JPH0651270A - 液晶光バルブプロジェクタ用のカラー切替え装置 - Google Patents
液晶光バルブプロジェクタ用のカラー切替え装置Info
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- JPH0651270A JPH0651270A JP5137872A JP13787293A JPH0651270A JP H0651270 A JPH0651270 A JP H0651270A JP 5137872 A JP5137872 A JP 5137872A JP 13787293 A JP13787293 A JP 13787293A JP H0651270 A JPH0651270 A JP H0651270A
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Abstract
ための白色光源からの光を3元色に分離して光バルブを
順次連続的に照明する小型で廉価なカラー切替え装置を
得ることを目的とする。 【構成】 入力光ビームSPINに応答してそれぞれ第1
のカラーの光だけを反射する反射器34を含む第1のカラ
ー分離手段と、第2のカラーの光だけを反射する反射器
36を含む第2のカラー分離手段と、入力軸から変位して
いる出力軸に沿って出力に向かって第1および第2のカ
ラー光ビームSOUT を導く偏光ビーム分割器を含むビー
ム誘導手段と、第1のカラー、第2のカラーの選択され
たものの出力光ビームを構成するように第1および第2
のカラー光ビームの偏光を制御する偏光回転器38,40よ
り構成された偏光制御手段とを具備していることを特徴
とする。
Description
特に3つの主カラーの光ビームで光プロジェクタにおけ
る液晶光バルブを順次照明するカラー切替え装置に関す
る。
g the color wheel ”,InformationDisplay ,1991年
1月,11乃至15頁)は、“フィールド順次カラー”光画
像システムの近年の歴史を説明している。基本原理は3
つの主カラー成分またはシーンのフィールドに対応した
3つの単色画像を順次連続的に生成し、3つの単色画像
とそれぞれ同期して画像通路に3つの主カラーフィルタ
を切替えることである。これが十分に速い速度で実行さ
れた場合、カラー成分は平均にされ、明瞭なフリッカー
なしにシーンのカラー画像を合成するように時間にわた
って同化する。
フィルタを含むカラーホイールは、スクリーンに与えら
れた単色カラー成分フィールドの電子スイッチングと同
期して単色テレビジョンスクリーンの正面で電気モータ
によって回転された。動作可能であるが、この方法は機
械システムの寸法が過度に大きい欠点があり、同期が困
難であり、白黒テレビジョンシステム標準方式との両立
に不適当である等の問題含む技術的欠陥を有していた。
°(1/2波長)偏光回転またはゼロ偏光回転を提供す
るように電気的に切替え可能であるカラーおよび単色偏
光器並びに液晶または“パイ”(π)セルを含むカラー
フィルタスイッチング装置によって回転カラーホイール
を置換するものである。単色画像フィールドは白色蛍光
物質を有する陰極線管(CRT)に与えられる。
緑および青色成分にCRTから白色蛍光を分離する。パ
イセルは選択されたカラー成分が装置を通過することを
許されるように切替えられるが、望ましくないカラー成
分は単色偏光器によって遮断される偏光状態に回転され
る。
約6.5 %だけしかスイッチング装置を透過されないこと
である。これは著しく非効率的であり、過度に高い輝度
を持つCRTによって許容可能に明るい画像を生成する
ことを必要とする。シート偏光器はまた高吸収性であ
り、高い強度の光ビームに使用されることができない。
視光画像を受け、別の光源からの光により実時間で出力
画像にそれを変換することができる光・光画像変換器で
ある。LCLV技術の適用の一般的な説明は、W.P.
Bleha氏による文献(“Progress in Liquid Crystal L
ight Valves ”,Laser Focus/Electro-Optics,1983年
10月, 111乃至 120頁)に与えられている。
クタ中の素子として広く使用される。このようなシステ
ムにおいて、LCLVは画像に対応した表面上に反射率
パターンを提供するようにCRTからの画像により光学
的に変調される。表面は高い強度の光源からの白色光に
より照明され、画像は照明された表面パターンが光学系
によってスクリーン上に投射されたものである。
有する大きく高い強度の単色画像を提供することができ
る。しかしながら、従来技術を使用してカラープロジェ
クタを形成するために、カラーフィルタを備えた3つの
単色プロジェクタおよび単色プロジェクタからのカラー
画像を正確に一致させる構造を提供することが必要であ
る。これは大型となり、高価過ぎるため実際に使用でき
ない。
Vプロジェクタにおいて、LCLVはフリッカーが知覚
できるより速い速度でシーンの3元色成分に対応した画
像により連続的に変調される。カラー切替え装置は高い
強度の光源から白色光ビームを受け、3元色の3つのカ
ラー光ビームに白色光ビームを分離し、対応したカラー
画像成分による光バルブの変調と同期して3つのカラー
光ビームにより光バルブを順次連続的に照明する。光学
系は、3つのカラー成分画像が時間で同化し、それによ
ってシーンの全色画像を合成するようにスクリーン上に
変調された光バルブ面の画像を投射する。
置は、偏光ビーム分割器、3つのカラー光ビームに白色
光ビームを分離する3つのダイクロイック反射器および
電気的に切替え可能な偏光回転器を含む。ビーム分割器
と組合わせられた回転器は、ビームの選択されたものだ
けが光バルブの照明に適した予め定められた偏光により
出力に導かれ、他の2つのカラーが効果的にオフに切替
えられるようにカラー光ビームの偏光を制御する。
対して設けられる。装置は1つの偏光だけを使用してカ
ラー切替えを行ない、反射器および回転器は平行または
垂直偏光のいずれでビーム分割器から光の単一のビーム
を受けるように互いに直線的に整列される。その代りと
して、装置は2つの直交した偏光を使用する。この場
合、カラーの1または2つに対する反射器および回転器
は平行な偏光でビーム分割器を通過する光のビームを受
けるように配置され、他の1または2つのカラーに対す
る反射器および回転器は垂直な偏光でビーム分割器から
反射された光のビームを受けるように配置される。装置
の別の実施例において、ビーム分割器は各カラーに1つ
づつの3個の付加的な反射器によって置換される。
以外の適用において使用されることが可能であり、適切
に修正される。例えば、装置は3つではなく2つのカラ
ーまたは3つより多いカラーを切替えるように設計され
ることができる。2つ以上のカラーは同時に切替えられ
ることができる。さらに、回転器は光の伝播の方向に垂
直に延在するセグメントとして形成され、移動ウインド
ウ効果を提供するように個別に順次連続的に切替え可能
である。
カラーフィルタスイッチの欠点を除去し、小さくコンパ
クトなLCLVプロジェクタが全カラー能力を与えられ
ることを可能にする。このシステムは機械的なカラーホ
イールによっては実用できない同期、デューティサイク
ルおよびその他のパラメータの変化を可能にする。本発
明の別の利点として、このカラー切替え装置は従来技術
のカラーフィルタスイッチング装置のように画像光の大
部分を吸収しない。本発明のこれらおよび別の特徴およ
び利点は、以下の詳細な説明および添付図面から当業者
に明らかになるであろう。
ラープロジェクタは全体的に10として示されており、液
晶光バルブ(LCLV)12を含む。投射用の3元色成分
またはシーンの画像のフィールドに対応した電気信号
は、制御ユニット16によって陰極線管(CRT)14のス
クリーン14aに順次連続的に供給され表示される。原色
の補色シアン、マゼンタおよび黄またはその他のカラー
が使用されてもよいが、主カラーは赤、緑および青であ
ることが好ましい。赤、緑および青フィールドのシーケ
ンスはスクリーン14aの画像がフリッカーを生じないよ
うに十分に高い速度でCRT14に反復的に供給される。
パターンがその右側の面12bに現れるようにLCLV12
の左側の面12aを光学的に変調するために使用される。
キセノンまたは金属ハロゲンアークランプのような高い
強度の光源18は、本発明を使用するカラー切替え装置20
を通して導かれる集束された白色入力光ビームを生成す
る。装置20は、制御ユニット16の制御の下にCRT14に
供給されるフィールド信号に対応した主カラーの出力光
ビームを生成する。カラー光ビームは偏光ビーム分割器
立方体24の反射面24aからLCLV12の右側の面12bに
左方向に反射される。図1中の光路は、参照符号によっ
て示されていないが矢印によって示されている。
つのビーム部分に分割されるような特性を有する。第1
の部分は立方体24を通って直進し、平行な“P”または
π直線偏光状態に偏光され、一方第2の部分は表面24a
から反射され、垂直な(ドイツ語で“ゼンクレッヒ
ト”)“S”またはσ直線偏光状態に偏光される。S偏
光された光が立方体24に入射した場合、それは表面24a
から反射され、一方P偏光された光が立方体24に入射し
た場合、それは直進する。カラー切替え装置20はカラー
光ビーム出力がS偏光を有し、表面24aからLCLV12
に反射されるように構成される。
ターンに対応した光画像の形態でLCLV12の右側の面
12bから右方向に反射される。詳細に示されてはいない
が、LCLV12の右側の面12bは、立方体24に反射して
戻された光画像がP偏光状態に90°回転された偏光を有
するように偏光回転層を含む。反射された光画像は立方
体24を通って右方向に通過し、シーンの全カラー画像を
提供するようにレンズ26によって高い拡大率で投射スク
リーン28上に焦点を結ぶ。3つのカラー画像はそれらが
目によって知覚されるようなフリッカーを伴わずに時間
経過と共に同化するのに十分に高い速度で順次連続的に
切替えられる。
の光波長範囲を示すことが理解されるであろう。カラー
切替え装置20はプロジェクタ10以外の適用において使用
されることができ、可視領域における赤、緑、青または
その他のカラーだけでなく、赤外線および紫外線スペク
トル領域において光波長範囲または“カラー”を切替え
るために使用されてもよい。
されたようにいくつかの方法で構成されてもよい。図2
に示されたように、SPINで示された入力光ビームは最
初に偏光されないと仮定されるが、カラー切替え装置20
は光源18からの入力光のP偏光だけを使用するように設
計される。装置20は立方体24に本質的に類似しており、
反射面30aを有する偏光ビーム分割器立方体30を含む。
しかしながら、立方体30は等価な機能を提供する任意の
別のタイプの偏光ビーム分割器によって置換されてもよ
いことが理解されるであろう。入力光ビームSPINは入
力軸32に沿って右方向に表面30aに入射し、立方体30を
通って直進するP偏光ビームPINおよび立方体30の表面
30aから上方に反射されるS偏光ビームSINの2つのビ
ーム部分に分割される。
い。所望ならば、直線偏光器(示されていない)は入力
光ビームSPINのP偏光だけを立方体30に通過させるよ
うに設けられてもよい。さらに望ましい別の実施例は、
P偏光を通過させ、P偏光にS偏光を変換し、それによ
ってS偏光された光が無駄にされないようにするビーム
結合器(示されていない)を設けることである。
に本発明の原理を説明するために以下説明するように2
つのカラーを切替えるように設計される。赤(R)光を
反射し、青(B)および緑(G)光を透過する2色また
は別のタイプの反射器34は入力軸32に沿って立方体30の
右方向に配置される。青色光を反射し、赤色光を反射せ
ず、緑色光を透過する類似した反射器36は、軸32に沿っ
て反射器34の右方向に配置される。
に知られている切替え可能な液晶1/4波長偏光回転器
38は反射器34と立方体30との間に配置される。回転器38
に供給される電圧がないとき、それは変化せずに光を通
過させる。供給された適切な電圧(制御ユニット16から
の)により、回転器38は直線から円偏光に光を変換す
る。反対に、回転器38は円偏光された光を直線偏光に変
換する。
された光を、左手円偏光にS直線偏光された光を変換す
る。それはまたP直線偏光に右手円偏光された光を、S
直線偏光に左手円偏光された光を変換する。このタイプ
の回転器または遅延装置は、例えばコロラド州ロングモ
ントのメドウラークオプティクス社により市販されてい
る。
と、入力光ビームSPINのP偏光された部分PINは立方
体30および回転器38を通って反射器34に直進する。光P
INの赤色成分は反射器34によって回転器38を通って立方
体30に左方向に反射され、一方光PINの青および緑色成
分は反射器34に直進する。光PINの赤色成分は反射器34
によって回転器38を通して立方体30に左方向に反射さ
れ、一方光PINの青および緑色成分は反射器34を通って
直進する。
光された光PINは右手円偏光に変換される。反射器34か
らの反射後の回転器38を左方向に通過中に、赤色光成分
は右手円偏光からS直線偏光に変換され、カラー光ビー
ムSR として示される。ビームSR は、LCLV12の照
明のために出力光ビームSOUT を構成するように出力軸
42に沿って立方体30から44で示された出力に向かって表
面30aによって下方に反射される。
つの単一の通過)は、90°の偏光回転または1/2波長
を生成する。したがって、回転器38を通る光ビームの1
つの単一の通過は45°の偏光回転に等価なものまたは1
/4波長を生成する。この理由のために、回転器38は1
/4波長偏光回転を生成する第1の状態とゼロ偏光を生
成する第2の状態との間で切替え可能であると考えられ
る。回転器38は上記のような円偏光回転を使用する市販
の装置によって構成されているものとして示されている
が、単一の通過当り1つの1/4波長の直線偏光回転を
生成する装置によって置換されることができる。
と、反射器34から反射された赤色光成分は往復通過中に
PからS偏光に90°回転され、表面30aによって出力44
に反射される。S偏光の光だけが立方体24の表面24aに
よってLCLV12に反射され、P偏光された光は使用さ
れない。この動作は赤色をオンに切替えることに等し
い。赤色は回転器38から電圧を除去することによってオ
フに切替えられる。この場合、P偏光された入力光ビー
ムPINは回転器38によって回転されず、赤色成分はPR
として示されたP偏光された光として反射器38によって
立方体30に反射される。光PR はPOUT で示された入力
軸32に沿って立方体30から左方向に通過し、使用されな
い。
転を提供するように設計される。この場合、青色は赤色
がオフに切替えられたときにオンに切替えられる。特
に、回転器38はオフに切替えられ、P偏光された赤色ビ
ームは未使用の光ビームPoutとして立方体30を通って
左方向に反射される。反射器36から反射された青色ビー
ムは回転器40を通る往復通過によってPからS偏光に回
転され、出力光ビームSOUT として立方体30から出力44
に下方に向かって反射される。
きにオフに切替えられる。この場合、S偏光された赤色
ビームは上記のようにSOUT として出力に反射される。
反射器36から反射された青色ビームは、回転器34を通る
往復通過によって90°および回転器36を通る往復通過に
よってさらに90°回転され、合計 180°回転される。し
たがって、反射された青色ビームは立方体30でP偏光を
有し、未使用のビームPOUT として左方向に通過され
る。
供するのではなく回転器38と同じ方法で切替え可能にさ
れた場合、装置20は赤色だけ、青色だけ、赤および青の
両色または無光を選択的に含むように出力光ビームS
OUT を生成することができる。赤色だけに対して、回転
器38および40の両者はオンに切替えられる。青色だけに
対して、回転器38はオフに切替えられ、回転器40はオン
に切替えられる。赤および青の両色に対して、回転器38
はオンに切替えられ、回転器40はオフに切替えられる。
赤および青の両色の場合、反射された青色光は回転器38
によってPからS偏光に回転される。無光出力に対し
て、両回転器38および40はオフに切替えられ、偏光回転
は生ぜず、反射された赤色および青色光はそれらのP偏
光を保持し、装置から立方体30を通って左方向に通過す
る。
数(ゼロを含む)の往復通過はゼロまたは等しく 180°
の偏光回転を生成し、各カラーをオフに切替える。奇数
の往復通過は90°または等価の90°+n( 180°)の偏
光回転を生成し、ここでnはゼロを含む整数であり、各
カラーをオンに切替える。この原理は装置20が3つ以上
のカラーを切替えることを可能にするように適用される
ことができる。
色光を反射し、赤色および青色光を反射しない第3の反
射器46を含む。偏光回転器48は反射器36と46との間に配
置される。回転器38、40および48は全て1/4波長(45
°)とゼロ偏光回転の間で切替え可能である。図2に示
されたように反射器46および回転器48を含む装置20は以
下の真値表1にしたがって上記の原理を使用して動作す
る。
その組合せを含む出力光ビームSOUT を生成するように
設計される。種々の適用において、S偏光ではなくP偏
光を有するような出力光ビームを生成することが望まし
い。これはS偏光からP偏光に装置20の出力ビームS
OUT の偏光を回転する1/2波長偏光回転器(示されて
いない)を設けることによって達成される。しかしなが
ら、同じ結果は付加的な1/2波長回転器を使用せずに
図3に示されたように生成されることができる。
れた装置20と物理的に同一であり、同じ素子は同じ参照
符号によって示されている。しかしながら、図2のもの
から修正された方法で動作される素子は、プライム符号
を付けられた同じ参照符号によって示されている。
に反射面30aに入射し、SINのS成分は反射器34、36お
よび46および回転器38、40および48の方向に右方向に反
射される。カラーをスイッチオンするために、回転器3
8、40および48は、各反射器34、36および46から反射さ
れた対応したカラー成分が回転器38、40および48を通っ
て奇数の往復通過を行うように表1にしたがって切替え
られ、PR で示されたようにP偏光に回転され、出力ビ
ームPOUT として立方体30を通って左方向に通過する。
オフに切替えられるカラーは、それらがSR で示された
ようにS偏光を有し、未使用のビームSOUT として表面
30aから下方に反射されるように回転されないか、或は
180 °回転される。
それらの相対関係から反転される。入力軸は32' であ
り、出力軸は42' であり、出力は44' である。反射され
たS偏光は入力ビームとして使用され、反射されないP
偏光は図2から反転された出力ビームとして使用され
る。
位置だけを使用するが、図4の実施例はSおよびPの両
入力偏光状態を使用する。同じ機能を提供する素子は、
装置におけるそれらの位置は異なっているが、図2およ
び図3で使用された同じ参照符号によって示される。
に50として示されている。入力白色光ビームSPINは入
力軸51に沿って下方に立方体30に入射する。入力ビーム
SPINのS偏光された部分または成分SINは、示された
ように緑色回転器48および反射器46および赤色回転器38
および反射器34に反射面30aによって右方向に反射され
る。P偏光された部分または成分PINは、青色回転器40
および反射器36に立方体30を通って下方に通過する。回
転器38、40および48は全て1/4波長偏光を提供する第
1の状態とゼロ偏光回転を提供する第2の状態との間で
切替え可能である。
オンに切替えられ、回転器40および48はオフに切替えら
れる。反射器34から反射された赤色光ビームはP1 で示
されたように回転器38を通る往復通過によってSからP
偏光に回転され、出力光ビームPOUT として出力53に出
力軸52に沿って立方体30を通って左方向に通過する。反
射器46から反射された緑色光ビームはS1 で示されたよ
うに回転されず、立方体30の表面30aから上方に反射さ
れる。反射器36から反射された青色光ビームはP2 で示
されたように回転されず、立方体30を通って上方に通過
する。
よび48はオンに切替えられ、回転器40はオフに切替えら
れる。反射器48から反射された緑色光ビームはP1 で示
されたように回転器48によってP偏光に回転され、P
OUT として出力53に立方体30を通過される。反射器34か
ら反射された赤色光ビームはS1 で示されたように回転
器38および48によって 180°回転され、立方体30から上
方に反射される。反射器36から反射された青色光ビーム
はP2 で示されたように回転されず、立方体30を通って
上方に通過される。
オンに切替えられ、回転器38および48はオフに切替えら
れる。反射器36から反射された青色光ビームはS2 で示
されたように回転器40によって90°回転され、出力光ビ
ームSOUT を構成するように表面30aによって左方向に
反射される。赤色および緑色反射光ビームはS1 で示さ
れたように回転されず、立方体30から上方に反射され
る。
真値表2にしたがってカラーの組合せを選択するように
切替えられる。 表2 カラー 回転器 38 40 48 R オン オフ オフ B オフ オン オフ G オン オフ オン 全てオフ オフ オフ オフ 全てオン オフ オン オン R+B オン オン オフ R+G オフ オフ オン B+G オン オン オン 示された装置50は、選択されないカラーを高度に除去す
ることにおいて有効である。選択されたもの以外のカラ
ーは出力53に導かれない。しかしながら、青色カラーは
S偏光で出力され、一方赤色および緑色はP偏光で出力
される。これは、出力ビームの偏光が不適切である適用
において問題ではない。しかしながら、1つのカラーだ
けが一時に選択され、出力ビームが特定の偏光を有する
場合、1/2波長偏光回転とゼロ偏光回転との間で切替
え可能な偏光回転器54は立方体30と出力53との間に設け
られる。出力ビームはS偏光を有するように要求される
と仮定すると、回転器54は青色を選択するためにオフに
切替えられ、赤色および緑色を選択するためにオンに切
替えられる。出力ビームがP偏光を有することを要求さ
れた場合、スイッチングが反転される。回転器38、40、
48および52のスイッチングは、S出力偏光を仮定して以
下の真値表3においてリストされる。
たように立方体30からの入力光ビームSINのS偏光部分
を受けるように整列され、青色用の反射器および回転器
は透過されたP偏光部分PINを受けるように配置され、
装置は本発明の技術的範囲内で反転される。破線で示さ
れたように、赤色用の反射器および回転器は例えば入力
ビームの透過されたP部分PINを受けるように34' およ
び38' でそれぞれ示されたように青色用の反射器36およ
び回転器40の下方に再配置される。もちろん、カラーの
配列は任意であり、任意の所望の構造を有することがで
きる。
つだけ、特に回転器48および54を動作するように構成さ
れる。この場合、回転器38および40は一定の1/4波長
偏光回転を提供する。カラーは以下の真値表4にしたが
って選択される。
器48は赤および緑色間で選択し、一方回転器54は青色と
赤/緑色間で選択する。SおよびP偏光をそれぞれ持つ
2つのカラービームは出力53に存在し、選択されたカラ
ービームは所望の偏光を有し(示されたようにS偏
光)、別のカラービームは別の偏光(P偏光)を有す
る。
ラー光ビームの存在はいくつかの適用において許容不可
能である。使用されない光ビームは取除かれ、選択され
ないカラーの除去は図5に示されたように増加される。
図5に示された修正されたカラースイッチング装置50'
において、回転器38および40は一定の1/4波長偏光を
提供し、一方回転器48および54は装置50の場合のように
切替え可能である。直線偏光またはビーム結合器56は偏
光されない入力ビームSPINを受け、入力ビームSPIN
としてS偏光された光だけを通過させる。切替え可能な
1/2偏光回転器58はビームSINの偏光を選択可能に回
転するか、或は回転しないために偏光器56の下方に設け
られている。
替えられ、赤/緑色を選択するようにオフに切替えられ
る。回転器58がオンに切替えられたとき、ビームSINは
P偏光に回転され、立方体30を通して青色反射器36およ
び回転器40に通過する。回転器58がオフに切替えられた
とき、ビームSINは赤および緑色反射器34および46並び
に回転器38および48のそれぞれに表面30aによって反射
される。カラーの切替えは以下の真値表5にしたがって
実行される。
に変位して出力軸が示されている。しかしながら、変位
角度は本発明の技術的範囲において90°異なることがで
きる。
図6に示されており、60として示されている。偏光され
ない入力白色光ビームSPINは直線偏光器またはビーム
結合器62を通過させられる。ビームPINは、入力軸70に
沿って反射器64、66および68に導かれる。反射器64は赤
色光ビームRP を下方に反射器72に向けて反射し、この
反射器72は直線P偏光された光だけを通過させる直線偏
光器76に出力軸74に沿ってこのビームを反射する。
反射器66は出力軸74に沿って偏光器76にこのビームを反
射する反射器78に緑色光ビームGP を反射する。反射器
66は青色光を透過し、それは反射器68によって反射器80
に反射され、反射器80はこのビームを反射して偏光器76
に出力軸74に沿って導く。
赤、緑および青色の各入力ビームへの入力白色光ビーム
PINを使用されることが認められるであろう。各対の1
つの反射器は各カラーの光を選択的に反射し、一方別の
反射器は所望ならば全て3つのカラーの光を反射する。
および86は、反射器対64と72、66と78、68と80のそれぞ
れの個々の反射器の間に配置される。回転器82、84およ
び/または86はオフに切替えられるとき、各P偏光され
たカラー光ビームRP 、GPまたはBP は偏光器76に反
射され、出力ビームPOUT として通過される。回転器8
2、84および/または86はオンに切替えられ、各P偏光
されたカラー光ビームRP 、GP またはBP は、RS 、
GS またはBS で示されたようにS偏光にされ、偏光器
76に反射されるが、通過することは阻止される。これは
赤、緑、青の任意のカラーの組合わせまたはカラーが選
択されないことを可能にする。出力ビームがS偏光を有
ことを要求された場合、入力光ビームはS偏光されるこ
とができ、回転器82、84および86の切替えは反転される
ことができ、或は出力ビームの偏光が90°回転されるこ
とができる。
70および74は平行である。しかしながら、それらは本発
明の技術的範囲内で角度的におよび横方向に移動される
ことができる。
とができる切替え可能な偏光回転器90を示す。回転器90
は、回転器90を通って光の伝播の方向に垂直に整列され
ている個々のセグメント90aを含む。セグメント90a
は、移動ウインドウ効果を生成するために個別にオンお
よびオフに切替えられることができる。示されたよう
に、4つの上部セグメント90aはオンに切替えられ、一
方残りのセグメント90aはオフに切替えられる。オンセ
グメント90aはオンとオフ位置との間でセグメント90a
を個々に切替えることによって上方および下方に移動さ
れることができる開放ウインドウを構成する。
されているが、当業者は本発明の技術的範囲を逸脱する
ことなく種々の変形および別の実施例を認識するであろ
う。例えば、偏光回転器はカラーの混合を行うために部
分的に切替えられることができる。また回転器は単色か
らカラーへの転移を行わせるために漸次的に切替えられ
ることができる。したがって、本発明は特に説明された
実施例だけに限定されるものではない。種々の修正が考
慮され、添付された特許請求の範囲に限定されている本
発明の技術的範囲を逸脱することなく実現されることが
できる。
ラープロジェクタの概略図。
カラー切替え装置の別の基本的な実施例の概略図。
カラー切替え装置の別の基本的な実施例の概略図。
カラー切替え装置の別の基本的な実施例の概略図。
カラー切替え装置の別の基本的な実施例の概略図。
カラー切替え装置の別の基本的な実施例の概略図。
した概略的な平面図。
Claims (34)
- 【請求項1】 入力軸に沿った第1および第2のカラー
の光を含む入力光ビームを受け、それに応答して選択可
能に第1のカラー、第2のカラーの光または第1および
第2のカラーの両方の光を含む出力光ビームを出力にお
いて生成するカラー切替え装置において、 入力光ビームに応答して第1のカラーの光だけを含む第
1のカラー光ビームを生成する第1のカラー分離手段
と、 入力光ビームに応答して第2のカラーの光だけを含む第
2のカラー光ビームを生成する第2のカラー分離手段
と、 入力軸から変位している出力軸に沿って出力に向かって
第1および第2のカラー光ビームを導くビーム誘導手段
と、 第1のカラー、第2のカラーまたは第1および第2の両
カラーの前記選択された光に対応する選択された一方ま
たは両方が出力光ビームを構成するように予め定められ
た偏光状態で出力に導かれるように、第1および第2の
カラー光ビームの偏光を制御する偏光制御手段とを具備
していることを特徴とするカラー切替え装置。 - 【請求項2】 ビーム誘導手段は入力軸に沿って入力光
ビームを受け、第1および第2のカラー分離手段に入力
光ビームを導き、第1および第2のカラー分離手段から
第1および第2のカラー光ビームを受け、出力軸に沿っ
て出力に第1および第2のカラー光ビームを導く偏光ビ
ーム分割器を含んでいる請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 第1および第2のカラー分離手段は入力
軸に沿って互いに整列されている請求項2記載の装置。 - 【請求項4】 ビーム分割器は出力軸から角度的に変位
している垂直方向を有する反射面を含み、 前記偏光状態は反射面に垂直である請求項3記載の装
置。 - 【請求項5】 第1および第2のカラー分離手段は出力
軸に沿って互いに整列されている請求項2記載の装置。 - 【請求項6】 ビーム分割器は出力軸から角度的に変位
している垂直方向を有する反射面を含み、 前記偏光状態は反射面に平行である請求項5記載の装
置。 - 【請求項7】 第1のカラー分離手段は第2のカラー分
離手段とビーム分割器との間に配置され、第1のカラー
の光を反射し、第2のカラーの光を透過する第1の反射
器を含み、 第2のカラー分離手段は第2のカラーの光を反射し、第
1のカラーの光を反射しない第2の反射器を含み、 偏光制御手段は第1の反射器とビーム分割器との間に配
置された第1の偏光回転器および第2の反射器と第1の
カラー分離手段との間に配置された第2の偏光回転器を
含んでいる請求項2記載の装置。 - 【請求項8】 第1の回転器は実質的に1/4波長の偏
光回転を行う第1の状態と実質的にゼロ偏光回転である
第2の状態との間で切替え可能であり、 第2の回転器は実質的に1/4波長の偏光回転を行う請
求項7記載の装置。 - 【請求項9】 第1および第2の回転器はそれぞれ実質
的に1/4波長の偏光回転を行う第1の状態と実質的に
ゼロ偏光回転である第2の状態との間で切替え可能であ
る請求項7記載の装置。 - 【請求項10】 さらに、第3のカラー分離手段を具備
し、 入力光ビームがさらに最初に第3のカラーの光を含み、 第1のカラー分離手段が第1のカラーの光を反射し、第
2および第3のカラーの光を透過する第1の反射器を含
み、 第2のカラー分離手段が第1のカラー分離手段と第3の
カラー分離手段との間に配置され、第2のカラーの光を
反射し、第1のカラーの光を反射せず、第3のカラーの
光を透過する第2の反射器を含み、 第3のカラー分離手段が第3のカラーの光を反射し、第
1および第2のカラーの光を反射しない第3の反射器を
含み、 偏光制御手段はさらに第1の反射器とビーム分割器との
間に配置された第1の偏光回転器と、第2の反射器と第
1のカラー分離手段との間に配置された第2の偏光回転
器と、第3の反射器と第2の偏光手段との間に配置され
た第3の偏光回転器とを含んでいる請求項2記載の装
置。 - 【請求項11】 第1、第2および第3の回転器はそれ
ぞれ実質的に1/4波長の偏光回転を行う第1の状態と
実質的にゼロ偏光回転である第2の状態との間で切替え
可能である請求項10記載の装置。 - 【請求項12】 ビーム誘導手段は出力軸から角度的に
変位した垂直方向を有する反射面を含む偏光ビーム分割
器を含み、 入力光ビームは入力軸に沿って反射面に入射し、 第1のカラー分離手段は入力軸に沿って反射面を通過す
る入力光ビームの第1の部分を受けるように配置され、 第2のカラー分離手段は出力軸に沿って反射面から反射
される入力光ビームの第2の部分を受けるように配置さ
れている請求項1記載の装置。 - 【請求項13】 第1のカラー分離手段は入力軸に沿っ
て反射面に第1のカラー光ビームを導くように配置さ
れ、 第2のカラー分離手段は出力軸に沿って反射面に第2の
カラー光ビームを導くように配置され、 反射面は出力軸に沿って出力に第1のカラー光ビームを
反射するように配置され、 反射面はさらに出力軸に沿って出力に第2のカラー光ビ
ームを通過するように配置されている請求項12記載の
装置。 - 【請求項14】 第1のカラー分離手段は第1のカラー
の光を反射し、第2のカラーの光を反射しない第1の反
射器を含み、 第2のカラー分離手段は第2のカラーの光を反射し、第
1のカラーの光を反射しない第2の反射器を含んでいる
請求項13記載の装置。 - 【請求項15】 偏光制御手段は第1の反射器と反射面
との間に配置された第1の偏光回転器および第2の反射
器と反射面との間に配置された第2の偏光回転器を含
み、 第1および第2の回転器はそれぞれ実質的に1/4波長
の偏光回転を行う第1の状態と実質的にゼロ偏光回転で
ある第2の状態との間で切替え可能である請求項14記
載の装置。 - 【請求項16】 偏光制御手段は、 第1の反射器と反射面との間に配置され、実質的に1/
4波長の偏光回転を行う第1の偏光回転器と、 実質的に1/4波長の偏光回転を行い、第2の反射器と
反射面との間に配置された第2の偏光回転器と、 実質的に1/2波長の回転を行う第1の状態と実質的に
ゼロ偏光回転である第2の状態との間で切替え可能であ
り、反射面と出力との間に配置された第3の偏光回転器
とを含んでいる請求項14記載の装置。 - 【請求項17】 さらに第1のカラー分離手段と反射面
との間に配置された第3のカラー分離手段を含み、 入力光ビームはさらに最初に第3のカラーの光を含み、 第3のカラー分離手段は第3のカラーの光を反射し、第
2のカラーの光を反射せず、第1のカラーの光を透過す
る第3の反射器を含み、 偏光制御手段はさらに実質的に1/4波長の偏光回転を
行う第1の状態と実質的にゼロ偏光回転である第2の状
態との間で切替え可能であり、第3の反射器と反射面と
の間に配置された第4の偏光回転器を含んでいる請求項
16記載の装置。 - 【請求項18】 さらに第2のカラー分離手段と反射面
との間に配置された第3のカラー分離手段を含み、 入力光ビームはさらに最初に第3のカラーの光を含み、 第3のカラー分離手段は第3のカラーの光を反射し、第
1のカラーの光を反射せず、第2のカラーの光を透過す
る第3の反射器を含み、 偏光制御手段はさらに、第3の反射器と反射面との間に
配置され、実質的に1/4波長の偏光回転を行う第1の
状態と実質的にゼロ偏光回転である第2の状態との間で
切替え可能である第4の偏光回転器を含んでいる請求項
16記載の装置。 - 【請求項19】 第1のカラー分離手段は入力軸に沿っ
て入力光ビームを受け、第1のカラーの光を反射し、第
2のカラーの光を透過する第1の反射器を含み、 第2のカラー分離手段は第1の反射器を通過後の入力軸
に沿った入力光ビームを受けて第2のカラーの光を反射
する第2の反射器を含み、 ビーム誘導手段は、 出力軸に沿って第1の反射器からの光を出力に反射し、
第1の反射器と組合わせられて第1のカラーの光を反射
し、第2のカラーの光を反射しない第3の反射器と、 第1の反射器から第1のカラーの光を透過し、出力軸に
沿って第2の反射器からの光を出力に反射し、第2の反
射器と組合わせられて第2のカラーの光を反射し、第1
のカラーの光を反射しない第4の反射器とを含み、 偏光制御手段は、 実質的に1/2波長の偏光回転を行う第1の状態と実質
的にゼロ偏光回転である第2の状態との間で切替え可能
であり、第1の反射器から反射された光の偏光を制御す
るように配置された第1の偏光回転器と、 実質的に1/2波長の偏光回転を行う第1の状態と実質
的にゼロ偏光回転である第2の状態との間で切替え可能
であり、第2の反射器から反射された光の偏光を制御す
るように配置された第2の偏光回転器とを含んでいる請
求項1記載の装置。 - 【請求項20】 第1の回転器は第1と第3の反射器の
間に配置され、 第2の反射器は第2と第4の回転器の間に配置されてい
る請求項19記載の装置。 - 【請求項21】 出力軸は入力軸に平行である請求項1
9記載の装置。 - 【請求項22】 偏光制御手段は第1および第2のカラ
ー光ビームの少なくとも一方が予め定められた軸に沿っ
て通過するように配置された偏光回転器を含み、 その偏光回転器は前記予め定められた軸に垂直な互いに
整列された複数のセグメントを含み、各セグメントは第
1の予め定められた偏光回転を行う第1の状態と第2の
予め定められた偏光回転を行う第2の状態との間で個々
に切替え可能である請求項1記載の装置。 - 【請求項23】 液晶光バルブおよび実質的に白色光ビ
ームを生成する光源と、入力軸に沿って光源から白色光
ビームを受け、光バルブを照明する出力において第1、
第2、第3の主カラーまたはその組合せの光を選択可能
に含む出力光ビームをそれに応答して生成するカラー切
替え装置とを含む液晶光バルブプロジェクタにおいて、 第1の主カラーの光だけを含む第1のカラー光ビームを
入力光ビームに応答して生成する第1のカラー分離手段
と、 第2の主カラーの光だけを含む第2のカラー光ビームを
入力光ビームに応答して生成する第2のカラー分離手段
と、 第3の主カラーの光だけを含む第3のカラー光ビームを
入力光ビームに応答して生成する第3のカラー分離手段
と、 入力軸から変位した出力軸に沿って出力に向かって第
1、第2および第3のカラー光ビームを導くビーム誘導
手段と、 第1、第2、第3、或はその組合わせの主カラーの前記
選択された光に対応する選択された1つ、またはその組
合わせが出力光ビームを構成するように、予め定められ
た偏光状態で出力に導かれるように第1、第2および第
3のカラー光ビームの偏光を制御する偏光制御手段とを
含んでいることを特徴とするプロジェクタ。 - 【請求項24】 ビーム誘導手段は入力軸に沿って入力
光ビームを受け、第1、第2および第3のカラー分離手
段に入力光ビームを導き、第1、第2および第3のカラ
ー分離手段から第1、第2および第3のカラー光ビーム
を受け、出力軸に沿って第1、第2および第3のカラー
光ビームを出力に導く偏光ビーム分割器を含んでいる請
求項23記載のプロジェクタ。 - 【請求項25】 第1、第2および第3のカラー分離手
段は入力軸に沿って互いに整列されている請求項24記
載のプロジェクタ。 - 【請求項26】 第1,第2および第3のカラー分離手
段は出力軸に沿って互いに整列されている請求項24記
載のプロジェクタ。 - 【請求項27】 第1のカラー分離手段が第1のカラー
の光を反射し、第2および第3のカラーの光を透過する
第1の反射器を含み、 第2のカラー分離手段が第1のカラー分離手段と第3の
カラー分離手段との間に配置され、第2のカラーの光を
反射し、第1のカラーの光を反射せず、第3のカラーの
光を透過する第2の反射器を含み、 第3のカラー分離手段は第3のカラーの光を反射し、第
1および第2のカラーの光を反射しない第3の反射器を
含み、 偏光制御手段は、第1の反射器とビーム分離器との間に
配置された第1の偏光回転器と、第2の反射器と第1の
カラー分離手段との間に配置された第2の偏光回転器
と、第3の反射器と第2の偏光手段との間に配置された
第3の偏光回転器とを含んでいる請求項24記載のプロ
ジェクタ。 - 【請求項28】 ビーム誘導手段は、出力軸から角度的
に変位した垂直方向を有する反射面を含む偏光ビーム分
割器を含み、 入力光ビームは入力軸に沿って反射面に入射し、 第1のカラー分離手段は入力軸に沿って反射面を通過す
る入力光ビームの第1の部分を受けるように配置され、 第2のカラー分離手段は出力軸に沿って反射面から反射
される入力光ビームの第2の部分を受けるように配置さ
れ、 第3のカラー分離手段は入力光ビームの第1の部分を受
けるように第1のカラー分離手段と反射面との間に配置
されている請求項24記載のプロジェクタ。 - 【請求項29】 第1のカラー分離手段は、第1のカラ
ーの光を反射し、第2および第3のカラーの光を反射し
ない第1の反射器を含み、 第2のカラー分離手段は第2のカラーの光を反射し、第
1および第3のカラーの光を反射しない第2の反射器を
含み、 第3のカラー分離手段は第3のカラーの光を反射し、第
2のカラーの光を反射せず、第1のカラーの光を透過す
る第3の反射器を含み、 偏光制御手段は、 第1の反射器と第3のカラー分離手段との間に配置され
た第1の偏光回転器と、 第2の反射器と反射面との間に配置された第2の偏光回
転器と、 第3の反射器と反射面との間に配置された第3の偏光回
転器とを含んでいる請求項28記載のプロジェクタ。 - 【請求項30】 第1および第2の回転器は実質的に1
/4波長の偏光回転を与え、 第3の回転器は実質的に1/4波長の偏光回転を行う第
1の状態と実質的にゼロ偏光回転である第2の状態との
間で切替え可能であり、 偏光制御手段はさらに、反射面と出力との間に配置さ
れ、実質的に1/2波長の偏光回転を行う第1の状態と
実質的にゼロ偏光回転である第2の状態との間で切替え
可能である第4の偏光回転器を具備している請求項29
記載のプロジェクタ。 - 【請求項31】 ビーム誘導手段は出力軸から角度的に
移動される通常の方向を有する反射面を含む偏光ビーム
分割器を含み、 入力光ビームは入力軸に沿って反射面に入射し、 第1のカラー分離手段は入力軸に沿って反射面を通過す
る入力光ビームの第1の部分を受けるように配置され、 第2のカラー分離手段は出力軸に沿って反射面から反射
された入力光ビームの第2の部分を受けるように配置さ
れ、 第3のカラー分離手段は入力ビームの第2の部分を受け
るように第2のカラー分離手段と反射面との間に配置さ
れている請求項24記載のプロジェクタ。 - 【請求項32】 第1のカラー分離手段は第1のカラー
の光を反射し、第2および第3のカラーの光を反射しな
い第1の反射器を含み、 第2のカラー分離手段は第2のカラーの光を反射し、第
1および第3のカラーの光を反射しない第1の反射器を
含み、 第3のカラー分離手段は第3のカラーの光を反射し、第
1のカラーの光を反射せず、第2のカラーの光を透過す
る第3の反射器を含み、 偏光制御手段は、 第1の反射器と反射面との間に配置された第1の偏光回
転器と、 第2の反射器と第3のカラー分離手段との間に配置され
た第2の偏光回転器と、 第3の反射器と反射面との間に配置された第3の偏光回
転器とを含んでいる請求項31記載のプロジェクタ。 - 【請求項33】 第1および第2の回転器は実質的に1
/4波長の偏光回転を与え、 第3の回転器は実質的に1/4波長の偏光回転を行う第
1の状態と実質的にゼロ偏光回転である第2の状態との
間で切替え可能であり、 偏光制御手段はさらに実質的に1/2波長の偏光回転を
行う第1の状態と実質的にゼロ偏光回転である第2の状
態との間で切替え可能であり、反射面と出力との間に配
置された第4の偏光回転器を含んでいる請求項32記載
のプロジェクタ。 - 【請求項34】 偏光制御手段は第1、第2および第3
のカラー光ビームの少なくとも1つが予め定められた軸
に沿って通過するように配置された偏光回転器を含み、 その偏光回転器は前記予め定められた軸に垂直な互いに
整列された複数のセグメントを含み、各セグメントは第
1の予め定められた偏光回転を行う第1の状態と第2の
予め定められた偏光回転を行う第2の状態との間で個別
に切替え可能である請求項23記載のプロジェクタ。
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