(57)【要約】【課題】製造が容易で、照明系の光学部品の数が縮減されるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスを提供すること。【解決手段】本発明は、光源、および、照明ビームを供給するための光導波手段を持つ照明系と、前記照明ビームを映像情報で変調して、スクリーン上に前記映像を投射するための映像表示系と、望ましい特性を持つ前記照明ビームの部分を、前記映像表示系に選択的に透過させるための手段と、前記照明ビームの未使用部を、前記映像表示系の再照明のために前記照明系に戻すための手段と、を有するプロジェクション・ディスプレイ・デバイスに関するものである。前記プロジェクション・ディスプレイ・デバイスの効率を改善するために、反射手段が、前記光導波手段の前記入射表面の一部に設けられており、そして、前記照明ビームの前記未使用部が、前記光導波手段の内部に戻される。
2004527013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、および、前記光源からの光を入射するための入射表面および照明ビームを供給するための出射表面を持つ光導波手段を持つ照明系と、
前記照明ビームを映像情報で変調して、スクリーン上に前記映像を投射するための表示パネルを持つ映像表示系と、
望ましい特性を持つ前記照明ビームの部分を、前記映像表示系に選択的に透過させるための手段と、
前記照明ビームの未使用部を、前記映像表示系の再照明のために前記照明系に戻すための手段と、を有するプロジェクション・ディスプレイ・デバイスにおいて、
反射手段が、前記光導波手段の前記入射表面の一部に設けられており、そして、前記照明ビームの前記未使用部が、前記光導波手段の内部に戻されることを特徴とするプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項２】
前記光導波手段が、光学的に透明な物質から成るロッドを有することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項３】
前記光導波手段が、反射壁を備えたキャビティを有することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項４】
前記照明ビームの前記未使用部が、前記光導波手段の内部に、その出射表面を介して戻されることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項５】
前記反射手段が、前記光導波手段の前記入射表面の前記部分に設けられた反射層であることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項６】
前記反射手段が、第1の部分と、前記第1の部分のまわりに配置され、そして、前記入射表面の非被覆部分によって前記第1の部分から分離された第2の部分とに分割された反射層を有することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項７】
望ましい特性を持つ前記照明ビームの前記部分を選択的に透過させるための前記手段が、反射偏光子を有することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項８】
前記望ましい特性を持つ前記照明ビームの前記部分を選択的に透過させるための前記手段が、ダイクロイック・カラー・フィルタを有することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項９】
前記望ましい特性を持つ前記照明ビームの前記部分を選択的に透過させるための前記手段が、前記照明ビームの赤色、緑色、青色の部分を、それぞれ、透過させるための3個のダイクロイック・カラー・フィルタを有することを特徴とする請求項8に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１０】
前記3個のダイクロイック・カラー・フィルタが、ハブに回転可能に取り付けられたホイール上に設けられていることを特徴とする請求項9に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１１】
動作時に、前記照明ビームの前記赤色、緑色、青色の部分が、前記表示パネルの一部分ずつを同時に走査するように、前記3個のダイクロイック・カラー・フィルタの各々が、前記ホイールの隣接し合うらせん形状部を占めており、したがって、前記表示パネルの全部分が、それぞれ、前記照明ビームの前記赤色、緑色、青色の部分によって連続的に照明されることを特徴とする請求項10に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１２】
前記それぞれのダイクロイック・カラー・フィルタによって占められている前記らせん形状部が、同一形状を持つことを特徴とする請求項11に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１３】
前記映像表示系が、反射型または透過型の表示パネルを有することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１４】
前記プロジェクション・ディスプレイ・デバイスが、前記照明ビームを前記表示パネルに導くために、前記出射表面と前記表示パネルとの間に位置するさらなる光導波手段を有することを特徴とする請求項13に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１５】
前記照明ビームの望ましい部分を透過させるための前記フィルタ手段が、前記光導波手段の前記出射表面と前記さらなる光導波手段との間に位置することを特徴とする請求項14に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１６】
望ましい特性を持つ前記照明ビームの部分を透過させるための前記フィルタ手段が、前記さらなる光導波手段と前記映像表示パネルとの間に位置することを特徴とする請求項14に記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１７】
前記さらなる光導波手段が、ビーム屈曲用プリズムを有することを特徴とする請求項14〜16のいずれかに記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１８】
前記さらなる光導波手段が、レンズとミラーとの配置を有することを特徴とする請求項14〜16のいずれかに記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【請求項１９】
前記プロジェクション・ディスプレイ・デバイスが、前記映像情報の色含有量に応じて、前記投射された映像の色を補正するためのプロセシング手段を有することを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源、および、前記光源からの光を入射するための入射表面および照明ビームを供給するための出射表面を持つ光導波手段を持つ照明系と、前記照明ビームを映像情報で変調して、スクリーン上に前記映像を投射するための表示パネルを持つ映像表示系と、望ましい特性を持つ前記照明ビームの部分を、前記映像表示系に選択的に透過させるための手段と、望ましくない特性を持つ前期照明ビームの部分を前記映像表示系の再照明のために前記照明系に戻すための手段と、を有するプロジェクション・ディスプレイ・デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクション・ディスプレイ・デバイスは、リアイメージ・プロジェクション・システムとフロント・イメージ・プロジェクション・システムとのどちらででも用いることができる。リア・プロジェクション・システムにおいては、プロジェクション・ディスプレイ・デバイスは、拡散性透明スクリーンのリア側に、テレビジョン情報やデータグラフィック情報を表わす映像を投射する。そのフロント側は、視聴者に対向する側である。フロントプ・ロジェクション・システムにおいては、プロジェクション・ディスプレイ・デバイスは、反射スクリーンのフロント側に、テレビジョン情報やデータグラフィック情報を表わす映像を投射する。そのフロント側は、視聴者に対向する側である。
【０００３】
そのようなプロジェクション・ディスプレイ・デバイスは、公開された国際特許出願WO98/23990から公知である。その公知のプロジェクション・システムは、光源と、照明ビームをつくり出すための光積分系と、映像情報で照明ビームを変調してスクリーン上に変調された光ビームを投射するための映像表示パネルを持つ映像表示系とを有している。光積分器系は、出射平面に定められている出射表面と、出射平面に存在する反射鏡とを持っている。さらに、そのディスプレイ・デバイスは、第2の選択性ミラーを介して、第1の反射鏡上に光積分器系の出射開口を部分的に結像するための選択性ミラーおよび光学系を有している。この配置において、映像情報のために用いられない照明ビーム部が、照明系に戻され、したがって、反射された部分の少なくとも一部が、再使用できる。その公知のシステムは、光学系が、高価になり得るし、また、製造中に調整しなければならないという欠点を持つ。
【特許文献１】
公開国際特許出願WO98/23990
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の1つの目的は、製造が容易で、照明系の光学部品の数が縮減されるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスを提供することである。この目的は、本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスであって、反射手段が、前記光導波手段の前記入射表面の一部に設けられており、そして、前記照明ビームの前記未使用部が、前記光導波手段の内部に戻されることを特徴とするプロジェクション・ディスプレイ・デバイスによって達成される。請求されているように、そのデバイスにおいて、照明ビームの未使用部は、例えば、望ましい偏光あるいは望ましい色を持たない照明ビーム部、あるいは、表示パネルの画素間の部分的に反射するグリッドから反射されるために、表示パネルによって変調されていない照明ビーム部、あるいは、照明ビームが、表示パネルをいっぱいに満たしすぎる場合には、表示パネルの外側に漏れるために、表示パネルによって変調されていない照明ビーム部であってもよい。そして、その回復された光が、光導波手段の入射表面の反射手段によって反射され、光導波手段によって再分布され、そして、光源からの光と混合される。
【０００５】
本発明の特に利点を有する実施例において、前記光導波手段が、光学的に透明な物質から成るロッドを有する。この光学的に透明なロッドは、照明ビームの伝播方向に直交する照明ビームの断面全体に渡って一様な分布を供給する。
【０００６】
本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスのさらなる一実施例の場合、前記照明ビームの前記未使用部が、前記光導波手段の内部に、その出射表面を介して戻される。この配置は、照明系のコンパクトなデザインを可能にする。
【０００７】
本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスのさらなる一実施例は、前記反射手段が、前記光導波手段の前記入射表面の前記部分に設けられた反射層であることを特徴とする。光は、この部分を介してしか、即ち、表示パネルのアクティブなエリアを介してしか、光学系から出ていくことができないから、入射表面のこの部分の寸法が、光学的な効率を決定する。ランプの照明ビームが、一様でなければ、光分布は、前記入射表面の前記反射層を、第1の部分と、前記第1の部分のまわりに配置され、そして、前記入射表面の非被覆部分によって前記第1の部分から分離された第2の部分とに分割することによって改善できる。
【０００８】
本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスのさらなる一実施例の場合、前記照明ビームの望ましい部分を選択的に透過させるための前記手段が、反射偏光子またはダイクロイック・フィルタを有する。本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスのさらなる一実施例の場合、カラー・フィルタが、ホイール上にパターン化され、赤色、緑色、青色のフィルタの各々が、ホイールのらせん形状部を占める。ホイールは、回転可能に取り付けられており、動作時には、表示デバイスを同時に走査するための、赤色、緑色、青色のライン形状部を持つ照明ビームを供給する。
【０００９】
本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスのさらなる一実施例は、前記プロジェクション・ディスプレイ・デバイスが、透過型映像表示パネルまたは反射型映像表示パネルを備えていることを特徴とする。透過型映像表示パネルは、透過型液晶ディスプレイであってもよい。反射型表示パネルは、デジタル・マイクロ・ミラー・ディスプレイ(DMD) パネルまたはLCOS(reflective liquid crystal on silicon) 表示パネルであってもよい。
【００１０】
本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの他の一実施例の場合、さらなる光導波手段が、前記照明ビームを前記映像表示パネルに導くために、前記光導波手段の前記出射開口と前記映像表示パネルとの間に設けられる。前記照明ビームの望ましい部分を選択的に透過させ、かつ、前記照明ビームの望ましくない部分を反射させるための手段が、前記出射開口と前記さらなる光導波手段との間、または、前記さらなる光導波手段と前記映像表示パネルとの間に位置することができる。前記さらなる光導波手段は、光学的に透明な物質から成るプリズム、または、レンズとミラーとの系を有してもよい。
【００１１】
本発明によるプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの他の一実施例は、前記プロジェクション・ディスプレイ・デバイスが、前記映像情報の色含有量に応じて、前記投射された映像の色を補正するためのプロセシング手段を有することを特徴とする。色補正は、再利用プロセスによって高くなりすぎた照明ビーム内の色の強度を補正する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のこれらの、そして、他の観点が、以下に記述される実施例から明らかであり、また、それらを参照して解明される。
【００１３】
図1は、照明ビームを供給するための照明系3と、照明ビームを変調するための映像表示系5とを有する第1のイメージ・プロジェクション・システム1の1例を示している。照明系3は、光源7、反射鏡9、集光レンズ11、および、光導波手段13（例えば、光学的に透明な物質よりなるロッド）を有している。反射鏡9は、光源7によって照明系から離れる方向に放射される光の大部分が、それでもなお、映像表示系5に到達することを確実にする。反射鏡9は、楕円面形状を持つことが好ましい。照明系3によって生成される照明ビームは、映像表示系5に入射する。映像表示系5は、反射型表示パネル27、偏光ビーム・スプリッティング(PBS)プリズム23、リレー・レンズ15,17,19、ミラー21、および、プロジェクション・レンズ33を有している。さらに、第1のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス1は、制御手段35、および、電動機ドライブ31に連結されたカラー・フィルタ・ホィール29を有している。その制御手段は、ビデオ源37（例えば、テレビジョン受像機やパーソナル・コンピュータ）に電気的に連結されている。制御手段35は、カラー・フィルタ・ホィール29の回転とビデオ情報とを、公知の通りに同期させる。カラー・フィルタ・ホィール29は、光学的に透明なロッド13の出射開口と映像表示系5との間に位置している。矩形の窓30が、カラー・フィルタ・ホィール29と映像表示系5との間に位置している。カラー・フィルタ・ホィールの詳細な記述は、図4を参照して与えられる。
【００１４】
さらに、第1のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス1は、反射偏光子、例えば、Moxtec社に注文できるようなワイヤグリッド偏光子28を有している。反射型表示パネル27は、例えば、反射LCOS(liquid crystal on silicon) 表示パネルである。
【００１５】
動作時には、光源7および反射鏡9からの光が、楕円形反射鏡9および入射表面の入力開口を介して、光学的に透明なロッド13内に結合し、出射表面の出射開口を介して、光学的に透明なロッドの中から外に結合する。光学的に透明なロッドの入射表面の正面図が、図2に示されている。
【００１６】
図2は、光学的に透明なロッド13の入射表面を示している。入射表面は、光学的に透明なロッド13の前後軸のまわりの環状開口41を除いて、反射層39で覆われている。出射表面も、出射開口を形成する非被覆部を除いて反射層を設けられている。光学的に透明なロッド13の他の入射表面の正面図が、図3に与えられている。入射表面の反射層39内に1つの中央開口41を設ける替わりに、反射層が、図3において2つの部分43, 45、即ち、光学的に透明なロッド13の前後軸と同軸の入射表面の中心を中心とする第1の環状部43、および、入射表面の残りを覆う、第1の環状部43のまわりの第2の部分45、に分割されている。反射層の第2の部分45は、光源7および反射鏡9からの光を、光学的に透明なロッド13に結合させるための入射表面のリング形状の開口を形成する非被覆部47によって、第1の部分43から分離されている。
【００１７】
光学的に透明なロッド13の入射表面のどちらのタイプにおいても、反射層内の開口の面積と、反射層の面積との比は、5:1以上であるのが好ましい。この率は、例えば、白熱光源のアーク長に依存し、当業者によって、プロジェクション・デバイス1の光出力を最適化することによって実験的に見出すことができる。
【００１８】
光学的に透明なロッド13は、その出射表面で照明ビームを形成する。その照明ビームは、カラー・フィルタ・ホィール29のダイクロイック・フィルタ部に入射する。カラー・フィルタ・ホィール29は、赤色、緑色、青色の光を同時に透過し、シアン色、マゼンダ色、黄色の光を反射する3つのらせん形状のフィルタ部を具備しているのが好ましい。カラー・フィルタ・ホィール29のダイクロイック・フィルタ部は、適切な色を持たない望ましくない照明ビーム部を、光学的に透明なロッド13の出射表面の出射開口に反射し返す。光学的に透明なロッド13の内部では、この反射光の大部分が、反射層43, 45によって反射され、再使用可能になる。第1のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス1において、望ましい特性を持たない未使用の照明ビーム部は、このように再利用され、表示パネル27の照明のために再使用可能になる。
【００１９】
カラー・フィルタ・ホィール29のダイクロイック・フィルタ部は、望ましい色を持つ照明ビーム部を、反射偏光子28に透過する。反射偏光子28は、第1の方向に偏光方向を持つ照明ビーム部しかPBSプリズム23に透過せず、第1の方向に直交する第2の方向に偏光方向を持つ照明ビーム部を、カラー・フィルタ・ホィール29を介して光学的に透明なロッド13に反射し返す。光学的に透明なロッド13内部での多重反射によって、照明ビームの一部が、入射表面の反射層39によって反射されて、LCOSパネル27の照明に再利用できる。この配置において、望ましい特性を持たない照明ビームの一部が、再利用され、そして、LCOS表示パネル27の照明のために再使用可能になる。再利用効率を改善するために、1/4波長板32を、カラー・フィルタ・ホィール29と反射偏光子28との間に置いて、反射された照明ビーム部の偏光方向を第1の偏光方向に回転させることができる。リレーレンズ15,17,19は、望ましい照明ビーム部を、PBSプリズム23の入射表面に導く。PBSプリズム23のビーム・スプリット層25は、第1の方向に偏光方向を持つ照明ビーム部を、LCOSパネル27に向けて反射する。LCOSパネル27は、照明ビームをPBSプリズム23に反射し返し、そして、照明ビームの瞬間瞬間の色に関する映像情報に一致するように、照明ビームの偏光方向を回転させる。偏光ビーム・スプリット層25は、反射されてきた変調照明ビームの第1の部分をプロジェクション・レンズ33に向かって透過し、反射されてきた照明ビームの第2の部分を光学的に透明なロッド13に反射し返す。映像パネル27によって変調された光は、簡単のために単一のプロジェクション・レンズ33によって表わされているプロジェクション・レンズ系によってスクリーン（図示せず）上に投射される。
【００２０】
カラー・フィルタ・ホィールの中では、各カラー・フィルタが、円形のフィルタホイールのらせん形状部を占めている。相異なるカラー・フィルタの共通部は、次の式で記述できる。
Rx=D0 + α (φ + φX)                 (1)
ここで、
Rxは、2つのカラー・フィルタの共通部とカラー・フィルタ・ホィールのハブとの間の距離を表わし、
D0は、ハブに最も近い照明窓の辺とカラー・フィルタ・ホィールのハブとの間の距離を表わし、
αは、あらかじめ定められた一定角度を表わし、
φは、カラー・フィルタ・ホィールの回転角を表わし、そして
φXは、共通部の位相を表わす。
【００２１】
図4は、赤色、緑色、青色の光を透過させるためのダイクロイック・カラー・フィルタ50,51,52を持つカラー・フィルタ・ホィール29の第1の例を示している。カラー・フィルタ・ホィールの3つのらせん形状部は、各色に対して同一である。フィルタ部50,51,52の共通部55,56,57は、式(1)を適用して、各共通部の位相を0°, 120° 240°に設定することによって見出すことができる。
【００２２】
図5は、矩形の照明窓53と組み合わせてカラー・フィルタ・ホィール29を示している。動作時には、回転するらせん形状のダイクロイック・カラー・フィルタと矩形の照明窓30とからなる配置が、照明ビームの伝播方向に矩形の断面をした、赤色、緑色、青色の各部を持つ照明ビームを供給して、表示パネル27の1つ以上のラインを同時に走査し、それによって、全てのラインを、照明ビームの赤色、緑色、青色の各部によって連続的に照明する。
【００２３】
図6は、3個の透過型表示パネルおよび光再利用系を持つ第2のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの1例を示している。第2のイメージ・プロジェクション・システム101は、それぞれ赤色、緑色、青色を持つ3本の照明ビームを供給するための照明系103、および、3本の照明ビームを変調して、スクリーン（図示せず）上に映像を投射するための映像表示系105を有している。照明系103は、光源107、反射鏡109、コンデンサ・レンズ111、および、光導波手段113（例えば、光学的に透明な物質から成るロッド）を有している。照明系103によって生成される3本の照明ビームが、映像表示系105に入射する。映像表示系105は、3個の透過型表示パネル130,132,134、ダイクロイック・クロス136、アナライザ138、および、プロジェクション・レンズ140を有している。
【００２４】
反射鏡109は、系から離れる方向に光源107によって出射される光の大部分が、それでもなお、系に到達することを確実にする。光学的に透明なロッド113は、入射表面および出射表面を備えている。出射表面は、3つの出射開口を除いて、反射層を備えている。さらに、プロジェクション・ディスプレイ・デバイス101は、さらなる光導波手段、例えば、2本の照明ビームを、光学的に透明なロッド113から透過型表示パネル130,132に導くためのビーム屈曲用プリズム114,116も有している。2個のビーム屈曲用プリズム114,116は、光学的に透明なロッド113の出射表面と透過型表示パネル130,132との間に位置している。第１のビーム屈曲用プリズム114は、青色光チャネルを形成しながら、照明ビームが、透過型表示パネル130,132の１つに向かうように、光学的に透明なロッド113の出射表面の1端の第1の開口に置かれており、第2のビーム屈曲用プリズム116は、赤色光チャネルを形成しながら、光学的に透明なロッド113の出射表面の他端の第2の開口に置かれている。透過型表示パネル130,132に対向するビーム屈曲用プリズム114,116の表面は、それぞれ、赤、青のダイクロイック・フィルタ118,120を備えている。さらに、反射偏光子124,126が、ダイクロイック・フィルタ118,120と透過型表示パネル130,132との間に備えられている。反射偏光子124,126は、望ましい偏光方向を持つ照明ビーム部を透過させる。
【００２５】
さらに、光学的に透明なロッド113は、緑色の照明ビームを供給するために、その出射表面に第3の出射開口を備えている。この出射開口は、緑色を持つ望ましい照明ビーム部を透過し、そして、青色および赤色を持つ望ましくない照明ビーム部を光学的に透明なロッド113に反射し返すための緑ダイクロイック・フィルタ122を備えている。さらに、反射偏光子128が、望ましい偏光方向を持つ照明ビーム部を透過させるために、緑ダイクロイック・フィルタ122と透過型表示パネル134との間に存在する。反射偏光子124,126,128は、第1のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスに用いられるものと同様のタイプのものであってもよい。
【００２６】
動作時には、光源107および反射鏡109からの光が、レンズ111および入射表面を介して光学的に透明なロッド113の内部に結合し、そして、出射表面の3つの出射開口を介して光学的に透明なロッドの中から外に結合する。光学的に透明なロッドの入射表面の1つの正面図が、図2に示されている。光学的に透明なロッド113の入射表面が、光学的に透明なロッド113の前後軸における中央開口41を除いて、反射層39で覆われている。光学的に透明なロッド113の他の入射表面の正面図が、図3に与えられている。反射層39内に1つの中央開口41を設ける替わりに、反射層を、前後軸を通る入射表面の中心を中心とする第1の環状部43、および、入射表面の残りを覆う第2の部分45、に分割することができる。反射層の第2の部分は、光源107および反射鏡109からの放射を結合させるための入射表面の開口を形成する非被覆部47によって、第1の部分から分離されている。入射表面のどちらのタイプにおいても、反射層内の開口の面積と、反射層の面積との比は、5:1以上であるのが好ましい。この率は、例えば、白熱光源のアーク長に依存し、当業者によって、プロジェクション・デバイス301の光出力を最適化することによって実験的に見出すことができる。
【００２７】
ビーム屈曲用プリズム114,116の出射表面において、それぞれのダイクロイック・フィルタ118,120が、赤色および青色を持つ望ましい照明ビーム部を透過型表示パネル130, 132に透過し、そして、望ましくない照明ビーム部を光学的に透明なロッド113に反射し返す。
【００２８】
さらに、緑ダイクロイック・フィルタ122は、緑色を持つ望ましい照明ビーム部を透過し、そして、青色および赤色を持つ望ましくない照明ビーム部を光学的に透明なロッド113に反射し返す。反射偏光子128は、望ましい偏光方向を持つ照明ビーム部を透過し、そして、望ましい偏光方向を持たない照明ビーム部を光学的に透明なロッド113に反射し返す。透過型表示パネル130,132,134は、それぞれの偏光照明ビームを透過し、そして、映像情報にしたがって回転させる。ダイクロイッククロス136は、透過型表示パネル130,132,134から来るビームを、単一の変調光ビームに再結合させ、そして、結合された光ビームを、アナライザ138を介してプロジェクション・レンズ140に向ける。プロジェクション・レンズは、スクリーン（図示せず）上に映像を形成する。
【００２９】
第2のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス101において、望ましい特性、即ち、望ましい色あるいは望ましい偏光を持たない照明ビーム部が、再利用され、透過型表示パネル130,132,134を照明するために再使用可能になる。光再利用プロセスの効率を改善するために、反射された照明ビーム部の偏光方向を90°だけ回転させるように、1/4波長板（図示せず）を、それぞれの反射偏光子124,126,128とダイクロイック・フィルタ118,120,122との間に置くことができる。
【００３０】
図7は、第3のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの1つの例を示している。第3のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス401も、図6を参照して記述した第2のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスで用いたと同じタイプの3個の透過型表示パネルを持っている。しかしながら、さらなる光導波手段、ダイクロイック・フィルタ、および、反射偏光子の他の配置が、充当される。図7に示す第3のイメージ・プロジェクション・システム401は、それぞれ、赤色、緑色、青色を持つ3本の照明ビームを供給するための照明系403、および、3本の照明ビームを変調して、スクリーン（図示せず）上に映像を投射するための映像表示系405を有している。照明系403は、光源407、反射鏡409、コンデンサ・レンズ411、および、光導波手段413（例えば、光学的に透明な物質から成るロッド）を有している。反射鏡409は、少なくとも部分的に光源407を囲んでおり、映像表示系405から離れる方向に光源によって出射される光の大部分が、それでもなお、系に到達することを確実にする。光学的に透明なロッド413は、入射表面および出射表面を備えている。出射表面は、3つの開口を備えている。さらに、イメージ・プロジェクション・ディスプレイ・デバイス401は、さらなる光導波手段、例えば、照明ビームを、光学的に透明なロッド413から透過型表示パネル430,432に向かわせるためのビーム屈曲用プリズム414,416も有している。2個のビーム屈曲用プリズム414,416は、光学的に透明なロッド413の出射表面と透過型表示パネル430,432との間に位置している。第１のビーム屈曲用プリズム414は、青色光チャネルを形成しながら、照明ビームが、透過型表示パネル430,432の１つに向かうように、光学的に透明なロッド413の出射表面の1端の第1の開口に置かれており、第2のビーム屈曲用プリズム416は、赤色光チャネルを形成しながら、光学的に透明なロッド413の出射表面の他端の第2の開口に置かれている。ビーム屈曲用プリズム414,416の表面に対向する光学的に透明なロッド413の出射表面の開口は、それぞれ、赤、青のダイクロイック・フィルタ418,420を備えている。反射偏光子424,426が、ダイクロイック・フィルタ418,420とビーム屈曲用プリズム414,416の入射表面との間に設けられている。さらに、光学的に透明なロッド413は、第3の透過型表示パネル434を照明するために、その出射表面の第3の出射開口を介して第3の照明ビームを供給する。この出射窓は、緑色を持つ望ましい照明ビーム部を透過し、そして、青色および赤色を持つ望ましくない照明ビーム部を光学的に透明なロッド413に反射し返すための緑ダイクロイック・フィルタ422を備えている。さらに、反射偏光子428が、緑ダイクロイック・フィルタ422と透過型表示パネル434との間に存在する。反射偏光子424,426,428は、第1のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスに用いられるものと同様のタイプのものである。光再利用プロセスの効率を改善するために、反射された照明ビーム部の偏光方向を90°だけ回転させるように、1/4波長板（図示せず）を、それぞれのダイクロイック・フィルタ418,420, 422と反射偏光子424,426, 428との間に置くことができる。映像変調系405は、3個の透過型表示パネル430,432,434、ダイクロイッククロス436、アナライザ438、および、プロジェクション・レンズ440を有している。
【００３１】
ビーム屈曲用プリズム414,416に替えて、レンズおよびミラーを具備する光学配置327を、充当することができる。図8は、光学的に透明なロッド413の開口から透過型表示パネル432まで照明ビームを導くために充当できる、2個のリレーレンズ329,331、ミラー335、および、第3のリレーレンズ333を具備する光学配置327を示している。この配置は、光学的に透明なロッド413の出射開口から出ていく照明ビームの寸法を、この光学配置327の倍率を調整することによって、透過型表示パネルの寸法に整合させることができるという利点を持つ。
【００３２】
動作時には、第3のプロジェクション・ディスプレイ・デバイス401は、図6を参照して記述した第2のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスと類似に動作する。
【００３３】
上述のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスは、多光源を備えて用いるように容易に拡張できる。
【００３４】
図9は、光を、2つの光源307,309から光学的に透明なロッド313の内部に結合させるための配置300を示している。この配置は、上述のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスに用いることができる。光源307,309からの光が、2個のプリズム310,315および入射表面319を介して、光学的に透明なロッド313の内部に結合する。図10は、2つの光源307,309を備えて用いるための光学的に透明なロッド313の入射表面を示している。入射表面319は、2つの環状開口321,323、即ち、プリズム310,315の各々に対する各1つの開口を除いて、反射層325で被覆されている。この配置を備えたプロジェクション・ディスプレイ・デバイスは、あらかじめ定められた光路の処理量で、プロジェクション・ディスプレイ・デバイスのより高い光出力を得ることができるという利点を持つ。光再利用用の光学的に透明なロッドの形状が、変わらないから、光路の処理量は、増加しない。光学的に透明なロッドに入射する光量が、2倍になる。反射されてきた光が、光学的に透明なロッド313の開口321,323を通過する確率が増加するので、光再利用メカニズムは、いくぶん低下する。あるいはまた、プリズム310,315に替わって、ビーム屈曲用ミラーが、用いられてもよい。
【００３５】
光学的に透明な物質から成るロッドに替えて、入射表面および出射表面の穴を除いて反射壁を持つキャビティを用いることもできる。投射される映像の色再生を改善するために、表示パネルに印加されるデータ信号を、光再利用手段によって生じるかもしれないカラーシフトに関して修正することができる。光再利用によって、各原色は、以下の乗数で記述できるように、映像中の平均色含有量に依存するようになる。
Mred= [ Nred+ (1 - Nred) . Rave]      (2a)
Mgreen= [ Ngreen+ (1 - Ngreen) . Gave]    (2b)
Mblue= [ Nblue+ (1 - Nblue). Bave]     (2c)
ここで、
Mred,Mgreen, Mblueは、それぞれ、光再利用によって得られる赤色、緑色、青色に対する色利得を表わし、
Nred, Ngreen,Nblueは、それぞれの色、赤色、緑色、青色で得ることのできる最大利得を表わし、そして
Rave, Gave,Baveは、映像中のそれぞれの赤色、緑色、青色の含有量の平均値を表わしている。
【００３６】
光再利用のために、表示される色は、映像情報に基づいて期待される色とは異なる。例えば、色のついた背景上の小さな白いボックスの映像の表示される色は、背景の色に依存して影響される。
【００３７】
表示パネルに供給されるデータ信号は、赤色、緑色、青色のデータ信号それぞれに、以下の式から決定できる補正係数Rcor,Gcor, Bcorを乗算することによって補正できる。
2004527013.tif 000003
2004527013.tif 000004
2004527013.tif 000005
ここで、補正係数Rcor,Gcor, Bcorの最大値は、1を超えない。
【００３８】
図11は、プロセシング手段500を有するプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの一部のブロックダイアグラムである。そのブロックダイアグラムは、データ源501（例えば、パーソナルコンピュータ）、平均化回路502、および、色補正回路503を示している。データ源501は、平均化回路502に接続されている。色補正回路503は、平均化回路502を介してデータ源501に接続されている。平均化回路502は、データ信号504の赤色、緑色、青色の含有量の平均値を決定するために配置されている。色補正回路503は、決定された平均値505に応じて赤色、緑色、青色のデータ信号504を補正する。
【００３９】
補正係数を乗算した後、色補正回路503は、補正された赤色、緑色、青色のデータ信号506をLCOS表示パネル432に送る。この色補正回路503は、上述のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスに連結して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】反射型表示パネルおよび光再利用系を持つ第1のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの1例を示す。
【図２】透明ロッドの入射表面を示す。
【図３】中央部および周辺部を持つ反射層を備えた入射表面を示す。
【図４】カラー・フィルタ・ホィールパターンの第1の例を示す。
【図５】カラー・フィルタ・ホィールパターンおよび照明窓の1例を示す。
【図６】3個の透過型表示パネルおよび光再利用系を持つ第2のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの1例を示す。
【図７】3個の透過型表示パネルおよび光再利用系を持つ第3のプロジェクション・ディスプレイ・デバイスの1例を示す。
【図８】2個のレンズおよび1個のミラーを有する光学配置を示す。
【図９】2個の光源を用いた照明系の1例を示す。
【図１０】2個の光源を用いた照明系の光学的に透明なロッドの入射表面を示す。
【図１１】光再利用系を有するプロジェクション・ディスプレイ・デバイスに対する色補正回路のブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
【００４１】
1, 101, 401  イメージ・プロジェクション・システム
3, 103, 403  照明系
5, 105, 405  映像表示系
7, 107, 407  光源
9, 109, 409  反射鏡
13, 113, 313, 413  光導波手段
27  反射型表示パネル
29  カラー・フィルタ・ホィール
33, 140, 440  プロジェクション・レンズ
39, 43, 45, 325  反射層
41, 321, 323  環状開口
47  非被覆部
50, 51, 52, 118, 120, 122, 418, 420, 422  ダイクロイック・フィルタ
114, 116, 414, 416  ビーム屈曲用プリズム
124, 126, 128, 424, 426, 428  反射偏光子
130, 132, 134, 430, 432, 434  透過型表示パネル
136, 436  ダイクロイッククロス
319  入射表面
500  プロセシング手段
【図１】
2004527013.tif 000006
【図２】
2004527013.tif 000007
【図３】
2004527013.tif 000008
【図４】
2004527013.tif 000009
【図５】
2004527013.tif 000010
【図６】
2004527013.tif 000011
【図７】
2004527013.tif 000012
【図８】
2004527013.tif 000013
【図９】
2004527013.tif 000014
【図１０】
2004527013.tif 000015
【図１１】
2004527013.tif 000016
【国際公開パンフレット】
2004527013.tif 000017
2004527013.tif 000018
2004527013.tif 000019
2004527013.tif 000020
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2004527013.tif 000022
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2004527013.tif 000024
2004527013.tif 000025
2004527013.tif 000026
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【国際調査報告】
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