(57)【要約】  プロジェクタは、強度−色変調器（２１８）に光学的に結合される強度変調器（２１４）を有する。
2008513835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強度変調器において光を受けるステップと、
強度−色変調器において前記光をその後に受けるステップと
を含んでなる方法。
【請求項２】
画素化された液晶層において光を受けるステップと、
画素化された可変吸収バックプレーンにおいて前記光をその後に受けるステップと
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
照明レンズから前記強度変調器に前記光を伝達するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記照明レンズから前記光を受けた後に、偏光ビームスプリッタにおいて前記光を受けるステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記強度−色変調器から前記強度変調器を介して前記光を伝達することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記強度変調器から投影レンズに前記光を伝達することをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記投影レンズからの前記光をスクリーンにおいて受けるステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
強度変調器において光を受けるステップと、
リレーレンズにおいて前記光をその後に受けるステップと、
該リレーレンズから強度−色変調器に前記光を伝達するステップと
を含んでなる方法。
【請求項９】
前記リレーレンズから画素化された可変吸収バックプレーンを含む前記強度−色変調器に前記光を伝達するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記強度変調器において前記光を受ける前に、第１の偏光子において前記光を受けるステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記強度変調器において前記光を受ける前に、偏光ビームスプリッタにおいて前記光を受けるステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記リレーレンズにおいて前記光を受けた後に、偏光ビームスプリッタにおいて前記光を受けるステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記強度−色変調器は、調整可能な光学特性を有する少なくとも１つのファブリペローフィルタを含むものである請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
偏光ビームスプリッタからの前記光を前記強度−色変調器において受けるステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
関連情報を有し、機械がアクセス可能な媒体を含む製品であって、
前記情報にアクセスされたときに、
強度変調器において光を受けることと、
強度−色変調器において前記光をその後に受けることと
を機械に実行させるものである製品。
【請求項１６】
前記情報にアクセスされたときに、
前記強度変調器からの前記光を、投影レンズを介してスクリーンにおいて受けること
を前記機械に実行させるものである請求項１５に記載の製品。
【請求項１７】
前記スクリーンはリアプロジェクションテレビスクリーンを含むものである請求項１６に記載の製品。
【請求項１８】
前記情報にアクセスされたときに、
画像信号ソースからの画像信号を前記強度−色変調器において受信すること
を前記機械に実行させるものである請求項１６に記載の製品。
【請求項１９】
前記画像信号ソースは、デジタルビデオディスクプレーヤと、ワイヤレステレビチューナと、ケーブルテレビチューナと、ワイヤレスコンピューティングデバイスとのいずれか１つを含むものである請求項１８に記載の製品。
【請求項２０】
前記情報にアクセスされたときに、
少なくとも１つの偏光子を介して前記強度変調器において前記光を受けること
を前記機械に実行させるものである請求項１５に記載の製品。
【請求項２１】
強度変調器と、
該強度変調器に光学的に結合される強度−色変調器と
を含んでなる装置。
【請求項２２】
前記強度変調器は画素化された液晶層を含み、前記強度−色変調器は、該画素化された液晶層に光学的に結合される画素化された可変吸収バックプレーンを含むものである請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記強度−色変調器は、
そこに蓄積される電荷量に応じて或る距離だけ離間する一対の部分反射面
をさらに含むものである請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記強度−色変調器は、
前記強度−色変調器に含まれる画素に関連する強度で波長帯域を反射するように、部分反射面と或る距離だけ離間した高反射面とによって画定される光共振器の光学特性を変える制御モジュール
をさらに含むものである請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記強度−色変調器は、
調整可能な光学特性を有するファブリペローフィルタ
をさらに含むものである請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記強度変調器は、画素化された液晶層を含むものである請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
前記強度変調器は、画素化された透過型の液晶層を含むものである請求項２１に記載の装置。
【請求項２８】
強度変調器と、
該強度変調器に光学的に結合される強度−色変調器と、
光源によって供給され前記強度−色変調器から反射される光を受けるスクリーンと
を含んでなるシステム。
【請求項２９】
前記スクリーンが前記光を受ける前に偏光する手段をさらに含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記スクリーンに前記光を投影する手段をさらに含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記強度−色変調器に結合する画像信号ソースをさらに含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記強度変調器に光学的に結合される照明レンズをさらに含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
画素化された液晶層と、
画素化された可変吸収バックプレーンと、
前記液晶層からの光を前記画素化された可変吸収バックプレーンに結合するリレーレンズと
を含んでなる装置。
【請求項３４】
前記液晶層は、シリコン上搭載液晶マイクロディスプレイを含むものである請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記画素化された液晶層と前記リレーレンズとに前記光を結合する偏光子をさらに含むものである請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
光源と前記画素化された液晶層との間に配置される第１の偏光子と、
前記リレーレンズと前記画素化された可変吸収バックプレーンとの間に配置される第２の偏光子と
をさらに含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記リレーレンズと前記画素化された可変吸収バックプレーンとの間に配置される偏光ビームスプリッタをさらに含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
画素化された液晶層と、
画素化された可変吸収バックプレーンと、
前記液晶層からの光を該画素化された可変吸収バックプレーンに結合するリレーレンズと、
光源によって供給され前記画素化された可変吸収バックプレーンから反射される光を受けるスクリーンと
を含んでなるシステム。
【請求項３９】
前記画素化された可変吸収バックプレーンに前記光を伝達する偏光ビームスプリッタをさらに含むものである請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記偏光ビームスプリッタからの光を受ける投影レンズをさらに含むものである請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記画素化された可変吸収バックプレーンに結合する画像信号ソースをさらに含むものである請求項３８に記載のシステム。
【請求項４２】
前記スクリーンはリアプロジェクションテレビスクリーンを含むものである請求項３８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本明細書は、本明細書において開示される実施形態の譲受人であるヒューレットパッカード・デベロップメント・カンパニーに譲渡され、２００３年４月３０日付けで出願された「Optical Interference Pixel Display With Charge Control」と題する係属中の米国特許出願第１０／４２８，２６１号に関するものであり、その全体を引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【背景技術】
【０００２】
［背景情報］
液晶デバイス（例えば、ＬＣｏＳ（liquid crystal on silicon：シリコン上搭載液晶）ディスプレイデバイス）の有用性は、小さな画素サイズと高い開口率の組み合わせから生まれ得る。高解像度（例えば１９２０×１０８０画素）液晶系マイクロディスプレイが広く普及している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、例えば、色変調を直接行う性能がないこと、コントラストが低いこと、偏光管理光学機器(polarization management optics）のコストが高いこと、及び応答速度が比較的低いことを含め、各種の実現には限界があるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［詳細な説明］
液晶マイクロディスプレイ（例えば偏光系プロジェクタのアーキテクチャに用いられるシリコン上搭載液晶（ＬＣｏＳ）マイクロディスプレイ）は、プロジェクションエンジンにおける非理想的偏光管理及び散乱光又は迷光のため、コントラスト比は並程度であろう。例えば、非理想的偏光管理は、ガラス光学系の応力複屈折、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）キューブのスキュー光線角度偏光解消、又は液晶マイクロディスプレイ自体の本質的に低いコントラストの原因となる。このような偏光解消の影響により、明るすぎるブラック状態が生じるため、コントラストが劣ることになる可能性がある。さらに、現代の液晶マイクロディスプレイには色を直接変調する能力がない。
【０００５】
いくつかの実施形態では、強度変調器（例えば液晶層）を強度−色変調器（例えば可変吸収バックプレーン）と併用して、従来の液晶マイクロディスプレイを使用することによって生じる課題に対処することができる。したがって、機能に関して、強度変調器及び強度−色変調器は概念上、ＬＣｏＳマイクロディスプレイと考えることができ、ここでは、一定反射率のバックプレーンミラーの代わりに可変吸収率／可変反射率のミラーを用いている。強度変調器と強度−色変調器は、組み合わさると、非理想的偏光管理、特にＰＢＳキューブ性能に関連した、コントラストを制限する影響を低減することによって、そして、散乱光及び迷光の影響を軽減することによって、ブラック状態を大幅に改善する可能性を有する。さらに、強度−色変調器は、干渉作用により色を変調する能力を有する。
【０００６】
本明細書の目的のため、「強度変調器」という用語は、ＬＣｏＳ（例えば１以上の画素化された液晶層）等の液晶層と、色ではなく光強度を変調するように動作する他のデバイスとを含み得ることを理解されたい。また、「強度−色変調器」という用語は、１以上の画素化された可変吸収バックプレーンと、光強度及び色の双方とも変調するように動作することができる他のデバイスとを含み得ることを理解されたい。「強度変調器」又は「強度−色変調器」に関連して用いられる「画素化された」（pixelated）という語は、光強度／色を空間的に変調することができるように独立に制御される画素を有する強度変調器や強度−色変調器等の空間光変調器を指す。したがって、強度変調器は画素化された強度変調器を含んでいてもよく、強度−色変調器は画素化された強度−色変調器を含んでいてもよい。
【０００７】
強度−色変調器は、複数の方法により提供されてもよい。例えば、可変吸収バックプレーンは、それぞれが上部リフレクタと間に光共振器（optical cavity）を画定する距離Ｔだけ離れた下部リフレクタとから成る画素のアレイを含み得る。光共振器は光干渉を用いて、電磁放射の波長帯域（可視光を含む）を反射することができる。反射した波長帯域（例えば赤色光）の強度は、波長帯域の実質的な吸収と実質的な反射の間に光共振器を速やかに変調することによって制御することができる。波長帯域（例えば赤色光）及び／又は強度は、おそらくは画像信号ソースによって供給される表示可能な画像の１つ又は複数の画素と対応して選択することができる。
【０００８】
光共振器は、光干渉により波長帯域を反射するように調整することができる。光共振器によって反射される波長帯域は当該光共振器の光路長に応じて決まるであろう。そのため、光共振器は、例えば当該光共振器の物理的な厚さＴを制御することによって、所望の波長帯域を反射するように調整することができる。強度−色変調器における各画素の光路長は、特定の波長帯域（例えば赤色光）を反射するように独立に制御することができるか、又は大きな波長帯域にわたって実質的に吸収性がある、例えば可視帯域全体にわたって吸収性があるものとすることができる。すなわち、光共振器は電気的駆動条件に応じて本質的に反射性であっても吸収性であってもよい。光共振器が直接生成する光はない。
【０００９】
強度−色変調器は固有の色変調機能を有するため、任意の所定のディスプレイシステムの実施形態で色が扱われるという点で融通性がある。一例として、単一の可変吸収バックプレーンを利用するディスプレイシステムの実施形態の例では、可変吸収バックプレーンは、（１）上流カラーホイール又は色切替装置を必要とせずに色面順次モード(color field sequential mode)（例えばＲＧＢサブフレームの順次表示）を可変吸収バックプレーンにて直接生成するように動作してもよく、又は（２）各画素内の光路長を独立に制御することによって可変吸収バックプレーンにてフルカラーモードを直接生成するように動作してもよい。他のディスプレイシステムの実施形態及び色管理（color manegement：カラーマネジメント）モードも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、例示的な各種実施形態による装置１００及びシステム１１０（これらはそれぞれ、上述したようにして動作することができる）のブロック図である。例えば、装置１００は、強度変調器１１４（例えば、透過型の画素化された液晶層）と、当該強度変調器１１４と光学的に結合する強度−色変調器１１８（例えば、反射型の画素化された可変吸収バックプレーン）とを備える１以上のマイクロディスプレイを含み得る。
【００１１】
基本となる組み合わせの多くの変形された形態を実現することができる。例えば、いくつかの実施形態は、強度−色変調器１１８に位置合わせ（alignment）されると共に光学的に結合される強度変調器１１４を有する。画素の１対１のマッピングは必要とされず、代わりに、例えば、４つの液晶画素から成るいくつかのブロックを強度−色変調器における１つの画素に位置合わせすることができ、所望であればこの１つの画素を色及び強度を変調するのに用いてもよい。
【００１２】
いくつかの実施形態では、強度−色変調器１１８を電荷制御機構１３２に結合して、上部リフレクタ１２２及び下部リフレクタ１２６に蓄積される所定量の電荷を制御することによって光共振器１２８の光学特性を変えるようにすることができる。したがって、いくつかの実施形態では、画像信号ソース１３０に結合されるであろう電荷制御機構１３２を用いて、（例えばリフレクタ１２２、１２６等の）一対の部分反射面と距離Ｔによって画定される光共振器１２８の１以上の光学特性とを変えることにより、各画素の画像信号ソース情報により所望の波長帯域及び強度を反射するようにすることができる。
【００１３】
したがって、強度−色変調器１１８の各画素は、制御可能な光路長を有する共振型光共振器１２８を画定するように上部リフレクタ１２２及び下部リフレクタ１２６を有し得る。下部リフレクタ１２６は、（全反射性を含む）高反射性を有し得る。上部リフレクタ１２２は半透明（すなわち半反射性）であってもよい。ばね機構１３４を用いて上部リフレクタ１２２及び下部リフレクタ１２６を物理的に取り付けることができる。ばね機構１３４は、ポリマー等の可撓性材料であってもよく、線形又は非線形なばね機能を有していてもよい。
【００１４】
ばね機構１３４は、リフレクタ１２２、１２６の一方又は双方を移動させることによって空洞１２８の厚さＴを変えるようにすることができる。より一般には、ばね機構１３４は、光共振器１２８の光学特性を変えることによって、反射される波長帯域を変えると共に反射される波長帯域の強度を変えるようにすることができる、より大きな機構の一部を形成することができる。
【００１５】
リフレクタ１２２、１２６間に印加される電圧、又はリフレクタ１２２、１２６に蓄積される電荷は、空洞１２８の厚さＴを変えることができ、ばね機構１３４はリフレクタ１２２、１２６を移動させることができる。ばね復元力を利用するように撓み部１３６がばね機構１３４に取り付けられ、そのため、リフレクタ１２２、１２６に印加される電圧又は、リフレクタ１２２、１２６に蓄積される電荷が撓み部１３６及びばね機構１３４を屈曲させ、リフレクタ１２２、１２６を移動させることにより、所望の厚さＴを達成することができる。その後、電力を加えずとも所定の厚さＴを維持することができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、下部リフレクタ１２６はほぼ一定の電圧に維持され、上部リフレクタ１２２は、所望の可視波長及び所望の強度に応じた電圧に設定され、撓み部１３６の剛性に対して較正される。さらに、いくつかの実施形態では、光共振器１２８が２つ以上のかかる空洞を含むように２つ以上の光共振器があってもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態では、下部リフレクタ１２６及び上部リフレクタ１２２はコンデンサ板と同様に又は同一に動作すると考えることができ、ここでは、光共振器１２８は間に誘導体が示されている。撓み部１３６及びばね機構１３４の動作により、下部リフレクタ１２６及び上部リフレクタ１２２間に印加される電位が下部リフレクタ１２６を移動させることができ、そのため、リフレクタ１２２、１２６により形成されるコンデンサ内に電荷を蓄積することができる。電荷は、下部リフレクタ１２６及び上部リフレクタ１２２にさらに電圧を印加せずとも所定の厚さＴを維持することができる。このようにして、いくつかの実施形態では、強度−色変調器１１８は、一対の部分反射面に蓄積される電荷量に応じて距離Ｔだけ離間する（例えばリフレクタ１２２、１２６等の）一対の部分反射面を含み得る。
【００１８】
前述したように、強度−色変調器１１８の光共振器１２８は光干渉を利用して、所望の強度で所望の波長帯域を反射することができる。光共振器１２８は、いくつかの実施形態では、部分反射面間の距離Ｔに比例する光路長を有する調整可能な金属−誘導体ファブリペローフィルタを有し得る。リフレクタ１２２及び１２６が高反射率である「オン状態」をもたらす建設的な干渉であるか、又は低反射率である「オフ状態」をもたらす破壊的な干渉であるかのいずれかであるように、空洞の片側のリフレクタ１２２及び１２６から光を反射することができる。部分リフレクタから反射されるビームと下部リフレクタから反射されるビームとの位相差は、ΔΦ＝ｋ*２ｄ（式中、ｄは厚さＴであり、ｋは波数２π／λである）。例えば、ｄ＝λ／２である場合には、位相差は２πであり、建設的な干渉を与える。ｄ＝λ／４である場合には、位相差はπであり、破壊的な干渉を与える。また、高次モードの空洞も用いることができ、例えばｄ＝ｍλ／４は、ｍが偶数の整数である場合は高反射率を示し、ｍが奇数の整数である場合は低反射率を示す。この単純なモデルはデバイスの主機構を表すには有用であるが、所定のデバイスの性能をよりよく表すにはより多くの厳密な電磁シミュレーションが有用であろう。
【００１９】
いくつかの実施形態では、上部リフレクタ１２２は薄い部分透過型金属フィルムを含む。この例では、吸収及び干渉の双方が、反射される波長帯域の色及び強度を変調するように動作することができる。光共振器１２８は調整可能なスペーサとして動作してもよく、下部リフレクタ１２６は高反射率金属物質（例えばアルミニウム）を含み得る。そのため、いくつかの実施形態では、強度−色変調器１１８は１以上の調整可能な光学特性を有するファブリペローフィルタを含み得ることが分かる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、光共振器１２８は、部分反射層での吸収による低反射及び光共振器による破壊的な干渉を達成することができる。この状況では、光共振器１２８はいわゆる「ダークミラー」として動作することができ、これを用いて約５パーセント未満の反射を与えることができる。例えば、かかる一実施形態では、フィルムスタックシーケンスは、１０００オングストロームのアルミニウム（Ａｌ）リフレクタと、１０００オングストロームのエアギャップと、屈折率２．５〜２．５ｉを有する１００オングストロームの部分リフレクタと、屈折率１．５の入射媒体とすることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、装置１００は、既製品（off-the-shelf：オフ・ザ・シェルフ）の透過型強度変調器（例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）マイクロディスプレイ）１１４を強度−色変調器１１８に位置合わせさせると共に光学的に結合させることによって構成され得る。デジタルプロジェクタ用の高解像度（例えば１２８０×１２２４画素）ＬＣＤパネルは、妥当なコストで容易に購入することができる。強度変調器１１４と強度−色変調器１１８との位置合わせは、上述したように、画素の１対１のマッピングである必要はない。例えば、強度変調器１１４の４つの画素から成る複数のブロックを強度−色変調器１１８の１つの画素に合わせることができる（例えば、強度−色変調器１１８が９６０×５４０の解像度を有するものと指定されており、強度変調器１１４がフルＨＤＴＶ（１９２０×１０８０画素）解像度を有するものと指定されている場合）。４つの強度変調器画素に対してシーケンシャルカラーを用いることによって色解像度を高くしてもよい。
【００２２】
装置１００が「オン状態」をもたらす場合（例えば光が投影レンズに達することが可能な場合）、強度変調器は直線偏光Ｓ入力光を２パスで９０度回転させるように動作することができ、画素化された可変吸収バックプレーンは実質的に反射モードで動作することができる。エプソンＬ３Ｄ１３Ｕシリーズと同様又は同一であるＬＣＤマイクロディスプレイは、（日本の長野にある）セイコーエプソン社（Seiko Epson Corporation）を含めた多くのメーカから市販されている。かかるＬＣＤパネルは、通常、２パスではなく１パスで線形入力偏光を完全に９０度回転させるように設計されている。しかしながら、液晶に対する駆動電圧を変えることによって、市販されているＬＣＤ１１４を用いて９０度回転を２パスで達成することもでき、よって、２パスの複屈折を達成することができる。
【００２３】
装置１００が「オフ状態」すなわちブラック状態をもたらす場合、強度変調器１１４は、２パスで直線偏光Ｓ入力光を回転させないように動作することができ、強度−色変調器１１８は実質的に吸収モードで動作することができる。ここでは、強度−色変調器１１８は、各偏光（例えばＳ及びＰ）の光１４２の大部分を吸収するように動作することができる。ダーク状態での強度−色変調器１１８によって吸収されていないいかなる少量の残留Ｓ光も照明レンズ１５２に反射して戻るはずである。ＰＢＳにより漏洩したいかなる量のＰ光も、強度−色変調器１１８によって吸収された後では、事実上ゼロまで低下し得る。したがって、各種実施形態は、他の反射型マイクロディスプレイ（例えばＤＬＰ及びＬＣｏＳ）とは区別することができ、ブラック状態で反射性があり、一部の光（例えばＰＢＳ又は散乱光による漏洩光）を投影レンズに伝わせることにより、明るいブラック状態及び制限されたコントラストをもたらすことができる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、装置１００は、光１４２を偏光する手段１４６（例えば、偏光ビームスプリッタキューブ、ワイヤグリッド偏光子、又はポリマーの偏光子）を装置１００内の１以上の場所に、例えば強度変調器１１４の前に、及び／又は光を投影する手段１４８の前に有することができる。したがって、システム１１０もまた、光１４２をスクリーン１４０に投影する手段（例えば１以上の投影レンズ）１４８を有してもよい。手段１４８は、Cooke tripletから得られる一群のレンズ等、任意の数の別個のレンズ要素又はレンズ群、及び／又は集束レンズを含み得る。手段１４８はまた、交互の正レンズ及び負レンズを含むことにより、可変焦点調整のために複数の自由度を与え得る。光１４２が辿る経路は図１ではほぼ垂直であるものとして図示されているが、他の構成も可能であり、開示される実施形態はそのように限定されないものとする。
【００２５】
システム１１０は、前述した装置１００と同様又は同一の１以上の装置を含み得る。システム１１０は、光源１４４によって供給される光１４２を受ける１以上のスクリーン１４０も含むことができ、上記光１４２は強度−色変調器１１８から反射される。光源１４４は、任意の数の照明要素、例えば、特に、水銀アークランプ等のアークランプ、及び／又は１以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。いくつかの例では、光源１４４は偏光した光を供給することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、システム１１０は、強度−色変調器１１８に結合される１以上の画像信号ソース１３０を有し得る。画像信号ソース１３０は、強度変調器１１４及び／又は強度−色変調器１１８の光学特性に影響を及ぼすように画像に関連した情報を伝達することが可能な任意の電子信号ソースを含み得る。したがって、画像信号ソース１３０は、特に、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレイヤーと、（例えば、ローカル信号受信又はサテライト信号受信のための）ワイヤレステレビチューナと、（例えば、電気信号又は光信号受信を使用する）ケーブルテレビチューナと、（例えばラップトップコンピュータや携帯情報端末（ＰＤＡ）やタブレットコンピュータ等の）ワイヤレスコンピューティングデバイスとのうちの１以上のものを含み得る。画像信号ソース１３０は、強度変調器１１４及び／又は強度−色変調器１１８の光伝達状態を変えることが可能な電気信号に画像データ又は画像信号を変換する回路を含み得る。
【００２７】
システム１１０のいくつかの実施形態（例えばプロジェクタの実施）は、強度変調器１１４及び強度−色変調器１１８が光を受ける前に光を受ける１以上の偏光子を有し得る。システム１１０は、光源からの光を強度変調器１１４及び強度−色変調器１１８に中継する照明レンズ１５２も有し得る。強度変調器１１４と強度−色変調器１１８とのさらに他の組み合わせも可能である。
【００２８】
例えば、投影レンズ１４８を用いて、強度変調器１１４及び／又は強度−色変調器１１８に結合される画像信号ソース１３０によって供給される画像を、壁面上の映画スクリーン又はリアプロジェクションテレビセットの一部を形成するスクリーン等のスクリーン１４０に投影することができる。いくつかの実施形態では、光１４２は偏光要素１４６にて受けられて、非直線経路に沿って１以上の強度−色変調器１１８に伝達されることができる。
【００２９】
図２は、例示的な各種実施形態による装置２００及びシステム２１０のブロック図である。この例では、装置２００は、１以上のＬＣｏＳマイクロディスプレイ２１４と、１以上の強度−色変調器２１８と、反射型液晶マイクロディスプレイ２１４から強度−色変調器２１８に光２４２を結合するリレーレンズ２５８とを備え得る。リレーレンズ２５８は、画素化された可変吸収バックプレーンに対して平面にあるＬＣｏＳマイクロディスプレイに結像する任意の数のレンズ要素を含み得る。この例では、装置２００は、ＬＣｏＳマイクロディスプレイ２１４を強度変調用に、そして、１以上の強度−色変調器２１８を色変調及びさらなる強度変調用に使用する、プロジェクタ等のシステム２１０内で用いられる。
【００３０】
装置２００に示すように、強度変調器２１４及び強度−色変調器２１８を直列に配置することにより、利用可能な総コントラストが個々のコントラストの積になるようにすることができる（なお、プロジェクタ光学機器が達成される総コントラストを制限する場合もある）。利用可能であると考えられ得るコントラストは非常に高いため、システム内の偏光を管理する光学機器に必要とされる許容差は、ＬＣｏＳ唯一のデザインに必要とされる許容差に比して著しく緩和され得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、装置２００は、四分の一波長板等のリターダ（retarder）２６６に光学的に結合される高品位テレビ（ＨＤＴＶ）ＬＣｏＳパネル等の強度変調器２１４を有し得る。ワイヤグリッド偏光子又はＰＢＳキューブ等の第１の偏光ビームスプリッタ２７０と光源２４４との間に第１の偏光子２６８を配置することができ、これにより、偏光照明を直接行ってもよい。或いは、光源２４４を偏光せずに、続いて、当業者に既知の偏光回復システムを用いることができる。所望であれば、遮光部（複数可）をインテグレータ板に適用して未使用光を遮断してもよい。
【００３２】
装置２００は、四分の一波長板２７４に結合される複数の強度−色変調器２１８も含み得る。リレーレンズ２５８と、ＰＢＳキューブ等の偏光ビームスプリッタ２８０に結合される（例えば、コロラド州ボルダーにあるColorlink，Inc.から入手可能なＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔフィルタである）レッド／シアン選択リターダ等のリターダ２７８との間に、クリーンアップ偏光子（cleanup polarizer）として動作する第２の偏光子２７６を配置してもよい。青色光／緑色光の変調用の１つの画素化された可変吸収バックプレーン２１８と、赤色光の変調用の１つの画素化された可変吸収バックプレーン２１８との間など、いくつかのやり方により機能的に強度−色変調器２１８を分割することができる。図２では図示の光学レイアウトは、ＯＮ状態に対するＰ（上部ボックス）及びＳ（下部ボックス）偏光の強度値を示す。
【００３３】
さらに、強度変調器２１４を１以上の強度−色変調器２１８と直列で用いることにより、グレーレベルの数が増すであろう。それぞれが強度を変調することができる２つの変調器が直列であると、白色及び各色調に対する可能な強度レベルの数が大幅に増すことにより、多くのグレーレベルが可能となる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、装置２００の強度変調器２１４は、ＬＣｏＳパネルを備え得る。（例えば、ワイヤグリッド偏光子やＰＢＳキューブ等の）偏光ビームスプリッタ２７０を用いて、光２４２を強度変調器２１４及びリレーレンズ２５８に結合することができる。いくつかの実施形態では、装置２００は、光源２４４と強度変調器２１４との間に配置される第１の偏光子２６８と、リレーレンズ２５８と強度−色変調器２１８との間に配置される第２の偏光子２７６とを含み得る。いくつかの実施形態では、装置２００は、リレーレンズ２５８と強度−色変調器２１８との間に配置されるＰＢＳ２８０を含み得る。（例えば、Colorlink,Inc.から入手可能なＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔフィルタである）レッド／シアン選択リターダをＰＢＳ２８０の入力部に配置して、スペクトル帯域にさらに適応させることができる。さらなる他の実施形態を実現することもできる。
【００３５】
例えば、システム２１０は、前述した装置２００と同様又は同一の１以上の装置を含み得る。さらに、システム２１０は、光源２４４によって供給されると共に強度−色変調器２１８から反射される光２４２を受ける１以上のスクリーン２４０を含み得る。スクリーン２４０はリアプロジェクションテレビスクリーンを含み得る。
【００３６】
いくつかの実施形態では、システム２１０は強度−色変調器２１８に光２４２を導くＰＢＳ２８０を含み得る。投影レンズ２４８はシステム２１０内に含まれ、ＰＢＳ２８０から光を受けるために用いられ得る。いくつかの実施形態では、システム２１０は、画像信号ソース２３０と、上述した、強度−色変調器２１８を電気的に駆動する制御電子機器２３２とを含み得る。１つの強度変調器２１４と複数の強度−色変調器２１８との組み合わせのさらなる他の実施形態も実現することができる。
【００３７】
例えば、図３は、代替的な装置３００及びシステム３１０の例示的な実施形態のブロック図である。この例では、装置３００は、透過型液晶パネルを含み得る強度変調器３１４を備えることができ、ＬＣｏＳパネル使用に代わる低コストをもたらすであろう。
【００３８】
したがって、装置３００は、強度変調器３１４と、１以上の強度−色変調器３１８と、強度変調器３１４から強度−色変調器３１８に光３４２を結合するリレーレンズ３５８とを含み得る。
【００３９】
いくつかの実施形態では、強度変調器３１４と光源３４４との間に第１の偏光子３６８を配置し、これにより、偏光照明を行ってもよい。前述したように、光源３４４を偏光回復システムに結合してもよい。
【００４０】
装置３００は、四分の一波長板３７４に結合される複数の強度−色変調器３１８も含み得る。リレーレンズ３５８と、ＰＢＳキューブ等のＰＢＳ３８０に結合される（例えばColorlink,Inc.から入手可能なＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔフィルタである）レッド／シアン選択リターダ等のリターダ３７８との間に、第２の偏光子３７６を配置することができる。ここでも同様に、青色光／緑色光の変調用の１つの画素化された可変吸収バックプレーン３１８と、赤色光の変調用の１つの画素化された可変吸収バックプレーン３１８との間など、いくつかのやり方により機能的に強度−色変調器３１８を分割することができる。他の実施形態も実現することができる。
【００４１】
例えば、システム３１０は、前述した装置３００と同様又は同一の１以上の装置を含み得る。さらに、システム３１０は、光源３４４によって供給されると共に強度−色変調器３１８から反射される光３４２を受ける１以上のスクリーン３４０を含み得る。いくつかの実施形態では、システム３１０は、上述した強度−色変調器３１８に結合される、画像信号ソース３３０及び制御電子機器３３２も有し得る。
【００４２】
装置１００、２００、３００と、システム１１０、２１０、３１０と、強度変調器１１４、２１４、３１４と、強度−色変調器１１８、２１８、３１８と、上部リフレクタ１２２と、下部リフレクタ１２６と、光共振器１２８と、画像信号ソース１３０、２３０、３３０と、電荷制御機構１３２、２３２、３３２と、ばね機構１３４と、撓み部１３６と、手段１４６、１４８と、スクリーン１４０、２４０、３４０と、光源１４４、２４４、３４４と、照明レンズ１５２と、リレーレンズ２５８、３５８と、拡大レンズ２６０と、コリメートレンズ２６２と、補償器２６６と、偏光子２６８、２７６、３６８、３７６と、ＰＢＳ２７０と、四分の一波長板２７４、３７４と、リターダ２７８、３７８と、ＰＢＳ２８０、３８０と、制御可能な厚さＴとは、全て、本明細書では「モジュール」とみなされ得る。かかるモジュールは、装置１００、２００、３００、及びシステム１１０、２１０、３１０の設計者の所望に応じて、そして、各種実施形態の特定の実施に応じて、光学機器、ハードウェア回路、及び／又は１以上のプロセス、及び／又はメモリ回路、ソフトウェアプログラムモジュール（例えば、オブジェクト及びオブジェクト収集）、及び／又はファームウェア、並びにそれらの組み合わせを含み得る。照明レンズ１５２、リレーレンズ２５８、３５８、及び投影レンズ１４８、２４８は、反射型光学要素（例えば、ミラー）又は屈折型光学要素（例えば、ガラスレンズ又はプラスチックレンズ）を含み得る。さらに、照明レンズ１５２とリレーレンズ２５８、３５８と投影レンズ１４８、２４８とは、単一レンズ、一体レンズになるように共に結合される複数のレンズ、又は物理的に分離可能な複数のレンズとを含み得る。
【００４３】
また、各種実施形態の装置及びシステムは、リアプロジェクションテレビ及びビデオプロジェクタ以外の用途において使用することができること、したがって、本明細書に記載の各種実施形態はそのように限定されないことを理解されたい。装置１００、２００、３００とシステム１１０、２１０、３１０との例示は、各種実施形態の構造の概ねの理解を与えることを意図するものであり、本明細書に記載の構造を使用し得る装置及びシステムの全ての要素及び特徴部の完全な記載としての役割を果たすことを意図するものではない。そのため、特に、テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ワークステーション、ラジオ、ビデオプレーヤ、自動車、航空機、映像投影（personal video projection）システム等の様々な製品内でのサブコンポーネントとして、各種実施形態の装置１００、２００、３００とシステム１１０、２１０、３１０とをさらに含み得る。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂは、例示的な各種実施形態によるいくつかの方法を示すフロー図である。次に、図４Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、方法４１１は、（任意選択的に）、ブロック４３１にて、光（偏光を含む）の光源を準備することで開始し得ることが分かる。方法４１１は、続いて、ブロック４３５にて、光源からの光を照明レンズにて受けて、その後、ブロック４４３にて、光を照明レンズから液晶層等の強度変調器に伝達する。
【００４５】
いくつかの実施形態では、方法４１１は、１以上の偏光子（例えば、第１の偏光子及び第２の偏光子、ＰＢＳ、ワイヤグリッド偏光子等）にて光を受けて、次に、ブロック４３５にて、照明レンズから光を受けることを含み得る。したがって、方法４１１は、少なくとも１つの偏光子を介して、液晶層等の強度変調器にて光を受けることを含み得る。
【００４６】
方法４１１は、ブロック４４３にて、液晶層等の強度変調器にて光を受けて、次に、ブロック４４７にて、画素化された可変吸収バックプレーン等の強度−色変調器にて光を受けることを含み得る。いくつかの実施形態では、方法４１１は、ブロック４５１にて、強度−色変調器（例えば画素化された可変吸収バックプレーン）から強度変調器（例えば液晶層）に光を反射させると共に、ブロック４５５にて、強度変調器を介して投影レンズに光を伝達することを含み得る。方法４１１は、（任意選択的に）、ブロック４５９にて、投影レンズからの光を１以上のスクリーンにおいて受けて、ブロック４６３にて、強度−色変調器にて画像信号ソースから画像信号を受信することで終了し得る。他の実施形態を実現することもできる。
【００４７】
例えば、次に、図４Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、方法４６５は、（任意選択的に）、ブロック４６７にて、光（偏光を含む）の光源を準備すると共に、ブロック４６９にて、強度変調器（例えば液晶層）にて光を受ける前に１以上の偏光子にて光を受けることにより開始し得ることが分かる。したがって、方法４６５は、強度変調器にて光を受ける前にワイヤグリッド偏光子にて光を受けることを含み得る。よって、前述したように、方法４６５は、少なくとも１つの偏光子を介して強度変調器にて光を受けることを含み得る。
【００４８】
いくつかの実施形態では、方法４６５は、ブロック４７１にて、強度変調器にて光を受けて、次に、ブロック４７３にて、リレーレンズにて光を受けることを含み得る。方法４６５は、続いて、ＰＢＳにて光を受けて、その後、ブロック４７５にて、リレーレンズにて光を受け得る。
【００４９】
方法４６５は、続いて、ブロック４７７にて、ＰＢＳから１以上の強度−色変調器（例えば、リレーレンズから画素化された可変吸収バックプレーンに光を伝達すること等による、画素化された可変吸収バックプレーン）にて光を受けると共に、ブロック４７９にて、強度−色変調器（複数可）から投影レンズに光を伝達する。
【００５０】
いくつかの実施形態では、前述したように、１以上の強度−色変調器は、調整可能な光学特性を有する少なくとも１つのファブリペローフィルタを含み得る。方法４６５は、ブロック４８１にて、強度変調器から投影レンズを介して１以上のスクリーンにて光を受けると共に、ブロック４８３にて、強度−色変調器にて画像信号ソースから画像信号を受信することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、１以上のスクリーンは、リアプロジェクションテレビスクリーンを含んでいてもよく、画像信号ソースは、デジタルビデオディスクプレーヤと、ワイヤレステレビチューナと、ケーブルテレビチューナと、ワイヤレスコンピューティングデバイスとのうちの１以上のものを含み得る。
【００５１】
上述したように、光路は、例えば、強度変調器（例えば液晶層）に向かう光の沿う第１の光路が、１以上の強度−色変調器（例えば画素化された可変吸収バックプレーン）に向かう光の沿う第２の光路に対してほぼ垂直であるようにすることを含む、多くの方法により折り曲げ得る（図２を参照）。さらに、光路は、強度変調器に向かう光が沿う第１の光路が強度−色変調器（複数可）の少なくとも１つに向かう／からの光が沿う第２の光路にほぼ平行であるように折り曲げ得る（図１及び図３を参照）。
【００５２】
本明細書において説明される方法は、記載順にもいかなる特定の順にも行われる必要はないことを理解されたい。「後に」「前に」という語又は同様の語は、特定の行為がそれぞれ別の行為の後に来るのか又は先に来るのかを明確にするために用いられる。さらに、本明細書に明記されている方法に関して説明されている各種行為は、同時に、順次に、又は並行して行うことができる。本明細書の目的のため、「情報」及び「データ」という用語は交換可能に用いることができる。情報（例えばパラメータ、コマンド、オペランド、命令、及び他のデータ）が送られ、１以上の搬送波の形態により受信されることができる。
【００５３】
本開示内容を読んで理解すれば、当業者は、ソフトウェアプログラムをコンピュータベースシステム内のコンピュータ読み取り可能な媒体から起動して、ソフトウェアプログラムに規定されている機能を実行することができる方法を理解するであろう。当業者はさらに、本明細書に開示される方法を実施及び実行するように設計される１以上のソフトウェアプログラムを作成するのに採用し得る各種プログラミング言語を理解するであろう。プログラムは、Ｊａｖａ（登録商標）又はＣ＋＋等のオブジェクト指向言語を用いてオブジェクト指向フォーマットに構築されてもよい。或いは、プログラムは、アセンブリ又はＣ等の手続型言語を用いて手続指向型フォーマットに構築されてもよい。ソフトウェアコンポーネントは、セマフォ及びリモートプロシージャコール技術を含む、アプリケーションプログラムインタフェース又はプロセス間通信技法等、当業者に既知の多数の機構のうちいずれかを用いて通信することができる。各種実施形態の技法は、いかなる特定のプログラミング言語又はプログラミング環境にも限定されない。したがって、図５に示すように、他の実施形態を実現することもできる。
【００５４】
図５は、コンピュータ、メモリシステム、磁気ディスク又は光ディスク、いくつかの他の記憶デバイス、及び／又は任意のタイプの電子デバイス又は電子システム等、例示的な各種実施形態による製品５８５のブロック図である。製品５８５は、（例えばコンピュータプログラム命令及び／又は他のデータ等の）関連情報５９１を有する（例えば導電体、光導体、又は電磁式の導体等の）メモリ５８９等、アクセスされると、機械（例えばプロセッサ５８７）が、強度変調器（例えば液晶層）において光を受け、そして、強度−色変調器（例えば画素化された可変吸収バックプレーン）において光を受ける動作を行う、機械アクセス可能な媒体に結合されるプロセッサ５８７を含み得る。他の動作は、強度変調器から投影レンズを介してスクリーンにおいて光を受けることを含むことができ、ここでは、スクリーンはリアプロジェクションテレビスクリーンを含む。さらなる動作は、画像信号ソースから画像信号を強度−色変調器にて受信することを含み、ここでは、画像信号ソースは、デジタルビデオディスクプレーヤと、ワイヤレステレビチューナと、ケーブルテレビチューナと、ワイヤレスコンピューティングデバイスとの少なくとも１つを含む。さらなる動作は、特に、少なくとも１つの偏光子を介して強度変調器にて光を受けることを含み得る。
【００５５】
本明細書において説明される装置とシステムと方法との実施により、液晶系ディスプレイ及びプロジェクタで達成することができるコントラスト比を改善することができる。かかる実施は、性能が向上したテレビ及びプロジェクタ等の各種消費者商品の製造も可能にする。
【００５６】
本明細書の一部をなす添付の図面は、例示であって限定的ではない、主題を実施することができる特定の実施形態を示している。図示の実施形態は、本明細書に開示されている教示を当業者が実施することができる程度に十分に詳細に説明されている。他の実施形態を用いることもでき、そこから派生することにより、本開示の範囲から逸脱せずに構造的置換と論理的置換と変更とを行うことができる。したがって、本項の[詳細な説明]は、限定的な意味にとられるべきではなく、各種実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲が与える十分な範囲の均等物と共にかかる特許請求の範囲によってのみ規定される。
【００５７】
したがって、本発明の特定の実施形態を本発明において図示し説明してきたが、同じ目的を達成すると見なされるいかなる構成も、示されている特定の実施形態に代わることができると理解されるべきである。本開示は、各種実施形態の任意のあらゆる適合形態又は変更形態を包含することを意図する。上述の実施形態と本明細書において特に説明していない他の実施形態の組み合わせも、上記説明を検討することにより当業者に理解されるであろう。
【００５８】
［要約書］（Abstract of the Disclosure：開示の要約）は、要約に読み手が技術開示の性質を迅速に判断することができることを要請している米国特許施行規則第１．７２規則（ｂ）に従って作成されている。なお、要約書は、特許請求の範囲又は意味を解釈又は限定するために用いられるものではないことを理解のこと。さらに、上記の［詳細な説明］では、開示を簡潔にするために各種特徴が一実施形態にひとまとまりにされていることが分かるであろう。本開示の本方法は、本発明の特許請求の範囲に記載されている実施形態が各特許請求の範囲内に明記されている以上の特徴を要求する意図を示すものと解釈されるべきではない。そうではなく、添付の特許請求の範囲が示すように、本発明の主題は、開示されている一実施形態のすべての特徴を包含していない。したがって、添付の特許請求の範囲は、本明細書により［詳細な説明］に組み込まれ、特許請求の範囲はそれぞれ、別個の実施形態として特許請求の範囲自体に基づく。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】例示的な各種実施形態による装置及びシステムのブロック図である。
【図２】例示的な各種実施形態による装置及びシステムのブロック図である。
【図３】例示的な実施形態による代替的な装置及びシステムのブロック図である。
【図４Ａ】例示的な各種実施形態による複数の方法を示すフロー図である。
【図４Ｂ】例示的な各種実施形態による複数の方法を示すフロー図である。
【図５】例示的な各種実施形態による製品のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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