(57)【要約】      （修正有） 【課題】二つの反射型ディスプレイパネルを有する投影システムを提供して、システムのコントラスト率と投影された画像の色閾を最適にする。【解決手段】ツーパート投影システムであり、この投影システムは、二色性フィルタ装置（２０４）であって、光源（２０１）からの光を所望の偏光の光ビームに分けるように構成された偏光ビームスプリッタ（２０３）と、前記二色性フィルタ装置（２０４）からの各光ビームを受けてそれをその装置に戻して偏光ビームスプリッタ（２０３）に再度入射する連結光ビームを提供するように構成された複数の反射ディスプレイ装置（２０５、２０６）との間に光学的に配置された二色性フィルタ装置を具え、所望しない偏光された光が投影されるのを未然に防ぐようにした。広帯域光源は、複数色成分、すなわち、赤、緑、青の３原色成分に分けることのできるスペクトルを有する。【選択図】図２
2005301230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二色性フィルタ装置であって、光源からの光を所望の偏光を有する光ビームに分けるように構成された偏光ビームスプリッタと、前記二色性フィルタ装置からの各光ビームを受光し、当該フィルタ装置に戻して、前記偏光ビームスプリッタに再入射する連結光ビームを提供するように構成された複数のディスプレイ装置との間に光学的に配置された二色性フィルタ装置を具え、所望しない偏光が投影されるのを未然に防ぐようにしたことを特徴とする投影システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムが、複数のスペクトル成分光に分離可能なあるスペクトルを有する光を提供する光源と；前記光源からの光を受け、同じ光路を伝播する異なるスペクトルを有する光の複数部分であって、各部分が前記スペクトル成分光の少なくとも一つを有する部分に時系列的に分けられた偏光を提供するように構成された複数色選択装置と；前記複数色選択装置からの唯一の偏光を受光するように構成された前記複数色選択装置の近傍に配置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の近傍に配置され、前記偏光ビームスプリッタからの光を異なるスペクトルで異なる光路を伝播する第１及び第２の光ビームを含む少なくとも二本の光ビームに分離するように構成された二色性フィルタ装置と；前記二色性フィルタ装置からの前記第１の光ビームを受けてそれを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第１の反射ディスプレイ装置と；前記二色性フィルタ装置からの前記第２の光ビームを受けてそれを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第２の反射ディスプレイ装置と；前記偏光ビームスプリッタの近傍に配置され、画像投影用に前記偏光ビームスプリッタからの光を受けるように構成された投影レンズと；を具えることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、前記第１及び第２の反射ディスプレイ装置が、各々、ディスプレイパネルを具えることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、前記第１のディスプレイパネルが反射液晶ディスプレイパネルであることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のシステムにおいて、前記第２のディスプレイパネルが反射液晶ディスプレイパネルであることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかに記載のシステムが、前記光源内、あるいは前記複数色選択装置内に、所定の偏光を提供するプレ偏光子を具えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかに記載のシステムにおいて、前記複数色選択装置が、各部分が前記スペクトル成分光の少なくとも一つを有する複数の光の時系列的部分を提供するカラーホイールまたは電気的に制御されたシャッタ型シーケンシャルカラーフィルタを具えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれかに記載のシステムが、前記偏光ビームスプリッタと前記投影レンズの間に配置された偏光子を具えることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれかに記載のシステムにおいて、前記偏光ビームスプリッタが前記複数色選択装置からの唯一の偏光された光を受光してそれを前記二色性フィルタ装置に戻すことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項２乃至９のいずれかに記載のシステムにおいて、前記二色性フィルタが、前記第１のディスプレイパネルからの前記第１の光ビームと前記第２のディスプレイパネルからの前記第２の光ビームをまとめて、このまとめた光ビームを前記偏光ビームスプリッタへ戻すことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項２乃至１０のいずれかに記載のシステムにおいて、前記偏光ビームスプリッタが二本の光ビームのみを受光することを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムが、複数のスペクトル成分光に分離可能なスペクトルを有する光を提供する光源と；各部分が前記スペクトル成分光の少なくとも一つを備え、同じ方向に伝播するスペクトルが異なる光の複数のスクロール部分に分離される偏光を提供するように構成された複数色選択装置と；前記複数色選択装置の近傍に配置され、前記複数色選択装置からの唯一の偏光を受光するように構成されている前記偏光ビームスプリッタと；前記偏光ビームスプリッタの近傍に配置され、前記偏光ビームスプリッタからの光を、異なるスペクトルを有し異なる光路を伝播する第１及び第２の光ビームを含む少なくとも二本の光ビームに分離するように構成された前記二色性フィルタ装置と；前記二色性フィルタ装置からの前記第１の光ビームを受けてそれを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第１の反射ディスプレイ装置と；前記二色性フィルタ装置からの前記第２の光ビームを受けてそれを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第２の反射ディスプレイ装置と；前記偏光ビームスプリッタの近傍に配置され、画像投影のために前記偏光ビームスプリッタからの光を受光するように構成された投影レンズと；を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記第１及び第２の反射ディスプレイ装置の各々がディスプレイパネルを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記第１のディスプレイパネルが反射液晶ディスプレイパネルであることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載のシステムにおいて、前記第２のディスプレイパネルが反射液晶ディスプレイパネルであることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれかに記載のシステムが、前記光源内あるいは前記複数色選択装置内に、光に所定の偏光を提供するように構成されたプレ偏光子を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれかに記載のシステムにおいて、前記複数色選択装置が、前記ディスプレイパネルの表示領域に複数の光のスクロール部分を提供するスクロールカラーシステムを具え、各部分が前記スペクトル成分光の少なくとも一つを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれかに記載のシステムが、前記偏光ビームスプリッタと前記投影レンズの間に偏光子を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１２乃至１８のいずれかに記載のシステムにおいて、前記偏光ビームスプリッタが前記複数色選択装置からの唯一の偏光された光を受けてこれを前記二色性フィルタ装置に戻すことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１２乃至１９のいずれかに記載のシステムにおいて、前記二色性フィルタ装置が前記第１の反射ディスプレイパネルからの前記第１の光ビームと、前記第２の反射ディスプレイパネルからの前記第２の光ビームをまとめて、このまとめた光ビームを前記偏光ビームスプリッタに再度方向付けるようにしたことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１２乃至２０のいずれかに記載のシステムにおいて、前記偏光ビームスプリッタが二本の光ビームのみを受光することを特徴とするシステム。
【請求項２２】
前述の全ての請求項のいずれかに記載のシステムにおいて、前記二色性フィルタ装置が、少なくとも一の二色性面を有することを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載のシステムにおいて、前記二色性フィルタ装置が入射光をスペクトルの異なる３本の光ビームに分けるために少なくとも二つの二色性面を有することを特徴とするシステム。
【請求項２４】
添付図面のうち図２乃至６に記載されている、実質的に上述した、ツーパネルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影システムに用いられる二つの反射液晶ディスプレイパネルを具える画像投影エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
最も費用対効果の高い大スクリーンフラットパネルディスプレイは、フロントプロジェクタとリアプロジェクションテレビ（ＲＰＴＶ：Rear Projection Television）を含むプロジェクションタイプのディスプレイとなりうる高品位テレビ（ＨＤＴＶ：High Definition Television）である。このようなプロジェクションタイプディスプレイについていくつもの技術が開発されている。例えば、透過型高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：High Temperature Polysilicon）技術、テキサスインスツルメント社のＤＬＰ技術、ＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）技術などがある。これらの３つの技術のうち、ＬＣＯＳ技術は、最も廉価で最上の画質を得ることができると考えられている。しかし、ＬＣＯＳは、反射型デバイスであり、偏光変調が必要なため、光学エンジンの設計がこれらの３つの技術の中では最も複雑である。いくつかの開発されたエンジン設計には、スリーパネルタイプのものと、シングルパネルタイプのものがある。スリーパネルエンジンは、最大数のパネルとその他の光学部品を有し、これは部品コストとエンジン組み立てコストが最も高くなることを意味する。シングルパネルエンジンの設計は、コストは安いが、あまり有意ではない。なぜなら、フルカラー画像を再生するには、シングルパネルエンジンは、カラーシーケンシャルスキームあるいはカラースクロールスキームを適用しなくてはならないからである。シングルディスプレイパネルは、各原色の像を少なくともスリーパネルエンジンの３倍のフレームレートで表示しなくてはならない。このためには、ディスプレイパネルがこのような高速性を十分に支えられるものでなくてはならない。液晶モードの応答時間は大変短くなくてはならない。駆動回路に余分な外部格納メモリも必要である。更に、十分な輝度を得るためにディスプレイパネルのアクティブエリアも、スリーパネルエンジンのそれより大きい。これら要因のすべてがエンジンにかかるコストを上げている。ワンパネルエンジンは、通常、カラーブレイクアップの問題など、ビジュアルアーチファクトを欠点としてもつ。これは、フレームレートを更に高くすることで減少させることができるが、パネルのバックプレーンのデザインとエンジンデザインがより難しくなり、コストは更に高くなる。コストと性能の妥協点は、ツーパネルエンジンの設計である。ツーパネルエンジンの単純さは、シングルパネルエンジンに大変近いと言える。すなわち、エンジンコストはシングルパネルエンジンに近くすることができ、ビジュアルアーチファクトの量は大幅に減らすことができる。
【０００３】
図１は、従来の装置の簡単にしたツーパネルエンジン設計を示す図であり、これは、３つの原色光（赤、緑、青）を含む白色光源１０１、プレ偏光子１０２、電気的に制御された選択偏光回転フィルタ１０３、キュービック偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４、第１の反射ディスプレイパネル１０５、第２の反射ディスプレイパネル１０６、および投影レンズ１０７を具える。プレ偏光子１０２は、光源１０１からの白色光を所定の偏光、本例ではＰ−偏光、に偏光する。ここでは、緑と青の原色光がＳ−偏光に回転された偏光となって時系列的にＰＢＳ１０４に送られ、残りのスペクトルである赤色の原色光は偏光状態を変えることなく継続的に同ＰＢＳに送られる。キュービック偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４は、通常偏向ビーム分光および連結面１０８を有するマクニール（MacNeille）型であり、Ｐ−偏光された赤色光を第1の反射ディスプレイパネル１０５側に透過させ、Ｓ−偏光された緑および青色光を第2のディスプレイパネル１０６側に反射することによって、入射光を２つの光ビームに分離する。ここでは、二つの反射ディスプレイパネルは、ＰＢＳの二つの出射面１０９、１１０に隣接して配置されている。この2本の光ビームの偏光をディスプレイパネル１０５、１０６で変調した後、２本の反射光ビームは、画像データによって決定される異なる偏光状態に偏光され、ＰＢＳ１０４で検光される。
【０００４】
Ｓ−偏光の透過Ｔｓ（％）が常にあり、漏れ光と考えられるＰ−偏光された光の面１０８による反射Ｒｐ（％）が常にあるため、Ｒｐが約５％から１０％と典型的に大きく、Ｔｓが約１％〜２％のときにコントラストは減少する。暗イメージを表示することを考えると、電気的に制御された選択偏光回転フィルタ１０３からの赤色Ｐ−偏光の大部分は、面１０８を透過して第１のディスプレイパネル１０５に届き、偏光状態を変えることなくＰＢＳ１０４に反射され、ここでＲｐの部分が面１０８で投影レンズ１０７側へ反射される。電気的に制御された選択偏光回転フィルタ１０３からの面１０８で第２のディスプレイパネル１０６に向かって反射された赤色Ｐ−偏光の残りの部分は、偏光状態を変えることなくＰＢＳ１０４に戻り、面１０８を透過して投影レンズ１０７へ入射する。投影レンズ１０７に届く光の両部分は、Ｒｐが有意に大きいために、洩れ光を含むことになり、これが暗レベルを上げて、結果的にコントラスト率を下げる。これは、２つの直交する偏光を伴う光ビームによってＰＢＳ１０４を照射することと、単一のＰＢＳ１０４で二つのディスプレイパネル１０５、１０６からの２本の光ビームを連結することに起因する。
【０００５】
他の従来技術例で提言されている一方法を図１Ａに示す。ここでは、追加の受動的選択偏光回転フィルタ１１１と、クリーンアップ偏光子１１２とが、ＰＢＳ１０４と投影レンズ１０７の間に配置されている。選択偏光回転フィルタ１１１は、選択的に赤色Ｐ−偏光の洩れ光の偏光状態を９０度回転させてＳ−偏光とし、選択偏光回転フィルタ１１１と投影レンズ１０７間に配置されているクリーンアップ偏光子１１２によってフィルタ除去するようにしている。この構成は、前述の洩れ光をほとんど除去することができるが、欠点もある。第１に、選択偏光回転フィルタ１１１は、関係するスペクトル範囲の光のみに厳密なリターディションが与えられ、投影レンズ１０７によるイメージ投影用に意図された相補スペクトルのＰ−偏光された光を回転させることによって輝度にロスが生じないようにするために、大変精密に設計する必要がある。第２に、選択偏光回転フィルタ１１１が設計どおりに複製されるか製造された場合にのみ、この対策が有効になる。第３に、熱、アラインメント、その他の環境が選択偏光回転フィルタ１１２に影響して、均一性などの画質を悪くする。
【０００６】
上述した従来技術では、ＰＢＳ１０４の面１０８で分離される光ビームの２本の光路が、同等かつ均質でなくてはならないため、ＰＢＳがマクニール型などの所定のタイプのものに限定される。Ｍｏｘｔｅｋ社のＰｒｏＦｌｕｘ（登録商標）偏光子や、３Ｍ社の  Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標）ＰＢＳなどのいくつかの新しいタイプの高コントラストＰＢＳは、もう一方の光路が画像に歪を生じさせることがあるという理由で画像形成用に反射か透過のいずれかの光の一の光路のみを提供するだけであるため、従来技術には適用できない。
【０００７】
投影画像の色品質を考えると、投影システムが提供することができる色閾は、各原色光のスペクトルに依存する。スリーパネルシステム及びいくつかのワンパネルおよびツーパネルシステムを含む従来の投影システムのほとんどは、単に光源からの広帯域の白色光のスペクトルを３つの相補的コンポネントに分離するだけなので、光源の全スペクトルはより高い輝度に使用できるが、色純度が犠牲になる、すなわち、緑色光が黄緑がかり、赤色光がオレンジに見えてしまう。原色がＮＴＳＣなどの色基準に近いより良い色閾を得るために、シアンや黄色の光といった広帯白色光のある特定のスペクトル領域をフィルタ除去する追加のカラーフィルタがこれらのシステムに必要である。色に関する他の問題は、ＵＨＰ（登録商標）ランプなどの投影光源のスペクトルは、通常、赤色領域が不足しており、通常のエンジン設計において他の色に比べて投影画像上で赤色が暗くなるという問題である。
【０００８】
したがって、上述の欠点を軽減する方法を探すことが本発明の目的である。
【０００９】
本発明によれば、二色性フィルタ装置であって、光源からの光を所望の偏光を持つ光ビームに分けるように構成された偏光ビームスプリッタと、前記二色性フィルタ装置からのそれぞれの光ビームを受光しこれをフィルタ装置に戻して、前記偏光ビームスプリッタに再入射される連結光ビームを提供するように構成された複数の反射ディスプレイ装置との間に光学的に配置された二色性フィルタ装置を具え、所望しない偏光が投影されることを防ぐようにする投影システムを提供する。
【００１０】
好適な実施例では、複数の色成分、すなわち、赤、緑、青の３つの原色成分に分割することができるスペクトルを有する光を提供する広帯域光源と；
複数部分の光に時系列的に分離された偏光、あるいは同じ方向に伝播するスペクトルの異なるスクロール色光の複数部分に空間的に分離された偏光を提供するように構成された複数色選択装置と；
前記複数色選択装置の近傍に配置され、前記複数色選択装置からの唯一の偏光を受信するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と；
前記ＰＢＳからの光を異なる方向に伝播する第１及び第２の光ビームに分離するように構成された二色性フィルタ装置であって、前記第１の光ビームが前記複数色選択装置からの前記光の各部分のスペクトルの一部を含むスペクトルを有する光を含み、前記第２の光ビームが前記第１の光ビームと異なる前記光の各部分のスペクトルの一部を含むスペクトルを有する光を含む、二色性フィルタ装置と；
偏光変調を行うために前記二色性フィルタ装置からの第１の光ビームを受光して、それを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第１の反射液晶ディスプレイパネルと；
偏光変調を行うために前記二色性フィルタ装置からの第２の光ビームを受光し、それを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第２の反射液晶ディスプレイパネルと；
画像投影を行うために、前記偏光ビームスプリッタからの光を受光するよう構成された前記ＰＢＳの近傍に配置された投影レンズと；
前記ＰＢＳと前記投影レンズ間に配置された光学クリーンアップ偏光子と；
を具える。
【００１１】
本発明を使用することによって、以下の利点を得ることができる。まず、照明段階において、一の所定の偏光のみがＰＢＳに入射され、戻り光ビームも、パネル形状のディスプレイ装置から反射された二本の光ビームを二色性フィルタ装置によってまとめた一本の光ビームである。マクニール型のＰＢＳの場合は、Ｓ偏光の透過と、Ｐ偏光の主な反射に起因する上述の洩れ光が投影レンズに入射することが防止されて、高コントラスト率が達成される一方で、投影システムの設計全体がシンプルに保たれる。第２に、原色光のスペクトルを、スペクトルトリミング用の追加のカラーフィルタを設けることなく仕上げることができ、一又はそれ以上の原色光を一方のディスプレイパネルに二重に照射することによって、他の原色光に比較して強調しうる。第３に、光学部品を追加することなく複数の原色投影を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、二つの反射ディスプレイパネルを有する従来の投影ディスプレイシステムを示す図である。
【図１Ａ】図１Ａは、二つの反射ディスプレイパネルを有する従来の他の投影ディスプレイシステムを示す図である。
【図２】図２は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第１の好ましい実施例を示す図である。
【図３】図３は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第２の好ましい実施例を示す図である。
【図４】図４は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第３の好ましい実施例を示す図である。
【図５】図５は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第４の好ましい実施例を示す図である。
【図６】図６は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第５の好ましい実施例を示す図である。
【００１３】
図面を参照すると、図２は、本発明を実施するフルカラーツーパネル投影システムの第１の好ましい実施例を示す図である。この投影システムは、光源２０１と、二色選択装置２０２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０３と、二色性フィルタ装置２０４と、二つの反射型液晶ディスプレイ２０５、２０６と、投影レンズ２０７とを具える。
【００１４】
光源２０１は、白色光２０８を出射する投影ランプであり、この光は赤、緑、青の３つの原色光成分に分離することができる。白色光２０８は、二色選択装置２０２に入射する。この装置は、ある場合は、回転式カラーホイールなどのシーケンシャルカラー型か、あるいは、市場で入手可能なカラーリンク社のColorSwitch（商標）などの電気的に制御可能なシャッタ型のカラー切り替えフィルタであり、他の場合は、回転プリズム、回転可能なカラードラム、または回転可能なスパイラルカラーホイールなど、スクロールカラー型システムである。特に、シーケンシャルカラー型は、フレームリフレッシュ型のディスプレイパネルにより好適であり、一方、スクロールカラー型は、プログレッシブスキャン型のディスプレイパネルにより好適である。ここで、二色選択装置２０２は、一般的に、図示しない一体的光学器械に埋め込まれており、ディスプレイパネルに入射する均質及び均一な断面角形の光ビームを提供する。光源と、二色選択装置又は一体的光学器械との間の光路内には、図示しないプレ偏光器が設けられており、二色選択装置２０２からの出射光を所定の偏光、本実施例ではＳ−偏光、に偏光する。
【００１５】
二色選択装置２０２は光ビームを提供し、これはスペクトルの異なる２本の時系列的な光部分、あるいはカラースクロール部分に分けられる。各部分は、二つの原色成分を含む。シーケンシャルカラー型の場合は、一例としてカラーホイールが二つのタイプのカラーフィルタセグメントを具え、一方が黄色の光（赤と緑）を透過し、他方がマジェンタ光（赤と青）を透過する。同様に、スクロールカラー型の場合は、二色選択装置２０２は、一方が黄色の光（赤と緑）で、他方がマジェンタ光（赤と青）である二本の連続ラスタ走査ストライプを提供し、二つの反射ディスプレイパネル２０５、２０６の表示領域が位置する面に画像をつくる。
【００１６】
偏光ビームスプリッタ２０３は、この好ましい実施例では、典型的にはマクニールタイプのＰＢＳなどの広帯域ＰＢＳであり、Ｓ−偏光のほとんどを反射して、Ｐ−偏光のほとんどを透過する偏光面２０９を具える。ＰＢＳ２０３は、二色選択装置２０２からのＳ−偏光２１０を受光して、そのほとんどをその近傍にある二色性フィルタ装置２０４側に反射する。残りのＳ−偏光２１１は、偏光面２０９を透過してＰＢＳ２０３の出射面２１２へ出て、表示パネル２０５、２０６と投影レンズのいずれへも到達できないので、投影画像に洩れ光が生じない。
【００１７】
二色性フィルタ装置２０４は、色分解のために少なくとも一の光学面を有していなければならない。この好ましい実施例では、二色性ミラープレートの光路よりも光路が短いためキュービック二色性ビームスプリッタが好ましい。二色性ビームスプリッタ２０４は、選択的に赤色光２１３を第１の反射ディスプレイパネル２０５へ透過させ（あるいは反射する）、選択的にシアン光２１４（緑と青）を第２の反射ディスプレイパネル２０６側へ反射する（あるいは透過する）。
【００１８】
第１の反射液晶ディスプレイパネル２０５は、受光した赤色画像情報に基づいて偏光変調した赤色光２１５を反射し、第２の反射液晶ディスプレイパネル２０６は、受光した対応する原色の画像情報に基づいて偏光変調した緑／青光２１６を反射する。この結果、二つのディスプレイパネル２０５、２０６によって反射された二本の光ビーム２１５、２１６は、複数の偏光状態を含むことになる。
【００１９】
この反射された赤色光２１５と、緑／青色光２１６は、逆の光路をたどり、二色性ビームスプリッタ２０４に入射する。赤色光２１５は二色性面２１７を透過し（または反射する）、緑／青色光２１６は二色性面２１７で反射され（又は透過する）て、これらの光は単一の光ビーム２１８にまとめられ、ＰＢＳ２０３に入射する。二色性フィルタ装置２０４についての一つの条件は、Ｓ−及びＰ−偏光された光のスペクトル条件に合うように設計されなくてはならないことである。
【００２０】
この逆の光路では、ＰＢＳ２０３は検光子として作用し、二色性ビームスプリッタ２０４からのほとんどのＳ−偏光された光２１９は光源方向に反射され、ほとんどのＰ−偏光された光２２０はＰＢＳ２０３を介して投影レンズ２０７側へ透過されて画像を投影する。反射されなかったわずかなＳ−偏光は、偏光面２０９を透過して、ＰＢＳ２０３と投影レンズ２０７間にクリーンアップ偏光子２２１が配置されている場合には、フィルタで除去され、このＳ−偏光が投影レンズ２０７に入射して光が洩れることがないようにする。ある種類のＰＢＳは、Ｔｓが小さいので、クリーンアップ偏光子２２１は不要である。透過しなかったＰ−偏光は、偏光面２０９で光源方向に反射されるので、やはり光の洩れは全く生じない。
【００２１】
図２に示す実施例では、原色光の一つである赤色光は、第１のディスプレイパネル２０５を、他の二つの原色光である緑と青色光の第２のディスプレイパネル２０６への照射の２倍照射する。通常光源２０１からの赤色光が不足しているので、このことは投影画像上で赤色を効果的に強調して最適な色バランスを提供する。
【００２２】
二色選択装置２０２が提供する光の二つの部分はスペクトル的に互いに独立しているので、これらの光のスペクトルは色純度において最適化されうる。二色選択装置２０２のスペクトル特性の設計によって、光源からの光の所定のスペクトル領域が、ある場合にはフィルタで除去され、別の場合には投影画像において強調される。赤色及び緑色の原色光を含む光の第１の部分のスペクトルが、シアン色の波長付近に遮断波長λ１を有する一方、赤色および青色の原色光を含む光のもう一方の部分のスペクトルも、シアン色の波長付近に遮断波長λ２を有する。λ１＞λ２であれば、λ１とλ２間のスペクトル領域はフィルタで除去され、ＰＢＳ２０３へ透過されない。一方、λ１＜λ２であれば、緑色および青色の両方の原色光がλ１とλ２間のスペクトル領域を有するので、このスペクトル領域は投影画像上で強調される。
【００２３】
様々なタイプの偏光ビームスプリッタを本発明に使用することができる。図３は、市場で入手可能な、Ｍｏｘｔｅｋ社のＰｒｏＦｌｕｘ（登録商標）偏光子などの、高コントラストのマイクロワイヤグリッドＰＢＳプレート３０１を用いた本発明の第２の好ましい実施例を示す図である。マイクロワイヤグリッドＰＢＳを透過した画像は歪むことがあるため、像形成はＰ−偏光された光の透過ではなくむしろＳ−偏光された光の反射による。光源３０２からの光は、二色選択装置３０３を通過して、Ｐ−偏光され、マイクロワイヤグリッドＰＢＳ３０１を透過して二色性ビームスプリッタ３０４に入る。逆の光路において、二つのディスプレイパネル３０５、３０６からの偏光変調された光ビームは、二色性ビームスプリッタ３０４によって一本の光ビームにまとめられ、次いでマイクロワイヤグリッドＰＢＳ３０１によって検光されるので、Ｓ−偏光された光３０７が投影レンズ３０８側に反射されて画像が投影され、一方Ｐ−偏光された光３０９は光源方向に透過される。
【００２４】
様々なタイプの二色性フィルタ装置を本発明に適用することができる。図４及び図５は、それぞれ本発明の第３及び第４の好ましい実施例を示す図である。これらの図は、第３の好ましい実施例（図４）において、二色性ビームスプリッタ装置が光路の補填用にガラスプレート４０２を必要とする低コストの二色性ミラープレート４０１に置き換えられていること、また、第４の好ましい実施例（図５）において、内面全反射（ＴＩＲ：Total Internal Reflection）プリズム５０１と５０２に置き換えられていること以外は、全ての部分で第１の好ましい実施例と同じである。
【００２５】
図６は、本発明の第５の好ましい実施例を示す図であり、ここでは二色性ビームスプリッタ装置が、Ｘ−キューブプリズム６０１である。このプリズムは、ＰＢＳ６０４からの入射光を相補的なスペクトルを有する３本の光ビームに分離してこれらを異なる三方向に方向付ける２つの二色性面６０２、６０３を有する。Ｘ−キューブプリズム６０１の二つの出射面６０７、６０８の近傍に、二本の光ビーム６０９、６１０をそれぞれ受光する第１のディスプレイパネル６０５と、第２のディスプレイパネル６０６を配置して、所望しないスペクトルを持つ残りの光ビーム６１１は投影画像に入射させることなく出射面６１２から投影システムの外に出すようにすることによって、更なるスペクトルトリミングを達成することができる。
【００２６】
本発明の第６の好適な実施例（図示せず）は、第１の好適な実施例と同様であるが、以下の変更がなされている。光源２０１は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４の、４つの原色成分光を具えると考えられる。二色選択装置２０２は、この装置で選択された色光の時系列部分あるいはカラースクロール部分がＣ１とＣ３を有し、選択された色光の他の部分がＣ２とＣ４を有するように設計されている。二色性フィルタ装置２０４は、ここで分離された第１の光ビーム２１３が時系列的か、またはカラースクロールされたＣ１／Ｃ２光を有し、分離された第２の光ビーム２１４が時系列的か、またはカラースクロールされたＣ３／Ｃ４光を有するように設計されている。二つのディスプレイパネル２０５、２０６は、対応する原色の画像を表示できるように設計されている。このような変更によって、この好ましい実施例は、４原色投影システムとなる。同じ原理によって、三色選択装置を用いて色閾を最大にして、５または６の原色投影システムを実現することができる。
【００２７】
本発明では、どのようなタイプの偏光ビームスプリッタ、または二色性フィルタ装置が使用されたとしても、二つの反射ディスプレイパネルを有する投影システムの画像コントラストを低減させないために、偏光ビームスプリッタによってＳ−偏光された光の透過と、Ｐ−偏光された光の反射によって所望されない光が投影レンズに入ることを防止できる。
【００２８】
二つの反射液晶ディスプレイパネルを有する投影システムを提供して、システムのコントラスト率と投影された画像の色閾を最適にすることができる。
【００２９】
本発明は好適な実施例のコンテキストにおいて述べられているが、この記載と教示は例示的なものであって、請求項の範囲を限定するものではないことは当業者には明らかである。本発明は数多くの変更と変形を提言するものである。
【図１】
2005301230.tif 000003
【図１Ａ】
2005301230.tif 000004
【図２】
2005301230.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月9日(2005.5.9)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影システムに用いられる二つの反射液晶ディスプレイパネルを具える画像投影エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
最も費用対効果の高い大スクリーンフラットパネルディスプレイは、フロントプロジェクタとリアプロジェクションテレビ（ＲＰＴＶ：Rear Projection Television）を含むプロジェクションタイプのディスプレイとなりうる高品位テレビ（ＨＤＴＶ：High Definition Television）である。このようなプロジェクションタイプディスプレイについていくつもの技術が開発されている。例えば、透過型高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：High Temperature Polysilicon）技術、テキサスインスツルメント社のＤＬＰ技術、ＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）技術などがある。これらの３つの技術のうち、ＬＣＯＳ技術は、最も廉価で最上の画質を得ることができると考えられている。しかし、ＬＣＯＳは、反射型デバイスであり、偏光変調が必要なため、光学エンジンの設計がこれらの３つの技術の中では最も複雑である。いくつかの開発されたエンジン設計には、スリーパネルタイプのものと、シングルパネルタイプのものがある。スリーパネルエンジンは、最大数のパネルとその他の光学部品を有し、これは部品コストとエンジン組み立てコストが最も高くなることを意味する。シングルパネルエンジンの設計は、コストは安いが、あまり有意ではない。なぜなら、フルカラー画像を再生するには、シングルパネルエンジンは、カラーシーケンシャルスキームあるいはカラースクロールスキームを適用しなくてはならないからである。シングルディスプレイパネルは、各原色の像を少なくともスリーパネルエンジンの３倍のフレームレートで表示しなくてはならない。このためには、ディスプレイパネルがこのような高速性を十分に支えられるものでなくてはならない。液晶モードの応答時間は大変短くなくてはならない。駆動回路に余分な外部格納メモリも必要である。更に、十分な輝度を得るためにディスプレイパネルのアクティブエリアも、スリーパネルエンジンのそれより大きい。これら要因のすべてがエンジンにかかるコストを上げている。ワンパネルエンジンは、通常、カラーブレイクアップの問題など、ビジュアルアーチファクトを欠点としてもつ。これは、フレームレートを更に高くすることで減少させることができるが、パネルのバックプレーンのデザインとエンジンデザインがより難しくなり、コストは更に高くなる。コストと性能の妥協点は、ツーパネルエンジンの設計である。ツーパネルエンジンの単純さは、シングルパネルエンジンに大変近いと言える。すなわち、エンジンコストはシングルパネルエンジンに近くすることができ、ビジュアルアーチファクトの量は大幅に減らすことができる。
【０００３】
図１は、従来の装置の簡単にしたツーパネルエンジン設計を示す図であり、これは、３つの原色光（赤、緑、青）を含む白色光源１０１、プレ偏光子１０２、電気的に制御された選択偏光回転フィルタ１０３、キュービック偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４、第１の反射ディスプレイパネル１０５、第２の反射ディスプレイパネル１０６、および投影レンズ１０７を具える。プレ偏光子１０２は、光源１０１からの白色光を所定の偏光、本例ではＰ−偏光、に偏光する。ここでは、緑と青の原色光がＳ−偏光に回転された偏光となって時系列的にＰＢＳ１０４に送られ、残りのスペクトルである赤色の原色光は偏光状態を変えることなく継続的に同ＰＢＳに送られる。キュービック偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０４は、通常偏向ビーム分光および連結面１０８を有するマクニール（MacNeille）型であり、Ｐ−偏光された赤色光を第1の反射ディスプレイパネル１０５側に透過させ、Ｓ−偏光された緑および青色光を第2のディスプレイパネル１０６側に反射することによって、入射光を２つの光ビームに分離する。ここでは、二つの反射ディスプレイパネルは、ＰＢＳの二つの出射面１０９、１１０に隣接して配置されている。この2本の光ビームの偏光をディスプレイパネル１０５、１０６で変調した後、２本の反射光ビームは、画像データによって決定される異なる偏光状態に偏光され、ＰＢＳ１０４で検光される。
【０００４】
Ｓ−偏光の透過Ｔｓ（％）が常にあり、漏れ光と考えられるＰ−偏光された光の面１０８による反射Ｒｐ（％）が常にあるため、Ｒｐが約５％から１０％と典型的に大きく、Ｔｓが約１％〜２％のときにコントラストは減少する。暗イメージを表示することを考えると、電気的に制御された選択偏光回転フィルタ１０３からの赤色Ｐ−偏光の大部分は、面１０８を透過して第１のディスプレイパネル１０５に届き、偏光状態を変えることなくＰＢＳ１０４に反射され、ここでＲｐの部分が面１０８で投影レンズ１０７側へ反射される。電気的に制御された選択偏光回転フィルタ１０３からの面１０８で第２のディスプレイパネル１０６に向かって反射された赤色Ｐ−偏光の残りの部分は、偏光状態を変えることなくＰＢＳ１０４に戻り、面１０８を透過して投影レンズ１０７へ入射する。投影レンズ１０７に届く光の両部分は、Ｒｐが有意に大きいために、洩れ光を含むことになり、これが暗レベルを上げて、結果的にコントラスト率を下げる。これは、２つの直交する偏光を伴う光ビームによってＰＢＳ１０４を照射することと、単一のＰＢＳ１０４で二つのディスプレイパネル１０５、１０６からの２本の光ビームを連結することに起因する。
【０００５】
他の従来技術例で提言されている一方法を図１Ａに示す。ここでは、追加の受動的選択偏光回転フィルタ１１１と、クリーンアップ偏光子１１２とが、ＰＢＳ１０４と投影レンズ１０７の間に配置されている。選択偏光回転フィルタ１１１は、選択的に赤色Ｐ−偏光の洩れ光の偏光状態を９０度回転させてＳ−偏光とし、選択偏光回転フィルタ１１１と投影レンズ１０７間に配置されているクリーンアップ偏光子１１２によってフィルタ除去するようにしている。この構成は、前述の洩れ光をほとんど除去することができるが、欠点もある。第１に、選択偏光回転フィルタ１１１は、関係するスペクトル範囲の光のみに厳密なリターディションが与えられ、投影レンズ１０７によるイメージ投影用に意図された相補スペクトルのＰ−偏光された光を回転させることによって輝度にロスが生じないようにするために、大変精密に設計する必要がある。第２に、選択偏光回転フィルタ１１１が設計どおりに複製されるか製造された場合にのみ、この対策が有効になる。第３に、熱、アラインメント、その他の環境が選択偏光回転フィルタ１１２に影響して、均一性などの画質を悪くする。
【０００６】
上述した従来技術では、ＰＢＳ１０４の面１０８で分離される光ビームの２本の光路が、同等かつ均質でなくてはならないため、ＰＢＳがマクニール型などの所定のタイプのものに限定される。Ｍｏｘｔｅｋ社のＰｒｏＦｌｕｘ（登録商標）偏光子や、３Ｍ社の  Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標）ＰＢＳなどのいくつかの新しいタイプの高コントラストＰＢＳは、もう一方の光路が画像に歪を生じさせることがあるという理由で画像形成用に反射か透過のいずれかの光の一の光路のみを提供するだけであるため、従来技術には適用できない。
【０００７】
投影画像の色品質を考えると、投影システムが提供することができる色閾は、各原色光のスペクトルに依存する。スリーパネルシステム及びいくつかのワンパネルおよびツーパネルシステムを含む従来の投影システムのほとんどは、単に光源からの広帯域の白色光のスペクトルを３つの相補的コンポネントに分離するだけなので、光源の全スペクトルはより高い輝度に使用できるが、色純度が犠牲になる、すなわち、緑色光が黄緑がかり、赤色光がオレンジに見えてしまう。原色がＮＴＳＣなどの色基準に近いより良い色閾を得るために、シアンや黄色の光といった広帯白色光のある特定のスペクトル領域をフィルタ除去する追加のカラーフィルタがこれらのシステムに必要である。色に関する他の問題は、ＵＨＰ（登録商標）ランプなどの投影光源のスペクトルは、通常、赤色領域が不足しており、通常のエンジン設計において他の色に比べて投影画像上で赤色が暗くなるという問題である。
【０００８】
したがって、上述の欠点を軽減する方法を探すことが本発明の目的である。
【０００９】
本発明によれば、二色性フィルタ装置であって、光源からの光を所望の偏光を持つ光ビームに分けるように構成された偏光ビームスプリッタと、前記二色性フィルタ装置からのそれぞれの光ビームを受光しこれをフィルタ装置に戻して、前記偏光ビームスプリッタに再入射される連結光ビームを提供するように構成された複数の反射ディスプレイ装置との間に光学的に配置された二色性フィルタ装置を具え、所望しない偏光が投影されることを防ぐようにする投影システムを提供する。
【００１０】
好適な実施例では、複数の色成分、すなわち、赤、緑、青の３つの原色成分に分割することができるスペクトルを有する光を提供する広帯域光源と；
複数部分の光に時系列的に分離された偏光、あるいは同じ方向に伝播するスペクトルの異なるスクロール色光の複数部分に空間的に分離された偏光を提供するように構成された複数色選択装置と；
前記複数色選択装置の近傍に配置され、前記複数色選択装置からの唯一の偏光を受信するように構成された偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と；
前記ＰＢＳからの光を異なる方向に伝播する第１及び第２の光ビームに分離するように構成された二色性フィルタ装置であって、前記第１の光ビームが前記複数色選択装置からの前記光の各部分のスペクトルの一部を含むスペクトルを有する光を含み、前記第２の光ビームが前記第１の光ビームと異なる前記光の各部分のスペクトルの一部を含むスペクトルを有する光を含む、二色性フィルタ装置と；
偏光変調を行うために前記二色性フィルタ装置からの第１の光ビームを受光して、それを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第１の反射液晶ディスプレイパネルと；
偏光変調を行うために前記二色性フィルタ装置からの第２の光ビームを受光し、それを前記二色性フィルタ装置に戻すように構成された第２の反射液晶ディスプレイパネルと；
画像投影を行うために、前記偏光ビームスプリッタからの光を受光するよう構成された前記ＰＢＳの近傍に配置された投影レンズと；
前記ＰＢＳと前記投影レンズ間に配置された光学クリーンアップ偏光子と；
を具える。
【００１１】
本発明を使用することによって、以下の利点を得ることができる。まず、照明段階において、一の所定の偏光のみがＰＢＳに入射され、戻り光ビームも、パネル形状のディスプレイ装置から反射された二本の光ビームを二色性フィルタ装置によってまとめた一本の光ビームである。マクニール型のＰＢＳの場合は、Ｓ偏光の透過と、Ｐ偏光の主な反射に起因する上述の洩れ光が投影レンズに入射することが防止されて、高コントラスト率が達成される一方で、投影システムの設計全体がシンプルに保たれる。第２に、原色光のスペクトルを、スペクトルトリミング用の追加のカラーフィルタを設けることなく仕上げることができ、一又はそれ以上の原色光を一方のディスプレイパネルに二重に照射することによって、他の原色光に比較して強調しうる。第３に、光学部品を追加することなく複数の原色投影を達成することができる。
【００１２】
図面を参照すると、図２は、本発明を実施するフルカラーツーパネル投影システムの第１の好ましい実施例を示す図である。この投影システムは、光源２０１と、二色選択装置２０２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０３と、二色性フィルタ装置２０４と、二つの反射型液晶ディスプレイ２０５、２０６と、投影レンズ２０７とを具える。
【００１３】
光源２０１は、白色光２０８を出射する投影ランプであり、この光は赤、緑、青の３つの原色光成分に分離することができる。白色光２０８は、二色選択装置２０２に入射する。この装置は、ある場合は、回転式カラーホイールなどのシーケンシャルカラー型か、あるいは、市場で入手可能なカラーリンク社のColorSwitch（商標）などの電気的に制御可能なシャッタ型のカラー切り替えフィルタであり、他の場合は、回転プリズム、回転可能なカラードラム、または回転可能なスパイラルカラーホイールなど、スクロールカラー型システムである。特に、シーケンシャルカラー型は、フレームリフレッシュ型のディスプレイパネルにより好適であり、一方、スクロールカラー型は、プログレッシブスキャン型のディスプレイパネルにより好適である。ここで、二色選択装置２０２は、一般的に、図示しない一体的光学器械に埋め込まれており、ディスプレイパネルに入射する均質及び均一な断面角形の光ビームを提供する。光源と、二色選択装置又は一体的光学器械との間の光路内には、図示しないプレ偏光器が設けられており、二色選択装置２０２からの出射光を所定の偏光、本実施例ではＳ−偏光、に偏光する。
【００１４】
二色選択装置２０２は光ビームを提供し、これはスペクトルの異なる２本の時系列的な光部分、あるいはカラースクロール部分に分けられる。各部分は、二つの原色成分を含む。シーケンシャルカラー型の場合は、一例としてカラーホイールが二つのタイプのカラーフィルタセグメントを具え、一方が黄色の光（赤と緑）を透過し、他方がマジェンタ光（赤と青）を透過する。同様に、スクロールカラー型の場合は、二色選択装置２０２は、一方が黄色の光（赤と緑）で、他方がマジェンタ光（赤と青）である二本の連続ラスタ走査ストライプを提供し、二つの反射ディスプレイパネル２０５、２０６の表示領域が位置する面に画像をつくる。
【００１５】
偏光ビームスプリッタ２０３は、この好ましい実施例では、典型的にはマクニールタイプのＰＢＳなどの広帯域ＰＢＳであり、Ｓ−偏光のほとんどを反射して、Ｐ−偏光のほとんどを透過する偏光面２０９を具える。ＰＢＳ２０３は、二色選択装置２０２からのＳ−偏光２１０を受光して、そのほとんどをその近傍にある二色性フィルタ装置２０４側に反射する。残りのＳ−偏光２１１は、偏光面２０９を透過してＰＢＳ２０３の出射面２１２へ出て、表示パネル２０５、２０６と投影レンズのいずれへも到達できないので、投影画像に洩れ光が生じない。
【００１６】
二色性フィルタ装置２０４は、色分解のために少なくとも一の光学面を有していなければならない。この好ましい実施例では、二色性ミラープレートの光路よりも光路が短いためキュービック二色性ビームスプリッタが好ましい。二色性ビームスプリッタ２０４は、選択的に赤色光２１３を第１の反射ディスプレイパネル２０５へ透過させ（あるいは反射する）、選択的にシアン光２１４（緑と青）を第２の反射ディスプレイパネル２０６側へ反射する（あるいは透過する）。
【００１７】
第１の反射液晶ディスプレイパネル２０５は、受光した赤色画像情報に基づいて偏光変調した赤色光２１５を反射し、第２の反射液晶ディスプレイパネル２０６は、受光した対応する原色の画像情報に基づいて偏光変調した緑／青光２１６を反射する。この結果、二つのディスプレイパネル２０５、２０６によって反射された二本の光ビーム２１５、２１６は、複数の偏光状態を含むことになる。
【００１８】
この反射された赤色光２１５と、緑／青色光２１６は、逆の光路をたどり、二色性ビームスプリッタ２０４に入射する。赤色光２１５は二色性面２１７を透過し（または反射する）、緑／青色光２１６は二色性面２１７で反射され（又は透過する）て、これらの光は単一の光ビーム２１８にまとめられ、ＰＢＳ２０３に入射する。二色性フィルタ装置２０４についての一つの条件は、Ｓ−及びＰ−偏光された光のスペクトル条件に合うように設計されなくてはならないことである。
【００１９】
この逆の光路では、ＰＢＳ２０３は検光子として作用し、二色性ビームスプリッタ２０４からのほとんどのＳ−偏光された光２１９は光源方向に反射され、ほとんどのＰ−偏光された光２２０はＰＢＳ２０３を介して投影レンズ２０７側へ透過されて画像を投影する。反射されなかったわずかなＳ−偏光は、偏光面２０９を透過して、ＰＢＳ２０３と投影レンズ２０７間にクリーンアップ偏光子２２１が配置されている場合には、フィルタで除去され、このＳ−偏光が投影レンズ２０７に入射して光が洩れることがないようにする。ある種類のＰＢＳは、Ｔｓが小さいので、クリーンアップ偏光子２２１は不要である。透過しなかったＰ−偏光は、偏光面２０９で光源方向に反射されるので、やはり光の洩れは全く生じない。
【００２０】
図２に示す実施例では、原色光の一つである赤色光は、第１のディスプレイパネル２０５を、他の二つの原色光である緑と青色光の第２のディスプレイパネル２０６への照射の２倍照射する。通常光源２０１からの赤色光が不足しているので、このことは投影画像上で赤色を効果的に強調して最適な色バランスを提供する。
【００２１】
二色選択装置２０２が提供する光の二つの部分はスペクトル的に互いに独立しているので、これらの光のスペクトルは色純度において最適化されうる。二色選択装置２０２のスペクトル特性の設計によって、光源からの光の所定のスペクトル領域が、ある場合にはフィルタで除去され、別の場合には投影画像において強調される。赤色及び緑色の原色光を含む光の第１の部分のスペクトルが、シアン色の波長付近に遮断波長λ１を有する一方、赤色および青色の原色光を含む光のもう一方の部分のスペクトルも、シアン色の波長付近に遮断波長λ２を有する。λ１＞λ２であれば、λ１とλ２間のスペクトル領域はフィルタで除去され、ＰＢＳ２０３へ透過されない。一方、λ１＜λ２であれば、緑色および青色の両方の原色光がλ１とλ２間のスペクトル領域を有するので、このスペクトル領域は投影画像上で強調される。
【００２２】
様々なタイプの偏光ビームスプリッタを本発明に使用することができる。図３は、市場で入手可能な、Ｍｏｘｔｅｋ社のＰｒｏＦｌｕｘ（登録商標）偏光子などの、高コントラストのマイクロワイヤグリッドＰＢＳプレート３０１を用いた本発明の第２の好ましい実施例を示す図である。マイクロワイヤグリッドＰＢＳを透過した画像は歪むことがあるため、像形成はＰ−偏光された光の透過ではなくむしろＳ−偏光された光の反射による。光源３０２からの光は、二色選択装置３０３を通過して、Ｐ−偏光され、マイクロワイヤグリッドＰＢＳ３０１を透過して二色性ビームスプリッタ３０４に入る。逆の光路において、二つのディスプレイパネル３０５、３０６からの偏光変調された光ビームは、二色性ビームスプリッタ３０４によって一本の光ビームにまとめられ、次いでマイクロワイヤグリッドＰＢＳ３０１によって検光されるので、Ｓ−偏光された光３０７が投影レンズ３０８側に反射されて画像が投影され、一方Ｐ−偏光された光３０９は光源方向に透過される。
【００２３】
様々なタイプの二色性フィルタ装置を本発明に適用することができる。図４及び図５は、それぞれ本発明の第３及び第４の好ましい実施例を示す図である。これらの図は、第３の好ましい実施例（図４）において、二色性ビームスプリッタ装置が光路の補填用にガラスプレート４０２を必要とする低コストの二色性ミラープレート４０１に置き換えられていること、また、第４の好ましい実施例（図５）において、内面全反射（ＴＩＲ：Total Internal Reflection）プリズム５０１と５０２に置き換えられていること以外は、全ての部分で第１の好ましい実施例と同じである。
【００２４】
図６は、本発明の第５の好ましい実施例を示す図であり、ここでは二色性ビームスプリッタ装置が、Ｘ−キューブプリズム６０１である。このプリズムは、ＰＢＳ６０４からの入射光を相補的なスペクトルを有する３本の光ビームに分離してこれらを異なる三方向に方向付ける２つの二色性面６０２、６０３を有する。Ｘ−キューブプリズム６０１の二つの出射面６０７、６０８の近傍に、二本の光ビーム６０９、６１０をそれぞれ受光する第１のディスプレイパネル６０５と、第２のディスプレイパネル６０６を配置して、所望しないスペクトルを持つ残りの光ビーム６１１は投影画像に入射させることなく出射面６１２から投影システムの外に出すようにすることによって、更なるスペクトルトリミングを達成することができる。
【００２５】
本発明の第６の好適な実施例（図示せず）は、第１の好適な実施例と同様であるが、以下の変更がなされている。光源２０１は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３およびＣ４の、４つの原色成分光を具えると考えられる。二色選択装置２０２は、この装置で選択された色光の時系列部分あるいはカラースクロール部分がＣ１とＣ３を有し、選択された色光の他の部分がＣ２とＣ４を有するように設計されている。二色性フィルタ装置２０４は、ここで分離された第１の光ビーム２１３が時系列的か、またはカラースクロールされたＣ１／Ｃ２光を有し、分離された第２の光ビーム２１４が時系列的か、またはカラースクロールされたＣ３／Ｃ４光を有するように設計されている。二つのディスプレイパネル２０５、２０６は、対応する原色の画像を表示できるように設計されている。このような変更によって、この好ましい実施例は、４原色投影システムとなる。同じ原理によって、三色選択装置を用いて色閾を最大にして、５または６の原色投影システムを実現することができる。
【００２６】
本発明では、どのようなタイプの偏光ビームスプリッタ、または二色性フィルタ装置が使用されたとしても、二つの反射ディスプレイパネルを有する投影システムの画像コントラストを低減させないために、偏光ビームスプリッタによってＳ−偏光された光の透過と、Ｐ−偏光された光の反射によって所望されない光が投影レンズに入ることを防止できる。
【００２７】
二つの反射液晶ディスプレイパネルを有する投影システムを提供して、システムのコントラスト率と投影された画像の色閾を最適にすることができる。
【００２８】
本発明は好適な実施例のコンテキストにおいて述べられているが、この記載と教示は例示的なものであって、請求項の範囲を限定するものではないことは当業者には明らかである。本発明は数多くの変更と変形を提言するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、二つの反射ディスプレイパネルを有する従来の投影ディスプレイシステムを示す図である。
【図１Ａ】図１Ａは、二つの反射ディスプレイパネルを有する従来の他の投影ディスプレイシステムを示す図である。
【図２】図２は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第１の好ましい実施例を示す図である。
【図３】図３は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第２の好ましい実施例を示す図である。
【図４】図４は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第３の好ましい実施例を示す図である。
【図５】図５は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第４の好ましい実施例を示す図である。
【図６】図６は、本発明にかかる二つの反射ディスプレイパネルを有する投影ディスプレイシステムの第５の好ましい実施例を示す図である。
【外国語明細書】
2005301230000001.pdf
2005301230000002.pdf
2005301230000003.pdf
2005301230000004.pdf