(57)【要約】第一の偏光の光を変調するための第一のカーネル及び第二の偏光の光を変調するための第二のカーネル並びにカーネルからの光を二偏光が変調された出力ビームに併合するための偏光結合器を有する投影機関。
2004531768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光分離器、
前記偏光分離器の第一の出力光路に光学的に結合された第一の偏光ビームスプリッター、
Ｎ≧１の色の光を変調する、前記第一の偏光ビームスプリッターに光学的に結合されたＭ≧１の第一の空間光変調器、
前記偏光分離器の第二の出力光路に光学的に結合された第二の偏光ビームスプリッター、
Ｑ≧１の色の光を受ける、前記第二の偏光ビームスプリッターに光学的に結合されたＰ≧１の第一の空間光変調器、並びに
前記第一及び第二の偏光ビームスプリッターに光学的に結合された偏光結合器
を含み、
前記Ｎ個の色の少なくとも一つ及び前記Ｑ個の色の少なくとも一つは、同じものである装置。
【請求項２】
Ｍ＝２である請求項１記載の装置。
【請求項３】
Ｐ＝２である請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記偏光分離器及び前記第一の偏光ビームスプリッターの間に結合された第一の色スイッチをさらに含み、
Ｎ＞Ｍである請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記偏光分離器及び前記第二の偏光ビームスプリッターの間に結合された第二の色スイッチをさらに含み、
Ｑ＞Ｐである請求項４記載の装置。
【請求項６】
Ｎ個の色の光及びＱ個の色の光が前記偏光結合器に同時に入ることを予防する手段をさらに含み、
前記Ｎ個の色及び前記Ｑ個の色は、異なる色空間にある請求項１記載の装置。
【請求項７】
３Ｄ合成画像の一つの画像を表すデータを前記第一の空間光変調器に提供する手段、及び
前記３Ｄ合成画像の別の画像を表すデータを前記第二の空間光変調器に提供する手段
をさらに含む請求項１記載の装置。
【請求項８】
第一の色空間における三つの色の各々に内容を挿入する第一の光機関カーネル、
第二の色空間における三つの色の各々に内容を挿入する第二の光機関カーネル、及び
前記第一及び第二の光機関カーネルの出力に光学的に結合された結合器
を含む装置。
【請求項９】
前記第一及び第二の光機関カーネルは、各々、一つの空間光変調器を含む請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記第一及び第二の光機関カーネルは、各々、二つの空間光変調器を含む請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記第一の光機関カーネルは、正確に一つの空間光変調器を含み、
前記第二の光機関カーネルは、正確に二つの空間光変調器を含む請求項８記載の装置。
【請求項１２】
前記第一の光機関カーネルは、
偏光ビームスプリッター、
前記偏光ビームスプリッターに光学的に結合された第一の空間光変調器、
前記偏光ビームスプリッターに光学的に結合された第二の空間光変調器、及び
前記偏光ビームスプリッターに光学的に結合された第一の光スイッチ
を含む請求項８記載の装置。
【請求項１３】
前記第一の光機関カーネルは、
前記第一の光スイッチを動作させて、第一の期間の間に第一の色の光を通過させると共に第二の期間の間に第二の色の光を通過させる手段、及び
前記空間光変調器の一つを動作させて、前記第一の期間の間に前記第一の色の内容を挿入すると共に前記第二の期間の間に前記第二の色の内容を挿入する手段
をさらに含む請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
第三の色は、切り替えない様式で前記空間光変調器の別のものに提供される請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記第一の光スイッチを動作させて、前記空間光変調器の一つによって受け入れられた前記第一、第二、及び第三の色の少なくとも一つのある量の光の選択を可能にする手段をさらに含む請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
前記第一及び第二の空間光変調器は、前記偏光ビームスプリッターに機械的に結合される請求項１２記載の装置。
【請求項１７】
前記第一の光機関カーネルに第一の偏光の光を、前記第二の光機関カーネルに第二の偏光の光を向けるように結合された偏光分離器をさらに含む請求項８記載の装置。
【請求項１８】
前記第一及び第二の色空間は、同じ色空間である請求項８記載の装置。
【請求項１９】
前記第一及び第二の色空間の一つは、ＲＧＢ色空間であり、
前記第一及び第二の色空間の別のものは、ＣＭＹ色空間である請求項８記載の装置。
【請求項２０】
入力光を受けると共に出力光を提供する装置であって、
前記装置は、
前記入力光を、第一の偏光を有する第一の光及び前記第一の偏光と異なる第二の偏光を有する第二の光に空間的に実質的に分離する手段、
前記第一の光に内容を挿入する第一の手段、
前記第二の光に内容を挿入する第二の手段、並びに
前記内容を挿入した第一及び第二の光を結合させて、前記出力光を生成させる手段を含み、
前記挿入する第一の手段は、前記第一の光の少なくとも二つの色成分を切り替える手段を含み、
前記挿入する第二の手段は、前記第二の光の少なくとも二つの色成分を切り替える手段を含む装置。
【請求項２１】
前記挿入する第一及び第二の手段は、それぞれ、第一及び第二の偏光ビームスプリッターを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記挿入する第一及び第二の手段は、それぞれ、第一及び第二の板偏光子を含む請求項２０記載の装置。
【請求項２３】
前記切り替える第一の手段は、二つの色のスイッチを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
前記二つの色のスイッチは、緑色及び青色の間で切り替えるものである請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記二つの色のスイッチは、シアン及び黄色の間で切り替えるものである請求項２３記載の装置。
【請求項２６】
前記切り替える第一の手段は、三つの色のスイッチを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２７】
前記三つの色のスイッチは、赤色、緑色、及び青色の間で切り替えるものである請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
前記三つの色のスイッチは、シアン、マゼンタ、及び黄色の間で切り替えるものである請求項２６記載の装置。
【請求項２９】
合成３Ｄ画像の少なくとも二つの２Ｄ画像を含有する光ビームを発生させる装置であって、
前記装置は、
第一の光を提供する第一の切り替えられた光機関カーネル、
第二の光を提供する第二の切り替えられた光機関カーネル、並びに
前記第一の光及び前記第二の光を結合させて、前記光ビームを生成させる偏光結合器を含み、
前記第一の光は、第一の偏光を有し、前記２Ｄ画像の第一を表す内容を含有し、
前記第二の光は、第二の偏光を有し、前記２Ｄ画像の第二を表す内容を含有し、
前記第二の偏光は、前記第一の偏光と異なる装置。
【請求項３０】
入力光を前記第一の光及び前記第二の光に分離する偏光分離器をさらに含む請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記偏光分離器、前記第一及び第二の切り替えられた光機関カーネル、及び前記偏光再結合器は、実質的に平面の光路において結合される請求項３０記載の装置。
【請求項３２】
前記偏光分離器、前記第一及び第二の切り替えられた光機関カーネル、及び前記偏光結合器は、対角に対向した角における前記第一及び第二の切り替えられた光機関カーネルと共に、実質的に正方形の配置で結合される請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
前記偏光分離器、前記第一及び第二の切り替えられた光機関カーネル、及び前記偏光結合器は、各々、前記光路において、輪郭について実質的に正方形であり、各々、それらの隣接物に隣接して結合される請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
光ビームに内容を挿入する方法であって、
前記方法は、
前記光ビームを第一の偏光の光及び第二の偏光の光に実質的に分離すること、
前記第一の偏光の光において少なくとも二つの色の間で切り替えること、
前記第一の偏光の光に内容を挿入すること、
前記第二の偏光の光に内容を挿入すること、並びに
前記第一の偏光の光及び前記第二の偏光の光を出力光ビームに再結合させること
を含み、
前記第二の偏光は、前記第一の偏光と異なる方法。
【請求項３５】
前記第二の偏光の光において少なくとも二つの色の間で切り替えることをさらに含む請求項２４記載の方法。
【請求項３６】
前記第一の光に内容を挿入することは、合成３Ｄ画像の第一の２Ｄ画像の内容を挿入することを含み、
前記第二の光に内容を挿入することは、前記合成３Ｄ画像の第二の２Ｄ画像の内容を挿入することを含み、
前記再結合させることは、前記出力光ビームにおいて前記第一及び第二の２Ｄ画像を前記３Ｄ合成画像に結合させることを含む請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記第一の光に内容を挿入することは、第一の色空間における内容を挿入することを含み、
前記第二の光に内容を挿入することは、前記第一の色空間と異なる第二の色空間における内容を挿入することを含む請求項３５記載の方法。
【請求項３８】
前記切り替えることは、
第一の色のある量の光及び第二の色のある量の光を交互に通過させること、並びに
前記ある量の光の少なくとも一つを調節することによって白色点補償を行うこと
を含む請求項３４記載の方法。
【請求項３９】
実質的に平面の光路にある光学的な経路において実質的に全ての光の透過及び反射を行うことをさらに含む請求項３４記載の方法。
【請求項４０】
実質的に平面の光路で光を透過させると共に反射するように配置され、前記実質的に平面の光路に、光を受ける第一の側面、第二、第三の側面、及び出力する光用の第四の側面を有する第一の偏光ビームスプリッター、
前記第一の偏光ビームスプリッターの前記第二の側面に光学的に結合された第一の空間光変調器、
前記第一の偏光ビームスプリッターの前記第三の側面に光学的に結合された第二の空間光変調器、
前記実質的に平面の光路で光を透過させると共に反射するように配置され、前記実質的に平面の光路に、光を受ける第一の側面、第二、第三の側面、及び出力する光用の第四の側面を有する第二の偏光ビームスプリッター、
前記第二の偏光ビームスプリッターの前記第二の側面に光学的に結合された第三の空間光変調器、
前記第二の偏光ビームスプリッターの前記第三の側面に光学的に結合された第四の空間光変調器、並びに
前記実質的に平面の光路に配置され、前記第一の偏光ビームスプリッターの前記第四の側面及び前記第二の偏光ビームスプリッターの前記第四の側面に光学的に結合された結合器を含む投影機関。
【請求項４１】
前記実質的に平面の光路に配置され、前記第一の偏光ビームスプリッターの前記第一の側面及び前記第二の偏光ビームスプリッターの前記第一の側面に光学的に結合された偏光分離器をさらに含む請求項４０記載の投影機関。
【請求項４２】
前記実質的に平面の光路に配置され、前記第一の偏光ビームスプリッターの前記第一の側面に光学的に結合された第一のスイッチ、及び
前記実質的に平面の光路に配置され、前記第二の偏光ビームスプリッターの前記第一の側面に光学的に結合された第二のスイッチ
をさらに含む請求項４０記載の投影機関。
【請求項４３】
前記第一のスイッチに、
前記第一及び第二の空間光変調器の一つが第二の色の内容を挿入すると同時に、第一の色の光を実質的に遮断すること、並びに
前記第一及び第二の空間光変調器の一つが前記第一の色の内容を挿入すると同時に、前記第二の色の光を実質的に遮断すること
を引き起こし、前記第一のスイッチ並びに前記第一及び第二の空間光変調器の一つに結合された、第一の手段をさらに含む請求項４２記載の投影機関。
【請求項４４】
前記第二のスイッチに、
前記第三及び第四の空間光変調器の一つが第四の色の内容を挿入すると同時に、第三の色の光を実質的に遮断すること、並びに
前記第三及び第四の空間光変調器の一つが前記第三の色の内容を挿入すると同時に、前記第四の色の光を実質的に遮断すること、
を引き起こし、前記第二のスイッチ並びに前記第三及び第四の空間光変調器の一つに結合された、第二の手段をさらに含む請求項４３記載の投影機関。
【請求項４５】
前記第一、第二、第三、及び第四の色は、それぞれ、特有である請求項４４記載の投影機関。
【請求項４６】
前記実質的に平面の光路に配置され、前記第一の偏光ビームスプリッターの前記第一の側面及び前記第二の偏光ビームスプリッターの前記第一の側面に光学的に結合された偏光ビーム分離器、
前記実質的に平面の光路に配置された複数のフィルター、
前記実質的に平面の光路に配置された複数の四分の一波長板、並びに
前記実質的に平面の光路に配置された少なくとも一つのスイッチをさらに含む請求項４０記載の投影機関。
【請求項４７】
前記投影機関は、モノリシックな構造に機械的に結合される請求項４６記載の投影機関。
【請求項４８】
偏光分離器、
前記偏光分離器からの第一の偏光の光を受けるように光学的に結合された第一の光機関カーネル、
前記偏光分離器からの第二の偏光の光を受けるように光学的に結合された第二の光機関カーネル、並びに
前記第一の光機関カーネルからの内容が変調された光を受けるように光学的に結合され、前記受けた光を前記第二の光機関カーネルからの光の出力とタイル張りするように空間的に位置決めされた反射器を含み、
前記第二の偏光は、前記第一の偏光と異なる装置。
【請求項４９】
前記偏光分離器は、板偏光子を含む請求項４８記載の装置。
【請求項５０】
前記反射器は、板偏光子を含む請求項４９記載の装置。
【請求項５１】
光源からの光を受け、前記光を第一の偏光の光及び第二の偏光の光に実質的に分離し、前記第一の偏光の光及び前記第二の偏光の光の一方を実質的に反射すると共に他方を実質的に反射する第一の板偏光子、
前記第一の板偏光子から前記第一の偏光の光及び前記第二の偏光の光の一方（Ｌｘ）を受けるように光学的に結合された第一の色スイッチ、
前記第一の色スイッチからの切り替えられた光を受けるように光学的に結合された第一の偏光ビームスプリッター、
前記第一の偏光ビームスプリッターからの切り替えられた光を受けると共に変調し、前記第一の偏光ビームスプリッターへ前記変調された切り替えられた光を反射し返すように光学的に結合された第一の空間光変調器、
前記第一の板偏光子から前記第一の偏光の光及び前記第二の偏光の光の他方（Ｌｙ）を受けるように光学的に結合された第二の偏光ビームスプリッター、
前記第二の偏光ビームスプリッターからの光を受けると共に変調し、前記第二の偏光ビームスプリッターへ前記変調された光を反射し返すように光学的に結合された第二の空間光変調器、並びに
前記第一の偏光ビームスプリッターからの変調された光及び前記第二の偏光ビームスプリッターからの変調された光を受け、前記変調された光を出力ビームに結合させるように光学的に結合された第二の板偏光子
を含む装置。
【請求項５２】
前記第一の板偏光子及び前記第二の偏光ビームスプリッターの間に光学的に結合された第二の色スイッチをさらに含む請求項５１記載の装置。
【請求項５３】
前記第一の偏光ビームスプリッターに光学的に結合された第三の空間光変調器をさらに含む請求項５２記載の装置。
【請求項５４】
前記第二の偏光ビームスプリッターに光学的に結合された第四の空間光変調器をさらに含む請求項５３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［本発明の技術分野］
本発明は、一般に、投影表示デバイス用の光機関に、より詳しくは、それらの光源によって発生させられる光の色の切り替え及び／又は両方の偏光を活用する改善に関する。
［背景技術］
図１は、先行技術による光機関カーネルを図説する。それは、必要に応じて多くの偏光子及びフィルターのみならず、四つの偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）１０１−１０４及び三つの空間光変調器（ＳＬＭ）を含む。ＰＢＳは、典型的には、入射する“Ｓ”偏光を反射すると共に入射する“Ｐ”偏光を通過させる、合わせ面に光学的なコーティングを備えた二つのプリズムから作られたガラスの立方体として構築される。ＳＬＭは、各々のピクセルで独立に、制御可能な量の光を反射する（又はいくつかの実施例においては透過させる）ことによって、ピクセルに結像される光の強度を変調する多ピクセルの光電デバイスである。ＳＬＭの一つの実施例は、シリコン上の液晶（ＬＣＯＳ）マイクロディスプレイとして構築される。他の実施例を、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ディジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、又は他の適切な技術として構築してもよい。
【０００２】
図１の光機関カーネル１００は、赤色−緑色−青色（ＲＧＢ）色空間における使用に適切なもののように色帯域に予め偏光させられると共に予めフィルター処理された入射する光ビームＬｒを受ける。仮に表記“Ｘｙ”が色（Ｘ）及び偏光（ｙ）を表示するとする。予めの偏光は、光源に戻る、入射する光（Ｌｓ）のｓ偏光を反射させる（か、又はＰＢＳ偏光子に対しては、それを吸収体に向けなおす）ことに役立つ。ＧＭフィルターは、青色及び赤色帯域における光の偏光状態を不変Ｂｐ、Ｒｐにしておくと同時に、緑色帯域Ｇｐにおける光の偏光状態をｓ偏光状態Ｇｓに回転させることに役立つ。入射する光は、入射する光のＧｓ成分を上方へ反射すると共にＢｐ及びＲｐ成分を通過させる第一のＰＢＳ１０１に到着する。緑色Ｇｓ光は、表示される画像の緑色成分を挿入するためにＧｓ光を変調する緑色ＳＬＭ上にＧｓ光を反射する、第二のＰＢＳ１０２に到着する。各々の方向において四分の一波長板を一度通過した後、Ｇｓ光を、Ｇｐに再偏光させておくことになり、その第二のＰＢＳ１０２は、第四のＰＢＳ１０４へ通過することになる。
【０００３】
Ｂｐ及びＲｐ成分は、第一のＰＢＳから、Ｂｐ光を青色ＳＬＭに通過させると共にＲｐ光を赤色ＳＬＭに反射させる第三のＰＢＳ１０３まで通過させられる。四分の一波長板によって再偏光させた後、青色光を反射させると共に赤色光を第四のＰＢＳへ通過させる。
【０００４】
第四のＰＢＳ１０４は、出力ビームを形成するために、緑色ビームを赤色／青色ビームと再結合させる。
【０００５】
このシステムの一つの欠点は、それが、入力ビームの一つの偏光の廃棄を要求することである。典型的には、光源の出力の半分が廃棄される。これは、出力ビームの強度を、よって、スクリーンにおける画像の明るさを減少させる。
【０００６】
本発明は、以下に与えられる詳細な説明から、及び本発明の実施例の添付する図面から十分に理解されると思われるが、しかしながら、それらは、本発明を記載した具体的な実施例に限定するように考慮するべきではなく、説明及び理解のみのためのものである。
［詳細な説明］
図２は、この発明の原理によって構築された二つのカーネルの二重偏光投影機関５の一つの実施例を図説する。投影機関は、偏光分離器６、第一の光機関カーネル８（カーネルＡ）、第二の光機関カーネル（カーネルＢ）、及び偏光結合器１２を含む。第一の実施例において、偏光分離器は、第一の板偏光子を使用して造られ、第一及び第二のカーネルは、それぞれ、第一及び第二のＰＢＳ３２、４８を使用して造られ、偏光結合器は、第三のＰＢＳ１３を使用して構築される。
【０００７】
光源（光源）からの入力光１４を、赤外及び紫外を実質的に除去するために（示してない従来の手段によって）予めフィルター処理してもよいが、スペクトルの可視の部分における光の実質的に全てを、廃棄するよりもむしろ入力ビームに保持してもよい。このように、入力ビームＬｒは、（示してない）無作為に偏光した成分Ｇｒ、Ｒｒ、及びＢｒを含んでもよい。偏光分離器は、第一のカーネルへＳ成分を反射させると共にＰ成分Ｌｐを第二のカーネルへ通過させる。熟練した読者は、他の置換を達成可能であることを認識すると思われる。
【０００８】
カーネルＡは、全ての三つの色を変調するために備え付けられることを意味する、完全な二つのパネルシステムとして図説される。色スイッチ２０は、色の二つの各々を交互に遮断し、いくつかの実施例においては、少なくとも１２０Ｈｚの周波数で切り替えてもよい。示したモードでは、色スイッチ２０は、青色の成分を切り替え無いと同時に、赤色及び緑色の成分を切り替える。図説を簡略化するために、切り替えられない成分を実線によって示すと同時に、切り替えられた光の成分を破線によって示す。スイッチを通過した後、光は、フィルターを通過すると共に偏光子２６、２８をクリーンアップしてもよい。当業者は、ＰＢＳ及びＳＬＭにおける選択に依存して光機関カーネルの性能を最適化するために様々なフィルター及び偏光子を選択することができることを、容易に認識すると思われる。
【０００９】
偏光分離器から反射されたＳ偏光した光Ｌｓは、第一のカーネルのＰＢＳ３２に入り、ここで切り替えられない（青色の）成分Ｂｓは、第一のＳＬＭ３４（青色のＳＬＭ）へ四分の一波長板を通じてＰＢＳによって反射される。第一のＳＬＭは、その色用の画像の内容を挿入するために、切り替えられない成分を変調し、それを四分の一波長板を通じてＰＢＳへ元の場所へ反射する。四分の一波長板を通じた青色の成分の二つの通過は、それをＳからＰ偏光へ変換する。次に、変調された青色の光Ｂｐは、ＰＢＳを通じて偏光結合器１２に向かって戻って通過する。切り替えられた成分（赤色及び緑色）Ｒｐ、Ｇｐは、それらのそれぞれの切り替えの周期の間に、ＰＢＳ３２を通じて、四分の一波長板３５を通じて、そして、第二のＳＬＭ３６（赤色／緑色ＳＬＭ）へ通過させられる。第二のＳＬＭを、色の切り替えの周期の間に、スイッチによって通過させられた光の色を変調すると共にその色用の画像の内容を挿入するために、スイッチと調和させる。第二のＳＬＭからの変調した光を、ＰＢＳ中へ四分の一波長板を通じて、ＳＬＭによって反射させる。四分の一波長板を通じた赤色又は緑色の光の二つの通過は、それらの偏光をＰからＳへ変換して、Ｒｓ及びＧｓを生じさせる。ＰＢＳは、偏光結合器に向かって、変調されると共に多重送信されたＲｓ及びＧｓ成分を反射する。このように、いつ何時でも、カーネルＡの出力は、第一の色（青色）の変調された、切り替えられない成分、及び他の色（赤色又は緑色）の一つの変調された、切り替えられた成分を含む。このビームを、３８として一般的に図説するように、必要に応じてフィルター及び偏光子を通じて通過させてもよい。
【００１０】
熟練した読者は、色空間、色の数、及び切り替えられない色の選択を（もしあれば）特定の用途の必要に応じて選択してもよいこと、並びにここに記載した特定の色などが、教示のみによるものであることを認識すると思われる。
【００１１】
偏光分離器６に戻って、Ｐ成分を第二のカーネル１０（カーネルＢ）へ通過させるが、ここで、それらは、第二のスイッチ２２を通過する。このスイッチは、カーネルＡの第一のスイッチのように非常によく動作させられる。しかしながら、同じ色が両方のカーネルにおいて切り替えられない色であることは必要ではない。示すように、赤色は、カーネルＢにおける切り替えられない色であり、第二のＰＢＳ４８を通じて四分の一波長板４９へ、次に、赤色の光を変調する、第三のＳＬＭ５０（赤色のＳＬＭ）へ通過させられる。切り替えられた色の成分（緑色及び青色）は、それらのそれぞれの切り替えの周期の間に、緑色の画像の内容及び青色の画像の内容を挿入するために光を変調する、第四のＳＬＭ５２（緑色／青色ＳＬＭ）へ四分の一波長板５１を通じて第二のＰＢＳによって反射される。変調された緑色及び青色の光を、切り替えられない赤色の光を再結合させるために、ＰＢＳを通じて通過させる。第二のカーネルは、４２、４４、及び５４として一般的に図説される、必要に応じてフィルター及び偏光子を含み、熟練者は、特定の用途の必要性を満たすためにそれらを選択すると共に置く方法を、容易に理解すると思われる。
【００１２】
第一及び第二のカーネルからの変調された光は、偏光結合器１２に到着するが、ここでそれらを、両方の偏光の光の成分を含有する、変調された出力ビーム１６として現われるように、結合させる。
【００１３】
図３は、それが、二つの色のスイッチよりもむしろ三つの色のスイッチ６０及び６２を使用すると共にそれが、その二つカーネルの各々において、それぞれ、単一のＳＬＭ６６及び７０のみを使用する点で図２のものと異なる、二つのカーネルの二重極性投影機関の別の実施例を図説する。三つの色のスイッチ及び単一のＳＬＭを、いくつかの用途では、典型的には、１８０Ｈｚを超える周波数で動作させてもよい。
【００１４】
当業者は、図２の四つのパネル（四つのＳＬＭ）投影機関及び図３の二つのパネルの投影機関を結合させて、三つパネルの投影機関を生じることができるであろうことを認識すると思われる。このような実施例において、一つのパネルのカーネルは、一つの色で切り替えられない様式で、又は二つ若しくは三つの色のいずれかに対して切り替えられた様式で、動作することができであろう。
【００１５】
図４は、この発明の教示による二重偏光投影機関を使用して構築される表示システムを図説する。表示システムは、一つ以上の光源、二重偏光投影機関、及び表示デバイスを含む。光源は、上記用途によって示されるような、任意の適切な形態の光源であってもよい。例えば、光源は、アーク又はプラズマランプ、レーザー、発光ダイオードなどであってもよい。表示デバイスは、背面又は正面映写スクリーン、ヘッドアップ表示装置などのような、任意の適切な形態の表示装置であってもよい。
【００１６】
図５は、特に３Ｄ結像用に適合した、二重偏光の二つのカーネルの投影機関の異なる実施例を図説する。他の実施例におけるように、投影機関は、投影機関の残りと一体化して構築された光源を自由選択で含んでもよいか、又は光源は、別々であってもよい。光源からの光は、偏光分離器に提供される。３Ｄ画像は、典型的には、それぞれの目にのみ表示されるとき、人間の脳によって三次元画像として解釈される左目の画像及び右目の画像を含む。これは、静止した画像であってもよいか、又はそれは、動く画像であってもよい。右目の画像のデータ、画像Ａは、カーネルＡに提供され、左目の画像のデータ、画像Ｂは、カーネルＢに提供される。カーネルは、（示してない）ＳＬＭを介するように、これらの内容を注入し、結果として生じるビームは、それらを両方の偏光を含む単一の出力光ビームに結合させる偏光再結合器に提供される。この出力ビームは、表示デバイスに送られる。次に、適切な偏光フィルター、それぞれ偏光子Ｂ及び偏光子Ａを通じて見ることによって、それらの一方は、Ｓ偏光させられ、それらの他方は、Ｐ偏光させられ、左目及び右目は、３Ｄ画像の二つの画像のそれらのそれぞれ一つのみを受ける。
【００１７】
熟練した読者は、この発明の範囲内にある、この３Ｄの実施例の様々な置換を認識すると思われる。例えば、各々のカーネルは、上記のように、二つのパネル又は単一のパネルのカーネルであってもよい。
【００１８】
図６は、二重偏光表示機関（ＤＰＤＥ）としての本発明の合成画像の用途の別の実施例を図説する。光源からの光は、第一の偏光Ｌ１の光を第一のスイッチ（スイッチＡ）へ、及び第二の偏光Ｌ２の光を第二のスイッチ（スイッチＢ）へ送る、偏光分離器に提供される。スイッチＡは、Ｌ１を色帯域Ｃ１−Ｃ３へフィルター処理し、スイッチＢは、Ｌ２を色帯域Ｃ４−Ｃ６へフィルター処理する。スイッチＡは、それが、少なくとも二つの色（例えばＣ１及びＣ２）の間でどのように切り替るかを制御する、第一のスイッチ制御信号（スイッチ制御信号Ａ）を受ける。スイッチＢは、それが、少なくとも二つの色（例えばＣ４及びＣ５）の間でどのように切り替るかを制御する、第二のスイッチ制御信号（スイッチ制御信号Ｂ）を受ける。
【００１９】
第一のスイッチからの光は、一つ以上の画像信号（画像信号Ａ）によって供給される、第一のカーネル（カーネルＡ）の一つ以上の第一のＳＬＭ（ＳＬＭ  Ａ）に提供される。第二のスイッチからの光は、一つ以上の画像信号（画像信号Ｂ）によって供給される、第二のカーネル（カーネルＢ）の一つ以上の第二のＳＬＭ（ＳＬＭ  Ｂ）に提供される。上記のように、二つより多い色を、スイッチが入射する光を分離する色の数（カーネルＡにおけるＮ及びカーネルＢにおけるＱと表現する）及びそのスイッチによって供給されるＳＬＭの数（カーネルＡにおけるＭ及びカーネルＢにおけるＰと表現する）に依存して、任意の与えられたスイッチで切り替えてもよい。
【００２０】
いくつかの実施例においては、第一のカーネルで利用される色（Ｃ１−Ｃ３）は、異なる偏光にあるが、第二のカーネルで利用される色（Ｃ４−Ｃ６）と同じであってもよい。いくつかの実施例においては、単に、同じものである部分集合があってもよい。他の実施例においては、同じものではない。いくつかの実施例においては、それぞれのカーネルに提供される色の組みは、同じ色空間にはない。例えば、色Ｃ４−Ｃ６が、ＣＭＹ色空間にあってもよいと同時に、色Ｃ１−Ｃ３は、ＲＧＢ色空間にあってもよい。
【００２１】
いくつかのこのような二重の色空間の実施例において、両方を同時に表示することが、望ましくない場合もある。このような実施例において、一つの解決策は、その色空間における光の全てを有効に遮断するために、一つのカーネルのスイッチを及び／又はＳＬＭを動作させることである。
【００２２】
熟練した読者は、スイッチ及び／又はＳＬＭを、二値でない様式で動作させてもよいことを認識すると思われる。換言すれば、与えられた色は、必ずしも全か無かの命題である必要はない。各々の色帯域において通して可能にされた光の量を選択的に減少させるためにスイッチの動作を調節することによって、色を、その色空間における他の色に対してカラーバランスをとってもよい。カラーバランスは、表示システムの技術においてよく理解される。例えば、多くのＣＲＴに基づいたモニターは、５０００°ケルビン、６５００°ケルビン、又は９３００°ケルビンの色温度の設定のいずれかの選択を可能にする。
【００２３】
いくつかの実施例においては、合成画像は、３Ｄでも二つの色空間でもない場合もある。むしろ、二つの画像は、左半分及び右半分のような、単一のより大きい画像の異なる部分を構成してもよい。図８に示すように、このような実施例においては、偏光結合器は、ビームをオーバーレイせずに、それらをタイル張りする。
【００２４】
図７−１１は、投影機関の様々な構成要素の様々な幾何学的配置を図説する。それらにおける共通の主題は、各々のカーネルが、最終的な画像への同一の光学的な変形及び再結合又はタイル張りを実質的に可能にする幾何学的配置において、同じエタンデュを備えた光の異なる偏光を実質的に処理することである。
【００２５】
図７は、ＰＢＳである偏光結合器の代わりに、それが第二の板偏光子として構築される別の実施例を図説する。
【００２６】
図８は、各々のカーネルが、結果として生じる画像の二分の一を処理すると共にこれらの画像の各々を最終的なより大きい画像へとタイル張りする別の実施例を図説する。この場合において、各々のカーネルにおけるＳＬＭは、上述の実施例におけるもののピクセルの二分の一を有するであろう。これは、潜在的に、ピクセルの大きさ、ＳＬＭの大きさ、ＰＢＳ及び板偏光子の大きさ、よって、光機関の費用及び複雑さを減少させることができるであろう。この実施例においては、偏光結合器が無く、板偏光子（第二の板偏光子）のような反射手段は、第二のカーネルの出力の光路の外側にあるように位置決めされる。この配置において、第一のカーネルからの光は、第一の表示装置へ向けられ、第二のカーネルからの光は、第二の表示装置へ向けられる。ほとんどの実施例において、実質的に継ぎ目の無い画像を与えるために、第一及び第二の表示装置における画像の間で、実質的に重なり合いが無く、実質的に間隙が無いことになる。第一及び第二の表示装置は、単一の一体の表示装置の領域であってもよい。
【００２７】
図９は、幾何学的に様式化した形式で、偏光分離器よりもむしろ、一組みの光源を使用する、一つの実施例を図説する。第一の光源（光源Ａ）からの光は、第一の偏光を有し、第一の偏光スイッチが備え付けられたカーネル（カーネルＡ）に向けられる。第二の光源（光源Ｂ）からの光は、第二の異なる偏光を有し、第二の偏光スイッチが備え付けられたカーネル（カーネルＢ）に向けられる。カーネルからの変調された出力ビームは、それらを二重偏光の出力画像に併合する、偏光結合器の異なる側に提供される。一つのこのような実施例において、光源からの光ビームは、それらのそれぞれのカーネルに入る前に、互いに交差する。他の実施例において、それらは、そうでなくてもよい。例えば、カーネルの一方又は両方を、内側の表面よりもむしろ外側の表面でその入力光を受けるために、構築することができるであろう。このような実施例において、光源は、その構造の外側で、図９におけるそれらの図説された位置に対向する位置において位置決めされるであろう。
【００２８】
図１０は、別の実施例の幾何学を図説する。全体的な構造は、対角に対向する角で第一及び第二の偏光スイッチが備え付けられたカーネルを備えた、他の角に偏光分離器及び偏光結合器を備えた、直線で囲まれた（及び好ましくは正方形の）形状を有する。（示さない）光源は、この構造に対して外部にある。
（様々なスイッチ、フィルター、偏光子などを含む）構造を、モノリシックな一体の構成単位として製作してもよい。一つのこのようなモードで、全ての四つの主要な構成要素、偏光分離器、二つのカーネル、及び偏光再結合器は、ＰＢＳとして構築される。
【００２９】
図１１は、他のカーネルを切り替えないと同時に、ただ一つのカーネルを切り替える（ただ一つのカーネルがＳＬＭより多い色を有することを意味する）別の実施例を図説する。再度、カーネルは、一般的に直線で囲まれた、好ましくは正方形の、全体的な形状の対角に対向した角にある。切り替えられないカーネルは、ただ一つのＳＬＭを有するであろうし、切り替えられたカーネルに使用されるただ一つに色を利用するであろう。いくつかのこのような実施例において、切り替えられないカーネルは、より希薄な色、又は出力における両方の偏光を結合させることによってその強度を増大させることが望ましいもので、動作してもよい。
【００３０】
図１２は、全体的な構造がモノリシックな構成単位として構築されない、別の実施例を図説する。このような実施例は、四つの基本的なブロック（偏光分離器、二つのカーネル、及び偏光結合器）が、熱に関して異なって挙動する用途においては望ましい場合もある。例えば、示した実施例においては、カーネルの一つ（熱的に類似のカーネル）は、例えば、
他のカーネル（熱的に異なるカーネル）がそうでないと同時に、偏光分離器及び偏光結合器のものと十分に調和する熱膨張特性を有する。仮にこれらの四つは、一つのモノリシックな全体に互いに結び付けられるとすれば、その構造を使用の下で加熱すると、例えば、ＰＢＳ又はＳＬＭ又はスイッチの一つを損傷させ得るであろう、望まれない機械的応力があるかもしれない。異なる構成単位を機械的に孤立させるために、それを、空隙によって囲まれたままにしておき、それが膨張すると共にそれ自体に接触することを、他のものを、機械的強度及び信頼できる整列のために適切な結合材で連結させると同時に、許容する。読者は、必ずしもカーネルの一つではなく、任意の又は全てのブロックを空隙によって分離することができるであろうことを、認識すると思われる。
【００３１】
明瞭さ及び説明のために、本発明の様々な態様を記載してくると共に具体的な実施例を参照して示してきた一方で、熟練した読者は、その様々な詳細を、本発明の範囲内で変更してもよいことを認識すると思われる。例えば、いくつかの用途では、赤色における増加した明るさのためにＳＬＭを代わるがわる交替することで赤色を連続的に結像させるような、青色及び赤色の間で一方のＳＬＭを、また、緑色及び赤色の間で他方を切り替えることによるような、全ての三つの色を切り替える二つのパネルのカーネルを有することが望ましい場合もある。
【００３２】
また、本発明を人間−可視光に関して記載してきたが、確かに、それを、他の電磁波長で実行してもよい。
【００３３】
本発明を、５０：５０の動作周期において色の間で切り替え、そして、カラーバランスをとることを行うための他の手段を使用するように記載してきた一方で、代わりに、動作周期を調節することによって、カラーバランスをとることができるであろう。このような実施例において、“切り替えられない”色を、単純にそのＳＬＭの時間及び知覚される強度を減少させるために、実際には、他の色に対してではなく、色無しに対して、切り替えることができるであろう。
【００３４】
少なくとも一つの切り替えられるカーネルを有するように様々な実施例を上に記載してきたが、切り替えを要求されない、少なくとも一つの用途がある。両方のカーネルにおいて異なる偏光で存在する、少なくとも一つの色が存在すると共に、偏光結合器が、カーネルの出力ビームをオーバーレイするとすれば、少なくとも一つの色でその強度を、実質的に倍増させる。先行技術においては、同じ色を、（偏光の経路を完全なカーネルよりも少なく伴った場合を含む）“カーネル”の両方によって操作した場合が無かったことを信じる。
【００３５】
“ある実施例”、“一つの実施例”、“いくつかの実施例”、又は“他の実施例”に対する明細書における言及は、実施例と関連して記載した特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の、必ずしも全ての実施例ではないが、少なくともいくつかの実施例に含まれることを意味する。様々な体裁、“ある実施例”、“一つの実施例”、又は“いくつかの実施例”は、必ずしも全て、同じ実施例に言及しない。
【００３６】
明細書が、構成要素、特徴、構造、又は特性を述べるとすれば、“してもよい（場合もある）”、“かもしれない”、又は“できるであろう”は、特定の構成要素、特徴、構造、又は特性が含まれることを要求されないことが含まれる。明細書又は請求項が、“ある”要素に言及するとすれば、それは、ただ一つの要素があることを意味しない。明細書又は請求項が、“追加の”要素に言及するとすれば、それは、一つより多い追加の要素があることを除外しない。
【００３７】
この開示の利益を有する当業者は、前述の記載及び図面からの多くの他の変形を本発明の範囲内でしてもよいことを認識すると思われる。それどころか、本発明は、上記の詳細な説明に限定されない。むしろ、任意の補正を含む以下の請求項が、本発明の範囲を定義するのである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】先行技術による光機関カーネルを示す。
【図２】本発明の一つの実施例による投影機関を示す。
【図３】本発明による投影機関の別の実施例を示す。
【図４】本発明によって構築された表示システムを示す。
【図５】本発明によって構築された３−Ｄ表示システムを示す。
【図６】本発明の投影機関の論理図を示す。
【図７】本発明の様々な実施例の組立図を示す。
【図８】本発明の様々な実施例の組立図を示す。
【図９】本発明の様々な実施例の組立図を示す。
【図１０】本発明の様々な実施例の組立図を示す。
【図１１】本発明の様々な実施例の組立図を示す。
【図１２】本発明の様々な実施例の組立図を示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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