(57)【要約】【課題】偏光光源を組み込み、かつ入射光のスループットを調節する投射型ディスプレイを提供する。【解決手段】投射システムのＦナンバーを増加することなく入射角光線を遮断することによって投射システムの性能を強化するための方法及び装置は、成形開口を有するスキューフィルタを含む。スキューフィルタは、スキュー光線（３６）の実質的な部分を遮断する一方、他の光線（３４）は投射システムを通過させるものである。開口の形状は、偏光ビームスプリッタに入射する光錐に対する偏光ビームスプリッタ（２４）の一定コントラスト曲線（５０）に関連している。【選択図】図３Ａ
2007522491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射装置における不要な偏光の漏れを低減する方法であって、
直交偏光光線と多数の偏光成分を有するスキュー光線とを含む複数の光線を生成するために投射装置に光源を導入する段階と、
前記投射装置内のフィルタの場所にスキューフィルタを適用することにより、前記スキュー光線の実質的な部分の偏光装置への透過を防ぐ段階と、
を含み、
前記スキューフィルタは、偏光ビームスプリッタに入射する光錐に対する該偏光ビームスプリッタの一定コントラスト曲線にならうことにより、前記直交偏光光線を前記偏光装置内に通し、前記スキュー光線が該偏光装置に入るのを妨げるように構成された形状を有する開口を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記スキュー光線は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分を含み、
前記ｓ偏光成分及び前記ｐ偏光成分は、少なくとも部分的に光軸面に入射する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記偏光装置は、多層フィルタスタックを備えた少なくとも１つの直角プリズムを有する前記偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記偏光装置は、多層フィルタスタックを備えた少なくとも１つの直角プリズムを各々が有する複数の偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スキューフィルタの前記開口は、十字形であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スキューフィルタは、形状が実質的に正方形であり、
前記開口は、光線に前記スキューフィルタの中央の実質的な部分を通過させるように成形されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
第１のハエの眼インテグレータレンズと、第２のハエの眼インテグレータレンズと、第１のリレーレンズと、第２のリレーレンズとを含む複数のレンズと、少なくとも１つのＵＶ／ＩＲフィルタとを設ける段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ＵＶ／ＩＲフィルタは、前記第１のハエの眼インテグレータレンズと前記光源の間に配置され、
前記第２のリレーレンズは、前記第１のリレーレンズと前記複数の偏光ビームスプリッタ内の第１の偏光ビームスプリッタとの間に位置している、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フィルタの場所は、前記スキュー光線の実質的な部分が空間的に位置する場所であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記フィルタの場所は、前記第１のリレーレンズと前記第２のリレーレンズの間であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記フィルタの場所は、前記第２のリレーレンズと前記複数の偏光ビームスプリッタ内の第１の偏光ビームスプリッタとの間に位置していることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記投射装置は、光学システムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の光線は、前記光学システムのＦナンバーに対応する円錐形に生成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記投射装置は、画像処理システムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
スキュー光線の透過を防ぐ前記段階は、前記画像処理システムにおいて得られる画像のコントラストを増大させることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
Ｆナンバーを増加することなく画像処理装置におけるコントラストを増大させる方法であって、
画像処理装置内のフィルタの場所にスキューフィルタを適用することにより、複数の直交偏光光線と多数の偏光成分を有する複数のスキュー光線とを導入する光源によって導入された複数のスキュー光線の実質的な部分を拒絶する段階と、
複数の直交光線を透過させるための複数の偏光ビームフィルタを含む偏光装置において該複数の直交光線を処理する段階と、
を含み、
前記スキューフィルタは、入射する光錐に対する前記複数の偏光ビームスプリッタ内の少なくとも１つの偏光ビームスプリッタの一定コントラスト曲線にならうように構成された形状を有する開口を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
偏光装置において複数の直交偏光光線を処理する前記段階は、多層フィルタスタックを備えた少なくとも１つの直角プリズムを有する少なくとも１つの偏光ビームスプリッタを設ける段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
偏光装置において複数の直交偏光光線を処理する前記段階は、多層フィルタスタックを備えた少なくとも１つの直角プリズムを各々が有する複数の偏光ビームスプリッタを設ける段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
スキューフィルタの適用する前記段階は、前記複数のスキュー光線の実質的な部分を拒絶するように構成された形状を有する開口を該スキューフィルタに設ける段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記スキューフィルタの前記開口は、実質的に十字形であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
画像投射装置であって、
スキュー光線と直交偏光光線とを含む複数の光線を生成する光源と、
少なくとも１つの偏光ビームスプリッタを含む偏光装置と、
前記複数の光線が通過して前記偏光装置に至る複数のレンズと、
前記スキュー光線の実質的な部分の前記偏光装置への通過を妨げる一方で前記直交偏光光線の実質的な部分を該偏光装置へ通過させるための成形開口を有し、フィルタの場所に位置決めされたスキューフィルタと、
を含み、
前記スキューフィルタの前記成形開口は、前記少なくとも１つの偏光ビームスプリッタに入射する光錐に対する該少なくとも１つの偏光ビームスプリッタの一定コントラスト曲線にならう形状を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記スキュー光線は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分を含み、
前記ｓ偏光成分及び前記ｐ偏光成分は、少なくとも部分的に光軸面に入射する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの偏光ビームスプリッタは、多層フィルタスタックを有する直角プリズムを含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記偏光装置は、多層フィルタスタックを備えた直角プリズムを各々が有する複数の偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数のレンズ及びＵＶ／ＩＲフィルタの中でもとりわけ第１のハエの眼インテグレータレンズ及び第２のハエの眼インテグレータレンズを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ＵＶ／ＩＲフィルタは、前記第１のハエの眼インテグレータレンズと前記光源の間に位置し、
前記第２のリレーレンズは、前記第１のリレーレンズと前記複数の偏光ビームスプリッタ内の第１の偏光ビームスプリッタとの間に位置している、
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記フィルタの場所は、前記スキュー光線の実質的な部分が空間的に位置する場所であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２８】
前記フィルタの場所は、前記第１のリレーレンズと前記第２のリレーレンズの間であることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記フィルタの場所は、前記第２のリレーレンズと前記複数の偏光ビームスプリッタ内の第１の偏光ビームスプリッタとの間に位置していることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項３０】
前記スキューフィルタは、前記直交偏光光線の前記実質的な部分を前記偏光装置内に通して前記スキュー光線の前記実質的な部分が該偏光装置内に通されることを妨げるように構成された形状を備えた開口を有することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項３１】
前記スキューフィルタの前記開口は、十字形であることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記スキューフィルタは、形状が実質的に正方形であり、
前記開口は、光線に前記スキューフィルタの中央の実質的な部分を通過させるように成形されている、
ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
光学システムであることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３４】
前記複数の光線は、前記光学システムのＦナンバーに対応する円錐形で生成されることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
画像処理システムであることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３６】
前記スキューフィルタは、前記画像処理システムにおいて得られる画像のコントラストを増大させることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
画像投射システム内のコントラスト増強装置であって、
角度光の実質的な部分が偏光装置に入ることを妨げ、直交偏光光線を該偏光装置に入れるように構成された角度光拒絶板、
を含み、
前記偏光装置は、少なくとも１つの偏光ビームスプリッタを有し、該少なくとも１つの偏光ビームスプリッタは、多層フィルタスタックを備えた直角プリズムを有し、該偏光装置は、前記直交偏光光を処理してコントラストの増大した画像を生成するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項３８】
前記角度光拒絶板は、前記角度光の前記実質的な部分が空間的に位置する前記画像投射システム内の場所に位置決めされていることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記角度光拒絶板は、成形開口を含むことを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記角度光拒絶板は、十字形開口を含むことを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
前記角度光拒絶板は、形状が実質的に正方形であり、かつ光線に該角度光拒絶板の中央の実質的な部分を通過させるように成形された開口をそこに含むことを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４２】
前記角度光は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分を含み、
前記ｓ偏光成分及び前記ｐ偏光成分は、少なくとも部分的に光軸面に入射する、
ことを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項４３】
Ｆナンバーを増加することなく画像処理装置におけるコントラストを増大させる方法であって、
偏光装置に、入射角で該偏光装置に入るスキュー光線と直角で該偏光装置に入る直交偏光光線とを含む複数の光線を導入するための手段と、
画像処理装置のＦナンバーを低減することなく前記スキュー光線の実質的な部分を拒絶するための手段と、
前記直交偏光光線を透過させるための複数の偏光ビームスプリッタを含む前記偏光装置において該直交偏光光線の実質的な部分を処理するための手段と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
画像を投射するための手段を更に含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
画像を投射するための前記手段は、前記直交偏光光線が前記偏光装置を通過した後にそれらを投射する複数の超小型ディスプレイを含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
拒絶するための前記手段は、前記スキュー光線の前記実質的な部分が前記偏光装置に入ることを拒絶するように成形された開口を有するスキューフィルタを適用する段階を更に含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、光学、画像投射、及び通信システムにおける性能強化に関する。具体的には、本発明は、偏光光源を組み込み、かつ入射光のスループットを調節する投射型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の光学システム及び光線の処理を伴う他の用途においては、スキュー角（skew angles）で偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に入射する光線のために、コントラスト及びコーナーカラー均一性の限界が存在する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）ベースの投射システムのコントラスト性能は、ＰＢＳ構成要素の角度性能によって制限される。典型的なＰＢＳは、隣接するプリズムの直角の斜辺に対応する表面上に被覆された多層スタックを有する直角プリズムを含む。直角プリズム及び多層スタックの組合せは、隣接する表面に対して４５度の入射角度で入射ビームが入射ビームのｐ偏光成分に対するブルースター角条件を満たし、それによってｐ偏光成分のほとんどが透過される一方、入射ビームのｓ偏光成分が拒絶されることになるように設計される。これは、多層スタックに対する拒絶帯域のスペクトル幅が入射ビームのｓ及びｐ成分で異なるために発生する。しかし、収束又は発散ビームに対しては、入射ビームがＰＢＳ層の入射平面に対して純粋に偏光される場合でも、入射光の非平行性が、ＰＢＳ層のｐ又はｓ平面のいずれにも直交しない伝播ベクトルを有する成分をもたらすという事実により、偏光解消の問題又は不要な光の透過及び拒絶が発生する。その結果が、回転非対称透過のコントラスト比である。
【０００３】
これらのスキュー光線は、従って、入射ビームを偏光解消することによってコントラスト比を低下させ、入射ビームは、次に、投射システムの他の偏光及び分析要素を通って漏れる。コントラストの低下は、得られる画像において色を表示する機能を制限する。
これらのコントラスト及びカラーコーナー均一性限界に対処する１つの既存の方法は、光学システムのＦナンバーを増大させる段階を含む。Ｆナンバーの増加は、入射角光線を遮断し、コントラストの増加をもたらすが、光スループットの低減ももたらす。光学システムに入る光の量が低減されるので、コントラストが低減され、得られる画像を益々暗くする。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、投射システムのＦナンバーを増加することなく入射角光線を遮断することによって投射システムの性能を強化する方法及び装置を提供する。本発明の一実施形態では、投射装置における不要な偏光の漏れを低減する方法は、直交偏光光線と多数の偏光成分を有するスキュー光線とを含む複数の光線を生成するために投射装置に光源を導入する段階と、スキューフィルタを投射装置内のフィルタの場所に適用することにより、スキュー光線の実質的な部分の偏光装置への透過を防ぐ段階とを含み、スキューフィルタには、直交偏光光線を偏光装置内に通し、偏光ビームスプリッタに入射する光錐に対する偏光ビームスプリッタの一定コントラスト曲線にならうことによって（by following a constant contrast curve）スキュー光線が偏光装置に入ることを妨げるように構成される形状の開口が含まれる。本発明の別の実施形態では、Ｆナンバーの増加なしに画像処理装置のコントラストを増大させる方法は、画像処理装置内のフィルタの場所にスキューフィルタを適用することにより、複数の直交偏光光線と多数の偏光成分を有する複数のスキュー光線とを導入する光源によって導入された複数のスキュー光線の実質的な部分を拒絶する段階と、複数の直角光線を透過するための複数の偏光ビームフィルタを含む偏光装置において複数の直角光線を処理する段階とを含み、スキューフィルタは、入射する光錐に対する複数の偏光ビームスプリッタ内の少なくとも１つの偏光ビームスプリッタの一定コントラスト曲線にならうように構成された形状を有する開口を含む。
【０００５】
本発明の別の実施形態では、画像投射装置は、スキュー光線と直交偏光光線とを含む複数の光線を生成する光源と、少なくとも１つの偏光ビームスプリッタを含む偏光装置と、複数の光線が通過して偏光装置に至る複数のレンズと、フィルタの場所に位置決めされ、スキュー光線の実質的な部分の偏光装置への通過を妨げる一方、直交偏光光線の実質的な部分を偏光装置まで通過させるための成形開口を有するスキューフィルタとを含み、スキューフィルタの成形開口は、少なくとも１つの偏光ビームスプリッタに入射する光錐に対する少なくとも１つの偏光ビームスプリッタの一定コントラスト曲線にならう形状を有する。本発明の別の実施形態は、角度光の実質的な部分が偏光装置に入ることを妨げて直交偏光光線を偏光装置に入れるように構成された角度光拒絶板を含む、画像投射システム内のコントラスト増強装置を含み、この偏光装置は、少なくとも１つの偏光ビームスプリッタを有し、この少なくとも１つの偏光ビームスプリッタは、多層フィルタスタックを有する直角プリズムを有し、偏光装置は、直交偏光光を処理してコントラストが増強された画像を生成するように構成されている。
【０００６】
本発明の更に別の実施形態では、Ｆナンバーの増加なしに画像処理装置におけるコントラストを増大させる方法は、入射角度で偏光装置に入るスキュー光線と直角に偏光装置に入る直交偏光光線とを含む複数の光線を偏光装置に導入するための手段と、画像処理装置のＦナンバーを低減することなくスキュー光線の実質的な部分を拒絶するための手段と、直交偏光光線を透過させるための複数の偏光ビームスプリッタを含む偏光装置において直交偏光光線の実質的な部分を処理するための手段とを含む。
本発明の上記及び他の態様は、添付図面のいくつかの図を参照する実施形態の以下の詳細説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の以下の説明においては、本発明の一部を形成し、かつ例示的に本発明の原理とそれを実施する方法とを示す例示的実施形態を示す添付図面を参照する。他の実施形態を用いて本発明を実施することができ、本発明の範囲から逸脱することなく構造的及び機能的変更を本発明に対して行うことができることは理解されるものとする。
図１は、本発明の一実施形態による投射装置１０の上面図である。投射装置１０は、光源１２、第１のハエの眼（Fly's eye）インテグレータレンズ１４、第２のハエの眼インテグレータレンズ１６、ＵＶ／ＩＲフィルタ１８、及びスキューフィルタ２０を含む。投射装置１０はまた、第１のリレーレンズ４４及び第２のリレーレンズ４６を含む。
【０００８】
投射装置１０はまた、偏光装置４８を含む。偏光装置４８は、光源１２からの光を調節するものであり、偏光ビームスプリッタ２４を含む色管理システム２２を含む。偏光ビームスプリッタ２４は、直角プリズム２６を含み、直角プリズム２６は、複数の多層フィルタスタック２８を有する。直角プリズム２６は、実質的にガラスで構成することができ、多層フィルタスタック２８は、少なくとも１つの表面上にコーティングを有することができる。本発明の一実施形態では、色管理システム２２は、複数の偏光ビームスプリッタ２４を含み、その各々が、直角プリズム２６及び複数の多層スタック２８を含む。本発明の一実施形態では、ＵＶ／ＩＲフィルタ１８は、第１のハエの眼インテグレータレンズ１４と光源１２の間に配置され、第２のリレーレンズ４６は、第１のリレーレンズ４４と複数の偏光ビームスプリッタ２４のうちの第１の偏光ビームスプリッタ２４との間に配置される。
【０００９】
投射装置１０の光源１２は、光線３２を生成する。光線３２は、直交偏光光線３４及びスキュー光線３６を含む。直交偏光光線３４及びスキュー光線３６の各々は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分を含む。スキュー光線３６のｓ偏光成分及びｐ偏光成分は、少なくとも部分的に光軸面に入射する。直交偏光光線３４は、ｐ及びｓ偏光成分が本明細書で説明するように偏光ビームスプリッタ２４によって適正に調節されるような直角で偏光ビームスプリッタ２４に入る。スキュー光線３６は、しかし、ｐ及びｓ偏光成分が適正に調節されないような偏光ビームスプリッタ２４の内部構成要素に入射する角度で偏光ビームスプリッタ２４に入り、ｐ及びｓ偏光成分の漏れ及び得られる画像の退色をもたらす。従って、スキュー光線３６の存在は、投射装置１０における不要な偏光の漏れをもたらすものである。
【００１０】
本発明の投射装置１０は、あらゆるタイプの通信システム又は画像処理システムに使用することができる。例えば、限定はしないが高精細度テレビを含む用途に使用する光学システムは、本明細書で説明するような投射装置１０を含むことができる。本発明はまた、スキュー光線の影響を受ける光学システムにおける他の制限を改善するように用いることができる。例えば、２色性ミラーを使用する光学システムの性能はまた、最適な開口サイズと照明光学電子機器における最適なフィルタ場所の位置とに到達するために、軸外スキュー光線応答の分析を実施することによって改善することができる。更に、あらゆる画像投射又は処理装置又はシステムは、本明細書に説明される特徴及び特性を有する投射装置１０を使用することができる。投射装置１０が画像処理装置又はシステムに使用される場合には、スキュー光線３６の透過が妨げられ、従って、画像処理システムにおいて得られる画像のコントラストが増加する。更に別の用途は、衛星通信システムと、信号伝送品質を改善し、得られる出力品質を改善するために入射波又は信号をフィルタ処理又は遮断する必要がある他の通信システムとを含む。
【００１１】
偏光ビームスプリッタベースの投射システムの典型的なコントラスト性能は、多層スタック２８を有する直角プリズム２６の角度性能によって制限される。ガラスプリズム２６と多層フィルタスタック２８との組合せは、典型的には、隣接する表面に対して４５度の入射角度で、入射光線のｐ偏光成分のほとんどが通される一方、入射光線のｓ偏光成分は拒絶されるように、入射光線がｐ偏光成分に対するブルースター角条件を満たすことになるように設計される。従って、偏光ビームスプリッタ２４は、ｐ偏光成分を透過するか又は通過させ、ｓ偏光成分を反射するか又は拒絶する。これは、多層スタック２８の拒絶帯域のスペクトル幅が入射ビームのｓ及びｐ成分に対して異なるので発生する。しかし、収束又は発散ビームに対しては、入射ビームが偏光ビームスプリッタ層の入射平面に対して純粋に偏光される場合でも、入射光の非平行性が、偏光ビームスプリッタ層のｐ又はｓ平面のいずれにも直交しない伝播ベクトルを有する成分をもたらすという事実により、偏光解消の問題又は不要な光の透過及び拒絶が発生する。
【００１２】
投射装置１０はまた、複数の超小型ディスプレイ３０を含む。複数の超小型ディスプレイ３０は、光をスクリーン又は他の装置上の画像に変換するために光学及び画像投射システムに使用されることが従来技術で公知である。
スキューフィルタ２０は、成形開口３８を含む。スキューフィルタ２０の成形開口３８は、偏光ビームスプリッタ２４に入射する光錐に対する偏光ビームスプリッタ２４の一定コントラスト曲線５０にならう形状を有する。成形開口３８は、直交偏光光線３４の実質的な部分を投射装置１０を通して通過させる一方、同時にスキュー光線３６の実質的な部分が投射装置１０に入ることを拒絶するように成形されたスキューフィルタ２０内の穴４０である。本明細書で詳細に説明するように、偏光ビームスプリッタ２４に入射する光錐に対する偏光ビームスプリッタ２４の一定コントラスト曲線５０にならうように、かつ色管理システム２２の構成に応じて、様々な形状を本発明に使用することができる。色管理システムを含む画像処理用途においては、成形開口３８の形状は、異なる原色並びに色管理システム２２内の他の偏光制御構成要素のために、全体の性能を更に最適化するように修正することができる。成形開口３８は、一般的にスキューフィルタ２０の中央に位置するように構成されるが、以下で見られるように、あらゆる数の形状、サイズ、及び位置の成形開口３８を本発明に利用することができる。
【００１３】
図２は、色管理システム２２が１つの偏光ビームスプリッタ２４を含む、本発明の一実施形態によるスキューフィルタ２０の２つの可能な成形開口３８の形状の側面図２Ｂ及び図２Ｃを含む。図２Ａは、１つの偏光ビームスプリッタ２４を有する色管理システム２２によって調節された光線に対する一定コントラスト曲線５０を示している。図２において、スキューフィルタ２０の成形開口３８は、図２Ｂ又は図２Ｃに示すように成形することができる。図２Ｂ及び図２Ｃに示されている形状は、直交偏光光線３４の実質的な部分が、１つの偏光ビームスプリッタ２４を有する色管理システム２２に入ることができる一方、スキュー光線３６を遮断するように最適に構成されている。図２Ａの中の実線は、直交偏光光線３４を表す一方、点線は、スキュー光線３６を表している。
【００１４】
図３は、色管理システム２２が２つの偏光ビームスプリッタ２４を含む、本発明の別の実施形態によるスキューフィルタ２０の２つの可能な成形開口３８の形状の側面図３Ｂ及び図３Ｃを含む。図３Ａは、２つの偏光ビームスプリッタ２４を有する色管理システム２２によって調節された光線に対する一定コントラスト曲線５０を示している。図３において、スキューフィルタ２０の成形開口３８は、図３Ｂ又は図３Ｃに示すように成形することができる。図３Ｂ及び図３Ｃに示されている形状は、直交偏光光線３４の実質的な部分が２つの偏光ビームスプリッタ２４を有する色管理システム２２に入ることができる一方、スキュー光線３６を遮断するように最適に構成されている。図３Ａの中の実線は、直交偏光光線３４を表す一方、点線は、スキュー光線３６を表している。
図４は、４つ又はそれよりも多くの偏光ビームスプリッタ２４を有する色管理システム２２における全体的な性能を最大にする本発明の別の実施形態による成形開口３８を有するスキューフィルタ２０の側面図である。この実施形態では、成形開口３８は実質的に十字形であり、スキュー光線の実質的な部分を遮断する一方、直交偏光光線３４の通過が可能である。
【００１５】
図１から図４において、スキューフィルタ２０は、金属のような光線３２が装置を通過することを妨げるのに十分な材料で作られた装置である。装置自体は、投射装置１０に挿入され、固定可能に位置決めされ、かつそこから除去することができる板又は他の硬い機器とすることができる。一実施形態では、スキューフィルタ２０は、実質的に正方形とすることができる。しかし、スキューフィルタ２０は、本発明を実施するのに適するあらゆる形状及び材料を含むことができることは理解されるものとする。スキューフィルタ２０の成形開口３８は、望ましい量の光が通過することができる穴４０とすることができる。全ての実施形態では、成形開口３８は、望ましい量の光を通過させることができるように最適に構成される。図１から図４に説明するように、成形開口３８の使用により、投射装置１０の光学システムのＦナンバーを増加させるよりも多くの量の全体光線３２を投射装置１０が利用することができる。Ｆナンバーの増加は、遮断される光線３２のタイプを問わず均一の方法で光線３２の通過を制限し、これによって得られる画像の色の鮮明さが低減する。図１から図４にあるような成形開口３８を使用することにより、特定の光線３２が遮断され、不要な又は入射する光線３２の通過を最小限にすることにより、得られる画像の色及び鮮明度を最大にすることができる。従って、本発明は、Ｆナンバーの増加なしに画像処理装置のコントラストを増加及び強化する方法及び装置を提供するものである。
【００１６】
本発明のスキューフィルタ２０は、フィルタの場所４２に配置することができる。フィルタの場所４２は、スキュー光線３６の実質的な部分が空間的に配置される投射装置１０のいずれかの位置である。フィルタの場所４２はまた、スキュー光線３６の実質的な部分が遮断され、直交偏光光線３４の実質的な部分が通過することができるいずれかの位置とすることができる。一実施形態では、フィルタの場所４２は、第１のリレーレンズ４４と第２のリレーレンズ４６の間に配置される。別の実施形態では、フィルタの場所４２は、第２のリレーレンズ４６と偏光ビームスプリッタ２４の間に配置される。複数の偏光ビームスプリッタ２４を有する実施形態では、フィルタの場所４２は、第２のリレーレンズ４６と複数の偏光ビームスプリッタ２４内の第１の偏光ビームスプリッタ２４との間に配置される。
【００１７】
本発明の別の実施形態は、対象物での望ましい照明プロフィールに対して及び目標とするコントラスト増強を与えるために最適化された所定の透過プロフィール及び形状を有する「柔軟な」開口とすることができる。このような開口３８は、例えば、以下の公知の関係に従って薄膜吸収性材料の厚みを空間的に変化させることによって作ることができる。
Ｔ（ｘ，ｙ）＝ｅｘｐ［α・ｄ（ｘ，ｙ）］
ただし、Ｔ（ｘ，ｙ）は、開口の空間透過プロフィール、αは吸収係数、及びｄ（ｘ，ｙ）は、薄膜の厚みプロフィールである。
【００１８】
図５は、本発明の一実施形態による色管理システムの拡大図である。図５は、４つの偏光ビームスプリッタ２２と複数の超小型ディスプレイ３０とを含む色管理システム２２を示している。光線３２は、色管理システム２２に入り、偏光ビームスプリッタ２４によって調節され、次に、超小型ディスプレイ３０を通して透過される。図６は、光線のｓ及びｐ偏光成分の周波数表示である。図６に示すように、光線３２のｓ偏光成分は、ｐ偏光成分よりも広い周波数域を有する。ｓ偏光成分の実質的な部分は、色管理システム２２の偏光ビームスプリッタ２４によって反射又は拒絶される一方、ｐ偏光成分の実質的な部分は、色管理システム２２の偏光ビームスプリッタ２４によって透過される。
【００１９】
図７は、本発明による投射装置１０の別の上面の設計図である。図７は、本発明の一実施形態における投射装置１０及びそこへのスキューフィルタ２０の位置決めを示している。
図８Ａは、本発明によって偏光解消をもたらす投射装置１０内の偏光ビームスプリッタ２４に入射する光錐３２を示す斜視図である。図８Ａにおいて、光錐３２は、色管理システム２２の中に投射されるように示されている。色管理システム２２は、光錐３２を処理して偏光ビームスプリッタ２４から出る光線３２を生成する偏光ビームスプリッタ２４層の直角プリズム２６を含む。図８Ｂは、偏光ビームスプリッタ２４によって生成された一定コントラスト曲線５０の断面図である。図８Ｂは、偏光ビームスプリッタ２４から現れる光錐３２を示している。図８Ｂはまた、偏光ビームスプリッタ２４から現れる光錐３２の中央に位置するより高い定数の等高曲線５０を示している。
【００２０】
他の実施形態が利用することもでき、かつ構造的及び機能的変更を本発明の範囲から逸脱することなく行うことができることは理解されるものとする。本発明の実施形態の上述の説明は、例示及び説明の目的で示されたものである。網羅的であること又は本発明を開示された厳密な形態に制限することは意図していない。従って、上述の教示を踏まえて、多くの修正及び変形が可能である。例えば、スキューフィルタ２０は、あらゆるサイズ又は形状とすることができ、あらゆるサイズ及び形状の成形開口３８を含むことができ、これは、本明細書に説明するような投射装置１０への適用が可能であり、不要な偏光の漏れの量を最小限にすることが可能である。更に、スキューフィルタ２０は、光源１２と第１のハエの眼インテグレータレンズ１４との間、及び第１のハエの眼インテグレータレンズ１４と第２のハエの眼インテグレータレンズ１６との間を含む投射装置１０内のあらゆる位置に配置することができる。更に別の実施形態では、スキューフィルタ２０の形状は、偏光装置４８から現れる光線３２の一定コントラスト曲線５０を継続的に測定するアルゴリズムによって制御され、開口３８の最適な形状を判断し、それ相応にスキューフィルタ２０を操作することによって開口３８の形状を調節する。従って、本発明の範囲は、この詳細説明によって限定されないことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による投射装置を示す上面図である。
【図２Ａ】単一ＰＢＳから現れる光錐の一定コントラスト曲線を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態によるスキューフィルタの側面図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態によるスキューフィルタの側面図である。
【図３Ａ】互いに直交するＰＢＳ層の平面によって２つのＰＢＳから順々に現れる光錐の一定コントラスト曲線を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態によるスキューフィルタの側面図である。
【図３Ｃ】本発明の別の実施形態によるスキューフィルタの側面図である。
【図４】本発明の別の実施形態によるスキューフィルタの側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による色管理システムの拡大図である。
【図６】光線のｓ及びｐ偏光成分の周波数表示を示す図である。
【図７】本発明による投射装置の上面図である。
【図８Ａ】本発明によって偏光解消に導く投射装置内のＰＢＳに入射する光錐を示す斜視図である。
【図８Ｂ】ＰＢＳから現れる光錐を示す側面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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