JP4677233B2 - ２段階プロジェクタの構造 - Google Patents

Description

本発明は、２段階プロジェクタの構造に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）、特に、反射型光エンジン又はイメージャを使用する反射型液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）（ＬＣＯＳ）は、リアプロジェクションテレビ（ＲＰＴＶ）などのイメージング装置でますます普及してきている。ＬＣＯＳシステムにおいて、投射された光は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）によって偏光され、ピクセルのマトリックスからなるＬＣＯＳイメージャ又は光エンジンに導かれる。この明細書において、かつ、関連技術の実施と一致して、ピクセルという用語は、画像の小さな領域又はドット、光の移動に対応する部分及びその光の移動を生じるイメージャの部分を示すために使用される。

イメージャの各ピクセルは、別々に変調した光信号若しくはピクセルのマトリックスを形成するためにイメージャ又は光エンジンへのグレースケールファクターの入力に従って、光の入射を変調する。変調された光信号のマトリックスはイメージャから反射されるか又は出力され、可視できる画像を形成するために光のピクセルを組み合わせて、ディスプレイスクリーンに変調した光を投影するプロジェクションレンズのシステムに導かれる。このシステムにおいて、ピクセルからピクセルへのグレースケールの変化は、画像信号を処理するために使用されるビット数によって制限される。明るい状態（つまり、最大の光）から暗い状態（最低の光）までのコントラスト比は、イメージャでの光の漏出によって制限される。

既存のＬＯＣＳシステムの主な問題の一つは、暗い状態での光量を減ずることが難しく、際立ったコントラスト比の提供が困難である。これは、部分的に、ＬＣＯＳシステムに固有な光の漏出による。

加えて、入力はビットの固定した数（例えば、８、１０など）であり、光のフルスケールを記述しなければならないため、ピクチャーのより暗い領域での微妙な違いを記述するために利用可能なビットが非常に少ない傾向にある。これは、アーティファクトの輪郭化（ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ ａｒｔｉｆａｃｔ）を導く。

暗い状態でのＬＣＯＳのコントラストを増強する一つのアプローチは、ＣＯＬＯＲＳＷＩＴＣＨ（登録商標）又は、その特定のフレームで最大値に基づいた全体のピクチャーをスケール化する同様の装置を使用することである。これは幾らかのピクチャーを改善するが、高レベルと低レベルを含むピクチャーではほとんど改善しない。上記問題を解決する他の方法は、より良好なイメージャを成すことなどであるが、これらはせいぜい改善が高まる程度である。

特に暗い状態においてビデオ画像のコントラスト比を増大し、アーティファクトの輪郭化を減ずるプロジェクションシステムを必要とする。

本発明は、改善したコントラストを提供し、二段階プロジェクション構造を使用してピクセルごとに光信号の輪郭化を提供するプロジェクションシステムを提供し、これによってすべてのビデオピクチャーを改善する。第一イメージャは、第一出力マトリックスを提供する画像の各ピクセルにおいて提供されたグレースケール値と比例して、ピクセルごとに光バンドを変調するように形成される。第二イメージャは、第一出力マトリックスを受け、各ピクセルにおいて提供された第二のグレースケール値に比例してピクセルごとに第一イメージャからの光の個々に変調されたピクセルを変調するように位置し、かつ、形成される。単一のガウスレンズセット及びシステム絞りに位置する鏡を有するリレーレンズシステムは、ピクセルごとに第一イメージャからの変調された光出力を第二イメージャの対応するピクセルに集光する。

本発明は、添付図を参照して記載される。

本発明は、増強されたコントラスト比と減じられた輪郭化を有する、テレビディスプレイなどのプロジェクションシステムを提供する。図１に例示された典型的なＬＣＯＳ対ＬＣＯＳシステムにおいて、白色光１がランプ１０によって生成される。ランプ１０は、ＬＣＯＳシステムでの使用に適した任意のランプであってよい。例えば、短いアーチ型の水銀ランプが使用されてよい。白色光１はインテグレータ２０に入射し、プロジェクションシステム３０に向かって白色光１のテレセントリックビーム（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ ｂｅａｍ）を導く。次いで、白色光１は、その構成要素の光２の赤、緑及び青（ＲＧＢ）バンドに分離される。ＲＧＢ光２は、ダイクロイックミラー（示されていない）によって分離され、変調のための赤、緑及び青のプロジェクションシステム３０に導かれる。次いで、変調されたＲＧＢ光２は、プリズムアセンブリ（示されていない）によって再度組み合わされて、プロジェクションレンズアセンブリ４０によってディスプレイスクリーン（示されていない）に投射される。

代替として、白色光１は、例えば、カラーホイール（ｃｏｌｏｒ ｗｈｅｅｌ）（示されていない）によって時間領域で光２のＲＧＢバンドに分離され、単一のＬＣＯＳ対ＬＣＯＳプロジェクションシステム３０に一度に導かれる。

典型的なＬＣＯＳ対ＬＣＯＳプロジェクションシステム３０は、本発明と一致する二段階プロジェクション構造を用いる。光２の単色のＲＧＢバンドは、ピクセルごとに２つの異なるイメージャ５０、６０によって連続して変調される。光２のＲＧＢバンドは、ｐ偏光要素３及びｓ偏光要素４（示されていない）を含む。光２のそれらのＲＧＢバンドは第一ＰＢＳ７１の第一表面７１ａに入射し、第一ＰＢＳ７１内で表面７１ｐを偏光することによって偏光される。偏光表面７１ｐは、光２のＲＧＢバンドのｐ偏光要素３を第二表面７１ｂまで第一ＰＢＳ７１を通過させ、一方で、第一ＰＢＳ７１から第四表面７１ｄを通過するプロジェクション経路から離れる角度でｓ偏光要素４を反射する。第一イメージャ５０は、光のＲＧＢバンドが第一ＰＢＳ７１に入射する第一面７１ａと反対の第一ＰＢＳ７１の第二表面７１ｂを越えて配置される。ＰＢＳ７１を通過するｐ偏光要素３は、したがって、第一イメージャ５０に入射する。

図１に例示された典型的な実施態様において、第一イメージャ５０は、ディスプレイ画像（示されていない）のピクセルに対応する偏光された液晶のマトリックスを含むＬＣＯＳイメージャである。これらの結晶は、これらの方向に従って光を移動し、代わって、第一イメージャ５０に提供される信号によって生成される電場の強度に応じて変化する。イメージャのピクセルは、各個々のピクセルにおける第一イメージャ５０に提供されるグレースケール値に比例してピクセルごとにｐ偏光要素３を変調する。個々のピクセルの変調の結果として、第一イメージャ５０は、光のピクセルのマトリックス又は目立たないドットを含む、第一の光マトリックス５を提供する。第一の光マトリックス５は、第一ＰＢＳ７１の第二表面７１ｂを通過して第一イメージャ５０から戻って反射された変調されたｓ偏光の光の出力であり、そこでは第三表面７１ｃによる第一ＰＢＳ７１からの角度で偏光表面７１ｐによって反射される。第一光マトリックス５の各ピクセルは、第一イメージャ５０のピクセルに提供される個々のグレースケール値と比例する強度又は輝度を有する。

ｓ偏光の光の第一光マトリックス５は、リレーレンズシステム８０を通ってＰＢＳ７１により反射され、第一光マトリックス５の１対１の転送を提供する。図２に例示される典型的な実施態様において、リレーレンズシステム８０は、単一のガウスレンズセットと、レンズセットによって画像を後ろに反射する鏡８３を含む。この単一のガウスレンズセットは、約−１倍率で転送された画像のわずかなディストーションを提供するために形成された球面レンズ８１及び色消しレンズ８２を含み、第一イメージャ５０の各ピクセルの出力は第二イメージャ６０の対応するピクセルに投射される。

図２に示されるように、典型的なリレーレンズシステム８０は、レンズシステム８０のための焦点又はシステム絞りに位置する鏡８３と、第一ＰＢＳ７１と鏡８３との間に位置する球面レンズ８１と、球面レンズ８１と鏡８３との間の色消しレンズ８２とを含む。画像がレンズ８１、８２を通過し、鏡８３によって反射され、反対のオーダーでレンズ８１、８２により通過して戻るようにして、プロジェクションシステム３０のプロジェクション経路が折り返し（ｆｏｌｄｅｄ）できることを本発明者は確定した。低ディストーション及び高い光伝達関数率（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｕｓ）で折り返しプロジェクション経路により画像を中継するために、システム絞りに関して対称である、等価なレンズシステムを開発しなければならないことを本発明者は確定した。

等価なレンズシステム８０’が図３に示される。等価なレンズシステム８０’は、鏡を備えないシステム絞り８３’を設けて、上述の単一のガウスレンズセットの球面レンズ８１及び色消しレンズ８２を含む。システム絞り８３’と第二イメージャ７２との間で、等価なレンズシステム８０’は等価な色消しレンズ８２’及び等価な球面レンズ８１’を含む。等価な色消しレンズ８２’及び等価な球面レンズ８１’は、実際には、それぞれ、画像が反対方向に通過する、色消しレンズ８２及び球面レンズ８１である。球面レンズ８１は、第一表面８１ａ及び第二表面８１ｂを有し、それら表面は、等価なレンズシステム８０’の光軸に向かって収束する光のパターンに向かう第一ＰＢＳ７１からの分岐する光パターンを曲げる。色消しレンズ８２は第一表面８２ａ、第二表面８２ｂ及び第三表面８２ｃを有し、球面レンズ８１からの収束する光パターンをシステム絞り８３’に集光する。システム絞り８３’において、光パターンは反転し分岐する。第一表面８２ｃ、第二表面８２ｂ及び第三表面８２ａを有する等価な色消しレンズ８２’は、色消しレンズ８２の反転である（つまり、等価な色消しレンズ８２’の第一表面８２ｃは色消しレンズ８２の第三表面８２ｃと同等であり、第二の色消しレンズ８２’の第三表面８２ａは色消しレンズ８２の第一表面８２ａと同等であるように同じレンズは後方で転向している。）。等価な色消しレンズ８２’の表面８２ｃ、８２ｂ、８２ａは、分岐する光パターンを等価な非球面レンズ８１’に分配する。第一表面８１ｂ及び第二表面８１ａを有する等価な球面レンズ８１’は、球面レンズ８１の反転である。表面８１ｂ及び８１ａは、第一イメージャ５０からの対象物又はピクセルのマトリックスに対する１対１の一致を有する第二イメージャ６０に反転した画像を形成するように光パターンを収束へと曲げる。等価なリレーレンズシステム８０’の表面は、第一イメージャ５０及び第二イメージャ６０のピクセルの１対１の一致を達成するように、イメージャ５０、６０及びＰＢＳ７１、７２と共に作用するように形成される。等価なリレーレンズシステム８０’を使用する典型的なプロジェクションシステム３０の表面の概要が表１に提供される。それらの典型的なレンズ表面は、ＺＥＭＡＸ（登録商標）ソフトウェアと、本発明者によって確定された新奇な特徴を使用して、本発明者によって開発された。コスト、サイズ、輝度レベル及び他の設計的な要素などの要素に基づいて様々な修正がこの典型的なプロジェクションシステムで成されることができる。

上述のように、第一光マトリックス５は、変調されたｓ偏光の光を含む。鏡８３によって反射された後に第一ＰＢＳ７１を通過するために、第一光マトリックス５は、反転した第一光マトリックス５’に対して反転である。例えば、これは、レンズ８１、８２と鏡８３との間に四半波プレート（Ｑｕａｒｔｅｒ Ｗａｖｅ Ｐｌａｔｅ）（ＱＷＰ）８８を配置することによって成されてよい。典型的な実施態様において、ＱＷＰ８８は、鏡８３上にラミネートされたブロードバンドＱＷＰである。プロジェクション経路がＱＷＰ８８を二度通過することで、第一光マトリックス５は、反転した第一光マトリックス５’に対して反転である。反転した第一光マトリックス５’は等価なリレーレンズシステム８０’を出た後、表面７１ｃから表面７１ｄへと第一ＰＢＳ７１を戻って通過し、第一表面７２ａにより第二ＰＢＳ７２に入射し、第二イメージャ６０へと表面７２ｂを通過して出る。図２に例示される典型的な実施態様において、第二イメージャ６０はＬＣＯＳイメージャであり、そのＬＣＯＳイメージャは、各個々のピクセルにおいて第二イメージャ６０に提供されるグレースケール値と比例してピクセルごとにすでに変調して、かつ、反転した第一光マトリックス５’を変調する。第二イメージャ６０のピクセルは、１対１で第一イメージャ５０のピクセル及びディスプレイ画像のピクセルと一致する。したがって、第二イメージャ６０への特定のピクセル（ｉ、ｊ）の入力は、第一イメージャ５０の対応するピクセル（ｉ、ｊ）からの出力である。

次いで、第二イメージャ６０はｐ偏光の光の出力マトリックス６を生成する。出力マトリックス６での光の各ピクセルは、第二イメージャ６０のピクセルのためにイメージャに提供されるグレースケール値によって強度で変調される。したがって、出力マトリックス６の特定のピクセル（ｉ、ｊ）は、第一イメージャでのその対応するピクセル（ｉ、ｊ）_１と第二イメージャ６０でのその対応するピクセル（ｉ、ｊ）_２における両者のグレースケール値に比例する強度を有する。

特定のピクセル（ｉ、ｊ）の光出力Ｌは、第一イメージャ５０の与えられたピクセルでの光入射のプロダクトによって与えられ、グレースケール値は第一イメージャ５０で与えられたピクセルにおいて選択され、グレースケール値は第二イメージャ６０で選択される。

Ｌ＝Ｌ０ｘＧ１ｘＧ２
Ｌ０は与えられたピクセルにおける定数である（ランプの機能及び照明システムである）。したがって、実際に、光出力Ｌは、各イメージャ５０、６０でのこのピクセルにおいて選択されたグレースケール値によって主に決定される。例えば、最高１までグレースケールを標準化し、各イメージャが２００：１の非常に適度のコントラスト比を有すると仮定すると、ピクセル（ｉ、ｊ）の明るい状態は１であり、ピクセル（ｉ、ｊ）の暗い状態は１／２００（漏出により０ではない）である。次いで、二段階プロジェクタ構造は４０，０００：１の輝度範囲を有する。

Ｌｍａｘ＝１ｘ１＝１；
Ｌｍｉｎ＝０．００５ｘ０．００５＝０．００００２５
それらの制限によって画成された輝度範囲は１／０．００００２５：１又は４０，０００：１のコントラスト比を与える。重要なことに、典型的な二段階プロジェクタ構造における暗い状態の輝度は、仮説のイメージャが既存の単一のイメージャ構造で使用された場合の明るい状態の１００分の１２よりもむしろ、明るい状態の輝度の４万分の１だけである。当業者によって理解されるように、低いコントラスト比を有するイメージャは、高いコントラスト比を有するイメージャよりも相当に低コストで提供できる。したがって、２００：１のコントラスト比を有する２つのイメージャを使用する二段階プロジェクションシステムは４０，０００：１のコントラスト比を提供し、一方で、５００：１の比を有するさらにより高価なイメージャを使用する単段階プロジェクションシステムは単に５００：１のコントラストを提供する。さらに、５００：１のコントラスト比を有する一つのイメージャと２００：１の比を有する高価なイメージャを備える二段階プロジェクションシステムは、１００，０００：１のコントラスト比のシステムを有する。したがって、コストとパフォーマンスの釣り合いは、最適なプロジェクションシステムを成すように実行できる。

図２を再度参照するに、出力マトリックス６は第二表面７２ｂにより第二ＰＢＳ７２に入射する。第二ＰＢＳ７２は、第三表面７２ｃにより、ｓ偏光の出力マトリックス６を反射する、偏光表面７２ｐを有する。出力マトリックス６が第二ＰＢＳ７２を出た後、出力マトリックス６はプロジェクションレンズアセンブリ４０に入射し、可視のためのスクリーン（示されていない）にディスプレイ画像７を投射する。

明るい状態のプロジェクション経路と漏出経路は、それぞれ図４及び５に示される。まず図４を参照するに、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７１、７２はｐ偏光の光を真っ直ぐに通し、ｓ偏光の光をそらす。第一イメージャ５０のピクセルが明るい状態に設定される場合には、入射のｐ偏光の光をｓ偏光の光へと反転し、このｓ偏光の光を反射する。次いで、第一ＰＢＳ７１はｓ偏光の光を、レンズ、四半波プレート及び鏡を含む二段階プロジェクションシステム３０に向かってそらす。

光が四半波プレートを二回通過するので、半波はｐ偏光の光へと反転され、第二イメージャ６０へと７１、７２の両ＰＢＳを通過する。第二イメージャ６０はｓ偏光の光としての光を反転して反射し、第二ＰＢＳによってプロジェクションレンズシステム（示されていない）に向かってそらされる。

図５を参照するに、第一イメージャのピクセルが暗い状態に設定される場合、ｓ偏光の光のほとんどは転送されず、第一イメージャ５０によって反射される。光のわずかな部分が、ｐ偏光の第一漏出５’としてイメージャ５０により漏出する。このｐ偏光の第一漏出５’のほとんどは、第一ＰＢＳ７１を通過する。しかしながら、わずかな第二漏出５’’はプロジェクションシステム３０にそらされて、ｓ偏光の光の第二漏出５’’’へと反転される。ｓ偏光の光の第二漏出５’’’のほとんどは第一ＰＢＳ７１によってそらされるが、わずか一部は第三漏出５’’’’として通過する。第二ＰＢＳ７２が第三漏出５’’’’のほとんどをそらすが、わずか一部は、ｓ偏光の第四漏出５’’’’’として第二イメージャ６０へと第二ＰＢＳを通過する。ｓ偏光の第四漏出５’’’’’はｓ偏光の光なので、第二イメージャ６０はｓ偏光の第四漏出５’’’’’を反転しないで、ｓ偏光の第四漏出５’’’’’を反射し、第二ＰＢＳ７２はｓ偏光の光をプロジェクションレンズシステム（示されていない）に向かってそらす。このようにして、暗い状態でプロジェクションレンズシステムに到達するために、光は第一イメージャにより一度、第一ＰＢＳにより二度、さらに第二ＰＢＳにより一度漏出する。第一イメージャ５０と７１、７２のＰＢＳが夫々０．０５の漏出を有する場合、例えば、正味の漏出は０．０５^４又は６．２５ＥＥ−０６であり得る。

上述のように、表１に概要されたレンズシステム８０は、発明者によって考案されたシステム制約下のＺＥＭＡＸ（登録商標）を使用して設計された。この典型的なレンズシステムにおいてＺＥＭＡＸソフトウェアパッケージによって計算されたディストーション及び変調伝達関数は、それぞれ図６及び７に示される。図６に示されるように、ディストーションは０．０５％未満であり、図７に示されるように、１ミリメートルにつき３６サイクルの空間周波数での光伝達関数は０．６よりも大きい。

表１を再度参照するに、各表面に提供された厚さは、プロジェクションシステムにおける次の表面までの距離である。したがって、第一ＰＢＳ７１と鏡との間の全距離は３７ミリメートル未満であり、プロジェクションシステムの最大の長さは１００ミリメートルよりも短く、非常にコンパクトなプロジェクションシステムを提供する。

前述は本発明を実行するための幾つかの可能性を例示する。他の多数の実施態様は、本発明の趣旨及び範囲内において可能である。したがって、制限ではなく実例となるものと先の記述が見なされ、本発明の範囲が等価物の十分な範囲と共に請求項によって与えられることが意図される。
［付記］
付記（１）：変調した輝度を有するピクセルのマトリックスを含んで画像を投射するためのプロジェクションシステムであって、該プロジェクションシステムは、第一出力マトリックスを提供する前記画像の各ピクセルにおいて提供されたグレースケール値に比例して、ピクセルごとに光バンドを変調するように形成された第一イメージャと、光の変調されたピクセルの前記第一出力マトリックスを受け、前記画像の各ピクセルにおいて提供された第二のグレースケール値に比例して、ピクセルごとに前記第一イメージャからの光の個々に変調されたピクセルを変調するように位置し、かつ、形成される第二イメージャと、ピクセルごとに前記第一イメージャからの前記変調した光出力を前記第二イメージャの対応するピクセルに集光するように形成されたリレーレンズシステムと、を含み、前記リレーレンズシステムは、単一のガウスレンズセット及び前記レンズセットにおいて前記画像が前記レンズセットにより反射して戻るようにシステム絞りに位置した鏡を含むことを特徴とするプロジェクションシステム。
付記（２）：前記リレーレンズシステムはさらに、前記単一のガウスレンズセットと前記鏡との間に配置された四半波プレートを含むことを特徴とする付記（１）に記載のプロジェクションシステム。
付記（３）：前記鏡と前記第二イメージャとの間に配置された第一及び第二の偏光ビームスプリッタをさらに含むことを特徴とする付記（２）に記載のプロジェクションシステム。
付記（４）：前記第一偏光ビームスプリッタはまた、照明源と前記第一イメージャとの間に配置されることを特徴とする付記（３）に記載のプロジェクションシステム。
付記（５）：前記単一のガウスレンズセットは単一の球面レンズ及び色消しレンズを含み、前記色消しレンズは前記単一の球面レンズと前記システム絞りとの間に配置されることを特徴とする付記（１）に記載のプロジェクションシステム。
付記（６）：前記リレーレンズシステムは、１ミリメートルにつき３６サイクルの空間周波数で０．６よりも大きい光伝達関数で、約０．０５％未満のディストーションを有することを特徴とする付記（１）に記載のプロジェクションシステム。
付記（７）：前記リレーレンズシステムは、約−０．９９９５乃至−１．０００５間の倍率を有することを特徴とする付記（１）に記載のプロジェクションシステム。
付記（８）：前記リレーレンズシステムは、１．０５度未満の入力及び出力角度偏差のテレセントリック性を有することを特徴とする付記（１）に記載のプロジェクションシステム。
付記（９）：プロジェクション経路に沿って画像を投射するための二段階プロジェクションシステムであって、該プロジェクションシステムは、第一及び第二イメージャを含み、前記第一イメージャの出力が、前記第一イメージャの特定のピクセルの前記出力を前記第二イメージャの対応するピクセルに集光する単一のガウスレンズセットの光軸に沿った各方向で前記単一のガウスレンズセットを一度通過するようにして、前記第一及び第二イメージャはピクセルのマトリックスをそれぞれ含み、前記イメージャ間のプロジェクション経路に配置する鏡と、該プロジェクション経路上の前記光軸を有し、前記鏡と前記イメージャとの間に位置する前記単一のガウスレンズセットとを備えることを特徴とする二段階プロジェクションシステム。
付記（１０）：前記第一及び第二イメージャはＬＣＯＳイメージャであり、第一及び第二偏光ビームスプリッタは前記鏡と前記第二イメージャとの間に位置することを特徴とする付記（９）に記載の二段階プロジェクションシステム。
付記（１１）：前記第一偏光ビームスプリッタは照明源と前記第一イメージャとの間に同時に配置されることを特徴とする付記（１０）に記載の二段階プロジェクションシステム。
付記（１２）：前記単一のガウスレンズセットと前記鏡との間に位置する四半波プレートをさらに含むことを特徴とする付記（１１）に記載の二段階プロジェクションシステム。
付記（１３）：前記単一のガウスレンズセットは単一の球面レンズ及び色消しレンズを含み、前記色消しレンズは前記単一の球面レンズと前記システム絞りとの間に配置されることを特徴とする付記（９）に記載の二段階プロジェクションシステム。
付記（１４）：前記単一のガウスレンズセットは、１ミリメートルにつき３６サイクルの空間周波数で０．６よりも大きい光伝達関数で、約０．０５％未満のディストーションを有することを特徴とする付記（９）に記載の二段階プロジェクションシステム。
付記（１５）：前記単一のガウスレンズセットは、約−０．９９９５乃至−１．０００５間の倍率を有することを特徴とする付記（９）に記載の二段階プロジェクションシステム。
付記（１６）：前記単一のガウスレンズセットは、１．０５度未満の入力及び出力角度偏差を有するテレセントリックであることを特徴とする付記（９）に記載の二段階プロジェクションシステム。
付記（１７）：前記プロジェクションシステムの最長の長さは１００ミリメートル未満であることを特徴とする付記（９）に記載の二段階プロジェクションシステム。

関連出願の相互参照
この出願は、ここに全体が参照として組み込まれている、出願日２００２年１２月４日で発明の名称が“ＳＩＭＰＬＩＦＩＥＤ ＴＷＯ―ＳＴＡＧＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ ＡＲＣＨＩＴＥＣＨＴＵＲＥ”である米国仮特許出願番号第６０／４３０，９９６（事件番号ＰＵ０２０４７４）の利益を主張する。

本発明の典型的な実施態様と一致する二段階プロジェクション構造を設けたＬＣＯＳプロジェクションシステムのブロック図を示す。 本発明と一致する典型的な二段階プロジェクションシステムを示す。 折り返さない対称なレンズシステムを備える図２のプロジェクションシステムにおける等価なプロジェクションシステムを示す。 本発明による典型的で簡素な二段階プロジェクション構造におけるブリッジ状態の光経路を示す。 本発明による典型的で簡素な二段階プロジェクション構造における暗い状態での光の漏出を示す。 本発明による典型的で簡素な二段階プロジェクション構造における像面湾曲のディストーションを示す。 本発明による典型的で簡素な二段階プロジェクション構造における伝達関数率を示す。

Claims (16)

1. 変調された輝度を有する最終的なピクセルのマトリックスを具備する画像を投射するための投射システムであって、
   前記投射システムは、
   光の変調されたピクセルの第一の出力マトリックスを提供するために画像の各々のピクセルに提供されたグレースケールの値に比例して前記画像の各々のピクセルに関して光を変調するように構成された第一のイメージャ；
   前記光の変調されたピクセルの第一の出力マトリックスを受けると共に前記画像の各々のピクセルに提供された第二のグレースケールの値に比例して前記画像の各々のピクセルに関して前記光の変調されたピクセルの第一の出力マトリックスを変調するように構成された第二のイメージャ；及び
   前記第二のイメージャの対応するピクセルへと前記画像の各々のピクセルに関して前記第一のイメージャから提供された前記光の変調されたピクセルの第一の出力マトリックスを集束させるように構成されたリレーレンズシステム、
   前記リレーレンズシステムが単一のガウスレンズのセット及び前記レンズセットについてのシステム絞りに位置決めされたミラーを含むこと、
   前記ミラーが前記レンズセットを通じて逆戻りに前記光の変調されたピクセルの第一の出力マトリックスを反射させるように位置決めされたものであること
   ：を具備する、投射システム。
2. 請求項１に記載の投射システムにおいて、
   前記リレーレンズシステムは、さらに、前記単一のガウスレンズのセット及び前記ミラーの間に配置された四分の一波長板を具備する、投射システム。
3. 請求項２に記載の投射システムにおいて、
   さらに、前記ミラー及び前記第二のイメージャの間に配置された第一の及び第二の偏光ビームスプリッタを具備する、投射システム。
4. 請求項３に記載の投射システムにおいて、
   前記第一の偏光ビームスプリッタは、また、照明源及び前記第一のイメージャの間に配置されたものである、投射システム。
5. 請求項１に記載の投射システムにおいて、
   前記単一のガウスレンズのセットは、単一の球面のレンズ及び色消しのレンズを具備すると共に、
   前記色消しのレンズは、前記単一の球面のレンズ及び前記システム絞りの間に配置されたものである、
   投射システム。
6. 請求項１に記載の投射システムにおいて、
   前記リレーレンズシステムは、３６サイクル毎ミリメートルの空間周波数で０．６と比べてより大きい光学的伝達関数を備えた約０．０５％と比べてより少ない歪曲を有する、投射システム。
7. 請求項１に記載の投射システムにおいて、
   前記リレーレンズシステムは、約−０．９９９５及び−１．０００５の間の倍率を有する、投射システム。
8. 請求項１に記載の投射システムにおいて、
   前記リレーレンズシステムは、１．０５度と比べてより少ない入力及び出力の角度の偏差のテレセントリック性を有する、投射システム。
9. 投射の経路に沿って画像を投射するための二段階の投射システムであって、
   前記投射システムは、
   第一の及び第二のイメージャ、
   各々が、ピクセルのマトリックスを具備すること、
   前記投射の経路に配置されたミラーを備えたこと、
   前記ミラーが前記投射の経路の沿った前記第一の及び第二のイメージャの間にあるものであること；並びに、
   前記投射の経路における光軸を有する単一のガウスレンズのセット、
   第一のイメージャの出力が、前記第二のイメージャの対応するピクセルへと前記第一のイメージャの特定のピクセルの出力を集束させる前記単一のガウスレンズのセットの光軸に沿った各々の方向において一度前記単一のガウスレンズのセットを通過するように、上記の単一のガウスレンズのセットが、前記投射の経路に沿って前記ミラー及び前記第一のイメージャの間に配置されたものであること、及び、上記の単一のガウスレンズのセットが、前記投射の経路に沿って前記ミラー及び前記第二のイメージャの間に配置されたものであること、
   ：を具備する、二段階の投射システム。
10. 請求項９に記載の二段階の投射システムにおいて、
    前記第一の及び第二のイメージャは、ＬＣＯＳのイメージャであると共に、
    第一の及び第二の偏光ビームスプリッタは、前記ミラー及び前記第二のイメージャの間に配置されたものである、
    二段階の投射システム。
11. 請求項１０に記載の二段階の投射システムにおいて、
    前記第一の偏光ビームスプリッタは、照明源及び前記第一のイメージャの間に同時に配置されたものである、二段階の投射システム。
12. 請求項１１に記載の二段階の投射システムであって、
    さらに、前記単一のガウスレンズのセット及び前記ミラーの間に配置された四分の一波長板を具備する、二段階の投射システム。
13. 請求項９に記載の二段階の投射システムにおいて、
    前記単一のガウスレンズのセットは、単一の球面のレンズ及び色消しのレンズを具備すると共に、
    前記色消しのレンズは、前記単一の球面のレンズ及び前記システム絞りの間に配置されたものである、
    二段階の投射システム。
14. 請求項９に記載の二段階の投射システムにおいて、
    前記単一のガウスレンズのセットは、３６サイクル毎ミリメートルの空間周波数で０．６と比べてより大きい光学的伝達関数を備えた約０．０５％と比べてより少ない歪曲を有する、二段階の投射システム。
15. 請求項９に記載の二段階の投射システムにおいて、
    前記単一のガウスレンズのセットは、約−０．９９９５及び−１．０００５の間の倍率を有する、二段階の投射システム。
16. 請求項９に記載の二段階の投射システムにおいて、
    前記単一のガウスレンズのセットは、１．０５度と比べてより少ない入力の及び出力の角度の偏差を備えたテレセントリックなものである、二段階の投射システム。

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