JP2006502434A - 透過型投写システム - Google Patents

Abstract

本発明は透過型投写システムに関する。より詳細には、投写システムにおける偏光及び分析操作双方のために反射型偏光器を適用する３つのパネルを有する透過型投写システムに関する。

Description

本発明は透過型投写システムに関し、より詳細には、投写システムにおける偏光及び分析操作の双方のために反射型偏光器を適用する３つのパネルを有する透過型投写システムに関する。

例えば米国特許出願第２００２／１５１３５号に記述されているような投写システムは単一の偏光ビーム分割器を備える反射型ＬＣＤ配列を用いるのが一般的である。しかしながら、光源からの光路と、投写レンズとの間に光路を備えるディスプレイパネルとを組み合わせることによって、光路は個別には最適化され得ない。

高温（ＨＴ）ポリフィルム技術は小型化されたＬＣＤパネルを用いることで高輝度を実現する。しかしながら、小型化と高光出力との組み合わせは光路における極めて高い光密度を招来し、よって、ＬＣＤパネル及び偏光フィルムの製品寿命を制限する。ＨＴポリフィルム投写システムの製造者はＬＣＤパネルの製品寿命の向上に継続的に努めている。しかしながら、偏光フィルムの製品寿命の向上はほぼ止まっている。従って、ＨＴポリフィルム投写システムの製品寿命は偏光フィルムの製品寿命によって制限される。

本発明の目的は、製品寿命の向上を伴った高輝度能力を有する投写システムを提供することである。

本発明の他の目的は、透過型ＨＴポリシリコンＬＣＤＳのような透過型投写システムを提供することで、光源とディスプレイパネルとの間の光路及びディスプレイパネルと投写レンズとの間の光路が完全に分離されるのを確実にする。よって、これらの光路は個別に最適化され、一層の高システム効率及び高輝度が得られる。

本発明の特別な利点は、小型化された透過型ディスプレイパネルを用いることによって、高輝度及び長い製品寿命を有する低価格の投写システムが提供されることである。

本発明の特別な機能は、投写システムの分析操作及び偏光操作のために偏光器を提供することに関する。

本発明の第一の特徴に従えば、この目的は、光を供給するための光源と、光を集光及び集束することによって、光ビームを提供する光学素子と、光ビームを偏光することによって、偏光された光ビームを発生する第一の反射偏光器とを有する、投写面に画像を投写するための投写システムであって、偏光された光ビームを受光及び操作することによって、画像情報を偏光された光ビームに符号化し、符号化された光ビームを発生する透過型ディスプレイパネルと、偏光された光ビームの操作を制御するよう、透過型ディスプレイパネルの各画素を制御する手段と、符号化された光ビームの不要な偏光を除外し、符号化された光ビームの所望の偏光を投写面に送るための第二の反射偏光器とをさらに有することを特徴とする投写システムによって達成される。

これに関連して、画像という用語は、連続的ビデオ画像のフレーム、静止写真画像、静止デジタル表示又はこれらの任意の組み合わせとして解釈されるべきである。

本発明の第一の特徴に従った第二の反射偏光器は、３５°、４５°又は５５°の入射角のような約３０°〜６０°の範囲の入射角で符号化された光ビームに対して位置し得る。分析器として作用する第二の反射偏光器を約４５°の角度に位置付けることによって、第二の反射偏光器からディスプレイパネルに跳ね返る光によって生成されるゴーストが回避される。

本発明に基づく投写システムは、光源から投写面への光路を二層構造に重ねることによって実現され得る。光路を重ねることによって、投写システムは極めて小型の投写システムを有利に提供する。

透過型ディプレイパネルは、液晶若しくはプラズマのような電子光学基材、エレクトロクロミック若しくは電気泳動素子、発光素子、有機若しくは無機発光素子、ポリマ発光素子又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。ディスプレイ基板が透過性又は不透明である限り、任意のディスプレ素子が透過型ディスプレイパネルとして用い得る。透過型ディプレイパネルタイプの可撓性は広範囲な顧客の要望又は仕様に従って構成され得る投写システムを提供する。

本発明の第一の特徴に従った透過型ディスプレイパネルの各画素を制御する手段は、当業者に知られている任意のプロセッサ技術を用いることで実現され得る。各画素を制御する手段は透過型ディスプレイパネル基板に組み込まれることでき、それによって、所要スペースを低減し、製造コストを最適化することができる。

第二の反射偏光器はＭｏｘｔｅｋ^ＴＭビーム分割器を含んでもよい。投写システムの位置を分析するためにＭｏｘｔｅｋ^ＴＭビーム分割器を用いることによって、優れた輝度、低価格及び長い製品寿命が得られる。Ｍｏｘｔｅｋ^ＴＭビーム分割器は偏光フィルムの欠点を取り除く。

本発明の上記及び追加の目的、機能及び利点は、添付の図面を参照して、以下の本発明の好適実施態様の例示的かつ非限定的な詳細な記述からより良く理解されよう。

以下の多様な実施態様の記述において、実施態様の一部を形成する添付の図面が参照され、本発明が実施され得る多様な実施態様が例示の方法によって示されている。他の実施態様が用いられ得ること、また、構造的及び機能的変形が本発明の範囲から逸脱しない範囲でなされ得ることが理解されるべきである。

図１は投写面１２に画像を投写するための投写システムを示し、その全体が参照番号１０によって指し示されている。投写システム１０は光源１４を含み、光源は投写システム１０を通じて透過されるべき光を供給する。投写面１２は白壁又は投写スクリーンのような任意の表面に形成され得る。

光源１４は光を集光及び集束するための光学素子１６に供給することによって、光ビームを提供する。光学素子１６はロッド・インテグレータによってによって実現され得る。光学素子１６は光を受光するための第一端１８と集光及び集束された光を提供するための第二端２０とを含む。小型の色分割プリズム２２が第二端２０の近傍に位置する。色分割プリズム２２の入力面２４は第二端２０の表面と実質的に同一である。色分割プリズム２２は光を赤色、青色及び緑色の着色光に各々分割し、次いで、分割された光は色分割プリズム２２の別個の出力面に反射される。簡潔性の故に、図１は１つの色のための１つの光路のみを示している。

色分割プリズム２２から出る着色光２６は、着色光２６を集束する第一レンズ２８を通じて、第一の偏光器３０に向けられる。第一の偏光器は、着色光の不要な偏光に対し透過的であり、所望の偏光に対し反射的、すなわち、偏光された光ビーム３２を反射する。本発明の代替的な実施態様において、第一の偏光器３０は着色光の不要な偏光に対し反射的で、所望の偏光に対し透過的であってもよい。これによって、設計及び光源から投写面への光路の変更が必要となるのは明らかである。

加えて、第一の偏光器３０は着色光の所望及び不要な偏光の双方に対し反射的であってもよい。着色光の所望の偏光は一方向に向けられ、不要な偏光は他方向に向けられる。

偏光された光ビーム３２は、着色光を透過型ディスプレイパネル３６に伝播する第二及び第三のレンズ３４を通じて集束され、透過型ディスプレイパネルは偏光された光ビームを変調し、画像情報をディスプレイパネル上に符号化する。透過型ディスプレイパネル３６はその画素の各々を制御するプロセッサによって制御される。

透過型ディスプレイパネル３６は数々の方法で実現され得る。例示として、不透明な基板を有する透過型ディスプレイパネルは、液晶若しくはプラズマのような電子光学基材、エレクトロクロミック若しくは電気泳動素子、発光素子、有機若しくは無機発光素子、ポリマ発光素子又はこれらの任意の組み合わせを利用することができる。

本発明の好適実施態様において、透過型ディスプレイパネル３６は液晶ディスプレイ配列を用いている。

上述の通り、色分割プリズム２２は光学素子１６の近傍に位置することで、光学素子１６に延長部を形成する。従って、色分割プリズムは極めて小型であり得る。これは、しかしながら、透過型ディスプレイパネル３６と適合するよう、着色光が断面領域に拡大されるべきことを必要とする。着色光の拡大は第二レンズ３４によって遂行される。

図１は、簡潔性のみの故に、単一の透過型ディスプレイパネル３６を示している。色分割部リズムによって分割された各着色光は特定の透過型ディスプレイパネルに伝播されることが理解されるべきである。

透過型ディスプレイパネルは符号化された光ビーム３８を発生し、符号化された光ビームは第二の偏光器４０に伝播される。第二の偏光器は分析器として作用し、光路からの符号化された光ビームの不要な偏光を除外する。

第二の偏光器４０は、符号化された光ビームの不要な偏光に対し透過的であり、符号化された光ビームの所望の偏光に対し反射的である。本発明の代替的な実施態様において、第二の偏光器は着色光の不要な偏光に対し反射的であり、所望の偏光に対し透過的であってよい。これは、しかしながら、設計及び光源から投写面への光路の変更が必要となるのは明らかである。

第一の偏光器３０を参照して記述されたように、第二の偏光器４０は符号化された光ビームの所望及び不要な偏光の双方に対し反射的であってよい。符号化された光ビームの所望の偏光は一方向に向けられ、不要な偏光は他方向に向けられる。

本発明の好適実施態様において、第一及び第二の偏光器３０，４０はＭｏｘｔｅｋ^ＴＭビーム分割器によって実現され得る。しかしながら、第一及び第二反射型偏向器３０，４０はワイヤ・グリッド偏光器、コレステリック偏光器、干渉フィルム、ホログラフィック構造、薄複屈折フィルムの積み重ね、ビーム分割器、鏡又はこれらの任意の組み合わせのような広範な偏光器によって実現され得る。

偏光及び符号化された光４２は、各着色光路、すなわち、赤色、緑色、青色の光路からの偏光及び符号化された光ビームを集光する再結合プリズム４４に受光される。再結合された光は投写レンズ４６を通じて投写面１２に投写されるべき完全な画像を形成する。

２つのプリズム２２及び４４は広範な方法によって実現され得る。しかしながら、本発明の好適実施態様において、プリズム２２及び４４は第一及び第二の二色性キューブによって実現されている。

図２は参照番号５０によってその全体が指し示された投写システムを示している。図１と対照的に、図２は３つの光路、すなわち、赤色光路５１ａ、緑色光路５１ｂ及び青色光路５１ｃを示している。

図１を参照して記述された投写システムの要素と同一の要素は、図２において同一の参照番号によって示されている。

光源１４は投写システム５０の光を供給し、光を色分割プリズム２２に向ける前に、光学素子１６は光源１４からの光を集光及び集束する。光分割プリズムは図２において２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの参照番号によって示されている。プリズム２２ａは赤色光路５１ａを通じて赤色光を第一透過型ディスプレイパネル３６ａに提供する。プリズム２２ｂは緑色光路５１ｂを通じて緑色光を第二透過型ディスプレイパネル３６ｂに提供する。プリズム２２ｃは青色光路５１ｃを通じて青色光を第三透過型ディスプレイパネル３６ｃに提供する。

各透過型ディスプレイパネル３６ａ、３６ｂ及び３６ｃは特定画像の生成に従って光を変調する。透過型ディスプレイパネル３６ａ、３６ｂ及び３６ｃはその画素の各々を制御する１つ又は複数のプロセッサによって制御される。

符号化された光、すなわち、符号化された赤色、符号化された緑色及び符号化された青色の光はレンズ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ及び５４ａ，５４ｂ，５４ｃの組を通じて増大される。これらのレンズの組によって、色再結合プリズム４４のために極めて小さな二色性キューブを用いることができる。

図１を参照して記述されたように、再結合された光は今や投写レンズ４６を通じて投写面に投写される。

投写システム５０は、図１を参照して記述されたのと同様に、偏光及び分析操作のための偏光器を用いる二層構造に２つ折りにされ得る。

本発明の好適実施態様における１つの色のための要素及び光路を示す概略図である。 本発明の好適実施態様の赤色、緑色及び青色のための要素及び光路を簡潔性の故に重ねない状態で示す概略図である。

Claims (15)

1. 光を供給するための光源と、
   前記光を集光及び集束することによって、光ビームを提供する光学素子と、
   前記光ビームを偏光することによって、偏光された光ビームを発生する第一の反射偏光器と、
   を有する、画像を投写面に投写するための投写システムであって、
   当該投写システムは、
   前記偏光された光ビームを受光及び操作することによって、画像情報を前記偏光された光ビームに符号化し、符号化された光ビームを発生する透過型ディスプレイパネルと、
   前記偏光された光ビームの操作を制御するよう、前記透過型ディスプレイパネルの各画素を制御する手段と、
   前記符号化された光ビームの不要な偏光を除外し、前記符号化された光ビームの所望の偏光を前記投写面に送るための第二の反射偏光器と、
   をさらに有することを特徴とする投写システム。
2. 前記第一及び第二の反射偏光器は、ワイヤ・グリッド偏光器、コレステリック偏光器、干渉膜、ホログラフィック構造、薄複屈折フィルムの積み重ね、ビーム分割器、鏡又はこれらの任意の組み合わせを有することを特徴とする請求項１に記載の投写システム。
3. 前記第二の反射偏光器は、３５°、４５°又は５５°の入射角のような約３０°〜６０°の範囲の入射角で前記符号化された光ビームに対し位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の投写システム。
4. 前記光源から投写面への光路を二層構造に重ねることによって実現されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の投写システム。
5. 前記透過型ディスプレイパネルは、液晶若しくはプラズマのような電子光学基材、エレクトロクロミック若しくは電気泳動素子、発光素子、有機若しくは無機発光素子、ポリマ発光素子又はこれらの任意の組み合わせを有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の投写システム。
6. 前記透過型ディスプレイパネルの各画素を制御する手段はプロセッサを用いることで実現されることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の投写システム。
7. 前記各画素を制御する手段は、前記透過型ディスプレイパネルの基板に組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の投写システム。
8. 前記光源から光を集光する光学素子をさらに有し、該光学素子は、入力面を有する色分割プリズムに近接して出力面を有し、該出力面は前記入力面と実質的に同等であることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の投写システム。
9. 前記色分割プリズムは、前記光源から供給される前記光を赤色、緑色及び青色の着色光に分割するよう構成されていることを特徴とする請求項８に記載の投写システム。
10. 前記透過型ディスプレイパネルは、第一、第二及び第三の透過型ディスプレイパネルユニットを各々有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の投写システム。
11. 前記色分割プリズムは、赤色、緑色及び青色の着色光を前記第一、第二及び第三の透過型ディスプレイパネルユニットに伝播するよう構成されていることを特徴とする請求項８乃至１０のうちいずれか１項に記載の投写システム。
12. 複数の符号化された光ビームを単一の符号化された光ビームに再結合するための再結合プリズムをさらに有することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の投写システム。
13. 前記再結合プリズムは、前記第一、第二及び第三の透過型ディスプレイパネルユニットからの符号化された赤色、緑色及び青色の光を受光するよう構成され、さらに、前記再結合プリズムは、前記符号化された赤色、緑色及び青色の光を、投写レンズを通じて前記投写面に投写されるべき単一の符号化された光ビームに再結合することを特徴とする請求項１２に記載の投写システム。
14. 前記色再結合プリズムの前に、前記符号化された光を集束するための集束レンズをさらに有することを特徴とする請求項１１乃至１３のうちいずれか１項に記載の投写システム。
15. 前記透過型ディスプレイパネルの前面をカバーする偏光された光ビームを提供するための拡大レンズをさらに有することを特徴とする請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の投写システム。

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