレンズアレイの焦点面の近傍に配置する
ことができる。マイクロレンズ配列の存在によって、Ｓ
ＬＭからの反射画像は、それぞれが４つのピクセルを対
象とし、１６レベルの光強度を有する複合ピクセルから
構成されるように見える。同様に、マイクロ開口を含む
シャドーマスクを、ＳＬＭに近接して用い、図１７ｃに
示すように、隣接するピクセル上への変倍照明を生成す
ることもできる。
て、ＳＬＭを光パターンで照明する別の方法として、近
接パターンプレートを用いて白色光でそのプレートを照
明する方法がある。図１７ａ、ｂは、マイクロレンズア
レイを近接パターンプレートとして使用する例を示して
いる。マイクロレンズアレイ１７１０は、入力ビーム１
７０１Ａで照明されると、各マイクロレンズの対応する
光スポットが形成され、オフセット位置にある隣接する
４つのピクセルをカバーするように配設されている。図
に示したＳＬＭ１３０は反射型である。偏光ビームスプ
リッタ１７４０またはＴＩＲプリズムを使用することに
よって、入力ビーム１７０１Ａを反射画像ビーム１７０
１Ｂと分離することができる。一般に、ＳＬＭの作用表
面は、マイクロレンズアレイの焦点面の近傍に配置する
ことができる。マイクロレンズ配列の存在によって、Ｓ
ＬＭからの反射画像は、それぞれが４つのピクセルを対
象とし、１６レベルの光強度を有する複合ピクセルから
構成されるように見える。同様に、マイクロ開口を含む
シャドーマスクを、ＳＬＭに近接して用い、図１７ｃに
示すように、隣接するピクセル上への変倍照明を生成す
ることもできる。
【００４６】上記の説明は、グレースケール機能のない
空間光変調器に焦点を当てたが、上記の手法はＴＭＡま
たは、ある種のＦＬＣ式ＳＬＭなどのグレースケール機
能を備えるＳＬＭにも適用が可能である。パターン生成
と照明の原理は、同じであり、各ピクセル自体がより多
くグレーまたはカラーレベルを有するために、より多く
のカラーまたはグレーレベルを生成することが可能であ
る。
空間光変調器に焦点を当てたが、上記の手法はＴＭＡま
たは、ある種のＦＬＣ式ＳＬＭなどのグレースケール機
能を備えるＳＬＭにも適用が可能である。パターン生成
と照明の原理は、同じであり、各ピクセル自体がより多
くグレーまたはカラーレベルを有するために、より多く
のカラーまたはグレーレベルを生成することが可能であ
る。
【００４７】上記の手法は、複数のＳＬＭを用いるディ
スプレイシステムにも適用が可能である。このような場
合には、各ＳＬＭからの画像を併合かつ表示することが
できる。例えば、二色性カラーキューブを用いると、白
色光をＲＧＢ３原色に分離し、それぞれが１つのＳＬＭ
を照明することや、この３つのＳＬＭからの画像を併合
することもできる。別の例では、それぞれが１つのＳＬ
Ｍを表す１０３Ｒ〜１３０Ｂと共に、図１０ａに類似す
る光学装置を用いることもできる。多重ＳＬＭを用いる
ことにより、異なるＳＬＭからのサブパネルを任意選択
でオーバラップし、また必要があれば表示することがで
きる。
スプレイシステムにも適用が可能である。このような場
合には、各ＳＬＭからの画像を併合かつ表示することが
できる。例えば、二色性カラーキューブを用いると、白
色光をＲＧＢ３原色に分離し、それぞれが１つのＳＬＭ
を照明することや、この３つのＳＬＭからの画像を併合
することもできる。別の例では、それぞれが１つのＳＬ
Ｍを表す１０３Ｒ〜１３０Ｂと共に、図１０ａに類似す
る光学装置を用いることもできる。多重ＳＬＭを用いる
ことにより、異なるＳＬＭからのサブパネルを任意選択
でオーバラップし、また必要があれば表示することがで
きる。
【００４８】上記の方法および光学装置は、単一の２値
ＳＬＭを使用して、ディスプレイデバイスに内蔵される
カラートライアドの必要なく、カラーおよびグレーレベ
ル画像を生成することを可能にする。本発明の例は、プ
ロジェクタの形態において説明されているが、上記に開
示する技法はプロジェクタに限定されるものではない。
例えば、ＳＬＭ上の画像を、４５度ハーフ銀面ミラーの
補助付きもしくは補助なしで、あるいは画像を拡大する
眼鏡を使用するか、もしくは使用しないで、直接的に観
察することもできる。同様の状況が、光学相関器として
の応用にも当てはまる。光学相関器の応用としては、人
の目は画像を直接は観察しないので、画像の外観は、Ｓ
ＬＭ上のデータコンテンツよりも重要度が低い。例え
ば、図１７ａ〜ｂのような装置を光学相関用に用いる場
合には、各コンポジットピクセルの４つのサブピクセル
が正しい「ビット情報」を表示する限り、近接パターン
プレートは必要ではない。したがってユーザは、光学相
関器のグレースケール画像を表示する２つの方法があ
る。第１の方法は、人の目がグレースケール画像を見る
場合のように、近接パターンプレート（またはパターン
のステップオン照明）を使用する方法である。第２の方
法は、照明パターンを除去し、各ピクセルに同じ照度を
与えながら、なお所定のコンポジットピクセル構造（ま
たはサブピクセル構造）を維持し、かつコンポジットピ
クセルとそのサブピクセル間の「データ符号化関係」を
保存することである。このようにすることで、対象画像
の「ビット情報」のコンテンツは、人の目には保存され
ないが、光学的計算のために保存される。
ＳＬＭを使用して、ディスプレイデバイスに内蔵される
カラートライアドの必要なく、カラーおよびグレーレベ
ル画像を生成することを可能にする。本発明の例は、プ
ロジェクタの形態において説明されているが、上記に開
示する技法はプロジェクタに限定されるものではない。
例えば、ＳＬＭ上の画像を、４５度ハーフ銀面ミラーの
補助付きもしくは補助なしで、あるいは画像を拡大する
眼鏡を使用するか、もしくは使用しないで、直接的に観
察することもできる。同様の状況が、光学相関器として
の応用にも当てはまる。光学相関器の応用としては、人
の目は画像を直接は観察しないので、画像の外観は、Ｓ
ＬＭ上のデータコンテンツよりも重要度が低い。例え
ば、図１７ａ〜ｂのような装置を光学相関用に用いる場
合には、各コンポジットピクセルの４つのサブピクセル
が正しい「ビット情報」を表示する限り、近接パターン
プレートは必要ではない。したがってユーザは、光学相
関器のグレースケール画像を表示する２つの方法があ
る。第１の方法は、人の目がグレースケール画像を見る
場合のように、近接パターンプレート（またはパターン
のステップオン照明）を使用する方法である。第２の方
法は、照明パターンを除去し、各ピクセルに同じ照度を
与えながら、なお所定のコンポジットピクセル構造（ま
たはサブピクセル構造）を維持し、かつコンポジットピ
クセルとそのサブピクセル間の「データ符号化関係」を
保存することである。このようにすることで、対象画像
の「ビット情報」のコンテンツは、人の目には保存され
ないが、光学的計算のために保存される。
【００４９】この技法はまた、限定はされないが、特に
２値ＳＬＭを使用する立体３次元ディスプレイのカラー
／グレー能力を増大させることに応用ができる。立体３
次元ディスプレイに用いる場合には、それは移動スクリ
ーン式ディスプレイに限定されない。２つのビームの内
の１つを本発明で開示する投写技法を用いて投写するこ
とによって２段階刺激型のディスプレイにも、応用可能
である。さらに、スクリーン移動方向における立体３次
ディスプレイシステムの解像度を向上させるのにも応用
できる。カラートライアド構造を有する単一のディスプ
レイパネルを用いて、２次元プロジェクタに適用して、
カラートライアドのアーティファクトのない画像を投写
することができる。 [参考文献]
２値ＳＬＭを使用する立体３次元ディスプレイのカラー
／グレー能力を増大させることに応用ができる。立体３
次元ディスプレイに用いる場合には、それは移動スクリ
ーン式ディスプレイに限定されない。２つのビームの内
の１つを本発明で開示する投写技法を用いて投写するこ
とによって２段階刺激型のディスプレイにも、応用可能
である。さらに、スクリーン移動方向における立体３次
ディスプレイシステムの解像度を向上させるのにも応用
できる。カラートライアド構造を有する単一のディスプ
レイパネルを用いて、２次元プロジェクタに適用して、
カラートライアドのアーティファクトのない画像を投写
することができる。 [参考文献]
【外１】
【図１ａ】照明パターンをＲＬＭに投写することによっ
て照明パターンの生成と、サブパネルを画定する基本ア
プローチを示す図である。
て照明パターンの生成と、サブパネルを画定する基本ア
プローチを示す図である。
【図１ｂ】照明パターンをＲＬＭに投写することによっ
て照明パターンの生成と、サブパネルを画定する基本ア
プローチを示す図である。
て照明パターンの生成と、サブパネルを画定する基本ア
プローチを示す図である。
【図２ａ】ＳＬＭ上の複数サブパネルを定義し、かつ照
明するための光学装置の例を示す図である。
明するための光学装置の例を示す図である。
【図２ｂ】ＳＬＭ上の複数サブパネルを定義し、かつ照
明するための光学装置の例を示す図である。
明するための光学装置の例を示す図である。
【図３ａ】第１のカラープロジェクタの例を示す図であ
る。
る。
【図３ｂ】コンポジットピクセルの構成を示す図であ
る。
る。
【図３ｃ】第２のカラープロジェクタの例を示す図であ
る。
る。
【図３ｄ】光ストライプのアレイを含む照明パターンを
示す図である。
示す図である。
【図３ｅ】ＳＭＬ上のサブパネルの構成を説明する図で
ある。
ある。
【図３ｆ】時間領域で、サブパネルを分離する原理を示
す図である。
す図である。
【図３ｇ】投写されたサブフレームの構成を説明する図
である。
である。
【図４ａ】異なるＳＬＭからの画像フレームをマージさ
せて、時間領域に分布させる装置の原理と例を示す図で
ある。
せて、時間領域に分布させる装置の原理と例を示す図で
ある。
【図４ｂ】異なるＳＬＭからの画像フレームをマージさ
せて、時間領域に分布させる装置の原理と例を示す図で
ある。
せて、時間領域に分布させる装置の原理と例を示す図で
ある。
【図５】異なるＳＬＭからの画像フレームをマージさせ
て、時間領域に分布させる装置の原理と例を示す図であ
る。
て、時間領域に分布させる装置の原理と例を示す図であ
る。
【図６ａ】変倍照明の基本コンセプトを示す図である。
【図６ｂ】変倍照明の基本コンセプトを示す図である。
【図６ｃ】変倍照明の基本コンセプトを示す図である。
【図６ｄ】変倍照明の基本コンセプトを示す図である。
【図６ｅ】変倍照明の基本コンセプトを示す図である。
【図７ａ】異なるサブパネルからの画像を、単一のサブ
パネルのフォーマットに併合する手法を示す図である。
パネルのフォーマットに併合する手法を示す図である。
【図７ｂ】異なるサブパネルからの画像を、単一のサブ
パネルのフォーマットに併合する装置例を示す図であ
る。
パネルのフォーマットに併合する装置例を示す図であ
る。
【図７ｃ】図３ｃで用いた経路分離光学の別の装置例を
示す図である。
示す図である。
【図８ａ】異なるサブパネルからの画像を、単一のサブ
パネルのフォーマットに併合する手法を示す図である。
パネルのフォーマットに併合する手法を示す図である。
【図８ｂ】異なるサブパネルからの画像を、単一のサブ
パネルのフォーマットに併合する装置例を示す図であ
る。
パネルのフォーマットに併合する装置例を示す図であ
る。
【図８ｃ】異なるサブパネルからの画像を、単一のサブ
パネルのフォーマットに併合する装置例を示す図であ
る。
パネルのフォーマットに併合する装置例を示す図であ
る。
【図９ａ】ＳＬＭ上の隔離かつ分離されて画定されたサ
ブパネルを示す図である。
ブパネルを示す図である。
【図９ｂ】ＳＬＭ上の隔離かつ分離されて画定されたサ
ブパネルを示す図である。
ブパネルを示す図である。
【図９ｃ】ＳＬＭ上の隔離かつ分離されて画定されたサ
ブパネルを示す図である。
ブパネルを示す図である。
【図１０ａ】第３のカラープロジェクタ例を示す図であ
る。
る。
【図１０ｂ】第３のカラープロジェクタ例を示す図であ
る。
る。
【図１０ｃ】第３のカラープロジェクタ例を示す図であ
る。
る。
【図１１】ＦＬＣ式ＳＬＭを用いる第４のプロジェクタ
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１２ａ】グレーイメージを表示する第５のプロジェ
クタ例を示す図である。
クタ例を示す図である。
【図１２ｂ】グレーイメージを表示する、第６のプロジ
ェクタ例を示す図である。
ェクタ例を示す図である。
【図１３ａ】照明パターンを生成するための追加の手法
を示す図である。
を示す図である。
【図１３ｂ】照明パターンを生成するための追加の手法
を示す図である。
を示す図である。
【図１３ｃ】照明パターンを生成するための追加の手法
を示す図である。
を示す図である。
【図１３ｄ】照明パターンを生成するための追加の手法
を示す図である。
を示す図である。
【図１３ｅ】照明パターンを生成するための追加の手法
を示す図である。
を示す図である。
【図１３ｆ】照明パターンを生成するための追加の手法
を示す図である。
を示す図である。
【図１３ｇ】照明パターンを生成するための追加の手法
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】一対の集光レンズを画像レンズとして使用す
る例を示す図である。
る例を示す図である。
【図１５】照明パターンを生成するための追加の手法を
示す図である。
示す図である。
【図１６ａ】マスク除去された照明光を再利用する方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１６ｂ】マスク除去された照明光を再利用する方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１６ｃ】マスク除去された照明光を再利用する方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１６ｄ】マスク除去された照明光を再利用する方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１６ｅ】マスク除去された照明光を再利用する方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１６ｆ】マスク除去された照明光を再利用する方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１６ｇ】マスク除去された照明光を再利用する方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１７ａ】変倍照明用の近接パターンプレートを用い
る概念を示す図である。
る概念を示す図である。
【図１７ｂ】変倍照明用の近接パターンプレートを用い
る概念を示す図である。
る概念を示す図である。
【図１７ｃ】変倍照明用の近接パターンプレートを用い
る概念を示す図である。
る概念を示す図である。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０３Ｂ 35/18 Ｇ０３Ｂ 35/18 ５Ｃ０６１
Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｂ
15/00 15/00
Ｆターム(参考） 2H059 AA35 AA38
2H088 EA05 EA12 EA15 EA16 HA13
HA20 HA25 HA28 JA17
2H091 FA10X FA21X FA29Z HA12
MA01 MA07
2K103 AA07 AA16 AA27 BB09 BC01
BC15
5C058 BA07 BA31 BB17 BB23 EA02
EA12 EA26 EA27 EA51
5C061 AA06 AA20 AA21 AA23 AA25
AB17
Claims (18)
- 【請求項１】 空間光変調器を用いる画像の表示方法で
あって、 （１）前記空間光変調器上で、いくつかのピクセル群を
サブパネルとして定義するステップと、 （２）該サブパネルのそれぞれを、異なる特性の光で照
明するステップと、 （３）前記光空間変調器のピクセルのコンテンツを、所
望の画像を表示するようにプログラミングするステップ
とを含む、前記方法。 - 【請求項２】 照明のステップが、 （１）照明パターンを生成するステップと、 （２）該照明パターンを空間光変調器上に投写するステ
ップとを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 投写のステップが、 （１）多重経路に沿って照明パターンを投写するステッ
プと、 （２）サブパネルのそれぞれを、前記多重経路の１つを
用いて、それぞれ照明するステップとを含む、請求項２
に記載の方法。 - 【請求項４】 サブパネルのそれぞれを照明するステッ
プが、多重経路にカラーフィルタ光学系を適用して、前
記サブパネルのそれぞれを異なるカラーで照明するステ
ップを含む、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 各サブパネルの画像を、時間領域に分散
させるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。 - 【請求項６】 各サブパネルを照明するステップが、多
重経路に強度変更光学系を適用して、前記サブパネルの
それぞれを異なる強度で照明するステップをさらに含
む、請求項３に記載の方法。 - 【請求項７】 空間光変調器上に投写された照明パター
ンが、倍率変更した強度差で、隣接ピクセルを照明する
ステップを含む、請求項２に記載の方法。 - 【請求項８】 照明パターンを生成するステップが、マ
イクロレンズアレイ、反射マイクロパッドを備えるシャ
ドーマスク、または開口プレートに光を通すステップを
含む、請求項２に記載の方法。 - 【請求項９】 光の特性がカラーまたはグレースケール
である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 空間光変調器上の画像を、距離の離れ
た画像プレーン上に投写するステップをさらに含む、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 各サブパネルから投写された画像フレ
ームをオーバラップさせることによって、それぞれのサ
ブパネルからの画像を併合するステップをさらに含む、
請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 サブパネルが緊密に相互結合されたピ
クセルを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 サブパネルのそれぞれが、互いに隔離
かつ分離されている、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 （１）少なくとも１つの追加の空間光
変調器を備えるステップと、 （２）すべての空間光変調器からの画像を、距離の離れ
た画像プレーン上に、投写すると共に併合するステップ
とをさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】 各空間光変調器の画像を時間領域に分
散させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方
法。 - 【請求項１６】 画像を表示する方法であって、 （１）ある数の群のピクセルを含むディスプレイ装置を
提供するステップであって、各群が異なる特性の光を発
射するステップと、 （２）前記ピクセル群のそれぞれからの画像を、それぞ
れの群の画像フレームをオーバラップさせることによっ
て、併合するステップと、 （３）空間光変調器のピクセルのコンテンツを、所望の
画像を表示するようにプログラミングするステップとを
含む、前記方法。 - 【請求項１７】 ターゲット画像を表示する方法であっ
て、 （１）空間光変調器を提供するステップと、 （２）各コンポジットピクセルがある数のサブピクセル
を包含するように、コンポジットピクセル構造を定義す
るステップと、 （３）コンポジットピクセルの状態と、そのサブピクセ
ルの状態との間の、データ符号化関係を定義するステッ
プと、 （４）前記ターゲット画像を、それがコンポジットピク
セルのフォーマットを含むようにマッピングするステッ
プと、 （５）前記データ符号化関係に従って、前記コンポジッ
トピクセルのそれぞれの状態を、そのサブピクセルの状
態に変換するステップと、 （６）該サブピクセルを、その状態に従って表示するス
テップとを含む、前記方法。 - 【請求項１８】 パターンプレートを、空間光変調器の
表面近傍に取り付けるステップをさらに含む、請求項１
７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/882,826 US6961045B2 (en) | 2001-06-16 | 2001-06-16 | Pattern projection techniques for volumetric 3D displays and 2D displays |
| US09882826 | 2001-06-16 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003107399A true JP2003107399A (ja) | 2003-04-09 |
| JP2003107399A5 JP2003107399A5 (ja) | 2005-10-20 |
| JP4605337B2 JP4605337B2 (ja) | 2011-01-05 |
Family
ID=25381410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002175379A Expired - Fee Related JP4605337B2 (ja) | 2001-06-16 | 2002-06-17 | 立体３次元ディスプレイおよび２次元ディスプレイ用の画像投写法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6961045B2 (ja) |
| JP (1) | JP4605337B2 (ja) |
| CN (1) | CN1392437A (ja) |
| TW (1) | TW567388B (ja) |
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| KR100890303B1 (ko) | 2006-08-10 | 2009-03-26 | 삼성전기주식회사 | 왜곡 보정 기능이 구비된 회절형 광변조기 디스플레이 장치 |
| JP2011508906A (ja) * | 2007-12-20 | 2011-03-17 | リアルディー インコーポレイテッド | 画素内照明システムおよび方法 |
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| TWI289708B (en) | 2002-12-25 | 2007-11-11 | Qualcomm Mems Technologies Inc | Optical interference type color display |
| JP2004219484A (ja) * | 2003-01-09 | 2004-08-05 | Pioneer Electronic Corp | 表示装置 |
| US7417601B2 (en) * | 2003-05-20 | 2008-08-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projector systems |
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| JP4507162B2 (ja) * | 2003-10-01 | 2010-07-21 | フジノン株式会社 | 色分解合成システム、色分解システムおよび色合成システムとそれを用いた照明光学系、投写光学系および投写型表示装置 |
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