JPH08248378A - 2つのライト・バルブを持つ高性能プロジェクション・ディスプレイ - Google Patents
2つのライト・バルブを持つ高性能プロジェクション・ディスプレイInfo
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Abstract
ジェクション・ディスプレイを提供すること。 【解決手段】 2つの反射液晶ライト・バルブが偏光ビ
ーム・スプリッタ・キューブの2つの隣接面上に置かれ
て相互に整列する。照明はキューブの第3面を通して行
なわれ、投影レンズによりキューブの第4面を通して2
つのライト・バルブの像が形成される。ダイクロイック
または色ガラスのフィルタの独立面を含むカラー・フィ
ルタのホイールまたはケージにより、色が並びまた交替
する偏光状態が実現され、ホイールまたはケージが回転
するとフィルタが赤、緑、青の順出力を変化させ生成す
る。また隣接色の偏光は偏光膜を各カラー・フィルタに
追加することによって交替する。
Description
のライト・バルブを持つ高性能プロジェクション・ディ
スプレイに関し、特に、高解像度フルカラー・ビデオ・
ディスプレイに2つの液晶ライト・バルブを使用したシ
ンプルな光学構成に関する。シンプルな構成であれば第
3のライト・バルブは不要になり、また2色性ビーム・
スプリッタ、大型のレトロフォーカス型投影レンズ等、
複雑な光学素子も不要になる。
ジェクション・ディスプレイには3つのライト・バルブ
(空間光変調器)が、原色それぞれに1つ必要である。
また従来の代表的なプロジェクション・ディスプレイに
は、ライト・バルブと投影レンズの間に複雑で高コスト
の光学素子がいくつか必要である。特にライト・バルブ
と投影レンズの間の素子は通常、色分離に必要な2色性
ビーム・スプリッタと、ライト・バルブの動作に必要な
偏光ビーム・スプリッタを含み、これらは通常、大型で
複雑な光学素子である。この構成を用いる従来技術のプ
ロジェクション装置にはまた、前述の大型で複雑な光学
素子に対応するため、作動距離が焦点距離よりもかなり
長いレトロフォーカス型レンズも必要であり、そのよう
なレトロフォーカス型レンズは複雑で高コストである。
プレイでは、空間光変調器等のアクティブ・デバイスか
らの像が所望の倍率でスクリーンに投影される。アクテ
ィブ・デバイスが小型になると、装置から良好なコント
ラストを得るには反射SLM(空間光変調器)が必要に
なる。カラー像の場合、3つの空間光変調器から得られ
た3原色の像がスクリーンに同時に投影され重ね合わせ
られる。このようにしてカラー像を出力すための光学系
は通常、色分離/混合プリズムと偏光ビーム・スプリッ
タ・キューブからなる。色分離/混合プリズムと偏光ビ
ーム・スプリッタ・キューブは投影レンズと空間光変調
器との間に置かれ、この組合わせを通る光路は35mm
×35mmの空間光変調器では少なくとも150mmに
なり、光学系の形状によっては200mmの長さになる
こともある。
るのは、光がこれに対して有限の円錐角度にわたって、
事実上、垂直な入射角で入射した場合である。偏光ビー
ム・スプリッタ・キューブは、可視スペクトル全域でか
つこの有限円錐角度にわたって動作しなければならな
い。これはまた投影レンズを制限する、すなわち事実
上、垂直な入射モードで空間光変調器からの反射光で投
影レンズを動作させることになる。これは結局、SLM
側のテレセントリック・モードと、ガラス内の長い作動
距離に対応した投影レンズになる。
まり実用的ではない場合がある。非対称性が必要なこと
から横方向の残存色がかなり多くなり、3原色画像のコ
ンバーゼンスが不足する結果になる。これは画像の中心
から外側に直線的に大きくなる。基本的に3原色の3つ
の波長は倍率が僅かに異なるので、色収差と像の端部の
不完全なオーバラップが生じる。
投影レンズの間に色分離/混合プリズムと偏光ビーム・
スプリッタがあると界面が極端に多くなり、ゴースト
や、像を見えなくするグレアが生じる結果になる。これ
らは非常に厄介な問題で解決は難しい。投影レンズと空
間光変調器の間に界面が多いと複数の反射(ゴースト)
と散乱光が生じる。
り、この場合、3原色は順次に表示される。単一ライト
・バルブ装置の光学系の構成は非常にシンプルであり、
ライト・バルブと投影レンズの間は偏光キューブだけで
ある。ライト・バルブは偏光キューブの1面に置かれ、
偏光キューブの他の面を通して白光照明が行なわれる。
カラーはR、G、Bをノーマル・レートの3倍(3X6
0Hz=180Hz)でサイクリングすることによって
得られる。人の目は3つの高速像を統合して1つの合成
色画像を作る。しかしライト・バルブはノーマル・レー
トの3倍のレートで動作しなければならず、現在の液晶
表示技術のリフレッシュ/レスポンスは遅いのでビデオ
・レートでフルカラーの高性能ディスプレイにこの構成
を採ることはできない。
ェクション・ディスプレイ装置10の代表例で、いくら
か簡略化してある。プロジェクション・ディスプレイ装
置10は、交差型2色性ビーム・スプリッタ14の3面
上に位置する3つの反射液晶ライト・バルブ(空間光変
調器)12、偏光ビーム・スプリッタ・キューブ16、
及び投影レンズ18を含む。偏光ビーム・スプリッタ・
キューブ16の1面を通して白光照明Wが用いられる。
キューブ16はその偏光成分の1つを交差型2色性ビー
ム・スプリッタ14に透過(反射)させる。2色性ビー
ム・スプリッタ14は偏光白色光を赤、緑、青の成分に
分離する。
12に入射し、バルブ12は従来の方法で偏光を回転さ
せて所望の像を作る。垂直偏光した3つの反射像は、2
色性ビーム・スプリッタ14で再合成され、偏光ビーム
・スプリッタ・キューブ16を通して投影レンズ18に
至る。図1の下側に示しているが、この従来の方法で
は、投影レンズ18は非常に長い作動距離(後焦点距
離)を要する。2色性ビーム・スプリッタ14を独立し
たプレート・ビーム・スプリッタに代えてもこの長い後
焦点距離が伸びるだけである。この所要作動距離のた
め、デスクトップのプロジェクション・ディスプレイ用
等のレンズからスクリーンまでの距離を短くした投影レ
ンズを設計するのは難しくなる。
晶ライト・バルブの動作では、偏光ビーム・スプリッタ
・キューブ16によってp照明が2色性ビーム・スプリ
ッタ14を通り、反射液晶ライト・バルブ12を照明す
る。各ライト・バルブの各ピクセルは電圧で選択的にド
ライブされ、反射光の偏光が選択的に回転させられるの
で、p偏光はライト・バルブによってs偏光として偏光
ビーム・スプリッタ・キューブを通して投影光学系に選
択的に反射される。これらの像の光は明るいピクセルか
らはp偏光として、暗いピクセルからはs偏光としてビ
ーム・スプリッタに戻る。
れn〜1.5の媒体を通した反射で2回通過する2つの
傾斜光学面を結像路に提供する。各対角面は2つのサブ
プリズムで分けられるが、この2つの部分は品質の高い
光学結像波面を反射可能な統一面を形成するように、継
ぎ目で同時に揃わなければならない。この製造条件では
2色性ビーム・スプリッタ・キューブはかなり高価にな
る。
スイッチングは≧180Hzで動作するほど速くはない
という問題がある。また高コストでかなりのエレクトロ
ニクスが必要になる。特にピクセル数とグレイ・レベル
が多い場合はそうである。更に1度に投影されるのは1
原色だけなので光の2/3は用いられず、これに加えて
偏光の要件により1/2は用いられない。更に液晶ライ
ト・バルブをある状態から別の状態に(ある色から別の
色に)切り替えるのに時間がかかり、よって各色の後に
デッド・タイム(光がない状態)が必要になり、効率は
1/3より低下する。
使用した高性能プロジェクション・ディスプレイを提供
することである。
設計と同様に光学的構造がシンプルではあるが、単一ラ
イト・バルブ装置のように液晶リフレッシュ/レスポン
スの遅さによって性能が制限されることのない、2つの
反射ライト・バルブを使用した高性能プロジェクション
・ディスプレイを提供することである。
イト・バルブを使用した高性能プロジェクション・ディ
スプレイの場合、上述のような欠点のある従来の代表的
な単一ライト・バルブ装置とは対照的に、2つのライト
・バルブはそれぞれ(180Hではなく)90Hzで動
作する。また各色の後にデッド・タイムは不要である。
一方のライト・バルブが「オン」のとき、もう一方は
「オフ」(照明なし)であり、従って半期間全体(1/
180秒)でその液晶状態を変化させる。半期間にはい
ずれか一方のライト・バルブは、3半期間(1/60
秒)で3色フレーム全体が投影されるように投影され
る。
性能プロジェクション・ディスプレイ用に簡素化した光
学系に2ライト・バルブ構成を提供するものである。構
成を簡素化することで交差型2色性ビーム・スプリッタ
・キューブ、後焦点の長い投影レンズ、第3のライト・
バルブにかかるコストと複雑さ等、3ライト・バルブの
プロジェクション・ディスプレイに伴う複雑さとコスト
がかなり解消される。
源からの光の複数の色成分を選択的に複数の方向へ向け
る装置を提供するものである。最初、光源からの光は複
数の色成分に、また異なる偏光状態に分離され、複数の
色成分それぞれが異なる偏光状態に応じて複数の方向に
向けられる。複数の色はそれぞれ、色の偏光状態を順次
に交替させることによって交替する。
ライト・バルブ及び偏光ビーム・スプリッタを持つプロ
ジェクション・ディスプレイ装置を提供するものであ
る。偏光ビーム・スプリッタは光ビームの一部は透過さ
せ、透過ポートを通して一方のライト・バルブを照明
し、光ビームの一部は反射して反射ポートを通してもう
一方のライト・バルブを動作させる。この装置は3色照
明の色と偏光のシーケンスを投影し、そこで2つの連続
色は垂直偏光状態を持つ。
は反射液晶空間光変調器で構成され、3色は赤、緑、青
からなる。動作時、1度に1つのライト・バルブだけが
画像を形成し、照明は一方のライト・バルブからもう一
方のライト・バルブへ交替するので投影レンズによって
一方のライト・バルブが照明され画像を形成していると
きは、もう一方のライト・バルブは暗く、次の色像のた
めに再設定されている。2つのライト・バルブは入力照
明ソースの偏光を交替させることによって交替するの
で、偏光ビーム・スプリッタ・キューブは光を1度に1
つのライト・バルブにしか向けない。
s、pの2つの垂直偏光状態の照明シーケンス(一方の
偏光状態sは一方のライト・バルブを照明し動作させ、
もう一方の偏光状態pはもう一方のライト・バルブを照
明し動作させる)は、C1−s、C2−p、C3−s、
C1−p、C2−s、C3−pである。別の実施例の照
明シーケンスはC1−s、C2−p、C3−s、C2−
pである。更にまた他の実施例では、ある色C1は常に
透過照明されたライト・バルブで投影され、第2色C2
は反射照明されたライト・バルブで、第3色C3は反射
照明と透過照明が交替する。反射路にはC1を抑制する
フィルタが透過路にはC2を抑制するフィルタがそれぞ
れ置かれる。他の実施例の場合、照明の交替偏光は偏光
フィルタと同期がとられて、明るいピクセルから反射し
た偏光に合わせられ、偏光ビーム・スプリッタにより不
完全に抑制された暗いピクセルからの残存光を遮断す
る。
ホイールがC1−s、1/2 C2−p、C3−s、1
/2 C2−pの色/偏光シーケンスを持つ。
通さず、s偏光で反射照明されるライト・バルブの前に
置かれるカラー・フィルタを含む。s照明されるライト
・バルブはC1、C2の画像を交互に投影し、C1、C
2の画像の光は、明るいピクセルからはp偏光として、
暗いピクセルからはs偏光としてビーム・スプリッタに
戻る。他の実施例では、連続した3色ビデオ・フレーム
がC1−p、C2−s、C3−p、C2−s、C1−
p、C3−sのシーケンスで投影される。
は、例えば立体像の左目の画像の色成分を含み、s偏光
フレームは右目の画像を投影する。このシーケンスは、
例えばC1−s−右、C2−p−左、C3−s−右、C
1−p−左、C2−s−右、C3−p−左である。
時間順プロジェクション装置を提供する。これは第1、
第2のライト・バルブとビーム分割/合成光学系とを含
み、第1、第2いずれかのライト・バルブからの光を投
影レンズに送る。照明サブシステムが原色のビームを第
1、第2のライト・バルブに順次に投影し、各ライト・
バルブはフレームの1色成分を交互に投影し、その間、
他方のライト・バルブは次の色成分に備えてリセットさ
れる。詳しく述べると、照明サブシステムは、異なる色
の照明ビームをsとpの直交線形状態を含む偏光状態の
交替シーケンスに順次に切り替える。ビーム分割/合成
光学系は照明サブシステムと第1、第2のライト・バル
ブの間に置かれ、第1偏光状態の入力照明光を一方のラ
イト・バルブに第2偏光状態の入力照明光をもう一方の
ライト・バルブに向ける偏光ビーム・スプリッタを含
む。ビーム分割/合成光学系は明に切り替えられたライ
ト・バルブ・ピクセルから投影された出力光を投影レン
ズに向け、その間、暗に切り替えられたピクセルからの
光はそらす。
・バルブの高性能プロジェクション・ディスプレイの代
表的構成を示す。2つのライト・バルブ22は、偏光ビ
ーム・スプリッタ・キューブ24の2つの隣接面上に置
かれる。光源25からの白色照明は偏光ビーム・スプリ
ッタ・キューブ24の第3面を透過し、投影レンズ26
はキューブの第4面を通してライト・バルブの像を形成
する。
次方式である。すなわち3原色の赤(R)、緑(G)、
青(B)は1度に1つずつ、約60Hzの通常の動作レ
ートの3倍のレートでカラー・ホイール28を通過す
る。但し1ライト・バルブ構成は、このような高いリフ
レッシュ・レートで所望の性能を得るには適していない
が、本発明は高性能プロジェクション・ディスプレイを
作り出すのに適している。この装置の場合、1度に1ラ
イト・バルブ22の像しか形成されないので、照明は一
方のライト・バルブからもう一方のライト・バルブにと
交替する。従って一方のライト・バルブ22が投影レン
ズによって照明され像が形成されている間、もう一方の
ライト・バルブ22は暗く、次の色画像に備えて再設定
されている。2つのライト・バルブを交替させることは
入力照明ソースの偏光を交替させることによる(s−p
−s−p...)。偏光が入ると偏光ビーム・スプリッ
タ・キューブは光を1度に1つのライト・バルブにしか
向けない。
p... ここでs、pは、照明の2つの垂直偏光状態であり、そ
れぞれ2つのライト・バルブのいずれか一方に割当てら
れる。
構成に比べてコスト効果がよく安価である。すなわち2
色性ビーム・スプリッタを必要とせず、ライト・バルブ
は3つではなく2つだけでよく、後焦点距離の短いレン
ズを使用できる。但し偏光ビーム・スプリッタ24はか
なり高価であることには変わりない。性能がミドルクラ
スの装置(例えばNAが0.5、白黒ピクセル・コント
ラスト>40:1)の場合、偏光ビーム・スプリッタ2
4について適切な偏光条件を考えると、これはプリズム
が高価になることをトレードオフとして受入れれば、4
5°での動作に制限されない干渉コーティングにより満
足できよう。高性能装置の場合(例えばNA0.1、白
黒コントラスト>100:1)、偏光ビーム・スプリッ
タ24のコーティングの条件から、現在の技術が使用で
きよう。
NAを0.1として平均して−10%未満に減少する偏
光ビーム・スプリッタを得るのは難しい。(透過s偏光
を充分除外する方がはるかに易しい。)図2にp'と示
したこの反射光の残存p偏光により、得られる像のコン
トラストが失われる。
誤って反射した光がs、pタイプの偏光を交互に通過さ
せるイメージング・トレイン内の偏光フィルタ30で像
からフィルタされる本発明の実施例を示す。この偏光フ
ィルタは明ピクセルから反射した偏光に一致し、偏光ビ
ーム・スプリッタによって不完全に抑制された暗ピクセ
ルからの残存光を遮断するように照明の交替偏光と同期
がとられる。図3で、色/偏光ホイール28はライト・
バルブ22に反射するs偏光を透過することに注意され
たい。ライト・バルブ22は像内の明ピクセルの光をp
偏光として反射し(偏光を90°回転)、これはフィル
タ30のp偏光セグメント32によって透過される。一
方、p偏光セグメント32は像内の暗ピクセルのs偏光
を抑制する。図3の実施例は、それ自体で充分なコント
ラストを実現する偏光ビーム・スプリッタのコストが、
より性能の低いビーム・スプリッタとイメージング・ト
レインのフィルタを合わせたコストを上回る場合には、
図2の例よりも望ましい。
るとき、反射透過性能を下げた偏光ビーム・スプリッタ
に対応した本発明の他の実施例を示す。この例では、図
3のような時間スイッチ偏光フィルタではなく、静的カ
ラー・フィルタ40によりクリーンアップ・フィルタ操
作が行なわれる。カラー・フィルタ40は赤と緑の光は
通すが青の光は通さず(すなわちフィルタは黄色)、s
偏光で反射照明されるライト・バルブの前に置かれる。
s照明されるライト・バルブ42は赤と緑の像を交互に
投影するのに用いられる。これらの像の光は明ピクセル
からはp偏光として、暗ピクセルからはs偏光としてビ
ーム・スプリッタに戻る。コストが適当なビーム・スプ
リッタでも前者は通して後者は通さず、コントラストが
かなり高い(透過)。ライト・バルブが赤から緑にリセ
ットされている間(また適正な像を投影できないと
き)、第2ライト・バルブ44(青色専用)から青色画
像を投影するために照明はp偏光の青色光に切り替えら
れる。ビーム・スプリッタの反射コントラストが不完全
なので、このp偏光の小部分は赤/緑ライト・バルブを
照明する。カラー・フィルタ40がなかった場合、この
p光のいくらかは赤や緑のフレームでは標準では暗いピ
クセルから像に投影され、像のコントラストが弱まる。
トラスト損失を最終的なスクリーン像で適正なコントラ
ストが得られる程度に抑制するだけでよい。これはそれ
ほど厳しい条件ではない。青チャネルが最終像に与える
明るさは比較的少ないからである。これは基本的には人
の視覚系の特性による。例えばNTSCビデオ規格に合
う原色の緑、赤、青は、等エネルギー光源を3つのスペ
クトル・バンド、500nm乃至567nm、591n
m乃至680nm、433nm乃至500nmにフィル
タすることによって得られ、相対減衰率は70:78:
100とする。その場合、青チャネルは緑チャネルで1
9%の明るさしか持たず、全白色で11%の明るさしか
ない。直感的に言えば、「ネイビー・ブルー」のピクセ
ルは、他の色の濃い色よりも黒ピクセルに近い。従って
ビーム・スプリッタが青色像の投影中、標準で黒のピク
セルで10%の残存p反射を生じる場合、スクリーン像
の輝度は全白色の僅か1.1%である。これらの数字
は、明るさ、輝度というカラリメトリ現象(colorimetr
ic phenomena)間の僅かな技術的相違点を無視している
が、図4の例のように、青チャネルを透過動作させるこ
とによる強いコントラストという利点を示している。
コーティングを適切にすることによって更に高めること
ができる。図4の例の補助的フィルタリングにより、青
を改良するために赤と緑のスペクトル領域のコーティン
グのコントラストをトレードオフできるからである。
る。 R−s、B−p、G−s、B−p...
バルブは図2、図3の例よりも高速にリセットされるよ
う設定しなければならないが、リセットは単一ライト・
バルブに求められるよりも遅くすることができる。ソー
ス・フレームで青が充分表現されていないときは、2つ
のフレームを青専用にすることで効率を補うという利点
が得られる。上述の等エネルギー源の場合、NTSCに
より指定されている光源D65を再現するために緑は青
に対して0.7だけ減衰させる必要がある。更にコンピ
ュータ・ユーザは通常、青の割合が大きい方を好む。
か要しない例に類似色フィルタリング原理を用いる本発
明の他の実施例を示す。この例で赤は常に透過照明され
るライト・バルブで投影され、緑は反射照明されるライ
ト・バルブで青はこの2通りが交替する。反射路には赤
抑制フィルタ(シアン)50が、透過路には緑抑制(マ
ゼンタ)フィルタ52が置かれる。従ってフルカラーの
ビデオ・フレームそれぞれが3つのライト・バルブ・フ
レームしか要しないように、R−p、G−s、B−p、
G−s、R−p、B−sのシーケンスで2つの連続した
3色ビデオ・フレームが投影される。ある性能を持つ偏
光ビーム・スプリッタの場合、この構成の像コントラス
トは図2の例よりもかなり良好であるが、図3、図4の
例ほどではない。単一ライト・バルブ構成を基準にする
と、図2、図3、図5の例では、ライト・バルブのスイ
ッチング時間を凡そ2X長くできるのに対して、図4の
例ではライト・バルブのスイッチング時間を50%長く
できる。
2G−p、B−s、1/2G−pの円柱(リスかご)カ
ラー・ホイール60を使用した本発明の他の代表例を示
す。この例ではデッド・バンド時間は不要である。80
Hz動作の場合、Gチャネルの速度は80Hz、R、B
チャネルの速度は160Hzである。
わせた本発明の実施例も可能である。例えば図3の例の
同期偏光フィルタは図4、図5の例に使用でき、他の実
施例についても同様である。
性能プロジェクション・ディスプレイについて本発明の
実施例や変形例をいくつか詳しく示したが、本発明の開
示内容が他の多くの設計を示唆するものであることは当
業者には明らかであろう。
の事項を開示する。
的に複数の方向に向ける装置であって、光源からの光を
複数の色成分に、また異なる偏光状態に分離する手段
と、前記異なる偏光状態と複数の色成分のそれぞれを前
記複数の方向に向ける手段と、を含む、装置。 (2)前記複数の色をそれぞれ交替させ、異なる偏光状
態間で色を順次に交替させる手段を含む、前記(1)記
載の装置。 (3)第1及び第2のライト・バルブと、光ビームの一
部を透過させて一方のライト・バルブだけを透過動作さ
せ、前記光ビームの一部を反射して他方のライト・バル
ブだけを反射動作させる偏光ビーム・スプリッタと、投
影レンズと、連続した2色が垂直偏光状態を持つ3色の
照明の色と偏光のシーケンスを投影する手段とを持つ、
プロジェクション・ディスプレイ装置。 (4)前記ライト・バルブは反射液晶ライト・バルブか
らなる、前記(3)記載のプロジェクション・ディスプ
レイ装置。 (5)前記3色は赤、緑、青からなる、前記(3)記載
のプロジェクション・ディスプレイ装置。 (6)1度に前記第1及び第2のライト・バルブのいず
れか一方だけが像を形成し、照明は一方のライト・バル
ブからもう一方のライト・バルブに交替するので、一方
のライト・バルブが投影レンズによって照明され像を形
成する間、もう一方のライト・バルブは暗く、次の色画
像に備えて再設定されており、2つの前記ライト・バル
ブは入力照明源の偏光を交替させることによって交替
し、偏光ビーム・スプリッタ・キューブが光を1度に1
つのライト・バルブにのみ向ける、前記(3)記載のプ
ロジェクション・ディスプレイ装置。 (7)C1、C2、C3と指示される3色と、s、pと
指示される2つの垂直偏光状態の間の照明シーケンス
は、一方の偏光状態sが一方のライト・バルブを照明し
動作させ、もう一方の偏光状態pがもう一方のライト・
バルブを照明し動作させる、C1−s、C2−p、C3
−s、C1−p、C2−s、C3−pである、前記
(3)記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 (8)s偏光で照明されるライト・バルブは、立体像の
対のうち第1像を投影し、p偏光で照明されるライト・
バルブは立体像の対のうち第2像を投影する、前記
(7)記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 (9)C1、C2、C3と指示される3色と、s、pと
指示される2つの垂直偏光状態の間の照明シーケンス
は、一方の偏光状態sが一方のライト・バルブを照明し
動作させ、もう一方の偏光状態pがもう一方のライト・
バルブを照明し動作させる、C1−s、C2−p、C3
−s、C2−pである、前記(3)記載のプロジェクシ
ョン・ディスプレイ装置。 (10)ある色は透過照明されるライト・バルブで常に
投影され、第2色は反射照明されるライト・バルブで、
第3色は反射照明と透過照明が交替する、前記(3)記
載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 (11)偏光フィルタが照明の交替偏光と同期をとり、
明るいピクセルから反射した偏光に一致させ、前記偏光
ビーム・スプリッタによって不完全に抑制された、暗い
ピクセルからの残存光を遮断する、前記(3)記載のプ
ロジェクション・ディスプレイ装置。 (12)円柱ケージの色と偏光のホイールを含む、前記
(3)記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 (13)前記円柱ケージの色と偏光のホイールは、C
1、C2、C3と指示される3色と、s、pと指示され
る2つの垂直偏光状態の照明シーケンスが一方の偏光状
態sが一方のライト・バルブを照明し動作させ、もう一
方の偏光状態pがもう一方のライト・バルブを照明し動
作させる、C1−s、1/2 C2−p、C3−s、1
/2 C2−pである、前記(12)記載のプロジェク
ション・ディスプレイ装置。 (14)3色がC1、C2、C3と指示され、C1、C
2は通すがC3は通さず、s偏光で反射照明されるライ
ト・バルブの前に置かれるカラー・フィルタを含み、s
照明されるライト・バルブはC1とC2の像を交互に投
影し、C1とC2の像の光は、新しいピクセルからはp
偏光として、暗いピクセルからはs偏光として前記ビー
ム・スプリッタに戻る、前記(3)記載のプロジェクシ
ョン・ディスプレイ装置。 (15)3色がC1、C2、C3と指示され、C1は透
過照明されるライト・バルブで常に投影され、C2は反
射照明されるライト・バルブで常に投影され、C3は反
射照明と透過照明が交替する、前記(3)記載のプロジ
ェクション・ディスプレイ装置。 (16)C1を抑制するフィルタが反射路に置かれ、C
2を抑制するフィルタが透過路に置かれる、前記(1
5)記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 (17)2つの連続した3色ビデオ・フレームがC1−
p、C2−s、C3−p、C2−s、C1−p、C3−
sのシーケンスで投影される、前記(16)記載のプロ
ジェクション・ディスプレイ装置。 (18)高速ビデオ画像を投影する時間順プロジェクシ
ョン装置であって、 a)第1及び第2のライト・バルブ並びに前記第1及び
第2のライト・バルブのいずれか一方からの光を投影レ
ンズに伝播するビーム分割/合成光学系と、 b)原色のビームを前記第1及び第2のライト・バルブ
に順次に投影し、各ライト・バルブがフレームの1色成
分を交互に投影する間に他方のライト・バルブは次の色
成分に備えてリセットされる、照明サブシステムと、を
含む、プロジェクション装置。 (19)a)前記照明サブシステムは、前記色の照明ビ
ームを偏光状態の交替シーケンスに順次に切り替える手
段を含み、 b)前記ビーム分割/合成光学系は、前記照明サブシス
テムと前記第1及び第2のライト・バルブの間に偏光ビ
ーム・スプリッタを含み、第1偏光状態の入力照明光を
一方のライト・バルブに、第2偏光状態の入力照明光を
もう一方のライト・バルブに向け、 c)前記ビーム分割/合成光学系は、明に切り替えられ
たライト・バルブ・ピクセルから反射した出力光を前記
投影レンズに向け、暗に切り替えられたピクセルからの
光はそらす、前記(18)記載のプロジェクション装
置。 (20)前記偏光状態はsとpの直交線形偏光状態を含
む、前記(19)記載のプロジェクション装置。
バルブ・プロジェクション・ディスプレイの構成を示す
図である。
ブを使用する高性能プロジェクション・ディスプレイの
代表例を示す立面図である。
た光が、s、pタイプの偏光を交互に透過させるイメー
ジング・トレイン内の時間スイッチ偏光フィルタで画像
からフィルタされる、本発明の実施例を示す図である。
・フィルタでクリーンアップ・フィルタ操作が追加され
る、反射透過性能を下げた偏光ビーム・スプリッタに対
応する本発明の他の実施例を示す図である。
1色は透過照明されたライト・バルブで常に投影され、
緑等の1色は反射照明されたライト・バルブで常に投影
され、青等の1色はこの2通りが交替する、類似色フィ
ルタ操作原理による本発明の他の実施例を示す図であ
る。
という色/偏光シーケンスの円柱(リスかご)カラー・
ホイールを使用した本発明の他の代表例を示す図であ
る。
Claims (20)
- 【請求項1】光源からの光の複数の色成分を選択的に複
数の方向に向ける装置であって、 光源からの光を複数の色成分に、また異なる偏光状態に
分離する手段と、 前記異なる偏光状態と複数の色成分のそれぞれを前記複
数の方向に向ける手段と、 を含む、装置。 - 【請求項2】前記複数の色をそれぞれ交替させ、異なる
偏光状態間で色を順次に交替させる手段を含む、請求項
1記載の装置。 - 【請求項3】第1及び第2のライト・バルブと、光ビー
ムの一部を透過させて一方のライト・バルブだけを透過
動作させ、前記光ビームの一部を反射して他方のライト
・バルブだけを反射動作させる偏光ビーム・スプリッタ
と、投影レンズと、連続した2色が垂直偏光状態を持つ
3色の照明の色と偏光のシーケンスを投影する手段とを
持つ、プロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項4】前記ライト・バルブは反射液晶ライト・バ
ルブからなる、請求項3記載のプロジェクション・ディ
スプレイ装置。 - 【請求項5】前記3色は赤、緑、青からなる、請求項3
記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項6】1度に前記第1及び第2のライト・バルブ
のいずれか一方だけが像を形成し、照明は一方のライト
・バルブからもう一方のライト・バルブに交替するの
で、一方のライト・バルブが投影レンズによって照明さ
れ像を形成する間、もう一方のライト・バルブは暗く、
次の色画像に備えて再設定されており、2つの前記ライ
ト・バルブは入力照明源の偏光を交替させることによっ
て交替し、偏光ビーム・スプリッタ・キューブが光を1
度に1つのライト・バルブにのみ向ける、請求項3記載
のプロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項7】C1、C2、C3と指示される3色と、
s、pと指示される2つの垂直偏光状態の間の照明シー
ケンスは、一方の偏光状態sが一方のライト・バルブを
照明し動作させ、もう一方の偏光状態pがもう一方のラ
イト・バルブを照明し動作させる、C1−s、C2−
p、C3−s、C1−p、C2−s、C3−pである、
請求項3記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項8】s偏光で照明されるライト・バルブは、立
体像の対のうち第1像を投影し、p偏光で照明されるラ
イト・バルブは立体像の対のうち第2像を投影する、請
求項7記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項9】C1、C2、C3と指示される3色と、
s、pと指示される2つの垂直偏光状態の間の照明シー
ケンスは、一方の偏光状態sが一方のライト・バルブを
照明し動作させ、もう一方の偏光状態pがもう一方のラ
イト・バルブを照明し動作させる、C1−s、C2−
p、C3−s、C2−pである、請求項3記載のプロジ
ェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項10】ある色は透過照明されるライト・バルブ
で常に投影され、第2色は反射照明されるライト・バル
ブで、第3色は反射照明と透過照明が交替する、請求項
3記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項11】偏光フィルタが照明の交替偏光と同期を
とり、明るいピクセルから反射した偏光に一致させ、前
記偏光ビーム・スプリッタによって不完全に抑制され
た、暗いピクセルからの残存光を遮断する、請求項3記
載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項12】円柱ケージの色と偏光のホイールを含
む、請求項3記載のプロジェクション・ディスプレイ装
置。 - 【請求項13】前記円柱ケージの色と偏光のホイール
は、C1、C2、C3と指示される3色と、s、pと指
示される2つの垂直偏光状態の照明シーケンスが一方の
偏光状態sが一方のライト・バルブを照明し動作させ、
もう一方の偏光状態pがもう一方のライト・バルブを照
明し動作させる、C1−s、1/2 C2−p、C3−
s、1/2 C2−pである、請求項12記載のプロジ
ェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項14】3色がC1、C2、C3と指示され、C
1、C2は通すがC3は通さず、s偏光で反射照明され
るライト・バルブの前に置かれるカラー・フィルタを含
み、s照明されるライト・バルブはC1とC2の像を交
互に投影し、C1とC2の像の光は、新しいピクセルか
らはp偏光として、暗いピクセルからはs偏光として前
記ビーム・スプリッタに戻る、請求項3記載のプロジェ
クション・ディスプレイ装置。 - 【請求項15】3色がC1、C2、C3と指示され、C
1は透過照明されるライト・バルブで常に投影され、C
2は反射照明されるライト・バルブで常に投影され、C
3は反射照明と透過照明が交替する、請求項3記載のプ
ロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項16】C1を抑制するフィルタが反射路に置か
れ、C2を抑制するフィルタが透過路に置かれる、請求
項15記載のプロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項17】2つの連続した3色ビデオ・フレームが
C1−p、C2−s、C3−p、C2−s、C1−p、
C3−sのシーケンスで投影される、請求項16記載の
プロジェクション・ディスプレイ装置。 - 【請求項18】高速ビデオ画像を投影する時間順プロジ
ェクション装置であって、 a)第1及び第2のライト・バルブ並びに前記第1及び
第2のライト・バルブのいずれか一方からの光を投影レ
ンズに伝播するビーム分割/合成光学系と、 b)原色のビームを前記第1及び第2のライト・バルブ
に順次に投影し、各ライト・バルブがフレームの1色成
分を交互に投影する間に他方のライト・バルブは次の色
成分に備えてリセットされる、照明サブシステムと、 を含む、プロジェクション装置。 - 【請求項19】a)前記照明サブシステムは、前記色の
照明ビームを偏光状態の交替シーケンスに順次に切り替
える手段を含み、 b)前記ビーム分割/合成光学系は、前記照明サブシス
テムと前記第1及び第2のライト・バルブの間に偏光ビ
ーム・スプリッタを含み、第1偏光状態の入力照明光を
一方のライト・バルブに、第2偏光状態の入力照明光を
もう一方のライト・バルブに向け、 c)前記ビーム分割/合成光学系は、明に切り替えられ
たライト・バルブ・ピクセルから反射した出力光を前記
投影レンズに向け、暗に切り替えられたピクセルからの
光はそらす、 請求項18記載のプロジェクション装置。 - 【請求項20】前記偏光状態はsとpの直交線形偏光状
態を含む、請求項19記載のプロジェクション装置。
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