JP2002540447A - Method and apparatus for illuminating a display - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 有色光を発生する装置及びこのような装置を含む画像形成装置を開示する。この装置は、光を受けるように形成されたスイッチング光配向装置と、この切替え可能な光配向装置に接続された第1の制御回路とを備える。この第1の制御回路は、切替え可能な光配向装置に制御信号を供給する。切替え可能な光配向装置が制御信号を受信すると、この光配向装置は入射した光の第1の部分を面の第1の領域に配向する。更に、この光配向装置は、そこに入射した光の第2の部分を前記面の第2の領域に配向し、入射した光の第3の部分を面の第3の領域に配向する。第2の領域は、前記面の第1の領域と第2の領域との間に位置する。 (57) Abstract: An apparatus for generating colored light and an image forming apparatus including such an apparatus are disclosed. The apparatus includes a switching light directing device configured to receive light, and a first control circuit connected to the switchable light directing device. The first control circuit supplies a control signal to the switchable light directing device. When the switchable light directing device receives the control signal, the light directing device directs a first portion of the incident light to a first region of the surface. Further, the light directing device directs a second portion of the light incident thereon to a second region of the surface and a third portion of the incident light to a third region of the surface. The second region is located between the first and second regions of the surface.
Description
【0001】 本特許出願は、「METHOD AND APPARATUS FOR ILLUMINAING A DISPLAY」という
タイトルの1999年3月23日出願の米国暫定特許出願第60/125,92
4号、「DEVICE FOR PRODUCING COLOURED LIGHT AND IMAGE GENERATION APPARAT
US INCLUDING SUCH A DEVICE」というタイトルの1999年4月5日出願の米国
暫定特許出願第60/127,898号、及び「DEVICE FOR PRODUCING COLOURE
D LIGHT AND IMAGE GENERATING APPARATUS INCLUDING SUCH A DEVICE」というタ
イトルの1999年10月5日出願の米国暫定特許出願第60/157,796
号に対する優先権を主張する。[0001] This patent application is a US provisional patent application Ser. No. 60 / 125,92, filed Mar. 23, 1999, entitled "METHOD AND APPARATUS FOR ILLUMINAING A DISPLAY".
No. 4, "DEVICE FOR PRODUCING COLOURED LIGHT AND IMAGE GENERATION APPARAT
US Provisional Patent Application No. 60 / 127,898, filed April 5, 1999, entitled "US INCLUDING SUCH A DEVICE," and "DEVICE FOR PRODUCING COLOURE
US Provisional Patent Application No. 60 / 157,796, filed October 5, 1999, entitled "D LIGHT AND IMAGE GENERATING APPARATUS INCLUDING SUCH A DEVICE".
Claim priority to the issue.
【0002】 発明の分野 本発明は全般に、画像表示装置を照明するための方法及び装置に関し、より詳
細には順次式カラー画像表示装置を照明するための方法及び装置に関する。FIELD OF THE INVENTION [0002] The present invention relates generally to methods and apparatus for illuminating an image display, and more particularly to methods and apparatus for illuminating a sequential color image display.
【0003】 関連技術の説明 順次式カラーディスプレイでは、表示画面を用いて、最終的な単色画像の赤色
、緑色及び青色に対応する一連の単色フレームを表示する。典型的な順次カラー
ディスプレイは、反射型LCDマクロディスプレイの形を取る場合がある。ディ
スプレイに生成される画像は、赤色光が最終的な単色画像の赤色の単色フレーム
を照明し、緑色光が最終的な単色画像の緑色のフレームを照明し、青色光が最終
的な単色画像の青色のフレームを照明するように、赤色、緑色及び青色光によっ
て連続して照明される。後続の単色画像の成分も同様に照明される。1つ画像か
ら次の画像への切替は高速に実行され、視認者がフルカラーの画像を有効に視認
できるようにする。 Description of the Related Art A sequential color display uses a display screen to display a series of single color frames corresponding to the red, green and blue colors of a final single color image. A typical sequential color display may take the form of a reflective LCD macro display. The image generated on the display is such that red light illuminates the red monochrome frame of the final monochrome image, green light illuminates the green frame of the final monochrome image, and blue light illuminates the final monochrome image. It is continuously illuminated by red, green and blue light to illuminate a blue frame. Subsequent components of the monochrome image are similarly illuminated. Switching from one image to the next image is performed at high speed, so that the viewer can effectively view the full-color image.
【0004】 赤色、緑色及び青色光によって画像フレームを連続して照明することは典型的
には、白色光源及び回転式カラーホイールを用いて達成される。そのようなホイ
ールは機構的な誤動作をする傾向がある。別法では、赤色、緑色及び青色光によ
って画像フレームを連続して照明することは典型的には、白色光源、及び液晶偏
光スイッチのような固体素子を用いて達成される。ただ、この別形態の技術にも
欠点がある。より具体的には、液晶偏光スイッチのような固体素子を用いる固体
技術は、偏光を用いてのみ動作する。従って、特定の単色フレームを照明するた
めの利用可能な光の少なくとも半分は、すぐに失われてしまう。順次式カラーデ
ィスプレイを照明するための機械的及び固体技術についてもさらに重大な問題は
、集合的に画像の赤色、緑色及び青色の単色フレームを照明するために、利用可
能な白色光の3分の1しか用いられないことである。言い換えると、最終的な画
像の赤色の単色フレームが表示されるとき、赤色光のみが照明するために用いら
れ、一方、白色光源の緑色及び青色成分はフィルタリングされ、用いられない。[0004] Continuous illumination of an image frame with red, green and blue light is typically achieved using a white light source and a rotating color wheel. Such wheels are prone to mechanical malfunctions. Alternatively, continuous illumination of the image frame with red, green and blue light is typically achieved using a white light source and a solid state device such as a liquid crystal polarization switch. However, this alternative form of technology also has drawbacks. More specifically, solid-state technologies that use solid-state devices such as liquid crystal polarization switches operate only with polarized light. Thus, at least half of the available light for illuminating a particular monochrome frame is quickly lost. An even more significant problem with mechanical and solid state technologies for illuminating sequential color displays is that one-third of the available white light is used to collectively illuminate the red, green and blue monochromatic frames of the image. Only one is used. In other words, when the red monochrome frame of the final image is displayed, only the red light is used to illuminate, while the green and blue components of the white light source are filtered and not used.
【0005】 発明の概要 本発明は、有色光を生成するための装置、及びそのような装置を備える画像生
成装置に関する。その装置は、光を受光するように構成される切替式の光装置と
、その切替式光配向装置に接続される第1の制御回路とを備える。第1の制御回
路は、切替式光配向装置に制御信号を与える。切替式光配向装置が制御信号を受
信するのに応じて、切替式光配向装置は、ある平面の第1の領域に、受光した光
の第1の部分を配向する。さらに、切替式光配向装置は、その平面のそれぞれ第
2及び第3の領域に、受光した光の第2及び第3の部分を配向する。第2の領域
は、その平面の第1及び第3の領域間に配置される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for generating colored light, and to an image generating apparatus including such an apparatus. The apparatus comprises a switchable optical device configured to receive light and a first control circuit connected to the switchable light directing device. The first control circuit provides a control signal to the switchable light directing device. In response to the switchable light directing device receiving the control signal, the switchable light directing device directs a first portion of the received light to a first region of a plane. Further, the switchable photo-orientation device directs the second and third portions of the received light to second and third regions of the plane, respectively. The second region is located between the first and third regions of the plane.
【0006】 一実施形態では、切替式光配向装置は、第1、第2及び第3の電気的に切替可
能なホログラフィー光学要素を含み、各要素がアクティブ状態と非アクティブ状
態との間で電気的に切替可能である第1のグループの電気的に切替可能なホログ
ラフィー光学要素を備える。第1、第2及び第3の電気的に切替可能なホログラ
フィー光学要素はそれぞれ、アクティブ状態で動作するときに入射光を回折する
ように構成され、第1、第2及び第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学
要素はそれぞれ、非アクティブ状態で動作するときに入射光を実質的に変更せず
に透過する。この実施形態では、第1、第2及び第3の電気的に切替可能なホロ
グラフィー光学要素はそれぞれ、第1の制御回路によってアクティブ或いは非ア
クティブ状態に切り替えられる。In one embodiment, a switchable photo-orientation device includes first, second and third electrically switchable holographic optical elements, each element switching between an active state and an inactive state. A first group of electrically switchable holographic optical elements that are selectively switchable. The first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are each configured to diffract incident light when operating in an active state, and the first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are each configured to diffract incident light. Each of the switchable holographic optical elements transmits the incident light substantially unchanged when operating in an inactive state. In this embodiment, the first, second and third electrically switchable holographic optical elements are each switched to an active or inactive state by a first control circuit.
【0007】 好適な実施例の説明 図1は、有色光を生成する光透過型の装置と、画像を形成する装置とを備える
システムの一実施例である。図1は、白色光102を生成する光源100と、コ
リメート素子104と、切替式光学系108と、単色のデータを表示するピクセ
ルのアレイからなる画像表示面114を備える画像表示装置112と、画像制御
回路116と、照明制御回路118とを示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of a system including a light transmission type device for generating colored light and a device for forming an image. FIG. 1 shows an image display device 112 including a light source 100 that generates white light 102, a collimating element 104, a switchable optical system 108, and an image display surface 114 composed of an array of pixels that display monochromatic data. The control circuit 116 and the lighting control circuit 118 are shown.
【0008】 コリメート素子104では、光源100によって生成された白色光102が入
射する。次に、コリメート素子104は、白色光102をコリメートして、コリ
メートされた白色光106にする。切替式光学系108は、コリメートされた白
色光106が入射し、それに応答して少なくとも3つの異なった帯域幅の照明光
を生成する。好適な実施例では、切替式光学系108は、赤(R)及び緑(G)
、青(B)の帯域幅の照明光を生成する。切替式光学系108は、整形、フィル
タ、集光及び/又はコリメートされた白色光106を生成して照明光を生成する
。更に、切替式光学系208は、画像表示面の部分表面に照明光を選択的に配向
する。The collimating element 104 receives the white light 102 generated by the light source 100. Next, the collimating element 104 collimates the white light 102 into a collimated white light 106. The switchable optical system 108 receives the collimated white light 106 and generates at least three different bandwidths of illumination light in response thereto. In the preferred embodiment, switchable optics 108 includes red (R) and green (G)
, Blue (B) bandwidth illumination light. The switchable optical system 108 generates shaped, filtered, condensed and / or collimated white light 106 to generate illumination light. Further, the switchable optical system 208 selectively directs the illumination light on a partial surface of the image display surface.
【0009】 切替式光学系108は、画像表示面114の少なくとも3つの異なった部分表
面領域をそれぞれの照明光R、G、Bで同時に照明する。この3つの部分表面の
大きさが同じであることが望ましい。図1を参照すると、切替式光学系108は
、3つの隣接した部分表面114A−114Cのそれぞれを1つの照明光R、G
、Bで照明することで表面114全体を同時に照明する。切替式光学系108或
いは以下に記載する任意の切替式光学系は、3つの照明光で表面114全体を同
時に照明しなくてもよい。切替式光学系108は、図1に示されているものより
小さい3つの部分表面を同時に照らし得る。例えば、切替式光学系108又は以
下に記載する任意の別の切替式光学系は、3つの照明光のそれぞれで表示面のた
った3通りのピクセルのそれぞれを同時に照らし得る。更に、切替式光学系10
8又は以下に記載する任意の他の切替式光学系は、3つの照明光のそれぞれで表
示面の3つのピクセルのそれぞれを同時に照らし得る。The switchable optical system 108 simultaneously illuminates at least three different partial surface areas of the image display surface 114 with respective illumination lights R, G, B. It is desirable that the three partial surfaces have the same size. With reference to FIG. 1, the switchable optical system 108 is configured to divide each of three adjacent partial surfaces 114A-114C into one illumination light R, G
, B illuminate the entire surface 114 simultaneously. The switchable optics 108 or any of the switchable optics described below may not illuminate the entire surface 114 with three illumination lights simultaneously. Switchable optics 108 can simultaneously illuminate three sub-surfaces smaller than that shown in FIG. For example, switchable optics 108 or any of the other switchable optics described below may simultaneously illuminate each of only three pixels of the display surface with each of the three illumination lights. Further, the switching optical system 10
8 or any other switchable optics described below can simultaneously illuminate each of the three pixels of the display surface with each of the three illumination lights.
【0010】 表示面114は、画像制御回路116によって生成された信号に従って単色の
画像の単色のデータを表示する。それぞれの単色の画像は、3つの単色のフレー
ム(即ち、赤の単色フレーム、緑の単色フレーム、青の単色フレーム)からなる
。図1を参照すると、それぞれの単色の画像は3段階のサイクルで表示される。
それぞれのサイクルでは、それぞれの単色フレームの部分が、部分表面114A
及び114B、114Cのそれぞれに表示される。例えば、第1のサイクルでは
、部分表面114Aは上部の赤のフレームの単色成分を表示し、部分表面114
B及び114Cは、それぞれ中心及び下部の緑及び青のフレームの単色成分を表
示する。第2のサイクルでは、部分表面114Aは、上部の緑のフレームの単色
成分を表示し、部分表面114B及び114Cは、それぞれ中心及び下部の青及
び赤のフレームの単色成分を表示する。第3のサイクル即ち最後のサイクルでは
、部分表面114Aは上部の青のフレームの単色成分を表示し、部分表面114
B及び114Cは、それぞれ中心及び下部の赤及び青のフレームの単色成分を表
示する。The display surface 114 displays single-color data of a single-color image according to a signal generated by the image control circuit 116. Each single color image is composed of three single color frames (ie, a red single color frame, a green single color frame, and a blue single color frame). Referring to FIG. 1, each monochrome image is displayed in a three-step cycle.
In each cycle, a portion of each monochrome frame is represented by a partial surface 114A.
And 114B and 114C. For example, in the first cycle, partial surface 114A displays the monochromatic component of the upper red frame, and partial surface 114A.
B and 114C display the monochromatic components of the center and lower green and blue frames, respectively. In the second cycle, partial surface 114A displays the monochromatic components of the upper green frame, and partial surfaces 114B and 114C display the monochromatic components of the center and lower blue and red frames, respectively. In the third or final cycle, partial surface 114A displays the monochromatic component of the upper blue frame and partial surface 114A.
B and 114C display the monochromatic components of the center and bottom red and blue frames, respectively.
【0011】 照明制御回路118は、画像制御回路116及び切替式光学系108に接続さ
れている。制御回路118の命令で動作する切替式光学系108は、照明光R及
びG、Bのそれぞれを部分表面114A−114Cの1つに選択的に配向する。
照明制御回路118は、画像制御回路116に接続され、それに同期して動作す
る。図1に示される実施例では、切替式光学系108は3段階のサイクルで動作
する。第1のサイクルでは、切替式光学系108は、制御回路118から1つ以
上の制御信号を受け、それに応じて照明光Rを部分表面114Aに配向し、上記
したように部分表面114Aは上部部分の赤の単色フレームを表示する。切替式
光学系108はまた、照明光G及びBをそれぞれ部分表面114B及び114C
に配向し、第1のサイクルでは、部分表面114B及び114Cは、それぞれ中
心及び下部の緑及び青の単色フレームの部分を表示する。第2のサイクルでは、
切替式光学系108は、1つ以上の第2の制御信号を受け、それに応じて照明光
Gを部分表面114Aに配向し、上記したように部分表面114Aは上部部分の
緑の単色フレームを表示する。切替式光学系108はまた、照明光B及びRをそ
れぞれ部分表面114B及び114Cに配向し、第2のサイクルでは、部分表面
114B及び114Cは、それぞれ中心及び下部の青及び赤のフレームを表示す
る。第3のサイクルでは、切替式光学系108は、1つ以上の第3の制御信号を
受け、それに応じて照明光Bを部分表面114Aに配向し、上記したように部分
表面114Aは上部の青の単色フレームを表示する。切替式光学系108はまた
、照明光R及びGをそれぞれ部分表面114B及び114Cに配向し、第3のサ
イクルでは、部分表面114B及び114Cは、それぞれ中心及び上部の赤及び
緑の単色フレームを表示する。The illumination control circuit 118 is connected to the image control circuit 116 and the switchable optical system 108. The switchable optical system 108, which operates according to the instructions of the control circuit 118, selectively directs each of the illumination light R, G, and B to one of the partial surfaces 114A-114C.
The illumination control circuit 118 is connected to the image control circuit 116 and operates in synchronization therewith. In the embodiment shown in FIG. 1, the switchable optical system 108 operates in a three-stage cycle. In the first cycle, the switchable optics 108 receives one or more control signals from the control circuit 118 and directs the illumination light R to the partial surface 114A accordingly, and as described above, the partial surface 114A Displays a red single color frame. Switchable optics 108 also provides illumination light G and B with partial surfaces 114B and 114C, respectively.
And in the first cycle, the partial surfaces 114B and 114C display portions of the central and lower green and blue monochromatic frames, respectively. In the second cycle,
The switchable optics 108 receives one or more second control signals and directs the illumination light G to the partial surface 114A accordingly, which displays the green monochromatic frame of the upper portion, as described above. I do. Switchable optics 108 also directs illuminating light B and R to partial surfaces 114B and 114C, respectively, and in a second cycle, partial surfaces 114B and 114C display central and lower blue and red frames, respectively. . In the third cycle, switchable optics 108 receives one or more third control signals and directs illumination light B to partial surface 114A accordingly, with partial surface 114A having an upper blue Display a single color frame. Switchable optics 108 also directs illumination light R and G to partial surfaces 114B and 114C, respectively, and in a third cycle, partial surfaces 114B and 114C display central and top red and green monochromatic frames, respectively. I do.
【0012】 この3段階のサイクルの第2の段階が図1に示されている。部分表面114A
が上部の緑のフレームの単色成分を表示す時、緑の照明光Gで照明される。部分
表面114Bが中心の青のフレームの単色成分を表示する時、青の照明光Bで照
明される。部分表面114Cが下部の赤のフレームの単色成分を表示する時、赤
の照明光Rで照明される。第1及び第3の段階で表示された単色成分が同様に照
明され、3つの段階の切換え速度が十分に速ければ、観察者は、照明された部分
を最終的に一体の画像として見ることが可能である。The second stage of the three stage cycle is shown in FIG. Partial surface 114A
Is illuminated with green illumination light G when displays the single color component of the upper green frame. When the partial surface 114B displays the monochromatic component of the center blue frame, it is illuminated with the blue illumination light B. When the partial surface 114C displays the monochromatic component of the lower red frame, it is illuminated with the red illumination light R. If the monochromatic components displayed in the first and third stages are similarly illuminated, and if the switching speed of the three stages is fast enough, the observer will see the illuminated part finally as an integrated image. It is possible.
【0013】 3段階のサイクルが終了すると、画像制御回路116は次の画像のために次の
3段階のサイクルを開始する。本発明は、3段階のサイクルで単色の画像を表示
することに限定されるものではない。本発明は、画像表示面の3通りのピクセル
上に、それぞれの単色フレームの3通りを同時に表示することが可能である。本
発明の別の実施例では、単色の画像が照明光R及びG、Bで照明される時、単色
の画像が表示面を下方に向かって移動する。更に、本発明は、画像表示面の3つ
のピクセル上に、それぞれの単色のフレームからなる3つのピクセルを同時に表
示することもできる。この実施例では、単色の画像が照明光R及びG、Bで照明
されている時、画像表示面の横方向及び下方にスクロールできる。When the three-step cycle ends, the image control circuit 116 starts the next three-step cycle for the next image. The present invention is not limited to displaying a monochrome image in a three-step cycle. According to the present invention, it is possible to simultaneously display three types of each single color frame on three types of pixels on the image display surface. In another embodiment of the present invention, when a monochrome image is illuminated with illumination light R, G, B, the monochrome image moves down the display surface. Further, the present invention can simultaneously display three pixels each consisting of a single color frame on three pixels on the image display surface. In this embodiment, when a monochrome image is illuminated with the illumination lights R, G, and B, the image can be scrolled horizontally and downward on the image display surface.
【0014】 図7A−図7Cは、図1の表示面114の正面図である。図7A−図7Cには
、切替式光学系108が最終画像の各単色成分を好適に照明する方法が示されて
いる。図7Aにおいて、小区分114Aが、その部分表面の最終的な画像の赤色
の単色構成部となるように表示する時、小区分114Aは赤色に光る。小区分1
14Bが、その部分の最終画像が緑色の単色光成分となるように表示する時、小
区分114Bは緑色に光る。小区分114Cが、その部分の最終画像が青色の単
色成分となるように表示する時、小区分114Cは青色に光る。図7B及び図7
Cは、部分表面の最終画像の単色成分が移行した時の小区分114A−114C
の照明を示す。FIGS. 7A to 7C are front views of the display surface 114 of FIG. 7A-7C illustrate how the switchable optical system 108 preferably illuminates each single color component of the final image. In FIG. 7A, when subsection 114A is displayed to be a red monochromatic component of the final image of the partial surface, subsection 114A glows red. Subsection 1
Subsection 114B glows green when 14B displays the final image of that portion to be a green monochromatic light component. When subsection 114C displays such that the final image in that portion is a blue monochromatic component, subsection 114C glows blue. 7B and 7
C is a small section 114A-114C when the monochromatic component of the final image of the partial surface is transferred.
Illumination is shown.
【0015】 図2は、有色光を生成するための光透過型の装置と画像生成装置とを有するシ
ステムの別の実施例を示す。図2の実施例は、白色光102を生成する白色光源
100と、コリメート素子104と、フィルタ202と、切替式光学系206と
、表示面114を備える画像表示装置112と、画像処理回路116と、照明制
御回路118とを備える。各図における同じ参照符号は類似の要素を示す。FIG. 2 shows another embodiment of a system having a light transmitting device for generating colored light and an image generating device. The embodiment of FIG. 2 includes a white light source 100 that generates white light 102, a collimating element 104, a filter 202, a switchable optical system 206, an image display device 112 including a display surface 114, an image processing circuit 116, , An illumination control circuit 118. The same reference numbers in each figure indicate similar elements.
【0016】 図2のコリメート素子104は、白色光100をコリメートしてコリメートさ
れた白色光106とする。コリメートされた白色光106はフィルタ202に至
り、そこでフィルタリングされて空間的に離れ異なった帯域幅の少なくとも3つ
の出力光204R及び204G、204Bにされる。図2に示されている実施例
では、出力光204Rはコリメートされた白色光106の赤の帯域幅成分であり
、出力光204Gはコリメートされた白色光106の緑の帯域幅成分であり、出
力光204Bはコリメートされた白色光106の青の帯域幅成分である。The collimating element 104 shown in FIG. 2 collimates the white light 100 into a collimated white light 106. The collimated white light 106 reaches a filter 202 where it is spatially separated into at least three output lights 204R and 204G, 204B of different bandwidths. In the embodiment shown in FIG. 2, output light 204R is the red bandwidth component of collimated white light 106, and output light 204G is the green bandwidth component of collimated white light 106. Light 204B is the blue bandwidth component of collimated white light 106.
【0017】 切替式光学系208は、出力光204R及び204G、204Bを整形、集光
及び/または補正して、照明光R及びG、Bをそれぞれ生成する。更に、切替式
光学系208は、画像表示面の表面に照明光を選択的に配向する。画像表示装置
112は、図1を用いて説明したのと同じ方法で、単色の画像を表示する。画像
制御回路118は、表示面114に表示された単色成分と同期して切替式光学系
208を制御する。The switchable optical system 208 shapes, converges, and / or corrects the output lights 204R, 204G, and 204B to generate illumination lights R, G, and B, respectively. Further, the switchable optical system 208 selectively directs the illumination light on the surface of the image display surface. The image display device 112 displays a monochromatic image in the same manner as described with reference to FIG. The image control circuit 118 controls the switchable optical system 208 in synchronization with the monochromatic component displayed on the display surface 114.
【0018】 切替式光学系208は3段階のサイクルで動作する。この3段階のサイクルの
第1の段階で、切替式光学系208は、照明光R及びG、Bのそれぞれを表示面
114A及び114B、114Cに配向し、これらの部分表面114A及び11
4B、114Cが最終画像の好適な単色成分を表示する。この3段階のサイクル
の第2の段階で、切替式光学系208は、照明光R及びG、Bをそれぞれ画像部
分表面114C及び114A、114Bに配向し、これらの画像部分表面114
C及び114A、114Bが最終画像の好適な単色成分を表示する。この3段階
のサイクルの第3の段階で、切替式光学系208は、照明光R及びG、Bをそれ
ぞれ部分表面114B及び114C、114Aに配向し、これらの部分表面11
4B及び114C、114Aが最終画像の好適な単色成分を表示する。図1及び
図2に示されているように、表示面114が最終画像を表示する時、全て或いは
実質的に全てのコリメートされた白色光106が表示面114を照明するために
用いられる。The switchable optical system 208 operates in a three-stage cycle. In the first stage of this three-stage cycle, switchable optics 208 directs illumination light R, G, and B onto display surfaces 114A, 114B, and 114C, respectively, and subsurfaces 114A and 11C.
4B, 114C display the preferred monochrome components of the final image. In the second stage of this three-stage cycle, switchable optics 208 directs illumination light R, G, and B to image portion surfaces 114C and 114A, 114B, respectively, and these image portion surfaces 114
C and 114A, 114B represent the preferred monochrome components of the final image. In the third stage of the three-stage cycle, switchable optics 208 directs illumination light R, G, and B to partial surfaces 114B, 114C, and 114A, respectively, and connects these partial surfaces 11A and 11B.
4B and 114C, 114A display the preferred monochrome components of the final image. As shown in FIGS. 1 and 2, when the display surface 114 displays the final image, all or substantially all of the collimated white light 106 is used to illuminate the display surface 114.
【0019】 有色光を生成する光透過型の装置と画像形成装置とを有するシステムの別の実
施例が図1に示されている。図3は、光源100と、コリメート素子104と、
切替式光学系308と、表示面114を備えた画像表示装置112と、画像制御
回路116と、照明制御回路118とを示す。図1と図3の実施例は、切替式光
学系308以外は同一である。図1と図3のシステムの大きな違いは、切替式光
学系308によって生成された照明光R及びG、Bの強度に関係する。図1及び
図2に示されている実施例とは異なり、図3に示されている切替式光学系308
は、実質的に全ての利用可能なコリメートされた白色光106より少ない光で常
に表示面114全体を照明する。FIG. 1 shows another embodiment of a system having a light transmission type device for generating colored light and an image forming apparatus. FIG. 3 shows a light source 100, a collimating element 104,
A switching optical system 308, an image display device 112 having a display surface 114, an image control circuit 116, and an illumination control circuit 118 are shown. 1 and 3 are the same except for the switchable optical system 308. A significant difference between the systems of FIGS. 1 and 3 relates to the intensity of the illumination light R, G, B generated by the switchable optical system 308. Unlike the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the switchable optical system 308 shown in FIG.
Always illuminates the entire display surface 114 with substantially less light than all available collimated white light 106.
【0020】 図1から図3に示されている各実施例は、透過型の切替式光学系を含む。本発
明は、反射型の切替式光学系を用いることもできる。図4の実施例は、図1の実
施例の切替式光学系108が切替式光学系408に代わり、更に画像表示システ
ム112が切替式光学系408の反射する特性を上手く利用できる位置に再配置
されたものを示す。この反射特性を除けば、切替式光学系408は図1に示され
た切替式光学系108と実質的に同様に動作する。Each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 includes a transmission type switching optical system. In the present invention, a reflection-type switching optical system can be used. In the embodiment of FIG. 4, the switchable optical system 108 of the embodiment of FIG. Indicates what was done. Except for this reflection characteristic, the switchable optical system 408 operates substantially the same as the switchable optical system 108 shown in FIG.
【0021】 図1に示されているように、切替式光学系108では、コリメートされた白色
光106が入射する表面とは反対側の表面から照明光R及びG、Bが出射する。
対照的に、反射型の切替式光学系408は、コリメートされた白色光106が入
射した表面と同じ表面から照明光R−Gが出射する。図5は、図2の切替式光学
系208が切替式光学系508に変更され、更に画像表示システム112が切替
式光学系508の反射特性を上手く利用できる位置に再配置されたものを示す。
切替式光学系508は、反射型の光学系であり、図2に示される切替式光学系2
08は透過型システムである。図6は、図3のシステムの透過型切替式光学系3
08が反射型の切替式光学系608に変更されたものである。また、図3に示さ
れている光学系のように、図6に示されている切替式光学系608も、実質的に
全てのコリメートされた白色光106より少ない光りで表面114を照明する。As shown in FIG. 1, in the switching optical system 108, the illumination lights R, G, and B are emitted from the surface opposite to the surface on which the collimated white light 106 is incident.
In contrast, the reflective switching optical system 408 emits illumination light R-G from the same surface on which the collimated white light 106 is incident. FIG. 5 shows that the switchable optical system 208 of FIG. 2 has been changed to a switchable optical system 508 and that the image display system 112 has been relocated to a position where the reflection characteristics of the switchable optical system 508 can be used effectively.
The switching type optical system 508 is a reflection type optical system, and is a switching type optical system 2 shown in FIG.
08 is a transmission system. FIG. 6 shows a transmission type switching optical system 3 of the system of FIG.
Reference numeral 08 is a reflection type switchable optical system 608. Also, like the optical system shown in FIG. 3, the switchable optical system 608 shown in FIG. 6 illuminates the surface 114 with substantially less light than substantially all of the collimated white light 106.
【0022】 図7A−図7Cは、最終画像の単色成分が表示されて画像表面114上に照明
される1つのモードを示す。図に示されているように、表示面114は、同じ大
きさの3つの領域に分割され、好適な単色成分がその上に表示される時、それぞ
れは周期的に順次赤及び緑、青の照明光で照明される。本発明は、これに限定さ
れるものではない。図8は、部分表面114A−114Fの6つに分割された表
示面114の正面図を示す。この実施例では、部分表面114A及び114Bは
、それぞれの部分表面で最終画像の赤及び青、緑の部分となる単色に周期的に順
次表示され、部分表面114B及び114Eは、それぞれの領域で最終画像の緑
及び赤、青の部分となる単色で周期的に順次表示され、部分表面114C及び1
14Aは、それぞれの領域で最終画像の青及び緑、赤の部分となる単色で周期的
に順次表示される。更に、部分表面114A及び114Dが赤の単色成分を表示
している時、部分表面114B及び114Eは緑の単色成分を表示し、部分表面
114C及び114Fは青の単色成分をそれぞれ表示する。図8に示されている
ように、部分表面114A−114Fに表示されている最終画像の単色成分を照
明するために、図1−図6の切替式光学系は、赤及び緑、青の照明光からなる分
割された2つのグループを生成するように変更されなければならない。この実施
例において、第1のグループの赤及び緑、青の照明光はそれぞれ、部分表面11
4A−114Cに選択的に配向され、赤及び緑、青の照明光からなる第2のグル
ープはそれぞれ、部分表面114D−114Fに選択的に配向される。従って、
変更された切替式光学系は、赤の照明光をそのときに最終画像の赤の単色成分を
表示する2つの部分表面に配向し、緑の照明光を緑の単色成分画像を表示する2
つの部分表面に配向し、青の照明光をその時に青の単色成分画像を表示する2つ
の部分表面に配向する。変更された切替式光学系は、表示上の最終画像の赤及び
緑、青の単色成分と同期して第1のグループの赤及び緑、青の照明光がそれぞれ
、部分表面14A−14Cに配向されるように周期的に動作する。同様に、変更
された切替式光学系は、ディスプレイ上の最終画像の赤及び緑、青の単色成分と
同期して第2のグループの赤及び緑、青の照明光が部分表面114D−114F
に配向されるように周期的に動作する。FIGS. 7A-7C illustrate one mode in which the monochrome components of the final image are displayed and illuminated on image surface 114. As shown, the display surface 114 is divided into three regions of equal size, each of which periodically and sequentially represents red, green, and blue when a preferred monochromatic component is displayed thereon. Illuminated by illumination light. The present invention is not limited to this. FIG. 8 shows a front view of the display surface 114 divided into six of the partial surfaces 114A to 114F. In this embodiment, the partial surfaces 114A and 114B are sequentially displayed in a single color that is the red, blue, and green portions of the final image on each partial surface, and the partial surfaces 114B and 114E are finalized in their respective regions. The image is displayed periodically and sequentially in a single color that is green, red, and blue portions of the image.
14A is periodically displayed sequentially in a single color that is the blue, green, and red portions of the final image in each region. Further, when the partial surfaces 114A and 114D display a monochromatic red component, the partial surfaces 114B and 114E display a monochromatic green component, and the subsurfaces 114C and 114F display a monochromatic blue component, respectively. As shown in FIG. 8, in order to illuminate the monochromatic components of the final image displayed on the partial surfaces 114A-114F, the switchable optics of FIGS. 1-6 provide red, green, and blue illumination. It must be modified to generate two separate groups of light. In this embodiment, the first group of red, green, and blue illumination light respectively comprises the partial surface 11
A second group of red, green, and blue illumination light, selectively oriented at 4A-114C, is selectively oriented at partial surfaces 114D-114F, respectively. Therefore,
The modified switchable optical system directs the red illumination light to the two partial surfaces, which then display the red monochromatic component of the final image, and directs the green illumination light to display the green monochromatic component image.
And the blue illumination light is directed to the two partial surfaces, which then display a blue monochromatic component image. The modified switchable optical system directs the first group of red, green, and blue illumination light to the partial surfaces 14A-14C, respectively, in synchronization with the red, green, and blue monochromatic components of the final image on the display. It operates periodically as follows. Similarly, the modified switchable optics allows the second group of red, green, and blue illumination light to illuminate the partial surface 114D-114F in synchronization with the red, green, and blue monochromatic components of the final image on the display.
Periodically.
【0023】 図9A−図9Fは、別の実施例に従って動作する画像表示面114の正面図を
示す。この実施例では、正面114は同じ大きさの6つの部分表面114A−1
14Fに分割されている。表示面114を更に領域に分割して、その各領域がピ
クセルの通りを占有するようにもできる。しかしながら、本発明は、同じ大きさ
であるが6つの別々の部分表面に分割された画像表示面で示されている。9A-9F show front views of an image display surface 114 operating according to another embodiment. In this embodiment, the front surface 114 has six partial surfaces 114A-1 of the same size.
It is divided into 14F. The display surface 114 can be further divided into regions, each of which occupies the street of a pixel. However, the invention is shown with an image display surface of the same size but divided into six separate partial surfaces.
【0024】 上記した表示面は、完全な画像を形成するために3段階に動作するが、図9A
−図9Fに示されている表面114は最終的な単色の画像を完全に表示するため
に6段階で動作する。それぞれの部分表面114A−114Fは、それらの部分
における最終画像の赤及び緑、青の部分となる単色で表示される。しかしながら
、赤及び青、緑の部分の表示は上記したように順次周期的には起こらない。この
実施例において、部分表面114A−114Fの内の3つのみが、常に最終画像
の赤及緑、青の部分を表示する。最終画像の部分の表示が、図9A−図9Fに示
されているように、表示面114A−114Fを下方に向かって移動する。図9
Aは、6段階のサイクルの最初の段階を示している。図9Aにおいて、部分表面
14A−14Cはそれぞれ、それらの部分表面において最終画像のそれぞれ赤緑
、及び青の部分となる単色に表示される。図9Bに示されているように、6段階
のサイクルの第2の段階では、部分表面114B−114Dはそれぞれ、それら
の部分において最終画像の赤及び緑、青の部分となる単色に表示される。図9C
に示されているように、6段階のサイクルの第3の段階では、部分表面114C
−114Eはそれぞれ、それらの部分において最終画像の赤及び緑、青の成分と
なる単色に表示される。図9Dに示される第4の段階では、部分表面14D−1
4Fはそれぞれ、それらの部分において最終画像の赤及び緑、青の成分となる単
色に表示される。図9Eにおいて、部分表面114E及び114F、114Aは
それぞれ、それらの部分において最終画像の赤、緑及び青の成分となる単色に表
示される。図9Fに示されているように、最後の段階では、部分表面114F及
び114A、114Bはそれぞれ、それらの部分において最終画像の赤及び緑、
青の成分が単色で表示される。Although the display surface described above operates in three stages to form a complete image, FIG. 9A
-The surface 114 shown in Fig. 9F operates in six steps to fully display the final monochrome image. Each of the partial surfaces 114A-114F is displayed in a single color that is the red, green, and blue portions of the final image in those portions. However, the display of the red, blue, and green portions does not occur sequentially and periodically as described above. In this embodiment, only three of the partial surfaces 114A-114F will always display the red, green, and blue portions of the final image. The display of the portion of the final image moves downward on the display surfaces 114A-114F as shown in FIGS. 9A-9F. FIG.
A shows the first stage of the six-stage cycle. In FIG. 9A, the partial surfaces 14A-14C are each displayed in a single color on each of the partial surfaces, which are the red, green, and blue portions of the final image, respectively. As shown in FIG. 9B, in the second phase of the six-phase cycle, the partial surfaces 114B-114D are each displayed in a single color, the red, green, and blue portions of the final image in those portions. . FIG. 9C
In the third phase of the six-phase cycle, as shown in FIG.
Each of -114E is displayed in a single color that is the red, green, and blue components of the final image in those portions. In the fourth stage, shown in FIG. 9D, the partial surface 14D-1
4F are each displayed in a single color that is the red, green, and blue components of the final image in those portions. In FIG. 9E, the partial surfaces 114E and 114F, 114A are each displayed in a single color that is the red, green, and blue components of the final image at those portions. As shown in FIG. 9F, in the last stage, the partial surfaces 114F and 114A, 114B respectively have the red and green of the final image in their parts,
The blue component is displayed in a single color.
【0025】 図9A−図9Fは、6段階のサイクルの各段階の表示面114のスナップショ
ットを示す。任意の時点で好適な照明光で最終画像の単色成分を表示する部分表
面114A−114Fのみを照明するべく、切替式光学系108及び208、3
08、408、508、608(上記)を変更することができる。詳細には、こ
の実施例の変更された切替式光学系は6段階で動作する。6段階のサイクルの第
1の段階では、切替式光学系は、赤及び緑、青の照明光をそれぞれ部分表面11
4A−114Cに配向し、図9Aに示されているように部分表面114A−11
4Cはそれぞれ、最終画像の赤及び緑、青の単色成分を表示する。第2の段階で
は、変更された切替式光学系は、赤及び緑、青の照明光をそれぞれ部分表面11
4B及び114C、114Dに配向し、図9Bに示されているように部分表面1
14B及び114C、114Dはそれぞれ最終画像の赤及び緑、青の単色成分を
表示する。この6段階のサイクルの第3の段階では、変更された切替式光学系は
、赤及び緑、青の照明光をそれぞれ部分表面114C及び114D、114Eに
配向し、図9Cに示されているように部分表面114C及び114D、114E
はそれぞれ、最終画像の赤及び緑、青の単色成分を表示する。この6段階のサイ
クルの第4の段階では、変更された切替式光学系は、赤及び緑、青の照明光をそ
れぞれ、部分表面114D及び114E、114Fに配向し、図9Dに示されて
いるように部分表面114D及び114E、114Fがそれぞれ、最終画像の赤
及び緑、青の単色成分を表示する。この6段階のサイクルの第5の段階では、変
更された切替式光学系は、赤及び緑、青の照明光をそれぞれ部分表面114E及
び114F、114Aに配向し、図9Eに示されているように部分表面114E
及び114F、114Aはそれぞれ、最終画像の赤及び緑、青の単色成分を表示
する。6段階のサイクルの最後の段階では、変更された切替式光学系は、赤及び
緑、青の照明光をそれぞれに配向し、図9Fに示されているように部分表面11
4F及び114A、114Bはそれぞれ、最終画像の赤及び緑、青の部分を表示
する。変更された切替式光学系及び表示面の切換え即ち動作の繰り返し(cyclin
g)により、観察者は、部分表面114A−114Fの間の区分を見ることなく
最終画像を効率よく見ることができる。FIGS. 9A-9F show snapshots of the display surface 114 at each stage of the six-stage cycle. Switchable optics 108 and 208,3, to illuminate only the partial surfaces 114A-114F displaying the monochromatic components of the final image at any time with suitable illumination light.
08, 408, 508, 608 (above) can be changed. Specifically, the modified switchable optical system of this embodiment operates in six stages. In the first stage of the six-stage cycle, the switchable optics emits red, green and blue illumination light, respectively, on the partial surface 11.
4A-114C and the partial surfaces 114A-11 as shown in FIG. 9A.
4C respectively display the red, green and blue monochromatic components of the final image. In the second stage, the modified switched optics emits red, green and blue illumination light respectively to the partial surface 11.
4B and 114C, 114D, and a partial surface 1 as shown in FIG. 9B.
14B and 114C and 114D respectively display the red, green and blue monochromatic components of the final image. In the third stage of this six-stage cycle, the modified switched optics directs the red, green, and blue illumination light to partial surfaces 114C and 114D, 114E, respectively, as shown in FIG. 9C. Partial surfaces 114C and 114D, 114E
Respectively display the red, green and blue monochromatic components of the final image. In the fourth stage of this six-stage cycle, the modified switchable optics directs red, green, and blue illumination light to partial surfaces 114D and 114E, 114F, respectively, and is shown in FIG. 9D. Thus, partial surfaces 114D and 114E, 114F respectively represent the red, green, and blue monochromatic components of the final image. In the fifth stage of this six-stage cycle, the modified switchable optics directs red, green, and blue illumination light to partial surfaces 114E and 114F, 114A, respectively, as shown in FIG. 9E. Partial surface 114E
And 114F and 114A respectively display the red, green and blue monochromatic components of the final image. In the last stage of the six-stage cycle, the modified switchable optics directs the red, green, and blue illumination light respectively, and as shown in FIG.
4F and 114A, 114B respectively display the red, green, and blue portions of the final image. Changed switchable optical system and switching of display surface, ie, repetition of operation (cyclin
g) allows the observer to see the final image efficiently without seeing the division between the partial surfaces 114A-114F.
【0026】 図10A−図10Cは、図2及び図5の実施例にフィルタ202を用いた別の
実施例である。図10Aにおいて、フィルタ202は、(図10A−図10Cに
は図示されていない)光源100から光学通路に沿って連続的に配置された3つ
の二色フィルタ1002及び1004、1006を含む。より詳細には、コリメ
ートされた白色光106がフィルタ1002に入射し、その赤色の帯域幅成分が
横方向に反射されて出力光204Rとなる。コリメートされた白色光106の他
の成分は、実質的に変更されずにフィルタ1002を通過する。フィルタ100
2を通過した光がフィルタ1004に入射し、その緑色の帯域幅成分が横に反射
されて緑の出力光204Gとなり、青の帯域幅成分は実質的に変更されることな
く通過する。コリメートされた白色光の残りの青の帯域幅成分は、フィルタ10
06によって横に反射されて出力光204Bとなる。FIGS. 10A to 10C show another embodiment using the filter 202 in the embodiments of FIGS. 2 and 5. FIG. In FIG. 10A, the filter 202 includes three dichroic filters 1002 and 1004, 1006 arranged sequentially along the optical path from the light source 100 (not shown in FIGS. 10A-10C). More specifically, the collimated white light 106 enters the filter 1002, and the red bandwidth component is reflected in the horizontal direction to become the output light 204R. Other components of the collimated white light 106 pass through the filter 1002 substantially unchanged. Filter 100
2 pass through filter 1004, the green bandwidth component is reflected laterally into green output light 204G, and the blue bandwidth component passes through substantially unchanged. The remaining blue bandwidth component of the collimated white light is
06 and is reflected laterally to become output light 204B.
【0027】 図10Bに示されているフィルタ202は、図10Aに示されているものと類
似している。しかしながら、コリメートされた白色光が2色フィルタ108に入
射し、この赤色の帯域幅成分が透過し、出力光204Rとなり、コリメートされ
た白色光の残りの青及び緑の帯域幅成分が側に偏向される。フィルタ1004及
び1006は、フィルタ1008によって偏向された光の緑及び青の帯域幅成分
をそれぞれ反射し、図10Aに示したように、それぞれ出力光204G及び20
4Bとなる。The filter 202 shown in FIG. 10B is similar to the one shown in FIG. 10A. However, the collimated white light is incident on the two-color filter 108, this red bandwidth component is transmitted and becomes the output light 204R, and the remaining blue and green bandwidth components of the collimated white light are deflected to the side. Is done. Filters 1004 and 1006 reflect the green and blue bandwidth components of the light deflected by filter 1008, respectively, and output light 204G and 20G, respectively, as shown in FIG. 10A.
4B.
【0028】 図10Cは、境界面に2色の層を備える2色プリズム1012と、一組の平面
のミラー1014及び1016とを含むフィルタ202を示す。Cross d
ichroic Prismという名称でNitto Optical of
Japanで製造された2色プリズムを図10Cに用いることができる。このよ
うなプリズムは、通常はDK7等のガラスから製造され、420nmから680
nmの可視領域で機能し、通常の角度で入射する偏光に対して反射率が94%以
上である。透過率が高く比較的入射光の偏光に強いプリズムを用いることもでき
る。プリズム1012は、コリメートされた白色光106が入射する入力面10
18と、3つの出力面1020及び1022、1024を有する。コリメートさ
れた白色光106の赤色の帯域幅成分は、プリズムの境界面で反射及びフィルタ
リングされて内側に偏向され、出力光204Rとして出力面1020から出射す
る。次にこの光は、ミラー1014で90度偏向されて、切替式光学系に向かう
。コリメートされた白色光106の緑の帯域幅成分は実質的に偏向されないでプ
リズム112を透過して、表面1022から出力光204Gとして出射する。コ
リメートされた白色光106の青の帯域幅成分は、プリズムの境界面で偏向及び
フィルタリングされて一側に反射され、照明光204Bとして出力面1024か
ら出射する。次に、204Bはミラー1026によって90度偏向される。FIG. 10C shows a filter 202 that includes a two-color prism 1012 with a two-color layer at the interface, and a set of planar mirrors 1014 and 1016. Cross d
Nitto Optical of under the name of icroic Prism
A two-color prism manufactured by Japan can be used in FIG. 10C. Such prisms are typically manufactured from glass such as DK7,
It functions in the visible region of nm and has a reflectivity of 94% or more for polarized light incident at a normal angle. A prism having a high transmittance and relatively strong polarization of incident light can also be used. The prism 1012 is connected to the input surface 10 on which the collimated white light 106 is incident.
18 and three output surfaces 1020 and 1022,1024. The red bandwidth component of the collimated white light 106 is reflected and filtered at the prism interface, is deflected inward, and exits output surface 1020 as output light 204R. This light is then deflected 90 degrees by a mirror 1014 and travels to a switchable optical system. The green bandwidth component of the collimated white light 106 passes through the prism 112 substantially undeflected and exits the surface 1022 as output light 204G. The blue bandwidth component of the collimated white light 106 is deflected and filtered at the prism interface, reflected to one side, and exits the output surface 1024 as illumination light 204B. Next, 204B is deflected 90 degrees by mirror 1026.
【0029】 上記したように、切替式光学系108及び208、308、408、508、
608は、赤及び緑、青の照明光を表示面114A−114Cに配向することが
できる。通常、切替式光学系108及び208、308、408、508、60
8は、部分表面上に照明光を集光する。更に、切替式光学系108及び308、
408、608は、コリメートされた白色光106をフィルタリングし得る。切
替式光学系は、超音波光学材料及び液晶を用いた固体スイッチ技術或いは回転プ
リズム又はミラーまたは回析格子などの光学機械式装置に基づいて形成すること
が可能である。好適な実施例では、切替式光学系は、電気的に切換え可能なホロ
グラフィー光学技術に基づいている。As described above, the switching optical systems 108 and 208, 308, 408, 508,
608 can direct red, green, and blue illumination light to display surfaces 114A-114C. Typically, switchable optics 108 and 208, 308, 408, 508, 60
8 condenses the illumination light on the partial surface. Further, switching optical systems 108 and 308,
408, 608 may filter the collimated white light 106. Switchable optics can be formed based on solid state switch technology using ultrasonic optical materials and liquid crystals or opto-mechanical devices such as rotating prisms or mirrors or diffraction gratings. In a preferred embodiment, the switchable optics is based on electrically switchable holographic optics.
【0030】 従って、上記した切替式光学系は、電気的に切換え可能なホログラフィー光学
要素(ESHOE)系を含む。このESHOEは、上記した照明光を配向する3
つの電気的に切換え可能なホログラフィー要素からなる少なくとも3つのグルー
プを有する。またESHOE系はコリメートされた白色光106をフィルタリン
グして、別々に赤及び緑、青の照明光を生成したり、又は表示面114の部分表
面に照明光を集光させる。更に、ESHOE系は、光の整形及び生成を行う。し
かしながら、最後の機能は、ESHOE系から独立した別のガラス又はプラスチ
ックに埋め込まれた従来の光学系によって行われることが望ましい。画像表示の
部分表面上への照明光の集光は、従来の光学系を用いて行うことができる。Accordingly, the switchable optics described above include an electrically switchable holographic optical element (ESHOE) system. This ESHOE is used to orient the illumination light as described above.
It has at least three groups of two electrically switchable holographic elements. The ESHOE system also filters the collimated white light 106 to generate red, green, and blue illumination light separately, or focuses the illumination light on a partial surface of the display surface 114. Further, the ESHOE system performs shaping and generation of light. However, the last function is preferably performed by conventional optics embedded in another glass or plastic independent of the ESHOE system. The collection of the illumination light on the partial surface of the image display can be performed using a conventional optical system.
【0031】 図11は、ESHOE系に用いることができる切換え可能なホログラフィー光
学要素の断面図である。図11の切換え可能なホログラフィー光学要素は、実質
的に透明で電気的に非導電性の一組の層1102と、実質的に透明で電気的に導
電性の一組の層1104と、(一実施例では)ポリマーが散布された液晶材料か
らなる切換え可能なホログラフィー層1106とを含む。この液晶材料は、名称
が「Optical Filter Employing Holographic Optical Elements and Image Gene
rating System Incorporating The Optical Filter」である2000年1月5日
に出願された米国特許出願番号09/478,150号に記載されており、引用
することをもって本明細書の一部とする。一実施例では、実質的に透明で電気的
に非導電性の層1102はガラスからなり、実質的に透明で電気的に導電性の層
1104はインジウム酸化錫(ITO:indium tin oxide)からなる。図示しな
いが、反射防止コーティングは、ITOの表面及び電気的に導電性の層を含む切
換え可能なホログラフィー光学要素の選択された面に施すことで、光学要素の全
体の透過効率を高め、迷光を減少させることができる。図11の実施例に示され
ているように、全ての層1102−1106は、同一軸408上にホットケーキ
を積み重ねたように配置されている。また、各層は可撓性を有し得る。FIG. 11 is a cross-sectional view of a switchable holographic optical element that can be used in an ESHOE system. The switchable holographic optical element of FIG. 11 includes a set of substantially transparent and electrically non-conductive layers 1102, a set of substantially transparent and electrically conductive layers 1104, and (1. (In an embodiment) a switchable holographic layer 1106 comprised of a polymer dispersed liquid crystal material. This liquid crystal material has the name `` Optical Filter Employing Holographic Optical Elements and Image Gene
No. 09 / 478,150, filed Jan. 5, 2000, which is incorporated herein by reference. In one embodiment, the substantially transparent, electrically non-conductive layer 1102 comprises glass and the substantially transparent, electrically conductive layer 1104 comprises indium tin oxide (ITO). . Although not shown, an anti-reflective coating is applied to selected surfaces of the switchable holographic optical element, including the surface of the ITO and the electrically conductive layer, to increase the overall transmission efficiency of the optical element and reduce stray light. Can be reduced. As shown in the embodiment of FIG. 11, all the layers 1102-1106 are arranged on the same axis 408 as a stack of hot cakes. Also, each layer can have flexibility.
【0032】 層1102−1106は、実質的に薄い断面幅にすることが可能であり、実質
的に断面が薄い集合体となる。より詳しくは、切換え可能なホログラフィー層1
106は、(正確な幅は、スペクトルバンド幅及び必要な回析効率によるが)5
〜12μmの断面幅を有し得、一方、非導電性のガラス層1102の断面幅は0
.4〜0.8mmとすることができる。明らかに、ITO層1104は、透明と
なるように実質的に薄くなければならない。ホログラフィー層を薄いプラスチッ
ク基板に堆積させることも可能である。可撓性を有するプラスチック基板を用い
ることもできる。The layers 1102-1106 can have a substantially thin cross-sectional width, resulting in an aggregate having a substantially thin cross-section. More specifically, a switchable holographic layer 1
106, 5 (although the exact width depends on the spectral bandwidth and the required diffraction efficiency)
1212 μm, while the non-conductive glass layer 1102 has a cross-sectional width of 0 μm.
. It can be 4 to 0.8 mm. Obviously, the ITO layer 1104 must be substantially thin to be transparent. It is also possible to deposit the holographic layer on a thin plastic substrate. A flexible plastic substrate can also be used.
【0033】 ITO層1104に第1の電圧が加えられ、切換え可能なホログラフィー層1
106に電界が発生し、切換え可能なホログラフィー要素が上記したアクティブ
でない状態となる。しかしながら、ITO層1104にかかる電圧が第1の電圧
より低い場合は、切換え可能なホログラフィー光学要素は、上記したアクティブ
な状態となる。アクティブな状態の時、電気的に切換え可能なホログラフィー光
学要素は、例えばコリメートされた入射光112の赤色の帯域幅成分を回折し、
一方、緑及び青の帯域幅成分を含むコリメートされた入射光112の残りの部分
は実質的に偏向されることなく通過する。A first voltage is applied to the ITO layer 1104 to switch the holographic layer 1
An electric field is generated at 106, causing the switchable holographic element to become inactive as described above. However, if the voltage on the ITO layer 1104 is lower than the first voltage, the switchable holographic optical element will be in the active state described above. In the active state, the electrically switchable holographic optical element diffracts, for example, the red bandwidth component of the collimated incident light 112,
On the other hand, the remaining portion of the collimated incident light 112, including the green and blue bandwidth components, passes substantially undeflected.
【0034】 図11に示されている切換え可能なホログラフィー光学要素は、反射型或いは
透過型である。図11は、相反する前面1110と後面1112とを備える切換
え可能なホログラフィー光学要素を示す。反射型或いは透過型にかかわらず、コ
リメートされた白色光106は、通常の入射角で前面1110に入射する。切換
え可能なホログラフィー光学要素が透過型として形成された場合、回折された光
成分は後面1112から出射する。対照的に、電気的に切換え可能なホログラフ
ィー光学要素が反射型ホログラムとして形成された場合は、回折された光成分は
前面1110から出射する。透過型の電気的に切換え可能なホログラフィー光学
要素は、図1及び図2、図3に示される切替式光学系に用いることができ、反射
型の電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素は、図4及び図5、図6に示
される切替式光学系に用いることができる。The switchable holographic optical element shown in FIG. 11 is either reflective or transmissive. FIG. 11 shows a switchable holographic optical element with opposing front and rear surfaces 1110 and 1112. Regardless of the reflection type or the transmission type, the collimated white light 106 is incident on the front surface 1110 at a normal incident angle. If the switchable holographic optical element is formed as transmissive, the diffracted light component exits from the rear surface 1112. In contrast, if the electrically switchable holographic optical element is formed as a reflection hologram, the diffracted light component exits the front surface 1110. Transmissive electrically switchable holographic optical elements can be used in the switchable optics shown in FIGS. 1, 2 and 3, and reflective electrically switchable holographic optical elements can 4 and the switching type optical system shown in FIGS.
【0035】 切換え可能なホログラフィー層1106は、従来の技術でホログラムを記録す
ることができる。一実施例では、得られるホログラムは、高い回折効率を有し、
光学要素がアクティブな状態からアクティブでない状態に切換わる速度が速いと
いう特徴を持つ。ポリマーが散布された液晶(PDLC)材料から形成された切
換え可能なホログラフィー層1106の一実施例では、記録されたホログラムは
、上記した電界を発生させたり消滅させたりして回折状態から透過状態に切換え
ることができる。切換え可能なホログラフィー層1106に記録されたホログラ
ムは、高い回折効率を得るために、(厚い層又は容積層として知られる)Bragg
型にすることが望ましい。切換え可能なホログラフィー層1106に記録された
ホログラムは、出願番号09/478,150号に記載されたPDLC材料に基
づいてもよい。またこれを利用することを持って本明細書の一部とする。一実施
例において、ホログラムは、記録用の光、即ち切換え可能なホログラフィー層1
106の中で相互作用する比較光束及び物体波によって生成された干渉縞となる
。PDLC材料と相互作用する光によって光重合が起こる。液晶の粒子は、記録
中に記録用の光の交差によって形成された縞図の暗い領域の中に入りこむ。言い
換えれば、記録用材料はポリマーが散布された液晶混合物であり、この混合物は
記録中に分離し、透明なフォトポリマーの領域によって散在された液晶の微粒子
が密度の高い領域を生成する。ITO層1104に十分に高い電圧が加えられる
と、液晶粒子の向きが変わって、切換え可能なホログラフィー層1106の屈折
率が変わり、そこに記録されたホログラムが実質的に消されるため、そこに入射
するコリメートされた白色光106の全てが目立って偏向されることなく透過す
る。切換え可能なホログラフィー層1106に用いられる材料は、非常に速い切
換え速度(例えば、従来の液晶材料と比べるとかなり速い速度、数十μsで材料
が切換えられる)で動作し高い回折効率を有するように製造される。The switchable holographic layer 1106 can record holograms by conventional techniques. In one embodiment, the resulting hologram has a high diffraction efficiency,
The feature is that the speed at which the optical element switches from the active state to the inactive state is high. In one embodiment of a switchable holographic layer 1106 formed from a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) material, the recorded hologram is generated or extinguished by the above-described electric field to change from a diffractive state to a transmissive state. Can be switched. The hologram recorded in the switchable holographic layer 1106 can be combined with a Bragg (known as a thick layer or volume layer) to obtain high diffraction efficiency.
It is desirable to make a mold. The hologram recorded in the switchable holographic layer 1106 may be based on the PDLC material described in application Ser. No. 09 / 478,150. Utilization of this is part of the present specification. In one embodiment, the hologram is the recording light, ie the switchable holographic layer 1.
Interference fringes generated by the comparative light beam and the object wave interacting in 106. Photopolymerization occurs due to light interacting with the PDLC material. The liquid crystal particles enter into the dark area of the stripe pattern formed by the intersection of the recording light during recording. In other words, the recording material is a polymer-dispersed liquid crystal mixture that separates during recording and produces areas of high density of liquid crystal particles interspersed by areas of transparent photopolymer. When a sufficiently high voltage is applied to the ITO layer 1104, the direction of the liquid crystal particles is changed, the refractive index of the switchable holographic layer 1106 is changed, and the hologram recorded therein is substantially erased. All of the collimated white light 106 is transmitted without being noticeably deflected. The material used for the switchable holographic layer 1106 is such that it operates at a very fast switching speed (eg, much faster than conventional liquid crystal materials, the material switches in tens of μs) and has high diffraction efficiency. Manufactured.
【0036】 図12は、図2及び図3に用いられる切替式光学系に用いることができるES
HOE系の一実施例のブロック図である。詳細には、図12に示されたESHO
E系は、3つの電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素からなる3つのグ
ループを含む。第1のグループ1202は、互いに積み重なった3つのホログラ
フィー光学要素1202A−1202Cからなる。ホログラフィー光学要素の第
2のグループ1204は、互いに積み重なった3つのホログラフィー光学要素1
204A−1204Cからなる。第3のホログラフィー要素のグループ1208
は、互いに積み重なった3つのホログラフィー光学要素1208A−1208C
からなる。FIG. 12 shows an ES that can be used in the switching optical system used in FIGS. 2 and 3.
It is a block diagram of one Example of a HOE system. Specifically, the ESHO shown in FIG.
The E-system includes three groups of three electrically switchable holographic optical elements. The first group 1202 consists of three holographic optical elements 1202A-1202C stacked on one another. A second group of holographic optical elements 1204 comprises three holographic optical elements 1 stacked on top of each other.
204A to 1204C. Third group of holographic elements 1208
Are three holographic optical elements 1208A-1208C stacked on top of each other.
Consists of
【0037】 動作時に、図12に示されているESHOE系を用いて、図7A−図7Cに示
されているように、赤及び緑、青の照明光を部分表面114A−114Cに配向
する。図7A−図7Cを用いて説明した3段階のサイクルの各段階中に、3つの
グループ1202−1208の内の1つにおける電気的に切換え可能なホログラ
フィー光学要素のそれぞれがアクティブ状態にされる。より詳細には、上記した
第1の段階では、グループ1202の電気的に切換え可能なホログラフィー光学
要素1202A−1202Cがアクティブな状態にされる。上記した照明サイク
ルの第2の段階では、グループ1204の電気的に切換え可能なホログラフィー
光学要素1204A−1204Cがアクティブな状態にされる。上記した3段階
サイクルの第3の段階では、第3のグループ1208の電気的に切換え可能なホ
ログラフィー光学要素1208A−1208Cのそれぞれがアクティブな状態に
される。照明制御回路118は、任意の時点で1つのグループのみがアクティブ
な状態となるように、好適なアクティブ電圧或いは非アクティブ電圧を加えて、
グループ1202−1208を順次周期的にアクティブ状態及びアクティブでな
い状態にする。In operation, the ESHOE system shown in FIG. 12 is used to direct red, green, and blue illumination light to the partial surfaces 114A-114C, as shown in FIGS. 7A-7C. During each phase of the three-phase cycle described with reference to FIGS. 7A-7C, each of the electrically switchable holographic optical elements in one of the three groups 1202-1208 is activated. More specifically, in the first stage described above, the electrically switchable holographic optical elements 1202A-1202C of group 1202 are activated. In the second stage of the illumination cycle described above, the electrically switchable holographic optical elements 1204A-120C of group 1204 are activated. In the third phase of the three-phase cycle described above, each of the electrically switchable holographic optical elements 1208A-1208C of the third group 1208 is activated. The lighting control circuit 118 applies a suitable active or inactive voltage so that only one group is active at any given time,
The groups 1202-1208 are sequentially and periodically made active and inactive.
【0038】 図2を参照すると、電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素1202A
及び1204A、1208Aはアクティブな状態の時、出力光204Rを部分表
面114A及び114B、114Cのそれぞれに回折する。電気的に切換え可能
なホログラフィー光学要素1202B及び1204B、1208Bはアクティブ
な状態の時、部分表面114B及び114C、114Aのそれぞれに出力光24
0Gを回折する。アクティブな状態のホログラフィー光学要素1202C及び1
204C及び1208Cはそれぞれ、部分表面114C及び114B、114A
に出力光204Bを回折する。Referring to FIG. 2, an electrically switchable holographic optical element 1202 A
And 1204A and 1208A, when active, diffract the output light 204R to each of the partial surfaces 114A and 114B and 114C. Electrically switchable holographic optical elements 1202B and 1204B, 1208B, when active, output light 24 on each of partial surfaces 114B and 114C, 114A, respectively.
Diffracts 0G. Active holographic optical elements 1202C and 1
204C and 1208C are partial surfaces 114C and 114B, 114A, respectively.
Diffracts the output light 204B.
【0039】 続いて、図12を参照して更に図3を参照すると、電気的に切換え可能なホロ
グラフィー光学要素1202A及び1204A、1204Aはそれぞれ、部分表
面114A及び114B、114Cにコリメートされた白色光106の赤色の帯
域幅成分を回折し、一方、入射したコリメートされた白色光106の残りの成分
は実質的に偏向されることなく通過する。アクティブな状態の電気的に切換え可
能なホログラフィー光学要素を通過するコリメートされた白色光106の部分は
、自由空間に入射して表示面114には入射しない。これは、回折された光が、
実質的に偏向されないで通過する光に対して一定の角度で電気的に切換え可能な
ホログラフィー光学要素から出射することを利用して表示面が配置されているた
めである。電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素1202B及び120
4B、1208Bは、それに入射するコリメートされた白色光106の緑の帯域
幅成分を回折し、回折された光は部分表面114B及び114C、114Aのそ
れぞれに入射する。アクティブな状態の光学要素1202B及び1204B、1
208Bに入射したコリメートされた白色光106の残りの部分は、実質的に偏
向されることなくそこを通過して自由空間に至る。同様に、アクティブ状態の光
学要素1202C及び1204C、1208Cは、そこに入射したコリメートさ
れた白色光106の青の帯域幅成分を回折し、回折された青の帯域幅成分は部分
表面114C及び114B、114Aにそれぞれ入射する。Referring still to FIG. 12, and further to FIG. 3, electrically switchable holographic optical elements 1202A and 1204A, 1204A provide white light 106 collimated on partial surfaces 114A and 114B, 114C, respectively. , While diffracting the remaining components of the incident collimated white light 106 substantially undeflected. The portion of the collimated white light 106 that passes through the electrically switchable holographic optical element in the active state enters free space and does not enter the display surface 114. This is because the diffracted light
This is because the display surface is arranged by utilizing the emission from the holographic optical element which can be electrically switched at a certain angle with respect to light passing therethrough without being substantially deflected. Electrically switchable holographic optical elements 1202B and 120
4B, 1208B diffract the green bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon, the diffracted light being incident on each of the partial surfaces 114B and 114C, 114A. Active optical elements 1202B and 1204B, 1
The remainder of the collimated white light 106 incident on 208B passes therethrough to free space without substantial deflection. Similarly, the active optics 1202C and 1204C, 1208C diffract the blue bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon, and the diffracted blue bandwidth component is reduced to the partial surfaces 114C and 114B, 114A.
【0040】 図13は、図1及び図4の実施例に用いられるESHOE系を示す。図13の
ESHOE系は、3つの電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素からなる
3つのグループを含む。第1のグループ1302は、3つの電気的に切換え可能
なホログラフィー光学要素1302A及び1302B、1302Cを含み、それ
ぞれはアクティブな状態の時に赤の帯域幅の光を回折する一方、緑及び青の帯域
幅の光は偏向されないで透過するように形成される。非アクティブな状態では、
切換え可能なホログラフィー光学要素1302A及び1302B、1302Cの
それぞれ、偏向することなく赤及び緑、青の帯域幅を透過させる。回折された赤
の帯域幅の光は、異なる出射角で切換え可能なホログラフィー光学要素1302
A及び1302B、1302Cからそれぞれの角度で出射し、部分表面114A
−114Cをそれぞれ照明する。FIG. 13 shows an ESHOE system used in the embodiment of FIGS. 1 and 4. The ESHOE system of FIG. 13 includes three groups of three electrically switchable holographic optical elements. The first group 1302 includes three electrically switchable holographic optical elements 1302A and 1302B, 1302C, each diffracting red bandwidth light when active, while green and blue bandwidths. Is formed so as to be transmitted without being deflected. In the inactive state,
Each of the switchable holographic optical elements 1302A and 1302B, 1302C transmits the red, green, and blue bandwidths without deflection. Diffracted red bandwidth light can be switched at different exit angles with holographic optical element 1302
A and 1302B, exit at 1302C at respective angles, and a partial surface 114A
Illuminate each -114C.
【0041】 第2のグループ1304は、3つの電気的に切換え可能なホログラフィー光学
要素1304A及び1304B、1304Cを含み、アクティブな状態の時に緑
の帯域幅の光を回する一方、赤及び青の帯域幅の光は偏向しないで透過するよう
に生成されている。非アクティブな状態の時は、電気的に切換え可能なホログラ
フィー光学要素1304A及び1304B、1304Cは、赤及び緑、青の帯域
幅の光を偏向しないで透過させる。回折された緑の帯域幅の光は、異なった出射
角で電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素1304A及び1304B、
1304Cのそれぞれから出射し、それぞれ部分表面114A−114Cを照明
する。A second group 1304 includes three electrically switchable holographic optical elements 1304A and 1304B, 1304C that, when active, turn green bandwidth light while red and blue bands. Light having a width is generated so as to be transmitted without being deflected. When inactive, the electrically switchable holographic optical elements 1304A and 1304B, 1304C transmit light in the red, green, and blue bandwidths without deflection. Diffracted green bandwidth light can be electrically switched at different exit angles with holographic optical elements 1304A and 1304B,
1304C, each illuminating the respective partial surface 114A-114C.
【0042】 第3のグループ1306は、3つの電気的に切換え可能なホログラフィー光学
要素1306A及び1306B、1306Cを含み、それぞれはアクティブな状
態の時、青の帯域幅の光を回折する一方、赤及び緑の帯域幅の光を偏向しないで
透過するように形成されている。非アクティブな状態の時は、電気的に切換え可
能なホログラフィー光学要素1306A及び1306B、1306Cのそれぞれ
は赤及び緑、青の帯域幅の光を偏向しないで透過させる。回折された青の帯域幅
の光は、電気的切換え可能なホログラフィー光学要素1306A及び1306B
、1306Cのそれぞれから異なった角度で出射し、それぞれ部分表面114A
−114Cを照明する。A third group 1306 includes three electrically switchable holographic optical elements 1306A and 1306B, 1306C, each of which when active, diffracts light in the blue bandwidth while red and It is formed so as to transmit green bandwidth light without deflection. When inactive, each of the electrically switchable holographic optical elements 1306A and 1306B, 1306C transmits light in the red, green, and blue bandwidths without deflection. Diffracted blue bandwidth light is transmitted to electrically switchable holographic optical elements 1306A and 1306B.
, 1306C, exiting at different angles from each of the partial surfaces 114A
Illuminate -114C.
【0043】 制御回路118の制御の下で動作する図13に示されたESHOE系は、図7
A−図7Cに示されているように表示面114を照明するように動作する。この
モードでは、制御回路は、グループ1302−1306のそれぞれにおける1つ
の電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素のみをアクティブ状態にする。
より詳しくは、第1のサイクルにおける制御回路は、電気的に切換え可能なホロ
グラフィー光学要素1302A及び1304B、1306Cをアクティブな状態
にし、図7Aに示されているように表示面114を照明する。第2のサイクルに
おいて、制御回路は、電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素1302C
及び1304A、1306Bをアクティブな状態にして、図7Bに示されている
ように表示面114を照明する。第3のサイクルにおいては、制御回路は、電気
的に切換え可能なホログラフィー光学要素1302B及び1304C、1306
Aをアクティブな状態にし、図7Cに示されているように表示面114を照明す
る。The ESHOE system shown in FIG. 13, which operates under the control of the control circuit 118,
A-Operates to illuminate display surface 114 as shown in FIG. 7C. In this mode, the control circuit activates only one electrically switchable holographic optical element in each of the groups 1302-1306.
More specifically, the control circuit in the first cycle activates the electrically switchable holographic optical elements 1302A and 1304B, 1306C, illuminating the display surface 114 as shown in FIG. 7A. In a second cycle, the control circuit provides an electrically switchable holographic optical element 1302C.
And 1304A and 1306B are activated, illuminating the display surface 114 as shown in FIG. 7B. In the third cycle, the control circuit determines that the electrically switchable holographic optical elements 1302B and 1304C, 1306
A is activated, illuminating the display surface 114 as shown in FIG. 7C.
【0044】 図14は、図12のESHOE系の電気的に切換え可能なホログラフィー光学
要素がずらされたものを示す。図14のESHOEは、コリメートされた白色光
106を配向するたに用いることができる。FIG. 14 shows the ESHOE-based electrically switchable holographic optical element of FIG. 12 shifted. The ESHOE of FIG. 14 can be used to orient the collimated white light 106.
【0045】 切替式光学系に図12及び図13に示した1組のESHOE系を用いて、表示
面の単色成分を照明する照明光の強さを高めることができる。より詳細には、図
13又は図14のESHOE系を2つにして、その2つのESHOE系を中央に
ある偏向回転子の両側に並べて配置する。この配置では、コリメートされた光1
06のs及びpの偏光成分或いは出力光204R−204Bのそれぞれは、間に
回転子を備えた2つのESHOE系の1つによって回折される。別法では、図1
3又は図14のESHOE系を2つにして、一方のESHOE系の電気的に切換
え可能なホログラフィー光学要素のそれぞれにおける回折格子と、他方のESH
OE系のそれぞれの電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素の回折格子と
が直交するように配置する。これらの配置については、米国特許出願第09/4
78,150号に詳しく記載されており、これを引用することをもって本明細書
の一部とする。Using the set of ESHOE systems shown in FIGS. 12 and 13 as the switchable optical system, the intensity of illumination light for illuminating the monochromatic component on the display surface can be increased. More specifically, the two ESHOE systems of FIG. 13 or FIG. 14 are made two, and the two ESHOE systems are arranged side by side on both sides of the central deflection rotator. In this arrangement, the collimated light 1
Each of the 06 s and p polarization components or output light 204R-204B is diffracted by one of two ESHOE systems with a rotator in between. Alternatively, FIG.
3 or two of the ESHOE systems of FIG. 14 with the diffraction grating in each of the electrically switchable holographic optical elements of one of the ESHOE systems
The diffraction grating of each electrically switchable holographic optical element of the OE system is arranged orthogonally. For these arrangements, see US patent application Ser.
No. 78,150, which is hereby incorporated by reference.
【0046】 このESHOE系は、R及びG、Bの照明光で3つの部分表面に分割された表
示面を照明するために用いることができる。別のESHOE系を用いて、例えば
、図9A−図9Fに示されている3つの部分表面に分割された表示面を照明する
ことができる。図15及び図16は、図9A−図9Fに示された照明パターンを
生成するために用いることができるESHOE系を示す。図15のESHOE系
は、図1及び図3、図4、図6のシステムに利用することができる。一般に(コ
リメートされた光106或いは出力光204R−204Bのs或いはpの偏光成
分の1つのみを回折するように形成された)ESHOE系のそれぞれに必要な電
気的に切換え可能なホログラフィー光学要素の合計数は、異なった照明光の数(
通常は3)に最終画像の単色成分を表示する表示面114の部分表面の数を掛け
たものに等しい。The ESHOE system can be used to illuminate a display surface divided into three partial surfaces with R, G, and B illumination light. Another ESHOE system can be used, for example, to illuminate a display surface divided into three partial surfaces shown in FIGS. 9A-9F. FIGS. 15 and 16 show an ESHOE system that can be used to generate the illumination patterns shown in FIGS. 9A-9F. The ESHOE system shown in FIG. 15 can be used for the systems shown in FIGS. 1, 3, 4 and 6. Generally, the electrically switchable holographic optical elements required for each of the ESHOE systems (formed to diffract only one of the s or p polarization components of collimated light 106 or output light 204R-204B). The total number is the number of different illumination lights (
Usually, it is equal to 3) multiplied by the number of partial surfaces of the display surface 114 for displaying the single color component of the final image.
【0047】 図17は、図2に示されたシステムの一実施例を示す。コリメートレンズ10
4から出射したコリメートされた白色光106が202Bに入射する。フィルタ
リングされた出力光204R−204BはESHOE系1200に入射する。図
12に示されているように、ESHOE系1200は、互いに積み重なった3つ
の電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素からなる。これらの要素のそれ
ぞれは、フィルタ202Bから出射したそれぞれの波長帯域幅の出力光を部分表
面114A−114Cの1つに配向して集光する。図17に示される状態は、電
気的に切換え可能なホログラフィー光学要素1202A−1202C(図12参
照)をアクティブな状態にし、電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素1
204A−1204C及び1206A−1206Cをアクティブでない状態にす
る照明制御回路118によって達成される。FIG. 17 shows an embodiment of the system shown in FIG. Collimating lens 10
The collimated white light 106 emitted from 4 enters the 202B. The filtered output lights 204R-204B enter the ESHOE system 1200. As shown in FIG. 12, the ESHOE system 1200 consists of three electrically switchable holographic optical elements stacked on top of each other. Each of these elements directs and collects the output light of each wavelength bandwidth emitted from the filter 202B to one of the partial surfaces 114A-114C. The state shown in FIG. 17 activates the electrically switchable holographic optical elements 1202A-1202C (see FIG. 12) and the electrically switchable holographic optical element 1
This is accomplished by the illumination control circuit 118 rendering the 204A-1204C and 1206A-1206C inactive.
【0048】 図18は、図2に示されている光学系の別の実施例である。この実施例におい
て、光源100から出射した光はコリメートされてフィルタ202Aに入射する
。出力光204R−204Bは、照明光を生成するめたに透明なプレート180
2の前面に取り付けられたESHOE系1200に入射し、そこで再び配向され
る。再び配向された後、照明光はプレート1802の後面によって完全に内側に
反射され、照明光の集光及び後方の散乱した単色を補正する装置1804(プレ
ート1802の前面に取り付けられた)に入射する。次に照明光は、部分表面1
14A−114Cに至る。図12を参照すると、図18のESHOE系1200
は、3つの電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素が3つ積み重なったも
のを含む。照明制御回路(図18には図示せず)は積み重ねの内の1つにおける
電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素のみをアクティブな状態にして部
分表面を照明する。FIG. 18 is another embodiment of the optical system shown in FIG. In this embodiment, light emitted from the light source 100 is collimated and enters the filter 202A. The output light 204R-204B is applied to a transparent plate 180 for generating illumination light.
2 is incident on the ESHOE system 1200 mounted on the front surface of it and is redirected there. After being redirected, the illumination light is completely reflected inward by the rear surface of the plate 1802 and is incident on a device 1804 (mounted on the front surface of the plate 1802) which corrects the collection and backscattered monochromatic illumination light. . Next, the illumination light is applied to the partial surface 1
14A-114C. Referring to FIG. 12, the ESHOE system 1200 of FIG.
Includes a stack of three electrically switchable holographic optical elements. An illumination control circuit (not shown in FIG. 18) activates only the electrically switchable holographic optical element in one of the stacks to illuminate the partial surface.
【0049】 ESHOE系1200の電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素は軸か
らずれて動作し、スペクトル帯域幅の測定範囲を越えるため、単色及び幾何学的
光学収差の補正が必要であり、装置104によって補正されている。一例におい
て、装置1100は、赤及び緑、青の帯域幅の光のそれぞれに作動するように設
計された積み重なったホログラフィ回折要素からなる。R及びG、Bの照明光を
分ける角度が比較的大きい(これらの要素におけるブラッグホログラムの帯域幅
の角度より大きい)ため、赤及び緑、青の波長間の測定できる光のクロストーク
(cross−talk)が発生しないブラッグ角及び波長の選択は容易である
。このような場合は、装置1804のこれらの素子を切換え可能なものにする必
要はない。The electrically switchable holographic optical elements of the ESHOE system 1200 operate off-axis and exceed the measurement range of spectral bandwidth, requiring correction of monochromatic and geometric optical aberrations, and the device 104. Has been corrected. In one example, apparatus 1100 comprises stacked holographic diffraction elements designed to operate on red, green, and blue bandwidth light, respectively. Because the angles separating the R, G, and B illumination light are relatively large (greater than the angle of the Bragg hologram bandwidth in these elements), the measurable light crosstalk between the red, green, and blue wavelengths (cross- It is easy to select a Bragg angle and a wavelength at which no talk occurs. In such a case, these elements of device 1804 need not be switchable.
【0050】 上記したように、電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素は、入射光の
p偏光された成分のみに効果的に動作し、s偏光された成分は実質的に影響を受
けない。即ち電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素によって回折されな
い。結果として、利用できる光の半分が失われる。これを防ぐために、図18の
1つのESHOE系1200を一組のESHOE系1200に換えて、偏光回転
子をその中に配置させる。この実施例において、第1のESHOE系の電気的に
切換え可能なホログラフィー光学要素に入射した光のp偏光された成分は回折さ
れ、s偏光された成分は実質的に影響を受けないで透過する。偏光回転子(例え
ば無色の半波プレート)は、透過する光の偏光の向きを90度換えるように設計
されている。従って、第1のESHOE系によって回折されてp偏光された光は
s偏光され、回折されないs偏光された光はp偏光される。第2のESHOE系
では、p偏光された成分が回折され、s偏光された成分は実質的に影響を受けな
いで透過する。2つのESHOE系における電気的に切換え可能なホログラフィ
ー光学要素の特性は、どちらの場合も回折された光の出射角が同じであり、p偏
光された成分及びs偏光された成分の両方が同じ方向に出射されるように選択さ
れる。As mentioned above, the electrically switchable holographic optical element operates effectively only on the p-polarized component of the incident light, while the s-polarized component is substantially unaffected. That is, it is not diffracted by the electrically switchable holographic optical element. As a result, half of the available light is lost. To prevent this, one ESHOE system 1200 of FIG. 18 is replaced by a set of ESHOE systems 1200 and a polarization rotator is placed therein. In this embodiment, the p-polarized component of the light incident on the first switchable holographic optical element of the first ESHOE system is diffracted, and the s-polarized component is transmitted substantially unaffected. . A polarization rotator (eg, a colorless half-wave plate) is designed to change the direction of polarization of transmitted light by 90 degrees. Therefore, the p-polarized light diffracted by the first ESHOE system is s-polarized, and the s-polarized light that is not diffracted is p-polarized. In the second ESHOE system, the p-polarized component is diffracted, and the s-polarized component is transmitted substantially unaffected. The properties of the electrically switchable holographic optical elements in the two ESHOE systems are such that in each case the angle of emergence of the diffracted light is the same, and both the p- and s-polarized components are in the same direction. Are selected to be emitted.
【0051】 別法では、偏光回転子ではなくその代わりに、2つのESHOE系の電気的に
切換え可能なホログラフィー光学要素に記録されたホログラムの縞を、第1のE
SHOE系における電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素がp偏光され
た成分に動作し、第2のESHOE系における要素がs偏光された成分に動作す
るように、互いに交差して配置される。それぞれのESHOE系におけるホログ
ラムの特性は、回折されたp偏光された成分及びs偏光された成分が同じ方向に
出射するように選ばれる。Alternatively, instead of a polarization rotator, the fringes of the hologram recorded on the electrically switchable holographic optical elements of the two ESHOE systems are replaced by a first E
The electrically switchable holographic optical elements in the SHOE system operate on the p-polarized component and the elements in the second ESHOE system are arranged crosswise to operate on the s-polarized component. The properties of the hologram in each ESHOE system are chosen such that the diffracted p-polarized component and s-polarized component exit in the same direction.
【0052】 図19は、図2に示されたシステムの別の実施例である。ここでは、図10C
のフィルタ202Cを用いて、コリメートレンズ104から出射したコリメート
された白色光をフィルタリングする。更に、この切替式光学系は、ESHOE1
200と、フィルタ202CとESHOE1200との間に配置された光学補正
器(optical corrector)1902とを含む。その目的は、光
学収差を補正するためであり、後で説明する。FIG. 19 is another embodiment of the system shown in FIG. Here, FIG. 10C
The collimated white light emitted from the collimator lens 104 is filtered by using the filter 202C of (1). Further, this switching type optical system is an ESHOE1
200, and an optical corrector 1902 disposed between the filter 202C and the ESHOE 1200. The purpose is to correct optical aberration, and will be described later.
【0053】 図20は、図5に示されているESHOE1200が反射型の光学系の一実施
例の側面図及び正面図である。図20に示される光学系は、コリメートレンズ1
04からのコリメートされた光をフィルタリングするためにフィルタ202Cを
用いるという点で、図19に示された光学系に類似している。正面図には、出力
光204R及びG、BがESHOE1200によって回折され、表示面114を
順次照明する照明光R及びG、Bを生成する方法が示されている。FIG. 20 is a side view and a front view of one embodiment of the optical system in which the ESHOE 1200 shown in FIG. 5 is a reflection type. The optical system shown in FIG.
It is similar to the optics shown in FIG. 19 in that it uses a filter 202C to filter the collimated light from 04. The front view shows how the output lights 204R, G, and B are diffracted by the ESHOE 1200 to generate illumination lights R, G, and B that sequentially illuminate the display surface 114.
【0054】 更に、正面図には、出力光がESHOE系1200の入射面に入射する角度に
対する測定角度でESHOE系から出射する照明光(即ち回折された出力光)が
示されている。電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素が高効率の回折を
達成するためには、好適な回折角が必要である。更に、反射型の電気的に切換え
可能なホログラフィー光学要素は、適度な入射角及び回折角で入射する光の偏光
状態には反応しないことに注意されたい。従って、偏光損失を避けるための手段
を必要としない。Further, the front view shows illumination light (ie, diffracted output light) emitted from the ESHOE system at a measurement angle with respect to the angle at which the output light is incident on the incident surface of the ESHOE system 1200. In order for an electrically switchable holographic optical element to achieve high efficiency diffraction, a suitable diffraction angle is required. Further, it should be noted that reflective electrically switchable holographic optical elements are insensitive to the polarization state of light incident at moderate angles of incidence and diffraction. Therefore, no means for avoiding polarization loss is required.
【0055】 図21は、画像面に配向される代わりに、照明光R及びG、Bが中間の光学デ
ィフューザに2102に入射する。ディフューザは、照明光が同一の極図式とな
るように光の特性を制御するために用いられる。このディフューザは、従来技術
による、切替式でないホログラフィー光学要素が積み重なって形成されたホログ
ラフィー光整形ディフューザが好ましい。FIG. 21 shows that instead of being oriented in the image plane, the illumination light R and G, B are incident on the intermediate optical diffuser 2102. Diffusers are used to control the properties of light so that the illumination light has the same polar diagram. The diffuser is preferably a holographic light shaping diffuser formed by stacking non-switchable holographic optical elements according to the prior art.
【0056】 図22は、図2に示される光学系の別の実施例を示す。図22の切替式光学系
には、図12のESHOE系1200が用いられている。しかしながら、電気的
に切換え可能なホログラフィー光学要素のグループが並んでは配置されていない
。代わりに、電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素1202及び120
4、1206のグループは、それぞれ二色プリズムの入射面に隣接して配置され
ている。コリメートされた光106は、フィルタ202Bによってフィルタリン
グされて出力光204R−204Bになる。出力光204Rは、平面ミラー22
04によって90度偏向され、グループ1202のアクティブな状態の電気的に
切換え可能なホログラフィー光学要素の1つによって回折された後に、二色プリ
ズムの入射面に入射する。同様に、出力光204Bは、平面ミラー2206によ
って90度偏向され、回折された後二色プリズムの別の入射面に入射する。出力
光204Gは、グループ1204のアクティブな状態の電気的に切換え可能なホ
ログラフィー光学要素の1つによって回折された後、二色プリズムの三番目の入
射面に入射する。二色プリズムは、回折された光(即ち照明光R及びG、B)を
、画像面114を照明する前に、二色プリズムの出射面の後に配設された色補正
素子(color correction element)2202に再配向する。図23は、図22に
示された光学系の変更例であり、平面ミラー2204及び2206が全内反射プ
リズム2304及び2306に取り替えられている。図24は、図22の更なる
実施例を示し、出力光204R−204Bが、90度より大きい角度で電気的に
切換え可能なホログラフィー光学要素1202−1206のグループにそれぞれ
入射するように、フィルタ202Bの二色フィルタ素子及び平面ミラー2206
が配置されている。平面ミラー2204がこの別法には用いられていないことに
注意されたい。どちらの場合も、出力光は、回折された光が通常は電気的に切換
え可能なホログラフィー光学要素の出射面に対して出射される。FIG. 22 shows another embodiment of the optical system shown in FIG. The ESHOE system 1200 shown in FIG. 12 is used for the switchable optical system shown in FIG. However, groups of electrically switchable holographic optical elements are not arranged side by side. Instead, electrically switchable holographic optical elements 1202 and 120
The groups 4 and 1206 are respectively arranged adjacent to the incident surface of the dichroic prism. Collimated light 106 is filtered by filter 202B into output light 204R-204B. The output light 204R is transmitted to the plane mirror 22.
After being deflected by 90 degrees by 04 and diffracted by one of the active, electrically switchable holographic optical elements of group 1202, it impinges on the entrance surface of a dichroic prism. Similarly, the output light 204B is deflected by 90 degrees by the plane mirror 2206, diffracted, and then incident on another incident surface of the dichroic prism. Output light 204G is incident on the third entrance surface of the dichroic prism after being diffracted by one of the active, electrically switchable holographic optical elements of group 1204. The dichroic prism converts the diffracted light (i.e., the illumination light R, G, B) before illuminating the image surface 114 with a color correction element disposed after the exit surface of the dichroic prism. Reorient to 2202. FIG. 23 is a modification of the optical system shown in FIG. 22, in which the plane mirrors 2204 and 2206 are replaced by total internal reflection prisms 2304 and 2306. FIG. 24 shows a further embodiment of FIG. 22, wherein the filters 202B and 204B are such that output light 204R-204B is respectively incident on a group of electrically switchable holographic optical elements 1202-1206 at angles greater than 90 degrees. Filter element and flat mirror 2206
Is arranged. Note that planar mirror 2204 is not used in this alternative. In both cases, the output light is emitted to the exit surface of the holographic optical element where the diffracted light is usually electrically switchable.
【0057】 図18に示されている配置では、表示面上の任意の点に入射する照明光は、正
確に重なり、共通点から生成されているように見える。これは多くの反射型の表
示装置において重要な要素である。このような反射型表示装置では、投影される
最終画像の輝度は、散乱ではなく(透過型のLCDとは異なり)表示装置の鏡面
反射による。上記した実施例では、出力光がこのようには一致せず、(図21に
示されているような)ディフュージョンスクリーンを用いて変更してから、反射
型非拡散性表示装置に用いることができる。In the arrangement shown in FIG. 18, the illuminating light incident on any point on the display surface overlaps exactly and appears to be generated from a common point. This is an important factor in many reflective display devices. In such a reflective display device, the brightness of the final image projected is not due to scattering (as opposed to a transmissive LCD) but to specular reflection of the display device. In the embodiment described above, the output light does not match in this way and can be modified using a diffusion screen (as shown in FIG. 21) before being used in a reflective non-diffusing display. .
【0058】 図25は、本発明の別の実施例を示す。図25に示されている画像面114は
、ピクセル2502のアレイからなる。ピクセルは3つのセットに分けられ、そ
れぞれのセットにおける各ピクセルは画像面114を横断して均等に配置されて
いる。図25は、アレイになった画像面の一通りのピクセルの断面図である。画
像制御回路は、画像面114上の単色画像の表示を制御して、常にそれぞれのセ
ットにおける各ピクセルが最終画像の赤及び緑、青の成分の1つ(単色)を表示
し、それぞれのセットにおける各ピクセルが最終画像成分を順次、表示するよう
に制御する。FIG. 25 shows another embodiment of the present invention. The image plane 114 shown in FIG. 25 consists of an array of pixels 2502. The pixels are divided into three sets, with each pixel in each set being evenly distributed across the image plane 114. FIG. 25 is a cross-sectional view of a single pixel of the arrayed image plane. The image control circuit controls the display of the monochrome image on the image plane 114 so that each pixel in each set always displays one of the red, green, and blue components of the final image (monochrome), and Are controlled such that each pixel in the sequence sequentially displays the final image component.
【0059】 図25はまた、ESHOE系2504を示す。このESHOE系は、照明光R
又はG、Bでピクセルを照明するために用いる3つの電気的に切換え可能なホロ
グラフィー光学要素2504A−2504Cからなる複数のグループを有する。
図示されていないが、3つの電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素25
04A−2504Cからなるグループの数は、一通りのピクセルにおけるピクセ
ルの数に等しい。図25は、3つの電気的に切換え可能なホログラフィー光学要
素2504A−2504Cからなる1つのグループを示す。コリメートレンズ(
図示せず)からコリメートされた白色光106は、ESHOE系2504に入射
しなければならない。ESHOE系2504は、回折によってコリメートされた
白色光106をフィルタリング及び配向、集光して、RまたはG、Bの照明光で
各ピクセルを照明する。赤の照明光Rは、その時に最終画像の赤の単色成分を表
示しているそれらのピクセル2502に配向される。緑の照明光Gは、その時に
最終画像の緑の単色成分を表示しているそれらのピクセル2502に配向される
。青の照明光Bは、その時に最終画像の青の単色成分を表示しているそれらのピ
クセル2502に配向される。FIG. 25 also shows the ESHOE system 2504. This ESHOE system uses illumination light R
Or having a plurality of groups of three electrically switchable holographic optical elements 2504A-2504C used to illuminate the pixels in G, B.
Although not shown, three electrically switchable holographic optical elements 25
The number of groups consisting of 04A-2504C is equal to the number of pixels in a single pixel. FIG. 25 shows one group of three electrically switchable holographic optical elements 2504A-2504C. Collimating lens (
(Not shown) must be incident on the ESHOE system 2504. The ESHOE system 2504 filters, orients, and condenses the white light 106 collimated by diffraction, and illuminates each pixel with R or G, B illumination light. The red illumination light R is directed to those pixels 2502 which are then displaying the red monochromatic component of the final image. The green illumination light G is directed to those pixels 2502 which are then displaying the green monochrome component of the final image. The blue illumination light B is directed to those pixels 2502 which are then displaying the blue monochromatic component of the final image.
【0060】 ESHOE系2504は、各グループにおける電気的に切換え可能なホログラ
フィー光学要素2504A−2504Cの内の1つのみが所定の時点でアクティ
ブ状態となるように回路118によって制御される。更に、最終画像の赤又は緑
、青の単色成分を表示しているそれらのピクセル2502のみが、R又はG、B
の照明光で照明されるように、制御回路が画像制御回路116と同期している。The ESHOE system 2504 is controlled by the circuit 118 such that only one of the electrically switchable holographic optical elements 2504A-2504C in each group is active at any given time. Further, only those pixels 2502 representing the red, green, and blue monochromatic components of the final image are R or G, B
The control circuit is synchronized with the image control circuit 116 so as to be illuminated with the illumination light.
【0061】 それぞれのグループにおける電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素2
504A−2504Cのそれぞれは、そのホログラム記録用媒体に形成されたホ
ログラフィーレンズ(好ましくはマイクロレンズ)が3つ重なったものを含む。
それぞれのレンズは、照明制御回路118によって生成された好適な信号によっ
てアクティブな状態となった時に、コリメートされた光106の赤及び緑、青の
帯域幅成分のそれぞれに作用する。図25において、赤の帯域幅の光を回折する
ホログラフィーレンズのそれぞれは斜線で示され、緑の帯域幅の光を回折する各
ホログラフィーレンズは空白であり、青の帯域幅の光を回折する各ホログラフィ
ーレンズは多数の点で示されている。電気的に切換え可能なホログラフィー光学
要素のそれぞれにおける積み重なった3つのレンズは、一組の電極層(ITO)
の間に配置され、制御回路118によって一組の電極に供給される制御信号によ
って全てのレンズがアクティブ状態となる。別法では、電気的に切換え可能なホ
ログラフィー光学要素における積み重なったレンズのそれぞれ或いは各レンズを
、適切にアクティブな状態或いはアクティブでない状態に切換えることも可能で
ある。しかしながら、このような実施例の場合には、それぞれのレンズ或いはそ
れぞれの列のレンズに個別に一組のITO層が必要となる。Electrically switchable holographic optical element 2 in each group
Each of 504A-2504C includes one in which three holographic lenses (preferably microlenses) formed on the hologram recording medium are overlapped.
Each lens, when activated by a suitable signal generated by the illumination control circuit 118, acts on each of the red, green, and blue bandwidth components of the collimated light 106. In FIG. 25, each of the holographic lenses that diffract light in the red bandwidth is indicated by diagonal lines, each holographic lens that diffracts light in the green bandwidth is blank, and each holographic lens that diffracts light in the blue bandwidth is blank. Holographic lenses are indicated by a number of points. The three stacked lenses in each of the electrically switchable holographic optical elements comprise a set of electrode layers (ITO).
, And all the lenses are activated by a control signal supplied to the pair of electrodes by the control circuit 118. Alternatively, it is also possible to switch each or each of the stacked lenses in the electrically switchable holographic optical element to an appropriately active or inactive state. However, such an embodiment requires a separate set of ITO layers for each lens or lens in each row.
【0062】 図26A−図26Cは、図25に示されるESHOE系2504の動作につい
て示す。図26A−図26Cには、ピクセル2502A−2502Cと、グルー
プ2504A−2504Cのそれぞれの電気的に切換え可能なホログラフィー光
学要素の多数のレンズの内の1つのホログラフィーレンズのみが示されている。
図26Aには3段階のサイクルの第1の段階が示され、ピクセル2502A−2
502Cはそれぞれ、最終画像の緑及び赤、青の単色成分を表示する。この段階
では、第1のグループの2504Aにおけるホログラフィーレンズは制御回路1
18によって全てがアクティブな状態となっているため、第1のグループの25
04Aに含まれる赤のレンズは、そこに入射したコリメートされた白色光106
の赤の帯域幅の成分をピクセル2502Aに配向して集光し、そこに入射した他
の帯域幅の光は目立って偏向されることなく通過する。また、第1のグループの
2504Aに含まれる緑のレンズは、そこに入射したコリメートされた白色光1
06の緑の帯域幅の成分をピクセル2502Bに配向して集光し、そこに入射し
た他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。また、第1のグルー
プの2504Aに含まれる青のレンズは、そこに入射したコリメートされた白色
光106の青の帯域幅の成分をピクセル2502Cに配向して集光し、そこに入
射した他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。破線で示される
レンズは、制御回路118によってアクティブでない状態となっている。これら
のレンズは光を実質的に偏向しないで透過させる。FIGS. 26A to 26C show the operation of the ESHOE system 2504 shown in FIG. FIGS. 26A-26C show only pixels 2502A-2502C and one of the multiple lenses of each electrically switchable holographic optical element in groups 2504A-2504C.
FIG. 26A shows the first stage of a three stage cycle, where pixel 2502A-2
502C displays the green, red, and blue monochromatic components of the final image, respectively. At this stage, the holographic lens at 2504A in the first group is
Since all are in the active state by 18, 25 in the first group
The red lens included in 04A is the collimated white light 106 incident thereon.
The red bandwidth component of is directed to pixel 2502A and collected, and other bandwidth light incident thereon passes without noticeable deflection. The green lens included in the first group 2504A is the collimated white light 1 incident thereon.
The green bandwidth component of 06 is directed and collected at pixel 2502B, and other bandwidth light incident thereon is transmitted without noticeable deflection. The blue lens included in the first group 2504A also directs and concentrates the blue bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon to the pixel 2502C, and the other incident thereon. Bandwidth light is transmitted without noticeable deflection. The lens indicated by the broken line is in an inactive state by the control circuit 118. These lenses transmit light substantially undeflected.
【0063】 図26Bに示されている3段階のサイクルの第2の段階では、ピクセル250
2A−2502Cはそれぞれ、最終画像の赤及び青、緑の単色成分を表示する。
また、この段階では、第2のグループの2504Bに含まれるホログラフィーレ
ンズは、制御回路118によって全てアクティブな状態となっているため、第1
のグループの2504Bに含まれる赤のレンズは、そこに入射したコリメートさ
れた白色光106の赤の帯域幅成分をピクセル2502Aに配向して集光し、そ
こに入射した他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。また、第
1のグループ2504Bに含まれる緑のレンズは、そこに入射したコリメートさ
れた白色光106の緑の帯域幅成分をピクセル2502Cに配向して集光し、そ
こに入射した他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。また、第
1のグループの2504Bに含まれる青のレンズは、そこに入射したコリメート
された白色光106の青の帯域幅成分をピクセル2502Bに配向して集光し、
そこに入射した他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。In the second phase of the three-phase cycle shown in FIG.
2A-2502C respectively display the red, blue and green monochromatic components of the final image.
At this stage, the holographic lenses included in the second group 2504B are all activated by the control circuit 118.
The red lens included in the group 2504B collects the red bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon by directing it to the pixel 2502A and condensing the other bandwidth light incident thereon. Transmission without noticeable deflection. The green lens included in the first group 2504B also directs and condenses the green bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon to the pixel 2502C, and the other bandwidth incident thereon. Is transmitted without being noticeably deflected. The blue lens included in the first group 2504B also directs and collects the blue bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon to the pixel 2502B,
Light of other bandwidths incident thereon is transmitted without being noticeably deflected.
【0064】 図26Cに示される3段階のサイクルの最後の段階では、ピクセル2502A
−2502Cは、最終画像の青及び緑、赤の単色成分をそれぞれ表示する。また
この段階では、第2のグループの2504Cに含まれるホログラフィーレンズは
、制御回路118によって全てアクティブな状態となっているため、第1のグル
ープの2504Cに含まれる赤のレンズはそこに入射したコリメートされた白色
光106の赤の帯域幅成分をピクセル2502Cに配向して集光し、そこに入射
した他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。また、第1のグル
ープの2504Cに含まれる緑のレンズは、そこに入射したコリメートされた白
色光106の緑の帯域幅成分をピクセル2502Bに配向して集光し、そこに入
射した他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。また、第1のグ
ループの2504Cに含まれる青のレンズは、そこに入射したコリメートされた
白色光106の青の帯域幅成分をピクセル2502Aに配向して集光し、そこに
入射した他の帯域幅の光は目立って偏向されることなく透過する。In the last stage of the three stage cycle shown in FIG. 26C, pixel 2502A
-2502C displays the blue, green, and red single color components of the final image, respectively. Also, at this stage, the holographic lenses included in the second group 2504C are all activated by the control circuit 118, so that the red lenses included in the first group 2504C are The red bandwidth component of the white light 106 is focused and focused on the pixel 2502C, and the light of the other bandwidth incident thereon is transmitted without being noticeably deflected. The green lens included in the first group 2504C also directs and condenses the green bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon to the pixel 2502B, and the other bands incident thereon. Light of a width is transmitted without being noticeably deflected. The blue lens included in the first group 2504C also directs and concentrates the blue bandwidth component of the collimated white light 106 incident thereon to the pixel 2502A, and the other bands incident thereon. Light of a width is transmitted without being noticeably deflected.
【0065】 次の最終画像のためにこの3段階のサイクルが繰り返される。この時、各段階
の切換えは速やかに行われなければならない。この方法では、観察者には、コリ
メートされた白色光114の赤及び緑、青の成分全てが常に使われて、画面11
4がフルカラーの画像で表示されているように見える。特定のピクセルが、任意
の時点で1つ以上の単色成分が欠けた一部の最終画像を表示する場合、その特定
の動作中に照明光がそのピクセルに配向して集光されず、その特定のサイクル中
にそのピクセルには特定の色が表示されない。例えば、赤のスペクトル成分のみ
を有する画像の一部を所定のピクセルが表示する場合、緑または青の照明光はそ
こに集光されない。The three-step cycle is repeated for the next final image. At this time, the switching between the steps must be performed promptly. In this way, the observer will always use all of the red, green, and blue components of the collimated white light 114,
4 appears to be displayed as a full-color image. If a particular pixel displays some final image that lacks one or more monochromatic components at any one time, during that particular operation the illumination light will not be directed to that pixel and will not be collected. During this cycle, the pixel does not display a particular color. For example, if a given pixel displays a portion of an image having only red spectral components, no green or blue illumination light will be focused there.
【0066】 図27に示された画像形成装置の更なる実施例では、画像面114が図25に
示されているようにピクセルが配置され、制御回路116の制御によって動作す
る。しかしながら、この実施例では、コリメートされた光106はESHOE系
2700にから配向装置2704に向かって反射され、そこで赤及び緑、青の照
明光がピクセル2502に配向される。In a further embodiment of the image forming apparatus shown in FIG. 27, the image plane 114 is arranged with pixels as shown in FIG. However, in this embodiment, the collimated light 106 is reflected from the ESHOE system 2700 toward the orienting device 2704, where red, green, and blue illumination light is directed to the pixel 2502.
【0067】 より詳しくは、ESHOE系2700は、3つの反射型の電気的に切換え可能
なホログラフィー光学要素からなる。一実施例では、電気的に切換え可能なホロ
グラフィー光学要素2702A−2702Cは、図25に示されたものと同様に
配置することができ、ホログラフィーミラーの3つのアレイからなる電気的に切
換え可能なホログラフィー光学要素のそれぞれのグループを必要としない。別法
では、電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素のそれぞれは、3つの大き
なホログラフィーミラーに埋め込むことも可能である。反射型の電気的に切換え
可能なホログラフィー光学要素は、入射した面と同じ面から光りが出射されると
いう点でミラーと同じように動作する。しかしながら、反射型の電気的に切換え
可能なホログラフィー光学要素では、入射光が回折され、回折された光が入射し
た表面と同じ表面から出射される。More specifically, the ESHOE system 2700 consists of three reflective, electrically switchable holographic optical elements. In one embodiment, the electrically switchable holographic optical elements 2702A-2702C can be arranged in a manner similar to that shown in FIG. No separate group of optical elements is required. Alternatively, each of the electrically switchable holographic optical elements could be embedded in three large holographic mirrors. Reflective, electrically switchable holographic optical elements operate similarly to mirrors in that light exits from the same plane as the plane of incidence. However, in reflective electrically switchable holographic optical elements, the incident light is diffracted and the diffracted light exits from the same surface as the incident surface.
【0068】 電気的に切換え可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、矢印A及びB、C
によって示されたように、3つの所定の出射角で、光106の赤及び緑、青の成
分を回折するように配置されている。制御回路118は、電気的に切換え可能な
ホログラフィー光学要素2702A−2702Cのそれぞれを順次アクティブな
状態とする。従って、1つの素子がアクティブな状態である時は、他の2つの素
子はアクティブな状態ではない。素子2702Aがアクティブな状態の時、赤の
照明光が矢印Aの方向に放射され、緑及び赤の照明光はそれぞれは矢印B及びC
の方向に放射される。素子2702Cがアクティブな状態の時、赤の光が矢印C
の方向に放射され、緑及び青の光がそれぞれ矢印A及びBの方向に放射される。The electrically switchable holographic optical elements are indicated by arrows A and B, C, respectively.
Are arranged to diffract the red, green, and blue components of light 106 at three predetermined exit angles. The control circuit 118 sequentially activates each of the electrically switchable holographic optical elements 2702A-2702C. Thus, when one element is active, the other two elements are not active. When element 2702A is active, red illumination light is emitted in the direction of arrow A, and green and red illumination light are respectively represented by arrows B and C.
In the direction of When the element 2702C is active, the red light is
, And green and blue light are emitted in the directions of arrows A and B, respectively.
【0069】 配向装置2704は、入射した光をその波長によって角度を偏向する受動的な
光学素子(レンズのような素子やホログラフィー素子などのプリズム状の素子か
らなるアレイなど)から実質的になる。装置2704は、矢印Aの方向から入射
した光をピクセル2502からなる1つのセット上に配向し、矢印B及びCの方
向から入射した光をピクセルからなる第2及び第3のセット上に配向する。これ
らのピクセルの各セットは、それぞれのセットが最終画像の赤又は緑、青の単色
成分の何れかを任意の時点で表示し、それぞれのセットがこれらの画像成分の全
てを順次、表示するように、制御回路116によって制御される。制御回路11
6及び118は同期して動作する。例えば、電気的に切換え可能なホログラフィ
ー光学要素2702Aがアクティブな状態の時は、装置2704がその時点で最
終画像の赤の単色成分を表示しているピクセル上に赤の光を配向する。この実施
例の装置の動作のその他の点は、図25を参照して説明したものに類似している
。The orienting device 2704 is substantially composed of a passive optical element (an element such as a lens or an array of prism-like elements such as a holographic element) that deflects an angle of incident light according to its wavelength. Apparatus 2704 directs light incident from the direction of arrow A onto one set of pixels 2502 and directs light incident from the directions of arrows B and C onto second and third sets of pixels. . Each set of these pixels is such that each set displays any of the red, green, and blue monochromatic components of the final image at any given time, and each set sequentially displays all of these image components. Is controlled by the control circuit 116. Control circuit 11
6 and 118 operate synchronously. For example, when the electrically switchable holographic optical element 2702A is active, the device 2704 directs red light onto the pixels that are now displaying the red monochromatic component of the final image. Other aspects of the operation of the device of this embodiment are similar to those described with reference to FIG.
【0070】 前記した装置の好適な実施例では、配向装置2704は、3つのホログラフィ
ー素子が組み合わさって形成され、それぞれは赤及び緑、青の波長で動作するよ
うに最適化されている。In the preferred embodiment of the device described above, the orientation device 2704 is formed from a combination of three holographic elements, each optimized to operate at the red, green, and blue wavelengths.
【0071】 本発明は、現在最も実際的で好適な実施例であると思われるものに関係して説
明したが、本発明は開示した実施例に限定されるものではなく、様々な改良及び
変更は本発明の範囲内と見なされる。Although the present invention has been described with reference to what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, the present invention is not limited to the disclosed embodiment, but includes various improvements and modifications. Is considered to be within the scope of the present invention.
本発明は、種々の変形及び変更形態を受け入れることができるが、その特定の
実施形態が例示のために示されており、その図面に関して以下に詳細に説明され
る。しかしながら、図面及びその詳細な説明は、開示された特定の実施形態に本
発明を制限することを意図してはいないことを理解されたい。本発明は、添付の
請求の範囲によって規定されるような本発明の精神及び範囲内に入る全ての変更
形態、等価形態及び別形態を網羅するものである。 本発明は、添付の図面を参照することにより、より理解が深まる場合もあり、
その種々の目的、特徴及び利点は当業者に明らかになるであろう。While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof have been shown by way of example and will be described in detail below with reference to the drawings. It should be understood, however, that the drawings and detailed description are not intended to limit the invention to the particular embodiments disclosed. The present invention covers all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The invention may be better understood with reference to the accompanying drawings,
Its various objects, features and advantages will be apparent to those skilled in the art.
【図1】 有色光を生成するための透過型の素子及び画像生成装置の第1の実施形態を示
す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a transmission type element for generating colored light and an image generation apparatus.
【図2】 有色光を生成するための透過型の素子及び画像生成装置の第2の実施形態を示
す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a second embodiment of a transmission-type element for generating colored light and an image generating apparatus.
【図3】 有色光を生成するための透過型の素子及び画像生成装置の第3の実施形態を示
す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a third embodiment of a transmissive element for generating colored light and an image generating apparatus.
【図4】 有色光を生成するための反射型の素子及び画像生成装置の第1の実施形態を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of a reflection-type element for generating colored light and an image generating apparatus.
【図5】 有色光を生成するための反射型の素子及び画像生成装置の第2の実施形態を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of a reflection-type element for generating colored light and an image generating apparatus.
【図6】 有色光を生成するための反射型の素子及び画像生成装置の第3の実施形態を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of a reflection-type element for generating colored light and an image generating apparatus.
【図7A】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及び
画像表面の一実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 7A illustrates an operational aspect of one embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図7B】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及び
画像表面の一実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 7B illustrates an operational aspect of one embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図7C】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及び
画像表面の一実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 7C illustrates an operational aspect of one embodiment of a switchable optical system and an image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図8】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及び
画像表面の別の実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 8 illustrates an operational aspect of another embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS. 1-6.
【図9A】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及
び画像表面のさらに別の実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 9A illustrates an operational aspect of yet another embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図9B】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及
び画像表面のさらに別の実施形態の動作上の態様を示す図である。9A and 9B illustrate operational aspects of yet another embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図9C】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及び
画像表面のさらに別の実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 9C illustrates the operational aspects of yet another embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図9D】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及
び画像表面のさらに別の実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 9D illustrates the operational aspects of yet another embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図9E】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及び
画像表面のさらに別の実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 9E illustrates an operational aspect of yet another embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS. 1-6.
【図9F】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる切替式光学系及び
画像表面のさらに別の実施形態の動作上の態様を示す図である。FIG. 9F illustrates an operational aspect of yet another embodiment of a switchable optical system and image surface that can be used in the embodiments shown in FIGS. 1-6.
【図10A】 図2及び図5に示される実施形態において用いることができるフィルタの別の
実施形態を示す図である。FIG. 10A illustrates another embodiment of a filter that can be used in the embodiments shown in FIGS. 2 and 5.
【図10B】 図2及び図5に示される実施形態において用いることができるフィルタの別の
実施形態を示す図である。FIG. 10B shows another embodiment of a filter that can be used in the embodiments shown in FIGS. 2 and 5.
【図10C】 図2及び図5に示される実施形態において用いることができるフィルタの別の
実施形態を示す図である。FIG. 10C illustrates another embodiment of a filter that can be used in the embodiments shown in FIGS. 2 and 5.
【図11】 電気的に切替可能なホログラフィー光学要素の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of an electrically switchable holographic optical element.
【図12】 図2、図3、図5及び図6の切替式光学系において用いることができる電気的
に切替可能なホログラフィー光学要素の一実施形態を示す図である。FIG. 12 illustrates one embodiment of an electrically switchable holographic optical element that can be used in the switchable optics of FIGS. 2, 3, 5, and 6;
【図13】 図1及び図4の切替式光学系において用いることができる電気的に切替可能な
ホログラフィー光学要素の一実施形態を示す図である。FIG. 13 illustrates one embodiment of an electrically switchable holographic optical element that can be used in the switchable optics of FIGS. 1 and 4.
【図14】 図3及び図6の切替式光学系において用いることができる電気的に切替可能な
ホログラフィー光学要素の一実施形態を示す図である。FIG. 14 illustrates one embodiment of an electrically switchable holographic optical element that can be used in the switchable optics of FIGS. 3 and 6;
【図15】 図2、図3、図5及び図6の切替式光学系において用いることができる電気的
に切替可能なホログラフィー光学要素の別の実施形態を示す図である。FIG. 15 illustrates another embodiment of an electrically switchable holographic optical element that can be used in the switchable optics of FIGS. 2, 3, 5 and 6;
【図16】 図1及び図4の切替式光学系において用いることができる電気的に切替可能な
ホログラフィー光学要素の別の実施形態を示す図である。FIG. 16 illustrates another embodiment of an electrically switchable holographic optical element that can be used in the switchable optics of FIGS. 1 and 4.
【図17】 図2に示される光学系の一実施形態を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing one embodiment of the optical system shown in FIG. 2;
【図18】 図2に示される光学系の別の実施形態を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing another embodiment of the optical system shown in FIG. 2;
【図19】 図2に示される光学系のさらに別の実施形態を示す図である。FIG. 19 is a view showing still another embodiment of the optical system shown in FIG. 2;
【図20】 図5に示される光学系の一実施形態を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing one embodiment of the optical system shown in FIG.
【図21】 図1〜図6に示される実施形態において用いることができる電気的に切替可能
なホログラフィー光学要素及び光拡散器を示す図である。FIG. 21 illustrates an electrically switchable holographic optical element and light diffuser that can be used in the embodiments shown in FIGS.
【図22】 図2の実施形態において用いることができる切替式光学系の別の実施形態を示
す図である。FIG. 22 illustrates another embodiment of a switchable optical system that can be used in the embodiment of FIG.
【図23】 図22の変更形態の切替式光学系を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a switchable optical system according to a modification of FIG. 22;
【図24】 図22の変更形態の切替式光学系を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a switchable optical system according to a modification of FIG. 22;
【図25】 有色光を生成するための透過型の素子及び画像生成装置の第4の実施形態を示
す図である。FIG. 25 is a diagram showing a fourth embodiment of a transmissive element for generating colored light and an image generating apparatus.
【図26A】 図25に示される有色光を生成するための透過型の素子の動作上の態様を示す
図である。26A is a diagram showing an operational aspect of a transmission type element for generating colored light shown in FIG. 25. FIG.
【図26B】 図25に示される有色光を生成するための透過型の素子の動作上の態様を示す
図である。FIG. 26B is a diagram showing an operational aspect of the transmission type element for generating colored light shown in FIG. 25;
【図26C】 図25に示される有色光を生成するための透過型の素子の動作上の態様を示す
図である。26C is a diagram showing an operational aspect of the transmission type element for generating the colored light shown in FIG. 25. FIG.
【図27】 有色光を生成するための反射型の素子及び画像生成装置の第4の実施形態を示
す図である。FIG. 27 is a diagram showing a fourth embodiment of a reflection-type element for generating colored light and an image generating apparatus.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/29 G02F 1/29 H04N 9/31 H04N 9/31 C (31)優先権主張番号 60/157,796 (32)優先日 平成11年10月5日(1999.10.5) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 2H049 AA25 AA43 AA50 AA60 AA68 2H088 EA15 EA48 FA30 HA12 HA24 HA28 MA20 2H091 FA14Z FA26X FA41Z GA01 JA02 LA30 2K002 AA07 AB07 AB10 AB40 BA06 CA14 HA08 5C060 AA07 BA08 BB13 BC01 HB07 HC00 JA25 JB06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02F 1/29 G02F 1/29 H04N 9/31 H04N 9/31 C (31) Priority claim number 60/157 , 796 (32) Priority date October 5, 1999 (1999.10.5) (33) Priority country United States (US) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK) , ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR) , NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ , TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI , GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA , UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZWF term (reference) 2H049 AA25 AA43 AA50 AA60 AA68 2H088 EA15 EA48 FA30 HA12 HA24 HA28 MA20 2H091 FA14Z FA26X FA41Z GA01 JA02 LA30 2K002 AA07 AB06 AB07 AB07 AB07 BA08 BB13 BC01 HB07 HC00 JA25 JB06
Claims (23)
記各ホログラフィー光学要素がアクティブ状態と非アクティブ状態との間で電気
的に切替可能である、第1のグループの電気的に切替可能なホログラフィー光学
要素を備える切替式光学系であって、前記第1、前記第2及び前記第3の電気的
に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、前記アクティブ状態で動作す
るときに入射光を回折するように構成され、また前記第1、前記第2及び前記第
3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、前記非アクティブ
状態で動作するときに入射光を実質的に変更せずに透過する、該切替式光学系と
、 前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要
素に接続される第1の制御回路であって、前記第1、前記第2及び前記第3の電
気的に切替可能なホログラフィー光学要素が前記制御回路によって、前記アクテ
ィブ状態と前記非アクティブ状態とを切り替えられる、該制御回路とを備え、 前記第1の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素により回折された光は
、平面の第1の領域を通過し、 前記第2の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素により回折された光は
、前記平面の第2の領域を通過し、 前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素により回折された光は
、前記平面の第3の領域を通過し、 前記第2の領域は、前記平面の前記第1の領域と前記第3の領域との間に配置
されることを特徴とする装置。1. An apparatus, comprising: first, second and third electrically switchable holographic optical elements, each of said holographic optical elements being electrically connected between an active state and an inactive state. A switchable optical system comprising a first group of electrically switchable holographic optical elements that are switchable, wherein said first, said second and said third electrically switchable holographic optical elements. Are each configured to diffract incident light when operating in the active state, and wherein the first, second and third electrically switchable holographic optical elements are each configured to be in the inactive state. The switchable optical system, which transmits the incident light substantially unchanged when operating in the first, the first, the second and the third electrically switchable holography A first control circuit connected to the optical element, wherein the first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are controlled by the control circuit to the active state and the inactive state. And the control circuit, wherein the light diffracted by the first electrically switchable holographic optical element passes through a first area of a plane, and the second electrically switchable Light diffracted by the possible holographic optical element passes through a second area of the plane, and light diffracted by the third electrically switchable holographic optical element is transmitted by a third area of the plane. And wherein the second region is located between the first region and the third region of the plane.
グラフィー光学要素はそれぞれ、第1の帯域幅の入射光を回折するように構成さ
れることを特徴とする請求項1に記載の装置。2. The apparatus of claim 1, wherein the first, second and third electrically switchable holographic optical elements are each configured to diffract incident light of a first bandwidth. The device according to claim 1.
グラフィー光学要素はそれぞれ、前記第1の制御回路によって個別の前記アクテ
ィブ状態と前記非アクティブ状態とを切り替えられるように構成されることを特
徴とする請求項2に記載の装置。3. The first, second and third electrically switchable holographic optical elements are each individually switchable between the active state and the inactive state by the first control circuit. 3. The device according to claim 2, wherein the device is configured as follows.
に切替可能なホログラフィー光学要素のうちの1つのみが、任意の時点でアクテ
ィブになるように、前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替可能なホロ
グラフィー光学要素を順次、周期的に前記アクティブ状態と前記非アクティブ状
態で切り替えるように構成されることを特徴とする請求項3に記載の装置。4. The control circuit as claimed in claim 1, wherein only one of the first, second and third electrically switchable holographic optical elements is active at any time. 4. The method of claim 3, wherein the first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are sequentially and periodically switched between the active state and the inactive state. The described device.
グラフィー光学要素はそれぞれ、第1、第2及び第3の帯域幅の入射光を回折す
るように構成され、前記第1、前記第2及び前記第3の帯域幅の入射光は互いに
異なることを特徴とする請求項1に記載の装置。5. The first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are configured to diffract incident light of first, second, and third bandwidths, respectively. The apparatus of claim 1, wherein incident light of the first, second, and third bandwidths are different from each other.
グラフィー光学要素は、前記制御回路によって集合的に前記アクティブ状態と前
記非アクティブ状態とを切り替えられることを特徴とする請求項5に記載の装置
。6. The first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are collectively switched between the active state and the inactive state by the control circuit. The apparatus according to claim 5, wherein
、ホログラムを記録するホログラフィー記録媒体を備え、前記ホログラフィー記
録媒体は、 モノマー ジペンタエリトリトール ヒドロキシペンタアクリラート(dipent
aerythritol hydroxypentaacrylate)と、 液晶と、 架橋結合モノマーと、 共開始剤と、 光開始剤染料とを含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。7. Each of said electrically switchable holographic optical elements comprises a holographic recording medium for recording a hologram, said holographic recording medium comprising a monomer dipentaerythritol hydroxypentaacrylate (dipent).
The device of claim 1, comprising: aerythritol hydroxypentaacrylate), a liquid crystal, a crosslinking monomer, a coinitiator, and a photoinitiator dye.
、ポリマー分散液晶材料内で干渉パターンを露光することにより形成されるホロ
グラムを含み、前記ポリマー分散液晶材料は、露光前に、 重合可能なモノマーと、 液晶と、 架橋結合モノマーと、 共開始剤と、 光開始剤染料とを含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。8. The electrically switchable holographic optical elements each include a hologram formed by exposing an interference pattern in a polymer dispersed liquid crystal material, wherein the polymer dispersed liquid crystal material is polymerized prior to exposure. The device of claim 1, comprising a possible monomer, a liquid crystal, a crosslinking monomer, a coinitiator, and a photoinitiator dye.
可能なホログラフィー光学要素を備える第2のグループの電気的に切替可能なホ
ログラフィー光学要素であって、前記第2のグループの前記第1、前記第2及び
前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、アクティブ
状態と非アクティブ状態との間で電気的に切替可能であり、前記第2のグループ
の前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要
素はそれぞれ、前記制御回路によって前記アクティブ状態と前記非アクティブ状
態との間で切り替えられ、前記第2のグループの前記第1、前記第2及び前記第
3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、前記アクティブ状
態で動作するときに入射光を回折するように構成され、また前記第2のグループ
の前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要
素はそれぞれ、前記非アクティブ状態で動作するときに入射光を実質的に変更せ
ずに透過する、該第2のグループの電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
と、 前記第1の制御回路に接続される第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替
可能なホログラフィー光学要素を備える第3のグループの電気的に切替可能なホ
ログラフィー光学要素であって、前記第3のグループの前記第1、前記第2及び
前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、アクティブ
状態と非アクティブ状態との間で電気的に切替可能であり、前記第3のグループ
の前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要
素はそれぞれ、前記制御回路によって前記アクティブ状態と前記非アクティブ状
態との間で切り替えられ、前記第3のグループの前記第1、前記第2及び前記第
3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、前記アクティブ状
態で動作するときに入射光を回折するように構成され、また前記第3のグループ
の前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要
素はそれぞれ、前記非アクティブ状態で動作するときに入射光を実質的に変更せ
ずに透過する、該第3のグループの電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
とを備え、 前記第2のグループの前記第1の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
によって回折される光は前記平面の前記第3の領域を通過し、 前記第2のグループの前記第2の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
によって回折される光は前記平面の前記第1の領域を通過し、 前記第2のグループの前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
によって回折される光は前記平面の前記第2の領域を通過し、 前記第3のグループの前記第1の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
によって回折される光は前記平面の前記第2の領域を通過し、 前記第3のグループの前記第2の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
によって回折される光は前記平面の前記第3の領域を通過し、 前記第3のグループの前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
によって回折される光は前記平面の前記第1の領域を通過することを特徴とする
請求項1に記載の装置。9. The second group of electricity, wherein the photo-orientation device further comprises first, second and third electrically switchable holographic optical elements connected to the first control circuit. Switchable holographic optical elements, wherein the first, second, and third electrically switchable holographic optical elements of the second group each have an active state and an inactive state. The first, the second and the third electrically switchable holographic optical elements of the second group are each electrically switchable between the active state and the non-active state by the control circuit. The first, the second and the third electrically switchable holographic optical elements of the second group each being switched between active states. The first, second, and third electrically switchable holographic optical elements of the second group are each configured to diffract incident light when operating in the active state, A second group of electrically switchable holographic optical elements that transmit incident light substantially unchanged when operating in an inactive state; and a first group connected to the first control circuit. A third group of electrically switchable holographic optical elements comprising said second and third electrically switchable holographic optical elements, wherein said first and said second groups of said third group are electrically switchable. 2 and the third electrically switchable holographic optical element are each electrically switchable between an active state and an inactive state, and Each of said first, second and third electrically switchable holographic optical elements is switched between said active state and said inactive state by said control circuit, and The first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are each configured to diffract incident light when operating in the active state, and wherein the first, second, and third electrically switchable holographic optical elements diffract incident light when operating in the active state. A third group wherein each of the first, second and third electrically switchable holographic optical elements transmits incident light substantially unchanged when operating in the inactive state. Electrically switchable holographic optical elements of the second group of said first electrically switchable holographic optical elements. The light to be folded passes through the third area of the plane, and the light diffracted by the second group of electrically switchable holographic optical elements of the second group is the first area of the plane. The light diffracted by the third electrically switchable holographic optical element of the second group passes through the second area of the plane, and the first group of the third group The light diffracted by the electrically switchable holographic optical element of the first group passes through the second region of the plane and is diffracted by the second electrically switchable holographic optical element of the third group. Light passes through the third region of the plane, and light diffracted by the third electrically switchable holographic optical element of the third group is transmitted to the first region of the plane. Apparatus according to claim 1, characterized in that passing through the pass.
電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、第1の帯域幅の入射光
を回折するように構成され、前記第2のグループの前記第1、前記第2及び前記
第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、第2の帯域幅の
入射光を回折するように構成され、前記第3のグループの前記第1、前記第2及
び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、第3の帯
域幅の入射光を回折するように構成され、前記第1、前記第2及び前記第3の帯
域幅は互いに異なることを特徴とする請求項9に記載の装置。10. The first, second, and third electrically switchable holographic optical elements of the first group are each configured to diffract incident light of a first bandwidth. The first, second and third electrically switchable holographic optical elements of the second group are each configured to diffract incident light of a second bandwidth; Wherein the first, second and third electrically switchable holographic optical elements are each configured to diffract incident light of a third bandwidth, and wherein the first, second and The apparatus of claim 9, wherein the third bandwidth is different from the third bandwidth.
それぞれ、前記第1の制御回路によって個別に前記アクティブ状態と前記非アク
ティブ状態との間で切り替えられるように構成され、前記第2の電気的に切替可
能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、前記第1の制御回路によって個別に前
記アクティブ状態と前記非アクティブ状態との間で切り替えられるように構成さ
れ、前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素はそれぞれ、前記第
1の制御回路によって個別に前記アクティブ状態と前記非アクティブ状態との間
で切り替えられるように構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。11. The first electrically switchable holographic optical elements are each configured to be individually switched between the active state and the inactive state by the first control circuit, and The second electrically switchable holographic optical elements are each configured to be individually switched between the active state and the inactive state by the first control circuit, and wherein the third electrically switchable holographic optical elements are configured to be individually switched between the active state and the inactive state by the first control circuit. The apparatus of claim 10, wherein each switchable holographic optical element is configured to be individually switched between the active state and the inactive state by the first control circuit.
ログラフィー光学要素のうちの1つのみが、任意の時点でアクティブになるよう
に、前記第1の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素を順次、周期的に前
記アクティブ状態と前記非アクティブ状態で切り替えるように構成され、前記第
1の制御回路は、前記第2の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素のうち
の1つのみが、任意の時点でアクティブになるように、前記第2の電気的に切替
可能なホログラフィー光学要素を順次、周期的に前記アクティブ状態と前記非ア
クティブ状態で切り替えるように構成され、また前記制御回路は、前記第3の電
気的に切替可能なホログラフィー光学要素のうちの1つのみが、任意の時点でア
クティブになるように、前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素
を順次、周期的に前記アクティブ状態と前記非アクティブ状態で切り替えるよう
に構成され、前記制御回路は、任意の時点で、前記第1、前記第2及び前記第3
のグループの電気的に切替可能なホログラフィー光学要素のそれぞれにおいて、
前記電気的に切替可能なホログラフィー光学要素うちの1つのみをアクティブ状
態にするように構成されることを特徴とする請求項11に記載の装置。12. The first control circuit controls the first electrical switch such that only one of the first electrically switchable holographic optical elements is active at any time. And the first control circuit is configured to sequentially and periodically switch the holographic optical elements that can be switched between the active state and the inactive state. The second electrically switchable holographic optical element is sequentially and periodically switched between the active state and the inactive state such that only one of them is active at any time. Also, the control circuit may be configured to cause only one of the third electrically switchable holographic optical elements to be active at any time. The third electrically switchable holographic optical element is configured to be sequentially and periodically switched between the active state and the inactive state, and the control circuit is configured to control the first, the second and the third at any time. 2 and the third
In each of the group of electrically switchable holographic optical elements:
The apparatus of claim 11, wherein only one of the electrically switchable holographic optical elements is configured to be active.
ログラフィー光学要素はそれぞれ、第1、第2及び第3の帯域幅の入射光を回折
するように構成され、前記第1、前記第2及び前記第3の帯域幅の入射光は互い
に異なることを特徴とする請求項9に記載の装置。13. The first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are configured to diffract incident light of first, second, and third bandwidths, respectively. 10. The apparatus of claim 9, wherein incident light of the first, second, and third bandwidths are different from each other.
のグループの電気的に切替可能なホログラフィー光学要素の前記第1、前記第2
及び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素を順次、周期的に前
記アクティブ状態と前記非アクティブ状態との間で切り替えるように構成され、
前記第1、前記第2及び前記第3のグループの電気的に切替可能なホログラフィ
ー光学要素のうちの1つのみの前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替
可能なホログラフィー光学要素のみが、任意の時点でアクティブになるようにす
ることを特徴とする請求項13に記載の装置。14. The first control circuit according to claim 1, wherein the first, second, and third control circuits include:
Said first, said second of electrically switchable holographic optical elements of the group of
And the third electrically switchable holographic optical element is sequentially and periodically switched between the active state and the inactive state,
The first, second, and third electrically switchable holographic optics of only one of the first, second, and third groups of electrically switchable holographic optical elements. 14. The apparatus according to claim 13, wherein only the element is activated at any time.
トレンズと、 前記コリメートレンズによってコリメートされた光を受光し、かつフィルタリ
ングするためのフィルタとをさらに備え、 前記フィルタは、前記受光し、コリメートされた光をフィルタリングし、空間
的に個別の第1、第2及び第3の帯域幅の光にすることを特徴とする請求項1に
記載の装置。15. A light source for generating light including light of first, second, and third bandwidths; a collimating lens for receiving and collimating light generated by the light source; A filter for receiving and filtering the light collimated by the collimating lens, wherein the filter filters the received and collimated light and spatially separate first, second, and third light. 3. The device according to claim 1, wherein the light is of a bandwidth of 3.
前記第1の帯域幅の光を受光し、かつ回折するように構成され、前記第2の電気
的に切替可能なホログラフィー光学要素は前記第2の帯域幅の光を受光し、かつ
回折するように構成され、前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要
素は前記第3の帯域幅の光を受光し、かつ回折するように構成されることを特徴
とする請求項15に記載の装置。16. The first electrically switchable holographic optical element wherein the first electrically switchable holographic optical element is configured to receive and diffract light of the first bandwidth. An optical element is configured to receive and diffract the light of the second bandwidth, the third electrically switchable holographic optical element receives light of the third bandwidth, and The apparatus of claim 15, wherein the apparatus is configured to diffract.
の光源と、 前記光源によって生成される光を受光し、かつコリメートするためのコリメー
トレンズとをさらに備え、 前記第1、前記第2及び前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要
素はそれぞれ、前記光源によって生成されるコリメートされた光を受光するよう
に構成され、 前記第1の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素は、アクティブ状態で
、前記第1の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素によって受光される前
記コリメートされた光の前記第2及び前記第3の帯域幅の光を透過するとともに
、前記第1の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素によって受光される前
記コリメートされた光の前記第1の帯域幅の光を回折するように構成され、 前記第2の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素は、アクティブ状態で
、前記第2の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素によって受光される前
記コリメートされた光の前記第1及び前記第3の帯域幅の光を透過するとともに
、前記第2の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素によって受光される前
記コリメートされた光の前記第2の帯域幅の光を回折するように構成され、 前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素は、アクティブ状態で
、前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素によって受光される前
記コリメートされた光の前記第1及び前記第2の帯域幅の光を透過するとともに
、前記第3の電気的に切替可能なホログラフィー光学要素によって受光される前
記コリメートされた光の前記第3の帯域幅の光を回折するように構成されること
を特徴とする請求項1に記載の装置。17. A light source for generating light including light of the first, second, and third bandwidths, and a collimating lens for receiving and collimating light generated by the light source. Wherein the first, second, and third electrically switchable holographic optical elements are each configured to receive collimated light generated by the light source; Switchable holographic optical element, in an active state, transmits the second and third bandwidths of collimated light received by the first electrically switchable holographic optical element. And diffracts light of the first bandwidth of the collimated light received by the first electrically switchable holographic optical element. Wherein the second electrically switchable holographic optical element is in an active state, the first and the second of the collimated light being received by the second electrically switchable holographic optical element. Configured to transmit light of the third bandwidth and diffract light of the second bandwidth of the collimated light received by the second electrically switchable holographic optical element. Wherein the third electrically switchable holographic optical element is in an active state, the first and the second of the collimated light received by the third electrically switchable holographic optical element. The collimator transmits light of a second bandwidth and is received by the third electrically switchable holographic optical element. Apparatus according to claim 1, characterized in that it is configured to diffract light to said third bandwidth of light.
備えるディスプレイ装置をさらに備え、前記ディスプレイ表面は前記第1、前記
第2及び前記第3の回折された光を受光するように構成されることを特徴とする
請求項1に記載の装置。18. A display device, further comprising a display surface configured to display a monochrome image, wherein the display surface receives the first, second, and third diffracted light. The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is configured.
記第1の単色成分は前記第1の回折された光を受光するように構成され、前記第
2の単色成分は前記第2の回折された光を受光するように構成され、前記第3の
単色成分は前記第3の回折された光を受光するように構成されることを特徴とす
る請求項18に記載の装置。19. The monochromatic image has first, second, and third monochromatic components, the first monochromatic component configured to receive the first diffracted light, and the second monochromatic component is configured to receive the first diffracted light. The monochromatic component of is configured to receive the second diffracted light, and the third monochromatic component is configured to receive the third diffracted light. 19. The device according to 18.
3の単色成分を、前記ディスプレイ表面のそれぞれ第1、第2及び第3の部分表
面上に同時に表示するように構成されることを特徴とする請求項19に記載の装
置。20. The display surface configured to simultaneously display the first, second, and third monochromatic components on first, second, and third partial surfaces, respectively, of the display surface. 20. The device of claim 19, wherein the device is configured to:
3の単色成分を、前記ディスプレイ表面の1つの部分表面上に順次表示するよう
に構成されることを特徴とする請求項19に記載の装置。21. The display surface is configured to sequentially display the first, second and third monochromatic components on one partial surface of the display surface. Item 20. The device according to Item 19.
成され、 前記切替式光配向装置は、前記制御信号を受信するのに応じて、受光した光の
第1の部分を、平面の第1の領域に配向し、 前記切替式光配向装置は、前記制御信号を受信するのに応じて、受光した光の
第2の部分を、前記平面の第2の領域に配向し、 前記切替式光配向装置は、前記制御信号を受信するのに応じて、受光した光の
第3の部分を、前記平面の第3の領域に配向し、 前記第2の領域は、前記第1の領域と前記第3の領域との間に配置されること
を特徴とする装置。22. An apparatus, comprising: a switchable photo-alignment device configured to receive light; and a first control circuit connected to the switchable photo-alignment device. The apparatus is configured to receive a control signal from the first control circuit, and wherein the switchable photo-orientation device responsive to receiving the control signal, directs a first portion of the received light to a planar portion. Orienting a second portion of the received light to a second region of the plane, in response to receiving the control signal; A photo-alignment device that, in response to receiving the control signal, directs a third portion of the received light to a third region of the plane; wherein the second region is the first region And the third region.
1の表面は光を受光し、前記第2の表面は前記第1の表面上で受光した光の少な
くとも2つの部分を放射するように構成され、前記装置は、光の前記少なくとも
2つの部分を配向し、出力平面において位置を分離することを特徴とする装置。23. An apparatus comprising a first surface and a second surface, wherein the first surface receives light and the second surface receives light received on the first surface. Apparatus configured to emit at least two portions, wherein the device directs the at least two portions of light and separates locations in an output plane.
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