(57)【要約】  画像出射軸（Ｚ２）又は方向（Ｚ２）が、互いに実質的に共線上にあり、又は平行であり、又は一致するように、光入力セクション（３０ｉ）及び光出射セクション（３０ｏ）及び光入射軸（Ｚ１）又は方向（Ｚ１）が形成及び／又は構成された形状を有する画像生成ユニットを提供する。
2007527547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投写装置に用いる画像生成ユニットにおいて、
第１の又は光入射軸（Ｚ１）又は方向（Ｚ１）に実質的に沿って又は第１の又は光入射軸（Ｚ１）又は方向（Ｚ１）から一次照明光（Ｌ１）が入射されるように構成及び／又は適応化された光入力又は光入射面（３０ｉ）又はセクション（３０ｉ）と、
上記一次照明光（Ｌ１）又は上記一次照明光（Ｌ１）の一部又は派生成分を用いて、二次照明光（Ｌ２）又は画像光を生成することにより画像（Ｉ）を生成するように構成及び／又は適応化された画像生成要素構成体（６０）と、
上記二次照明光（Ｌ２）又は上記二次照明光（Ｌ２）の一部又は派生成分を、第２の又は画像出射軸（Ｚ２）又は方向（Ｚ２）に実質的に沿って又は第２の又は画像出射軸（Ｚ２）又は方向（Ｚ２）に、上記画像を表す三次照明光（Ｌ３）又は投写光（Ｌ３）として出射するように構成及び／又は適応化された光出力又は光出射面（３０ｏ）又はセクション（３０ｏ）とを備え、
上記光入力又は光入射面（３０ｉ）又はセクション（３０ｉ）及び上記光出力又は光出射面（３０ｏ）又はセクション（３０ｏ）は、上記第１の光入射軸（Ｚ１）又は方向（Ｚ１）と、上記第２の画像出射軸（Ｚ２）又は方向（Ｚ２）とが、互いに、共線上又は実質的に共線上にあり、又は平行又は実質的に平行であり、又は一致又は実質的に一致するように形成及び／又は構成されることを特徴とする画像生成ユニット。
【請求項２】
当該画像生成ユニット（３０）又はその一部の上記光入力又は光入射面（３０ｉ）又はセクション（３０ｉ）として機能する光入力面（１０ｉ）又はセクション（１０ｉ）と、  当該画像生成ユニット（３０）又はその一部の上記光出力又は光出射面（３０ｏ）又はセクション（３０ｏ）として機能する光出射面（１０ｏ）又はセクション（１０ｏ）とを有する偏光選択ビームスプリッタ（１０）を更に備える請求項１記載の画像生成ユニット。
【請求項３】
上記偏光選択ビームスプリッタ（１０）は、互いに反対の第１の対の面（１０ｉ、１０ｏ）が、それぞれ、当該画像生成ユニット（３０）又はその一部の上記光入力又は光入射面（３０ｉ）又はセクション（３０ｉ）及び当該画像生成ユニット（３０）又はその一部の上記光出力又は光出射面（３０ｏ）又はセクション（３０ｏ）として機能するビームスプリッタキューブ（１０）であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像生成ユニット。
【請求項４】
上記偏光選択ビームスプリッタ（１０）は、第１の又はｐ偏光／ｓ偏光された偏光状態の光を反射し、第２の又はｓ偏光／ｐ偏光された偏光状態の光を透過するように適応化された偏光選択ビームスプリッタインタフェース（１０ｓ）を備えることを特徴とする請求項２又は３記載の画像生成ユニット。
【請求項５】
上記画像生成要素構成体（６０）又はその要素又はその一部は、上記第１及び第２の軸（Ｚ１、Ｚ２）又は上記第１及び第２の方向（Ｚ１、Ｚ２）によって定義されるパス又は経路の外側に配置され、及び／又は上記偏光選択ビームスプリッタ（１０）又はその偏光選択ビームスプリッタインタフェース（１０ｓ）の外側に配置されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の画像生成ユニット。
【請求項６】
上記画像生成要素構成体（６０）は、画像を制御可能に生成するように適応化された、ＬＣＤパネルの形式を含む、反射性イメージャパネル要素（６１）を含むイメージャパネル要素（６１）を備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の画像生成ユニット。
【請求項７】
上記画像生成要素構成体（６０）は、上記偏光選択ビームスプリッタインタフェース（１０ｓ）が反射した光又はその派生成分を受け取り、上記受け取った光を反射することにより、該光の偏光状態をｐ偏光状態からｓ偏光状態に及び／又はｓ偏光状態からｐ偏光状態に変更するように適応化及び構成されたミラー（６２）を含む反射構成体（６２）を備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の画像生成ユニット。
【請求項８】
上記画像生成要素構成体（６０）は、入射光の少なくとも１つの第１のスペクトル成分を制御可能に生成し、及び該少なくとも１つの第１のスペクトル範囲に対する相補的なスペクトル領域を透過させないように適応化された色切換素子（６３）を備えることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の画像生成ユニット。
【請求項９】
上記色切換素子（６３）は、４分の１波長リターダ（６３−２）及び／又は反射電子色スイッチ（６３−２）である、又は４分の１波長リターダ（６３−２）及び／又は反射電子色スイッチ（６３−２）を備えることを特徴とする請求項８記載の画像生成ユニット。
【請求項１０】
上記イメージャパネル要素（６１）の一方の側及び上記色切換素子（６３）と共に上記反射構成体（６２）の他方の側は、上記偏光選択ビームスプリッタ（１０）を含む上記画像生成ユニット（３０）の領域又は表面（１０ｐ、１０ｃ；  ３０ｐ、３０ｃ）の反対のセクションの第２の対に構成又は配置されており、
上記一方の側及び他方の側は、上記画像生成ユニット（３０）の上記光入力又は光入射面（３０ｉ）又はセクション（３０ｉ）及び上記光出力及び光出射面（３０ｏ）又はセクション（３０ｏ）とは異なり、
上記偏光選択ビームスプリッタ（１０）の上記光入力面（１０ｉ）又はセクション（１０ｉ）及び上記光出射面（１０ｏ）又はセクション（１０ｏ）とは異なることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の画像生成ユニット。
【請求項１１】
上記偏光選択ビームスプリッタ（１０）を含む上記画像生成ユニット（３０）の上記反対のセクション、領域又は表面（１０ｐ、１０ｃ；３０ｐ、３０ｃ）は、上記画像生成ユニット（３０）の上記光入力又は光入射面（３０ｉ）又はセクション（３０ｉ）及び上記光出力又は光出射面（３０ｏ）又はセクション（３０ｏ）に対して実質的に垂直に配設されており、特に、上記偏光選択ビームスプリッタ（１０）の上記光入力面（１０ｉ）又はセクション（１０ｉ）及び上記光出射面（１０ｏ）又はセクション（１０ｏ）に実質的に垂直に配設されていることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載の画像生成ユニット。
【請求項１２】
一次照明光（Ｌ１）を生成するように構成及び／又は適応化された照明ユニット（２０）と、
上記一次照明光（Ｌ１）を受け取り、画像（Ｉ）を生成及び出射するように構成及び／又は適応化された画像生成ユニット（３０）と、
上記画像（Ｉ）を受け取り、投写するように構成及び／又は適応化された投写ユニット（４０）とを備え、
上記画像生成ユニット（３０）は、請求項１乃至１１いずれか１項記載の画像生成ユニットであることを特徴とする画像投写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に画像投写装置又はこれに類する装置のための画像生成ユニットに関し、及び本発明に基づく画像生成ユニットを用いた画像投写装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、特に電子機器及び情報交換及び表示のための設備において、画像表示及び画像投写技術が普及し、より重要になってきている。
【０００３】
既知の電子機器及び設備の開発の分野では、これらの機器及び設備を小型化することが重要であり、したがって、画像を生成及び／又は画像を表示するための装置を小型化することが求められている。
【０００４】
当分野で周知の画像生成ユニット及び画像投写装置では、画像を生成し、表示及び／又は投写するための光路及び動作原理が比較的複雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、画像を正確に生成及び投写できると共に、小型化され、光路及び画像生成／投写回路が単純な画像生成ユニット及び画像投写装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、独立請求項１の特徴的機能を有する本発明に基づく画像生成ユニットによって達成される。更に、この目的は、独立請求項１２の特徴的機能を有する本発明に基づく画像投写装置によって達成される。好ましい実施の形態は、各従属請求項に定義されている。
【０００７】
既存の画像生成ユニット、特に画像投写装置又はこれに類する装置は、光入力又は光入射面又はセクション、画像生成素子及び光出力又は光出射面又はセクションを備える。光入力又は光入射面又はセクションは、光入射軸又は方向に実質的に沿って又は第１の又は光入射軸又は方向から一次照明光を受光するように構成及び／又は適応化されている。画像生成要素構成体は、一次照明光又は一次照明光の一部又は派生成分を用いて、二次照明光又は画像光を生成することにより画像を生成するように構成及び／又は適応化されている。光出力又は光出射面又はセクションは、二次照明光又は二次照明光の一部又は派生成分を、三次照明光又は投写光として出射するように構成及び／又は適応化されている。三次照明光又は投写光は、画像を表し、第２の又は画像出射軸又は方向に実質的に沿って又は第２の又は画像出射軸又は方向に出射される。
【０００８】
本発明に係る画像生成ユニットでは、光入力又は光入射面又はセクション及び光出力又は光出射面又はセクションは、第１の光入射軸又は方向と、第２の画像出射軸又は方向とが、互いに、共線上又は実質的に共線上にあり、又は平行又は実質的に平行であり、又は一致又は実質的に一致するように形成及び／又は構成される。
【０００９】
このように、本発明の主な思想は、入射光及び出射光の軸、方向等が同じ又は同等となるように画像生成ユニットの部品を配置することである。すなわち、画像生成ユニット及びこれを用いた画像投写装置は、実質的に一次元に、すなわち、実質的に単一のセクションに沿って又は単一方向に沿って構成される。この結果、本発明に基づく画像生成ユニットが占める空間は限定的であり、したがって、画像生成ユニットは、小型化される。
【００１０】
これは、光入力軸及び光出力軸が一般に約９０°といった比較的大きい傾斜角を有する従来の構成との大きな相違点である。このため、従来のシステムは、実質的に単一方向又は単一の軸に沿って配列されていないため、通常、二次元的に空間を占有する。
【００１１】
本発明では、光入力方向及び光出力方向が一致する。これは、標準の９０°の単一なイメージャシステムに３個の折り曲げミラー（folding mirror）を採用することによっても実現できるが、この手法では、より大きな空間が必要になる。本発明では、ＰＣＳキューブを一種の折り曲げミラーとして用いると共に、ある時は検光子としても使用して、入射光路及び出射光路を一致させる。更に、反射電子色スイッチ（reflective electronic color switch）は、標準製品でない。反射電子色スイッチは、この構成のみで用いることができる特別な（主要な）部品である。この特別な構成（キューブの周りに部品を配置する構成）により、光路を短くすることができる。
【００１２】
本発明に基づき、入力及び出力軸又は方向を一致させるための手法には、様々な実現例がある。これらの実現は、部品又は光学素子の違いに強く依存する。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、画像生成ユニットは、画像生成ユニット又はその一部の光入力又は光入射面又はセクションとして機能する光入力面又はセクションを有する偏光選択ビームスプリッタを備える。更に、偏光選択ビームスプリッタは、画像生成ユニット又はその一部の光出力又は光出射面又はセクションとして機能する光出射面又はセクションとを有する偏光選択ビームスプリッタを備える。
【００１４】
これに加えて又はこれに代えて、本発明に基づく画像生成ユニットは、偏光選択ビームスプリッタとして、又はその一部として機能するビームスプリッタキューブを備える。このビームスプリッタキューブは、互いに反対の第１の対の面が、それぞれ、画像生成ユニット又はその一部の光入力又は光入射面又はセクション及び画像生成ユニット又はその一部の光出力又は光出射面又はセクションとして機能する。
【００１５】
偏光選択ビームスプリッタは、第１の又はｐ偏光／ｓ偏光された偏光状態の光を反射し、第２の又はｓ偏光／ｐ偏光された偏光状態の光を透過するように適応化された偏光選択ビームスプリッタインタフェースを備えていてもよい。この手法により、入射光を、偏光状態に関して互いに相補的な２つの成分に分けることができる。
【００１６】
本発明の更に好ましい実施の形態においては、画像生成要素構成体又はその要素又はその一部は、第１及び第２の軸又は第１及び第２の方向によって定義されるパス又は経路の外側に配置され、及び／又は偏光選択ビームスプリッタ又はその偏光選択ビームスプリッタインタフェースの外側に配置される。
【００１７】
更に、これに加えて又はこれに代えて、画像生成要素構成体は、画像を制御可能に生成するように適応化されたイメージャパネル要素、特に反射性イメージャパネルを備えていてもよい。このイメージャパネル要素は、ＬＣＤパネルの形式であってもよい。
【００１８】
本発明の更なる実施の形態においては、画像生成要素構成体は、偏光選択ビームスプリッタインタフェースが反射した光又はその派生成分を受け取り、受け取った光を反射することにより、光の偏光状態をｐ偏光状態からｓ偏光状態に及び／又はｓ偏光状態からｐ偏光状態に変更するように適応化及び構成された反射構成体、特にミラーを備えていてもよい。
【００１９】
更に有利な好ましい実施の形態においては、画像生成要素構成体は、入射光の少なくとも１つの第１のスペクトル成分を制御可能に生成し、及び少なくとも１つの第１のスペクトル範囲に対する相補的なスペクトル領域を透過させないように適応化された色切換素子を備えていてもよい。この手法では、特定の技術、例えば、色順次モードで色を表示することができる。
【００２０】
ディスプレイ及び色生成ユニット（ＲＥＣＳ）の位置に関しては、２つのシナリオが可能である。両方の位置は、交換できる。すなわち、一方の構成では、光は、まず、色生成ユニットに入射し、次にディスプレイ（イメージャ）に誘導され、他方の構成では、光は、先にディスプレイに到達した後、ＲＥＣＳに入射する。
【００２１】
この場合、更に、色切換素子は、４分の１波長リターダ及び／又は反射電子色スイッチであり、又は４分の１波長リターダ及び／又は反射電子色スイッチを備えていてもよい。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、イメージャパネル要素の一方の側及び色切換素子と共に反射構成体の他方の側は、偏光選択ビームスプリッタを含む画像生成ユニットの領域又は表面の反対のセクションの第２の対に構成又は配置されており、一方の側及び他方の側は、画像生成ユニットの光入力又は光入射面又はセクション及び光出力又は光出射面又はセクションとは異なり、更に、偏光選択ビームスプリッタの光入力面又はセクション及び光出射面又はセクションとは異なる。
【００２３】
この特定の構成においては、偏光選択ビームスプリッタを含む画像生成ユニットの反対のセクション、領域又は表面は、画像生成ユニットの光入力又は光入射面又はセクション及び光出力又は光出射面又はセクションに対して実質的に垂直に配設されており、特に、偏光選択ビームスプリッタの光入力面又はセクション及び光出射面又はセクションに実質的に垂直に配設されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の更なる側面として、本発明は、一次照明光を生成するように構成及び／又は適応化された照明ユニットと、一次照明光を受け取り、画像を生成及び出射するように構成及び／又は適応化された画像生成ユニットと、画像を受け取り、投写するように構成及び／又は適応化された投写ユニットとを備える画像投写装置を提供する。
【００２５】
本発明に係る画像投写装置は、上述した本発明に基づく画像生成ユニットを備える。
【００２６】
以下、別の表現により、本発明のこれらの及び更なる側面について説明する。
【００２７】
本発明は、特に、単一の反射性マイクロディスプレイに基づいて、小型化された投写ユニット、小型化された光学エンジン等を提供する。
【００２８】
本発明に基づく解決策では、この目的は、マイクロディスプレイに基づく投写ユニット等のための小型で効率性が高いユニットの特に簡単な設計によって達成できる。本発明では、１つの、すなわち単一のビームスプリッタ表面を用いて、三重の光学的なインタラクションを実行し、すなわち、ビームスプリッタを３回用い、ビームスプリッタの表面に光を３回入射させる。偏光された色光によってマイクロディスプレイを照射するために、本発明に基づく新たなアーキテクチャを用いる。このアーキテクチャは、光学軸が９０°曲がらないように単純化され、これにより、投写ユニットは、ポスト又はロッドの形状を獲得する。
【００２９】
本発明の幾つかの主要な側面を以下に示す。
【００３０】
・新たなスプリッティングアーキテクチャを用いた折り曲げのない（unfolded）、ロッド状のコンパクトな投写装置の開発
・反射電子色スイッチ（reflective electronic color switch）又はＲＥＣＳ等の新たな部品の開発
・システムの光学性能、例えば、コントラストを適切に維持することによるコスト及びサイズの削減
他の機器／器具のために投写システムの真横に空間が必要である特別な用途のために小型で縦長のシステムも開発された。航空機内の設備、車のダッシュボード、住居内環境等のアプリケーションも想到できる。
【００３１】
既存のシステムは、通常、照明部分と、反射性のイメージャ装置の正面の単一の偏光ビームスプリッタ又はＰＢＳプレート又はキューブと、イメージャ装置による拡大画像を画面に投写する投写ユニットとを備える。連続する又は空間的に分離された色を生成する殆どの部品又はサブシステムは、順次動作を行う。
【００３２】
既存のシステムは、標準的な構成の偏光ビームスプリッタキューブを用いる。ｐ偏光又はｓ偏光は、ディスプレイに透過（ｐ）又は反射（ｓ）され、投写のための変調された光は、投写レンズの方向に反射又は透過される。変調されない光は、偏光ビームスプリッタ面を一回だけ通過させることによって、その偏光状態を維持し、透過又は反射によって照明システムに戻される。このために、照明及び投写の光学軸を折り曲げる必要がある。通常、４５°の偏光ビームスプリッタが用いられ、このため、光学軸は、９０°又は０°ではないある角度だけ曲げられる。
【００３３】
偏光ビームスプリッタがない異なるシステム及び光学エンジンアーキテクチャは、非同軸アーキテクチャと呼ばれる。
【００３４】
偏光ビームスプリッタは、照明システムから入射された有用なｓ偏光光が、まず、電子色スイッチの後部に配設されたミラーに反射するように構成される。ここで、有用な色は、偏光状態を変化させて、反射により戻される。色Ｒ、Ｇ及びＢは、順次モードで生成される。各色は、一周期に一回（once in a period）、偏光状態を変化させる。偏光状態が変化した色は、ｐ偏光光となり、反射によって偏光ビームスプリッタキューブに戻される。ここで、色は、ビームスプリッタの反対側に配置されたディスプレイ又はイメージャパネルに向けて透過される。ここで、光は、ディスプレイ又はイメージャパネルの電子画像情報に関して変調される。
【００３５】
投写ユニット又はレンズ及び画面に向かう方向に出射される光は、ディスプレイ又はイメージャパネルによって変調され、これにより、偏光状態は、再びｓ偏光状態に変化する。この光は、ビームスプリッタ表面によって、投写レンズに向かって反射し、画面に投写される（オン状態）。変調されない光は、偏光状態を維持する。この光は、ディスプレイ又はイメージャパネルによって反射され、ビームスプリッタキューブを透過し、色スイッチに重ねて配設されているミラーに入射する。ここで、偏光状態は、ｓ偏光状態に戻る。そして、光は、反射により、偏光選択ビームスプリッタ表面に戻される。この光は、更に、反射によって、照明ユニットに戻される（オフ状態）。
【００３６】
主にビームスプリッタ、１つの吸収性の偏光子及び検光子が、システムのコントラストを高める。ここでは、入射されたｓ偏光光は、９９％以上反射される。検光子は、偏光子で吸収されなかった間違ったｐ偏光光（P-wrong）を吸収する。ここで、ビームスプリッタが反射しなかったｓ偏光光は、システムから投写ユニットに出射される。この間違ったｓ偏光光（S-wrong）は、弱く、ｓ偏光光の１％未満に過ぎない。
【００３７】
入射光を偏光しなければ、この構成のｐ偏光光の透過率は、０．１％未満となる。更に、パネルへの入射光は、ｐ偏光される。この偏光は、偏光度が高い。偏光ビームスプリッタの性質のため、ｓ偏光光の殆ど全てが反射される。
【００３８】
第１の目的は、入射されたｓ偏光光をディスプレイに直接反射させないことである。ディスプレイは、色スイッチユニット又は少なくとも４分の１波長リターダにスタックされたミラーが反射したｐ偏光光だけを受け取る。ディスプレイ及びミラー、並びに色スイッチ又は４分の１波長リターダは、それぞれ偏光ビームスプリッタキューブの反対側に、互いに対向するように配置される。これらは、照射及び投写光パスの主となる光軸に平行に配設される。
【００３９】
第２の目的は、投写及び照射の光路を同じ光軸の上に存在させることであり、これを、非折り曲げ（unfolded）光学システムと呼ぶ。
【００４０】
以下では、変調の概念について説明する。
【００４１】
上述のように、色を順次生成するためのシステムは、キューブの側面にスタックされる。この動作原理は、４分の１波長プレートにスタックされたミラーと同様である。本発明の具体例では、ビームスプリッタが反射したｓ偏光光は、ｐ偏光光に変化し、ビームスプリッタ及びディスプレイに戻される。
【００４２】
色を生成するために、光のスペクトルの一部だけを変化させ、反射させる。この色選択機能は、４分の１波長リターダに加えて、コレステリック偏光子（cholesteric polarizer）を用いることによって実現できる。ここで、幾つかの波長について、コレステリック偏光子の遅延が調整可能であれば、液晶セルを加えることによって、２つ以上の色を生成することができる。この種の反射電子色スイッチ又はＲＥＣＳは、順次モードで動作する。
【００４３】
単一の伝送に使用される照明システムの殆どのテレセントリック部品において、電子スイッチ型色フィルタは、通常、キューブの正面に配設されている。光が色フィルタを通過すると、入射スペクトルの一部の偏光状態が変化する。この動作原理は、特定の波長のための半波長リターダに類似する。
【００４４】
本発明の幾つかの利点を以下に示す。
・特に、単一のビームスプリッタ表面を２回ではなく３回利用することによる従来のシステムより高いコントラストの実現
・反射の適用による色管理のための新たなトポロジ
・部品点数の削減及びこれによる重量及びサイズの削減
・製造コストの削減
・新たな筐体の縦横比の実現及びこれによる新たな適用領域の可能性
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１は、本発明に基づく画像生成ユニット３０の実施の形態を含む本発明に基づく画像投写装置１の基本的な特徴を示すブロック図である。
【００４６】
本発明に基づく画像投写装置１の包括的な実施の形態は、まず、一次照明光Ｌ１を生成し、ある方向Ｚ１又はある軸Ｚ１に沿ってこの一次照明光Ｌ１を出射するように設計及び適応化された照明ユニット２０備える。本発明に基づく画像生成ユニット３０の実施の形態は、ある方向Ｚ１又はある軸Ｚ１から一次照明光Ｌ１を受け取るように構成されている。したがって、このある方向Ｚ１を、光入力又は光入射方向Ｚ１又は軸Ｚ１とも呼ぶ。これにより、受け取られた一次照明光Ｌ１は、所定の光入力、光入射セクション３０ｉ又は表面３０ｉを介して、本発明に基づく画像生成ユニット３０に入射する。
【００４７】
本発明に基づく画像生成ユニット３０は、この入射した一次照明光Ｌ１を用いて画像を生成する。すなわち、画像生成ユニット３０は、所定の光入力又は光入射セクション３０ｉ又は表面３０ｉと反対側の光出力又は光出射セクション３０ｏ又は表面３０ｏを介して、二次照明光Ｌ２又は画像光Ｌ２を生成及び出射する。
【００４８】
二次照明光Ｌ２又は画像光Ｌ２は、第１の光入力／入射方向／軸に一致する第２の光出力又は光出射方向Ｚ２又は第２の光出力又は光出射軸Ｚ２に沿って出射される。
【００４９】
本発明の基本的な側面として、光入力又は光入射セクション／表面３０ｉ及び光出力又は光出射セクション／表面３０ｏは、第１の又は光入力又は光入射方向／軸Ｚ１及び第２の又は光出力又は光出射軸／方向Ｚ２が互いに共線上又は実質的に共線上に、又は平行又は実質的に平行に、又は一致又は実質的に一致するように構成される。図１に示す具体例では、方向／軸Ｚ１、Ｚ２は、互いに正確に一致している。
【００５０】
本発明に基づく画像投写装置１は、本発明に基づく画像生成ユニット３０が生成した画像を表す二次照明光Ｌ２又はその派生成分を受け取る光学的構成体を有する投写ユニット４０を備える。投写ユニット４０自体は、受け取った二次照明光Ｌ２、すなわち、受け取った画像を光学的に変換し、三次照明光Ｌ３又は投写光Ｌ３を生成し、ディスプレイ装置５０又は画面５０に送信又は出射し、生成した画像を表示させる。
【００５１】
図２は、従来の手法で設計された画像生成ユニット３００を含む従来の画像投写装置１００を比較のために示すブロック図である。本発明に基づく画像投写装置１及び本発明に基づく画像生成ユニット３０の設計とは異なり、従来の手法で設計された構造は、非同軸設計であり、すなわち、一次照明光Ｌ１の第１の光入力／入射軸／方向Ｚ１及び投写される画像を表す上記二次照明光Ｌ２の第２の光出力／出射軸／方向Ｚ２は、互いに共線上又は実質的に共線上に、又は平行又は実質的に平行に、又は一致又は実質的に一致するように構成されていない。この理由は、図２の具体例に示すように、光入力／入射セクション／表面３００ｉ及び光出力／出射セクション／表面３００ｏが互いに正反対の面になく、互いに実質的に直交するように構成されており、このため、従来の画像生成ユニット３００によって画像を生成及び出力する場合、Ｌ１のＺ１から、Ｌ２のＺ２に、光の進行方向が変更されるためである。
【００５２】
図３は、本発明に基づく画像生成ユニット３０の実施の形態の断面の平面図である。本発明に基づく画像生成ユニット３０の主要な部分は、偏光選択ビームスプリッタキューブ１０の形式を有する偏光選択ビームスプリッタ１０である。この偏光選択ビームスプリッタ１０又はキューブ１０は、光入力／入射セクション／表面１０ｉを備え、光入力／入射セクション／表面１０ｉは、光出力／出射セクション／表面１０ｏの反対側に平行に配設されている。本発明に基づく偏光選択ビームスプリッタ１０の光入力／入射表面／セクション１０ｉの少なくとも一部は、画像生成ユニット３０の光入力／入射セクション／表面３０ｉを構成する。また、偏光選択ビームスプリッタ１０又はキューブ１０の光出力／出射セクション／表面１０ｏの少なくとも一部は、本発明に基づく画像生成ユニット３０の光出力／出射セクション／表面３０ｏを構成する。
【００５３】
本発明に基づく偏光選択ビームスプリッタ１０の第１の又は光入力／入射セクション／表面１０ｉ及び第２の又は光／画像出力／出射セクション／表面１０ｏの一方の側及び本発明に基づく画像生成ユニット３０の第１の又は光入力／入射セクション／表面３０ｉ及び第２の又は光／画像出力／出射セクション／表面３０ｏは、それぞれ、本発明に基づく偏光選択ビームスプリッタ１０及び本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション／領域／表面１０ｉ、１０ｏ、３０ｉ、３０ｏの第１の対を形成する。
【００５４】
また、偏光選択ビームスプリッタ１０又はキューブ１０は、セクション又は表面１０ｉ、１０ｏの第１の対とは異なり、互いに反対側にあるセクション又は表面１０ｐ、１０ｃの第２の対を備える。したがって、このセクション又は表面１０ｐ、１０ｃの更なる対は、それぞれ、本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション又は表面３０ｉ、３０ｏの第１の対とは異なる画像生成ユニット３０のセクション又は表面３０ｐ、３０ｃの第２の対を形成する。図３に示す具体例では、セクション又は表面３０ｉ、３０ｏ、１０ｉ、１０ｏの第１の対は、それぞれセクション又は表面３０ｐ、３０ｃ及び１０ｐ、１０ｃの第２の対に対して直交するように配設されている。
【００５５】
第１のセクション又は表面３０ｐの第２の対は、例えば、ＬＣＤパネル素子等の形式を有する反射型のイメージャパネル要素６１を含む。更に、ビームスプリッタ装置又はキューブ１０の第２の対の第１のセクション／表面１０ｐは、画像生成ユニット３０の第２の対の第１のセクション／表面３０ｐの少なくとも一部を構成する。
【００５６】
これとは反対側に、画像生成ユニット３０の第２の対の第２のセクション／表面３０ｃは、更なる要素として、画像生成要素構成体６０と、４分の１波長リターダ６３−１及び反射的電子色切換素子（reflective electronic color-switching element）又はＲＥＣＳ６３−２を含む色スイッチ６３と、ミラー６２の形式の反射構成体６２とを備える。また、ビームスプリッタ装置又はキューブ１０の第２の対の第２のセクション又は表面１０ｃは、本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション、領域、表面の第２の対の少なくとも第２のセクション又は表面３０ｃの一部を構成する。
【００５７】
以下、図３に示す実施の形態の機能を参照して、本発明に基づく画像生成ユニット３０の動作原理について説明する。
【００５８】
一次照明光Ｌ１は、光入力／入射セクション／表面３０ｉを介して図３の画像生成ユニット３０に入射する。この一次照明光Ｌ１は、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分が重畳した光であるとみなすことができる。通常、画像の生成のためには、１つのみの偏光成分が用いられる。図３の実施の形態の場合、一次照明光Ｌ１のｓ偏光成分を選択する。重畳された一次照明光Ｌ１を分解するために、一次照明光Ｌ１のｐ偏光成分は、光入力／入射セクション／表面３０ｉにおいて吸収又は反射される。図３に示す実施の形態の場合、光入力／入射セクション／表面３０ｉは、偏光子７０を備え、この偏光子７０により、一次照明光Ｌ１は、ｓ偏光された偏光状態に完全に変化する。
【００５９】
そして、ｓ偏光された一次照明光Ｌ１は、偏光選択ビームスプリッタ１０又はキューブ１０の光入力／入射セクション／表面１０ｉを透過し、偏光選択ビームスプリッタ１０又はキューブ１０の偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓに向けて出射される。この偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓは、図３の偏光選択ビームスプリッタ１０又はキューブ１０及び本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション／表面の第２の対の第２のセクション／表面の１０ｃ、３０ｃに向けて、非同軸方向Ｘにｓ偏光された一次照明光Ｌ１を反射するように第１の又は光入力／入射軸／方向Ｚ１に対して４５°の角度で傾けられている。
【００６０】
反射されたｓ偏光された一次照明光Ｌ１は、ｓ偏光された偏光状態のまま、図３の本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション／領域の第２の対の第２のセクション／領域３０ｃに含まれている４分の１波長リターダ６３−１及び反射電子色スイッチ６３−２を備える色選択構成６３を通過する。
【００６１】
選択された色は、色選択構成６３を通過し、本発明に基づく画像生成ユニット３０の表面／セクションの第２の対の第２のセクション／表面３０ｃが備える反射構成体６２又はミラー６２に反射する。
【００６２】
この反射により、反射された光の偏光状態は、ｐ偏光された偏光状態に偏光され、偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓに向けて反射する。ｐ偏光され色選択された光は、偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓに入射すると、第２のセクション／表面１０ｃ、３０ｃに平行となるように、反対側に配設された偏光選択ビームスプリッタ１０又はキューブ１０及び本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション／表面の第２の対の第１のセクション／表面の１０ｐ、３０ｐに透過される。
【００６３】
本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション／表面の第２の対の第１のセクション／表面３０ｐは、更に、画像生成要素構成体６０の更なる要素として、例えば、反射性ＬＣＤパネル等の形式を有するイメージャパネル構成６１を含む。
【００６４】
ｐ偏光され色選択された光は、イメージャパネル要素６１のアクティブ領域に入射すると、オン状態とも呼ばれるｓ偏光された偏光状態に変化し、偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓに戻るように反射され、入射された一次照明光Ｌ１の方向Ｚ１に実質的に平行である二次照明光Ｌ２の方向Ｚ２に再び反射される。
【００６５】
偶発的に含まれたｐ偏光光をフィルタリングするために、本発明に基づく画像生成ユニット３０のセクション／表面の第１の対の光出力／出射セクション／表面３０ｏは、ｓ偏光成分を透過し、ｐ偏光成分を吸収又は反射する検光子８０を備える。
【００６６】
一方、イメージャパネル要素６１の非アクティブ領域に入射したｐ偏光され、色選択された光は、偏光状態が変化することなく反射される。したがって、ｐ偏光成分は、偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓを透過し、反射構成体６２又はミラー６２に再び到達し、反射によって偏光状態がｓ偏光された偏光状態に変化し、偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓに戻り、そして、偏光選択ビームスプリッタインタフェース１０ｓへの入射によって、一次照明光Ｌ１の起始点に戻る。
【００６７】
図１及び図２に示した構造及び要素を更に詳細に図４及び図５に示す。
【００６８】
図４は、投写エンジン等の詳細なロッドの具体例を示している。
【００６９】
この具体例では、光は、まず、色生成ユニットに案内され、イメージャに入射する。このイメージャは、また、システムのテレセントリック光路内の唯一の部品である。
【００７０】
偏光ビームスプリッタの方がテレセントリック光に対してより適切に動作するため、この構成では、コントラストが僅かに低下するが、ここでは、設計のコンパクト性のためこの構成を選択している。
【００７１】
符号２０は、ランプ及び反射器、第１及び第２のレンズアレイ、偏光変換システム、主収束レンズを含む照明部を示している。符号３０は、第１及び第２の側の偏光子と共に、イメージャ、視野レンズ、反射電子色スイッチ及び偏光ビームスプリッタキューブのアセンブリを示している。
【００７２】
図５は、光軸が９０°傾けられた従来のシステムを示している。
【００７３】
この場合、色の生成のために、ＤＬＰ−プロジェクタにおいて既知である透過色スイッチ又はカラーホイールが用いられている。
【００７４】
図６Ａ及びＢは、それぞれ、４分の１波長リターダ及び反射電子色スイッチの構成及び動作及び制御を説明する更に具体的な実現例を示している。
【００７５】
これらの図から分かるように、これらの機能は、４分の１波長リターダ（図６Ａ）を前部に有する第１の軸を４５°傾斜させた鏡板に類似する。唯一の差異として、色スイッチは、反射する波長帯域を選択できる。
【００７６】
２つの可能な構成は、ディスプレイの正面で動作し、光を戻し、ビームの向きを変え、偏光状態を変更する反射色スイッチとして機能する。
【００７７】
図７は、反射色スイッチの動作原理を示している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に基づく画像生成ユニット及び本発明に基づく画像投写装置の基本的な原理を示すブロック図である。
【図２】従来の画像生成ユニット及び従来の画像投写装置のブロック図である。
【図３】本発明に基づく画像生成ユニットの実施の形態の平面の断面図である。
【図４】本発明に基づく画像生成ユニットの実施の形態を含む本発明に基づく画像投写装置の実施の形態の側面の断面図である。
【図５】従来の手法で設計された画像生成ユニットを含む従来の手法で設計された画像投写装置の更に詳細な特徴を示す側面の断面図である。
【図６】本発明の更なる実施の形態の詳細を示す図である。
【図７】ＲＥＣＳの動作原理の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  本発明に基づく画像投写装置、１０  偏光選択ビームスプリッタ、偏光選択ビームスプリッタキューブ、１０ｃ  色選択のための偏光選択ビームスプリッタの表面、セクション、領域、１０ｉ  偏光選択ビームスプリッタの光入力／入射表面／セクション、１０ｏ  偏光選択ビームスプリッタの光出力／出射表面／セクション、１０ｐ  イメージャパネル／画像生成のための偏光選択ビームスプリッタの表面、領域、セクション、１０ｓ  偏光選択ビームスプリッタの偏光選択ビームスプリッタインタフェース、２０  照明ユニット、３０  本発明に基づく画像生成ユニット、３０ｃ  色選択のための画像生成ユニットの表面、セクション、領域画像生成ユニット、３０ｉ  画像生成ユニットの光入力／入射表面／セクション、３０ｏ  画像生成ユニットの光出力／出射表面／セクション、３０ｐ  イメージャパネル／画像生成のための画像生成ユニットの表面、領域、セクション画像生成ユニット、４０  投写ユニット、５０  ディスプレイ装置、画面、６０  画像生成要素構成体、６１  イメージャパネル要素、ＬＣＤパネル、６２  反射構成体、ミラー、６３  色切換素子、６３−１  ４分の１波長リターダ、６３−２  反射電子色スイッチＲＥＣＳ、７０  偏光子、８０  偏光検光子／フィルタ、１００  従来の画像投写装置、３００  従来の画像生成ユニット、３００ｉ  従来の画像生成ユニットの光入力／入射表面／セクション、３００ｏ  従来の画像生成ユニットの光出力／出射表面／セクション、Ｌ１  一次照明光、Ｌ２  二次照明光、画像光、Ｌ３  三次照明光、投写光
【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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