JP2009521010A - リアプロジェクタ及びリアプロジェクション方法 - Google Patents

Abstract

本出願は、リアプロジェクタ及びリアプロジェクション方法に関する。少なくとも１つの投影スクリーン、少なくとも２つのビーマー、透明状態と拡散状態との間で切り替え可能な少なくとも１つの切替可能拡散体が提供され、前記少なくとも２つのビーマーの各々は、少なくとも１つの観察方向にシーンの１つのビューを生成し、前記投影スクリーンの背面に当該ビューを投影し、前記透明状態において、各々のビーマーはシーンの異なるビューを生成し、前記拡散状態において、前記ビーマーはシーンの１つのビューを生成する。前記ビーマーは、走査型レーザビーマーであることができる。

Description

本出願は、一般にリアプロジェクタ及びリアプロジェクション方法に関する。

マルチビューディスプレイ（例えば３次元（3D）ビューディスプレイ）は、従来技術において周知である。これらのシステムは、直視型液晶ディスプレイ（LCD）パネルと同様にリアプロジェクタ又はフロントプロジェクタを用いて提供されることができる。これらの直視型液晶ディスプレイパネルは、LCDの前にレンチキュラレンズ構造を持つ。レンチキュラレンズ構造は、特定のビュー向けの光を対応する観察方向へ放射する複数のLCDピクセルをグループ化するように配置される。観察方向の数は、１つのシーンのうちの異なるビューの数である。観察者の観察位置によって、観察者の各々の目は異なるビューの光を受け、３次元効果を提供する。しかしながら、これらのLCDシステムの中で、ビューの可能な解像度は制限される。M個のピクセル素子及びN個の異なるビューを有する液晶表示パネルは、ビューあたりM/Nピクセルの解像度を提供することができるだけである。この結果、ビューの数が大きくなるにつれて、各々のビューの解像度が減少する。

そのような３次元ディスプレイシステムの欠点は、観察者が、かなり限られた観察領域にのみ満足な画像性能を持つことである。観察者の目は、各々の目がその目に向けられたビューからの光を受ける領域に位置することを必要とする。観察者があまりにスクリーンに近い場合、ビューが重なり合って、両方の目が、いくつかの観察方向に向けられた光を受けとり、結果として非常にせわしない画像となる。観察者があまりにスクリーンから遠い時は、両方の目が１つのビューだけから光を受けて、２次元画像を観察するが、観察者が頭を動かす場合、目のうちの１つが暗い領域へ移動する可能性があって、又はさらに他のビューに移動する可能性があり、その結果、観察者が僅かに頭を動かす場合の効果を打ち消す。

マルチビューディスプレイを構築する他の可能性は、リアプロジェクションシステムである。そのようなシステムは、例えば、欧州特許出願EP 1 511 328 A2から知られている。複数のビデオ処理装置（いわゆるビーマー）によって、シーンの複数のビューが、生成されることができる。いくつかのこれらの３次元プロジェクションシステムが、専門アプリケーションのために構築された。これらのシステムにおいて用いられるビーマーは、既知のフロントプロジェクションビーマーと同様である。これらの種類のビーマーは、投影レンズによって拡大されてイメージ化される小さなマイクロディスプレイを利用する。明るい画像を生成するために、そのようなビーマーは、マイクロディスプレイを照らすためのガス放電ランプを含む。マイクロディスプレイの像を造り、投影スクリーンに向けて最適な経路でガス放電プロジェクションランプからの光を導くために、これらのビーマーは、複雑な光学系を含む。この光学系は、一般的に、プロジェクションランプのアークが投影レンズ中に映されるように設計される。このために、投影レンズの必要な大きさは、アークの大きさに比例している。これらのプロジェクションランプの発達は、そのようなビーマーのための最適化されたランプにつながった。ほとんどすべてのマイクロディスプレイプロジェクションシステムは、今日、約1.0mmのアーク距離を持つ高圧水銀ガス放電ランプを用いる。

このアーク距離は、短いアーク間隙がランプの比較的長い寿命にわたって維持される最適条件として見いだされた。それは、ランプ内の温度管理、電極周辺の電圧降下、及びガス放電に注入される電力の最適条件である。一般的に、この最適条件は、約70ワットのランプ電力において達成される。

達成された寿命は約10000時間であり、プロフェッショナルなアプリケーションに対して十分である。しかしながら、消費者向けテレビは20000時間の寿命を要求し、それが今日市場で販売されるマイクロディスプレイリアプロジェクションシステムが交換可能なプロジェクションランプを含む理由である。

現在のマルチビュー消費者向けテレビは、多くの技術的及びコスト的な欠点を与える多数のこれらのプロジェクションシステムを含む。９つのそのようなプロジェクタを含む３次元リアプロジェクションシステムは、630ワットの電力を消費して、その寿命にわたって9回のランプ交換を必要とし、非常にコストがかかる。低ランプ電力のランプを用いると、結果として寿命が短くなり、さらに多くのランプ交換を必要とする。

他の問題は、既知のシステムの光出力及び温度の管理である。一般的に、70ワットのランプを含む２次元マイクロディスプレイプロジェクションシステムは、約300ルーメンの光を発生する。マルチビューディスプレイのために９つのこれらのプロジェクタを用いると、2700ルーメンになり、リビングルームをテレビを見るには都合が良くない非常に明るく照らされた空間に変える。考えられる解決案は、それぞれのビーマーの中でこの光の大部分を吸収することであるが、これは、既にシステムから除去される必要がある相当な量の熱をさらに増加させる。

他の欠点は、ガス放電ランプを含む既知のマイクロディスプレイプロジェクションシステムが比較的高価であることである。多数のそのようなプロジェクタを含むリアプロジェクションシステムを作ると、ほとんどの消費者の買い手は購入できなくなる。

したがって、低コストかつ低複雑度で、多数の３次元ビューを提供するリアプロジェクタを提供することが本特許出願の目的である。低コストで、入手可能なシステムを提供することが、本出願の目的である。他の目的は、３次元マルチビューディスプレイの寿命を増加させることである。本出願の更なる目的は、各々のビューにおいて高解像度を有する３次元マルチビューディスプレイを提供することである。更なる目的は、３次元オプションの次に、空間の中の全ての視点に対して２次元画像を生成することができるように、３次元モードと２次元モードとの間で切り替え可能なディスプレイを提供することである。

これらの及び他の目的は、少なくとも１つの投影スクリーン、各々が少なくとも１つの観察方向にシーンの１つのビューを生成して当該ビューを前記投影スクリーンの背面に投影する少なくとも２つのビーマー、透明状態と拡散状態との間で切り替え可能な少なくとも１つの切替可能拡散体を有し、前記透明状態において、各々のビーマーがシーンの異なるビューを生成し、前記拡散状態において、ビーマーがシーンの１つのビューを生成するリアプロジェクタによって解決される。

拡散状態において、リアプロジェクタは２次元ビューを提供し、透明状態の場合には、リアプロジェクタは３次元マルチビューを提供する。２次元ビューの場合には、各々のビーマーが、ビューの全体の解像度に寄与する。したがって、解像度は、１つの単一ビーマーによるよりも高くなることができる。加えて、各々のビーマーは、３次元マルチビューモードにおいて、その対応するビューの解像度に寄与し、３次元モードの高解像度ビューを生成する。シーンの２次元画像の複数のビュー及び高解像度の場合、本出願によるビーマーを用いてビューを生成することは、各々の観察コーン中にフル解像度を提供する。

マルチビュー３次元モードとシングルビュー２次元モードとの間で切り替わることができるリアプロジェクタを構築するために、本出願は、少なくとも１つの切替可能拡散体を提供する。実施の形態によれば、拡散体は透明状態と拡散状態との間で切り替えられることができる。透明状態において、各々のビーマーから放射される光は、弱い拡散を伴って投影スクリーンを通過する。このように、光は意図された観察方向に導かれる。拡散状態において、各々のビーマーから放射される光は、拡散体で散乱される。散乱される時に、光は全方向に広がる。スクリーンの前で、広範囲の観察領域内で、任意の観察方向から観察されることができる１つのビューだけがある。この場合、特別な観察コーンは拡散体の前に存在しないが、各々のビーマーが同じ画像に対する光を与える。拡散体の状態を切り替えることによって、３次元マルチビューディスプレイから、非常に広い観察領域から観察されることができる２次元シングルビューディスプレイに変更することが可能である。

実施の形態は、少なくとも１つの投影スクリーン、及び各々が少なくとも１つの観察方向にシーンの１つのビューを生成して当該ビューを前記投影スクリーンの背面に投影する少なくとも２つのビーマーを有し、前記少なくとも２つのビーマーが走査型レーザビーマーであり、前記少なくとも２つのビーマーの各々が、その光ビームによって前記投影スクリーンを走査することによってシーンのビューを生成し、少なくとも１つの制御装置をさらに有し、前記制御装置が、前記ビーマーから生成される光ビームの位相が不一致であるように、走査型レーザビーマーを制御するように配置される、リアプロジェクタを提供する。この実施の形態は、すでに他の独立した発明の解決案を構成する。この実施の形態の解決案は、請求項１の特徴なしで提供されることができる。従属請求項の特徴は、切替可能拡散体を必要とせずに組み込まれることができる。

そのようなタイプのリアプロジェクタ、特に走査型レーザビーマーは、携帯電話、パームトップコンピュータ、MP3プレーヤ、MP4プレーヤなどの携帯型ディスプレイ製品に用いられることができる。

走査型レーザビーマーは、１つ以上の個々のレーザ光源、これらのレーザ光源をシングルビームに結合する光学サブシステム、レーザ光線を面で走査するマイクロスキャナ、及び、スキャナを制御し、同時に各々のレーザ光源の光出力を制御する制御装置を有することができる。本出願によるレーザビーマーは、非常に小型化されることができる。鉛筆キャップのフォームファクタの大きさが可能である。さらに、そのようなプロジェクタを構築するために用いられるビーマーは、非常に長い寿命を持ち、消費者TV製品の寿命の間、光源が交換される必要が無いことを意味する。

限られた数のそのようなビーマーが利用される場合には、各々のレーザビーマーの光出力は、レーザの安全性に対して比較的大きくなる。多くのレーザビーマーが用いられる場合において、全てのこれらのレーザ間のアラインメントが問題となり、このアラインメントのための低コストの解決案が必要になる。

ビーマーからの光ビーム出力を位相が不一致であるように制御することによって、レーザ光線は、背面投影スクリーンの１つの箇所に同時に当たらず、それにより高い安全性が提供される。同時に、全てのレーザビーマーを位相を外して走査することによって、低コストな自動アラインメントソリューションを実施する方法が提供される。

実施の形態によれば、ビーマーから生成される光ビームの位相が不一致であるようにビーマーを制御することは、ビーマーから生成される光ビームが特定の時刻において異なる場所で投影スクリーンに当たるようにビーマーを制御することを含むことができる。

例えば、各々のビーマーが特定の観察方向に１つの独立したビューを生成する場合には、各々のビーマーから放射される光の光束は、100ルーメン未満、好ましくは40ルーメン未満に限られることができる。各々の観察方向は、限られた観察コーン内に光を放射することで特徴づけられる。ビーマーの前記光束は、観察コーン内で十分な輝度を有するビューを生成するのに十分である。したがって、各々のビーマーは、十分な輝度でマルチビューディスプレイ内の１つのビューを担うことができる。多数のレーザビーマーが用いられる場合、各々のレーザビーマーのルーメンに対する要求量が小さくなる。これは、本出願のための適切なビーマーを作成する技術的な実現可能性を増加させることができる。

レーザが低消費電力で最も長い寿命を持つので、各々のビーマーの電力を比較的低くすることができる。各々のビーマーに対して40ルーメンの場合には、各々のビーマーの出力は約200mWである。そのようなビーマーのずっと低い効率（例えば5%）を仮定すると、4Wの電気入力を必要とする。９つのビューシステムの場合には、これは、ガス放電ランプを用いたビーマーに対して上述された560Wと比較して、9*4 = 36Wの電力に帰着する。

さらに、切替可能拡散体は、偏光に依存することができる。実施の形態によれば、第１及び第２の偏光方向が、拡散体中に存在することができる。第１の偏光方向において、拡散体は透明であり、第２の偏光方向において、拡散体は拡散状態であることができる。ビーマーの任意の１つからの各々の光ビームは、これらの方向のうちの１つに偏光されて拡散体に投影されることができる。光のビームを偏光させるために、各々のビームは、切替可能拡散体の一部であって光のビームの経路中に配置される偏光素子を通して導かれることができる。偏光素子は、切り替え可能であり、第１の偏光方向と第２の偏光方向との間で切り替えられることができる素子である。例えば、シングルビュー２次元ディスプレイを構築する時は、各々のビーマーから放射される光は第２の偏光方向に偏光される。拡散体が第２の偏光方向の光に対して拡散状態であるので、光は散乱し、２次元ビューが提供される。対照的に、光が第１の偏光方向に偏光する場合、拡散体は光に対して透明であり、３次元マルチビューディスプレイが提供され、各々のビーマーが、１つの観察方向に関与する。光ビームの偏光方向は、光学アクティブ液晶素子（好ましくは電気光学アクティブ液晶素子）を用いて回転されることができる。

投影スクリーンは、実施の形態によれば、少なくとも１つのレンチキュラスクリーン及び／又は少なくとも１つのフレネルレンズをさらに有することができる。レンチキュラレンズ及び／又はフレネルレンズのレンズ構造は、所望の観察方向に向けて個々のレーザビーマーから生じる光を映す。

３次元マルチビューディスプレイとして動作する場合、各々のビーマーは、レンチキュラ及び／又はフレネルレンズ構造を介して特定の観察方向に光を放射する。したがって、観察コーンが限られているので、100ルーメンの最大光束（好ましくは40ルーメン未満）は、各々の観察方向内で十分である。シングルビュー２次元投影では、ビーマーの光束は、投影スクリーン上の光束全体に積み重なる。全てのビーマーの光束が、約400ルーメンでなければならない。例えば、N個のビーマーが備えられる場合、各々のビーマーは、約400/Nルーメンの光束を持たなければならない。

あるいは、実施の形態によれば、ビーマーは、非常に小さな（例えば0.1''未満の）ライティングパネルを持つマイクロディスプレイを囲んで組み立てられることができるマイクロビーマーであることができる。好ましくは、用いられる光源はレーザ光源であるが、LED光源もこれらのタイプのマイクロビーマーに用いられることができる。

ビーマー（特に走査型レーザビーマー）から放射される光を制御するために、実施の形態は、少なくとも１つのセンサを投影スクリーンの外縁に配置する。センサは、光を直接検知するように、又はオーバースキャン領域から反射された光を検知するように、配置されることができる。センサは、少なくとも、それぞれのビーマーから生成される光ビームの位相及び／又はビーマーから生成される光ビームの光束及び／又はビーマーから生成される光ビームの色度座標を検知するように配置されることができる。

各々のビーマーは、背面投影スクリーン上にオーバースキャンを発生させることを必要とする。背面投影スクリーンのちょっと外側のオーバースキャン領域を観察し、センサ（例えばカメラ）によってハウジングのプロジェクタ側から見ることで、各々のレーザビームが投影スクリーン上の、好ましくはオーバースキャン領域上の特定のスポットに当たるタイミングに関する情報が提供される。この情報は、ビーマー間の正確な位相差を提供する。そのようなカメラの出力信号は、全てのレーザビーマーを背面投影スクリーンに向けて自動的に調整するために用いられることができる。

センサは、実施の形態によれば、検知された値に基づいてビーマーから放射される光を制御するために、制御装置に結合される。

本出願の更なる態様は、少なくとも２つの光ビームによって少なくとも１つの観察方向へのシーンの少なくとも１つのビューを投影スクリーンの背面上へ投影することでシーンの少なくとも１つのビューを生成し、透明状態と拡散状態との間で少なくとも１つの切替可能拡散体を切り替えて、透明状態において、シーンの異なるビューが生成され、拡散状態において、シーンの１つのビューが生成される、リアプロジェクション方法である。

それ自体で発明の特性を持ち、前述のソリューションから独立していることができる実施の形態によれば、少なくとも１つの観察方向へのシーンの少なくとも１つのビューを投影スクリーンの背面上に投影することによってシーンの少なくとも１つのビューを生成するリアプロジェクション方法であって、さらに、少なくとも１つの観察方向へのシーンの１つのビューを生成し、投影スクリーンを走査型レーザ光ビームで走査することによって投影スクリーンの背面上に前記ビューを投影し、光ビームの位相が不一致であるように光ビームを制御する方法が提供される。

本出願のこれらの及び他の態様は、図面から明らかになり、図面を参照して説明される。

図1は、好ましい実施の形態によるリアプロジェクタ2を示す。リアプロジェクタ2は、図1に示されるように、３次元イメージングのための多数のビューを提供する。各々の観察方向は、高解像度画像を与えられる。図1に示されるリアプロジェクタ2は、入手可能かつ拡張性があり、すなわち、ビューの数はビーマー4の数に依存する。ビーマー4は、比較的低い輝度を有する走査型レーザマイクロビーマー、又はLED光源若しくはレーザ光源及びマイクロディスプレイによるマイクロビーマーであることができる。リアプロジェクタ2は、２次元モードと３次元モードとの間で切り替え可能である投影スクリーン6を有する。２次元モードにおいて、背面投影スクリーン6は拡散状態であり、３次元モードにおいて、背面投影スクリーン6は透明である。２次元モードにおいて、各々のビーマーが投影されるビューの解像度全体に寄与するので、リアプロジェクタ2は、超高解像度のビューを提供する。３次元モードにおいて、観察者8は、観察位置においてシーンの2つの異なるビュー（すなわち各々の目に対して１つのビュー）を見て、それによって３次元効果が引き起こされる。２次元モードにおいて、ビーマー4は投影スクリーン6上でそれらの光ビームを走査する。投影スクリーンを走査することによって、各々のビーマー4は、例えばCRT中の電子線と同様に、特定の時間間隔内で投影スクリーン6の全ての表面上へその光を放射する。

各々のビーマー4は、制御装置3によって制御される。制御装置3は、ビーマー4から放射される光のビームが投影スクリーン6の特定の位置に当たるタイミングを制御する。

制御装置は、ビーマー4から放射される光のビームが、同じ時刻において同じスポットで投影スクリーン6に当たらないように準備されており、それによって、投影スクリーンの何らかの損傷によってレーザ光線が人の目に入射することへの安全面を高める。

図5は、投影スクリーン6上でレーザ光線を走査するための装置を示す。レーザ26が示されており、レーザ26aは青色の光を放射し、レーザ26bは緑色の光を放射し、レーザ26cは赤色の光を放射する。レーザ26から放射される光ビームは、ミラー16へ導かれる。ミラー16b及びミラー16cは共にダイクロイックミラーである。したがって、ミラー16b、16cは特定の色を透過し、他の色を反射する。例えば、ミラー16bは、緑色を反射し、任意の他の色を透過することができる。さらに、ミラー16cは、青色を反射し、任意の他の色を透過することができる。レーザ26からの合計されたレーザ光線は、走査ミラー32に当たる。走査ミラー32は、投影スクリーン6上へ光のビームを反射する。角度αを変えることによって、投影ミラー32は、投影スクリーン6上の水平ラインに沿って、光のビームを掃引することができる。さらに、描画面に対して走査ミラー32の旋回角度を変更することによって、光のビームの垂直位置は変更されることができる。したがって、走査ミラー32の両方の角度を変更することによって、投影スクリーン6の表面全体が光のビームによって走査されることができる。各々のビーマー4は、走査ミラー32を持つことができる。制御装置は、レーザ光線の位相差を生成するために各々のビーマー4の走査ミラー32を制御することができる。さらに、レーザ26の強度は、光のビームの色及び強度を制御するために制御装置によって操作されることができる。

あるいは、ビーマー4は、図2〜4を参照してさらに詳細に示されるように、マイクロディスプレイに基づくマイクロビーマーであることができる。

図2は、発光素子として発光ダイオード（LED）10，12，14を有するマイクロビーマー4を示す。ダイクロイックミラー16a-e、光インテグレータ18、マイクロディスプレイとみなされることができる小型化された液晶ディスプレイ（LCD）20、及び投影レンズ22がさらに含まれる。

赤い光はLED10a, 10bから放射され、LED10a及び10bは、わずかに異なる範囲の波長の光を放射する。LED10bから放射される光は、ダイクロイックミラー16aによってマイクロディスプレイの方へ反射され、LED10aからの光は、マイクロディスプレイの方へダイクロイックミラー16aによって透過される。緑の光は12b, 12aから放射され、LED12a及び12bは、わずかに異なる範囲の波長の光を放射する。LED12aから放射される光は、ダイクロイックミラー16bによってマイクロディスプレイの方へ反射され、LED12bから放射される光は、ダイクロイックミラー16cによってマイクロディスプレイの方へ反射される。LED14a, 14bは青い光を放射し、LED14a及び14bはわずかに異なる範囲の波長の光を放射する。LED14aから放射される光はダイクロイックミラー16dによってマイクロディスプレイの方へ反射され、LED14bから放射される光はダイクロイックミラー16eによってマイクロディスプレイの方へ反射される。図示するようにミラー16を配置したことによって、任意のLED10, 12, 14から放射される光は、マイクロディスプレイの方へ導かれて、インテグレータ18に入射する。各々のLED10〜14は、特定の色を有する光ビーム全体に寄与する。LED10〜14から放射される光の合計は、マイクロビーマー4から放射される光のビームをもたらす。

インテグレータ18は、透明な物質から成ることができる。インテグレータ18は、マイクロディスプレイと同じアスペクト比を有する矩形の断面図を持つことができる。インテグレータは、（LED10〜14から発生した光がインテグレータ18に入射する面である）入射面及び（光がマイクロディスプレイに向かってインテグレータ18から出る面である）出射面を除いて、光反射壁を持つことができる。このように、インテグレータ18は、各々がミラー層をともない、中空の矩形のトンネルを形成するように一緒に取り付けられる4枚の板から構成されることができる。インテグレータ18は、光線が全反射によってインテグレータ18の壁で反射するように、高屈折率を持つ光学的に透明な物質（例えばガラス）の矩形の棒であることもできる。

インテグレータ18内で、LED10〜14から放射された光は、一体化され、すなわち混合されて、そして出射面において一様な光分布を得るように再配分され、LCD20上へ提供される。対応するビューのための画像情報がLCD20に電子的にアドレッシングされ、LCD20を照らす一様な光分布は、そこで可視２次元画像に変更される。投影レンズ20は、LCD20の２次元拡大画像を投影スクリーン上に投影している。LED10〜14を用いることにより、光のビームは、ほとんどエネルギーを用いずに生成されることができる。さらに、LEDの寿命は非常に長い。

図3は、投影ランプ24、インテグレータ18、LCD20及び投影レンズ22から成る他のマイクロビーマー4を示す。投影ランプ24は白色光を提供し、その光はマイクロディスプレイLCD20を照らすためにインテグレータ18を通して導かれる。対応するビューのための画像情報は、LCD20へ電子的にアドレッシングされ、LCD 20を照らす一様な光分布は、そこで可視２次元画像に変更される。投影レンズ20は、LCD20の拡大された２次元画像を投影スクリーン上に投影している。

図4は、レーザ26、拡散体28、ミラーケース30を有するインテグレータ18、マイクロディスプレイLCD20、及び投影レンズ22を備えた更なるマイクロビーマー4を示す。レーザ26から放射された光は、光のビームがミラーケース30内の全ての方向に導かれるように、拡散体28内で散乱される。インテグレータ18の内側にミラーを使用することにより、光は、インテグレータを通して導かれ、一様な光分布によってLCDパネルに当たる。

対応するビューのための画像情報は、LCD 20に電子的にアドレッシングされ、LCD 20を照らす一様な光分布は、そこで可視画像に変更される。投影レンズ20は、投影スクリーン上にLCD 20の拡大された２次元画像を投影している。この特別な実施の形態はレーザ光源を利用するので、インテグレータ18を出る光ビームは、非常に小さな断面積を持つことができ、光の角度分布はやはりかなり小さく、小さな直径の投影レンズ22が用いられることができる。これは、非常に小さなマイクロディスプレイ20（好ましくは <0.1''）の使用を可能にする。一般的に、少量の光だけがマイクロディスプレイ20を透過し、多くの光がマイクロディスプレイ20内の電極で反射される。一定の解像度において、より小さなマイクロディスプレイ20はより小さな幾何学的開口部を持ち、より多くの量の光がこれらの電極において反射されることを意味する。しかしながら、図4の実施の形態は、非常に効率的な態様で、マイクロディスプレイにおいて反射されるほとんどの光を再利用する。拡散体28の位置で、レーザから生じる光がインテグレータ18に入射することができるように、ミラーは中央に穴を持って配置されることができる。レーザ光線は非常に小さな断面積を持っているので、ミラー30の穴は小さく、マイクロディスプレイ20から反射される光の大部分はミラー面30に当たり、マイクロディスプレイ20を再び照らす。

図6は、レーザ26、LCD素子34、及び投影スクリーン6を有するリアプロジェクタの更なる配置を示す。レーザ26から射出している光のビームは偏光されている。LCD素子34は、この偏光方向を回転させるために用いられることができる。LCD素子は、切替可能拡散体の一部とみなされることができる。拡散体は、それ自体切り替え可能であるか、又は偏光依存であることができ、及び、切替可能性は偏光素子内部にあり、それはLCD素子34であることができる。例えば、互いに直交する２つの異なる偏光方向に光を偏光させることが可能である。偏光された光は、レンチキュラシート6a、偏光依存拡散体6b、及びフレネルレンズ6cから成る投影スクリーン6に当たることができる。偏光依存拡散体6bは、水平偏光方向内の光に対して透明であり、垂直偏光方向の光に対して拡散するように、配置されることができる。LCD素子34内で偏光方向を切り替えることによって、レーザ26から射出する光が偏光依存拡散体6b中で拡散されるか否かが、決定されることができる。したがって、２次元モードと３次元モードとの間で切り替えることが可能である。

例えば、複数のレーザ26がある場合、各々のレーザ26は、図1にて図示したように、異なる観察方向に光を投影し、３次元ディスプレイが提供されることができる。この場合、各々のレーザ26の前に配置されることができるLCD素子34は、光のビームの偏光方向を、それらが偏光依存拡散体6bを通過するように調節し、観察者8は３次元の印象を持つ。その他に、２次元ビューが生成される場合には、光のビームの偏光方向は、それらが偏光依存拡散体6b中で拡散されるように、変更されることができる。そして、全てのレーザは、１つの単一画像に寄与する。

図7は、投影素子4がセンサ情報に基づいて制御される装置を示す。本実施例において、拡散体6bはオーバースキャン領域36を持つことができる。さらに、拡散体6bは、その状態が拡散状態と透明状態との間で変更されることができるように、切り替え可能であることができる。さらに、少なくとも２つのセンサ38が備えられる。これらのセンサ38は、オーバースキャン領域36に配置されることができる。センサは、オーバースキャン領域36から反射される光を検出するように配置されることができ、又は、センサ38は、オーバースキャン領域36自体の中に配置されることができる。走査型レーザビーマー4から放射される光のビームは、投影スクリーン6上を掃引する。マルチビュー動作の場合、切替可能拡散体6bは、その透明状態にある。光のビームは、投影スクリーン6を、それを掃引することによって走査する。走査領域は、オーバースキャン領域36上へ広がるように配置される。１つのビームがスクリーン6の端（すなわちオーバースキャン領域36）に当たる場合、センサ38は個々のレーザ光線を検出する。センサ38は、レーザ光線の色及び輝度レベルを測定し、上記の制御装置3は、スクリーン上の色及び強度変化を最小にするためにビーマー4の駆動信号を調節することができる。レーザビーマー4の場合には、光のビームは、センサ38が時間にわたって異なるレーザビーマーを独立して検知するように、位相差を伴うが同期して投影スクリーン6上を掃引されることができる。これらの位相差は、用いられるレーザ光線の安全面を増加させる。

切替可能拡散体6bがその拡散状態にある２次元モードの場合には、光の各々のビームは１つのシングルビューに寄与する。また、センサ38は、オーバースキャン領域36内で、各々のビーマーの光のビームの強度、色及び位相を個別に検出することができ、各々のビーマー4の位相、位置、強度及び色を調節するために、制御装置4に制御情報を提供することができる。

本出願によるシステムは、３次元テレビ、３次元コンピュータモニタ、３次元CAD/CAMシステム、３次元広告板、超高解像度２次元ディスプレイ及び切替可能ディスプレイ内で用いられることができる。ビーマー4の数が増加する場合、各々のビーマー4に対する輝度要求は引き下げられる。

あるいは、リアプロジェクションシステムモジュールを作成することが可能である。ユーザは、５つのマイクロビーマーのみを含むプロジェクションシステムから始めることができ、システムに追加のビーマーを追加することによって後でシステムをアップグレードすることができ、利用可能なビューの数を増加させる。

好ましい実施の形態に適用された本発明の基本的な新規な特徴が示され、説明され、指摘されたが、説明された装置及び方法の形式及び詳細において様々な省略、置換及び変更が、本発明の精神から逸脱することなく、当業者によって行われることができることが理解される。例えば、同じ結果を達成するために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を発揮するそれらの要素及び／又は方法ステップの全ての組み合わせが本発明の範囲内であることが、明白に意図される。さらに、任意の開示された形式又は本発明の実施の形態に関して示され及び／又は説明された構造及び／又は要素及び／又は方法ステップは、設計上の選択の一般的事項として、任意の他の開示された又は説明された又は示唆された形式又は実施の形態に組み込まれることができることが認識されなければならない。本明細書に添付される請求の範囲によって示されるようにのみ制限されることが意図される。また、任意の参照符号は請求の範囲を制限するものとして解釈されてはならないことを認識しなければならない。

マルチビューリアプロジェクタの１つの可能な配置。 マイクロディスプレイ及び発光ダイオードを用いたマイクロビーマーの実施の形態。 マイクロビーマーの更なる実施の形態。 マイクロディスプレイ及びレーザ光源を用いたマイクロビーマーの実施の形態。 リアプロジェクタ内に配置された走査型レーザビーマーの実施の形態。 偏光依存拡散体を有するリアプロジェクタの実施の形態。 リアプロジェクタの更なる実施の形態。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの投影スクリーン、
   各々が少なくとも１つの観察方向にシーンの１つのビューを生成し、当該ビューを前記投影スクリーンの背面に投影する少なくとも２つのビーマー、
   透明状態と拡散状態との間で切り替え可能な少なくとも１つの切替可能拡散体を有し、
   前記透明状態において、各々のビーマーがシーンの異なるビューを生成し、前記拡散状態において、ビーマーがシーンの１つのビューを生成する、
   リアプロジェクタ。
2. 前記少なくとも２つのビーマーが、走査型レーザビーマーであり、前記少なくとも２つのビーマーの各々が、少なくとも１つの観察方向にシーンの１つのビューを生成して、その光ビームで前記投影スクリーンを走査することにより当該ビューを前記投影スクリーンの背面に投影し、
   少なくとも１つの制御装置をさらに有し、
   前記制御装置が、前記ビーマーから発生する光ビームの位相が不一致であるように、前記走査型レーザビーマーを制御する、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
3. 前記制御装置が、前記ビーマーから発生する前記光ビームが特定の時刻において異なる場所で前記投影スクリーンに当たるように、前記ビーマーを制御する、請求項２に記載のリアプロジェクタ。
4. 前記切替可能拡散体が、第１の偏光方向に対して透明であり第２の偏光方向に対して拡散する偏光依存拡散体、及び拡散体に投影される光のビームを、第１の偏光方向と第２の偏光方向との間で切り替え可能に偏光させる少なくとも１つの偏光素子を有する、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
5. 前記投影スクリーンが、レンチキュラスクリーン及びフレネルレンズのうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
6. 各々のビーマーが、１００ルーメン、好ましくは４０ルーメン未満の最大光束を持つ、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
7. シーンの少なくとも９つの異なるビューが生成されるように、少なくとも９つのビーマーが前記投影スクリーンの背後に配置される、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
8. 前記ビーマーが、マイクロディスプレイ及びLED光源を含む、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
9. 前記投影スクリーンの外端に配置され、前記ビーマーから発生する光ビームの位相、前記ビーマーから発生する光ビームの光束、前記ビーマーから発生する光ビームの色度座標の値のうちの少なくとも１つを検知する少なくとも１つのセンサをさらに有する、請求項１に記載のリアプロジェクタ。
10. 前記検知された値に基づいて前記ビーマーから放射される光を制御するために、少なくとも１つのセンサを前記制御装置に結合した請求項９に記載のリアプロジェクタ。
11. 少なくとも２つの光ビームにより投影スクリーンの背面上に少なくとも１つの観察方向へシーンの少なくとも１つのビューを投影することによってシーンの少なくとも１つのビューを生成し、
    透明状態と拡散状態との間で少なくとも１つの切替可能拡散体を切り替え、
    前記透明状態において、シーンの異なるビューが生成され、前記拡散状態において、シーンの１つのビューが生成される、リアプロジェクティング方法。
12. 少なくとも１つの観察方向へシーンの１つのビューを生成し、走査型レーザ光ビームで前記投影スクリーンを走査することによって当該ビューを前記投影スクリーンの背面に投影し、前記光ビームの位相が不一致であるように前記光ビームを制御する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記光ビームが特定の時刻において異なる場所で前記投影スクリーンに当たるように、前記光ビームを制御する、請求項１２に記載の方法。

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