JP2009520217A - Lcdパネルを用いる立体視表示装置 - Google Patents
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Abstract
立体視画像化装置(200)は、偏光照明ビームを与える照明源(110)と、第1及び第2照明ビームを均一化する少なくとも1つの均一化要素(22)とを有する。左側チャネル変調装置(220l)は立体視画像の左目用部分を供給するように第1偏光照明ビームを変調し、右側チャネル変調装置(220r)は左目用部分を供給するように第2偏光照明ビームを変調する。各々のチャネル変調装置は、偏光照明ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分離する色分離器(78)を有する。各々のチャネル変調装置はまた、2つの成分波長変調部を有し、各々の成分波長変調部は、対応する成分波長照明を受け入れ、変調成分波長ビームを与えるように成分波長照明を変調する単色透過性液晶変調パネル(60)の一部である。
Description
本発明は、電子投影に関し、特に、フルカラー立体視投写画像を生成する液晶変調パネルを用いる立体視電子投影装置に関する。
液晶(LC)技術は、単色アルファニューメリック表示パネルから、ラップトップコンピュータまで、更に大きい大きさのフルカラーディスプレイまでの範囲に亘る多くの表示アプリケーションの役割を果たすように活用されてきている。よく知られているように、液晶装置は、各々の対応する画素について、入射光の偏光状態を選択的に変調することにより画素のアレイとして画像を生成する。液晶技術の継続的な改善により、低コスト、改善された歩留まり及び信頼性、低減された消費電力、並びに解像度、速度及びカラー等の着実に改善されている画像化特性が得られている。
ラップトップ装置及びより大きい表示装置のために通常、用いられる液晶ディスプレイ(LCD)の構成要素の1つの種類は、所謂、“直視型”LCDパネルであり、その“直視型”LCDパネルにおいては、液晶層は2つのガラスのシート又は他の透明な材料の間に挟まれている。薄膜トランジスタ(TFT)技術における継続的な改善は、直視型LCDパネルについて有利であることが判明し、単独のガラス基板の領域にかなり高密度にトランジスタを備えることを可能にしている。更に、より薄い層及びより速い応答時間を可能にする新しい液晶材料が開発されてきている。このことはまた、改善された解像度及び高い速度を有する直視型LCDパネルを提供するように支援してきている。それ故、改善された分解能及びカラーを有するより大きく、高速なLCDパネルが、フルモーション画像のために成功裏にデザインされ、利用されている。
代替としての微細化及びマイクロリソグラフィ技術の利用は、異なる種類の液晶装置の開発を可能にしてきている。LCOS(Liquid Crystal On Silicon)技術は、シリコン回路の構造化されたバックプレーンに対して液晶材料を封止することにより高密度の空間光変調器の開発を可能にしてきている。本質的には、LCOSの製造は、液晶のデザインをCMOS(Complementary metal−oxide semiconductor)製造処理と組み合わせるものである。
LCOS技術を用いて、典型的に1インチ角より小さい画像化領域を有する液晶チップは、数百万画素を有する画像を生成することができる。シリコンエッチング技術の比較的成熟したレベルは、高い速度及び向上した解像度を示すLCOS装置の急速な開発のために有利であると判明している。LCOS装置は、リアプロジェクションテレビ及びビジネスプロジェクション機器等のアプリケーションにおける空間光変調器として用いられてきた。
ディジタルシネマ及び関連電子画像化機会の出現で、相当な注目が電子投影機器の開発に向けられてきている。従来のシネマの品質のフィルム投影器に対して競争力のある代替を提供するように、ディジタル投影機器は、高い解像度、広い色域、高い輝度及び1000:1以上の面順次コントラスト比を与える高い性能の基準に適合する必要がある。LCOS LCDは、高品位のディジタルシネマ投影システムのための空間光変調器としての有利点を有するように考えられている。それらの有利点には、比較的大きい装置サイズ、画素間の小さいギャップ及び好ましい歩留まりがある。
図1を参照するに、LCOS LCD装置を用いる従来の電子投影機器10の簡略化したブロック図を示している。各々の色経路(r=赤色、g=緑色、b=青色)は、変調された光ビームを生成するために同様の構成要素を用いる。各々の経路内の個々の構成要素は、適宜に添え字r、g又はbでラベル付けされている。赤色経路を辿ると、赤色光源20rが非変調光を供給し、その非変調光は、均一な照明を与えるように要素22rを均一化することにより適当な状態にされる。偏光ビームスプリッタ24rは、画素サイトのアレイに亘って入射赤色光の偏光状態を選択的に変調する空間光変調器30rに適切な偏光状態を有する光を方向付ける。空間光変調器30rの機能により、フルカラー画像の赤色成分が生成される。偏光ビームスプリッタ24rを介して光軸Orに沿って透過されたこの画像からの変調光は、ダイクロイックコンバイナ26、典型的には、Xキューブ又はPhilipsプリズムの方に方向付けられる。ダイクロイックコンバイナ26は、投影スクリーンのような表示面40への投影のための共通の光軸に沿って、投影レンズ32について結合されたマルチカラー画像を生成するように、個別の光軸Or/Og/Obからの赤色、緑色及び青色変調画像を結合する。青色及び緑色変調についての光経路は同様である。均一化要素22gにより調整された緑色光源20gからの緑色光は、空間光変調器30gの方に偏光ビームスプリッタ24gを介して方向付けられる。光軸Ogに沿って透過された、この画像からの変調光はダイクロイックコンバイナ26の方に方向付けられる。同様に、均一化光学系22bにより調整された青色光源20bからの青色光は、空間光変調器30bの方に偏光ビームスプリッタ24bを介して方向付けられる。光軸Obに沿って透過された、この画像からの変調光はダイクロイックコンバイナ26の方に方向付けられる。
図1の構成に類似する構成によりLCOS LCD空間光変調器を用いる電子投影機器の例については、米国特許第5,808,795号明細書(Shimomura等による)、米国特許第5,798,819号明細書(Hattori等による)、米国特許第6,010,221号明細書(Maki等による)、米国特許第6,062,694号明細書(Oikawa等による)、米国特許第6,113,239号明細書(Sampsell等による)及び米国特許第6,231,192号明細書(Konno等による)に開示されている。
上記の特許文献の各々が示しているように、動画品位の投影機器の開発業者は、TFTベースの直視型液晶パネルを用いる解決方法の方ではなく、LCOS LCD技術の方に主に注目し、エネルギーを傾注してきている。これには、多くの明確で明らかな理由がある。例えば、できるだけコンパクトな投影機器を製造する必要性は、LCOS LCD又はディジタルマクロミラーのような他の種類のコンパクトな装置等の小型の空間光変調器を含む小型化された構成要素の展開をもたらすからである。10乃至20μmの範囲内の典型低な大きさの画素を有する高精細な画素配列は、2048x1024又は4096x2048画素の範囲内の又はディジタルシネマプロジェクションについての映画テレビ技術者協会(SMPTE)規格により、必要である以上に良好な画像を必要とする、単独のLCOS LCDが大きい投影スクリーンについて十分な解像度を備えるようにする。直視型LCDパネルのカウンターパートに対してLCOS LCDに関心をもつ他の理由は、現在、利用可能なLCOS構成要素の性能属性、即ち、応答速度、カラー及びコントラスト等の属性に関するものである。
プロジェクタの開発に片寄らせる傾向にある他の因子は、置き換えられるようになっているフィルムの寸法特性に関するものである。即ち、LCOS LCD空間光変調器の画像生成領域又はディジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のカウンターパートは、動画印刷フィルムから投影される画像フレームの領域に対して大きさが同等である。このことは、投影光学系のデザインの一部を幾らか簡単化することを可能にする。しかしながら、LCOS LCD又はDMDについてのこの関心はまた、より小さい寸法における画像生成を最も好む設計者の一部における疑う余地のない前提からもたらされる。それ故、意識的な理由について、及び従来の理由及び予測に沿って、開発業者は、小型化されたLCOS LCD又はDMDが高品質のディジタルシネマ投影のために殆どの可視画像生成構成要素を備えることを前提としている。
小型化LCOS及びDMD空間光変調器の使用に伴う特有の1つの問題点は、輝度及び効率に関連している。当業者に知られているように、何れかの光学システムはラグランジェの不変量により制約される。光出射装置の面積と出射された光の開口率との積、即ち、ラグランジェの不変量は、一の光学系の出力を他の光学系の入力と適合させるための重要な考慮であり、光学系の出力輝度を決定する。簡単な表現では、特定の大きさの領域から限られた量の光が供給されることが可能である。ラグランジェの不変量が示すように、出射領域が小さいとき、輝度の特定のレベルを達成するように、大きい出射光角度が必要である。付加される複雑性及びコストは、より大きい角度で照明を操作する必要性からもたらされる。この問題点については、同一出願人による米国特許第6,758,565号明細書(Cobb等による)、米国特許第6,808,269号明細書(Cobbによる)及び米国特許第6,676,260号明細書(Cobb等による)に記載されて扱われている。それらの特許文献においては、必要な光を得るための空間光変調器において高い開口率を用いる一方、そのシステムのどこかで他の必要条件を低減している電子投影機器のデザインについて開示している。
関連する考慮は、画像精製構成要素がまた、エネルギー密度における限界を有することである。小型化された空間光変調器を用い、特に、LCOS LCDを用いる場合、限られた量のエネルギー密度が構成要素レベルで許容されることが可能である。即ち、特定の閾値レベルを上回る輝度レベルは、装置自体を損傷する可能性がある。典型的には、約15W/cm2以上のエネルギー密度はLCOS LCDについては過剰である。このことはまた、せいぜい約15000ルーメンに対して直径が1.3インチのLCOS LCDを用いるときに、有効な輝度を制約する。発熱性はまた、これが画像の歪み、即ち、色収差をもたらし、光変調器及び支援構成要素の寿命を短くする可能性がある。特に、用いられる吸収性偏光構成要素の挙動は、発熱性によりかなり妥協される。このことは、空間光変調器自体に対して実質的な冷却機構及び光学構成要素を支援するための注意深い技術的考慮を必要とする。また、このことは、コストを上乗せし、光学系のデザインに複雑性を高くする。
更に他のLCOS LCDに関連する問題点は、必要な変調光の高い角度に関連するものである。LCD装置における画像生成のための機構及びLCD自体の固有の輝度は、入射照明が高い角度を有するとき、それらの装置からの有効なコントラスト及びカラー品位を制限する。コントラストの適切なレベルを備えるように、1つ又はそれ以上の補償装置がLCOSシステムで用いられる必要がある。このことは、しかしながら、複雑性及び投影システムのコストを更に高くする。この例については、ワイヤグリッド偏光子及びLCD装置の角度偏光の影響に対する補償器の使用について記載している、同一出願人による米国特許第6,831,722号明細書(Ishikawa等)に開示されている。上記の理由のために、LCOS LCD及びDMDの解決方法は、構成要素の大きさ及び光経路の形状に関連する固有の制限に対処していることが理解できる。
代替の直視型TFT液晶パネルを用いて提供される種々の投影機器の解決方法が存在する。しかしながら、多くの場合、それらの機器は、特定のアプリケーションについて提案され、ハイエンドのディジタルシネマのアプリケーションで用いるように意図されている。例えば、米国特許第5,889,614号明細書(Cobben等による)においては、オーバーヘッドプロジェクション機器のための画像ソースとしてのTFT LCパネル装置の使用について開示されている。米国特許第6,637,888号明細書(Havenによる)においては、各々の色経路について別個の投影光学系を用いて、赤色、緑色及び青色ソースを有する単独の副分割されたTFT液晶パネルを用いるリアスクリーンのテレビディスプレイについて開示されている。同一出願による米国特許第6,505,940号明細書(Gotham等による)においては、鉛直方向の空間の必要性を低減するようにキオスクにおける構成に入れられる大きいパネルの液晶装置を有する低コストのディジタルプロジェクタについて開示している。それらの例の各々は画像変調のために大きい液晶パネルを用いる一方、それらのデザインの何れも、良好な輝度レベル、従来の動画フィルムのカラーに匹敵するカラー、許容可能なコントラスト及び全体的な画像品位の高いレベルを有する高解像度における動画投影については意図されていない。
TFT液晶パネルを用いる投影機器を提供する1つの試みについては、米国特許第5,758,940号明細書(Ogino等による)において開示されている。その特許文献、米国特許第5,758,940号明細書(Ogino等による)においては、1つ又はそれ以上のフレネルレンズが液晶パネルにコリメートされた照明を供給するように用いられ、他のフレネルレンズは、その場合、投影光学系に光を供給する集光器としての役割を果たすものである。そのフレネルレンズは、広い領域に亘って画像化ビームを供給するために、その特許文献、米国特許第5,758,940号明細書(Ogino等による)の装置は、上記のラグランジェの不変量に基づいて、高い光出力を有する。しかしながら、その特許文献は、テレビ投影装置及び小型のプロジェクタについての可能性の高いアプリケーションを提案している一方、その特許文献、米国特許第5,758,940号明細書(Ogino等による)において提案されている解決方法は、10000ルーメンのレベル及びそれ以上で光を変調していて、高強度を有する画像化光出力を供給する高解像度の投影システムについて必要な性能レベルには不十分である。
それ故、ディジタルシネマ投影機器の解決方法は、画像生成についてLCOS LCDの使用に焦点を当ててきたが、この目的でLCOS LCD構成要素を用いるとき、輝度及び効率においては固有の限界が存在する。TFT液晶パネルの解決方法は、一方では、LCOSの解決方法において改善された輝度レベルを与える。TFT液晶パネルを用いる投影機器について開示している一方、それらの機器は、高性能のディジタルシネマ投影についての厳しい輝度の要求に十分に適合されることはない。
シネマのアプリケーションにおいては、プロジェクタは、表示スクリーン又は表示面に変調画像を投影し、その表示スクリーン又は表示面はプロジェクタから可変距離にあることが可能である。このことは、プロジェクタがある種類の焦点調整及び色アライメント調整を与えることを必要とする。図1に示す装置のような従来のLCOS装置を用いる場合、色アライメントは色組み合わせ光学系により実行され、それ故、3つの成分のRGBの色が同じ軸に沿って投影される。しかしながら、TFT装置を用いる解決方法については、赤色、緑色及び青色経路についての個別の投影光学系を備えることが有利である。そのような方法により、一部のアライメント方法は、その場合、適切に重ね合わされた赤色、緑色及び青色画像からカラー画像を生成し、それにより、プロジェクタが表示スクリーンからのある距離に亘って用いられることを可能にしなければならない。
他の問題点は、TFT液晶装置による光変調の性質に、そして高レベルの画像品位を必要とする高輝度のアプリケーションのために必要な支援構成要素に関連するものである。従来の解決方法は、光出力レベル及び全体の画像品位の両方を制約し、投影アプリケーションでのTFTの使用により与えられる効果を除去する。例えば、TFTパネルに直接、取り付けられる吸収性偏光子の使用は、それらの装置は一般に備えられているために、画像品位にとっては不利である。典型的には、光エネルギーの20%以上であるそれらのフィルムからの熱吸収は、その結果としてのLCD材料の加熱の原因となり、コントラスト及びコントラストの均一性の損失をもたらす。
立体又は“三次元”画像化技術は、投影画像についての改善された視覚的な奥行きを与えるように用いられてきている。従来の立体視投影においては、2つの重なり合う画像が、異なる光学的特性を有する各々の画像を用いて、表示面に投影される。左側画像及び右側画像を区別するように偏光を用いる立体視画像化システムにおいて、右目について一の偏光で一の画像と、左目について直交する偏光で他の一の画像が存在する。ビューアは、偏光軸の方向に対して異なる左側部分及び右側部分を、偏光ゴーグル又は変更メガネにより与えられる。例えば、左目の画像のために投影される光はs偏光され、右目の画像のために投影される光はp偏光されることが可能である。他の立体的に見えるシステムは、ビューイングメガネにおける対応する色選択フィルタにより、左目の画像と右目の画像を区別するようなカラーを用いる。
米国特許第5,808,795号明細書
米国特許第5,798,819号明細書
米国特許第6,010,221号明細書
米国特許第6,062,694号明細書
米国特許第6,113,239号明細書
米国特許第6,231,192号明細書
米国特許第6,758,565号明細書
米国特許第6,808,269号明細書
米国特許第6,676,260号明細書
米国特許第6,831,722号明細書
米国特許第5,889,614号明細書
米国特許第6,637,888号明細書
米国特許第6,505,940号明細書
米国特許第5,758,940号明細書
従来の電子ディスプレイ構成要素を用いる立体視画像システムは、典型的には、効率が悪く、低い輝度レベルを与える。それ故、TFT液晶装置の固有のラグランジェの不変量の有利点を取り入れ、改善された画像品位を提供するフルカラーの立体投影装置には有利点があることが理解できる。
要約すると、本発明の一特徴に従って、立体イメージング装置であって:
a)左目用画像化チャネルのための第1偏光照明ビームと右目用画像化チャネルのための第2偏光照明ビームとを備えている照明ソースであって、第1照明ビーム及び第2照明ビームを均一化するための少なくとも1つの均一化要素を有する、照明ソース;
b)立体視画像の左目用部分を与えるように第1偏光照明ビームを変調する左側チャネル変調装置、及び立体視画像の右目用部分を与えるように第2偏光照明ビームを変調する右側チャネル変調装置であって、各々のチャネル変調装置は、
i)変調照明ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分離する色分離器と、
ii)少なくとも2つの成分波長変調部であって、各々の成分波長変調部は、対応する成分波長照明を受け入れ、変調された成分波長ビームを供給するように成分波長照明を変調する、少なくとも2つの成分波長変調部であり、各々の成分波長変調部は、
少なくとも第1部分及び第2部分にセグメント化された単色で透明な液晶変調パネルの一部であって、各々の部分は互いの部分から空間的に分離されている、液晶変調パネルの一部と、
単色で透明な液晶変調パネルの一部を透過する対応する成分波長照明をフォーカシングする照明経路レンズと、
変調された成分波長ビームの偏光を更に調整する分析器と、
を有する、左側チャネル変調装置及び右側チャネル変調装置;
c)右側チャネル変調装置の変調成分波長ビームから生成される画像と左側チャネル変調装置の変調成分波長ビームから生成される画像を重ね合わせる合成画像を、表示面に生成する少なくとも1つの投影レンズ;並びに
d)立体視画像の左目用部分及び右目用部分を分離するためにビューアに備えられるチャネル差別化装置;
を有する、立体イメージング装置を提供する。
a)左目用画像化チャネルのための第1偏光照明ビームと右目用画像化チャネルのための第2偏光照明ビームとを備えている照明ソースであって、第1照明ビーム及び第2照明ビームを均一化するための少なくとも1つの均一化要素を有する、照明ソース;
b)立体視画像の左目用部分を与えるように第1偏光照明ビームを変調する左側チャネル変調装置、及び立体視画像の右目用部分を与えるように第2偏光照明ビームを変調する右側チャネル変調装置であって、各々のチャネル変調装置は、
i)変調照明ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分離する色分離器と、
ii)少なくとも2つの成分波長変調部であって、各々の成分波長変調部は、対応する成分波長照明を受け入れ、変調された成分波長ビームを供給するように成分波長照明を変調する、少なくとも2つの成分波長変調部であり、各々の成分波長変調部は、
少なくとも第1部分及び第2部分にセグメント化された単色で透明な液晶変調パネルの一部であって、各々の部分は互いの部分から空間的に分離されている、液晶変調パネルの一部と、
単色で透明な液晶変調パネルの一部を透過する対応する成分波長照明をフォーカシングする照明経路レンズと、
変調された成分波長ビームの偏光を更に調整する分析器と、
を有する、左側チャネル変調装置及び右側チャネル変調装置;
c)右側チャネル変調装置の変調成分波長ビームから生成される画像と左側チャネル変調装置の変調成分波長ビームから生成される画像を重ね合わせる合成画像を、表示面に生成する少なくとも1つの投影レンズ;並びに
d)立体視画像の左目用部分及び右目用部分を分離するためにビューアに備えられるチャネル差別化装置;
を有する、立体イメージング装置を提供する。
本発明の特徴は、小型化されたLCOS LCDを用いる従来の装置と異なり、本発明の装置は、ハイエンドの電子イメージング装置について意図された投影装置において立体視画像化のために1つ又はそれ以上のLCDパネルを用いることである。
本発明の有利点は、本発明が、投影される立体視画像について付加される輝度を可能にすることである。種々の種類の光源が用いられることが可能である。
本発明の上記の及び他の目的、特徴及び有利点については、本発明の例示としての実施形態を図示している図に関連付けて、以下の詳細説明を読むとき、当業者に明らかになるであろう。
本発明については、添付図に関連付けて以下の詳細説明から十分に理解することができるであろう。
以下、特に、本発明に従った装置の一部を構成し、本発明に従った装置とより直接的に協働する要素について説明する。具体的に図示していない又は説明していない要素は、種々の形をとることが可能であることが当業者に理解される必要がある。
本発明は、立体視投影で用いられる1つ又はそれ以上のTFT液晶装置に適応する。立体視画像化装置200の主構成要素については図2のブロック図に示されている。照明源210は、偏光又はスペクトルの内容のような特徴的な特性に従って、2つのチャネル、即ち、左側チャネル及び右側チャネルに光を分割する。各々のチャネル、即ち、変調装置220lに対する左側チャネル及び変調装置220rに対する右側チャネルは変調が与えられる。変調装置220l及び220rは、図2に示す、それ故、投影レンズ62により表示面40に投影される中間画像のような画像64を生成するように動作する。ビューアは、左側チャネル及び右側チャネルがどのように変調され、表示面40に与えられるかに応じて、偏光メガネ又はフィルタメガネのようなチャネル差別化装置230を装着する。
図2は、一般に、本発明の実施形態に適用される基本モデルを示す。特定の実施形態は、その場合、左側ビューイングチャネル及び右側ビューイングチャネルを差別化し、各々のチャネルに供給される光の調整し、各々のチャネルにおける光変調し、表示面40への画像の投影し、及び左側チャネルを右側チャネルと差別化するように、それにより立体視効果を得るようにビューアが装備する異なる方法を用いる、このモデルと異なる変形を用いることができる。更に、他の代替の実施形態は、立体視でない高解像度の画像を生成するように、図2の基本構成を用いることができる。
左側チャネル及び右側チャネルを差別化する1つのオプションは、異なる偏光状態を有する光を用いることである。図3を参照するに、立体視画像化装置200の左側チャネル及び右側チャネルを与える一実施形態において照明源210として用いられることが可能である偏光光供給装置110を示している。光源20からの光は、より均一な照明フィールドを与えるように光を空間的に分布させる又は均一化する均一化要素22により均一化される。均一化された光は、一実施形態においては、実質的に偏光された照明ビーム66として、図2及び3においては右側チャネルについてRでラベル付けされた1つの変調チャネルに対して、p偏光のような一偏光を有する光を透過する変更する96及びシャッタ116の方に方向付けられる。偏光子96は、他の変調チャネルについては、直交する偏光(この実施例においては、s偏光)を有する光を反射する。ミラー98又は反射性偏光高感度コーティングは、その場合、図2及び3においてLでラベル付けされた他の変調チャネルの方に直交変調を有する光を方向付ける。
図3における光源20は、多くの種類のランプ又は他の出射構成要素の何れかであることが可能である。大量の製造量のための入手可能性及び低コストの恩恵を享受するように、光源20として市販されていて、利用可能な構成要素を選択することは特に有利であることが理解できる。一実施形態においては、従来の、PerkinElmer社(米国マサチューセッツ州Wellesley市)製のCERMAX(登録商標)キセノンアークランプが用いられている。そのような既製品の装置の光を効率的に用いることができることは、上記の背景技術の節で述べているように、ラグランジェの制限のために利用可能な光のかなりの部分を用いることができないより小さいLCOS LCD構成要素を用いることとは対照的に、より大きい大きさのTFT液晶装置を用いるときには、特に有利である。他の代替の光源は、均一化光学系を用いるときに、アレイ状に分布させることができる高パワーのLEDを有する。他のオプションは、例えば、超高圧水銀ランプを用いることである。従来のキセノンバブルランプは、他のオプションを提供し、水銀ランプより良好な色域を与える。それらの場合の全てにおいて、典型的には、実質的に非偏光光がその光源から供給される。
一実施形態においては、偏光子96は、米国特許第6,452,724号明細書(Hansen等による)において開示されている種類の偏光子のようなワイヤグリッド偏光子である。種々の種類のワイヤグリッド偏光子が、Moxtek社(米国ユタ州Orem市)製のものとして市販されている。ワイヤグリッドの種類の偏光子は、特に、従来の種類の吸収性偏光子と異なり、高レベルの光強度を扱うことができる有利点を有する。一実施形態においては、ワイヤグリッド偏光子は、ワイヤ面側のワイヤ要素がLCDパネルの方に向くように位置付けられている。この構成は、同一出願人による米国特許第6,585,378号明細書(Kurtz等)に開示されている熱的に誘起される複屈折を低減させることができる。偏光子96は、代替として、電子画像化技術の分野の熟達者に知られているMacNeille偏光子のような従来のプリズム偏光子であることが可能である。
図4を参照するに、左目用のチャネル変調装置220lを示し、右目用のチャネル変調装置220rの構成は同様なものである。ここでは、液晶変調パネル60は3つの部分、即ち、下で説明するように、各々の成分色の一、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)にセグメント化されている。集光レンズ38は、その場合、成分色の波長、即ち、別個の照明経路44r(赤色)、44g(緑色)及び44b(青色)に沿って、従来通りの赤色、緑色及び青色(RGB)に分離する色分離器78の方に均一化された偏光ビーム76を方向付ける。
図4に示すように、少なくとも3つの成分波長変調部114r、114g、114bが存在し、それらの各々は、対応する照明経路44r、44g、44bに沿ってアライメントされている。各々の成分波長変調部114r、114g、114bにおいては、集光レンズ42r、42g、42bは、偏光子48r、48g、48bを介して対応する成分波長照明を方向付ける。フレネルレンズ等のレンズ52r、52g及び52bは、その場合、下で説明するように、変調のために各々の成分色を操作するようにセグメント化された単色透過性液晶変調パネル60を介して、この照明をフォーカシングする。液晶変調パネル60は、赤色、緑色及び青色成分波長ビーム54r、54g及び54bを生成する。成分波長ビーム54r、54g及び54bは、カラー画像を生成するように結合される変調された光ビームである。分析器56r、56g及び56bは、赤色、緑色及び青色成分波長ビーム54r、54g及び54bの偏光を調整する。この実施形態においては、レンズ61r、61g及び61bは、投影のための中間画像としての画像64を生成する。ここで、変調成分波長ビーム54r、54g及び54bは、投影のためのカラー画像64を生成するように重ね合わされる。画像64は、上記のように、中間画像であることが可能であり、又は、投影面における画像であることが可能である。
変調パネル60の構成
本発明の一特徴は、図5の平面図に示すように、単色の液晶変調パネル60のセグメント化に関連している。赤色、緑色及び青色照明経理44r、44g及び44b(図4)における赤色、緑色及び青色成分色は、赤色成分変調部80r、緑色成分変調部80b及び青色成分変調部80bのそれぞれにより変調される。液晶変調パネル60が2048x3240画素解像度を有する一実施形態においては、各々の成分色変調部80r、80g及び80bは2048x1080画素解像度を有する。より高い解像度のパネルの代替は、ディジタルシネマのようなアプリケーションについては有利である。
本発明の一特徴は、図5の平面図に示すように、単色の液晶変調パネル60のセグメント化に関連している。赤色、緑色及び青色照明経理44r、44g及び44b(図4)における赤色、緑色及び青色成分色は、赤色成分変調部80r、緑色成分変調部80b及び青色成分変調部80bのそれぞれにより変調される。液晶変調パネル60が2048x3240画素解像度を有する一実施形態においては、各々の成分色変調部80r、80g及び80bは2048x1080画素解像度を有する。より高い解像度のパネルの代替は、ディジタルシネマのようなアプリケーションについては有利である。
各々の変調部80r、80g及び80bは対応する境界部分82r、82g、82bを有する。境界部分82r、82g、82bは、変調部80r、80g及び80bの一部として用いられるように利用可能であるが、用いられないある数の画素を有する。境界部分82r、82g、82bは、下で説明するように、成分色変調光のアライメントを容易にするように用いられる。
各々の変調部80r、80g及び80bは、光遮蔽部84a、84bにより隣接する変調部80r、80g及び80bから分離されている。光遮蔽部84a、84bは、隣接する赤色、緑色及び青色照明部44r、44g及び44bからの重ね合わされた光を反射するためのマスクとしての役割を果たす濃い色の又は黒色の状態にある画素を有する。ブル値遮蔽要素が、それらの濃い色の状態の画素の代わりに又はその代替として用いられることが可能である。
図4の実施形態については、液晶変調パネル60は、投影のアプリケーションで用いるために改善され、単純化されている。図6Aを先ず、参照するに、ディスプレイのメーカーにより供給される従来の液晶変調パネル118を示している。この従来の構成においては、ITO層124における制御電極及び薄膜トランジスタ122を有する液晶材料120は、カラーフィルタアレイ132と共に、ガラスプレート126間に挟まれている。前面偏光子及び背面偏光子128は吸収性シートであり、その吸収性シートの性能は、投影画像における変わり易い熱不均一性をもたらす高い熱レベルにより妥協される。補償フィルム130がまた、コントラストを改善するように備えられている。多くの装置においては、拡散層のような他の改善フィルムが用いられるが、それは図示されてはいない。
図6Bは、本発明で用いられる液晶変調パネルの簡略化した構成を示す。補償フィルム130は取り除かれているが、それが維持されている場合でさえ、補償フィルム130の性能要求及びコストはかなり減少される。前面偏光子及び背面偏光子128はまた、液晶変調パネル60自体から取り除かれ、個別のワイヤグリッド偏光子は、偏光子48r、48g、48b及び分析器56r、56g、56bのために用いられる。偏光子48r、48g、48b及び分析器56r、56g、56bは、ガラスシート126の表面から距離を置いて離れている。光エネルギーの本来の量を吸収することなく、高い光レベルを処理することができるワイヤグリッド偏光子が、立体表示装置200における高強度にすることに対して特にうまく適合している。液晶材料120から距離を置いて離れていることにより、画像の均一性に悪影響を与える熱移動が回避される。カラーフィルタアレイ132は、もはや必要ない。光反射防止コーティング134、136は、ガラス126の両方の外側の面に備えられることが可能である。反射防止コーティング134、136は迷光を減少し、ANSIコントラスト比を増加し、隣接する画素からの光の不所望な干渉を最小化する。
照明源及び光学系
従来のTFT液晶投影装置に対する注目に値する改善は、光源20からの均一な照明を与える均一化要素22(図3)を用いることである。均一化要素22は、変調のために均一な輝度照明ビームを与えるように光源20からの出力を調整する。一実施形態においては、積分バーが均一化要素22を備えている。代替の実施形態は、レンズレットアレイ又はレンズレットアレイのある組み合わせ及び他の積分構成要素の使用を含んでいる。
従来のTFT液晶投影装置に対する注目に値する改善は、光源20からの均一な照明を与える均一化要素22(図3)を用いることである。均一化要素22は、変調のために均一な輝度照明ビームを与えるように光源20からの出力を調整する。一実施形態においては、積分バーが均一化要素22を備えている。代替の実施形態は、レンズレットアレイ又はレンズレットアレイのある組み合わせ及び他の積分構成要素の使用を含んでいる。
光シャッタは、その位置が図3における破線の位置であることが可能であり、画像間の適切な遷移のために時間を入れて表示を一時的に暗くするように、偏光光供給装置110内で実施されることが可能である。シャッタ116は、液晶変調パネル60の応答速度に応じて必要とされる。液晶変調パネル60の応答速度は従来のビデオディスプレイについて十分に改善されてきたが、ゴーストのない、特に、顕著な動き及び遷移を含む画像コンテンツを有する、動きを有する画像化を可能にするように十分に改善されている場合に、応答速度の問題が依然として残っている。シャッタ116は、遷移時間の間、液晶変調パネル60への光を遮断するように用いられ、フレーム間の画像のオーバーレイを効果的に低減する。適切なシャッタ機構については、例えば、同一出願人による米国特許第6,513,932号明細書(Ehrne等による)に開示されている。
図7は、図4の模式的なブロック図に示されている全部の構成を用いる、一実施形態における立体視画像化装置200mp斜視図を示す。ここでは、個々の変調パネル60l及び60rが、左側及び右側チャネル変調装置220l及び220rで用いられている。各々の変調装置220l及び220rは、対応する投影レンズ62l及び62rを有する。他の構成が可能であることが理解される必要がある。例えば、図示している2つの変調パネル60l及び60rに代えて、単独の変調パネル60が、例えば、各々のチャネルのために別個のカラーホイール又はカラースクロール構成を用いるとして、左側及び右側視聴チャネルを備えるように適切にセグメント化されることが可能である。各々のチャネルのための光学構成要素は、単一の中間画像を生成するように協働することを可能にし、それ故、図2の基本モデルに示している単独の投影レンズ62を用いることを可能にする。代替として、各々のチャネル変調装置220l、220rから各々の色チャネルについての個別の投影レンズが存在することが可能である。
色分離
図4に示しているように、均一化された偏光ビーム76は色分離器78の方に進む。代替の実施形態においては、各々のチャネル変調装置220l、220rにおいて個別の均一化器2を有することが可能であるが、このことは、左側画像チャネルと右側画像チャネルとの間のある不均一性をもたらす可能性がある。
図4に示しているように、均一化された偏光ビーム76は色分離器78の方に進む。代替の実施形態においては、各々のチャネル変調装置220l、220rにおいて個別の均一化器2を有することが可能であるが、このことは、左側画像チャネルと右側画像チャネルとの間のある不均一性をもたらす可能性がある。
図8は、一実施形態についての色分離器78の構成要素を詳細に示している。直交するダイクロイック面90a、90bの構成が、赤色、緑色及び青色成分波長ビーム54r、54g及び54bのそれぞれのような変調のための重要な赤色、緑色及び青色成分波長への均一化された偏光ビーム76の多波長光を分割するように用いられる。折り返しミラー92は、図8の実施形態における赤色及び青色成分波長ビーム54r及び54bを再方向付ける。代替の実施形態においては、4つ以上の色帯域に分離され、より大きい色域が可能であるように、ダイクロイック分離構成要素を用いる。
大きい変調パネル60を用いることにより与えられる改善された光効率は、SMPTE“C”色空間、又は(赤色:0.680x、0.320y、10.1Y、緑色:0.265x、0.690y、34.6Y、青色:0.150x、0.060y、3.31Y)で規定されるDigital Chinema SMPTEの色域でさえ、従来の映像を用いて与えられる投影域に比べて実質的に大きい投影域を与えるように用いられることが可能である。動画フィルムの色域と少なくとも同程度の大きさ又はそれより大きい色域を作ることへの関心が存在している。ダイクロイックフィルタは、青色、緑色及び赤色の典型的な成分色帯域間のスペクトル帯域の一部を遮り、それにより、立体視画像化装置200が備えることが可能である色空間を拡大するように選択される及び位置付けられることが可能である。
フレネルレンズ
図4に示すように、照明経路44r、44g及び44b内にレンズ52r、52g及び52bとしてフレネルレンズを用いることは、対応するレンズ61r、61g及び61bの入射瞳の方に光を方向付けるために、特に有利である。照明経路44r、44g及び44b内にフレネルレンズ52r、52g及び52bを位置付けることにより、結像収差が最小化される。フレネルレンズは、典型的には、モールド成形され、それらのレンズが画像変調光と共に用いられる場合に、特に可視的である不均一性を現す可能性がある。勿論、他の適切な種類のレンズが、レンズ52r、52g及び52b、特に薄い寸法のプロファイルを有するレンズについて用いられることが可能である。
図4に示すように、照明経路44r、44g及び44b内にレンズ52r、52g及び52bとしてフレネルレンズを用いることは、対応するレンズ61r、61g及び61bの入射瞳の方に光を方向付けるために、特に有利である。照明経路44r、44g及び44b内にフレネルレンズ52r、52g及び52bを位置付けることにより、結像収差が最小化される。フレネルレンズは、典型的には、モールド成形され、それらのレンズが画像変調光と共に用いられる場合に、特に可視的である不均一性を現す可能性がある。勿論、他の適切な種類のレンズが、レンズ52r、52g及び52b、特に薄い寸法のプロファイルを有するレンズについて用いられることが可能である。
図10は、各々の成分波長変調部114r、114g及び114bにおけるフレネルレンズのようなレンズの対を用いる代替の実施形態であって、一の成分波長変調部は各々の照明経路44r、44g、44b内に照明経路レンズとして位置付けられ、他の成分波長変調部は各々の変調成分波長ビーム54r、54g、54b内に変調ビームレンズとして位置付けられている。青色チャネルにおいては、レンズ52bは照明経路44b内にあり、第2レンズ53bは成分波長ビーム54b内にある。緑色チャネルにおいては、レンズ52gは照明経路44gにあり、第2レンズ53gは成分波長ビーム54g内にある。赤色チャネルにおいては、レンズ52rは照明経路44rにあり、第2レンズ53rは成分波長ビーム54r内にある。図10の構成を用いる場合、各々の成分波長変調部114r、114g、114bについての照明ビームにおける第1レンズ52r、52g及び52bは、コリメーションを測定する、それにより、コントラスト性能を改善する、変調パネル60の方に方向付けられる光の角度を減少させる。第2レンズ53r、53g、53bは、対応するレンズ61r、61g及び61bの入射瞳の方に光を方向付けるように、液晶変調パネル60からの変調成分波長ビーム54r、54g、54b内に位置付けられている。一実施形態においては、レンズ52r、52g、52b及び53r、53g、53bの各々はフレネルレンズである。
代替の実施形態においては、直交する円柱形のフレネルレンズが、従来の種類の円形対称のフレネルレンズに対する代替をして成分波長変調部114r、114g、114bの1つ又はそれ以上において用いられることが可能である。直交する円柱形フレネルレンズは、互いに対して回転され、モアレ及びエイリアジングを最小化する又は排除するように液晶変調パネル60に対してある角度で更に回転されることが可能である。
一実施形態においては、立体表示装置200は、Reflexite社(米国ニューヨーク州Rochester市)のようなメーカーにより製造されたゴースト防止フレネルレンズを用いている。他の代替の実施形態においては、レンズ52r、52g及び52bの1つ又はそれ以上としてフレネルレンズと置き換えて、ホログラフィック光学構成要素を用いることが可能である。ガラス製のモールド成形されたフレネルレンズは、画像における低下したコントラスト均一性のような、光吸収による応力複屈折による課題を最小化するように支援することができる。
投影レンズ62のアライメントのための制御ループ
図9は、各々の色チャネルにおいて複数の投影レンズ63r、63g及び63bを用いる実施形態における自動化されたアライメントのために備えられている制御ループ100を示す。電子カメラ等のセンサ104は、表示面40における画像64の一部であることが可能である、又は画像64から分離されることが可能であるターゲット106からの光を検知する。ターゲット106は、表示面40に投影された変調成分色画像の適切な重なり合いを示すように工夫されている。同一出願人による米国特許第6,793,351号明細書(Nelson等による)に開示されている方法は、制御ロジック処理器108において適切な重なり合いを検出し、センサ104により検出された色間の何れかのオフセットに対応するように用いられることが可能である。投影レンズ63r、63g及び63bの調整は、複数の方法の組み合わせを用いて与えられることが可能である。完全な画素の単位におけるアライメントが、米国特許第5,729,245号明細書(Gove等による)に開示されている方法と同様の方法を用いて、対応する赤色、緑色及び青色成分変調部80r、80g及び80bの位置を移動させることにより、電子的に達成されることが可能である。ステッピングモータ又は圧電アクチュエータ等の対応するアクチュエータ102r、102g及び102bは、投影レンズ63r、63g及び63b自体を動かすことにより、全画素の又は画素の部分インクリメントのアライメントの微調整に対して有効であるように用いられることが可能である。一実施形態においては、それらの2つの方法の組み合わせが、必要に応じて、境界部分82r、82g及び82bにおける画素を用いて、赤色、緑色又は青色成分変調部80r、80g及び80bの1つ又はそれ以上の相対的位置を移動させることにより、最初のアライメントの試みとして用いられる。この赤色、緑色又は青色成分変調部80r、80g及び80bの移動に後続して、必要に応じて、微調整が、その場合、アクチュエータ102r、102g及び102bを駆動することにより実行される。
図9は、各々の色チャネルにおいて複数の投影レンズ63r、63g及び63bを用いる実施形態における自動化されたアライメントのために備えられている制御ループ100を示す。電子カメラ等のセンサ104は、表示面40における画像64の一部であることが可能である、又は画像64から分離されることが可能であるターゲット106からの光を検知する。ターゲット106は、表示面40に投影された変調成分色画像の適切な重なり合いを示すように工夫されている。同一出願人による米国特許第6,793,351号明細書(Nelson等による)に開示されている方法は、制御ロジック処理器108において適切な重なり合いを検出し、センサ104により検出された色間の何れかのオフセットに対応するように用いられることが可能である。投影レンズ63r、63g及び63bの調整は、複数の方法の組み合わせを用いて与えられることが可能である。完全な画素の単位におけるアライメントが、米国特許第5,729,245号明細書(Gove等による)に開示されている方法と同様の方法を用いて、対応する赤色、緑色及び青色成分変調部80r、80g及び80bの位置を移動させることにより、電子的に達成されることが可能である。ステッピングモータ又は圧電アクチュエータ等の対応するアクチュエータ102r、102g及び102bは、投影レンズ63r、63g及び63b自体を動かすことにより、全画素の又は画素の部分インクリメントのアライメントの微調整に対して有効であるように用いられることが可能である。一実施形態においては、それらの2つの方法の組み合わせが、必要に応じて、境界部分82r、82g及び82bにおける画素を用いて、赤色、緑色又は青色成分変調部80r、80g及び80bの1つ又はそれ以上の相対的位置を移動させることにより、最初のアライメントの試みとして用いられる。この赤色、緑色又は青色成分変調部80r、80g及び80bの移動に後続して、必要に応じて、微調整が、その場合、アクチュエータ102r、102g及び102bを駆動することにより実行される。
代替の実施形態
図4、8及び9に示す実施形態においては、従来の赤色、緑色及び青色成分色のセットを用いる立体表示装置200について示されている。改善された色域を与えるように、追加の色の使用を含む他の構成が可能である。又は、異なる成分色が、カラー画像64を生成するように用いられることが可能である。4つの色を用いる代替の実施形態においては、2つの液晶変調パネル60が各々のチャネル変調装置220l、220rにおいて用いられることが可能であり、各々の液晶変調パネル60は、2つの成分色変調部を有するように構成されることが可能である。
図4、8及び9に示す実施形態においては、従来の赤色、緑色及び青色成分色のセットを用いる立体表示装置200について示されている。改善された色域を与えるように、追加の色の使用を含む他の構成が可能である。又は、異なる成分色が、カラー画像64を生成するように用いられることが可能である。4つの色を用いる代替の実施形態においては、2つの液晶変調パネル60が各々のチャネル変調装置220l、220rにおいて用いられることが可能であり、各々の液晶変調パネル60は、2つの成分色変調部を有するように構成されることが可能である。
代替の実施形態においては、単独の液晶変調パネル60が、光ブロッキング領域により分離された色帯域に光を分離するスクロール色フィルタ装置と組み合わされて用いられる。色帯域は、プリズム光学系を用いて又はカラーホイール又は他の種類のカラースクローリング機構を用いて、液晶変調パネル60において走査される。ブロッキング領域は、色間の遷移時間の間の色ぼやけを回避するように用いられる。変調器は、合成カラー画像の適切な部分を適用するように与えられる特定の色の光との同期化において実質的に変調される。スクローリングカラーのバックグラウンド及び技術については、例えば、文献“Sequential Color Recapture and Dynamic Filtering:A Method of Scrolling Color”,by D.Scott Dewald,Steven M.Penn and Michael Davis in SID 00 Digest,pages 1−4に記載されている。
図11に示している立体視画像化装置200のカラースクローリングの実施形態は2つの変調パネル60l及び60rを用い、それらの各々は、カラースクローリング要素140l及び140rのそれぞれを有する。例えば、カラースクローリングホイール又は走査プリズムを有する色分離器を有する一部の構成要素のようなカラースクローリング要素140l、140rは、ディジタル投影技術分野における熟達者に知られているスペクトルプロファイルを与える技術を用いて種々の波長の色の光を連続的に走査する。液晶変調パネル60l、60rは、投影のために変調光を与えるように、カラースクローリング要素140l、140rから供給される各々の色の入射光を連続して変調する。
各々の変調パネル60l、60rは、図4を参照して説明した照明経路と同様の対応する照明経路144l、144r内に支援光学構成要素を有し、投影レンズ62l、62rに対する成分波長ビーム54c、54dとして変調光を供給する。カラースクローリング構成要素を用いる照明光学系は、例えば、米国特許第6,280、034号明細書(Brennesholtzによる)において開示されているのと同様な色分離、カラースクローリング及び光方向付け技術を用いることが可能である。
カラースクローリング要素140l、140rがカラースクローリングホイールである場合、繰り返される相補的な色の対を用いるシーケンスは特に、有利である。そのような構成においては、左目用画像のためのスペクトルプロファイルを与えるカラースクローリング要素140lは、色のセットを生成する赤色、緑色及び青色フィルタを有するフィルタホイールであることが可能である。右目用画像のための異なるスペクトルプロファイルを与えるカラースクローリング要素140rは、色のセットを生成する相補的なシアン色、マゼンタ色及び黄色フィルタを有するフィルタホイールであることが可能である。それらのフィルタホイールの連続性は、2つの変調器パネル60l、60rから生成された結合画像が、スクローリングシーケンスの各々の一部の間に、白色であるように現れる結合画像を付加するように、タイミング付けられる。このタイミング付けは、例えば、対応する補色(シアン色、マゼンタ色、黄色)により対を成す各々の原色(赤色、緑色、青色)を同時に投影するときである。これを、本発明により与えられる改善された輝度及び改善された画像化性能の有利点と組み合わせることにより、従来のデザインに対して拡大された色域を可能にする。
代替の実施形態においては、2つの分離した変調パネル60l、60rを備えることに代えて、単独の変調パネル60は2つのセグメントに副分割されることが可能である。一のセグメントは右側チャネルとしての役割を果たし、他のセグメントは左側チャネルとしての役割を果たす。
2つのカラーホイールからの又は3つの色成分波長変調部114r、114g及び114bを用いるチャネルからの画像は、中間画像面において結合されることが可能である。この構成を用いる場合、中間画像64は、実際には、変調パネル60に比べて小さく、それ故、中間画像64は、単独の投影レンズ62により大きいスクリーンサイズまで拡大されることが可能である。光の集束は製造時に行われることが可能であり、それ故、隣接する単一の投影レンズのみがオペレータにとって必要である。この方法については、同一出願人による米故国特許第6,808,269号明細書(Cobbによる)及び米故国特許第6,678,260号明細書(Cobb等による)に記載されている。
再び図10を参照するに、照明部68における個々の赤色、緑色及び青色光源46r、46g及び46bを用いる代替の実施形態における立体視画像化装置200のブロック図を示している。光源46r、46g及び46bはレーザ、LED又は他の種類の光源を有することが可能であり、また、図3を参照して説明している均一化器のような光調整構成要素により支援されることが可能である。光源46r、46g及び46bは、偏光されること又は偏光子を備えることが可能である。
本発明の一有利点は、補間器が必要ない、又は少なくとも補間器の必要性を最小化することが可能であることである。当業者に知られているように、補間フィルムには2つの基本的な種類が存在する。そのフィルムの面に対して平行な光軸を有する一軸性フィルムはAプレートと呼ばれるものである。そのフィルムの面に対して垂直な光軸を有する一軸性フィルムはCプレートと呼ばれるものである。代替として、Aプレートについては、補償器の面内においてXY複屈折(XY遅延特性を有する異方性媒体)を与えるとして説明される一方、Cプレートは、補償器を介するビーム伝搬の方向における光軸に沿ってZ複屈折を与えるとして説明される。n0より大きいneを有する一軸性材料は正の複屈折性を有すると呼ばれる。同様に、n0より小さいneを有する一軸性材料は負の複屈折性を有すると呼ばれる。Aプレート及びCプレートの両方は、それらのne及びn0の値に応じて、正又は負であることが可能である。当業者に知られているように、Cプレートは、一軸性の圧縮されたポリマー又は成型されたセルロースアセテートを用いることにより製造されることが可能である一方、Aプレートは、ポリビニルアルコール又はポリカーボネート等の延伸されたポリマーフィルムにより作られることが可能である。
本発明は、減変調パネル60が減少された角度感度をもたらすように、より大きい液晶パネルを用いるため、Cプレート補償器の必要性を最小化し、又はその必要性を排除することができる。図4を参照するに、破線142は、赤色成分波長ビーム54r内のオプションのAプレート補償器についての有効な位置を示している。他の成分波長変調部114r、114g及び114bはまた、同様の位置にあるAプレート補償器からの恩恵を受けることが可能である。代替として、補償器は、照明経路内に、例えば、フレネルレンズ52r、52g、52bの前に備えられることが可能である。他の実施形態においては、Aプレート補償器は、Cプレート補償器の一部の付加レベルにより補われることが可能である。他の実施形態においては、Cプレート補償器が十分であることが可能である。例えば、フィルムベースの構成要素、多層の薄膜誘電体積層物により構成される補償器及び形成された複屈折構造を用いる補償器を含む複数の種類の補償器の何れかが用いられることが可能である。
代替の実施形態においては、明確化のために遠近法によって示す図12における投影装置の一部のブロック図に示すように、偏光ビームスプリッタ148r、148g、148bは、変調パネル60からの各々の変調成分波長ビーム54r、54g、54bについての分析器として備えられている。一実施形態における偏光ビームスプリッタ148r、148g、148b、即ち、ワイヤグリッド偏光ビームスプリッタは、各々の成分波長ビーム54r、54g、54bの光経路の向きを変える。図12の実施形態においては、投影レンズ62r、62g及び62bは、その場合、表示面40に画像を生成する。他の代替の実施形態においては、上記のように、中間画像が生成されることが可能である。
図13を参照するに、各々の色チャネルからの変調光がV字型プリズムアセンブリ150の方にレンズ63r、63g、63bにより方向付けられる代替の実施形態の模式的なブロック図を示している。V字型プリズムアセンブリ150は、投影レンズ62の入射瞳において中間画像146を生成する単独の光経路において変調光を結合する。V字型プリズムアセンブリ150は、投影レンズ62の方に光を方向付けるようにミラー152と結合して機能する及びダイクロイック面を用いる色結合器の1つの種類である。同一出願人による米国特許第6,676,260号明細書(Cobb等による)においては、投影装置で用いるV字型プリズムについて記載されている。
図12における偏光ビームスプリッタ148r、148g、148bが、Moxtek社製のワイヤグリッド偏光ビームスプリッタ等のワイヤグリッド偏光ビームスプリッタである場合、光軸の周りのそれらの装置の一の回転が、同一出願による米国特許第6,805,445号明細書(Silverstain等による)において開示されている方法を使用して、補償の測定を与えるように用いられることが可能である。
従来の電子表示装置と組み合わせることにより、本発明の立体視画像化装置200は高輝度レベルを与えることができる。図1における従来の構成の空間光変調器30r、30g及び30bがLCOS LCDを小型化する場合、それらの装置のラグランジェの不変量及びエネルギー搬送容量は、約5000乃至たかだか約25000ルーメンの範囲内で利用可能である輝度量を制約する。それとは対照的に、図4の実施形態は、チャネル当たり30000ルーメンを越える投影を可能にする拡張された輝度範囲を享受することができる。
液晶変調パネル60の寸法は、立体視画像化装置200の性能要求に適合するように最適化されることが可能である。従来用いられている小型化されたLCOS LCDとは対照的に、液晶変調パネル60は、最大17乃至20インチ又はそれ以上の、典型的なラップトップディスプレイに比べて大きい大型装置であることが可能である。従来の液晶パネルは、残念ながら、低速であり、現在進行中の研究により100%及びそれ以上の速度の改善が行われ、速度の改善が実現可能であることが明らかになっている。8msec又はそれより短い改善された応答速度について開示されている。理想的には、変調パネル60は、フルランプシステムの効率が、標準的なTFTパネルの方法を用いて製造されるように画素構造及びエレクトロニクスについての最適な大きさにより、最速の応答時間を与えるように利用可能であり且つ十分に小さい。
高効率のランプシステムに最も適合されるTFTパネルのサイズ決めには、多くの考慮が必要である。例えば、2.0mmのアークギャップを有するCermax型ランプを用いるためには、ランプの最大限の効率が、約10の変調領域の対角線と回効率の積として定義される、ラグランジェの不変量を有するシステムにより得られることが可能であることを、測定は示している。f/10.0にデザインされたシステムは、0.05に等しい開口率(NA)を有する。それ故、装置の対角線は200mmであることが必要である。この値は、両方の偏光条件を得るように2倍化される必要がある。更に、この変調領域は、選択された各々の波長帯域に対して必要である。それ故、システムの効率の観点から、1074x358mmより僅かに大きいパネルは、かなり高効率であり、高速遷移時間について最適な可能性を与える。所望の高解像度、即ち、変調された各々の波長帯域についての2048x1024又は4096x2048において、この大きさを適応させるのに十分小さいように画素エレクトロニクスを製造することが、主な困難なことである。立体視画像化装置200の好適な実施形態は、この最適な大きさに製造された個別の変調パネル60に各々の直交偏光状態が位置付けられることが可能であるように、作られることが可能である。
より明るい光源及び大きい領域の画像生成器を用いる能力により、図4におけるようなTFT液晶変調パネル60を用いる立体視画像化装置200は、40乃至50%のオーダーの全体的な効率を与える。このことは、せいぜい約5乃至10%の効率が一般的である図1の従来のLCOS LCDデザインの典型的な効率と対照的である。ワイヤグリッド偏光子は、それらが比較的低い光吸収性を示すために、特に有利である。一般に、約20%以下の光吸収性を有する偏光子が好適である。上記の実施形態における偏光パネル60の方にワイヤグリッド面を方向付けることにより得られる性能を改善することがまた、可能である。
立体視画像化装置200、及びTFT液晶変調パネル60を用いる何れかの画像化装置により、表示される画像における出力画素の見かけ上の解像度を高くする、又は画素間のエッジの影響を補償する必要がある。図14及び15を参照するに、立体視画像化装置200のためばかりでなく、2つ以上の液晶変調パネル60を用いる何れかの種類の画像化装置50のために、この課題に対処する2つの異なる解決方法が示されている。図14においては、画像化装置50は、画素のフィルファクタを改善し、液晶変調パネル60l及び60rの見かけ上の解像度を改善するディザリングを用いている。各々の液晶変調パネル60l及び60rは、ディザ運動を与えるアクチュエータ160に機械的に結合されている。図15は、液晶変調パネル60l及び60rからの変調光出力について、破線で示されているぼかしフィルタ162を用いる他の代替を示している。
図14及び15の実施形態における立体視画像化装置200は、非立体視画像化システムの画素コンテンツの2倍を備えることが可能である。図14及び15の構成は、非立体視画像表示のためにさえ用いられることが可能である。例えば、図14に関しては、ビューアにより高い解像度の画像を効果的に提供するように、TFT液晶変調パネル60l、60rの1つ又はそれ以上を互いに対してディザリングすることが可能である。画素の相対的位置及び画素の重ね合わせは、画素間ギャップのためのアーティファクトを最小化するように及びより高い表示解像度を与えるように、目の応答時間及び視聴の時間期間と共に調整されることが可能である。図9に関連付けて説明したフィードバック制御ループは、代替として、ディザリングの問題をモニタし、補正するように用いられることが可能である。
立体視画像化システム200の他の代替の実施形態について、図16に示している。ここでは、切り換え可能な偏光回転要素70が即座に偏光状態を切り換えるように、また、カラースクロール要素140と協働する変調パネルにおいて生成される画像との協働において十分な速度で左目偏光状態と右目偏光状態との間で交互に変わるように用いられる。1/2波長板72は、光供給装置110からの光の一部の偏光状態を変えるように用いられる。例えば、切り換え可能液晶リターダのような電子誘導リターダが、切り換え可能偏光回転要素70として用いられることが可能である。代替として、回転する1/2波長板が用いられることが可能である。勿論、この実施形態については、変調パネル60の切り換え時間は目の応答に対して十分に速い必要がある。これと同じ種類の偏光切り換えが、他の光変調構成及びカラースクロール要素140と共に用いられるとき、立体視のために交互に変わる左目用画像及び右目用画像を与えることが可能である。例えば、図2を再び参照するに、単独の変調パネル60、及び図示されているダイクロイック色分離器のような色分離器78が、画像の位置に又は画像の位置の近傍に付加される偏光回転要素70により立体視画像化が与えられるように用いられることが可能である。それ故、図4における左側チャネル変調装置220lとして示されている変調構成要素は、ビューアに左目用画像及び右目用画像を交互に供給する、画像64の位置にある又はその位置の近傍にある偏光回転要素70の付加により、容易に適合されることが可能である。各々の色チャネルについての個々の光源46r、46g又は46bを有する、図10の画像化装置50の実施形態はまた、画像64の位置にある又はその位置の近傍にある偏光回転要素70の付加により、同様に立体視のために適合されることが可能である。
本発明について、特定の好適な実施形態を特に参照して詳述しているが、本発明の範囲から逸脱することなく、同時提出の特許請求の範囲に記載しているように、そして上記の本発明の範囲内で、変形及び修正が有効であることを当業者は理解することができる。例えば、上記の実施形態は、表示面40に個別に投影されるカラー変調ビームを与えるように又は中間画像を生成するように用いられることが可能である。共役ポリマー、オリゴマー又は他の分子に基づく有機薄膜トランジスタ(OTFT)及びよく分散された単層カーボンナノチューブの単層を用いる薄膜トランジスタを含む、代替の種類の最近導入されたTFT構成要素を用いることが可能である。
それ故、表示される画像を生成する1つ又はそれ以上のTFT液晶パネルを用いる立体表示装置のための装置及び方法が提供されている。
Claims (55)
- 立体視画像化装置であって:
a)左目用画像化チャネルのための第1偏光照明ビーム及び右目用画像化チャネルのための第2偏光照明ビームを与える照明源であって、該照明源は、前記第1照明ビーム及び前記第2照明ビームを均一化する少なくとも均一化要素を有する、照明源;
b)立体視画像の左目用部分を与えるように前記第1偏光照明ビームを変調する左側チャネル変調装置及び立体視画像の右目用部分を与えるように前記第2偏光照明ビームを変調する右側チャネル変調装置であって、各々のチャネル変調装置は、
i)前記偏光照明ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分離する色分離器、
ii)少なくとも2つの成分波長変調部であって、各々の成分波長変調部は対応する成分波長照明を受け入れ、変調成分波長ビームを与えるように前記成分波長照明を変調し、各々の成分波長変調部は、
少なくとも第1部分及び第2部分にセグメント化された単色透過性液晶変調パネルの一部であって、各々の部分は、各々の他の部分とは空間的に分離されている、単色透過性液晶変調器の一部と、
前記単色透明性液晶変調パネルの対応する部分を透過する対応する成分波長照明をフォーカシングする照明経路レンズと、
前記変調成分波長ビームの偏光を更に調整する分析器と、
を有する、左側チャネル変調装置及び右側チャネル変調装置;
c)前記右側チャネル変調装置の前記変調成分波長ビームから生成される画像と前記左側チャネル変調装置の前記変調成分波長ブームから生成される画像を重ね合わせた合成画像を、表示面に生成する少なくとも1つの投影レンズ;並びに
d)前記立体視画像の前記左目用部分及び前記右目用部分を分離する、ビューアに備えられるチャネル差別化装置;
を有する立体視画像化装置。 - 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記少なくとも2つの成分波長変調部は、前記投影レンズによる投影のための中間画像として前記左側チャネル変調装置の前記変調成分波長ビームから生成された画像及び前記右側チャネル変調装置の前記変調成分波長ビームから生成された画像を生成するレンズを更に有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記照明経路は、フレネルレンズ及びホログラフィックを有する群からとられる、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記照明源は、LED、LEDアレイ、キセノンランプ及び水銀ランプを有する群からとられる光源を有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記均一化要素はレンズレットアレイを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記均一化要素は積分バーを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記透過性液晶変調器は薄膜トランジスタを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記透過性液晶変調器は少なくとも5インチの対角線寸法を有する、立体視画像化装置。
- 請求項7に記載の立体視画像化装置であって、前記薄膜トランジスタは有機薄膜トランジスタである、立体視画像化装置。
- 請求項7に記載の立体視画像化装置であって、前記薄膜トランジスタはカーボンナノチューブを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、少なくとも1つの成分波長偏光子は、前記単色透過性液晶変調器パネルから距離を置いて離れている、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記偏光子はワイヤグリッド偏光子である、立体視画像化装置。
- 請求項12に記載の立体視画像化装置であって、前記ワイヤグリッド偏光子のワイヤ面側は前記液晶変調パネルの方に方向付けられている、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、少なくとも1つの分析器はワイヤグリッド偏光子である、立体視画像化装置。
- 請求項14に記載の立体視画像化装置であって、前記ワイヤグリッド偏光子のワイヤ面側は前記液晶変調パネルの方に方向付けられている、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、少なくとも1つの照明経路レンズは、前記単色透過性液晶変調器パネルから距離を置いて離れているフレネルレンズである、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、少なくとも1つの照明経路レンズは、前記単色透過性液晶変調器パネルから距離を置いて離れているホログラフィックレンズである、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって:
a)前記左側チャネル変調装置の前記変調成分波長ビームから生成された画像と、前記右側チャネル変調装置の前記変調成分波長ビームから生成された画像との間の重ね合わされた画像におけるオフセットを検出するセンサ;及び
b)前記オフセットを補償するように前記単色透過性液晶変調器における第1部分又は第2部分の少なくとも一の部分を移動させる画像化制御処理器;
を更に有する、立体視画像化装置。 - 請求項1に記載の立体視画像化装置であって:
a)前記左側チャネル変調装置の前記変調成分波長ビームから生成された画像と、前記右側チャネル変調装置の前記変調成分波長ビームから生成された画像との間の重ね合わされた画像におけるオフセットを検出するセンサ;及び
b)前記オフセットを補償するようにレンズ位置を調整する前記少なくとも1つの投影レンズと結合されたアクチュエータ;
を更に有する、立体視画像化装置。 - 請求項19に記載の立体視画像化装置であって、画像解像度を改善するようにセンサ情報が用いられる、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記成分波長変調部の少なくとも一は変調ビームフレネルレンズを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記成分波長変調部の少なくとも一は変調ビームホログラフィックレンズを有する、立体視画像化装置。
- 請求項21に記載の立体視画像化装置であって、前記変調ビームフレネルレンズはガラスである、立体視画像化装置。
- 請求項21に記載の立体視画像化装置であって、前記変調ビームフレネルレンズは直交する円柱状フレネルレンズである、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、少なくとも1つの成分波長変調部はワイヤグリッド偏光ビームスプリッタを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記照明源はシャッタを更に有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、補償器を更に有する、立体視画像化装置。
- 請求項27に記載の立体視画像化装置であって、前記補償器は、前記変調器パネルと前記少なくとも1つの成分波長偏光子との間に位置している、立体視画像化装置。
- 請求項27に記載の立体視画像化装置であって、前記補償器はフィルムベース構成要素である、立体視画像化装置。
- 請求項27に記載の立体視画像化装置であって、前記補償器は複数誘電体薄膜積層体ベース構成要素である、立体視画像化装置。
- 請求項27に記載の立体視画像化装置であって、前記補償器は前記第1成分波長照明の経路内にある、立体視画像化装置。
- 請求項27に記載の立体視画像化装置であって、前記補償器は変調成分波長ビームの経路内にある、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記分析器は前記液晶変調パネルから距離を置いて離れている、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、少なくとも1つの分析器は反射性偏光ビームスプリッタである、立体視画像化装置。
- 請求項27に記載の立体視画像化装置であって、前記補償器は形成された複屈折構造を有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記第1成分波長照明及び第2成分波長照明は、赤色、緑色及び青色照明を有する群から選択される、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、少なくとも2つの変調成分波長ビームは、投影レンズによる投影のための中間画像を生成する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記単色透過性液晶変調パネルは、第1面における第1反射防止コーティング及び第2面における第2反射防止コーティングを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、投影のために偏光成分波長ビームを結合するように色結合器を更に有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記第1照明ビームは、前記第2照明ビームに対して垂直に偏光されている、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記第1照明ビームは、前記第2照明ビームと異なる空間プロファイルを有する、立体視画像化装置。
- 請求項1に記載の立体視画像化装置であって、前記チャネル差別化装置は、それぞれの透過性スペクトルプロファイルに従って前記左目用部分及び右目用部分を分離する、立体視画像化装置。
- 請求項41に記載の立体視画像化装置であって、前記照明ビームの前記スペクトルプロファイルは赤色、緑色及び青色波長を有し、前記第2照明ビームの前記空間プロファイルは黄色、マゼンタ色及びシアン色スペクトルプロファイルを有する、立体視画像化装置。
- 画像化装置であって、
a)照明部であって、
i)多波長の実質的に非偏光の照明ビームを与える光源、
ii)多波長の実質的に偏光された照明ビームを与えるように前記実質的に非偏光の照明ビームを偏光する多波長偏光子、
iii)多波長の均一化された偏光ビームを与えるように多波長の前記実質的に偏光された照明ビームを調整する均一化器、並びに
iv)多波長の前記均一化された偏光ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分離する色分離器、
を有する、照明部;並びに
b)少なくとも2つの成分波長変調部であって、各々の成分波長変調部は、対応する成分波長照明を受け入れ、変調された成分波長ビームを与えるように前記成分波長照明を変調し、各々の成分波長変調部は、
i)少なくとも第1部分及び第2部分にセグメント化された単色透過性液晶変調パネルの部分であって、各々の部分は各々の他の部分と間隔を置いて離れている、部分、
ii)前記単色透過性液晶変調パネルの対応する部分の方に実質的に偏光された光を方向付ける前記成分波長照明の経路内の成分波長偏光子、
iii)前記単色透過性液晶変調パネルの前記対応する部分を介して前記成分波長偏光子からの入射照明をフォーカシングする照明経路レンズ、
iv)前記変調成分波長ビームの偏光を調整する分析器、
v)ディザ運動を与える前記単色透過性液晶変調パネルに結合されたアクチュエータ;
vi)表示面への投影のために画像を生成するレンズ;
を有する、少なくとも2つの成分波長変調部;
を有する画像化装置であり、
前記表示面に生成される画像は複数の重ね合わされた成分波長ビームを有する;
画像化装置。 - 請求項44に記載の画像化装置であって、前記照明経路レンズはフレネルレンズである、画像化装置。
- 請求項44に記載の画像化装置であって、前記照明経路レンズはホログラフィックレンズである、画像化装置。
- 画像化装置であって、
a)照明部であって、
i)多波長の実質的に非偏光の照明ビームを与える光源、
ii)多波長の実質的に偏光された照明ビームを与えるように前記実質的に非偏光の照明ビームを偏光する多波長偏光子、
iii)多波長の均一化された偏光ビームを与えるように多波長の前記実質的に偏光された照明ビームを調整する均一化器、並びに
iv)多波長の前記均一化された偏光ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分離する色分離器、
を有する、照明部;並びに
b)少なくとも2つの成分波長変調部であって、各々の成分波長変調部は、対応する成分波長照明を受け入れ、変調された成分波長ビームを与えるように前記成分波長照明を変調し、各々の成分波長変調部は、
i)少なくとも第1部分及び第2部分にセグメント化された単色透過性液晶変調パネルの部分であって、各々の部分は各々の他の部分と間隔を置いて離れている、単色透過性液晶変調パネルの部分、
ii)前記単色透過性液晶変調パネルの対応する部分を介して前記成分波長偏光子からの入射照明をフォーカシングする照明経路レンズ、
iii)少なくとも1つの変調成分波長ビームの経路内に備えられたぼかしフィルタ、並びに
iv)表示面への投影のために画像を生成するレンズ
を有する、少なくとも2つの成分波長変調部;
を有する画像化装置であり、
前記表示面に生成される画像は複数の重ね合わされた成分波長ビームを有する;
画像化装置。 - 請求項47に記載の画像化装置であって、前記成分波長変調部の少なくとも一は:
i)前記単色透過性液晶変調パネルの前記対応する部分の方に実質的に偏光された光を方向付ける、前記成分波長照明の前記経路内の成分波長偏光子;及び
ii)前記変調成分波長ビームの前記偏光を調整する分析器;
を更に有する、画像化装置。 - 画像化装置であって:
a)多波長の第1の均一化された偏光照明ビーム及び多波長の第2の均一化された偏光照明ビームを備えている照明部;並びに
b)多波長の第1の均一化された偏光照明ビームを変調する第1成分波長変調部及び多波長の第2の均一化された偏光照明ビームを変調する第2成分波長変調部であって、各々の成分波長変調部は、
i)対応する多波長の均一化された偏光ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分割する色分離器、
ii)入射光から変調ビームを生成する単色透過性液晶変調パネルの少なくとも部分;
iii)前記入射光として前記単色透過性液晶変調パネルの前記部分の方に前記第1及び第2成分波長照明を方向付ける照明経路レンズ、並びに
iv)少なくとも1つの投影レンズの方に前記単色透過性液晶変調パネルからの変調ビームを方向付けるレンズ;
を有する、第1成分波長変調部及び第2成分波長変調部;
を有する画像化装置であり、
前記少なくとも1つの投影レンズは表示面に画像を生成する;
画像化装置。 - 請求項49に記載の画像化装置であって、前記第1成分波長変調部及び第2成分波長変調部の少なくとも一は、前記表示面に生成される前記画像の解像度を高くするディザリングアクチュエータを更に有する、画像化装置。
- 表示面に画像を生成する方法であって:
a)多波長の第1の均一化された偏光照明ビーム及び多波長の第2の均一化された偏光照明ビームを備える段階;
b)第1成分波長変調部において多波長の第1の均一化された偏光照明ビームを変調し、第2成分波長変調部において多波長の第2の均一化された偏光照明ビームを変調する段階であって、各々の成分波長変調部は、
i)対応する多波長の均一化された偏光ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分割する色分離器、
ii)入射光から変調ビームを生成する単色透過性液晶変調パネルの少なくとも部分;
iii)前記入射光として前記単色透過性液晶変調パネルの前記部分の方に前記第1及び第2成分波長照明を方向付ける照明経路レンズ、並びに
iv)少なくとも1つの投影レンズの方に前記単色透過性液晶変調パネルからの変調ビームを方向付けるレンズ;
を有する、第1成分波長変調部及び第2成分波長変調部;並びに
c)表示面に前記第1及び第2成分波長変調部からの前記変調ビームから画像を生成する段階;
を有する、方法。 - 立体視画像化装置であって:
a)均一化された偏光照明ビームを与える照明源;
b)少なくとも2つの色の照明ビームの繰り返し順序を与えるように前記均一化された偏光照明ビームを調整するカラースクロール要素;
c)対応する変調された色のビームを与えるように前記少なくとも2つの色の照明ビームを変調する透過性空間光変調器;
d)交互に変わる偏光状態にある前記変調された色のビームを与えるように2つの偏光状態間で偏光透過性軸の方向を繰り返して切り換える、前記変調された色のビームの経路内の切り換え可能偏光回転器;
e)交互に変わる偏光状態を有する投影画像を生成するように、表示面の方に前記変調された色のビームを方向付ける投影レンズ;並びに
f)左目からみる一の偏光状態及び右目からみる他の偏光状態を与えるように、前記交互に変わる偏光状態を分離する、ビューアに与えられるチャネル差別化装置;
を有する立体視画像化装置。 - 立体視画像化装置であって:
a)少なくとも2つの均一化された、偏光された色の照明ビームを与える照明源;
b)対応する変調された色のビームを与えるように、少なくとも2つの色の照明ビームを変調する透過性空間光変調器;
c)交互に変わる偏光状態にある前記変調された色のビームを与えるように2つの偏光状態間で偏光透過性軸の方向を繰り返して切り換える、前記変調された色のビームの経路内の切り換え可能偏光回転器;
d)交互に変わる偏光状態を有する投影画像を生成するように、表示面の方に前記変調された色のビームを方向付ける投影レンズ;並びに
e)左目からみる一の偏光状態及び右目からみる他の偏光状態を与えるように、前記交互に変わる偏光状態を分離する、ビューアに与えられるチャネル差別化装置;
を有する立体視画像化装置。 - 立体視画像化装置であって:
a)左目用画像化チャネルのための第1照明ビーム及び右目用画像化チャネルのための第2照明ビームを与える照明源;
b)立体視画像の左目用部分を与えるように前記第1照明ビームを変調する左側チャネル変調装置及び前記立体視画像の右目用部分を与えるように前記第2照明ビームを変調する左側チャネル変調装置であって、各々のチャネル変調装置は、
i)均一化ビームを与えるように前記照明ビームを調整する均一化要素、
ii)前記均一化ビームを少なくとも第1成分波長照明及び第2成分波長照明に分離する色分離器、及び
iii)少なくとも2つの成分波長変調部であって、各々の成分波長変調部は、変調成分波長ビームを与えるように、対応する成分波長照明を受け入れ、前記成分波長照明を変調し、各々の成分波長変調部は、
少なくとも第1部分及び第2部分にセグメント化された単色透過性液晶変調パネルの部分であって、各々の部分は各々の他の部分から空間的に分離されている、単色透過性液晶変調パネルの部分と、
前記単色透過性液晶変調パネルの対応する部分の方に実質的に偏光された光を方向付ける前記成分波長照明の経路内の成分波長偏光器と、
前記単色透過性液晶変調パネルの前記対応する部分を介して前記成分波長偏光器からの入射照明をフォーカシングする照明経路レンズと、
前記変調成分波長ビームの前記偏光を調整する分析器と、
変調された光から中間画像を生成するレンズと、
を更に有する、少なくとも2つの成分波長変調部;
c)前記右側チャネル変調装置により生成された中間画像と前記左側チャネル変調装置により生成された中間画像を重ね合わせた合成画像を、表示面に生成する投影レンズ;並びに
d)前記立体視画像の前記左目用部分及び右目用部分を分離する、各々のビューアに与えられたチャネル差別化装置;
を有する立体視画像化装置。 - 立体視画像を表示する方法であって:
a)均一化された偏光照明ビームを与える段階;
b)少なくとも2つの色の照明ビームの繰り返し順序を与えるように、前記均一化された偏光照明ビームを調整する段階;
c)対応する変調された色のビームを与えるように、前記少なくとも2つの色の照明ビームを変調する段階;
d)交互に変わる偏光状態にある前記の変調された色のビームを与えるように、2つの偏光状態間で繰り返して偏光透過性軸の方向を切り換える段階;
e)交互に変わる偏光状態を有する投影画像を生成するように、表示面の方に前記変調された色のビームを方向付ける段階;並びに
f)左目からみる一の偏光状態及び右目からみる他の偏光状態を与えるように、前記交互に変わる偏光状態を分離する、ビューアの方にチャネル差別化装置を与える段階;
を有する方法。
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