JPH02500865A - ４色液晶光バルブ画像プロジェクタ用ユニタリ前偏光プリズム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ４色液晶光バルブ画像プロジェクタ用 ユニタリ前偏光プリズム装置 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、画像投影システム、特に液晶光バルブ画像投影システム用の前偏光子 に関する。

本発明は、特定の適用のための実施例を参照して示されているが、それに限定さ れない。当業者は、本発明の技術的範囲内における付加的な修正、適用および実 施例を認識するで液晶光バルブの開発は、高品質の大型スクリーンプロジェクタ の技術的進歩を促進する。反射モード液晶光バルブは、液晶層、誘導体反射鏡、 光遮断層および２つの透明電極間に挾まれた光反応層を含む薄膜の多層構造であ る。偏光された投射ビームは液晶層を通して誘導体反射鏡に向けられる。陰極線 管によって発生されるような低い強度の光の入力画像は光反応層に供給され、そ れによって液晶を励起するために光反応層から液晶層へ電極にわたる電界を切換 える。液晶層を通過し誘導体反射鏡から反射する直線偏光された投射光は光導電 体への情報入射にしたがって偏光−変調される。したがって、例えば高い分解能 の入力画像等の光の複雑な分布が光導電体表面にその焦点を結ばれた場合、装置 は観察スクリーン上に高い輝度の画像を生じるように拡大されて投影されること ができるレプリカに画像を変換する。Ｄ、　Ｄ、ボスウェル他の米国特許第４０ １９８０７号明細書には、このような高特性の反射モード液晶光バルブが開示さ れていた。

上記のタイプの液晶光バルブを使用するグラフィックディ　。

スプレィプロジェクタは、文献（“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅＬｉ ｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ　ｔｏ　ａ　Ｌａｒｇｅ　 ５ｃｒｅｅｎＧｒａｐｈｉｃｓ　Ｄｉｓｐｌａｙ”　、　１９７９年発刊の５ｏ ｃｉｅｔｙ　ｆｏｒＩ　ｎｆ’ｏｒｏ＋ａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ　（Ｓ　Ｉ 　Ｄ）　、　２２乃至２３頁１国際シンポジウムにおける技術提案書のダイジェ スト１９７９年５月）に示されている。

さらに精巧な液晶光バルブ画像投影システムは以下の特許明細書に示されている ：　ＲｏＪ、　Ｇａｇｎｏｎ他の米国特許第４４２５０２８号明細書（１９８４ 年１月１０日）　、ＲｏＪ、　Ｇａｇｎｏｎ他の米国特許第４５４４２３７号明 細書（１９８５年１０月１日）、Ｒ，Ｊ。

Ｇ　ａｇｎｏｎ他の米国特許第４４６１５４２号明細書（１９８４年７月２４日 ）　、Ｒ，Ｊ、　Ｇａｇｎｏｎ他の米国特許第４４８４０１９号明細書（１９８ ４年８月７日）。

これらの構造は高い分解能と、偏光および／または色処理のために異なる光路に 入力ビームを分離することによる高いコントラストカラー画像を提供する。ビー ムは主偏光プリズムの照明時またはその前に再結合される。従来のシステムのい くつかは完全なカラー出力を供給するが、あるものは単色であり、その他のもの は２色を使用する。カラーの利点は十分に認識されている。残念なことに、完全 カラーシステムは最も需要が多く典型的に非常に高価な液晶光バルブ画像投影シ ステムへの適用である。すなわち上述された完全カラーシステムは効果的かつ能 率的に高品質のカラー画像を提供するが、ビームの分離および再結合に必要な光 素子がシステムを著しく高価にする。したがって、もつと経済的な液晶光バルブ カラー投影構造の必要性が技術的に認識されている。さらに、マルチカラー性能 が現在使用されている多数の単色プロジェクタに付加されることが望ましい。

４色システムは、経済的な液晶光バルブカラープロジェクタ構造の技術的必要性 を満たすことを保証する。投影システムへの適用要求が少なくなるとカラー要求 は容易に実現され、もっと簡単な照明システムが得られる。したがって、最終的 に限定されたマルチカラー性能を提供する既存の単色プロジェクタにシステムを 適合することが考慮される。

発明の要約 本発明の４色液晶光バルブ画像プロジェクタ用の前偏光プリズム装置を用いて関 連技術により示された必要性を述べる。

本発明は第１のカラーおよび第１の偏光状態の第１の成分と、第２のカラーおよ び第２の偏光状態の第２の成分とを存する光の結合ビームを提供する一体の装置 である。本発明は偏光されない白色光の入力ビームから第３のカラーの光を反射 し、第１の光路に沿って結合ビームで第１および第２のカラーの光を伝送する第 １のカラーフィルタを含む。第１の偏光子は、結合ビームから第２のカラーの光 および第１の偏光状態を抽出するために第１のフィルタ上に設けられている。第 ２の偏光子は結合ビームから第１のカラーおよび第２の偏光状態の光を抽出する ために第１の偏光子上に設けられている。本発明の前偏光装置はより経済的なカ ラー構造を提供し、多数の既存の単色構造に適合させることができる。

図面の簡単な説明 第１ａ図は２つの液晶光バルブを使用した４色画像投影システムにおける本発明 の前偏光プリズム装置の簡単な上面図である。

第１ｂ図は第１ａ図の簡単な側面図である。

第２図ａは本発明の前偏光プリズム装置において使用される青色フィルタの透過 曲線を示すグラフである。

第２図すは本発明の前偏光プリズム装置において使用される緑色プリズムの透過 曲線を示すグラフである。

第２図Ｃは本発明の前偏光プリズム装置において使用される赤色プリズムの透過 曲線を示すグラフである。

第２図ｄは本発明の前偏光プリズム装置において使用される主偏光プリズムの透 過曲線を示すグラフである。

第３図は、単一の液晶光バルブを使用したフィールドシーケンス４色画像投影シ ステムにおける本発明の前偏光プリズム装置の概略図である。

第４図は第３図のフィールドシーケンス画像投影システム用の制御システムを示 す。

発明の説明 本発明は、４色液晶光バルブ画像投影システム用の簡単で経済的な一体前偏光プ リズム装置を提供する。本発明によって一体構造に設けられたビームスプリッタ の特有の方向付けおよび結合が、実質的に多数の従来設計に関連した整列問題を 解決する。ここに示されている前偏光プリズム装置は前偏光装置におけるビーム の分離および再結合を除去することによってもっと簡単な構造を提供する。

第１図において、２つの光バルブを使用した４色液晶光バルブ画像投影システム の適用における本発明の前偏光プリズム装置１０が示されている。装置ｌＯの前 端部には青色フィルタ１２がある。このゼロ度フィルタ１２は両方の偏光の青色 光を反射し、白色光の入射入力ビーム中の赤色および緑色波長を透過する通常の 構造である。青色フィルタ１２は、分離されたフィルタの数を減少するために通 常の紫外線（ＵＶ）フィルタ（図示されていない）中に含まれることができる。

（ＵＶフィルタはオイル充填プリズムおよび液晶光バルブを保護するために使用 されることが多い。）第２図ａには青色フィルタ１２の透過曲線が示されている 。

青色フィルタ１２は、取付けられた赤色前偏光プリズム１６および主プリスム１ ８と９０°に取付けられた緑色前低光プリズム１４の表面に設けられている。第 １ｂ図の側面図を参照されたい。緑色偏光子１４は４５°で示されている。緑色 前部光子１４は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく別の角度で設けられて もよい。緑色前部光子１４は、Ｐ偏光された白色光およびＳ偏光された赤色光を 伝送しＳ偏光された緑色光を反射するように設計された通常のマックニール（Ｍ ａｅＮｅｉｌｌｅ　）パイプリズムである。（緑色前部光子１４に対して、Ｐ偏 光された光は紙面に垂直な電界ベクトルを存し、またＳ偏光された先は紙面に平 行な電界ベクトルを有するものとして定義されている。）Ｓ偏光された緑色光を 取除くことによって緑色光は前偏光される。第２図すには緑色前部光子の透過曲 線が示されている。

赤色前部光子１６は緑色前部光子１４に取付けられ、それに関して９０°回転さ れる。第１ｂ図を参照すると、赤色前部光子１６は白色Ｐおよび緑色Ｓ光を伝送 し赤色Ｓ光を反射するように設計されている。しかしながら、赤色前部光子１４ は緑色前部光子１６に関して９０°回転されているので、ＳおよびＰ偏光は逆転 される。すなわち、緑色前部光子１４に関するＳおよびＰ偏光の光はそれぞれ赤 色前部光子１６に対してＰおよびＳ偏光される。その結果、紙面に垂直な電界ベ クトルを有する赤色光は赤色前部光子に関してＳ偏光された光であり、赤色前部 光子１Ｂによって反射される。したがって、残った入力照明は２つのカラーおよ び偏光状態の２成分ビームを有する単一の結合ビームだけである。すなわち、出 力ビームは（紙面に垂直の電界ベクトルを有する）Ｓ偏光された緑色光、および （紙面に平行の電界ベクトルを有する）Ｐ偏光された赤色光を有する。第２図Ｃ において、赤色前部光子１４の透過曲線が示されている。

主偏光プリズム１８は通常の一体のマックニールタイブのパイプリズムまたはそ の他の適切なビームスプリッタである。

主偏光子１８は赤色前部光子１Ｂに平行に方向を定められているので、Ｓおよび Ｐ偏光成分も同一である。主偏光子１８は第１および第２の光バルブ２０および ２２のそれぞれに結合ビームを向ける。Ｐ偏光された赤色光は第１の光バルブ２ ０に伝送される。技術的に良く知られているように、第１の光バルブ２０は第１ の陰極線管（ＣＲＴ）２４から入力を受信し、それに応答して１画素づつ赤色Ｐ 成分の偏光状態を変化する。偏光変調された赤色光は第１の光バルブ２０によっ てＳ偏光された光として主プリズムに反射される。同様に、Ｓ偏光された緑色光 は主偏光子１８によって第２の光バルブ２２へ反射される。第２の光バルブ２２ は第２のＣＲＴ２Ｂから入力を受信する。第２の光バルブ２２は緑色偏光変調さ れた光をＰ偏光された光として主偏光子１８に戻す。主偏光子１８は投影光学系 （図示されていない）に対してＳ偏光された赤色光を反射し、Ｐ偏光された緑色 光を透過する。当業者は、赤色および緑色出力の強度を変えることによって黄色 およびオレンジ色の光の画像が生成され得ることを理解するであろう。赤色およ び緑色出力の強度は第１および第２のＣＲＴ２４および２６によって供給される 入力の強度を変えることによって変化される。したがって４色で２つの光バルブ を具備した画像プロジェクタは簡単で安価な前偏光装置によって与えられる。前 偏光子１０および主偏光子１８が単一の一体ユニットとして構成されてもよいこ とも理解されるべきである。

本発明はまた単一の光バルブを有する４色画像投影システムを実現できる。第３ 図に示されているように、これは液晶スイッチ３０を使用して達成される。前偏 光装置ｌＯは、上記に示された方法により赤色および緑色成分ビームによる結合 ビームに与える。液晶スイッチ３０がオフである場合、結合ビ−ムの入射する赤 色および緑色成分の偏光状態を交換する。液晶スイッチ３０がオンの場合には、 ビームは偏光状態を変えられずに伝送される。この適用において、主偏光子４０ はＳ偏光された光だけを光バルブ５０に反射する。スイッチ３０は、オンの場合 にＳ偏光された赤色光を主偏光子４ｏに供給し、オフの場合にはＳ偏光された緑 色光を供給する。光バルブ５０およびＣＲＴＢＯは上記のように動作して入射し た赤色または緑色光の偏光状態を変調し、かつそれを主偏光子４０に戻す。光バ ルブに対する入力画像は、正しい赤色および緑色画像が供給されるように光スィ ッチ３０の動作と一致するＣＲＴによって切換えられなければならない。スイッ チング速度は、主偏光子４０によって供給される交互の画像および投影光学系（ 図示されていない）が観察者の口中で一体化される速度である。このようにして 、完全な結合画像が提供される。ＣＲＴＢＯから光バルブ５０への赤色および緑 色画像の強度を変化することによって、赤色および緑色の他に黄色およびオレン ジ色が生成されることができる。投影システムの大きさを減少するために変倍反 射鏡７０が含まれてもよい。

第３図のフィールドシーケンス画像投影システム用の制御システムが第４図に示 されている。マイクロプロセッサに基く制御装置８０がビデオ発生器９０から第 １および第２のメモリ１００および１１０へのビデオデータの入力を制御する。

第１および第２のメモリは、それぞれ赤色および緑色画像用のバッファとして機 能する。制御装置８０は各メモリからＣＲＴ８０ヘデータの入力を順々に、かつ 液晶スイッチ３０の付勢と同期してゲートする。したがってＣＲＴＢＯが光バル ブ５０に赤色画像データを供給しているときに、スイッチ３０は付勢される。同 様に、ＣＲＴＢＯが光バルブ５０に緑色画像データを供給している場合には、制 御装置は液晶スイッチ３０をオフにする。当業者はその他の適切な制御スキムを 認識するであろう本発明は、このように図示された適用と関連した特定の実施例 を参照して記載されている。当業者は、本発明の技術的範囲内における付加的修 正、適用および実施例を認識するであろう。例えば、本発明は示された実施例の 前偏光プリズム装置の素子に対して選択されたカラーに限定されるものではない 。当業者は、その他のカラーがフィルタ１２および前偏光子１４および１６に対 して使用されてもよいことを理解するであろう。本発明はカラーと偏光状態との どのような特定の結合にも限定されない。本発明はまたいずれの適用にも制限さ れない。上記第３図のシステムは特に既存の単色プロジェクタに適応させるのに 非常に適しているが、本発明は１つ以上のカラーおよび偏光状態のビームの発生 を必要とする任意の適用に使用されてもよいことが理解される。

請求の範囲の各項は、このような修正、適用および実施例のいくつかおよび全て をカバーするものである。

４００　５００　６００　７００　（ａｍ）国際調査報告 ｍｅＭＩＩｌｍｌＡｍＭｍｌｌｓ、ｐ（７，Ｑ１５ε８１０２ｉ５６

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１および第２の液晶光バルブがＣＲＴ入力に応答して入力光の偏光を変 調するタイプの４色液晶光バルブ画像ブロジェクタにおいて、 第１のカラーと第１の偏光状態の第１の成分および第２のカラーと第２の偏光状 態の第２の成分を有する光の結合ビームを提供する一体の前偏光ブリズム装置と 、前記第１のカラーと前記第１の偏光状態の光を前記２つの液晶光バルブの一方 に結合し、前記第２のカラーと前記第２の偏光状態の光を前記光バルブの他方に 結合する主偏光ブリズムとを具備することを特徴とする４色液晶光バルブ画像ブ ロジェクタ。
2. （２）一体の前偏光ブリズム装置は、 偏光されない白色光の入力ビームから第３のカラーの光を反射し、第１の光路に 沿って結合ビーム中の第１および第２のカラーの光を伝送する第１のカラーフィ ルタと、前記第１のフィルタ上に設けられ、前記結合ビームから前記第２のカラ ーおよび前記第１の偏光状態の光を除去する第１の前偏光子と、 前記第１の前偏光子上に設けられ、前記結合ビームから前記第１のカラーおよび 前記第２の偏光状態の光を除去する第２の前偏光子を具備することを特徴とする 請求項１記載の４色液晶光バルブ画像ブロジェクタ。
3. （３）前記主偏光プリズムは、前記第１の液晶光バルブに前記第１のカラーおよ び前記第２の偏光状態の光を伝送する手段と、 前記第２の液晶光バルブに前記第２のカラーおよび前記第２の偏光状態の光を反 射する手段とを有することを特徴とする請求項２記載の４色液晶光バルブ画像ブ ロジェクタ。
4. （４）液晶光バルブがＣＲＴ入力に応答して入力光の偏光を変調するタイプの４ 色液晶光バルブ画像ブロジェクタにおいて、 第１のカラーと第１の偏光状態の第１の成分および第２のカラーと第２の偏光状 態の第２の成分を有する光の結合ビームを提供する一体の前偏光プリズム装置と 、前記偏光状態の一方の光を前記液晶光バルブに結合し、他方の偏光状態を除去 する主偏光プリズムと、結合ビーム中の光の偏光状態を交換するために前記一体 の前偏光プリズム装置と前記主偏光子との間に配置されている液晶スイッチとを 有することを特徴とする４色液晶光バルブ画像ブロジェクタ。
5. （５）一体の前偏光プリズム装置は、 偏光されない白色光の入力ビームから第３のカラーの光を反射し、第１の光路に 沿って結合ビーム中の第１および第２のカラーの光を伝送させる第１のカラーフ ィルタと、前記第１のフィルタ上に設けられ、前記結合ビームから前記第２のカ ラーおよび前記第１の偏光状態の光を除去する第１の前偏光子と、 前記第１の前偏光子上に設けられ、前記結合ビームから前記第１のカラーおよび 前記第２の偏光状態の光を除去する第２の前偏光子とを有することを特徴とする 請求項４記載の４色液晶光バルブ画像プロジェクタ。
6. （６）前記主偏光プリズムは前記偏光状態の一方の光を伝送し、前記偏光状態の 他方の光を反射する手段を有することを特徴とする請求項５記載の４色液晶光バ ルブ画像ブロジェクタ。