(57)【要約】    投影面上に左目用画像と右目用画像とを含むステレオ投影画像を投影するように構成された投影システム（１０）を提供する。この投影システムは、光線を生成するように構成された光源（２２）と、当該光線を右画像用光線と左画像用光線とに分けるように構成されたビームスプリッタ（３６）と、前記ステレオ投影画像を生成する画像エンジンと、前記投影面上に左目用画像と右目用画像とを生成するように構成された投影レンズ（１４）とを備える。
2005514656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影面上に左目用画像と右目用画像とを含むステレオ投影画像を投影するように構成された投影システムであって、
光線を生成するように構成された光源と、
前記光線を左画像用光線と右画像用光線とに分けるように構成されたビームスプリッタと、
前記ステレオ投影画像を生成するように構成された画像エンジンと、
前記投影面上に前記左目用画像と右目用画像とを投影するように構成された投影レンズとを備えており、
前記画像エンジンが、
前記左画像用光線から左目用画像を生成するように構成され、上流の左用偏光子、左画像生成エレメント、および下流の左用偏光子を備える左用光路と、
前記右画像用光線から右目用画像を生成するように構成され、上流の右用偏光子、右画像生成エレメント、および下流の右用偏光子を備える右用光路とを備える
、投影システム。
【請求項２】
前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタであって、前記上流の左用偏光子および前記上流の右用偏光子と一体的に統合されてなる、請求項１記載の投影システム。
【請求項３】
前記左画像生成エレメントが、前記左目用画像を形成すべく前記左画像用光線の選択された部分を光学的に回転するように構成されており、
前記右画像生成エレメントが、前記右目用画像を生成すべく前記右画像用光線の選択された部分を光学的に回転するように構成されている、請求項２記載の投影システム。
【請求項４】
前記偏光ビームスプリッタは、前記左画像生成エレメントおよび前記右画像生成エレメントの光学的下流の前記左画像用光線および前記右画像用光線を再び結合するように構成されている、請求項３記載の投影システム。
【請求項５】
前記下流の左用偏光子および前記下流の右用偏光子が一体的に統合されてなる、請求項１記載の投影システム。
【請求項６】
前記上流の左用偏光子、前記上流の右用偏光子、前記下流の左用偏光子、および前記下流の右用偏光子が、前記ビームスプリッタと一体的に統合されてなる、請求項１記載の投影システム。
【請求項７】
前記左画像生成エレメントは前記左目用画像を形成すべく前記左画像用光線の部分を選択的にかつ光学的に回転するように構成されており、
前記右画像生成エレメントは前記右目用画像を形成すべく前記右画像用光線の部分を選択的にかつ光学的に回転するように構成されている、請求項１記載の投影システム。
【請求項８】
前記左画像生成エレメントおよび前記右画像生成エレメントが液晶エレメントである、請求項７記載の投影システム。
【請求項９】
前記液晶エレメントが反射型シリコン液晶エレメントである、請求項８記載の投影システム。
【請求項１０】
前記左目用画像および前記右目用画像が前記投影面上に同時に投影されてなる、請求項１記載の投影システム。
【請求項１１】
前記左目用画像および前記右目用画像が前記投影面上に交互に投影されてなる、請求項１記載の投影システム。
【請求項１２】
偏光された光線を出力するように構成されたクリーンアップ偏光子をさらに備える、請求項１１記載の投影システム。
【請求項１３】
前記クリーンアップ偏光子と前記ビームスプリッタとの間に光学的に配置された可変リターダをさらに備えており、
当該可変リターダは前記偏光された光線の偏光を交互に変えるように構成された、請求項１１記載の投影システム。
【請求項１４】
前記ビームスプリッタは、前記左用光路および前記右用光路に沿って前記可変リターダから入射光を交互に導くように構成された、請求項１３記載の投影システム。
【請求項１５】
看者によって単一の３次元画像として知覚されるように構成される、左目用画像および右目用画像を含むステレオ投影画像を投影面上に投影するデスクトップ式投影システムであって、
本体と、
当該本体内に配置される、光線を生成するように構成された光源と、
前記本体内に配置される、前記光線を左画像用光線と右画像用光線とに分けるように構成されたビームスプリッタと、
前記本体内に配置される、前記左画像用光線によって照らされたとき左目用画像を生成するように構成された左画像生成エレメントと、
前記本体内に配置される、前記右画像用光線によって照らされたとき右目用画像を生成するように構成された右画像生成エレメントと、
前記左画像用光線と前記右画像用光線とを前記投影面上に投影するように構成された投影レンズとを備える、デスクトップ式投影システム。
【請求項１６】
前記左画像生成エレメントおよび前記右画像生成エレメントのうちの少なくとも１つが、液晶エレメントである、請求項１５記載のデスクトップ式投影システム。
【請求項１７】
前記液晶エレメントが反射型シリコン液晶エレメントである、請求項１６記載のデスクトップ式投影システム。
【請求項１８】
前記ビームスプリッタが偏光ビームスプリッタである、請求項１５記載のデスクトップ式投影システム。
【請求項１９】
前記ビームスプリッタは、
前記左画像生成エレメントおよび前記右画像生成エレメントの光学的に下流の前記左画像用光線および前記右画像用光線を再び結合させるとともに、当該左画像用光線および当該右画像用光線を前記投影レンズに向けて導くように構成された、請求項１５記載のデスクトップ式投影システム。
【請求項２０】
看者によって単一の３次元画像として知覚されるとともに左目用画像と右目用画像とを含むステレオ投影画像を投影面上に投影するように構成された投影システムであって、
光線を生成するように構成された光源と、
前記投影面上に前記ステレオ投影画像を投影するように構成された投影レンズと、
前記光源と前記投影レンズとの間に光学的に配置される、前記光線を偏光された左画像光線および偏光された右画像用光線に分けるように構成された偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと前記投影レンズとの間に光学的に配置される、前記左目用画像を生成して前記左画像用光線を前記偏光ビームスプリッタに導くように構成された左画像生成エレメントと、
前記偏光ビームスプリッタと前記投影レンズとの間に光学的に配置される、前記左目用画像を生成して前記右画像用光線を前記偏光ビームスプリッタに導くように構成された右画像生成エレメントとを備える、投影システム。
【請求項２１】
前記偏光ビームスプリッタは、投影のため、前記左画像用光線および前記右画像用光線を再び結合するように構成された、請求項２０記載の投影システム。
【請求項２２】
同時に、前記左画像用光線が前記左画像生成エレメント上に導かれ、前記右画像用光線が前記右画像生成エレメントに導かれるように構成された、請求項２０記載の投影システム。
【請求項２３】
交互に、前記左画像用光線が前記左画像生成エレメント上に導かれ、前記右画像用光線が前記右画像生成エレメント上に導かれるように構成された、請求項２０記載の投影システム。
【請求項２４】
偏光された光線を出力するように構成されたクリーンアップ偏光子をさらに備える、請求項２３記載の投影システム。
【請求項２５】
前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間に光学的に配置される可変リターダをさらに備えており、
当該可変リターダが、前記偏光ビームスプリッタの極性を交互に偏光するように構成されている、請求項２４記載の投影システム。
【請求項２６】
看者によって単一の３次元画像として知覚されるように構成され左目用画像と右目用画像とを含むステレオ投影画像を投影面上に投影する投影システムであって、
光線を生成するように構成された光源と、
光線によって照らされたとき交互に左目用画像と右目用画像とを生成するように構成された画像エンジンと、
光線を偏光するように構成され、これによって光線に極性を分け与えるように構成された偏光子と、
交互に光線の極性を変えるように構成された可変リターダとを備えており、
当該可変リターダが、第１の状態と第２の状態とを有して、前記画像源が前記左目用画像を生成するとき第１の状態になるように、また前記画像源が前記右目用画像を生成するときに第２の状態になるように、前記画像源に同調されるべくなしてある、投影システム。
【請求項２７】
前記可変リターダが前記画像源の光学的上流に配置される、請求項２６記載の投影システム。
【請求項２８】
前記画像エンジンが、左目用画像を生成するように構成された左画像生成エレメント、および右目用画像を生成するように構成された右画像生成エレメントを備える、請求項２７記載の投影システム。
【請求項２９】
前記左画像生成エレメントおよび前記右画像生成エレメントが反射型シリコン液晶である、請求項２８記載の投影システム。
【請求項３０】
前記光線を左画像用光線および右画像用光線に分けて、当該左画像用光線を前記左画像生成エレメントに導くとともに当該右画像用光線を前記右画像生成エレメントに導き、投影のため当該左画像用光線および当該右画像用光線を再び結合するように構成された、偏光ビームスプリッタをさらに備える、請求項２８記載の投影システム。
【請求項３１】
前記可変リターダが前記画像源の光学的下流に配置される、請求項２６記載の投影システム。
【請求項３２】
前記画像エンジンは、交互に前記左目用画像および右目用画像を生成するように構成された単一画像生成エレメントを備える、請求項３１記載の投影システム。
【請求項３３】
前記画像生成エレメントがデジタル形式のミクロミラー装置である、請求項３２記載の投影システム。
【請求項３４】
前記可変リターダが液晶シャッタである、請求項２６記載の投影システム。
【請求項３５】
投影レンズをさらに備えており、
前記偏光子および前記可変リターダが当該投影レンズの下流の前記投影システムに着脱可能に取り付けられるように構成されている、請求項２６記載の投影システム。
【請求項３６】
光線を生成するように構成された光源と、光線によって照らされたときに交互に左目用画像および右目用画像を生成するように構成された画像源とを有する非ステレオ投影システムにステレオ投影能力を付与するための、当該投影システムに取付可能なステレオグラフィックアダプタであって、
フレームと、
フレーム内に配置される、光線が前記投影システムから出射するとき当該光線に極性を分け与えるように構成された偏光子と、
当該偏光子の光学的下流にあって前記フレーム内に位置する可変リターダとを備えており、
当該可変リターダが、前記画像源と同調され交互に前記光線の極性を交替させるように構成されている、ステレオグラフィックアダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影面上に画像を表示するための投影器に関する。さらに詳細には、この発明は、看者によって３次元として知覚される画像を投影するように構成された投影器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像投影器および特にデジタル投影器は、聴衆に多くのタイプのコンテンツを提供するための道具として人気が上昇してきている。一般的にこれらの投影器は、コンピュータで生成された画像を投影面上に投影するるために使用される。画像投影器によってユーザが広範囲の聴衆に対して高品質の画像を容易に提供することができる。その結果これらの投影器は、会議室および他のミーティング施設内において常設の備品としてしばしば見受けられる。
【０００３】
一般的な画像投影器によって投影された画像は、一般的に、この画像の範囲の深さよりほかはいずれの深さも表現されることなく、看者に対して平面的および二次元に表される。そのような表現は多くのタイプのコンテンツに対して適切でありうる。しかしながらいくつかの場面では、二次元表示で可能な程度よりもっと卓越した程度まで画像の深さまたは質感に関する特徴を強調することが望まれうる。
【０００４】
画像の２次元表示が深さを表現する１つの方法は、当該画像をステレオ投影して表現することによって実現される。ステレオ投影画像は、”３次元”または”３−Ｄ”画像として公知であり、看者に対して深さの次元を有するように表現される。これらの画像は、人間の顔面上で目が分離していることに起因して左右の目に映る３次元物体の表示の微妙な相違を真似るべく、別々に重ね合わされた左目用画像と右目用画像とを有する。左目用画像および右目用画像は、看者によって装着された光学的フィルタの助けによって、左目用画像が看者の右目に知覚されないように、また右目用画像が看者の左目に知覚されないように表示される。
【０００５】
ステレオ投影画像は、長く用いられており、映画、本および他のメディアにおいて視覚効果を高めている。しかしながらステレオ投影画像を表示する最近の方法には、会議室の環境で用いるには不適切であるという欠点がある。例えばステレオ投影画像が会議室の環境で表示される場合、左目用画像と右目用画像とを投影する別々の画像投影システムが用いられている。そのようなシステムはステレオ投影画像を形成するのに首尾良く利用されうるが、当該システムの費用および重量は単一の投影器よりも増加する。さらに２つの投影器は、比較的難しく時間の掛かる光学的な芯合わせを必要とする。またそのようなシステムは、前記の潜在的に困難な画像の芯合わせ問題と同様に、２つのシステムの重量と容積とによって違う場所に移動させることが特に困難であり得る。会議室の前後関係では、これらの欠点を克服することがひどく困難であることがわかる。それゆえ会議室の環境で用いるのに適する表現体を表示するためのステレオ投影システムが依然として必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
投影面上のステレオ投影画像を投影するように構成された投影システムは、左目用画像と右目用画像とを含むステレオ投影画像を提供する。この投影システムは、光線を生成する光源、光線を右画像用光線と左画像用光線とに分けるように構成されたビームスプリッタ、ステレオ投影画像を生成するように構成された画像エンジン、および、投影面に左目用画像と右目用画像とを投影するように構成された投影レンズを備える。この画像エンジンは、左画像用光線から左目用画像を生成するように構成された左用光路と、右画像用光線から右目用画像を生成するように構成された右用光路とを備えており、前記左用光路は上流の左用偏光子、左画像生成エレメント、および下流の左用偏光子を有し、前記右用光路は上流の右用偏光子、右画像生成エレメント、および下流の右用偏光子を有している。
【０００７】
本発明の別の形態は、投影面にステレオ投影画像を投影するように構成された投影システムを提供する。このステレオ投影画像は、看者によって３次元として知覚されるように構成され、左目用画像と右目用画像とを備える。この投影システムは、光線を生成するように構成された光源と、光線によって照らされたときに交互に左目用画像と右目用画像とを生成するように構成された画像源と、光線を偏光するように構成され、光線に極性を分け与える偏光子と、交互に光線の極性を変えるように構成された可変リターダとを備える。この可変リターダは、第１の状態と第２の状態とを有しており、前記画像源が左目用画像を生成するとき第１の状態になるとともに当該画像源が右目用画像を生成するとき第２の状態になるように当該画像源に同調されている。
【０００８】
本発明のさらに別の形態は、非ステレオ投影画像システムにステレオ投影能力を与えるべく、投影システムに着脱可能に取り付けられるように構成されたステレオグラフィックアダプタを提供する。この投影システムは、光線を生成するように構成された光源と、光線によって照らされたとき交互に左目用画像および右目用画像を生成するように構成された画像源とを備える。このステレオグラフィックアダプタは、フレームと、当該フレーム内に配され、光線が投影システムを出たあと当該光線に極性を与えるように構成された偏光子と、前記フレーム内に位置して前記偏光子の光学的に下流に位置する可変リターダとを備える。この可変リターダは、前記画像源と同調されるように交互に光線の極性を光学的に交替されるように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る投影システム１０を示している。投影システム１０は、投影システム１０の光学システムおよび電気システムを収容する本体１２と、投影面上に前記光学システムおよび電気システムによって形成されるステレオ投影画像を投影するように構成された投影レンズ１４とを備える。図１では投影システム１０がポータブルデスクトップタイプとして示されているが、本発明の投影システムはその他の所望の大きさ、ポータブル型またはその他の形態であっても構わない。
【００１０】
上記のように、時々、汎用の投影システムで可能なものよりもっと詳細に深さまたは質感に関する特徴を示すような方法で画像を表現することが望まれる。従って投影システム１０の光学システムおよび電気システムはステレオ投影画像の投影を可能にするように構成される。ステレオ投影画像は、左目用画像および右目用画像をそれぞれ重ね合わせるだけでなく別個に投影することによって形成される。この左目用画像および右目用画像は、人間の左右の目によって３次元の物体を知覚するときの相違を模擬する、遠近法におけるわずかな相違を有するように構成されている。
【００１１】
前記左目用画像および右目用画像は、この２つの画像が左右の目によって区別されることを許容する異なる光学的特性を有するような方法で、一般的に投影される。例えばこの２つの画像が異なる色で投影されても良い。この場合看者は、正しい画像のみ各目に到達しうるように各目の上にカラーフィルタを被せうる。
【００１２】
ステレオ投影画像を形成する他の方法では、異なる極性の光を用いて左目用画像と右目用画像とを投影する。このような方法では、各目の前方に適切な向きの偏光フィルタを用いることによって、左目用画像および右目用画像が左右の目によって区別されうる。偏光された光を用いてステレオ投影画像を投影することは、異なる色を用いて当該画像を形成する場合に比べていくつかの利点がありうる。例えば、左目用画像および右目用画像を区別するための極性を利用することにより、各画像がフルカラーで投影されうる。また偏光回復技術は、以下にさらに詳細に説明するように、投影された画像の強さを増加するために用いられうる。
【００１３】
図２は、投影システム１０に対する光学システム２０の第１の例を示す概略図である。この光学システム２０の構成部品は、光学システム２０の全体光学路に沿って相対的な順に従って以下に説明される。まず光学システム２０は、符号２３で示される光線を生成するように構成された光源２２を備える。光源２２は、一般的に、光学システム２０の光学路に沿って大部分の発せられた光を導くように構成された、反射器内に位置するランプを備える。光源２２はいかなる適用可能なタイプのランプも含む。一例として、限定されないが、メタルハライドランプおよび超高圧（ＵＨＰ）アークランプを含む。また光学システム２０は、ランプの放射スペクトルの望まない部分を取り除くための、赤外線（ＩＲ）フィルタや紫外線（ＵＶ）フィルタのようなフィルターも含みうる。
【００１４】
次ぎに光線２３は、前記光源から出射されるとカラーホイール２６を通って導かれる。カラーホイールは、単一の画像生成エレメントを用いたカラー画像の投影を３原色全てに充てるために用いられる光学フィルタデバイスである。カラーホイールは、一般的に外周に沿って複数の異なる色のフィルタを有しており、円盤状に形成されている。このカラーホイールは、予め定められた周波数で回転しており、これにより光線は前記ホイールの外周に沿って配された各フィルタを逐次通過する。これが、順次、前記カラーホイールの下流の光線の色を変える。それから投影システム１０の画像源（以下にさらに詳しく述べる）は、光線の各色に対して異なる画像を形成するとともに、カラーホイールと同じ周波数で、またカラーホイールに同調させる方法で、異なる色に対応する画像同士を交換するように構成されている。この方法では、一連の異なる画像は、順次、投影面に投影される。十分に高い周波数で実行されると、当該画像は人間の目には単一のカラー画像として現れる。
【００１５】
いかなる適用可能なカラーホイールもカラーホイール２６に用いられうる。３色のカラーホイールとして知られるいくつかのカラーホイールは、赤、緑、青の光を通すように構成されたフィルターを有する。４色のカラーホイールとして知られている他のものは、これらの３色に加えて、全ての可視スペクトルを通すように構成された無色透明の部分を有する。これにより、より多くの光がスクリーンに届き、その結果より鮮明な画像を投影しうる。
【００１６】
また光線２３は、所望ならば、インテグレータ２８内を通されうる。このインテグレータ２８は、光線２３の幅全体に亘って光線の強さ分布をならすデバイスであって、投影されたステレオ投影画像を幅全体に亘ってより均一な明るさにする。インテグレータ２８は、一般的に、細長く透明な棒状あるいは中空状の部材から構成されており、高い反射率を有する内面を備えうる。光線２３がインテグレータ２８を通るとき、光線はインテグレータの内面で複数回反射する。これが、光線を混合し、この光線の幅全体に亘ってより均一な強度分布を与える。インテグレータ２８はカラーホイール２６の光学的下流に位置するように示されているが、このインテグレータを、本発明の範囲を逸脱することなく、光学システム２０内のいかなる適用可能な他の位置に配置しても構わないことは理解されるであろう。
【００１７】
光源２２、フィルタ２４、カラーホイール２６、インテグレータ２８、中継レンズ３０、および反射鏡３２は、ともに光線生成システムとして考えられる。勿論、記載された実施形態に係る光線生成システムは単なる一例であり、本発明の範囲を逸脱することなく、いかなる他の適用可能な光線生成システムも使用されうる。
【００１８】
インテグレータ２８を通過した後、続いて光線２３は、一般的に、一または複数の中継レンズ３０および／または反射鏡３２を経由して符号３４で示される画像エンジンまで導かれる。一般的に、画像エンジン３４は、光線２３から左目用画像および右目用画像を形成し、投影レンズ１４に向かって左目用画像および右目用画像を導くように構成されている。単一の光源が用いられる場合、適切なビームスプリッタ３６が、左目用画像および右目用画像が形成される前に光線を左画像用光線と右画像用光線とに分けるために利用されうる。ビームスプリッタ３６は、画像エンジン３４の光学的下流に位置されるか、記載された実施形態に示されるように画像エンジン３４と一体的に形成されるかのいずれかである。詳細は後述する。
【００１９】
ここに記載された実施形態に係る画像エンジン３４は、異なる極性の光を用いて左目用画像および右目用画像を投影するように構成される。図２では、これが偏光ビームスプリッタ３６を用いることにより実現されており、これにより光線２３を、実線３８で示された第１の極性の第１の光線と、破線４０で示された第２の極性の第２の光線とに分ける。そして第１の偏光された光線３８は、左画像生成エレメント４２に向かって導かれ、第２の偏光された光線４０は、右画像生成エレメント４４に向かって導かれる。
【００２０】
いかなる適用可能なタイプの画像生成エレメントも、左画像生成エレメント４２および右画像生成エレメント４４に用いられうる。図２に示す実施形態では、各画像生成デバイスは、反射型シリコン液晶（ＬＣＯＳ）パネルの形態をとる。ＬＣＯＳパネルは、通常の液晶パネルと同様に、画素単位で入射する偏光光線の選択的にかつ光学的に回転する部分によって動作する。この光線は下流の偏光子を通過し、この偏光子が画像を形成するために（偏光子の向きに依存する）光線の回転部分か非回転部分のいずれか一方を取り除く。このように、ＬＣＯＳパネル（または通常の液晶パネル）を用いる画像エンジンは、一般的に、さらに液晶材料の光学的上流に位置する偏光子を有しており、ＬＣＯＳパネル上に導かれる前に光線を偏光させる。
【００２１】
左画像生成エレメント４２や右画像生成エレメント４４のようにＬＣＯＳパネルを使用することにより、他のタイプの画像生成エレメントを超える利点を得ることができる。例えば反射ＬＣＯＳパネルを使用することにより、単一の偏光スプリッタ３６がビームスプリッタとして働くだけでなく、各ＬＣＯＳパネルに対して第１の光学的上流の偏光子および第２の光学的下流の偏光子として作用する。ビームスプリッタ３６からの光は、いかなる他の反射鏡またはレンズを使用することなく、ＬＣＯＳパネルからビームスプリッタに向けて直接反射して戻る。これにより光学システム２０内の光学部品の総数を減らすことができ、その結果本体１２内の光学システム２０によって占有される空間も減少する。またＬＣＯＳパネルは、いくつかの透過型ＬＣＤパネルよりも合理的な値段でより小さい画素を提供しうるので、システムの値段を合理的に維持しながら投影されるステレオ投影画像の解像度を改善することができる。偏光ビームスプリッタは２つのＬＣＯＳに対して上流の偏光子および下流の偏光子の両方として作用するが、本発明による投影器も本発明の範囲を逸脱することなく、別個の部品として上流の偏光子、下流の偏光子およびビームスプリッタを備えても良い。さらに別個の上流の偏光子と下流の偏光子が使用される場合、偏光ビームスプリッタの以外のビームスプリッタ、例えば５０／５０ビームスプリッタまたは２色性のビームスプリッタを、所望ならば用いても構わない。
【００２２】
左画像用光線３８が左画像生成エレメント４２に当たるとき、ＬＣＯＳパネルの活性化した画素に当たる光線の選択された部分は、光学的に回転される。このパネルの反射裏面が、左画像用光線３８を偏光ビームスプリッタ３６まで戻すように反射する。左画像用光線３８の光学的に回転される部分は偏光ビームスプリッタ３６によって投影レンズ１４に反射され、一方前記光線３８の回転されない部分は投影レンズ１４に反射されない。同様に右画像用光線４０が右画像生成エレメント４４に当たるとき、活性化した画素に当たる右画像用光線の選択された部分が光学的に回転される。右画像用光線４０の光学的に回転される部分は、偏光ビームスプリッタ３６および投影レンズ１４を通過しうる。このように、左画像用光線３８および右画像用光線４０の光学的に回転する部分は、投影面上に重ね合わせるように投影され、ステレオ投影画像を形成する。このステレオ投影画像は、適用可能な偏光フィルタを用いることによって見られる。記載された光学システムは左画像生成エレメント４２および右画像生成エレメント４４としてＬＣＯＳを用いているが、本発明の範囲を逸脱することなく前記パネルを通じて左画像用光線と右画像用光線とを導く適用可能な反射鏡およびレンズと共に、透過型液晶パネルを用いることが可能であることは理解されるであろう。
【００２３】
また光学システム２０は、左画像生成エレメント４２および右画像生成エレメント４４を用いて同一の全体像を有する左目用画像および右目用画像を単純に投影することによって、通常の２次元画像を投影するように構成されてもよい。２つの画像生成エレメントを用いることにより、２次元画像の表示に対して、１つの画像生成エレメントを用いる場合よりも超える利点が得られる。例えば、２つのパネルの使用は、１つのパネルを配置する場合よりも高い輝度を得ることができる。また２つのパネルを用いることにより、高いワット数の光源を用いることが可能となり、各パネルは、選択されたランプのワット数に対して、１つのパネルより低いフラックスロードを受けうる。
【００２４】
図２の実施形態は、同時に、左目用画像と右目用画像とを投影するように構成されている。本発明の別の実施形態では、左目用画像と右目用画像とが交互に投影される。図３および図４では符号１００で示されているが、光学システムは左目用画像と右目用画像とを交互に生成するように構成されている。左目用画像と右目用画像との交換頻度は、一般的に、これらの画像が人間の目に１つのステレオ投影画像として見えるように十分高くなっている。これにより、左目用画像と右目用画像との間のコントラストおよびブラックレベルの強度を改善することができるという利点が得られ、また液晶パネルのＤＣバランスを達成する簡単な方法を提供することができる。
【００２５】
図３または図４に示される光学システム１００は、一般的に、図２の光学システムと同等の部品を多数含んでいる。例えば光学システム１００は、模式的に光線１０４として示されている光線を生成するように構成されている光源１０２を備える。また光学システム１００は、光線１０４のうちの不必要な部分を濾過するための紫外線／赤外線（ＵＶ／ＩＲ）フィルタ１０６と、カラーホイール１０８とを備える。さらに光学システム１００は、光線１０４を集光する集光レンズ１１０と、光線をさらに改善するための第１のレンズアレイ１１２、第２のレンズアレイ１１４およびＰＣＡ１１６とを備える。
【００２６】
続いてＰＣＡ１１６からの光は、一または複数の中継レンズ１１８および反射鏡１２０を経由して、概して符号１２２で示される画像エンジンに向かって導かれる。画像エンジン１２２は、偏光ビームスプリッタ１２４、左画像生成エレメント１２６、および右画像生成エレメント１２８を備える。またこれらの部品に加えて、光学システム１００は、画像エンジン１２２の光学的上流に位置する、クリーンアップ偏光子１３０と可変リターダ１３２とを備える。クリーンアップ偏光子１３０は光線１０４を偏光するように構成され、また可変リターダ１３２は交互に第１の偏光と第２の偏光との間で光線１０４の偏りを変えるように構成されている。交互に光線１０４の偏りを変えることは、偏光ビームスプリッタ１２４が左画像生成エレメント１２６および右画像生成エレメント１２８に向かって交互に光を導くことに起因する。左画像生成エレメント１２６および右画像生成エレメント１２８は、順番に、最初の光線１０４の偏りの変更と同調される方法で左目用画像と右目用画像とを交互に生成するように構成されており、このように左目用画像と右目用画像とを交互に投影させる。
【００２７】
いかなる適用可能なタイプの偏光子もクリーンアップ偏光子１３０として用いられうる。一例として、着色板状偏光子、ワイヤグリッド偏光子、またはその他の偏光ビームスプリッタを含む。同様に可変リターダ１３２は、交互に光線１０４の偏光を変更可能ないかなる適用可能な装置であってもよい。適用可能な可変リターダの一例として液晶シャッタを挙げることができる。
【００２８】
一般的に可変リターダ１３２は少なくとも２つの状態を有する。第１の状態では、入射され偏光された光は回転されることなしに通過する。また第２の状態では、入射され偏光された光が略９０°回転される。従って可変リターダ１３２が第１の状態にあるとき、この可変リターダを出る光線が、図３に示すように左画像用光線１２５として偏光ビームスプリッタ１２４を通過することを許容する第１の偏光を有する。同様に可変リターダ１３２が第２の状態にあるとき、この可変リターダを出る光線が、図４に示すように右画像生成エレメント１２８に向かって右画像用光線１２７として偏光ビームスプリッタによって反射される第２の偏光を有する。この方法では光学システム１００は、単一の投影レンズを通じてステレオ投影画像を投影しうる。図２の実施形態について、本発明の範囲を逸脱することなく、左画像生成エレメントおよび右画像生成エレメントの位置は反対であっても、または逆に変更されても構わないことは理解されるであろう。
【００２９】
可変リターダ１３２の使用により、画像の強度が偏光回復によって増加される。偏光回復は、偏光されない光線を２つの偏光された光線に分割し、一の光線の偏りを他の光線の偏りと一致させるように回転し、これらの光線を単一の偏光された光線に再び結合することによってなされる。従って偏光回復により、偏光された光線は、通常の受動フィルタを使用する場合に比べて少量の強度ロスのみで生成される。偏光回復に加えて、さらに、ステレオ投影画像の明るさはランプ１０２の容量を増加させることにより改善されうる。
【００３０】
図５は、本発明の別の実施形態に係る投影システム２００を示している。図１の実施形態と同様に、投影システム２００は、当該投影システム２００の光学システムおよび電気システムを収容する本体２０２と、投影面上に前記光学システムおよび電気システムによって形成されるステレオ投影画像を投影するように構成された投影レンズ２０４とを備える。さらに投影システム２００は、概して符号２０６で示されるステレオグラフィックアダプタを備える。このステレオグラフィックアダプタは、投影システム２００が非ステレオ投影画像の投影にために用いられるように選択的に脱着されうる。ステレオグラフィックアダプタ２０６は、以下により詳細に述べる、ステレオ投影を可能にするために供される種々の光学部品を収容すべく構成されている。
【００３１】
図５の実施形態において使用するのに適切な光学システムの一例が、図６および図７に概して符号２２０で示される。上述した別の実施形態については、光学システム２２０は、光線２２３によって表現される光線を生成するように構成された光源２２２を備える。また光学システム２２０は、画像生成エレメント２３４に向かって光線２２３を導くため、紫外線（ＵＶ）または赤外線（ＩＲ）フィルタの如くフィルタ２２４、カラーホイール２２６、インテグレータ２２８、一または複数の中継レンズ２３０、および一または複数の反射鏡２３２を備える。
【００３２】
しかしながら上述した別の実施形態と違って、光学システム２２０は、左目用画像および右目用画像のそれぞれに対して別個の画像生成エレメントを有するのではなく、単一の画像生成エレメントを有する。図示されるように画像生成エレメント２３４は、デジタル形式のミクロミラー装置（ＤＭＤ）またはＬＣＯＳパネルの如く、反射型画像生成エレメントである。しかしブラウン管（ＣＲＴ）を用いたパネルまたは透過型ＬＣＤパネルの如く、いかなる他の適用可能な画像生成装置も、本発明の範囲を逸脱することなく、いかなる適切な反射鏡および／またはレンズと共に使用されうることが理解されるであろう。また光学システム２２０は、所望の、投影レンズ２０４と、フィールドレンズのような他のレンズとを備えても良い。
【００３３】
前記ステレオグラフィックアダプタ２０６の光学部品は、図６および図７において投影レンズの光学的下流に配置されるように示されている。まずステレオグラフィックアダプタ２２６は、光線２２３が投影レンズ２０４を出るときに光線２２３を偏光するように構成されているクリーンアップ偏光子２４０を備える。また光学システム２２０は、クリーンアップ偏光子２４０の下流に配置される、交互に光の極性を変更するように構成された可変リターダ２４２を備える。図３または図４の実施形態に対して上述したように、可変リターダ２４２は、一般的に、少なくとも２つの状態を有しており、そのうちの１つは、図６に示されるように回転することなく入射され偏光された光を通過させる。残りの１つは、図７に示すように入射され偏光された光を略９０°（他の適切な角度）に光学的に回転させる。可変リターダ２４２は、交互にこれら２つの状態の間で切り換えるように構成されており、これにより可変リターダを通過する光の極性が時間の関数として交互になっている。ステレオグラフィックアダプタ２０６は電気式コネクタおよび／または機械式コネクタ（図示されず）を備えても良い。このコネクタは、クリーンアップ偏光子２４０および／または可変リターダ２４２に電気を供給するための投影器本体２０２上の補完的コネクタに合致するとともに、クリーンアップ偏光子２４０および／または可変リターダ２４２の制御を可能にする。
【００３４】
画像生成エレメント２３４は、可変リターダ２４２の状態変更と同調するように、左目用画像と右目用画像とを交互に生成するように構成されている。換言すれば画像生成エレメント２３４は、可変リターダ２４２が第１の状態にあるときはいつでも左目用画像を生成し、可変リターダ２４２が第２の状態にあるときはいつでも右目用画像を生成するように構成されている。この方法では、左目用画像および右目用画像が投影面上に交互に投影される。交換頻度が十分に速いとき、左目用画像および右目用画像は、看者にとってあたかも単一のステレオ投影画像を構成するかのように見える。
【００３５】
記載された実施例では、ステレオグラフィックアダプタ２０６は投影レンズ２０４から着脱可能であるように示されているが、所望ならば固定されても構わない。さらにクリーンアップ偏光子２４０および可変リターダ２４２は、所望ならば、光学システム２２０内の他の場所に配置されても構わない。例えばクリーンアップ偏光子２４０および可変リターダ２４２は、本発明の範囲を逸脱することなく、画像生成エレメント２３４および投影レンズ２３６の間に、または、画像生成エレメント２３４の光学的上流に配置されても構わない。
【００３６】
着脱可能なステレオグラフィックアダプタ２０６内にクリーンアップ偏光子２４０および可変リターダ２４２を設置することにより、ステレオグラフィックアダプタを用いて非ステレオ投影システムからステレオ投影システムに変えることができるという利点が得られる。非ステレオ投影システムが可変リターダと同調されるように左目用画像と右目用画像とを交互に投影しうる適切なソフトウエアを提供しうる。
【００３７】
上記開示は、独立して使用する複数の明白な発明を包含する。これらの発明が好ましい形態で開示されているが、多くの変更が可能であるので、ここで開示され例示された特別の実施形態に限定されるものと解してはならない。この発明の内容は、ここで開示された種々のエレメント、特徴、機能、および／または特性の新規で非自明なコンビネーションおよびサブコンビネーションを含んでいる。クレームは、特に新規かつ非自明であって発明の１つに導かれるコンビネーションとサブコンビネーションとを示している。これらのクレームでは、”一の”エレメントまたは”第１の”エレメントまたは同等のものを指しており、そのようなクレームは、２以上のエレメントを要求も排除もすることなく、一または複数のエレメントの合体を含むと理解すべきである。特徴、機能、エレメント、および／または特性の他のコンビネーションおよびサブコンビネーションにより具現化される発明は、本発明の補正を通じて、または、本出願または関連出願において新しいクレームの提供を通じて請求される。このようなクレームは、異なる発明または同じ発明に導かれても、またもとの請求項に係る発明の範囲内で広い、狭い、同等、または異なっても、いずれにせよ、ここで開示された発明の内容の範囲内に含まれるものとしてみなされる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る投影システムの斜視図である。
【図２】図１の実施形態に用いるのに適する光学システムの第１の例を示す概略図である。
【図３】図１の実施形態に用いるのに適する光学システムの第２の例を示す概略図であって第１の極性の光の投影を示している。
【図４】図３の光学システムの概略図であって第２の極性の光の投影を示している。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る投影システムの斜視図である。
【図６】図５の実施形態に用いるのに適した光学システムの一例を示す概略図である。
【図７】図６の光学システムの概略図であって、第２の極性の光の投影を示している。
【符号の説明】
【００３９】
10  投影システム
12  本体
14  投影レンズ
20  光学システム
22  光源
23  光線
24  フィルタ
26  カラーホイール
28  インテグレータ
30  中継レンズ
32  反射鏡
34  画像エンジン
36  ビームスプリッタ
38  第１の光線
40  第２の光線
42  左画像生成エレメント
44  右画像生成エレメント
100  光学システム
102  光源
104  光線
106  UV/IRフィルタ
108  カラーホイール
110  集光レンズ
112  第１のレンズアレイ
114  第２のレンズアレイ
116  PCA
118  中継レンズ
120  反射鏡
122  画像エンジン
124  偏光ビームスプリッタ
126  左画像生成エレメント
128  右画像生成エレメント
130  クリーンアップ偏光子
132  可変リターダ
200  投影システム
202  本体
204  投影レンズ
206  ステレオグラフィックアダプタ
220  光学システム
223  光線
224  フィルタ
226  カラーホイール
228  インテグレータ
230  中継レンズ
232  反射鏡
234  画像生成エレメント
240  クリーンアップ偏光子
242  可変リターダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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