(57)【要約】  投影装置(10)がディスプレイ面(14)にタイル状の像を形成する。タイル状の像(14)は少なくとも2つの隣接する像のタイル状セグメントを有する。投影装置は(10)は、第1偏光状態を有する第1照射ビーム及び、第2偏光状態を有する第2照射ビームを提供する照射系を有する。これらの照射ビームは実質的に重ならない。第1空間光変調器及び第2空間光変調器(20)は第1変調光ビーム及び第2変調光ビームを各対応する照射ビームから生成する。ビーム整合器(40)はこれら2つの隣接する平行な光路に沿った第1変調光ビーム及び第2変調光ビームを投影レンズ(18)の光軸の方向へ導光する。投影レンズ(18)は、第1変調ビーム及び第2変調ビームをディスプレイ面へ導光し、第1タイル状セグメント及び第2タイル状セグメントをそれぞれ生成する。
2007519372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ面にタイル状の像を生成し、
前記タイル状の像は少なくとも、第1像タイル状セグメント、第2像タイル状セグメント、第3像タイル状セグメント及び第4像タイル状セグメントを有する、
ことを特徴とする投影装置であって：
第1偏光状態を有する第1照射ビーム及び、第2偏光状態を有する第2照射ビームを提供し、前記第1照射ビームと前記第2照射ビームとは平行で、空間的に分離していることを特徴とする照射系；
前記第1照射ビームから第1変調光ビームを生成する第1空間光変調器；
前記第2照射ビームから第2変調光ビームを生成する第2空間光変調器；
隣接する平行な光路に沿うように前記第1変調光ビーム及び前記第2変調光ビームを導光し、前記第1変調光ビーム及び前記第2変調光ビームは実質的に重ならず、かつ投影レンズの光軸に平行であることを特徴とする第1ビーム整合器；
第3偏光状態を有する第3照射ビーム及び、第4偏光状態を有する第4照射ビームを提供し、前記第3照射ビームと前記第4照射ビームとは空間的に分離していることを特徴とする前記照射系；
前記第3照射ビームから第3変調光ビームを生成する第3空間光変調器；
前記第4照射ビームから第4変調光ビームを生成する第4空間光変調器；
隣接する平行な光路に沿うように前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームを導光し、前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームは実質的に重ならないことを特徴とする第2ビーム整合器；
前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームを前記の投影レンズの光軸に平行な方向に導光し、前記第1変調光ビーム及び前記第2変調光ビームを透過するビームスプリッタ；及び、
前記第1変調ビーム、前記第2変調ビーム、前記第3変調ビーム及び前記第4変調ビームを前記ディスプレイ面へ導光し、前記第1タイル状セグメント、前記第2タイル状セグメント、前記第3タイル状セグメント及び前記第4タイル状セグメントを生成する前記投影レンズ；
を有する投影装置。
【請求項２】
前記第1ビーム整合器は偏光ビームスプリッタを有することを特徴とする、請求項1に記載の投影装置。
【請求項３】
前記第1空間光変調器は透過LCDであることを特徴とする、請求項1に記載の投影装置。
【請求項４】
前記第1空間光変調器は反射LCDであることを特徴とする、請求項1に記載の投影装置。
【請求項５】
さらに前記の第1変調ビームの光路にアナライザを有する、請求項1に記載の投影装置。
【請求項６】
前記照射系は偏光ビームスプリッタを有することを特徴とする、請求項1に記載の投影装置。
【請求項７】
前記照射系はランプ及びLEDを有するグループから選ばれた光源を有することを特徴とする、請求項1に記載の投影装置。
【請求項８】
前記照射系は、第1色を有する光、続いて第2色を有する光、続いて第3色を有する光を順次提供することを特徴とする、請求項1に記載の投影装置。
【請求項９】
さらに前記の第1変調ビームの光路に半波長板を有する、請求項1に記載の投影装置。
【請求項１０】
ディスプレイ面にタイル状の像を生成し、
前記タイル状の像は少なくとも4つの連続的な像タイル状セグメントを有する、
ことを特徴とする投影装置であって：
第1偏光状態を有する第1照射ビーム及び、第2偏光状態を有する第2照射ビームを提供し、前記第1照射ビームと前記第2照射ビームとは空間的に分離していることを特徴とする照射系；
前記第1照射ビームから第1変調光ビームを生成する第1空間光変調器；
前記第2照射ビームから第2変調光ビームを生成する第2空間光変調器；
前記第3照射ビームから第3変調光ビームを生成する第3空間光変調器；
前記第4照射ビームから第2変調光ビームを生成する第4空間光変調器；
隣接する平行な光路に沿って、投影レンズの光軸に平行な方向へ、前記第1変調光ビーム、前記第2変調光ビーム、前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームを導光し、前記第1変調光ビーム、前記第2変調光ビーム、前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームは実質的に重ならないことを特徴とするビーム整合器；
前記各変調ビームを前記ディスプレイ面へ導光し、前記少なくとも4つの連続する像タイル状セグメントを生成する前記投影レンズ；
を有する投影装置。
【請求項１１】
ディスプレイ面にタイル状の像を生成し、
前記タイル状の像は少なくとも、第1像タイル状セグメント、第2像タイル状セグメント、第3像タイル状セグメント及び第4像タイル状セグメントを有する、
ことを特徴とする方法であって：
第1偏光状態を有する第1照射ビーム及び、前記第1偏光状態に直交する偏光状態を有する第2照射ビームを提供する段階であって、前記第1照射ビームと前記第2照射ビームとは平行で、空間的に分離していることを特徴とする段階；
前記第1照射ビームから第1変調光ビームを生成する段階；
前記第2照射ビームから第2変調光ビームを生成する段階；
前記第1変調光ビーム及び前記第2変調光ビームを隣接する平行な光路に沿って、投影レンズの光軸の方向へ整合する段階；
第3偏光状態を有する第3照射ビーム及び、前記第3偏光状態に直交する偏光状態を有する第4照射ビームを提供し、前記第3照射ビームと前記第4照射ビームとは空間的に分離していることを特徴とする段階；
前記第3照射ビームから第3変調光ビームを生成する段階；
前記第4照射ビームから第4変調光ビームを生成する段階；
前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームを隣接する平行な光路に沿って、投影レンズの光軸の方向に整合する段階；
前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームを前記の投影レンズの光軸に平行な方向に導く段階；及び、
少なくとも、前記第1変調ビーム、前記第2変調ビーム、前記第3変調ビーム及び前記第4変調ビームを実質的に重ならないように前記ディスプレイ面へ投影し、前記第1タイル状セグメント、前記第2タイル状セグメント、前記第3タイル状セグメント及び前記第4タイル状セグメントを生成する段階；
を有する方法。
【請求項１２】
前記第1変調光ビームを生成する段階は前記第1照射ビームを反射空間光変調器へ導く段階を有することを特徴とする、請求項11に記載のタイル状の像を生成する方法。
【請求項１３】
前記第1変調光ビームを生成する段階は前記第1照射ビームを透過空間光変調器へ導く段階を有することを特徴とする、請求項11に記載のタイル状の像を生成する方法。
【請求項１４】
前記第1照射ビームを提供する段階はそれぞれ異なる色の繰り返しシーケンスを有するビームを提供する段階を有することを特徴とする、請求項11に記載のタイル状の像を生成する方法。
【請求項１５】
ディスプレイ面にタイル状の像を生成し、
前記タイル状の像は少なくとも、第1像タイル状セグメント、第2像タイル状セグメント、第3像タイル状セグメント及び第4像タイル状セグメントを有する、
ことを特徴とする投影装置であって：
第1偏光状態を有する第1照射ビーム及び、前記第1偏光状態とは直交する偏光状態を有する第2照射ビームを提供し、前記第1照射ビームと前記第2照射ビームとは空間的に分離していることを特徴とする照射系；
光軸を有する投影レンズ；
第1位置に設置された第1空間光変調器からの第1変調光ビームを受光し、第2位置に設置された第2空間光変調器からの第2変調光ビームを受光し、そして前記第1変調光ビーム及び前記第2変調光ビームを前記の投影レンズの光軸に平行な方向へ導く第1ビーム整合器であって、前記第1変調光ビームと前記第2変調光ビームとは実質的に重ならないことを特徴とする第1ビーム整合器；
第1偏光状態を有する第3照射ビーム及び、前記第1偏光状態とは直交する偏光状態を有する第4照射ビームを提供し、前記第3照射ビームと前記第4照射ビームとは空間的に分離していることを特徴とする前記照射系；
第3位置に設置された第3空間光変調器からの前記第3変調光ビームを受光し、第4位置に設置された第4空間光変調器からの前記第4変調光ビームを受光し、そして前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームを互いに平行かつ前記の投影レンズの光軸に垂直な方向へ導く第2ビーム整合器であって、前記第3変調光ビームと前記第4変調光ビームとは実質的に重ならないことを特徴とする第2ビーム整合器；
前記の投影レンズの光軸に平行な前記第1変調光ビーム及び前記第2変調光ビームを透過させ、前記第3変調光ビームと前記第4変調光ビームを前記の投影レンズの光軸に平行な方向へ導光し、それにより前記第1変調光ビーム、前記第2変調光ビーム、前記第3変調光ビーム及び前記第4変調光ビームを前記の投影レンズの光軸に平行な方向へ導光し、前記第3変調光ビームと前記第4変調光ビームとは実質的に重ならないことを特徴とするビームスプリッタ；
を有する投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、投影画像化装置に関するものであり、特に空間光変調器を使用するタイル状投影ディスプレイの装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面電子ディスプレイの必要性があらゆる分野で認識されている。典型的な用途としてはたとえば、デスクトップコンピュータへの応用から、視覚化及びデザイン用ソフトウエア、診断用画像化装置、静止画及び動画の娯楽システム並びに宣伝用ディスプレイまでにわたる。最近の論文である非特許文献1において、ワークステーション環境における大画面電子ディスプレイの潜在的利点が列挙されている。ここで列挙されている項目は、生産性及び効率を改善すること、デスクトップ構築にかかる“ありきたりな”雑用を最小化すること、人間の視覚系に対する適合性を改善すること、そしてコンピュータのタスクを把握することが含まれている。
【特許文献１】米国特許第6590621号明細書
【特許文献２】米国特許第6513938号明細書
【特許文献３】米国特許第6262696号明細書
【特許文献４】米国特許第5626410号明細書
【特許文献５】米国特許第5902030号明細書
【特許文献６】米国特許第6580490号明細書
【特許文献７】米国特許第6585378号明細書
【特許文献８】米国特許第5788352号明細書
【特許文献９】米国特許第2403731号明細書
【特許文献１０】米国特許第6122103号明細書
【非特許文献１】ゲリ・K・シュタルクウエザ(Gary  K.  Starkweather)、「DSHARP-大型画面多重プロジェクタディスプレイ(DSHARP-A  Wide  Screen  Multi-Projector  Display)」、2003年、（米国）、ディスプレイ情報学会(SID)ダイジェスト
【非特許文献２】マーク・ヘレルド(Mark  Hereld)、イバン・R・ジュソン(Ivan  R.Judson)、リック・スチーブンズ(Rick  Stevens)、「ドッティトト：多重プロジェクタディスプレイ整合測定エンジン(DottyToto:A  Measurement  Engine  for  Aligning  Multi-projector  Display)」、（米国）、電子画像化に関するプロシーディングス、投影ディスプレイIX、国際光工学会-米国画像学会
【非特許文献３】「粗く整合されたプロジェクタを使用した没入型平面ディスプレイ(Immersive  Planar  Display  Using  Roughly  Aligned  Projectors)」、（米国）、未来グループ局、於ノースカロライナ大学チャペルヒル
【非特許文献４】「カメラベースの表示を使用した多重プロジェクタディスプレイ(Multi-Projector  Displays  Using  Camera-Based  Registration)」、（米国）、コンピューターサイエンス学科、於ノースカロライナ大学チャペルヒル
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既存の投影ディスプレイシステムでは、フィルムベースと電子画像の両方とも像は限られたサイズ及びアスペクト比でしか投影できない。これら従来のディスプレイサイズは単一像を生成する構成要素に基づいて大規模大画面ディスプレイシステムを提供するには十分ではない。大規模電子空間光変調器を作製する試みがなされている一方で、従来の像フレームサイズを超えることは実際に難しいことが分かってきた。代わりに、複数のディスプレイシステムをタイリングする方法が、サイズ及びアスペクト比の限界を克服するものとして適用された。
【０００４】
従来の投影システムに対するタイリングによる解決法は様々な配置による実装で成功した。従来のディスプレイを使用するタイリング配置は、多くの刊行物で開示されている。開示している刊行物には、非特許文献2、非特許文献3及び非特許文献4が含まれる。
【０００５】
これら及び他のディスプレイのタイリングによる解決法は複数のプロジェクタからの投影像間の位置合わせを厳密に行うことで動作する。しかし、この型の解決法はディスプレイスクリーンのわずかな変動、1つ以上の投影装置の振動又は変動、熱膨張及び、たとえばキーストーン効果のような投影光学系の不完全性によってうまく機能しなくなる。しかも、隣接タイル像のわずかな色の変化がすぐに目立ってしまい、投影像タイリングの意図した効果は失われてしまう。タイル境界を目立たなくするタイリング投影装置を提案することによる解決法としては、特許文献1及び特許文献2がある。
【０００６】
タイリングはバックライトディスプレイで用いられる空間光変調器において使用される。そのような例としては以下が挙げられる。特許文献3は、バックライト面全面に並べられている厳密に位置合わせされた多数のタイル状液晶ディスプレイモジュールを有する大規模ディスプレイパネルについて開示している。特許文献4は、より均一な明るさを実現するため、光ファイバアレイを使用したバックライトディスプレイでのLCD素子のタイリングについて開示している。特許文献5は、フレネルレンズのような適切に像を結合するスクリーンを有する複数のプロジェクタを使用するバックライトシステムについて開示している。これらのアプローチが、特別に設計された広がりやすい面に像を形成するバックライトシステムについての解決策を与える一方で、これらの特許の装置及び技術は前方投影システムに適していない。
【０００７】
タイリングによるアプローチを印刷に応用することも提案されてきた。たとえば、本発明と同じ出願人による特許文献6は、拡大された2次元領域に広がる感光性媒体に露光エネルギーを与える複数のタイル状空間光変調器の使用について開示している。しかし、印刷に要求される条件は投影に要求される条件によって大きく変化する。その結果、均一性、解像度、光束、コントラスト、画像化アーティファクト及び他の像特性を解決するのにそれぞれ異なる解決法が必要となる。
【０００８】
複数の空間光変調器を用い、投影用単一光軸を中心とする単一射出ビームとするように射出ビームを結合する方法が多数提案されている。たとえば、本出願と同じ出願による特許文献7はフルカラー投影システムについて開示している。フルカラー投影システムは、各色光路、すなわち赤、緑そして青色の光変調で個別の空間光変調器を使用する。合成カラー像を与えるため、典型的には偏光ビームスプリッタ、x-キューブ又は他の構成部品をビームコンバイナとして使用することで、これらの装置からの変調光ビームは重なる。同様に特許文献8は、重ね合わせ像を形成する2つのLCD空間光変調器の使用について開示している。これにより、輝度及び解像度の増大並びに応答時間の改善が実現されている。しかし、特許文献7及び特許文献8で開示されている配置は、投影像サイズを増大させるために隣接像をタイリングするよりはむしろ個別の空間光変調器上に生成された像を重ねるというものである。
【０００９】
よって、複数の空間光変調器を使用するタイリング配置はわずか数例のバックライトディスプレイ及びプリント画像化応用に適用されてきただけであることが分かるだろう。しかし、LCD空間光変調器を使用する投影ディスプレイ装置は、タイリングを実装する上で重大な取り組むべき課題があることを示唆している。たとえばこれらの変調器を使用する多くの種類の投影装置では、入射光及び変調光の偏光状態が考慮されなくてはならない。投影光学系は、特許文献7及び特許文献8の装置でのように重なっているタイル状ディスプレイへの投影よりは、むしろ隣接しているような投影に適したものでなくてはならない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、タイル状ディスプレイを生成する投影装置及び方法の提供である。この目的を念頭に置いて、本発明はディスプレイ面にタイル状の像を生成する投影装置を提供する。タイル状の像は少なくとも第1像タイル状セグメント及び隣接する第2像タイル状セグメントを有する。投影装置は：
(a)第1偏光状態を有する第1照射ビーム及び、第2偏光状態を有する第2照射ビームを提供し、第1照射ビームと第2照射ビームとは平行で、実質的に重ならないことを特徴とする照射系；
(b)前記第1照射ビームから第1変調光ビームを生成する第1空間光変調器；
(c)前記第2照射ビームから第2変調光ビームを生成する第2空間光変調器；
(d)隣接する平行な光路に沿った前記第1変調光ビーム及び前記第2変調光ビームを投影レンズの光軸の方向に導光するビーム整合器；
を有する。そして、
前記投影レンズは、前記第1変調ビームを前記ディスプレイ面に向かって導光することで前記第1タイル状セグメントを生成し、前記第2変調ビームを前記ディスプレイ面に向かって導光することで前記第2タイル状セグメントを生成する。
【００１１】
本発明の態様は、隣接する変調像ビームを平行な光路に沿う投影光学系に向けて導光する光結合機構の提供であって、その結果投影光学系が2つ以上の隣接するタイルを有するタイル状の像を投影することを可能にする。
【００１２】
本発明の利点は、タイル状の射出像を得るのに、複数のプロジェクタを整合する必要がないことである。その代わり、本発明の装置は製造時にタイリング用の位置合わせが可能である。
【００１３】
本発明の別な利点は、可能な照射系の配置が多数あることである。これには複数のタイル状の像を生成するのに同一の照射系を使用することも含まれる。これにより、一のタイル状の像から隣接するタイル状の像への色がより均一になる。
【００１４】
本発明のこれら及び他の目的、態様並びに利点は、本発明の実施例を説明する図を参照しながら以下の詳細な説明を読むことで当業者には明らかになる。
【実施例】
【００１５】
本説明は特に、本発明に従った装置を形成する、或いはより直接的に当該装置と協働している素子に向けられる。特に図示又は説明されていない素子は当業者に周知である様々な形式のものであって良い。
【００１６】
以下の説明では、部品を参照するのにアルファベットがついた部品番号を目にするかもしれない。これは添付の図に示されているように、特定の光路を説明するのに便利である。特定の光路よりはむしろ構成部品の一般的性質について言及する場合には、付随するアルファベットは省略されるだろう。
[第1実施例]
図1を参照すると、ディスプレイ面14にタイル状の像を生成する投影装置10が図示されている。タイル状の像12を与えるため、好適実施例では、空間光変調器20a、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20d、透過性液晶素子(LCDs)からなる組が配備されている。空間光変調器20、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20dの各々は対応する光源を提供する照射系16a、照射系16b、照射系16c及び照射系16dを有する。照射系16a、照射系16b、照射系16c及び照射系16dの可能な配置は以下で与えられる。タイル状の像12（I,II,III,IVの番号がつけられている4つの連続して並んでいるタイル状セグメントを有する）の対応するセグメントは空間光変調器20、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20dの各々でのものを指す。空間光変調器20a、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20dの各々からの、分離した平行な光路に沿う各対応する変調光ビーム26a、変調光ビーム26b、変調光ビーム26c及び変調光ビーム26dを投影レンズ18の光軸に導光させるため、偏光ビームスプリッタ22a及び偏光ビームスプリッタ22bのビームスプリッタ30との配置はビーム整合器40として提供される。コントラストを改善するため、空間光変調器20a、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20dの各々はアナライザ24a、アナライザ24b、アナライザ24c及びアナライザ24dとともに提供される（ビームスプリッタ30は、ここで開示されている実施例で図示されているような偏光ビームスプリッタではないことを明記しておく）。
【００１７】
投影レンズ18は各変調光ビームを、4分割された領域I、領域II、領域III、領域IVのうちの対応する1つのとしての各タイル状セグメントへ導光する。ギャップ、意図しない重なり又はタイル状4分割領域I、領域II、領域III及び領域IVの歪みを最小化するため、これらの変調光ビームは注意深く隣接するセグメントとの位置合わせを行わなくてはならない。図1は、空間光変調器20a、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20dの相対的位置合わせ及び、それらのビーム整合器40の構成部品に対する相対配置の上面図である。図2は、空間光変調器20a、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20dの相対位置の側面図である。
【００１８】
どのようにして投影装置が動作するのかを理解するため、図1のタイル状に4分割された領域I-IVの各々の変調光の光路を追跡することは有益である。その際、図2の側面図からも空間光変調器20a、空間光変調器20b、空間光変調器20c及び空間光変調器20dの位置合わせを参照する。
【００１９】
(i)照射系16aからの分割領域Iの変調光は空間光変調器20aによって変調され、変調光ビーム26aを生成する。タイル状分割領域Iを形成するため、偏光ビームスプリッタ22a及びビームスプリッタ30は、光軸Oに平行な光路上にあって投影レンズ18へ向かう変調光ビーム26aを透過する。
【００２０】
(ii)照射系16bからの分割領域IIの変調光は空間光変調器20bによって変調され、変調光ビーム26bを生成する。タイル状分割領域IIを形成するため、偏光ビームスプリッタ22aは変調光ビーム26bを反射し、そしてビームスプリッタ30は、光軸Oに平行な光路上にあって投影レンズ18へ向かう変調光ビーム26bを透過する。
【００２１】
(iii)照射系16cからの分割領域IIIの変調光は空間光変調器20cによって変調され、変調光ビーム26cを生成する。タイル状分割領域IIIを形成するため、偏光ビームスプリッタ22bは変調光ビーム26cを反射し、そしてビームスプリッタ30は、光軸Oに平行な光路上にあって投影レンズ18へ向かう変調光ビーム26cを反射する。
【００２２】
(iv)照射系16dからの分割領域IVの変調光は空間光変調器20dによって変調され、変調光ビーム26dを生成する。タイル状分割領域IVを形成するため、偏光ビームスプリッタ22bは変調光ビーム26dを透過し、そしてビームスプリッタ30は、光軸Oに平行な光路上にあって投影レンズ18へ向かう変調光ビーム26dを反射する。
隣接する、変調光ビーム26a、変調光ビーム26b、変調光ビーム26c及び変調光ビーム26dは射出軸Oに平行な光路で投影レンズ18に向かって導光される。従来技術の配置とは異なり、変調光ビーム26a、変調光ビーム26b、変調光ビーム26c及び変調光ビーム26dはビーム結合素子によって同じ光軸を取るように配置されているわけではない。その代わり、変調光ビーム26a、変調光ビーム26b、変調光ビーム26c及び変調光ビーム26dは重ならないように隣接して導光される。確かにタイル状の像12の隣接像セグメント間での適切な結合又はつなぎ目を与えるために必要である、変調光ビーム26a、変調光ビーム26b、変調光ビーム26c及び変調光ビーム26dのうちの2つの変調光ビームのわずかな重なりは避けられない。しかし、変調光ビーム26a、変調光ビーム26b、変調光ビーム26c及び変調光ビーム26d自体は、同じ光軸Oに集まるよりは、それぞれ別で平行な軸に沿って導光される。
【００２３】
本実施例において、アナライザ24a、アナライザ24b、アナライザ24c及びアナライザ24dは各タイル状セグメントのコントラストを改善するのに使用される。位置合わせアナライザ24a、位置合わせアナライザ24b、位置合わせアナライザ24c及び位置合わせアナライザ24dの他の配置は次の実施例で図示される。
[第2実施例]
図3を参照すると、反射空間光変調器20a、反射空間光変調器20b、反射空間光変調器20c及び反射空間光変調器20d並びに4分割されたタイル状の像12（図3には図示されていないが図1と同様の像である）を生成する照射系16a及び照射系16bをビーム整合器40とともに使用する、投影装置10の別な構成部品配置が第2実施例として図示されている。図3のビーム結合配置では、照射系16a及び照射系16bの両方とも2つの平行な光路に沿って光を提供する。一の光路に沿って照射系16aはS偏光を提供し、他方の光路に従って照射系16aはP偏光を提供する。照射系16aからのこの光は偏光ビームスプリッタ28aに源となる光を提供する。一の実施例では偏光ビームスプリッタ28aはワイヤーグリッドの偏光ビームスプリッタである。偏光ビームスプリッタ28aは光をその偏光状態によって分離し、一の偏光状態の光を偏光ビームスプリッタ22aへ導光し、反射空間光変調器20aによって変調させる。そこで空間光変調器20aからの射出変調光ビーム26aは偏光ビームスプリッタ22a及びアナライザ24aを透過して、光軸Oに平行な光路で偏光ビームスプリッタ22e及びビームスプリッタ30を介して投影レンズ18へ導光され、タイル状の4分割領域Iを生成する。偏光ビームスプリッタ28aからの他方の偏光状態は半波長板42で偏光状態を変え、偏光ビームスプリッタ22bから反射空間光変調器20bに向かって反射される。そこで射出変調光ビーム26bは偏光ビームスプリッタ22b及びアナライザ24bを透過して、偏光ビームスプリッタ22eによって反射され、光軸Oに平行な光路で投影レンズ18に向かってビームスプリッタ30を透過して、タイル状4分割領域IIを生成する。
【００２４】
タイル状分割領域III及びタイル状分割領域IV生成も同様である。偏光ビームスプリッタ28bは照射系16bからの複数の平行な光軸に沿う偏光をその偏光状態によって分離し、一の偏光状態の光を偏光ビームスプリッタ22cへ導光し、反射空間光変調器20cによって変調させる。そこで空間光変調器20cからの射出変調光ビーム26cは偏光ビームスプリッタ22c及びアナライザ24cを透過して、偏光ビームスプリッタ22f及びビームスプリッタ30によって反射されることで光軸Oに平行な光路を投影レンズ18へ向かって導光し、タイル状分割領域IIIを生成する。偏光ビームスプリッタ28bからの他方の偏光状態は半波長板42で偏光状態を変え、偏光ビームスプリッタ22dから反射空間光変調器20dに向かって反射される。そこで射出変調光ビーム26dは偏光ビームスプリッタ22d及びアナライザ24dを透過、さらに偏光ビームスプリッタ22fを透過して、ビームスプリッタ30によって反射されて光軸Oに平行な光路で投影レンズ18に向かうことで、タイル状の4分割領域IVを生成する。
[第3実施例]
図4を参照すると、2つのそれぞれ独立な照射系16a及び照射系16bが使用されている、本発明の投影装置10の第3実施例が図示されている。2つの照射系は図3の実施例と同様の方法で、それぞれ異なる光路へ導光される、S及びPで示された互いに直交する偏光状態を有する光を提供する。偏光照射系16aは両方の偏光状態の光を偏光ビームスプリッタ22aに提供する。偏光ビームスプリッタ22aは受光した光を偏光状態ごとに独立した光路へ導光する。図4の例では、S光路の偏光状態を有する光は偏光ビームスプリッタ22aによって反射空間光変調器20aに向かって反射される。P光路の偏光状態を有する光は空間光変調器20bに向かって透過する。そこで変調光ビーム26a及び変調光ビーム26bは、光軸Oに平行な隣接光路に沿ってビームスプリッタ30を透過してレンズ18へ向かい、タイル状の4分割領域I及び領域IIをそれぞれ生成する（図1で図示されているように）。同様に、偏光ビームスプリッタ22bは照射系16bからの受光されたP光路の偏光及びS光路の偏光を、空間光変調器20c及び空間光変調器20dへのそれぞれ独立した光路へ導光する。そこで変調光ビーム26c及び変調光ビーム26dは偏光ビームスプリッタ22bによってビームスプリッタ30へ向かって導光され、ビームスプリッタ30によって光軸Oに平行な隣接光路に沿って反射され、投影レンズ18へ向かうことでタイル状の4分割領域IIIと領域IVをそれぞれ生成する（図1で図示されている通り）。
[第4実施例]
図5を参照すると、2つの部分であるタイル状部分I及びタイル状部分IIを有するタイル状の像を生成する2つの空間光変調器である反射空間光変調器20a及び反射空間光変調器20bを使用した実施例が図示されている。図5もまた照射系16の配置を図示している。照射系16の配置は図3及び図4における別な実施例で必要とされるように、S偏光及びP偏光のお互いに独立した光路を提供する。たとえばランプ又はLEDのような光源38は、たとえば小型レンズアレイ又は積分棒(integrator  bar)（図示していない）のようなある種の均一化の構成部品を典型的には介して光を偏光ビームスプリッタ32に与える。偏光ビームスプリッタ32は、光をそのお互い直交する偏光状態に分離する。反射面44又はプリズムを使用することで、偏光状態のうちの一の光路へ導光される光は、お互い空間的に独立する光路S及び光路Pに沿った方向へ導光される。レンズ36はこの光をビーム整合器として供されている単一偏光ビームスプリッタ22へ導光する。一の偏光状態を有する光は光路Pに沿って偏光ビームスプリッタ32を透過して、空間光変調器20aによって変調される。直交する偏光状態を有する光は偏光ビームスプリッタ22によって反射され、空間光変調器20bによって変調される。そこで射出変調光は偏光ビームスプリッタ22から光軸Oの方向で投影レンズ18へ向かって導光される。
[第5実施例]
図6を参照すると、2つのタイル状部分を有するタイル状の像12を生成する透過性空間光変調器20a及び透過性空間光変調器20bが図示されている。図5の実施例のように、偏光ビームスプリッタ32及び反射面44は照射系16の一部として供されている。照射系は、光をその直交し、空間的に互いに独立した光路に沿う、偏光状態P及び偏光状態Sに分離する。図6の実施例では、偏光ビームスプリッタ28は一の偏光状態を透過光変調器20aへ導く。当該偏光状態は光変調器20aに導かれる際、回転ミラー34によって反射される。直交する偏光状態を有する光は偏光ビームスプリッタ28を透過して透過空間光変調器20bへ導かれる。そこで、ビーム整合器として機能する偏光ビームスプリッタ22は空間光変調器20aと空間光変調器20bの両方からの変調光を光軸Oに平行な隣接する光路に沿って投影レンズ18へ導く。
【００２５】
上述の実施例は変調光ビーム26a及び変調光ビーム26bの位置合わせによる像タイリングを行うことで隣接像タイルを生成している。ここでこの位置合わせは、従来のタイリング配置のように変調光ビーム26a及び変調光ビーム26bの各々の投影光学系に要求を課すよりは、むしろ投影装置10それ自体の画像化サブシステム内で行われている。複数の空間光変調器20の位置合わせは製造時にのみ行われる必要がある。そのことにより、タイリングを実現するのに個々のプロジェクタの位置合わせを行う従来技術と比較して、設定及び投影装置の使用が簡単になる。
【００２６】
投影レンズ18は、図1、図3及び図4で図示されているような単一レンズ部品よりはむしろ、典型的には複数のレンズ素子を有するレンズ集合体である。図1から図6の様々な実施例において、ビーム整合器40は、多数ある、ビームスプリッタ30並びに/又は偏光ビームスプリッタ22及び偏光ビームスプリッタ28の別な配置を使用して良い。再びビーム整合器40が空間光変調器20cからの変調光のお互いに独立して、重ならない光路を提供するのを観察するのは有用である。
【００２７】
照射系16はキセノンランプ、LED又は光を提供する他の適切な構成部品から偏光を得て良い。照射系16は光ファイバ又は他の導光用構成部品を介して交互に導光して良い。偏光を提供する方法は図5及び図6に図示されているように反射面と組み合わせた偏光ビームスプリッタ32又は他の適切な構成部品を使用して良い。本発明の装置はモノクロ又はフルカラーでの画像化に使用することが可能である。フルカラーの画像化では、通俗的な順序で赤、緑、青色の光を使用する方法、又は図1から図6で図示されている、光軸に沿った変調カラービームを提供する別な方法が可能である。なお、各光は空間光変調器20へ提供される。通俗的な順序は回転式カラーフィルタ又は当業者に周知である他の技術を使用することで提供されて良い。
【００２８】
最も単純な実施例では、2つだけタイル状の像セグメントを使用することで、ビーム整合器40は単一構成部品、つまり図5及び図6に図示されているような偏光ビームスプリッタになる。3つ以上のタイル状の像セグメントを投影するのに使用されるより複雑な実施例では、ビーム整合器40は、図1、図3及び図4に図示されているように、適切な2色支持素子、ミラー及び偏光成分を有する偏光ビームスプリッタ及び従来のビームスプリッタのより複雑な配置として形成される。セグメントが適切に設置かつ位置合わせがなされているタイル状の像12を得るのに、ビーム整合器40の配置に対する空間光変調器20の相対的空間位置合わせが重要であることに留意するのは有用なことである。
【００２９】
結像経路の適切な偏光状態及び偏光成分は、当技術分野で周知の技術を使用し、互換性及び仕様を考慮して選ばれる。それぞれ異なる種類の偏光ビームスプリッタはビーム整合器40の構成部品として使用して良い。これにはたとえば、特許文献9に記載されているような従来のMacNeille型偏光ビームスプリッタ及び特許文献9に記載されているようなワイヤーグリッド型偏光ビームスプリッタも含まれる。
【００３０】
よって提供されるものは、空間光変調器を使用するタイリング投影ディスプレイの装置及び方法である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】透過性空間光変調器を使用する本発明の第1実施例での、ディスプレイ面上にタイル状の像を生成する投影装置の構成部品を図示する概略的ブロック図である。
【図２】図1の投影装置の構成部品を図示する上面図である。
【図３】反射空間光変調器を使用する別の実施例での、ディスプレイ面上にタイル状の像を生成する投影装置の構成部品を図示する概略的ブロック図である。
【図４】さらに別な実施例での、タイル状の像を生成する投影装置の構成部品を図示する概略的ブロック図である。
【図５】2つの反射空間光変調器を使用する別の実施例での、ディスプレイ面上にタイル状の像を生成する投影装置の構成部品を図示する概略的ブロック図である。
【図６】2つの透過空間光変調器を使用する別の実施例での、ディスプレイ面上にタイル状の像を生成する投影装置の構成部品を図示する概略的ブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
10  投影装置
12  タイル状の像
14  ディスプレイ面
16  照射系
16a  照射系
16b  照射系
16c  照射系
16d  照射系
18  投影レンズ
20a  空間光変調器
20b  空間光変調器
20c  空間光変調器
20d  空間光変調器
22  偏光ビームスプリッタ
22a  偏光ビームスプリッタ
22b  偏光ビームスプリッタ
22c  偏光ビームスプリッタ
22d  偏光ビームスプリッタ
22e  偏光ビームスプリッタ
22f  偏光ビームスプリッタ
24a  アナライザ
24b  アナライザ
24c  アナライザ
24d  アナライザ
26a  変調光ビーム
26b  変調光ビーム
26c  変調光ビーム
26d  変調光ビーム
28  偏光ビームスプリッタ
28a  偏光ビームスプリッタ
28b  偏光ビームスプリッタ
30  ビームスプリッタ
32  偏光ビームスプリッタ
34  ミラー
36  レンズ
38  光源
40  ビーム整合器
42  半波長板
44  反射面
【図１】
2007519372.tif 000003
【図２】
2007519372.tif 000004
【図３】
2007519372.tif 000005
【図４】
2007519372.tif 000006
【図５】
2007519372.tif 000007
【国際調査報告】
2007519372.tif 000008
2007519372.tif 000009
2007519372.tif 000010
2007519372.tif 000011
2007519372.tif 000012