JPH01502139A - 液晶ライトバルブ用カラー連続照明システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶ライトバルブ用カラ一連続照明システム本発明は画像投影システムに関する ものである。特に、本発明は液晶ライトバルブ画像投影システムに関するもので ある。

本発明は特定の適用についての説明的実施例を参照してここに説明されるけれど も、本発明はそれに限定されるものではい。ここに提供された教示に携わる当業 者は本発明の技術的範囲内における付加的修正、適用および実施例を認めるで液 晶ライトバルブの開発は高品質の大画面映写の技術の段階における実質的な進歩 へと幕を開けた。反射モード液晶ライトバルブは薄いフィルムであり、多層構造 は液晶層、誘電体ミラー、光遮断層および２つの透明電極に挟まれた光反応層を 含む。偏光映写ビームは液晶層を経て誘電体ミラーへ向けられる。陰極線管によ って生成される低い強度の光の入力画像は光反応層へ供給され、それによって液 晶を活性化するため光反応層から液晶層上へ電極間の電界をスイッチする。

液晶層を通過し誘電体ミラーから反射する線形偏光投射光は光導電体上の情報投 射に従って偏光が変調される。それ故、光の複雑な分布、例えば高解像度入力画 像は光導電体表面上底するため拡大されて映写されるレプリカ（複写）へ画像を 転換する。米国特許第４，０１９，８０７号明細書（Ｄ、　Ｄ。

Ｂ　ｏｓｗｅｌ　１等、１９７７年４月２６日）は高性能反射モード液晶ライト バルブを開示している。

上記のタイプの液晶ライトバルブを使用するグラフィック表示映写機は文献（“ 液晶ライトバルブの大画面グラフィＴｅｅｈｎ１ｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ、　１９ ７９年５月、　ｐｐ、２２−２３）に記載されている。

更に精巧にされた液晶ライトバルブ画像映写システムは、米国特許第４，４２５ ，０２８号明細書（Ｒ，Ｊ、Ｇａｇｎｏｎ等、１９８４年１月１０日）、米国特 許第４，５４４，２３７号明細書（Ｒ，Ｊ、Ｇａｇｎｏｎｓ　１９８５年１０月 １日）、米国特許第４．４６１，５４２号明細書（Ｒ，Ｊ、Ｇａｇｎｏｎ、　１ ９８４年７月２４日）、米国特許第４，４６４，０１９号明細書ＣＲ，Ｊ。

Ｇａｇｎｏｎｓ　１９８４年８月７日）に説明されている。

これらの設計は高解像度、高いコントラストカラー画像を与えるが、更に容易な アライメントを与える更に簡単で安価な設計の必要性が技術に残されている。

発明の概要 関連技術によって説明される必要性は本発明のカラ一連続照明システムによって アドレスされる。本発明は可動部分なしで動作し、異なる色の少なくとも２つの ビームをライトバルブの連続照明のため提供する。速度は色が融合するように十 分速く、見る人には合成色画像が見える。このシステムは第１の色および第１の 偏光状態を有する第１の光路に沿った第１のビーム、および第２の色および前記 第１の偏光状態を有する第２の光路に沿った第２のビームを提供するため前置偏 光子およびグイクロイック（ｄｉｃｈｒｏｉｃｓ　）を含む。光学スイッチが各 々の偏光状態を変えることによって第１および第２のビームを選択的に伝送する ために設けられる。関連する光学部品は第１および第２のビームを液晶ライトバ ルブ上へ向けるため設けられている。特定の実施例において、第２の光学スイッ チが設けられ、制御システムがその連続動作を制御するため含まれている。他の 実施例においては、グイクロイックが光学スイッチの後に設けられている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の教示を用いるカラ一連続照明システムの例示的実施例の光学的 配置図である。

第２図は本発明の教示を用いるカラ一連続照明システムのための制御サブシステ ムの例示的構成を示すブロック図である。

第３図は本発明の教示を用いるカラ一連続照明システムの別の実施例の光学的配 置図である。

本発明の説明 本発明は簡単で、安価な、従来の金色液晶ライトバルブ画像映写システムに変わ るシステムを提供するものであり、それはまた整列し維持することが容易である 。本発明は可動部分なしで動作し、異なる色の多重ビームを有するライトバルブ の連続照明を提供する。速度は色が融合するように十分速く、見る人には合成フ ルカラー画像が見える。

第１図は本発明の教示を組入れる光学的配置図１０の一例を示す。ソース（図示 されていない）によって与えられ、ＳおよびＰ偏光状態を有している入力照明は 通常のマクネイル（ＭａｃＮｅｌｌｌｅ）広帯域偏光プリズム１２によって予め 偏光される。

当分野において知られているように、その他の偏光子は偏光子が高いＳ反射性お よび低いＰ反射性を有する限り、第１図の実施例において使用されても良い。前 置偏光子フィルタ素子１３は入射照明に関して４５度で配列される。それはＰ成 分を伝送し、紙面即ちそのページからから９０度でＳ成分を反射する。前置偏光 子１２によって伝送されたＰ成分は光学列において前置偏光子１２に後続する素 子に関してＳ偏光される。

これは偏光子１２が光学列中の連続ビームスプリッタに関して９０度回転される という事実のためである。青色フィルタ１４は白色Ｓ光を受け、青色波長を反射 し赤色および緑色波長を伝送する。第２のフィルタ１６は赤色波長を反射し緑色 波長を伝送する。第３のフィルタ１８は緑色波長を反射する。フィルタ１４．１ Ｂ、および１８は投射光に関して４５度に方向を定められる。フィルタ設計は残 る可視波長を伝送する４５度青色および赤色フィルタについて存在している。４ ５度の緑色フィルタは同様に通常の市販のもので得ることができる。当業者は第 ３のフィルタ１８が本発明の技術機範囲から外れることなく広帯域反射器と交換 されても良いことを認めるであろう。

４５度傾斜したフィルタ１４．１６および１８は青、赤および緑の原色を各々第 １、第２、および第３の液晶偏光スイッチ２０゜２２、および２４へ効果的に反 射する。即ち、第１の光学スイッチ２０はＳ偏光された青色光を受け、第２のス イッチ２２はＳ偏光された赤色光を受け、及び第３のスイッチ２４はＳ偏光され た緑色光を受ける。各スイッチは原色の各々に対して独立的に伝送された偏光状 態を切換えるシャッタとして動作する。

このスイッチは゛オフ′状態で２分の１波遅延装置として機能するようにテクト ロニクス（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ）社によって設計製造され、入射線形偏光を９０ 度回転するように配列される。

−オン゛状態において、複屈折効果は発生せず、投射および伝送された偏光は同 じものである。このスイッチは、偏光子を吸収することなく、あるいは除去され た吸収偏光子を伴うテクトロニクス社によって製造された液晶パイ・セルまたは シャッタである。このスイッチは第２図のブロック図によって表わされている制 御システム２Ｂによってオンおよびオフを連続して切換えられる。適当にプログ ラムされたマイクロプロセッサを含む制御装置２８は、赤色ビデオ信号を第１の メモリ３２中へ、緑色ビデオ信号を第２のメモリ３４へ、および青色ビデオ信号 を第３のメモリ３Ｂへ送出するように標準ＲＧＢビデオ生成器３０をトリガーす る。通常、これらの信号は表示のため陰極線管（ＣＲＴ）３８へ直接供給される 。本発明の教示に従って、各メモリに蓄積されたビデオは制御装置２８によって ＣＲＴへ順次供給される。制御装置２８は同時に対応する液晶スイッチ２０．２ ２．または２４を付勢する。制御装置２８はそれによってライトバルブへの入力 画像を色の供給によって整合する。即ち、付勢されるとき、スイッチ２０．２２ および２４は、第２の青色フィルタ４０．第２の赤色フィルタ４２および第２の 緑色フィルタ４４へ各々不変の投射Ｓ偏光を通す。第２の青色フィルタ４０は本 発明の技術的範囲から外れることなく広帯域反射器と置換えられても良い。第２ の赤色および緑色フィルタ４２および４４の設計制限は第１の赤色および緑色フ ィルタＩＢおよび１８の設計制限とは異なる。即ち、第２の赤色フィルタ４２は 赤色を反射するだけでなく、青色光を効果的に透過する。

設計者は適用可能なシステム要求に基づく反射および透過の適切な指針を有する 青色および赤色フィルタを選択する。緑色フィルタ４４のみが標準的ではない既 製の設計である。このフィルタの変形は０度で動作するように設計されたもので ある。０度フィルタは例えばＯＣＬ　Ｉ　（Ｏｐｔｉｃａｌ　ＣｏａｔｉｎｇＬ ａｂｏｒａｔｉｅｓ　Ｉｎｃ、）から購入されても良い。当業者は高い４５度の 角度で動作するように０度設計を修正するために４５度の角度の投射のための０ 度被覆の再調整が必要であることを認めるであろう。第３図のもう１つの実施例 は緑色フィルタにおけるこの設計制限を排除する。第３図の実施例は第１図のそ れと機能的に等価であるけれども、偏光の両軸が用いられるので改善されたシス テム効率を与える。

第１図においてのように、第３図の実施例の前置偏光子１２は広帯域マクネイル 偏光プリズムである。再び青色フィルタ１４および４０は青色を反射し、赤色お よび緑色波長を透過する。

同様に、赤色フィルタ１６および４２は赤色を反射し青色および緑色波長を透過 する。しかしながら、この実施例において、緑色フィルタ１８は緑色波長を反射 するだけであるので、それは広帯域反射器と置換えられても良い。即ち、このチ ャンネル上の光は青色フィルタ４０および赤色フィルタ４２の両方を通過しなけ ればならないので、緑色波長のみが緑色フィルタ１８でビーム中に存在する。緑 色フィルタの代わりに既製の反射器を使用することはシステムの費用を更に引下 げる。第３図の配置図において、緑色スイッチ２４の機能が青色および赤色チャ ンネル中のそれらと反対であることが注目されなければならない。即ち、投射光 は白色でＳ偏光される。スイッチ２４がオフのとき、投射Ｓ偏光はスイッチ２４ およびフィルタ４０および４２を経て白色Ｐ偏光として伝送される。このプロセ スにおいて、上述されたように、青色および赤色波長は緑色Ｓ光だけがメイン　 ズム４６に達するように青色および赤色フィルタ４０および４２によって各々除 去される。

第１の実施例において、１オン１であるスイッチがメインプリズム４６によって ライトバルブ４８へ光が向けられるようなチャンネル中に存、在する。第２の実 施例において、オフであるスイッチ２０または２２あるいはオンであるスイッチ ２４はメインプリズム４６への入力のため関連するチャンネルを選択する。

即ち、第１のスイッチ２０がオフのとき、青色Ｐ偏光は青色Ｓへ切換えられ、ス イッチ２０によって青色フィルタまたは反射器４０へ通される。それはそれから 、ライトバルブ４８へ反射さ。

れるメイン偏光マクネイル型プリズム４６へ伝播される赤色フィルタ４２へ反射 される。青色メモリ３Ｂからの青色映像は制御装置２８によってＣＲＴ３８へ供 給される。ＣＲＴ画面上の映像の存在は主偏光子４Ｂへ向けてＰ偏光として投射 Ｓ偏光を反射するようにライトバルブ４８をトリガーする。回帰Ｐ偏光は主偏光 子４６を経て投影光学系および表示表面（図示されていない）へ進む。一時的に １個のスイッチのみがオンであるが、他のスイッチ２２および２４が同様に連続 的に制御装置２８によって順次付勢され、見る人に色が融合して見えるような十 分速い速度で色を表示する。これは見る人に合成フルカラー画像を見せる。例え ば、３０Ｈｚのフレーム速度がフルカラー画像のため必要とされるなら、各連続 原色のため必要とされる速度は９０Ｈｚである。完全なフレームの各々のための 時間が３０ミリ秒であると、各原色フレームのため得られる時間は同じ色が表示 される前に２２ミリ秒の待機時間を伴って約１１ミリ秒である。もしインターレ ース表示が必要なら、各原色フィールドのための走査速度は１８０Ｈｚであり、 表示時間はフィールド当り５．５ミリ秒である。垂直画トレース時間が映像情報 を表示するため利用される時間から減算されなければならないので、これらの表 示時間は近似的なものである。

以上、本発明は特定の適用について例示的実施例を参照して説明された。当業者 はその技術的範囲内において付加的修正、適用および実施例を認めるであろう。

例えば、本発明は入力照明を予め偏光するための特定の手段に同等制限されるも のではない。更に、本発明は特定の光学配置に制限されるものではない。例えば 、スイッチ２４はフィルタ１８の前に配置されても良い。また光学スイッチの数 に限定されるものでもなく、例示的な制御システムがここで明らかにされている けれども、当分野において知られているようにその他の制御システムが用いられ ても良いことが理解される。本発明は液晶ライトバルブの使用に制限されるもの ではない。ここに与えられた教示は、利点が表面への光ビームの順次の連続供給 によって得られるような適用において用いられても良い。加えて、本発明は光学 的な用途に制限されるものではない。当業者は本発明の教示が電磁エネルギのそ の他の形へ適用することを認めるであろう。

本発明はそれ散会てのこのような修正、適用、および実施。

例は添付された請求の範囲によってカバーされるものである。

咲累も ｌＳ先 国際調査報告 国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）単一液晶ライトバルブを用いるフィールド順次連続フルカラー液晶投影シ ステムにおいて、 偏光されない白色光ビームによって照射されるとき第１の偏光状態の偏光された 白色光のビームを供給する偏光子と、前記偏光された白色光のビームの１つを受 けるように配置され、第１の色の第１のビームおよび第２の色と第３の色の第２ のビームを供給する第１のビーム分割器と、前記第２のビームを受けるため配置 され、前記第２の色の第３のビームおよび前記第２の色の第４のビームを供給す る第２のビーム分割器と、 前記第２、第３および第４のビームを受けるように配置され、前記光学スイッチ 手段が前記第２、第３および第４のビームの偏光を第２の偏光状態へ選択的に変 化させる光学スイッチ手段と、 前記第１または第２の偏光状態の１つの光を前記液晶ライトバルブへ伝送するた め前記光学スイッチ手段からの出力ビームを受けるように配置されている主プリ ズムとを具備することを特徴とする投影システム。
2. （２）単一液晶ライトバルブを用いるフィールド順次連続カラー液晶投影システ ムにおいて、 偏光されない白色光ビームによって投射されるとき第１の偏光状態の偏光された 白色光のビームを供給する偏光子と、前記偏光された白色光のビームを受けるよ うに配置され、第１の色の第１のビームおよび第２の色と第３の色の第２のビー ムを供給する第１のビーム分割器と、前記第２のビームを受けるため配置され、 前記第２の色の第３のビームを供給する第２のビーム分割器と、前記第１および 第３のビームを受けるように配置され、前記第１および第３のビームの偏光を第 ２の偏光状態へ選択的に変化させる第１および第２の光学スイッチ手段と、前記 第１または第２の偏光状態の１つの光を前記液晶ライトバルブへ伝送するため前 記光学スイッチ手段からの出力ビームを受けるように配置されている主プリズム とを具備することを特徴とする投影システム。
3. （３）偏光されていない白色光のビームによって照射されるとき第２の偏光状態 の偏光ビームを更に供給する前記偏光子と、 前記第３の色の第４のビームを更に供給する前記第２のビーム分割器と、 前記第４のビームを受けるように配置され、選択的に前記第４のビームの偏光を 第２の偏光状態へ変化させる第３の光学スイッチ手段と、 前記第３の光学スイッチ手段からの出力ビームを受けるように配置された前記主 プリズムとを特徴とする、請求項２記載の投影システム。
4. （４）偏光されていない白色光のビームによって照射されるとき第２の偏光状態 の偏光ビームを更に供給する前記偏光子と、 前記第２の偏光状態の白色光の前記ビームを受けるように配置され、前記第３の 色の第５のビームを供給する第４のビーム分割器と 前記第５のビームを受けるように配置され、選択的に前記第５のビームの偏光を 第２の偏光状態へ変化させる第４の光学スイッチ手段と、 前記第４の光学スイッチ手段からの出力ビームを受けるように配置されている前 記主プリズムとを特徴とする、請求項２記載の投影システム。
5. （５）前記偏光状態（ＳおよびＰ）の一方の光を誘過し前記偏光状態の他方の光 を反射する手段を前記主プリズムが具備しているてとを特徴とする、請求項５記 載つ投影装置。