特許 6321065 立体映像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321065

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】立体映像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/26 20060101AFI20180423BHJP

   G03B 35/26 20060101ALI20180423BHJP

   G03B 21/28 20060101ALI20180423BHJP

   H04N 13/30 20180101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/26

   G03B35/26

   G03B21/28

   H04N13/04 590

   H04N13/04 430

【請求項の数】16

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-42324(P2016-42324)

(22)【出願日】2016年3月4日

(62)【分割の表示】特願2015-514942(P2015-514942)の分割

【原出願日】2014年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-153896(P2016-153896A)

(43)【公開日】2016年8月25日

【審査請求日】2017年3月3日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0035805

(32)【優先日】2013年4月2日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】512176130

【氏名又は名称】リアルディー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】リ，チョル ウ

(72)【発明者】

【氏名】チョ，スン‐ホ

(72)【発明者】

【氏名】イム，ビョン グル

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５０７１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１４３９６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５０６１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２２５２３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−０７８５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４６４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２４１１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２８３６００（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００５７１３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２０３８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２３９４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１７７６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／２２ − ２７／２６

Ｇ０２Ｂ ２７／２８

Ｇ０３Ｂ ２１／２８

Ｇ０３Ｂ ３５／２６

Ｈ０４Ｎ １３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像面から画像光を受光し、入射画像光を第１の偏光状態である透過画像光と、前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態である第１及び第２の反射画像光とに分割する光分割器と、
前記透過画像光と、前記第１及び第２の反射画像光とが投影されて結像面に一つの画像を形成するように、前記第１及び第２の反射画像光の光路を変更する第１及び第２の反射部材と、
を有する立体映像装置であって、
前記一つの画像は、前記透過画像光からの第１の画像と前記第１及び第２の反射画像光からの第２の画像とを、前記結像面の略同じ領域で重ね合わせることによって形成されており、
前記透過画像光と、前記第１及び第２の反射画像光とを同じ出力偏光状態となるように変調することが可能な第１、第２及び第３の偏光変調器を有する。

【請求項2】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記第２の画像は、前記結像面上で互いに重ならない前記第１及び第２の反射画像光を組み合わせることによって形成される。

【請求項3】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記光分割器は、それぞれが二つのプレートを含んでいる第１の光分割器及び第２の光分割器を含み、前記第１の光分割器及び第２の光分割器は、Ｖ字状となるように互いに連結されており、
前記第１の光分割器及び第２の光分割器の間の連結部分は、前記入射画像光の光路の中心ライン上に配置されて、エッジを形成している。

【請求項4】

請求項３に記載の立体映像装置であって、
前記第１の光分割器及び第２の光分割器は、スクリーン方向に向かって折り曲げられている。

【請求項5】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記光分割器は、プリズムからなる二つの面形状を備えた第１の光分割器及び第２の光分割器を含む。

【請求項6】

請求項３又は５に記載の立体映像装置であって、
前記第１の光分割器及び第２の光分割器は、前記入射画像光の光路に対して互いに対称である。

【請求項7】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記光分割器を透過した前記透過画像光の光路に配置されるレンズを有し、
前記レンズは、前記透過画像光の発散角度を増加する特性を備える。

【請求項8】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記第１及び第２の反射部材はそれぞれ、ミラーを含む。

【請求項9】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記第１の偏光状態はＰ―偏光であり、前記第２の偏光状態はＳ―偏光である。

【請求項10】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記出力偏光状態は、円偏光状態であり、
前記第１、第２及び第３の偏光変調器は、１／４波長位相遅延手段を有している。

【請求項11】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記透過画像光、前記第１及び第２の反射画像光を同じ偏光状態にするための半波長リターダを有する。

【請求項12】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記光分割器に入射される前記入射画像光の進行方向に配置され、前記光分割器に入射される画像光を屈折させる屈折部材を有する。

【請求項13】

請求項１２に記載の立体映像装置であって、
前記屈折部材は、前記入射画像光の光軸の一方側に設けられる第１の屈折部材と、前記入射画像光の光軸の他方側に設けられる第２の屈折部材とを含む。

【請求項14】

請求項１１に記載の立体映像装置であって、
前記屈折部材は、前記画像光を屈折させて、前記画像光が前記結像面の光消滅領域に投影されることを防止する。

【請求項15】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
少なくとも二つのプレート又はレンズが、前記第１及び第２の反射部材によってそれぞれ反射された前記画像光の光路に設けられ、前記第１及び第２の反射部材によって反射される前記画像光の発散角度が減少するように前記画像光の光路を補正する。

【請求項16】

請求項１に記載の立体映像装置であって、
前記第１及び第２の反射部材は、第１のプリズム及び第２のプリズムとして形成されており、
前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムは、さらに前記第１及び第２の反射画像光の発散角度を減少させ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、入射された映像信号による光の一部は透過し、残りは反射させることによって光を分割し、分割された光をスクリーンに集光し、向上した明るさを具現できる立体映像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図１は、従来技術による光分割器の構造を示した図である。

【0003】

偏光方向として、例えば、Ｐ―偏光とＳ―偏光とが混在した光は、光分割器１（ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ））でＰ―偏光を有する光は透過され、Ｓ―偏光を有する光は反射される。

【0004】

反射及び透過されたＳ―偏光とＰ―偏光の光は、菱状のプリズム２、３によって同一の方向に進行するようになる。

【0005】

例えば、Ｐ―偏光を有する光は、前記プリズムを透過した後、半波長プレート（リターダ）４によって偏光方向がＰ―偏光からＳ―偏光に変わる。

【0006】

結果的に、開示された光分割器によってＰ―偏光とＳ―偏光とが混在した光は、同一の偏光、例えば、Ｓ―偏光になり、同一の方向を有するようになる。

【0007】

従来において、前記の光分割器を用いた立体映像装置の作動原理は、次の通りである。米国登録特許ＵＳ７，８５７，４５５に示した内容を参照する。

【0008】

図２に示したように、プロジェクター内の映像を発生させる画像面５から出る光は、プロジェクションレンズ６を経て光分割器７で二つの光に分けられる。

【0009】

すなわち、Ｓ―偏光及びＰ―偏光成分を有する光は、光分割器７で反射または透過される。

【0010】

透過または反射されたＰ―偏光成分を有する光は、半波長リターダ８を通過しながらＳ―偏光を有する光になり、反射部材９、１０、偏光板１１、及び変調器１２を経てプロジェクションスクリーンに集束される。

【0011】

変調器１２は、例えば、電気的な信号によって偏光方向を変えることができる。

【0012】

一方、前記光分割器７によって反射されたＳ―偏光された光は、反射部材１３を経た後、プロジェクションスクリーンに到逹するとき、同一の偏光方向を維持する。

【0013】

したがって、画像面５から出た偏光方向が混在した光は、一つのＳ―偏光になる。

【0014】

一方、このような従来の光分割器を使用した従来の発明には、次のような問題がある。

【0015】

一般に、プロジェクターの垂直方向の出射角度は１５゜程度である。図３では、出射角度が１５゜である場合を示しており、偏光板と変調器を省略して説明を簡単にする。

【0016】

光分割器と反射部材１６との間の距離及び光分割器と他の反射部材１７との間の距離をそれぞれｈ１とｈ２といい、それぞれの反射部材１６、１７とスクリーン１８との間の距離をＬ１とＬ２というものとする。

【0017】

この場合、前記反射部材１６と反射部材１７から反射された光とプロジェクターから出射される光の光軸がなす角は、それぞれθ１＝ｔａｎ^−１（ｈ１／Ｌ１）とθ２＝ｔａｎ^−１（ｈ２／Ｌ２）になる。

【0018】

図面符号１６１は、反射部材１６から反射された光を表示する。そして、図面符号１７１は、反射部材１７から反射された光を表示する。

【0019】

θ１とθ２によるスクリーン１８上での像の歪曲は、次の通りである。図３の（Ａ）部分を図４に拡大して表示した。

【0020】

図４において、図面符号１６１は、反射部材１６から反射された光を表示する。そして、図面符号１７１は、反射部材１７から反射された光を表示する。

【0021】

そして、図面符号１６２は、反射部材１６から反射された光の結像面を表示する。そして、図面符号１７２は、反射部材１７から反射された光の結像面を表示する。

【0022】

反射部材１６と反射部材１７から反射された各光の結像面とスクリーン１８での像との高さ差ｄ１とｄ２は、スクリーン１８の高さをＨとしたとき、近似的に下記のように表現される。

【0023】

ｄ１＝Ｈ ｔａｎ（θ１）、ｄ２＝Ｈ ｔａｎ（θ２）

【0024】

したがって、前記反射部材１６と反射部材１７から反射された各光は、結像面で距離Δ＝（Ｈ／２）｛ｔａｎ（θ１）＋ｔａｎ（θ２）｝だけ差を有して結像される。

【0025】

ｈ１≒ｈ２＝３４０ｍｍ、Ｌ１≒Ｌ２＝１５０００ｍｍ、Ｈ＝８５００ｍｍである場合、θ１≒θ２＝１．３゜であるので、Δ＝１９３ｍｍである。

【0026】

これは、前記反射部材１６と反射部材１７から反射された各光が結像面で最大１９３ｍｍずれたことを意味し、通常、光のスポットサイズが数ｍｍであることを考慮にすると、スクリーン１８の中心から遠ざかるほど像が見えにくくなり、実質的な使用に制約がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0027】

本発明は、立体映像の品質を高め、光エネルギーの損失を最小化できる立体映像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0028】

このような目的を達成するための本発明は、前記光分割器から反射された光をスクリーン方向に反射させる反射部材と、前記反射部材から反射された光と前記光分割器を透過した光を変調させる少なくとも一つ以上の変調器と、前記光分割器に入射される光の進行方向に配置され、前記光分割器に入射される光を屈折させる屈折部材と、を含むことを特徴とする立体映像装置を提供する。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、上述した従来の発明において画面上で二つの光が一致しないことから画質が低下し、大きな画面を具現できない点を克服することできる。

【0030】

すなわち、光の経路が１個の透過光経路、２個の反射光経路に分けられ、これらが再びスクリーンで集まって合成されることによって、像の高さ誤差が著しく減少するという長所がある。

【0031】

さらに、折り曲げられて互いに連結された二つの光分割器によって入射された光のうち一部は一つの光分割器によって反射及び透過され、入射された光のうち残りは他の一つの光分割器によって反射及び透過されるので、それぞれの経路が分けられながらも、より精密な立体映像が可能になる。

【0032】

一方、屈折部材は、光分割器の前に配置し、光分割器に形成される光消滅領域に光が入射されることを防止する役割を果たし、光エネルギーの損失を防止することができる。

【0033】

すなわち、屈折部材の中心に入射された光は、屈折されて互いに一定間隔を維持した状態で出射された後で光分割器に入射されるが、その間隔が形成される部分に光分割器の光消滅領域が位置するので、屈折部材から出射された光が光消滅領域に進入することを防止することができる。

【0034】

また、透過光経路上に別途の構成を置いて透過光の発散角度を増加させたり、反射光経路上に別途の構成を置いて反射光の発散角度を減少させることによって、透過光と反射光との間の高さ差を減少させることができ、これによって、像の誤差が著しく減少し得る。

【0035】

また、光分割器を互いにくっ付き合う二つの光透過部材及びこれらの間に介在した光分割膜で構成し、光分割器によって反射及び透過される光の非点収差をなくすことができるという長所がある。

【0036】

一方、光分割器と反射部材との間の距離が従来技術より短くなるので、立体映像装置のサイズも減少し、製品のコンパクト化に寄与することができる。

【0037】

本発明で得られる効果は、以上で言及した各効果に制限されなく、言及していない他の効果は、下記の記載から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】従来技術によって単一偏光光を具現するための光分割法を示した図である。

【0039】

【図2】従来技術による立体映像装置の構造を示した図である。

【0040】

【図3】従来技術による立体映像装置の問題を示すための側断面図である。

【0041】

【図4】従来技術による立体映像装置の問題を示すための側断面図である。

【0042】

【図5】本発明による立体映像装置の基本構造を示した図である。

【0043】

【図6】本発明による立体映像装置の光分割器における光の経路を示した図である。

【0044】

【図7】本発明による立体映像装置に屈折部材を追加した状態の光の経路を示した図である。

【0045】

【図8】本発明による立体映像装置における光分割器の他の形態を示した図である。

【0046】

【図9】本発明による立体映像装置に屈折部材を追加した状態の構造を示した図である。

【0047】

【図10】本発明による立体映像装置に互いに区分される複数の変調器が配置された状態の構造を示した図である。

【0048】

【図11】図１０に示した本発明による立体映像装置に半波長リターダが配置された状態の構造を示した図である。

【0049】

【図12】本発明による立体映像装置における光の経路を示した構造図である。

【0050】

【図13】本発明による立体映像装置における透過光の経路を補正する構造を示した側面図である。

【0051】

【図14】本発明による立体映像装置における反射光の経路を補正するための構造の側面図である。

【0052】

【図15】本発明による立体映像装置における反射光の経路を補正するための構造の側面図である。

【0053】

【図16】本発明による立体映像装置における反射光の経路を補正するための構造の側面図である。

【0054】

【図17】本発明による立体映像装置における反射光の経路を補正するための構造の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0055】

以下では、添付の図面を参照して本発明について説明する。

【0056】

図５は、本発明による立体映像装置の基本的な構造を示した図である。

【0057】

以下では、便宜上、映像信号を‘光'と表示し、‘光'と表示された単語は、‘映像信号'の意味を内包するものと見なす。

【0058】

図５に示したように、前記画像面１９から放出されてプロジェクションレンズ２０を通過した光は、Ｐ―偏光とＳ―偏光とが混在した状態で光分割器（ＰＢＳ）２１、２２に入射する。

【0059】

便宜上、図面符号２１で表示された光分割器を第１の光分割器と定義し、図面符号２２で表示された光分割器を第２の光分割器と定義する。

【0060】

前記光分割器２１、２２は、一つの平らなプレート形態に具現されず、その断面が折り曲げられている状態を具現していることが好ましい。

【0061】

前記光分割器２１、２２の中心は、入射される光の光軸上に位置することが好ましく、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２は、互いに連結されており、互いに異なる方向に向かうように配置されることが好ましい。

【0062】

すなわち、第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２は、それぞれプレート形態に設けられ、互いに異なる方向に傾斜した形態に配置される。

【0063】

このような構造下で、前記光分割器２１、２２に入射された光のうち、例えば、半分は第１の光分割器２１に入射し、残りの半分は前記第２の光分割器２２に到逹する。

【0064】

前記光分割器２１、２２は、特定の偏光成分（Ｐ―偏光成分）は透過させ、他の偏光成分（Ｓ―偏光成分）は、透過される光の方向と異なる方向に反射させ、光を多くの方向に分割する役割をする。

【0065】

したがって、前記第１の光分割器２１に入射された光のうちＰ―偏光成分は、透過されてスクリーン方向に進行する。

【0066】

その一方、前記第１の光分割器２１に入射された光のうちＳ―偏光成分は、反射されて第１の方向（本図面では上側方向）に進行する。

【0067】

また、前記第２の光分割器２２に入射された光のうちＰ―偏光成分は、透過されてスクリーン方向に進行する。

【0068】

その一方、前記第２の光分割器２２に入射された光のうちＳ―偏光成分は、反射されて第２の方向（本図面では下側方向）に進行する。

【0069】

すなわち、入射された光のうち一部は反射され、残りは透過される。

【0070】

そして、反射される光も分けられ、一部は第１の光分割器２１によって反射され、残りは第２の光分割器２２によって反射される。

【0071】

また、透過される光も分けられ、一部は前記第１の光分割器２１を透過し、残りは前記第２の光分割器２２を透過する。

【0072】

前記第１の光分割器２１の上部と前記第２の光分割器２２の下部にはそれぞれ、これらから離隔して配置される鏡のような反射部材２３、２４が設けられる。

【0073】

前記反射部材２３、２４としては、鏡が代表的であるが、これに限定されるものではなく、光の反射機能を具現できる全ての構成要素が適用可能である。

【0074】

前記反射部材のうち、図面番号２３で表示される反射部材を第１の反射部材と定義し、図面番号２４で表示される反射部材を第２の反射部材と定義する。

【0075】

前記第１の光分割器２１と前記第１の反射部材２３から反射された光と前記第２の光分割器２２と前記第２の反射部材２４から反射された光は、Ｓ―偏光を有してそれぞれスクリーンに向かうようになり、前記スクリーン上で合わせられる。

【0076】

前記の反射されて二つの方向に向かう光は、入射される光の断面を二等分するように設けられることが好ましい。そして、前記の反射されて二つの方向に向かう光の偏光成分は互いに同一になる。

【0077】

一方、前記第１の光分割器２１及び前記第２の光分割器２２を透過した光は、Ｐ―偏光を有し、そのまま光軸に沿って前記スクリーンに向かうようになる。

【0078】

このような構造下でプロジェクションレンズ２０を通過した光の半分は、前記第１の光分割器２１に到逹した後で反射または透過され、残りの半分は、前記第２の光分割器２２に到逹した後で反射または透過され得る。

【0079】

したがって、同一のサイズの映像をスクリーンに投射させる場合は、従来技術に比べて前記各光分割器２１、２２と前記反射部材２３、２４との間の距離が著しく減少する。これにより、立体映像装置自体のサイズを減少させることができる。

【0080】

一方、前記各光分割器２１、２２と前記反射部材２３、２４との間の距離が従来技術と同一であると、このような構造によってスクリーンに投射される映像のサイズは従来技術より著しく増加し得る。

【0081】

以下では、前記のように立体映像装置自体のサイズが減少し得る理由について具体的に説明する。

【0082】

図６は、第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２を透過する光の実質的な経路を示す。

【0083】

図６に示したように、直径Ｄを有して第１の光分割器２１と第２の光分割器２２に入射した光は、傾斜した第１の光分割器２１と第２の光分割器２２を透過するときに屈折する。

【0084】

この場合、透過する光のほとんどは、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２を透過し、その後側に移動する。しかし、中心部分にある光（直径ｄと表現された光）は、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２の内部に進入した後、一地点に収斂される。

【0085】

したがって、直径ｄに該当する光は、スクリーンに向かわずに消滅される。

【0086】

すなわち、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２との間の折り曲げられた部分に光が入射された後、一地点に集中しながら光消滅領域（ＤＡ：Ｄｉｍｍｉｎｇ Ａｒｅａ）が形成される。

【0087】

前記光分割器２１、２２を通過する光の一部は、前記光消滅領域ＤＡを経ながらそのエネルギーが低減し、これは、スクリーン上で光度が低くなる結果をもたらし、スクリーンの全体領域で相対的に暗くなる結果として表れる。

【0088】

したがって、これに対する補正方法が必要である。

【0089】

図７は、このような補正方法と関連する構造を示した図である。

【0090】

図７に示したように、前記第１の光分割器２１及び前記第２の光分割器２２と類似する屈折率と厚さを有する屈折部材２５、２６が設置される。

【0091】

前記屈折部材２５、２６は、それぞれプレート形態に設けられてもよいが、これに限定されることはない。

【0092】

前記屈折部材２５、２６のうち、第１の光分割器２１に対応する部分は第１の屈折部材２５といい、第２の光分割器２２に対応する部分は第２の屈折部材２６と定義する。

【0093】

前記第１の屈折部材２５と前記第２の屈折部材２６の形態は、前記光分割器２１、２２の形状と類似する。

【0094】

すなわち、光軸の中心に、上側には第１の屈折部材２５が位置し、下側には第２の屈折部材２６が位置し、これらは連結されており、その中心部に折り曲げられた部分が形成される。

【0095】

そして、その配置形態は、前記光分割器２１、２２と向かい合う状態（対称状態）で具現されることが好ましい。

【0096】

前記第１の屈折部材２５と前記第２の屈折部材２６は、連結された状態で互いに異なる方向に傾斜して配置される。

【0097】

このような配置下で光経路を見ると、次の通りである。

【0098】

前記屈折部材２５、２６に入射された光は、屈折されてその経路が変更され、前記光分割器２１、２２に移動する。

【0099】

このとき、前記屈折部材２５、２６の中心部が折り曲げられているので、前記屈折部材２５、２６の中心部と前記光分割器２１、２２との間には、光が通過しない空の領域（ＥＡ：Ｅｍｐｔｙ Ａｒｅａ）が形成される。

【0100】

図６に示した光消滅領域ＤＡに入射される光の入射経路は、図７に示した空の領域ＥＡに対応するが、前記屈折部材２５、２６の屈折によって前記空の領域ＥＡにこれ以上光が進行しないので、これ以上前記光消滅領域Ｄに光が入射されなく、光消滅による光損失を防止することができる。

【0101】

図８は、光分割器で表れ得る非点収差（Ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ）を減少させるための方法を示した図である。

【0102】

図８に示した構成要素である第１の光分割器２１、第１の屈折部材２５、第１の反射部材２３やこれらに対する説明は、第２の光分割器２２、第２の屈折部材２６、第２の反射部材２４にも適用される。

【0103】

第１の光分割器２１に第１の屈折部材２５を通過した光が到逹すると、Ｐ―偏光は前記第１の光分割器２１を透過し、Ｓ―偏光は、前記第１の光分割器２１の前面表面に当たって前記第１の反射部材２３に反射される。

【0104】

このとき、透過した光の経路の長さは、反射された光の経路に比べて前記第１の光分割器２１の厚さＴだけ増加するが、これは、反射された光が前記第１の光分割器２１の内部で移動しながら反射されるのではなく、表面から反射されるのに比べて、透過される光は前記第１の光分割器２１を通過するためである。

【0105】

この場合、反射光と透過光の経路長さの差による光の非点収差が発生し得る。

【0106】

このような非点収差を補正するために、前記第１の光分割器２１内で反射される光と透過する光の経路の長さを同一にする必要性がある。

【0107】

したがって、前記第１の光分割器２１は、厚さが同一の二つの光透過部材２１１、２１２を重ね合わせて製造し、その間に光分割膜２１３を形成する。

【0108】

ここで、第１の光分割器２１の厚さをＴとすると、それぞれの光透過部材２１１、２１２の厚さはｔといい、Ｔ＝２ｔになる（光分割膜の厚さは無視する）。

【0109】

便宜上、前方側に位置した光透過部材２１１の厚さをｔ１といい、後方側に位置した光透過部材２１２の厚さをｔ２とする。

【0110】

入射された光のうちＰ偏光は、前方側の光透過部材２１１、光分割部材２１３、後方側の光透過部材２１２を通過する。このとき、前記第１の光分割器２１内での透過光の経路長さはｔ１＋ｔ２になる。

【0111】

一方、入射された光のうちＳ偏光は、前方側の光透過部材２１１を通過した後、光分割膜２１３に到逹して反射され、再び前方側の光透過部材２１１を通過する。

【0112】

このとき、前記第１の光分割器２１内での反射光の経路長さはｔ１＋ｔ１になる。前記でｔ１＝ｔ２としたので、結局、反射光と透過光の経路長さは同一になり、非点収差が発生することを防止することができる。

【0113】

ここで、反射光と透過光の入射角度、透過角度、反射角度が完全に０ではないが、前記第１の光分割器２１及びこれらを構成する光透過部材２１１、２１２の厚さが非常に薄いので、角度による経路長さ変化の影響を無視することができる。

【0114】

図９は、本発明における偏光分割方法の基本的な構造を示した図である。

【0115】

反射されたＳ―偏光光は、半分に断面を分けて使用するようになり、プロジェクションレンズ２０の光軸と第１の反射部材２３との間の距離及び光軸と第２の反射部材２４との間の距離が半分に減少し、実質的に７５ｍｍまでも可能になる。

【0116】

これは、図２に示した従来方法での３４０ｍｍの１／４水準に低くなるが、図２でのスクリーン１８での結像面との角度誤差θ１とθ２が従来の方法の使用時に比べて約１／４程度に減少することを意味する。

【0117】

次に、図９に示した構造を、向上した明るさを有する立体映像装置に適用する場合を説明する。

【0118】

図１０では、第１の反射部材２３と第２の反射部材２４から出るＳ―偏光の光は、それぞれ第１の変調器２７ａと第３の変調器２７ｃによって変調される。

【0119】

一方、第１の光分割器２１と第２の光分割器２２を透過したＰ―偏光の光は、第２の変調器２７ｂによって変調される。

【0120】

第１の変調器２７ａと第３の変調器２７ｃは、同一の位相遅延機能を有するように設けられ、前記第２の変調器２７ｂは、前記第１及び第３の変調器２７ａ、２７ｃとの間に半波長の位相差を発生させる。

【0121】

前記第１及び第３の変調器２７ａ、２７ｃは、前記Ｓ―偏光の状態を電気的信号などによって変換するが、線偏光から円偏光状態に変換させる。

【0122】

一方、光分割器２１、２２を透過したＰ―偏光は、前記第２の変調器２７ｂを通過してＳ―偏光に変調されると同時に、線偏光状態から円偏光状態に変調される。

【0123】

前記第１及び第３の変調器２７ａ、２７ｃは、Ｓ―偏光状態を維持しながら線偏光を円偏光に変調するものであるので、１／４波長位相遅延（ｒｅｔａｒｄａｎｃｅ）機能を行う。

【0124】

一方、第２の変調器２７ｂは、Ｐ―偏光状態をＳ―偏光状態に変調させながら（１／２波長位相遅延機能遂行）、線偏光を円偏光に変調させるので（１／４位相遅延機能遂行）、合計３／４波長位相遅延機能を行う。

【0125】

図１０に示した実施例において、第１〜第３の変調器２７ａ〜２７ｃは、互いに区分されて設置されるか、離隔して設置されることが好ましい。

【0126】

その理由は、第１の変調器２７ａ―第２の変調器２７ｂ―第３の変調器２７ｃの順に設置された状態で、第１及び第３の変調器２７ａ、２７ｃで起こる位相遅延の特性と、第２の変調器２７ｂで起こる位相遅延の特性とが異なるためである。

【0127】

図１１は、図１０に示した実施例に別途の構成を追加した他の実施例を示した図である。

【0128】

図１１は、図１０の構成において半波長リターダ（Ｈａｌｆ ｗａｖｅ ｒｅｔａｒｄｅｒ）２８を追加的に使用して前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２を透過したＰ―偏光光をＳ―偏光光に変換させる構造である。

【0129】

すなわち、前記半波長リターダ２８は、前記第１及び第２の光分割器２１、２２の後方に配置され、前記第２の変調器２７ｂの前に配置される。

【0130】

すなわち、前記半波長リターダ２８は、前記第１及び第２の光分割器２１、２２と前記第２の変調器２７ｂとの間に設けられる。

【0131】

このような構造下で前記半波長リターダ２８を通過した光や前記第１及び第２の反射部材２３、２４によって反射された光は、いずれも同一の偏光光、すなわち、Ｓ―偏光光の特性を有する。

【0132】

したがって、第１、第２及び第３の変調器２７ａ、２７ｂ、２７ｃの代わりに、大きな一つの変調器を使用し、これらを全て線偏光から円偏光に変換させることができ、このような大きな一つの変調器は、入射された光を１／４波長位相遅延させ、線偏光から円偏光に変換させることができる。

【0133】

一方、図面には示していないが、前記半波長リターダ２８は、前記第１の反射部材２３及び第１の変調器２７ａとの間に配置され、前記第２の反射部材２４及び前記第３の変調器２７ｃとの間に配置されてもよい。

【0134】

反射経路に沿って移動する偏光と透過経路に沿って移動する偏光がいずれもスクリーンに到逹する場合は、単一偏光（Ｐ―偏光またはＳ偏光）に変わるべきである。

【0135】

したがって、前記半波長リターダ２８を前記透過経路上に配置する場合は、スクリーンに到逹する光がいずれもＳ―偏光状態になって結像され得る。

【0136】

一方、前記半波長リターダ２８を前記反射経路上に配置する場合は、スクリーンに到逹する光がいずれもＰ―偏光状態になって結像され得る。

【0137】

このような本発明によると、スクリーンに投射されて重畳される光の経路は３個である。

【0138】

すなわち、光の経路は、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２を透過してスクリーンに投射される第１の経路と、前記第１の光分割器２１及び前記第１の反射部材２３から反射されてスクリーンに投射される第２の経路と、前記第２の光分割器２２及び前記第２の反射部材２４から反射されてスクリーンに投射される第３の経路とで構成される。

【0139】

次に、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２から反射された光の結像面と前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２を透過した光の結像面との差を克服し、スクリーン上で同一のサイズの画面を提供する方法を説明する。

【0140】

図１２は、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２から１次的に反射され、前記第１の反射部材２３と前記第２の反射部材２４から２次的に反射された光の結像面と、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２を透過した光の結像面との間の高さ差Δを示した。

【0141】

一方、図面符号２１９は、前記第１の光分割器２１を透過した光の結像面で、図面符号２２９は、前記第２の光分割器２２を透過した光の結像面である。

【0142】

図面符号２３９は、第１の反射部材２３から反射された光の結像面で、図面符号２４９は、第２の反射部材２４から反射された光の結像面である。

【0143】

ここで、反射経路に沿って移動する光の結像面２３９、２４９は、透過経路に沿って移動する光の結像面２１９、２２９より前に位置し、このような位置の差によって高さ差Δが発生する。

【0144】

この差Δを減少させる方法としては、大きく、次の四つの方法がある。

【0145】

まず、第一の方法は、図１３に示したように、前記第１の光分割器２１と前記第２の光分割器２２を透過した光に対して、レンズ２９を使用して透過光の発散角度を増加させることである。

【0146】

ここで、レンズ２９は、発散角度を増加させなければならないので、凹レンズの特性を備えることが好ましい。

【0147】

これによると、レンズ２９によって補正する前の光路２９８により、レンズ２９によって補正された光路２９９はさらに発散された状態となり、スクリーン上での像のサイズが増加する。

【0148】

図１３において、透過経路のうち、実線で表示された部分は、レンズ２９によって補正される前の経路２９８で、点線で表示された部分は、レンズ２９によって補正された後の経路２９９である。

【0149】

点線で表示された経路は、実線で表示された経路よりさらに発散された状態になったことが分かる。

【0150】

このように透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなる。

【0151】

このとき、留意すべき点は、前記反射経路に沿って移動する光が前記レンズ２９に干渉されないように、前記レンズ２９が二つの反射経路間に配置されるべきであることである。

【0152】

高さ差Δをなくす第二の方法は、図１４に示したように、反射経路上に光の発散角度を減少させるレンズ３０、３１を設置することである。

【0153】

前記レンズ３０、３１は、光の発散角度を減少させなければならないので、凸レンズの特性をある程度備える必要がある。

【0154】

前記レンズ３０、３１は、前記第１の反射部材２３と前記第２の反射部材２４に隣接するように設置され、前記第１の反射部材２３と前記第２の反射部材２４から反射された光の進行経路上に配置されることが好ましい。

【0155】

これによると、レンズ３０、３１によって補正する前の光路３０８、３１８に比べて、レンズ３０、３１によって補正された光路３０９、３１９が少なく発散された状態になり、スクリーン上での像のサイズが縮小される。

【0156】

図１４において、反射経路のうち、実線で表示された部分は、レンズ３０、３１によって補正される前の経路３０８、３１８で、点線で表示された部分は、レンズ３０、３１によって補正された後の経路３０９、３１９である。

【0157】

点線で表示された経路は、実線で表示された経路より少なく発散された状態になったことが分かる。

【0158】

このように反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなる。

【0159】

このとき、留意すべき点は、前記透過経路に沿って移動する光が前記レンズ３０、３１に干渉されないように、前記レンズ３０、３１が透過経路を逸脱して配置されるべきであることである。

【0160】

一方、図１４のようにレンズ３０、３１で補正する方法もあるが、レンズ３０、３１の代わりに、図１５に示したように光の発散角度を減少させるプレートまたはプリズム３２、３３を使用して光路を補正する方法も可能である。

【0161】

これが、高さ差Δをなくすための第三の方法である。

【0162】

前記プレートまたはプリズム３２、３３は、光の発散角度を減少させなければならないので、凸レンズと類似する特性をある程度備える必要がある。

【0163】

前記プレートまたはプリズム３２、３３は、前記第１の反射部材２３と前記第２の反射部材２４に隣接するように設置され、前記第１の反射部材２３と前記第２の反射部材２４から反射された光の進行経路上に配置されることが好ましい。

【0164】

これによると、プレートまたはプリズム３２、３３によって補正する前の光路３２８、３３８に比べて、プレートまたはプリズム３２、３３によって補正された光路３２９、３３９が少なく発散された状態になり、スクリーン上での像のサイズが縮小される。

【0165】

図１５において、反射経路のうち、実線で表示された部分は、プレートまたはプリズム３２、３３によって補正される前の経路３２８、３３８で、点線で表示された部分は、プレートまたはプリズム３２、３３によって補正された後の経路３２９、３３９である。

【0166】

点線で表示された経路は、実線で表示された経路より少なく発散された状態になったことが分かる。

【0167】

このように反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなる。

【0168】

このとき、留意すべき点は、前記透過経路に沿って移動する光が前記プレートまたはプリズム３２、３３に干渉されないように、前記プレートまたはプリズム３２、３３が透過経路を逸脱して配置されるべきであることである。

【0169】

高さ差Δをなくすための第四の方法は、図１６に示したように、反射部材―プリズム組立体（ミラー―プリズムアセンブリ）３４、３５を使用することである。

【0170】

反射部材―プリズム組立体３４、３５は、図１４〜図１５に示したレンズ３０、３１／プレートまたはプリズム３２、３３が反射部材と離隔して配置されることをより簡便にするために設けられる。

【0171】

前記反射部材―プリズム組立体３４、３５は、光の発散角度を減少させることを特徴とする。

【0172】

反射部材―プリズム組立体３４、３５は、前記第１の光分割器２１及び前記第２の光分割器２２から反射された光の進行経路上に配置されることが好ましい。

【0173】

これによると、反射部材―プリズム組立体３４、３５によって補正される前の光路３４８、３５８に比べて、反射部材―プリズム組立体３４、３５によって補正された光路３４９、３５９が少なく発散された状態になり、スクリーン上での像のサイズが縮小される。

【0174】

図１６において、反射経路のうち、実線で表示された部分は、反射部材―プリズム組立体３４、３５によって補正される前の経路３４８、３５８で、点線で表示された部分は、反射部材―プリズム組立体３４、３５によって補正された後の経路３４９、３５９である。

【0175】

点線で表示された経路は、実線で表示された経路より少なく発散された状態になったことが分かる。

【0176】

このように反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなる。

【0177】

一方、図１７のように二つの光分割面３６、３７を有するプリズム３８によって具現される光分割器を使用したときも、同一の効果を達成することができる。

【0178】

すなわち、前記光分割器は、互いに区分されて連結されるだけでなく、傾斜して設けられる光分割面３６、３７及びプリズム３８を含むことが好ましい。

【0179】

前記光分割面３６、３７により、特定方向の偏光（例えば、Ｐ―偏光）特性を有する光は透過される。

【0180】

また、他の方向の偏光（例えば、Ｓ―偏光）特性を有する偏光は、前記光分割面３６、３７によって反射され、反射された光は、前記プリズム３８によってその経路が補正される。

【0181】

すなわち、その経路は、少なく発散される形態に補正され得る。

【0182】

一方、前記光分割器の前には屈折部材３９、４０が配置されてもよい。前記屈折部材３９、４０の役割と構造は、図７に示した屈折部材２５、２６の役割及び構造と同一である。

【0183】

したがって、前記屈折部材３９、４０に対する説明は、図７の屈折部材２５、２６の説明と同一である。

【0184】

このように、本発明によって反射された光の進行経路と透過された光の進行経路との差を減少させることができ、より品質の高い立体映像を得ることができる。

【0185】

また、各構成要素間の配置間隔を従来より減少させることができ、製品全体のサイズをコンパクト化するのにも寄与することができる。

【0186】

本発明がその特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化され得ることは、当業者にとって自明である。したがって、前記の詳細な説明は、全ての面で制限的に解釈してはならなく、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈によって決定しなければならなく、本発明の等価的範囲内での全ての変更は、本発明の範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】