JPH0734078B2 - 切換可能なカラーフィルタ - Google Patents

切換可能なカラーフィルタ

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JPH0734078B2
JPH0734078B2 JP62286411A JP28641187A JPH0734078B2 JP H0734078 B2 JPH0734078 B2 JP H0734078B2 JP 62286411 A JP62286411 A JP 62286411A JP 28641187 A JP28641187 A JP 28641187A JP H0734078 B2 JPH0734078 B2 JP H0734078B2
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トーマス・エス・ブザク
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は切換可能なカラーフィルタ、特に円偏光カイラ
ル液晶を用いたカラーフィルタに関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点］ 従来の切換可能なカラーフィルタは、典型的には色素形
の色選択性偏光フィルタを偏光状態にして用い、装置を
モジュール化して異なった色の光を選択的に漸次出力す
る形式のものである。この形式の切換可能なカラーフィ
ルタは、典型的には多数の波長即ち多数の色の可視入力
光を受光している。この切換可能なカラーフィルタは、
透過する色の光を第１の前もって選択された偏光状態に
し、遮断する色の光を第２の前もって選択された偏光状
態にする。この形式の装置は、比較的高い像コントラス
トと広い視角とを有する構成のカラーフィルタとなり得
るものの、色素形の色選択性偏光フィルタは、相当量の
光を吸収してしまう。これらの偏光フィルタが透過させ
る色の光においても上述のことがあてはまる。表示シス
テムにこの形式の切換可能なカラーフィルタを用いる
と、全般的に透過率が低下する。
そこで本発明の目的は、透過率の向上した切換可能なカ
ラーフィルタを提供することにある。本発明のほかの目
的は、利用するにあたって高い画像輝度を必要とする
が、視角が制限を受けることに関してはそれ程問題とな
らない表示システムに用いることのできる切換可能なカ
ラーフィルタを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、全般的に透過率を向上させる
ことのできるある種の色選択性偏光フィルタを使用した
切換可能なカラーフィルタを提供することにある。
［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明は透過率を向上させた切換可能なカラーフィルタ
である。ここには、２つの好適な実施例を開示したが、
この切換可能なカラーフィルタは、少なくとも２つの色
バンド内に含まれる可視光のスペクトル成分を受光し、
これを選択的に透過させる。
切換可能なカラーフィルタの１つの好適な実施例は、未
偏光の光を受け、第１又は第２の狭い色バンド内に含ま
れる円偏光光（円偏光した光）として透過させる偏光手
段を含んでいる。このカラーフィルタは、各々第１及び
第２のカイラル液晶セルを含んでいる。この第１のカイ
ラルセルは、第１の色バンド内の入射光を反射し、第１
の偏光状態とし、第２のカイラルセルは、第２の色バン
ド内の入射光を反射し第２の偏光状態とする。
光変調手段は、これを通過する入射光の偏光状態を変え
る操作が可能で、偏光素子及び第１と第２の液晶カイラ
ルセルとの間に置かれる。切換手段即ち切換回路は、こ
の光変調手段に信号を印加して第１又は第２の切換状態
を選択的にとらせている。第１の切換状態では、第１の
色バンド内にある光がカラーフィルタを通過し、第２の
色バンド内にある光が遮断される。第２の切換状態で
は、第２の色バンド内にある光がカラーフィルタを通過
し、第１の色バンド内にある光が遮断される。
切換可能なカラーフィルタの他の好適な実施例では、３
つの色バンド内の光を受光し、選択的にこれらの内の１
つの色バンドの光を透過させることができる。
好適実施例の夫々は、効能率フィールドシーケンシャル
（順次）カラーカメラ装置の一部又は画像投影装置の一
部として利用できる。カメラ装置においては、切換可能
なカラーフィルタが光感応検出器の上流（入口側）に置
かれ、この検出器が、各色の光画像情報を対応するビデ
オ信号に変換する。画像投影装置においては、切換可能
なカラーフィルタが陰極線管（CRT）の下流（出口側）
に置かれ、このCRTは画像フレームを順次表示し、各画
像フレームは、３色のうちの異なる１色で表わされる画
像情報に対応する３つのフィールドのシーケンスを含ん
でいる。この切換可能なカラーフィルタはCRTと同期し
て走査し、光画像情報に対応する光画像を現出させる。
このカメラ装置と投影装置は視角が制限をうけても問題
とはならない。従ってこれらにはカイラル液晶セルを用
いることができる。本発明の切換カラーフィルタは広い
視角を必要としないその他の応用にも適用可能である。
カイラル液晶セルを用いた切換可能なカラーフィルタ
は、このカラーフィルタが２色出力するか３色出力する
かによって、色素形偏光フィルタを用いた切換可能なカ
ラーフィルタの透過率の２倍から４倍の透過率を達成で
きる。これは、色素形偏光フィルタは、本質的に光透過
率が低いからである。
［実施例］ 第１図は本発明の切換可能なカラーフィルタ12の第１の
好適実施例による制限されたカラーカメラ装置を示す図
である。カメラ装置10は、光源から発し、２つの狭い色
バンド内にある未偏光可視光線13を受光する。例えばこ
の色バンドのうちの１つは赤色光を含み、他の１つは緑
色光を含むものとする。光線13はカメラ装置10の開口部
に設けられた像レンズ系46を通じて光軸14に沿い伝搬す
る。切換可能なカラーフィルタ12は、光軸を通る光を偏
光し、２つの色の内の１つを選択的に出力する。切換可
能なカラーフィルタ12を出た光は検出器18に入射し、交
互におこる２色の選択的な光伝達に応じて２つのビデオ
信号を生成する。ビデオ信号の内の１つは赤色画像情報
と対応し、ビデオ信号の他方は緑色画像情報と対応す
る。カメラ10によって作られるビデオ信号に対応する画
像は、２つの色、即ちカラーフィルタを通過する赤と緑
のスペクトル位置間に分布する色によって形成される。
切換可能なカラーフィルタ12は、２つの平行な平板であ
る左ねじれカイラル液晶セル22及び24を具える偏光手段
を含み、これらは各緑及び赤色に夫々同調している。カ
イラル液晶セルはこの分野で既知であり、その機能は、
シェーファがJ.Phys.D:Appl.Phys.第８巻第1441乃至48
頁（1975年）に「コレステリック反射板を用いたねじれ
ネマティック・ディスプレイ」という題でコレステリッ
ク層について述べていることと類似している。未偏光光
線はレンズ46を通過してカイラルセル22に入射する。こ
のカイラルセルは、約40ナノメータの狭い波長幅内の左
円偏光された緑色光のみを反射し、他のすべての入射光
を透過させる。第2A図及び第2B図は、約550ナノメータ
の光（即ち緑色光）を反射するよう同調されたカイラル
液晶セルの透過特性曲線26と反射特性曲線28とを夫々示
したグラフである。未偏光光は左及び右円偏光された光
の重ね合わせであるため、右円偏光緑色光は、未偏光赤
色光と共にカイラルセル22を出る。カイラルセル22を出
た光はカイラルセル24に入射する。カイラルセル24は、
約40ナノメータの狭い波長幅内にある左円偏光された赤
色光のみを反射し、それ以外のすべての入射光を透過さ
せる。右円偏光された緑色光及び右円偏光された赤色光
が、カイラルセル24を出る。
カイラルセル24を出た右円偏光された緑色光及び右旋回
円偏光された赤色光は光変調手段である可変光学リター
ダ（以下VORという）32を通過し伝搬する。このVOR32は
入射光の偏光状態の回転方向を、通過する入射光に生ず
るリターデーション（遅延）量を変えることにより変更
する。VOR32は後述液晶方式のものが好ましい。VOR32
は、切換回路即ち切換手段34によって作られた２つの電
圧信号に応じて、法線入射光のすべての波長に亘って零
リターデーションするかVOR32が同調している波長の法
線入射光を半波リターデーションする。２つのリターデ
ーション総量によって、２つの直交関係にある回転方向
の内の１つの円偏光光線がVORを出る。VOR32は緑色光に
半波リターデーションが生じるよう同調されている。そ
れゆえVOR32によって生じたリターデーション量は、左
と右のどちらに円偏光された緑色光がVOR32を出るかを
決定する。いつ緑色光に半波リターデーションが生じる
べく偏倚されても、VOR32は左円偏光された赤色光、即
ち若干楕円偏光された赤色光の近くの光を透過させる。
VOR32を出た光は、各々カイラル液晶セルを具えた第１
及び第２の色選択性光反射素子36、38へ向かう。カイラ
ルセル36は右円偏光された赤色入射光を反射し、その他
の入射光をすべて透過させる。カイラルセル38は左円偏
光された緑色入射光を反射し、その他の入射光をすべて
透過させる。よって、カイラルセル36及び38は、相互に
逆向きにねじれている。
カメラ装置10は以下の方法によって操作する。第１の光
即ち緑色光の画像情報を検出器18に伝達したいときは、
切換回路34は第１の電圧信号をVOR32に印加し、リター
デーションを生じないように、即ち「オン」状態に保
つ。VOR32は、画像情報を含んだ右円偏光された緑色光
と右円偏光された赤色光を受光し、これらをカイラルセ
ル36へ透過させる。カイラルセル36は、この右円偏光さ
れた赤色光をVOR32の方向へ反射し、右円偏光された緑
色光をカイラルセル38側に透過させる。カイラルセル38
は、切換可能なカラーフィルタ12を出た右円偏光された
緑色光を透過させ、この光は検出器18に入射する。
また第２光即ち赤色光の画像情報が検出器に伝達される
ときは、切換回路34はVOR32に第２の電圧信号を印加
し、半波リターデーションが生じるように、即ち「オ
フ」状態に保つ。VOR32は、画像情報を含む右円偏光さ
れた赤色光線及び右円偏光された緑色光線を受光し、緑
色光を左円偏光に変換すると共に赤色光を略左円偏光に
変換し、この緑色光及び赤色光をカイラルセル36へ透過
させる。カイラルセル36は左円偏光された緑色光及び左
円偏光された赤色光をカイラルセル38へ透過させる。カ
イラルセル38は、左円偏光された緑色光をカイラルセル
36の方向へ反射し、左円偏光された赤色光を透過させ
る。この左円偏光された赤色光は、切換可能なカラーフ
ィルタ12を出て検出器18に入射する。
切換可能なカラーフィルタ12は、各々カイラルセル36、
38の赤と緑の色バンドの外側にある波長の光を遮断する
ための２色フィルタ40、42（第１図に破線で示す）を具
えていてもよい。例えばフィルタ40は黄色に対応する波
長の光を遮断し、フィルタ42はシアンから青に対応する
波長範囲の光を遮断する。切換可能なカラーフィルタ12
は、カイラルセル36、38が色素形偏光フィルタほど透過
時に光を吸収しないので全般的に光量が増している。こ
のカイラルセル36、38が特定の範囲の視角内でしか知覚
できない光を通過させるのみであっても、カメラ10では
なんら問題がない。なぜならカメラ10は、開口部に設け
られた結像レンズを通して伝搬する光のみからビデオ信
号を形成できるからである。
カイラルセル22、24は右円偏光された光を作る円検光子
（circular analyzer）を形成するニュートラル線形偏
光体及び1/4波長板に置換してもよい。しかしながらこ
の円検光子はカイラルセル22、24の機能を完全に果たす
ものではない。なぜなら1/4波長板は、唯１つの波長
（例えばスペクトル上で赤と緑の略中間に位置する黄色
など）にしか同調できない。このため切換可能なカラー
フィルタ12で遮るべき光の反射が不完全になり、出力す
る光に余分な光が少量混入する。VOR32は、光の特定の
半波リターデーションを生じるべく同調可能で、所望の
色出力に混入する余分な色成分の量を制御できる。
第３図は、本発明の切換可能なカラーフィルタ102の第
２の好適実施例によるフルカラー投影装置100を示す図
である。この投影装置100は、CRTのような光源104を含
んでいて、３つの狭い色バンド内の画像情報を含む未偏
光光をスクリーン106から出す。各色バンドは、例えば
赤、緑、青といった異なる色を１つづつ含んでいる。CR
T104は、連続した画像フレームを表示し、各画像フレー
ムは、赤、緑、青といった異なる３色の夫々で形成され
た画像情報に対応する３つのフィールドのつながりを含
んでいる。CRT104から発する光は、切換可能なカラーフ
ィルタ102を貫通する光軸108に沿って伝搬し、カラーフ
ィルタ102は光を偏光させると共に赤、緑、青の３色の
内の１色を選択的に出力する。切換可能なカラーフィル
タ102を出る３つの画像フィールドに対応する光は、こ
のカラーフィルタを出る３色の光のうちスペクトル上で
最長波長の位置（例えば赤）から最短波長の位置（例え
ば青）に亘って分布する色を含む色画像を形成する。こ
のすべての色を含む画像をスクリーン（図示せず）上に
投影する。
切換可能なカラーフィルタ102は、偏光手段である板状
で平行に配置された３つの右ねじれカイラル液晶セル11
2、114、116を具えている。これらは夫々緑、赤、青に
同調している。カメラ装置10の偏光手段20に関して既に
述べた理由により、左円偏光された緑、赤、青の各光線
がカイラルセル116を出る。カイラルセル116を出た左円
偏光された光線は、光軸108に沿って後置された第１の
光変調部118及び第２の光変調部120に向かって伝搬す
る。
第１の光変調部118は、光変調手段であるVOR122、第１
及び第２の色選択性光反射素子124、126を具えており、
これらの夫々は、カイラル液晶セルを具えている。カイ
ラルセル124は、左円偏光された青色入射光を反射し、
他のすべての入射光を透過し、カイラルセル126は右円
偏光された赤色入射光を反射し、他のすべての入射光を
透過すべく同調している。VOR122は赤色光に半波リター
デーションが生じるよう同調している。第２の光変調部
120は、やはり光変調手段であるVOR128、第３及び第４
の色選択性光反射素子130、132を具えており、これらの
各々もカイラル液晶セルを具えている。カイラルセル13
0は、左円偏光された緑色入射光を反射し、他のすべて
の入射光を透過すべく同調している。カイラルセル132
は右円偏光された青色光を反射し、他のすべての入射光
を透過させる。VOR128は緑色光に半波リターデーション
が生じるよう同調している。VOR122、128の各々は、選
択的に切換回路即ち切換手段134によって作られた２つ
の電圧信号に応じて法線入射光のすべての波長に亘って
零リターデーションが生じ、カメラ装置10におけるVOR3
2に関して上述したように、VOR122、128が同調している
波長の法線入射光には半波リターデーションが生じる。
投影装置100は以下の方法によって操作する。第１光即
ち赤色光の画像情報がスクリーン上に投影されるとき
は、切換回路134は出力導体136、138の各々に第１の電
圧信号を印加する。この第１の電圧信号は、この出力導
体を通じてVOR122、128に各々印加される。第１の電圧
信号によってVOR122、128は零リターデーションを生じ
る状態、即ち「オン」状態となる。VOR122は、画像情報
を含む左円偏光された緑、赤、青の光線を受光し、カイ
ラルセル124へ透過させる。カイラルセル124は、左円偏
光された青色光をVOR122の方向に反射し、左円偏光され
た緑色光と赤色光をカイラルセル126へ透過させる。カ
イラルセル126は、左円偏光された緑色光と赤色光をVOR
128へ透過させ、このVOR128は、これら光線を更にカイ
ラルセル130へ透過させる。カイラルセル130は、この左
円偏光された緑色光をVOR128へ反射し、左円偏光された
赤色光をカイラルセル132へ透過させる。カイラルセル1
32は、この左円偏光された赤色光を透過させ、この光は
切換可能なカラーフィルタ102を出るとスクリーンに入
射する。
第２の光即ち緑色光の画像情報がスクリーン上に投影さ
せるときは、切換回路134は第１出力導体136を介して第
２の電圧信号をVOR122に印加し、第２出力導体138を介
して第１の電圧信号をVOR128に印加する。この第２の電
圧信号によって、VOR122は半波リターデーションが生じ
る状態、即ち「オフ」の状態になり、第１の電圧信号に
よって、VOR128は零リターデーションが生じる状態即ち
「オン」の状態となる。VOR122は、画像情報を含む左円
偏光された緑、赤、青の光線を受光し、赤色光を右円偏
光し、緑色光及び青色光を略右円偏光し、緑、赤、青の
光線をカイラルセル124へ透過させる。カイラルセル124
は、右円偏光された赤色光と、略右円偏光された緑色光
と、右円偏光された青色光とをカイラルセル126へ透過
させる。カイラルセル126は、この右円偏光された赤色
光をカイラルセル124の方向へ反射し、略右円偏光され
た緑色光及び右円偏光された青色光をVOR128へ透過させ
る。VOR128は略右円偏光された緑色光及び右円偏光され
た青色光を受光し、これらをカイラルセル130へ透過さ
せる。カイラルセル130は右円偏光された緑色光及び青
色光をカイラルセル132へ透過させ、カイラルセル132は
右円偏光された青色光を反射し、右円偏光された緑色光
を透過させる。この透過した光はカラーフィルタ102を
出てスクリーンに入射する。
第３の光、即ち青色光の画像情報をスクリーンに投影す
るときは、切換スイッチ134は各出力導体136、138に第
２の電圧信号を印加し、これがVOR122と128の夫々に印
加される。第２の電圧信号により、VOR122、128は半波
リターデーションを生じる状態、即ち「オフ」状態にな
る。VOR122は、画像情報を含む左円偏光された緑、赤、
青の光線を受光し、赤色光を右円偏光し、緑色光及び青
色光を、略右円偏光し、緑、赤、青の各光線をカイラル
セル124へ透過させる。カイラルセル124は、右円偏光さ
れた赤色光、略右円偏光された緑色光及び右円偏光され
た青色光をカイラルセル126へ透過させる。カイラルセ
ル126は、右円偏光された赤色光をカイラルセル124の方
向へ反射し、略右円偏光された緑色光及び右円偏光され
た青色光をVOR128へ透過させる。VOR128は、略右円偏光
された緑色光及び右円偏光された青色光を受光し、この
緑色光を略左円偏光し、この青色光を略左円偏光し、さ
らにこの緑色光及び青色光をカイラルセル130へ透過さ
せる。カイラルセル130は、左円偏光された緑色光を反
射し、略左円偏光された青色光をカイラルセル132へ透
過させる。カイラルセル132は、実質的に左円偏光され
た青色光のみを透過させ、この光は、切換可能なカラー
フィルタ102を出るとスクリーンに入射する。
切換可能なカラーフィルタ102は、（第３図内で破線で
示す）２色フィルタ140、142を含んでもよく、夫々赤と
緑の色バンドの間にある波長の光を遮断するもの（即ち
黄色遮断フィルタ）と、青と緑の色バンドの間にある波
長の光を遮断するもの（即ちシアン遮断フィルタ）であ
る。第４図は、カイラルセル126、130、132に夫々対応
する透過特性曲線148、150、152の間に、フィルタ140、
142の透過特性曲線144、146を破線で示したものであ
る。（透過特性曲線152は、カイラルセル124の透過特性
をも表わしている。） ［液晶VORについて］ 本発明の各好適実施例は、VORとして機能する液晶セル
を使用しており、これは、この液晶セルの電極構体に印
加される励起電圧によって作られる電界の強度に応じて
透過する光のリターデーション量を制御する。以下の説
明は、特定の色について用いる実施例10のためのもので
あるが、すべての色について用いる実施例100にも同等
に成り立つ。
第５図は、本発明の実施例において、ゼロから半波リタ
ーデーションを生じるVORとして用いられている液晶セ
ルの断面図である。第５図に示すように、液晶セル200
には、一般に平行に離間された電極構体202及び204を具
えており、その隙間にネマチック液晶材料が充填されて
いる。電極構体202は、その内面上にインジウム酸化錫
のような導電性且つ光透過性の材料による槽210を有す
るガラス製の誘電基板208を具えている。ディレクタ配
向膜212が導体層210上に設けられ、電極構体202と液晶
材料206との間を仕切っている。液晶材料と接している
側の膜212の表面は、これに接する液晶材料のディレク
タを所望の方向に方向づけるための好適な２方法のうち
のいづれかに従って調整される。構成材料及びこれと対
応したディレクタ配向膜212を調整する方法については
以下に詳しく説明する。電極構体204の構造は電極構体2
02の構造と類似している。また電極構体202の構成要素
と対応する電極構体204の各構成要素には、同一の番号
にダッシュを付して示した。
電極構体202、204の短い方のエッジは相互に位置がずれ
ていて、導体層210、210′がターミナル213において切
換回路34の出力導体と接続し易いようになっている。ガ
ラス繊維のような適当な材料からなるスペーサ214を用
い電極構体202と204との間隔を均一且つ平行に保つ。
第6A図、第6B図は、本発明の実施例におけるVORの液晶
セル内でのディレクタの並び方を示した図であり、特に
第6A図は「オン」状態の場合、第6B図は「オフ」状態の
場合を示している。これらの図に示すように、液晶セル
200における膜212、212′のネマチックディレクタ配向
については、ボイドらによる米国特許第4333708号公報
の第７欄の第48行乃至55行目にかけて記述がある。しか
しながら、ボイドらの特許で説明されている液晶セル
は、本発明に用いられている液晶セルとは次の点で異な
っている。即ち、前者は、セル200のディレクタ配向が
単一部分から成るような交互傾斜構造のものである。ボ
イドらの特許におけるセルは、２安定切換装置を得るた
めに、セルの内部でディスクリネーション動作をさせる
よう構成されている。
電極構体202の配向膜212は、電極構体の表面接触ディレ
クタ216が、フィルム層の表面に対して半分時計回りに
θの角度をなして相互に平行に並ぶように調整する。電
極構体204のフィルム層212′も同様に電極構体の表面接
触ディレクタ218が配向膜の表面に対して時計回りにθ
の角度をなして相互に平行に並ぶように調整する。この
ように液晶セル200は、電極構体202、204の対向するデ
ィレクタ配向膜212、212′に夫々付着したディレクタ21
6、218が、逆向きに偏倚されるよう作る。
面接触ディレクタを所望配置（アラインメント）にする
ための第１の好適な方法は、電極構体202、204上の夫々
の配向膜212、212′を構成する材料にポリイミドを用い
ることである。各配向膜を傾斜バイアス各が２°から５
°の所望の範囲の角度｜θ｜となるよう摩擦する。面接
触ディレクタを所望の配置にするための第２の好適な方
法は、電極構体202、204上の夫々の配向膜212、212′を
構成する材料に一酸化珪素を用いることである。一酸化
珪素を電極面から測って５°の角度で蒸着させて、その
量を加減し、傾斜バイアス角が10°から30°、より好適
には15°から25°となるようにする。
一酸化珪素又は他のアライメント材料を付着させ、所定
の方向に液晶分子を並べるための方法は、公知であり当
業者にとって容易であると考える。そのような方法は、
例えばジャニングによる米国特許第4165923号公報に開
示されている。
第6A図は、電極構体202、204の夫々の導体層210、210′
に約2KHz、20ボルト（実効値）の交流電圧信号V1を印加
したとき、面非接触ディレクタ220の整列のしかたを描
いたものである。導体層210を接地して導体層220′に信
号V1を加えることは切換回路34の出力端を第１の切換状
態とすることで行ない、液晶セル200内の電極構体202、
204間に交番電界Ｅが発生し、この液晶セルが光学リタ
ーデーション状態の「オン」となる。液晶材料206の中
の相当数の面非接触ディレクタは、正の誘電異方性を有
していて、セル内の電気力線の方向に沿って略一列縦隊
に並ぶ。この方向は、電極構体の処理面に対して垂直と
なる。このように、セル200が「オン」状態であるとき
は、面非接触ディレクタ220は、セルの表面に対して垂
直に並ぶ。
第6B図は、信号V1が印加されなくなったときの面非接触
ディレクタ220の並ぶ方向を描いたものである。ここで
は、面非接触ディレクタ220の整列のしかたは、セル内
の電極構体202、204間に作られる電界によるのではな
く、「オン」状態のときは面非接触ディレクタが一列縦
隊に並んでいたのを解放する分子間弾性力による。信号
V1を除去するには、切換回路34の出力端を第２の切換状
態にする。第6B図に示すディレクタの方向は、セルの光
学リターデーション状態の「オフ」に対応する。
セル200を「オフ」の状態に切換えることは、信号V1よ
りもレベルが低く、一般には０ボルトに近い信号V2を、
切換回路34の出力端よりセルの層210′に印加すること
によっても実現できる。信号V2の周波数は、一般的に信
号V1と同一である。
液晶セルにおける「オン」状態から「オフ」状態への遷
移期間中、面非接触ディレクタは、電極構体表面に対し
て垂直な縦隊整列の状態から、隣り合うディレクタと略
平行な状態へと変わる。このよう二面非接触ディレクタ
220a、220bは、方向矢印222aに示すように時計回りに回
転し、夫々ディレクタ216、220aに対して略平行な位置
関係になる。同様に面非接触ディレクタ220c、220dは、
方向矢印222aに示すように反時計回りに回転し、夫々デ
ィレクタ218、220cに対して略平行な位置関係になる。
このようにセル220が「オフ」状態へ状態を変えると、
かなりの数の面非接触ディレクタの各々が、大きなディ
レクタ成分をセルの表面に投影するように並び方を変え
る。しかしながら面非接触ディレクタ220eは、概ねセル
の表面に垂直な平面に沿った姿勢をとったままである。
液晶セル200のVORとしての操作方法は、第6A図に描いた
電界による配列即ち「オン」状態から、第6B図に描いた
横になった姿勢、即ち「オフ」状態へのディスクリネー
ションのない面非接触ディレクタの解放に関係してい
る。本発明においては、液晶セル200は零乃至略半波光
学リターダとして動作し、その光軸は面非接触ディレク
タの整列方向に対応する。
電極構体202、204の表面に対して垂直な矢印226に沿っ
て伝搬するリニア偏向光線は、液晶セルが「オン」状態
のときの面非接触ディレクタ220の並ぶ方向と一致して
いる。ディレクタ220は、「オン」状態のときは、セル
の電極構体上への光軸の投影が無視できるような方向に
ある。この条件下では、液晶セル200は、矢印226の方向
に伝搬する入射光に実質的に減少した光学リターデーシ
ョンを生じる。電極構体202、204の表面に対して垂直な
矢印226に沿って伝搬するリニア偏光光線は、液晶セル
が「オフ」状態のときの面非接触ディレクタ220の並ぶ
方向とは一致していない。ディレクタ220は、「オフ」
状態のときは、ディレクタのうちの相当数の各々がセル
の電極構体表面に多くの投影を生じる方向である。この
条件下では、液晶セル220は一般に垂直入射光に対して
は実効複屈折率を有する。
面非接触ディレクタ220の向きは、下記の数式を満たす
波長の光に対して、実質的に半波光学リターデーション
を生じる。
ここにｄは厚さ228を表わし、Δｎはセルの実効複屈折
率、λは光の波長である。
本発明の要旨を逸脱せずに上述の実施例を変更すること
は当業者により容易である。例えばすべての色用のカメ
ラ装置を実現するために、カメラ装置10内の切換可能な
カラーフィルタ12は、切換可能なカラーフィルタ102に
代わることができる。また限定された色の投影装置を実
現するために、投影装置100の切換可能なカラーフィル
タ102は、カラーフィルタ12に代わることも可能であ
る。
［発明の効果］ 本発明は、従来の色素形の色選択性偏光フィルタに代わ
って、カイラル液晶の偏光手段及び色選択性光反射素
子、並びに光変調手段によりカラーフィルタを構成して
いるので、第2A図、第2B図等に示すように光の透過率が
向上し、伝達する画像の輝度が高くなった切換可能なカ
ラーフィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に基づく切換可能なカラーフィルタを用
いたカラーカメラの実施例を示す図、第2A図及び第2B図
は、本発明の実施例に用いられているカイラル液晶セル
の円偏光された光に対する透過特性曲線と反射特性曲線
とを夫々示す図、第３図は、本発明に基づく切換可能な
カラーフィルタを用いた全カラー投影装置の実施例を示
した図、第４図は、第３図に示す実施例に用いられてい
るカイラル液晶セル及び２色フィルタの透過特性曲線を
示した図、第５図は本発明の実施例に用いられている可
変光学リターダの断面図、第6A図、及び第6B図は、第５
図に示す可変光学リターダの挙動を説明する図である。
これ等の図において、20、110が偏光手段、12、118、12
0が色選択性光反射素子、32、122、128が光変調手段で
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１及び第２色バンド内の色成分の光を含
    む入射光を受け、上記第１色バンド内の光及び上記第２
    色バンド内の光を選択的に通過させる切換可能なカラー
    フィルタであって、 上記入射光を受け、一方の方向に円偏光された上記第１
    色バンド内の光を反射し他の光を通過させる第１カイラ
    ル液晶セル、及び上記一方の方向に円偏光された上記第
    ２色バンド内の光を反射し他の光を通過させる第２カイ
    ラル液晶セルを有する偏光手段と、 該偏光手段からの出力光の偏光状態の回転方向を変更す
    るか、そのままとして通過させる光変調手段と、 該光変調手段からの出力光を受け、他方の方向に円偏光
    された上記第２色バンド内の光を反射し他の光を通過さ
    せるカイラル液晶の第１色選択性光反射素子、及び上記
    一方の方向に円偏光された上記第１色バンド内の光を反
    射し他の光を通過させるカイラル液晶の第２色選択性光
    反射素子を有する色選択性光反射手段と、 上記光変調手段を制御して、光の偏光状態の回転方向を
    変更するか否かを制御する切換手段とを具え、 上記光変調手段が光の偏光状態の回転方向を変更しない
    場合、上記第１色バンド内の光が上記色選択性光反射手
    段から出力し、 上記光変調手段が光の偏光状態の回転方向を変更した場
    合、上記第２色バンド内の光が上記色選択性光反射手段
    から出力することを特徴とする切換可能なカラーフィル
    タ。
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Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4884876A (en) * 1983-10-30 1989-12-05 Stereographics Corporation Achromatic liquid crystal shutter for stereoscopic and other applications
US4848877A (en) * 1987-09-29 1989-07-18 Cambridge Research And Instrumentation, Inc. Liquid crystal devices and systems using such devices
US4987410A (en) * 1988-01-25 1991-01-22 Kaiser Aerospace & Electronics Corporation Multiple image forming apparatus
US5050966A (en) * 1988-07-06 1991-09-24 Kaiser Aerospace & Electronics Corporation Optical combiner collimating apparatus
US5153568A (en) * 1988-07-21 1992-10-06 Proxima Corporation Liquid crystal display panel system and method of using same
US5089810A (en) * 1990-04-09 1992-02-18 Computer Accessories Corporation Stacked display panel construction and method of making same
US5302946A (en) * 1988-07-21 1994-04-12 Leonid Shapiro Stacked display panel construction and method of making same
US5414546A (en) * 1988-08-10 1995-05-09 Fergason; James L. Dynamic optical notch filter
US4917465A (en) * 1989-03-28 1990-04-17 In Focus Systems, Inc. Color display system
US5050965A (en) * 1989-09-01 1991-09-24 In Focus Systems, Inc. Color display using supertwisted nematic liquid crystal material
USRE36654E (en) * 1989-03-28 2000-04-11 In Focus Systems, Inc. Stacked LCD color display
US4991924A (en) * 1989-05-19 1991-02-12 Cornell Research Foundation, Inc. Optical switches using cholesteric or chiral nematic liquid crystals and method of using same
US5082354A (en) * 1989-08-29 1992-01-21 Kaiser Aerospace And Electronics Corporation Optical switch and color selection assembly
US5066108A (en) * 1989-12-22 1991-11-19 Hughes Aircraft Company High throughput contrast enhancement for polarized displays
US5113272A (en) * 1990-02-12 1992-05-12 Raychem Corporation Three dimensional semiconductor display using liquid crystal
US5619355A (en) * 1993-10-05 1997-04-08 The Regents Of The University Of Colorado Liquid crystal handedness switch and color filter
US5751385A (en) * 1994-06-07 1998-05-12 Honeywell, Inc. Subtractive color LCD utilizing circular notch polarizers and including a triband or broadband filter tuned light source or dichroic sheet color polarizers
US5627666A (en) * 1994-07-27 1997-05-06 Board Of Regents Of The University Of Colorado Liquid crystal phase modulator using cholesteric circular polarizers
US5835166A (en) * 1994-08-17 1998-11-10 Hall; Dennis R. Chiral nematic liquid crystal polarization modulated color display for stereoscopic viewing device
US5566370A (en) * 1994-11-03 1996-10-15 Lockheed Martin Corporation Simulation display system
SG47360A1 (en) * 1994-11-14 1998-04-17 Hoffmann La Roche Colour display with serially-connected lc filters
WO1997001792A1 (en) * 1995-06-26 1997-01-16 Honeywell Inc. Full color display of subtractive color type
US5801665A (en) * 1995-10-30 1998-09-01 Industrial Technology Research Institute Format converter for the conversion of conventional color display format to field sequential
US5892559A (en) * 1996-11-25 1999-04-06 Colorlink, Inc. Chromaticity compensating liquid crystal filter
US5796454A (en) * 1996-12-04 1998-08-18 Advanced Display Systems, Inc. Cholesteric liquid crystal display employing circular polarizer and methods of operation and manufacture therefor
GB2321717A (en) 1997-01-31 1998-08-05 Sharp Kk Cholesteric optical filters
JP3433074B2 (ja) * 1997-11-18 2003-08-04 株式会社東芝 液晶表示装置
WO2001057587A1 (en) * 2000-02-03 2001-08-09 Rolic Ag Colour switch
EP1122588A1 (en) * 2000-02-03 2001-08-08 Rolic AG Colour switch
KR100682356B1 (ko) * 2000-06-14 2007-02-15 엘지.필립스 엘시디 주식회사 투과 반사형 액정표시장치
US7710522B1 (en) * 2000-09-23 2010-05-04 Motorola, Inc. Liquid crystal device having variable reflected wavelength
ES2351206T3 (es) * 2001-02-27 2011-02-01 Dolby Laboratories Licensing Corporation Dispositivo de visualización de alta relación de contraste dinámico.
EP1306717A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-02 Rolic AG Switchable color filter
US8687271B2 (en) 2002-03-13 2014-04-01 Dolby Laboratories Licensing Corporation N-modulation displays and related methods
EP1485904B1 (en) 2002-03-13 2012-08-29 Dolby Laboratories Licensing Corporation High dynamic range display devices
ES2893327T3 (es) * 2007-02-01 2022-02-08 Dolby Laboratories Licensing Corp Calibración de visualizadores que tienen luz de fondo espacialmente variable
US20090322800A1 (en) 2008-06-25 2009-12-31 Dolby Laboratories Licensing Corporation Method and apparatus in various embodiments for hdr implementation in display devices
US8223428B2 (en) * 2008-07-04 2012-07-17 Olympus Corporation Microscope
EP2338041A2 (en) * 2008-10-02 2011-06-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Spectral detector comprising a cholesteric liquid crystal mixture
US20100214282A1 (en) 2009-02-24 2010-08-26 Dolby Laboratories Licensing Corporation Apparatus for providing light source modulation in dual modulator displays
JP2011128459A (ja) * 2009-12-18 2011-06-30 Fujitsu Ltd 表示素子および液晶表示装置
US11249355B2 (en) * 2018-01-29 2022-02-15 Gary Sharp Innovations, Llc Color switch for reduced color cross-talk

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2180448B2 (ja) * 1972-04-17 1974-12-20 Thomson Csf
US4333708A (en) * 1979-11-30 1982-06-08 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Mechanically multistable liquid crystal cell
US4582396A (en) * 1983-05-09 1986-04-15 Tektronix, Inc. Field sequential color display system using optical retardation
US4566758A (en) * 1983-05-09 1986-01-28 Tektronix, Inc. Rapid starting, high-speed liquid crystal variable optical retarder
US4674841A (en) * 1985-03-08 1987-06-23 Tektronix, Inc. Color filter switchable among three state via a variable retarder
US4670744A (en) * 1985-03-14 1987-06-02 Tektronix, Inc. Light reflecting three-dimensional display system

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63132218A (ja) 1988-06-04
US4726663A (en) 1988-02-23

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