プロジェクタ装置
第１の画像生成及び投写ユニット（１１）及び第２の画像生成及び投写ユニット（１２）を備えるプロジェクタ装置（１０）を提案する。第１及び第２の画像生成及び投写ユニット（１１、１２）の連携により、第１の又は二次元投写／表示モード及び第２の立体的又は投写／表示モードが実現される。第２の画像生成及び投写ユニット（１２）は、第１の画像生成及び投写ユニット（１１）から余りの光（Ｌ１’）を受光し、余りの光（Ｌ１’）を用いて、第２の画像（Ｉ２）を生成するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に電子機器及び情報の交換及び表示のための設備において、画像表示及び画像投写技術は、広く普及し、益々重要になっている。
【０００３】
ここで、立体的又は三次元的投写機能を実現することが重要な課題となっている。このような立体的又は三次元的な表示又は投写機能を有する従来の装置は、それぞれの実現のために必要な光学的部品の数が多いという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、二次元投写機能と共に、立体的又は三次元的投写機能を実現し、同時に、取り扱いが容易で、小型化されたプロジェクタ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、請求項１の特徴を有するプロジェクタ装置によって、この課題を解決する。本発明に基づくプロジェクタ装置の好ましい実施の形態は、従属請求項に定義されている。
【０００６】
本発明に係るプロジェクタ装置は、第１の画像を生成し、第１の画像を、二次元的な手法で表示画像として投写又は表示する第１の画像生成及び投写ユニットを備える。更に、プロジェクタ装置は、第２の画像を生成し、第２の画像を、二次元的な手法で表示画像として投写又は表示する第２の画像生成及び投写ユニットとを備える。本発明では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、協働して、表示画像が厳密な二次元的手法で投写及び／又は表示される第１の又は二次元投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成される。更に、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、協働して、表示画像が立体的又は三次元的な手法で投写及び／又は表示される第２の、立体的又は三次元的投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成される。
【０００７】
本発明の第１の解決策では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、互いに着脱可能に取り付けられるモジュールとして形成される。第１の画像生成及び投写ユニットは、第１の又は二次元投写／表示モードでは、第２の画像生成及び投写ユニットから独立したスタンドアロン機器として動作し又は動作可能である。
【０００８】
すなわち、上述した課題に対する本発明の第１の解決策の基礎的な発想は、特に、第２の立体的又は三次元的投写／表示モードにおいて、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットを結合又は取り付けることができるように構成及び／又は適応化することである。更に、特に第１の又は二次元投写／表示モードにおいては、この第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、互いに取り外し又は分離することができる。
【０００９】
上述の課題に対する他の解決策では、第２の画像生成及び投写ユニットは、第１の画像生成及び投写ユニットから余りの光（waste light）を受光し、余りの光又はその一部又は派生光を用いて、第２の画像を生成するように適応化及び／又は構成される。
【００１０】
すなわち、上述の課題に対する本発明の第２の解決策の基礎的な発想は、第２の画像生成及び投写ユニットが、それぞれの第１の画像の生成処理において、第１の画像生成及び投写ユニットが使用しなかった未使用の光、すなわち、余りの光を第１の画像生成及び投写ユニットから受光するように、第２の画像生成及び投写ユニットを構成及び／又は適応化することによって、第２の画像生成及び投写ユニットのために、独立した照明ユニット又はランプを確保する必要性をなくすことである。したがって、第２の解決策により、プロジェクタ装置のコンポーネント又は部品の数を削減できる。
【００１１】
これらの２つの手法は、互いに組み合わせてもよく、これにより、互いに分離又は結合できる２つの画像生成及び投写ユニットを備え、第２の画像生成及び投写ユニットが、第１の画像生成及び投写ユニットが画像生成処理に使用しなかった余りの光を用いるので、発光部品が１つで済むプロジェクタ装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態では、第１の画像生成及び投写ユニットは、一次照射光を受光及び／又は生成するように適応化及び／又は構成される。
【００１３】
この第１の変形例により、本発明に基づくプロジェクタ装置における画像生成及び投写処理に外部の発光装置又はランプ装置を用いることができる。これに代えて、又はこれに加えて、第１の画像生成及び投写ユニットは、自らが一次照射光を生成するように適応化及び／又は構成してもよい。
【００１４】
この変形例では、第１の画像生成及び投写ユニットは、照明ユニット、特にランプ装置又はこれに類似する装置を備えていてもよい。
【００１５】
第１の画像を生成するために、この一次照射光の一部又はその成分のみが使用されるように第１の画像生成及び投写ユニットを適応化及び／又は構成することが更に好ましい。
【００１６】
したがって、第１の画像生成及び投写ユニットは、第１の画像を生成するために使用しなかった一次照射光の一部又は成分を、余りの光として、特に第２の画像又は投写ユニットに供給するように適応化及び／又は構成することが好ましい。
【００１７】
本発明の更に好適な実施の形態においては、第１の画像生成及び投写ユニット及び／又は第２の画像生成及び投写ユニットは、それぞれ第１及び第２の画像を生成する画像生成ユニット、特にそれぞれのＬＣＤパネルと、第１の画像及び第２の画像をそれぞれ投写するビームスプリッタユニット、特にそれぞれの偏光選択ビームスプリッタキューブ及び／又は投写ユニットとを備える。
【００１８】
本発明の更に好適な変形例においては、第１の画像生成及び投写ユニットは、順次的な色選択のための色切替ユニット、特に反射電子色スイッチ（reflective electronic color switch：ＲＥＣＳ）を備える。
【００１９】
色切替ユニットは、光を受け取るために、第１のスペクトル範囲内にある、受け取った光の第１の部分を反射し、第２のスペクトル領域内にある、受け取った光の第２の部分を透過するように構成及び／又は適応化してもよい。
【００２０】
色切替ユニットは、照射パスに対称的に配置され、及び／又は第１の画像生成及び投写ユニットに対しては反射モードで動作し、第２の画像生成及び投写ユニットに対しては透過モードで動作するように構成及び／又は適応化してもよい。
【００２１】
これに加えて又はこれに代えて、第１の画像生成及び投写ユニットは、第１の画像生成及び投写ユニットから第２の画像生成及び投写ユニットに余りの光を供給するインタフェースセクションを備えていてもよい。
【００２２】
これら２つの場合、インタフェースセクションは、色切替ユニットに少なくとも部分的に基づいていることが好ましい。
【００２３】
以下、別の表現により、本発明のこれらの及び更なる側面について説明する。
【００２４】
本発明は、特に、立体的な投写ユニットのためのモジュール技術に関連する。発明の目的は、立体的又は３Ｄ画像を生成するモジュール方式の立体画像投写ユニットを提供することである。左右の目について相補的な偏光を行う眼鏡を用いることによって、遠景に後部映像を結像することができる。
【００２５】
モジュール方式では、２つのユニットが提供され、１つのユニットは、発光部であるランプと、イメージャを有するビームスプリッタと、投写部とを備える投写モジュールである。このユニットは、単一のイメージャ装置を備えるプロジェクタに相当する。
【００２６】
第２の部分は、第２のイメージャ及び投写部を含むビームスプリッタを備える。
【００２７】
第１の部分は、正面投写及び背面投写のための、標準的な、スタンドアロンの２Ｄ投写ユニットとして用いることができる。立体又は３Ｄユニットは、偏光を維持する半透明の背面投写スクリーンと共に、背面投写モードにおいてのみ用いられる。
【００２８】
２Ｄ及び立体又は３Ｄの画像は、用途に応じて生成することができる。本発明は、容易にスタックして、立体的な投写のための立体又は３Ｄモジュールを形成できる小型の２Ｄ投写ユニットを提供する。この柔軟性により、本発明は、複数の用途に対応する。
【００２９】
立体画像を生成する最も簡単な手法は、２つのプロジェクタを互いにスタックし、又は互いに横に並べて使用する手法である。２つのプロジェクタは、それぞれが投写する画像が相関する（正しく重なる）ように透明スクリーンの後ろに設置される（背面投写）。
【００３０】
それぞれの画像は、異なる偏光状態で投写される。
【００３１】
具体例：右眼用の画像をｐ偏光光により投写し、左眼用の画像をｓ偏光光により投写する。観察者は、左眼用の画像からの光が右眼に到達し、及び右眼用の画像からの光が左眼に到達することを避けるために、右眼の正面にｐ偏光子があり、左眼の正面にｓ偏光子がある眼鏡を装着する必要がある。この構成により、観察者は、立体画像を見ることができる。
【００３２】
現在では、２つのプロジェクタを使用する必要がある。両方のプロジェクタは、互いに垂直な直線偏光光を出射する必要がある。これは、何れか一方のプロジェクタの投写レンズの後に、リターダを配設し、偏光状態を回転させることによって実現される。
【００３３】
以下、従来の立体又は３Ｄプロジェクタの幾つかの問題点について述べる。
＊２つのプロジェクタ機器、すなわち、２つの電源、２つのランプ、２つの照明装置が必要である。
＊両方のプロジェクタを同期させるために追加的な外部信号処理が必要である。
＊一方のプロジェクタの偏光状態に対して、一方のプロジェクタの偏光状態を変更するために更なる外部のリターダが必要である。
＊比較的大きな空間を必要とする。
【００３４】
本発明の包括的な概念は、プロジェクタ装置をモジュール化し、柔軟に使用できるようにすることである。本発明に基づくプロジェクタ装置は、２Ｄ投写モードで使用することもでき、立体又は３Ｄ投写モードで使用することもできる。更に、本発明に基づくプロジェクタ装置は、２Ｄ投写モードにおいて、正面投写方式にも背面投写にも適用できる。
【００３５】
基礎モジュールは、反射性色制御部、例えば、反射電子色スイッチ（reflective electronic color switch：ＲＥＣＳ）を用いた単一のパネルプロジェクタであってもよい。この基礎モジュールにより、標準の２次元画像を投写することができる。この基礎モジュールは、主に、ランプ、照明光学系素子、ビームスプリッタ、ＲＥＣＳ、マイクロディスプレイ及び投写レンズから構成される。更に、駆動系の電子部品を組み込んでもよい。
【００３６】
オプションの着脱可能な立体又は３Ｄモジュールは、１つのビームスプリッタと、１つのマイクロディスプレイと、１つの投写レンズとを備える。更に、ディスプレイのための駆動回路を設けてもよい。
【００３７】
両方のモジュールは、結合された後に、基礎モジュールの照明装置が照射した光に基づいて画像を投写するように設計される。ＲＥＣＳの後ろには、光インタフェースが配設される。
【００３８】
標準の単一パネル方式では、未使用の光の一部、例えば、光の総量の約２／３は、波長選択コンポーネントによって反射又は吸収され、したがって、ディスプレイの照射には使用されない。本発明では、第２のパネルが、この第１のパネルからの未使用の光を用いる。
【００３９】
両方のディスプレイは、ＲＥＣＳ及び照明装置の残りの部分から等距離に配設される。これにより、更なる照明装置又は適応化光学素子は、不要である。この構成では、両方の投写レンズを互いに非常に近い距離に配置でき、このため、装置全体を小型化でき、スクリーンへの画像の相関についても、スクリーンから非常に近い位置で実現することができる。
【００４０】
次に、ＲＥＣＳの動作原理について説明する。
【００４１】
立体プロジェクタの動作原理の説明のために、ＲＥＣＳの１つの色状態を例示的に説明する。この状態では、ＲＥＣＳは、例えば、緑をλ２として反射し、マゼンタをλ３として透過させる。
【００４２】
照明装置からλ１として出射される白色光は、ｐ偏光状態を有する。
【００４３】
光は、ＰＢＳを通過し、ＲＥＣＳに到達する。ＲＥＣＳにおいて、光は、λ２及びλ３の２つの成分に分離される。λ２は、ＲＥＣＳによって反射され、λ２の偏光状態は、ｐからｓに変化する。偏光状態が９０°変化したλ２の光は、ＰＢＳ１によってディスプレイに反射される。ここで、表示モードに応じて、λ２の光の偏光状態は変更され、又は変更されない。ディスプレイが偏光状態を変更した場合、λ２の光は、システムから投写レンズに向かって出射される。この他の場合、λ２の光は、偏光状態を維持し、ＲＥＣＳに反射し、照明装置に戻される。
【００４４】
補色λ３の光は、ＲＥＣＳによって、偏光方向を変えずに透過される。更に、この光は、ＰＢＳ２によって透過され、ディスプレイ２に到達する。入射光（λ３）の偏光状態がディスプレイによって変更された場合、反射光は、投写レンズに誘導される。λ３の光は、偏光状態を維持することによって、ディスプレイからの反射により、照明装置に戻される。
【００４５】
この原理によって、相補的な透過光を用いて、第２のパネルを照射し、システム効率が高められた２Ｄの同じ画像情報又は立体画像に必要な第２の画像情報を生成することができる。
【００４６】
１つのサイクル又はフレームにおいて、全ての原色、すなわち、赤、緑、青は、ディスプレイ１にそれぞれ一回投写され、全ての補色は、ディスプレイ２に投写される。
【００４７】
このため、両方のディスプレイについて、表示色駆動方式を適応化する必要がある。通常、順次的な色生成処理では、１つのフレームの期間は、人間の眼又はそのレセプタの生理学的な時間分解能以下に設定される。カラー画像情報は、１つのフレームの全ての単一の色ピクチャを統合した情報となる。
【００４８】
以下、立体又は３Ｄの投写原理について、簡潔に説明する。
【００４９】
この原理は、従来の技術に関連して上述したものと同じである。一方が右眼用、他方が左眼用の２つの視点からの２つの異なる画像が、２つのディスプレイに表示される。各ディスプレイは、１つの画像を表示する。上述した具体例では、左眼は、左側のディスプレイに表示された画像情報を受け取り、右眼は、右側のディスプレイに表示された画像情報を受け取る。これは、逆であってもよい。
【００５０】
２つの画像は、上述したように、視点が異なり、及び偏光状態も異なる。ここで、左側のディスプレイには、ｓ偏光光で画像が投写され、右側のディスプレイには、ｐ偏光光で画像が投写されたとする。更に、背面投写スクリーンに投写された光が偏光を維持したとすると、吸収性の偏光子を有する眼鏡をかけることによって、３次元の又は立体的な画像を見ることができる。ここで、左眼の正面に配置される偏光子は、左眼用のｓ偏光光だけを透過し、右眼用の正面に配置されるｐ偏光子は、右眼用のｐ偏光光だけを透過する。
【００５１】
光インタフェース又はインタフェースセクションは、立体又は３Ｄモジュールが接続されていない場合、シャッタによって覆われたある種の窓であってもよい。更に、ディスプレイ及びフォーカスのためのサーボへの電源供給のための電気的コネクタを設けてもよい。
【００５２】
電気的な接続は、以下の通りであってもよい。基本的なモジュールは、必要な全ての要素を備える。（技術的な理由により）立体又は３Ｄモジュールのためのディスプレイドライバだけが基本的なモジュール内に設けられない。駆動制御電子回路は、右眼用の画像のコンテンツ及び左眼用の画像コンテンツのそれぞれに応じて、ＲＥＣＳ（色スイッチ）段と連動して画像情報を処理する。ここで、ディスプレイＲは、右眼用の画像コンテンツに基づいて駆動され、ディスプレイＬは、左眼用の画像コンテンツに基づいて駆動される。
【００５３】
２Ｄ投写モードの場合も、立体又は３Ｄモジュールは、取り外されない。駆動制御電子回路は、適用された信号によってモードを認識し、同じ画像情報でディスプレイを駆動する。
【００５４】
本発明の概念の利点は、以下の通りである。
【００５５】
１．２Ｄ、立体又は３Ｄ又は強調された２Ｄのためのモジュール方式のプロジェクタを提供できる。
【００５６】
２．２Ｄモードにおいて、正面投写にも背面投写にも任意に適用できる。
【００５７】
３．立体又は３Ｄ投写モードのために、追加的な信号処理又は同期のための電子回路は不要である。
【００５８】
４．１つの電源、１つのランプ及び１つの照明装置だけで、小型のアーキテクチャで立体画像投写を実現できる。
【００５９】
本発明のこれら及び更なる側面は、添付の図面を参照する以下の説明によって更に明瞭になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下の説明及び図面では、同様又は同等の機能を有する同様又は同等の構造又は要素には、共通の参照符号を付す。これらの構造又は要素の詳細については、繰返し説明はしない。
【００６１】
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明に基づくプロジェクタ装置１０の実施の形態の基本的な側面を図式的に示しており、ここでは、ディスプレイ装置５０（以下、表示ユニットともいう。）、例えば、スクリーン５０等に表示画像ＤＩを表示及び投写する。
【００６２】
図１Ａに示す本発明に基づくプロジェクタ装置１０は、第１の画像生成及び投写ユニット１１及び第２の画像生成及び投写ユニット１２を備える。図１Ａのプロジェクタ装置１０では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、それぞれ空間的に近接して配設されており、例えば、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、互いに連結されている。
【００６３】
第１の画像生成及び投写ユニット１１は、一次照明光Ｌ１を受光又は生成する。ある光学的プロセスにおいて、少なくとも一次照明光Ｌ１の一部又は成分Ｌ１１は、分離され、及び／又は第１の画像生成及び投写ユニット１１の第１の画像Ｉ１の生成のために使用される。この結果、二次照明光Ｌ２１又は画像光Ｌ２１が生成され、投写プロセスにおいて、例えば、スクリーン等の表示ユニット５０に向けて、三次照明光Ｌ３１又は投写光Ｌ３１として放射及び／又は投写される。
【００６４】
第１の画像Ｉ１を生成するプロセスにおいて用いられなかった一次照明光Ｌ１の成分は、余りの光Ｌ１’として、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２の間又はこれらの近傍に配設されたインタフェースセクション８０に供給される。このインタフェースセクション８０は、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２の両方に亘って分散して設けてもよく、又は第１の画像生成及び投写ユニット１１又は第２の画像生成及び投写ユニット１２の完全な一部であってもよい。
【００６５】
第２の画像生成及び投写ユニット１２が余りの光Ｌ１’又はその一部を受け取ると、余りの光Ｌ１’又はその一部Ｌ１２は、第２の画像生成及び投写ユニット１２の第２の画像Ｉ２を生成するプロセスに用いられる。このようにして、第２の画像生成及び投写ユニット１２の第２の二次照明光Ｌ２２又は第２の画像光Ｌ２２が生成され、第２の三次照明光Ｌ３２又は画像光Ｌ３２として、同じ表示ユニット５０に出射又は投写される。
【００６６】
この結果、図１Ａに示す構成では、表示される表示画像ＤＩは、第１の画像Ｉ１及び上記第２の画像Ｉ２が重ね合わされた画像として生成される。
【００６７】
詳しくは、図１Ａの構成では、それぞれ第１及び第２の画像Ｉ１、Ｉ２を生成する第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２のそれぞれのイメージャパネルは、画像Ｉ１及びＩ２が同じになるように制御される。したがって、図１Ａの構成では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２の両方を利用して、厳密な二次元投写が実現される。
【００６８】
図１Ｂに示す構成では、第２の画像生成及び投写ユニット１２は、第１の画像生成及び投写ユニット１１から、空間的に分離又は切り離されている。したがって、余りの光Ｌ１’は、第２の画像生成及び投写ユニット１２に到達しない。この結果、第２の画像Ｉ２は、生成されず、表示もされない。したがって、図１Ｂの構成では、第１の画像生成及び投写ユニット１１のみによって、厳密な二次元投写が行われる。
【００６９】
図１Ｃは、図１Ａの構成に類似した構成を示している。なお、図１Ａにおける同じ画像Ｉ１及びＩ２とは異なり、図１Ｃの画像Ｉ１及びＩ２は、それぞれの三次照明光Ｌ３１、Ｌ３２又は投写光Ｌ３１、Ｌ３２の偏光状態に関して視野又は視野角が異なる。したがって、図１Ｃは、表示ユニット５０への立体的又は三次元的投写を実現する構成を示している。
【００７０】
このように、図１Ａ〜図１Ｃに示す一連の図から、２つの着脱可能に連結された第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２を備える本発明に基づくプロジェクタ装置１０により、少ない光学部品で異なる投写方式に対応できる高い柔軟性を実現できることがわかる。
【００７１】
図２は、図１Ａ及び図１Ｃに示す構成を更に詳細に示す図である。第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、それぞれ、ビームスプリッタセクション又はユニット５１、５２、表示セクション６１、６２（以下、画像生成ユニットともいう。）及び投写ユニット４１、４２を備える。何れの場合も、ビームスプリッタユニット５１、５２は、偏光選択スプリッタ又はキューブ５１、５２として構成されている。図２に示す構成では、画像生成ユニット６１、６２は、反射性ＬＣＤパネル６１、６２として構成されている。第１の画像生成及び投写ユニット１１から第２の画像生成及び投写ユニット１２に余りの光Ｌ１’を供給し、光を伝達するためインタフェースセクション８０は、例えば、反射電子色スイッチ７０である色切替ユニット７０と共に配設されている。
【００７２】
更に、図２に示すように、第１の画像生成及び投写ユニット１１は、ランプ装置２１及びそれぞれの照明光学系２２を含む照明ユニット２０を備える。
【００７３】
図２の構成の照明ユニット２０及びその一部又は部品の更なる詳細を図３に示す。ランプ装置２１は、ランプ２１ｌ及び放物面反射器２１ｒから構成されている。照明光学系２２は、偏光ミラー２２ｍ及び一連のレンズ２２ｌを備える。
【００７４】
図４は、本発明に基づくプロジェクタ装置１０の制御部のブロック図である。ここで、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、二次元的投写若しくは立体的又は三次元的投写を行う場合、それぞれの信号プロセッサによって制御され、この制御データは、駆動制御機構に供給され、画像生成ユニット６１、６２及び色選択ユニット７０が制御される。
【００７５】
図３に示す構成とは異なる第１の画像生成及び投写ユニット１１の構成を図５に示す。ここでは、図３に示す構成とは異なり、第２の画像生成及び投写ユニット１２の画像生成ユニット６２が、第１の画像生成及び投写ユニット１１と同様の手法によって構成されている。したがって、入射する余りの光Ｌ１’及びビームスプリッタユニット５２から第２の画像生成及び投写ユニット１２の投写ユニット４２に入射する二次照明光の偏光状態を偏光する更なる半波長リターダ９０−１、９０−２が設けられている。
【００７６】
立体的又は三次元的な背面投写を実現する本発明に基づくプロジェクタ装置の概略的な透視図を図６Ａに示す。立体又は３Ｄプロジェクタ、すなわち、第２の画像生成及び投写ユニット１２は、背面投写ボックスの側に連結され、背面投写スクリーンに画像を投写する。立体又は３Ｄ画像は、偏光子眼鏡を用いて観察できる。２Ｄモードは、偏光子眼鏡なしで観察できる。
【００７７】
図６Ａは、投写モジュール又はユニット１０を備え、立体的なピクチャ又は画像を生成する背面投写ボックスを示している。背面投写ボックスの投写モジュール又はユニット１０が連結される部分にスロットを設けてもよい。投写モジュール又はユニット１０から出射された光は、折り曲げミラー（folding mirror）を介して、背面投写スクリーンに案内される。
【００７８】
図６Ｂは、折り曲げミラーがない背面投写構成の原理を示す図である。
この原理は、スタックされた２つの投写ユニットの原理と同様である。
【００７９】
図７は、立体的又は三次元的投写を実現する際の従来の構成を示している。図７から明らかなように、従来の第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１１、１１２は、共通の制御装置１３０によって制御され、照明ユニット１２１、１２２を個別に備える。
【００８０】
なお、本明細書及び本発明の特許請求の範囲において、「立体」、「三次元」又は「３Ｄ」という用語は、同義語として用いている。これらの用語は、立体的な投写によって画像を生成し、立体的又は３Ｄの印象を実現する技術を意味する。したがって、それぞれ二次元画像である視野が異なる２つの画像が生成される。これらの画像又は視野は、観察者の右眼及び左眼に、実質的に選択的に知覚されるように設計される。そして、観察者の脳では、２つの異なる画像から、遠近感又は立体的な印象を有する画像が形成される。本発明では、これらの２つの画像及び視野が生成及び投写される。ユーザ又は観察者は、２つの画像の選択的な知覚を可能にするために眼鏡又はゴーグルを着用する必要がある。
【００８１】
単純な構成では、色スイッチ７０は、２つのカラーホイール７１、７２と、４分の１波長板７３及び吸収性偏光子７４を備える。カラーホイール７１、７２は、それぞれ、赤、緑及び青の波長のための反射性ダイクロイックミラーの３つのセグメントを有する。
【００８２】
カラーホイール７１、７２は、ＰＢＳキューブ５２、５１の間の照明装置に配設される。両方のホイール７１、７２は、直列に接続される。カラーホイール７１、７２の間には、４分の１波長板７３及び偏光子７４が配設される。更に、照明部において、２つの異なるダイクロイックセグメントが同時に存在するように、カラーホイール７１、７２は、互いに回転される。常に、それぞれのカラーホイール７１、７２の１つのセグメントが、照明又は光路を覆う。
【００８３】
図８Ａに示すように、ランプから白色直線偏光光λ１が入射し、第１のセグメントに衝突すると、λ２のスペクトル成分の第１のカラーホイール光Ｌ１１は反射され、λ３及びλ４のスペクトル成分の光Ｌ１２は、透過される。また、偏光子７４及び４分の１波長板７３は、この成分を透過する。４分の１波長板７３において、光は、円偏光光に変えられる。第２のカラーホイール７２は、スペクトル成分λ３又はＬ１’を反射し、スペクトル成分λ４を、ＰＢＳ５２の方向に透過する。ここで、光Ｌ１２は、ＰＢＳ５２によって反射され、画像生成ユニット６２を照射する。
【００８４】
反射された成分λ３の円偏波状態は、セグメントの表面での反射によって、変化する。４分の１波長板７３は、円偏光を直線偏光に戻し、この時点で、この光は、光λ１と比べると、９０°回転している。ここでは、偏光子７４は、反射したスペクトル成分λ３を吸収する。
【００８５】
両方のカラーホイール７１、７２を回転させることによって、スペクトル成分λ２、λ３、λ４を選択的に透過、吸収又は反射させることができる。
これにより、ディスプレイ上に原色を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】本発明に基づくプロジェクタ装置の基本的な原理を説明する概略図である。
【図１Ｂ】本発明に基づくプロジェクタ装置の基本的な原理を説明する概略図である。
【図１Ｃ】本発明に基づくプロジェクタ装置の基本的な原理を説明する概略図である。
【図２】本発明に基づくプロジェクタ装置の更なる実施の形態の詳細な平面図である。
【図３】本発明に基づくプロジェクタ装置の更なる実施の形態の詳細な平面図である。
【図４】好適なプロジェクタ装置の実施の形態の制御構造を示す概略的なブロック図である。
【図５】本発明に基づくプロジェクタ装置の更なる実施の形態の詳細な平面図である。
【図６Ａ】立体的又は三次元的投写方式のための詳細を示す透視図である。
【図６Ｂ】立体的又は三次元的投写方式のための詳細を示す構成図である。
【図７】従来のプロジェクタ装置を示す概略的なブロック図である。
【図８Ａ】ダイクロイックベースの色スイッチの動作原理の概略図である。
【図８Ｂ】ダイクロイックベースの色スイッチの動作原理の概略図である。
【図８Ｃ】ダイクロイックベースの色スイッチの動作原理の概略図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 本発明に基づくプロジェクタ装置、１１ 本発明に基づく第１の画像生成及び投写ユニット、１２ 本発明に基づく第２の画像生成及び投写ユニット、２０ 照明ユニット、２１ ランプユニット、ランプ装置、２１ ランプ、２１ｒ 反射器、２２ 照明光学系、２２ｌ 投写レンズ、２２ｍ 偏光ミラー、４１ 投写光学素子、４２ 投写光学素子、５０ ディスプレイ装置、表示ユニット、スクリーン、５１ ビームスプリッタセクション、偏光選択スプリッタ又はキューブ、５２ ビームスプリッタセクション、偏光選択スプリッタ又はキューブ、６１ 表示セクション、画像生成ユニット、イメージャパネル、ＬＣＤ、６２ 表示セクション、画像生成ユニット、イメージャパネル、ＬＣＤ、７０ 色切替ユニット、反射電子色スイッチ、ＲＥＣＳ、７１ カラーホイール、７２ カラーホイール、７３ ４分の１波長板、７４ 偏光子、８０ インタフェースセクション、９０−１ 半波長リターダ、９０−２ 半波長リターダ、１００ 従来のプロジェクタ装置、１１１ 従来の第１の画像生成及び投写ユニット、１１２ 従来の第２の画像生成及び投写ユニット、１３０ 制御装置、ＤＩ 表示画像、Ｉ１ 第１の画像、Ｉ２ 第２の画像、Ｌ１ 一次照射光、Ｌ１’ 余りの光、Ｌ１１ 一次照射光の成分、Ｌ１２ 一次照射光の成分、Ｌ２１ 二次照明光、画像光、Ｌ２２ 二次照明光、画像光、Ｌ３１ 三次照明光、投写光、Ｌ３２ 三次照明光、投写光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に電子機器及び情報の交換及び表示のための設備において、画像表示及び画像投写技術は、広く普及し、益々重要になっている。
【０００３】
ここで、立体的又は三次元的投写機能を実現することが重要な課題となっている。このような立体的又は三次元的な表示又は投写機能を有する従来の装置は、それぞれの実現のために必要な光学的部品の数が多いという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明の目的は、二次元投写機能と共に、立体的又は三次元的投写機能を実現し、同時に、取り扱いが容易で、小型化されたプロジェクタ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、請求項１の特徴を有するプロジェクタ装置によって、この課題を解決する。本発明に基づくプロジェクタ装置の好ましい実施の形態は、従属請求項に定義されている。
【０００６】
本発明に係るプロジェクタ装置は、第１の画像を生成し、第１の画像を、二次元的な手法で表示画像として投写又は表示する第１の画像生成及び投写ユニットを備える。更に、プロジェクタ装置は、第２の画像を生成し、第２の画像を、二次元的な手法で表示画像として投写又は表示する第２の画像生成及び投写ユニットとを備える。本発明では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、協働して、表示画像が厳密な二次元的手法で投写及び／又は表示される第１の又は二次元投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成される。更に、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、協働して、表示画像が立体的又は三次元的な手法で投写及び／又は表示される第２の、立体的又は三次元的投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成される。
【０００７】
本発明の第１の解決策では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、互いに着脱可能に取り付けられるモジュールとして形成される。第１の画像生成及び投写ユニットは、第１の又は二次元投写／表示モードでは、第２の画像生成及び投写ユニットから独立したスタンドアロン機器として動作し又は動作可能である。
【０００８】
すなわち、上述した課題に対する本発明の第１の解決策の基礎的な発想は、特に、第２の立体的又は三次元的投写／表示モードにおいて、第１及び第２の画像生成及び投写ユニットを結合又は取り付けることができるように構成及び／又は適応化することである。更に、特に第１の又は二次元投写／表示モードにおいては、この第１及び第２の画像生成及び投写ユニットは、互いに取り外し又は分離することができる。
【０００９】
上述の課題に対する他の解決策では、第２の画像生成及び投写ユニットは、第１の画像生成及び投写ユニットから余りの光（waste light）を受光し、余りの光又はその一部又は派生光を用いて、第２の画像を生成するように適応化及び／又は構成される。
【００１０】
すなわち、上述の課題に対する本発明の第２の解決策の基礎的な発想は、第２の画像生成及び投写ユニットが、それぞれの第１の画像の生成処理において、第１の画像生成及び投写ユニットが使用しなかった未使用の光、すなわち、余りの光を第１の画像生成及び投写ユニットから受光するように、第２の画像生成及び投写ユニットを構成及び／又は適応化することによって、第２の画像生成及び投写ユニットのために、独立した照明ユニット又はランプを確保する必要性をなくすことである。したがって、第２の解決策により、プロジェクタ装置のコンポーネント又は部品の数を削減できる。
【００１１】
これらの２つの手法は、互いに組み合わせてもよく、これにより、互いに分離又は結合できる２つの画像生成及び投写ユニットを備え、第２の画像生成及び投写ユニットが、第１の画像生成及び投写ユニットが画像生成処理に使用しなかった余りの光を用いるので、発光部品が１つで済むプロジェクタ装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態では、第１の画像生成及び投写ユニットは、一次照射光を受光及び／又は生成するように適応化及び／又は構成される。
【００１３】
この第１の変形例により、本発明に基づくプロジェクタ装置における画像生成及び投写処理に外部の発光装置又はランプ装置を用いることができる。これに代えて、又はこれに加えて、第１の画像生成及び投写ユニットは、自らが一次照射光を生成するように適応化及び／又は構成してもよい。
【００１４】
この変形例では、第１の画像生成及び投写ユニットは、照明ユニット、特にランプ装置又はこれに類似する装置を備えていてもよい。
【００１５】
第１の画像を生成するために、この一次照射光の一部又はその成分のみが使用されるように第１の画像生成及び投写ユニットを適応化及び／又は構成することが更に好ましい。
【００１６】
したがって、第１の画像生成及び投写ユニットは、第１の画像を生成するために使用しなかった一次照射光の一部又は成分を、余りの光として、特に第２の画像又は投写ユニットに供給するように適応化及び／又は構成することが好ましい。
【００１７】
本発明の更に好適な実施の形態においては、第１の画像生成及び投写ユニット及び／又は第２の画像生成及び投写ユニットは、それぞれ第１及び第２の画像を生成する画像生成ユニット、特にそれぞれのＬＣＤパネルと、第１の画像及び第２の画像をそれぞれ投写するビームスプリッタユニット、特にそれぞれの偏光選択ビームスプリッタキューブ及び／又は投写ユニットとを備える。
【００１８】
本発明の更に好適な変形例においては、第１の画像生成及び投写ユニットは、順次的な色選択のための色切替ユニット、特に反射電子色スイッチ（reflective electronic color switch：ＲＥＣＳ）を備える。
【００１９】
色切替ユニットは、光を受け取るために、第１のスペクトル範囲内にある、受け取った光の第１の部分を反射し、第２のスペクトル領域内にある、受け取った光の第２の部分を透過するように構成及び／又は適応化してもよい。
【００２０】
色切替ユニットは、照射パスに対称的に配置され、及び／又は第１の画像生成及び投写ユニットに対しては反射モードで動作し、第２の画像生成及び投写ユニットに対しては透過モードで動作するように構成及び／又は適応化してもよい。
【００２１】
これに加えて又はこれに代えて、第１の画像生成及び投写ユニットは、第１の画像生成及び投写ユニットから第２の画像生成及び投写ユニットに余りの光を供給するインタフェースセクションを備えていてもよい。
【００２２】
これら２つの場合、インタフェースセクションは、色切替ユニットに少なくとも部分的に基づいていることが好ましい。
【００２３】
以下、別の表現により、本発明のこれらの及び更なる側面について説明する。
【００２４】
本発明は、特に、立体的な投写ユニットのためのモジュール技術に関連する。発明の目的は、立体的又は３Ｄ画像を生成するモジュール方式の立体画像投写ユニットを提供することである。左右の目について相補的な偏光を行う眼鏡を用いることによって、遠景に後部映像を結像することができる。
【００２５】
モジュール方式では、２つのユニットが提供され、１つのユニットは、発光部であるランプと、イメージャを有するビームスプリッタと、投写部とを備える投写モジュールである。このユニットは、単一のイメージャ装置を備えるプロジェクタに相当する。
【００２６】
第２の部分は、第２のイメージャ及び投写部を含むビームスプリッタを備える。
【００２７】
第１の部分は、正面投写及び背面投写のための、標準的な、スタンドアロンの２Ｄ投写ユニットとして用いることができる。立体又は３Ｄユニットは、偏光を維持する半透明の背面投写スクリーンと共に、背面投写モードにおいてのみ用いられる。
【００２８】
２Ｄ及び立体又は３Ｄの画像は、用途に応じて生成することができる。本発明は、容易にスタックして、立体的な投写のための立体又は３Ｄモジュールを形成できる小型の２Ｄ投写ユニットを提供する。この柔軟性により、本発明は、複数の用途に対応する。
【００２９】
立体画像を生成する最も簡単な手法は、２つのプロジェクタを互いにスタックし、又は互いに横に並べて使用する手法である。２つのプロジェクタは、それぞれが投写する画像が相関する（正しく重なる）ように透明スクリーンの後ろに設置される（背面投写）。
【００３０】
それぞれの画像は、異なる偏光状態で投写される。
【００３１】
具体例：右眼用の画像をｐ偏光光により投写し、左眼用の画像をｓ偏光光により投写する。観察者は、左眼用の画像からの光が右眼に到達し、及び右眼用の画像からの光が左眼に到達することを避けるために、右眼の正面にｐ偏光子があり、左眼の正面にｓ偏光子がある眼鏡を装着する必要がある。この構成により、観察者は、立体画像を見ることができる。
【００３２】
現在では、２つのプロジェクタを使用する必要がある。両方のプロジェクタは、互いに垂直な直線偏光光を出射する必要がある。これは、何れか一方のプロジェクタの投写レンズの後に、リターダを配設し、偏光状態を回転させることによって実現される。
【００３３】
以下、従来の立体又は３Ｄプロジェクタの幾つかの問題点について述べる。
＊２つのプロジェクタ機器、すなわち、２つの電源、２つのランプ、２つの照明装置が必要である。
＊両方のプロジェクタを同期させるために追加的な外部信号処理が必要である。
＊一方のプロジェクタの偏光状態に対して、一方のプロジェクタの偏光状態を変更するために更なる外部のリターダが必要である。
＊比較的大きな空間を必要とする。
【００３４】
本発明の包括的な概念は、プロジェクタ装置をモジュール化し、柔軟に使用できるようにすることである。本発明に基づくプロジェクタ装置は、２Ｄ投写モードで使用することもでき、立体又は３Ｄ投写モードで使用することもできる。更に、本発明に基づくプロジェクタ装置は、２Ｄ投写モードにおいて、正面投写方式にも背面投写にも適用できる。
【００３５】
基礎モジュールは、反射性色制御部、例えば、反射電子色スイッチ（reflective electronic color switch：ＲＥＣＳ）を用いた単一のパネルプロジェクタであってもよい。この基礎モジュールにより、標準の２次元画像を投写することができる。この基礎モジュールは、主に、ランプ、照明光学系素子、ビームスプリッタ、ＲＥＣＳ、マイクロディスプレイ及び投写レンズから構成される。更に、駆動系の電子部品を組み込んでもよい。
【００３６】
オプションの着脱可能な立体又は３Ｄモジュールは、１つのビームスプリッタと、１つのマイクロディスプレイと、１つの投写レンズとを備える。更に、ディスプレイのための駆動回路を設けてもよい。
【００３７】
両方のモジュールは、結合された後に、基礎モジュールの照明装置が照射した光に基づいて画像を投写するように設計される。ＲＥＣＳの後ろには、光インタフェースが配設される。
【００３８】
標準の単一パネル方式では、未使用の光の一部、例えば、光の総量の約２／３は、波長選択コンポーネントによって反射又は吸収され、したがって、ディスプレイの照射には使用されない。本発明では、第２のパネルが、この第１のパネルからの未使用の光を用いる。
【００３９】
両方のディスプレイは、ＲＥＣＳ及び照明装置の残りの部分から等距離に配設される。これにより、更なる照明装置又は適応化光学素子は、不要である。この構成では、両方の投写レンズを互いに非常に近い距離に配置でき、このため、装置全体を小型化でき、スクリーンへの画像の相関についても、スクリーンから非常に近い位置で実現することができる。
【００４０】
次に、ＲＥＣＳの動作原理について説明する。
【００４１】
立体プロジェクタの動作原理の説明のために、ＲＥＣＳの１つの色状態を例示的に説明する。この状態では、ＲＥＣＳは、例えば、緑をλ２として反射し、マゼンタをλ３として透過させる。
【００４２】
照明装置からλ１として出射される白色光は、ｐ偏光状態を有する。
【００４３】
光は、ＰＢＳを通過し、ＲＥＣＳに到達する。ＲＥＣＳにおいて、光は、λ２及びλ３の２つの成分に分離される。λ２は、ＲＥＣＳによって反射され、λ２の偏光状態は、ｐからｓに変化する。偏光状態が９０°変化したλ２の光は、ＰＢＳ１によってディスプレイに反射される。ここで、表示モードに応じて、λ２の光の偏光状態は変更され、又は変更されない。ディスプレイが偏光状態を変更した場合、λ２の光は、システムから投写レンズに向かって出射される。この他の場合、λ２の光は、偏光状態を維持し、ＲＥＣＳに反射し、照明装置に戻される。
【００４４】
補色λ３の光は、ＲＥＣＳによって、偏光方向を変えずに透過される。更に、この光は、ＰＢＳ２によって透過され、ディスプレイ２に到達する。入射光（λ３）の偏光状態がディスプレイによって変更された場合、反射光は、投写レンズに誘導される。λ３の光は、偏光状態を維持することによって、ディスプレイからの反射により、照明装置に戻される。
【００４５】
この原理によって、相補的な透過光を用いて、第２のパネルを照射し、システム効率が高められた２Ｄの同じ画像情報又は立体画像に必要な第２の画像情報を生成することができる。
【００４６】
１つのサイクル又はフレームにおいて、全ての原色、すなわち、赤、緑、青は、ディスプレイ１にそれぞれ一回投写され、全ての補色は、ディスプレイ２に投写される。
【００４７】
このため、両方のディスプレイについて、表示色駆動方式を適応化する必要がある。通常、順次的な色生成処理では、１つのフレームの期間は、人間の眼又はそのレセプタの生理学的な時間分解能以下に設定される。カラー画像情報は、１つのフレームの全ての単一の色ピクチャを統合した情報となる。
【００４８】
以下、立体又は３Ｄの投写原理について、簡潔に説明する。
【００４９】
この原理は、従来の技術に関連して上述したものと同じである。一方が右眼用、他方が左眼用の２つの視点からの２つの異なる画像が、２つのディスプレイに表示される。各ディスプレイは、１つの画像を表示する。上述した具体例では、左眼は、左側のディスプレイに表示された画像情報を受け取り、右眼は、右側のディスプレイに表示された画像情報を受け取る。これは、逆であってもよい。
【００５０】
２つの画像は、上述したように、視点が異なり、及び偏光状態も異なる。ここで、左側のディスプレイには、ｓ偏光光で画像が投写され、右側のディスプレイには、ｐ偏光光で画像が投写されたとする。更に、背面投写スクリーンに投写された光が偏光を維持したとすると、吸収性の偏光子を有する眼鏡をかけることによって、３次元の又は立体的な画像を見ることができる。ここで、左眼の正面に配置される偏光子は、左眼用のｓ偏光光だけを透過し、右眼用の正面に配置されるｐ偏光子は、右眼用のｐ偏光光だけを透過する。
【００５１】
光インタフェース又はインタフェースセクションは、立体又は３Ｄモジュールが接続されていない場合、シャッタによって覆われたある種の窓であってもよい。更に、ディスプレイ及びフォーカスのためのサーボへの電源供給のための電気的コネクタを設けてもよい。
【００５２】
電気的な接続は、以下の通りであってもよい。基本的なモジュールは、必要な全ての要素を備える。（技術的な理由により）立体又は３Ｄモジュールのためのディスプレイドライバだけが基本的なモジュール内に設けられない。駆動制御電子回路は、右眼用の画像のコンテンツ及び左眼用の画像コンテンツのそれぞれに応じて、ＲＥＣＳ（色スイッチ）段と連動して画像情報を処理する。ここで、ディスプレイＲは、右眼用の画像コンテンツに基づいて駆動され、ディスプレイＬは、左眼用の画像コンテンツに基づいて駆動される。
【００５３】
２Ｄ投写モードの場合も、立体又は３Ｄモジュールは、取り外されない。駆動制御電子回路は、適用された信号によってモードを認識し、同じ画像情報でディスプレイを駆動する。
【００５４】
本発明の概念の利点は、以下の通りである。
【００５５】
１．２Ｄ、立体又は３Ｄ又は強調された２Ｄのためのモジュール方式のプロジェクタを提供できる。
【００５６】
２．２Ｄモードにおいて、正面投写にも背面投写にも任意に適用できる。
【００５７】
３．立体又は３Ｄ投写モードのために、追加的な信号処理又は同期のための電子回路は不要である。
【００５８】
４．１つの電源、１つのランプ及び１つの照明装置だけで、小型のアーキテクチャで立体画像投写を実現できる。
【００５９】
本発明のこれら及び更なる側面は、添付の図面を参照する以下の説明によって更に明瞭になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下の説明及び図面では、同様又は同等の機能を有する同様又は同等の構造又は要素には、共通の参照符号を付す。これらの構造又は要素の詳細については、繰返し説明はしない。
【００６１】
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明に基づくプロジェクタ装置１０の実施の形態の基本的な側面を図式的に示しており、ここでは、ディスプレイ装置５０（以下、表示ユニットともいう。）、例えば、スクリーン５０等に表示画像ＤＩを表示及び投写する。
【００６２】
図１Ａに示す本発明に基づくプロジェクタ装置１０は、第１の画像生成及び投写ユニット１１及び第２の画像生成及び投写ユニット１２を備える。図１Ａのプロジェクタ装置１０では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、それぞれ空間的に近接して配設されており、例えば、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、互いに連結されている。
【００６３】
第１の画像生成及び投写ユニット１１は、一次照明光Ｌ１を受光又は生成する。ある光学的プロセスにおいて、少なくとも一次照明光Ｌ１の一部又は成分Ｌ１１は、分離され、及び／又は第１の画像生成及び投写ユニット１１の第１の画像Ｉ１の生成のために使用される。この結果、二次照明光Ｌ２１又は画像光Ｌ２１が生成され、投写プロセスにおいて、例えば、スクリーン等の表示ユニット５０に向けて、三次照明光Ｌ３１又は投写光Ｌ３１として放射及び／又は投写される。
【００６４】
第１の画像Ｉ１を生成するプロセスにおいて用いられなかった一次照明光Ｌ１の成分は、余りの光Ｌ１’として、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２の間又はこれらの近傍に配設されたインタフェースセクション８０に供給される。このインタフェースセクション８０は、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２の両方に亘って分散して設けてもよく、又は第１の画像生成及び投写ユニット１１又は第２の画像生成及び投写ユニット１２の完全な一部であってもよい。
【００６５】
第２の画像生成及び投写ユニット１２が余りの光Ｌ１’又はその一部を受け取ると、余りの光Ｌ１’又はその一部Ｌ１２は、第２の画像生成及び投写ユニット１２の第２の画像Ｉ２を生成するプロセスに用いられる。このようにして、第２の画像生成及び投写ユニット１２の第２の二次照明光Ｌ２２又は第２の画像光Ｌ２２が生成され、第２の三次照明光Ｌ３２又は画像光Ｌ３２として、同じ表示ユニット５０に出射又は投写される。
【００６６】
この結果、図１Ａに示す構成では、表示される表示画像ＤＩは、第１の画像Ｉ１及び上記第２の画像Ｉ２が重ね合わされた画像として生成される。
【００６７】
詳しくは、図１Ａの構成では、それぞれ第１及び第２の画像Ｉ１、Ｉ２を生成する第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２のそれぞれのイメージャパネルは、画像Ｉ１及びＩ２が同じになるように制御される。したがって、図１Ａの構成では、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２の両方を利用して、厳密な二次元投写が実現される。
【００６８】
図１Ｂに示す構成では、第２の画像生成及び投写ユニット１２は、第１の画像生成及び投写ユニット１１から、空間的に分離又は切り離されている。したがって、余りの光Ｌ１’は、第２の画像生成及び投写ユニット１２に到達しない。この結果、第２の画像Ｉ２は、生成されず、表示もされない。したがって、図１Ｂの構成では、第１の画像生成及び投写ユニット１１のみによって、厳密な二次元投写が行われる。
【００６９】
図１Ｃは、図１Ａの構成に類似した構成を示している。なお、図１Ａにおける同じ画像Ｉ１及びＩ２とは異なり、図１Ｃの画像Ｉ１及びＩ２は、それぞれの三次照明光Ｌ３１、Ｌ３２又は投写光Ｌ３１、Ｌ３２の偏光状態に関して視野又は視野角が異なる。したがって、図１Ｃは、表示ユニット５０への立体的又は三次元的投写を実現する構成を示している。
【００７０】
このように、図１Ａ〜図１Ｃに示す一連の図から、２つの着脱可能に連結された第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２を備える本発明に基づくプロジェクタ装置１０により、少ない光学部品で異なる投写方式に対応できる高い柔軟性を実現できることがわかる。
【００７１】
図２は、図１Ａ及び図１Ｃに示す構成を更に詳細に示す図である。第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、それぞれ、ビームスプリッタセクション又はユニット５１、５２、表示セクション６１、６２（以下、画像生成ユニットともいう。）及び投写ユニット４１、４２を備える。何れの場合も、ビームスプリッタユニット５１、５２は、偏光選択スプリッタ又はキューブ５１、５２として構成されている。図２に示す構成では、画像生成ユニット６１、６２は、反射性ＬＣＤパネル６１、６２として構成されている。第１の画像生成及び投写ユニット１１から第２の画像生成及び投写ユニット１２に余りの光Ｌ１’を供給し、光を伝達するためインタフェースセクション８０は、例えば、反射電子色スイッチ７０である色切替ユニット７０と共に配設されている。
【００７２】
更に、図２に示すように、第１の画像生成及び投写ユニット１１は、ランプ装置２１及びそれぞれの照明光学系２２を含む照明ユニット２０を備える。
【００７３】
図２の構成の照明ユニット２０及びその一部又は部品の更なる詳細を図３に示す。ランプ装置２１は、ランプ２１ｌ及び放物面反射器２１ｒから構成されている。照明光学系２２は、偏光ミラー２２ｍ及び一連のレンズ２２ｌを備える。
【００７４】
図４は、本発明に基づくプロジェクタ装置１０の制御部のブロック図である。ここで、第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１、１２は、二次元的投写若しくは立体的又は三次元的投写を行う場合、それぞれの信号プロセッサによって制御され、この制御データは、駆動制御機構に供給され、画像生成ユニット６１、６２及び色選択ユニット７０が制御される。
【００７５】
図３に示す構成とは異なる第１の画像生成及び投写ユニット１１の構成を図５に示す。ここでは、図３に示す構成とは異なり、第２の画像生成及び投写ユニット１２の画像生成ユニット６２が、第１の画像生成及び投写ユニット１１と同様の手法によって構成されている。したがって、入射する余りの光Ｌ１’及びビームスプリッタユニット５２から第２の画像生成及び投写ユニット１２の投写ユニット４２に入射する二次照明光の偏光状態を偏光する更なる半波長リターダ９０−１、９０−２が設けられている。
【００７６】
立体的又は三次元的な背面投写を実現する本発明に基づくプロジェクタ装置の概略的な透視図を図６Ａに示す。立体又は３Ｄプロジェクタ、すなわち、第２の画像生成及び投写ユニット１２は、背面投写ボックスの側に連結され、背面投写スクリーンに画像を投写する。立体又は３Ｄ画像は、偏光子眼鏡を用いて観察できる。２Ｄモードは、偏光子眼鏡なしで観察できる。
【００７７】
図６Ａは、投写モジュール又はユニット１０を備え、立体的なピクチャ又は画像を生成する背面投写ボックスを示している。背面投写ボックスの投写モジュール又はユニット１０が連結される部分にスロットを設けてもよい。投写モジュール又はユニット１０から出射された光は、折り曲げミラー（folding mirror）を介して、背面投写スクリーンに案内される。
【００７８】
図６Ｂは、折り曲げミラーがない背面投写構成の原理を示す図である。
この原理は、スタックされた２つの投写ユニットの原理と同様である。
【００７９】
図７は、立体的又は三次元的投写を実現する際の従来の構成を示している。図７から明らかなように、従来の第１及び第２の画像生成及び投写ユニット１１１、１１２は、共通の制御装置１３０によって制御され、照明ユニット１２１、１２２を個別に備える。
【００８０】
なお、本明細書及び本発明の特許請求の範囲において、「立体」、「三次元」又は「３Ｄ」という用語は、同義語として用いている。これらの用語は、立体的な投写によって画像を生成し、立体的又は３Ｄの印象を実現する技術を意味する。したがって、それぞれ二次元画像である視野が異なる２つの画像が生成される。これらの画像又は視野は、観察者の右眼及び左眼に、実質的に選択的に知覚されるように設計される。そして、観察者の脳では、２つの異なる画像から、遠近感又は立体的な印象を有する画像が形成される。本発明では、これらの２つの画像及び視野が生成及び投写される。ユーザ又は観察者は、２つの画像の選択的な知覚を可能にするために眼鏡又はゴーグルを着用する必要がある。
【００８１】
単純な構成では、色スイッチ７０は、２つのカラーホイール７１、７２と、４分の１波長板７３及び吸収性偏光子７４を備える。カラーホイール７１、７２は、それぞれ、赤、緑及び青の波長のための反射性ダイクロイックミラーの３つのセグメントを有する。
【００８２】
カラーホイール７１、７２は、ＰＢＳキューブ５２、５１の間の照明装置に配設される。両方のホイール７１、７２は、直列に接続される。カラーホイール７１、７２の間には、４分の１波長板７３及び偏光子７４が配設される。更に、照明部において、２つの異なるダイクロイックセグメントが同時に存在するように、カラーホイール７１、７２は、互いに回転される。常に、それぞれのカラーホイール７１、７２の１つのセグメントが、照明又は光路を覆う。
【００８３】
図８Ａに示すように、ランプから白色直線偏光光λ１が入射し、第１のセグメントに衝突すると、λ２のスペクトル成分の第１のカラーホイール光Ｌ１１は反射され、λ３及びλ４のスペクトル成分の光Ｌ１２は、透過される。また、偏光子７４及び４分の１波長板７３は、この成分を透過する。４分の１波長板７３において、光は、円偏光光に変えられる。第２のカラーホイール７２は、スペクトル成分λ３又はＬ１’を反射し、スペクトル成分λ４を、ＰＢＳ５２の方向に透過する。ここで、光Ｌ１２は、ＰＢＳ５２によって反射され、画像生成ユニット６２を照射する。
【００８４】
反射された成分λ３の円偏波状態は、セグメントの表面での反射によって、変化する。４分の１波長板７３は、円偏光を直線偏光に戻し、この時点で、この光は、光λ１と比べると、９０°回転している。ここでは、偏光子７４は、反射したスペクトル成分λ３を吸収する。
【００８５】
両方のカラーホイール７１、７２を回転させることによって、スペクトル成分λ２、λ３、λ４を選択的に透過、吸収又は反射させることができる。
これにより、ディスプレイ上に原色を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】本発明に基づくプロジェクタ装置の基本的な原理を説明する概略図である。
【図１Ｂ】本発明に基づくプロジェクタ装置の基本的な原理を説明する概略図である。
【図１Ｃ】本発明に基づくプロジェクタ装置の基本的な原理を説明する概略図である。
【図２】本発明に基づくプロジェクタ装置の更なる実施の形態の詳細な平面図である。
【図３】本発明に基づくプロジェクタ装置の更なる実施の形態の詳細な平面図である。
【図４】好適なプロジェクタ装置の実施の形態の制御構造を示す概略的なブロック図である。
【図５】本発明に基づくプロジェクタ装置の更なる実施の形態の詳細な平面図である。
【図６Ａ】立体的又は三次元的投写方式のための詳細を示す透視図である。
【図６Ｂ】立体的又は三次元的投写方式のための詳細を示す構成図である。
【図７】従来のプロジェクタ装置を示す概略的なブロック図である。
【図８Ａ】ダイクロイックベースの色スイッチの動作原理の概略図である。
【図８Ｂ】ダイクロイックベースの色スイッチの動作原理の概略図である。
【図８Ｃ】ダイクロイックベースの色スイッチの動作原理の概略図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 本発明に基づくプロジェクタ装置、１１ 本発明に基づく第１の画像生成及び投写ユニット、１２ 本発明に基づく第２の画像生成及び投写ユニット、２０ 照明ユニット、２１ ランプユニット、ランプ装置、２１ ランプ、２１ｒ 反射器、２２ 照明光学系、２２ｌ 投写レンズ、２２ｍ 偏光ミラー、４１ 投写光学素子、４２ 投写光学素子、５０ ディスプレイ装置、表示ユニット、スクリーン、５１ ビームスプリッタセクション、偏光選択スプリッタ又はキューブ、５２ ビームスプリッタセクション、偏光選択スプリッタ又はキューブ、６１ 表示セクション、画像生成ユニット、イメージャパネル、ＬＣＤ、６２ 表示セクション、画像生成ユニット、イメージャパネル、ＬＣＤ、７０ 色切替ユニット、反射電子色スイッチ、ＲＥＣＳ、７１ カラーホイール、７２ カラーホイール、７３ ４分の１波長板、７４ 偏光子、８０ インタフェースセクション、９０−１ 半波長リターダ、９０−２ 半波長リターダ、１００ 従来のプロジェクタ装置、１１１ 従来の第１の画像生成及び投写ユニット、１１２ 従来の第２の画像生成及び投写ユニット、１３０ 制御装置、ＤＩ 表示画像、Ｉ１ 第１の画像、Ｉ２ 第２の画像、Ｌ１ 一次照射光、Ｌ１’ 余りの光、Ｌ１１ 一次照射光の成分、Ｌ１２ 一次照射光の成分、Ｌ２１ 二次照明光、画像光、Ｌ２２ 二次照明光、画像光、Ｌ３１ 三次照明光、投写光、Ｌ３２ 三次照明光、投写光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画像（Ｉ１）を生成し、該第１の画像（Ｉ１）を、二次元的な手法で表示画像（ＤＩ）として投写又は表示する第１の画像生成及び投写ユニット（１１）と、
第２の画像（Ｉ２）を生成し、該第２の画像（Ｉ２）を、二次元的な手法で上記表示画像（ＤＩ）として投写又は表示する第２の画像生成及び投写ユニット（１２）とを備え、
上記第１及び第２の画像生成及び投写ユニット（１１、１２）は、協働して、上記表示画像（ＤＩ）が厳密な二次元的手法で投写及び／又は表示される第１の又は二次元投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成され、
上記第１及び第２の画像生成及び投写ユニット（１１、１２）は、協働して、上記表示画像（ＤＩ）が立体的又は三次元的な手法で投写及び／又は表示される第２の、立体的又は三次元的投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成され、
上記第１及び第２の画像生成及び投写ユニット（１１、１２）は、互いに着脱可能に取り付けられるモジュールとして形成され、
上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）は、上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）から余りの光（Ｌ１’）を受光し、該余りの光（Ｌ１’）又はその一部又は派生光（Ｌ１２）を用いて、上記第２の画像（Ｉ２）を生成するように適応化及び／又は構成されているプロジェクタ装置。
【請求項２】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、上記第１の又は二次元投写／表示モードでは、上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）から独立したスタンドアロン機器として動作し又は動作可能であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、一次照射光（Ｌ１）を受光及び／又は生成するように適応化及び／又は構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、発光装置（２１）を含む照明ユニット（２０）を備えることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、上記一次照射光（Ｌ１）の一部又は成分（Ｌ１１）を用いて、上記第１の画像（Ｉ１）を生成するように適応化及び／又は構成されていることを特徴とする請求項３又は４記載のプロジェクタ装置。
【請求項６】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、上記第１の画像（Ｉ１）を生成するために使用されない上記一次照射光（Ｌ１）の一部又は成分を、上記余りの光（Ｌ１’）として提供及び／又は供給するように適応化及び／又は構成されていることを特徴とする請求項５記載のプロジェクタ装置。
【請求項７】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）及び／又は上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）は、それぞれ第１及び第２の画像（Ｉ１、Ｉ２）を生成するそれぞれのＬＣＤパネル（６１、６２）を含む画像生成ユニット（６１、６２）と、上記第１の画像（Ｉ１）及び上記第２の画像（Ｉ２）をそれぞれ投写するそれぞれの偏光選択ビームスプリッタキューブ（５１、５２）及び／又は投写ユニット（４１、４２）を含むビームスプリッタユニット（５１、５２）とを備えることを特徴とする請求項１乃至６何れか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項８】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、順次的な色選択のための反射電子色スイッチ（７０）又はＲＥＣＳ（７０）を含む色切替ユニット（７０）を備えることを特徴とする請求項１乃至７何れか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項９】
上記色切替ユニット（７０）は、光を受け取るために、第１のスペクトル範囲内にある、上記受け取った光の第１の部分を反射し、第２のスペクトル領域内にある、上記受け取った光の第２の部分を透過するように構成及び／又は適応化されていることを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ装置。
【請求項１０】
上記色切替ユニット（７０）は、
照射パスに対称的に配置され、及び／又は
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）に対しては反射モードで動作し、上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）に対しては透過モードで動作するように構成及び／又は適応化されていることを特徴とする請求項８又は９記載のプロジェクタ装置。
【請求項１１】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、該第１の画像生成及び投写ユニット（１１）から上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）に上記余りの光（Ｌ１’）を供給するインタフェースセクション（８０）を備えることを特徴とする請求項１乃至１０何れか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項１２】
上記インタフェースセクション（８０）は、上記色切替ユニットに少なくとも部分的に基づいていることを特徴とする請求項１１記載のプロジェクタ装置。
【請求項１】
第１の画像（Ｉ１）を生成し、該第１の画像（Ｉ１）を、二次元的な手法で表示画像（ＤＩ）として投写又は表示する第１の画像生成及び投写ユニット（１１）と、
第２の画像（Ｉ２）を生成し、該第２の画像（Ｉ２）を、二次元的な手法で上記表示画像（ＤＩ）として投写又は表示する第２の画像生成及び投写ユニット（１２）とを備え、
上記第１及び第２の画像生成及び投写ユニット（１１、１２）は、協働して、上記表示画像（ＤＩ）が厳密な二次元的手法で投写及び／又は表示される第１の又は二次元投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成され、
上記第１及び第２の画像生成及び投写ユニット（１１、１２）は、協働して、上記表示画像（ＤＩ）が立体的又は三次元的な手法で投写及び／又は表示される第２の、立体的又は三次元的投写／表示モードを実現するように適応化及び／又は構成され、
上記第１及び第２の画像生成及び投写ユニット（１１、１２）は、互いに着脱可能に取り付けられるモジュールとして形成され、
上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）は、上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）から余りの光（Ｌ１’）を受光し、該余りの光（Ｌ１’）又はその一部又は派生光（Ｌ１２）を用いて、上記第２の画像（Ｉ２）を生成するように適応化及び／又は構成されているプロジェクタ装置。
【請求項２】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、上記第１の又は二次元投写／表示モードでは、上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）から独立したスタンドアロン機器として動作し又は動作可能であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
【請求項３】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、一次照射光（Ｌ１）を受光及び／又は生成するように適応化及び／又は構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプロジェクタ装置。
【請求項４】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、発光装置（２１）を含む照明ユニット（２０）を備えることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ装置。
【請求項５】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、上記一次照射光（Ｌ１）の一部又は成分（Ｌ１１）を用いて、上記第１の画像（Ｉ１）を生成するように適応化及び／又は構成されていることを特徴とする請求項３又は４記載のプロジェクタ装置。
【請求項６】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、上記第１の画像（Ｉ１）を生成するために使用されない上記一次照射光（Ｌ１）の一部又は成分を、上記余りの光（Ｌ１’）として提供及び／又は供給するように適応化及び／又は構成されていることを特徴とする請求項５記載のプロジェクタ装置。
【請求項７】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）及び／又は上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）は、それぞれ第１及び第２の画像（Ｉ１、Ｉ２）を生成するそれぞれのＬＣＤパネル（６１、６２）を含む画像生成ユニット（６１、６２）と、上記第１の画像（Ｉ１）及び上記第２の画像（Ｉ２）をそれぞれ投写するそれぞれの偏光選択ビームスプリッタキューブ（５１、５２）及び／又は投写ユニット（４１、４２）を含むビームスプリッタユニット（５１、５２）とを備えることを特徴とする請求項１乃至６何れか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項８】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、順次的な色選択のための反射電子色スイッチ（７０）又はＲＥＣＳ（７０）を含む色切替ユニット（７０）を備えることを特徴とする請求項１乃至７何れか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項９】
上記色切替ユニット（７０）は、光を受け取るために、第１のスペクトル範囲内にある、上記受け取った光の第１の部分を反射し、第２のスペクトル領域内にある、上記受け取った光の第２の部分を透過するように構成及び／又は適応化されていることを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ装置。
【請求項１０】
上記色切替ユニット（７０）は、
照射パスに対称的に配置され、及び／又は
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）に対しては反射モードで動作し、上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）に対しては透過モードで動作するように構成及び／又は適応化されていることを特徴とする請求項８又は９記載のプロジェクタ装置。
【請求項１１】
上記第１の画像生成及び投写ユニット（１１）は、該第１の画像生成及び投写ユニット（１１）から上記第２の画像生成及び投写ユニット（１２）に上記余りの光（Ｌ１’）を供給するインタフェースセクション（８０）を備えることを特徴とする請求項１乃至１０何れか１項記載のプロジェクタ装置。
【請求項１２】
上記インタフェースセクション（８０）は、上記色切替ユニットに少なくとも部分的に基づいていることを特徴とする請求項１１記載のプロジェクタ装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【公表番号】特表２００７−５３４９８４（Ｐ２００７−５３４９８４Ａ）
【公表日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０８８１６（Ｐ２００７−５０８８１６）
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００４１１５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１０１８２１
【国際公開日】平成１７年１０月２７日（２００５．１０．２７）
【出願人】（３９７０５１５０８）ソニー ドイチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (140)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１８日（２００５．４．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００４１１５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１０１８２１
【国際公開日】平成１７年１０月２７日（２００５．１０．２７）
【出願人】（３９７０５１５０８）ソニー ドイチュラント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (140)
【Ｆターム（参考）】
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