(57)【要約】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。
2009520217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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８】
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９】
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１０】
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１１】
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１２】
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１３】
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１４】
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１５】
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１６】
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１７】
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１８】
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１９】
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２０】
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２１】
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２２】
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２３】
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２４】
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２５】
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２６】
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２７】
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２８】
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２９】
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３０】
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３１】
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３２】
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３３】
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３４】
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３５】
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３６】
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３７】
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３８】
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３９】
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４０】
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４１】
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４２】
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４３】
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。
【請求項４４】
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４５】
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４６】
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。
【請求項４７】
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４８】
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。
【請求項４９】
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５０】
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。
【請求項５１】
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。
【請求項５２】
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。
【請求項５３】
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。
【請求項５４】
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。
【請求項５５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【特許文献１】米国特許第５，８０８，７９５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７９８，８１９号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０１０，２２１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０６２，６９４号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１１３，２３９号明細書
【特許文献６】米国特許第６，２３１，１９２号明細書
【特許文献７】米国特許第６，７５８，５６５号明細書
【特許文献８】米国特許第６，８０８，２６９号明細書
【特許文献９】米国特許第６，６７６，２６０号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，８３１，７２２号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，８８９，６１４号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，６３７，８８８号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，５０５，９４０号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，７５８，９４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ＬＣＯＳ  ＬＣＤを用いる従来の投影装置を示すブロック図である。
【図２】本発明に従った立体視画像化装置のブロック図である。
【図３】偏光光供給装置を示すブロック図である。
【図４】左側又は右側チャネル変調装置を示すブロック図である。
【図５】成分色変調部に副分割された、本発明に従ってセグメント化されたＴＦＴ液晶装置の平面図である。
【図６Ａ】従来の大きいパネルの液晶装置の断面図である。
【図６Ｂ】本発明に従った簡単化された大きいパネルの液晶装置の断面図である。
【図７】本発明に従った投影装置の斜視図である。
【図８】一実施形態における色分離器を示すブロック図である。
【図９】アライメントのための制御ループを有する投影装置を示すブロック図である。
【図１０】各々の色チャネルにおいて複数の光源及び２つのフレネルレンズを用いる実施形態のブロック図である。
【図１１】２つのパネル装置においてカラースクロールを用いる代替の実施形態を示す模式的ブロック図である。
【図１２】各々の色チャネルにおいて偏光ビームスプリッタを用いる代替の実施形態を示す模式的斜視図である。
【図１３】変調光についての色結合器としてＶ字型プリズムを用いるカラー投影装置の一部の代替の実施形態を示す模式的ブロック図である。
【図１４】画素のフィルファクタを改善するディザを用いる実施形態を示す模式的ブロック図である。
【図１５】画素のフィルファクタを改善するぼかしフィルタを用いる実施形態を示す模式的ブロック図である。
【図１６】切り換え可能偏光回転要素を示す代替の実施形態における画像化装置の模式的ブロック図である。
【図１】
2009520217.tif 000003
【図２】
2009520217.tif 000004
【図３】
2009520217.tif 000005
【図４】
2009520217.tif 000006
【図５】
2009520217.tif 000007
【図６Ａ】
2009520217.tif 000008
【図６Ｂ】
2009520217.tif 000009
【図７】
2009520217.tif 000010
【図８】
2009520217.tif 000011
【図９】
2009520217.tif 000012
【図１０】
2009520217.tif 000013
【図１１】
2009520217.tif 000014
【図１２】
2009520217.tif 000015
【図１３】
2009520217.tif 000016
【図１４】
2009520217.tif 000017
【図１５】
2009520217.tif 000018
【図１６】
2009520217.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月4日(2009.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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。
【国際調査報告】
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