JP2002538508A - 一体型反射投影システム - Google Patents
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Abstract
Description
用投影光学系、およびこの光学系と連動して最高の表示性能を出すだけでなく必
要なキーストン補正を行うのに最適化された一体型スクリーンを調整する、薄型
一体型反射投影システムに関する。
示できるデバイスである。家庭用娯楽、宣伝、テレビ会議、計算、データ会議、
あるいはグループプレゼンテーションなどいずれで使用する場合でも、適切なビ
デオ表示デバイスに対する需要が存在する。
変わりはない。しかし、より大きな画像を提供できる表示デバイスのニーズが高
まるにつれて、コストやデバイスサイズ、また重量といった要因がきわめて重要
な要素になりつつある。グループプレゼンテーションや対話式プレゼンテーショ
ンには、表示システムは大きい方が望ましい。また特に家庭やオフィスなど、大
型のハウジングやキャビネットを置くスペースのないところでは、表示システム
キャビネットのサイズが重要な要素になっている。携帯してプレゼンテーション
を行ったり、壁掛式のプレゼンテーションの場合では、表示システムの重量もま
た重要な要素である。
一般的なCRTモニターである。CRTデバイスは、小〜中サイズの画像が要求
される用途では比較的安価である(画像サイズは、従来より、長方形画面の対角
線寸法に沿って測定される)。しかし、画像サイズが大きくなるに従って、大型
CRTモニターの大きさと重量が厄介な問題になり、これらのモニターの使用と
配置を極度に制限してしまう。また、画面サイズの大きくなるに連れて画面の曲
率の問題が出てくる。最後に、大型のCRTモニターは大量の電力を消費し、電
磁放射を発生する。
投影テレビは、一般に、画面の裏側に投影するために大型ハウジング内に収容さ
れた投影機構またはエンジンを含んでいる。逆投影画面は、この投影装置と観察
者が画面の反対側に来るよう設計される。この画面は、観察者に伝送画像を向け
るために光透過特性を有する。
な投影容積を収容するための空間を必要とする。背景および周囲反射光がリア投
影された画像をひどく劣化させることがあるので、ハウジングまたはキャビネッ
トがこの投影容積を囲んでいるのが一般である。このハウジングは、光路を折り
曲げ、またハウジングの深さを減らすために単一または複数のミラーを含む場合
がある。「画面背後」に空間が必要なため、リア投影ディスプレーは壁掛けには
できない。
ィスプレーを含む。プラズマディスプレーは、比較的薄型(約75〜100mm
)のキャビネットを実現でき、一体型コンパクトパッケージの画像ディスプレー
として壁掛けできることに注目が払われてきた。しかし、現時点において、プラ
ズマディスプレーは高コストの上に、低輝度(約200〜400cd/m2の範
囲)などの欠点があり、また修理も困難である。プラズマディスプレーパネルは
重く(80〜100lbs、36〜45kg)、それを掛ける壁は構造的補強を
要する。
ションデバイスが反射投影システムである。反射投影システムは、投影装置と観
察者が画面と同じ側にくるシステムである。反射投影システムは、画像が透過さ
れるのでなく観衆へと反射されることから、リア投影システムにはなかった光学
系や構成上の様々な課題を持つ。反射投影システムの例は、会議室や飛行機のキ
ャビンなどでの携帯型フロントプロジェクターと反射投影スクリーンの使用であ
る。
子フロントプロジェクターは従来、テーブルまたはベンチ上でプロジェクターが
占有する面積を記述するのに使用される用語である「底面積」を最小にするよう
設計されてきた。携帯型フロントプロジェクターは、重量が約10〜20lbs
.(4.5〜9kg)のものが考案されている。
ってしまうことや、画像の明るさが劣っていること、画像が歪むこと、そしてセ
ットアップが難しいことなどの要因によって、新しい対話式用途には不向きであ
ると考えられてきた。
必要な投影容積を提供できる空間を必要とするのが一般である。画像は壁などの
大きくクリアな平らな面に投影できるが、別途スクリーンを使用した方がより優
れた画像品質が得られる。図1と2は、従来の反射投影システムを示している。
プロジェクター10は、テーブルなどの高架面上に配置されて、スクリーンまた
は投影面20上に画像を投影する。電子プロジェクターの使用に慣れた者は、ス
クリーンの通常の軸より下にプロジェクターを傾けると画像の形状がゆがむこと
、いわゆるキーストン効果を知っている。新しい電子プロジェクターのほとんど
は、限られた度合いのキーストン補正機能を有する。しかし、図2で理解される
ように、プロジェクターの配置により観衆の視線が妨害される場合が依然として
ある。
限界によって、プロジェクター10がスクリーン20の前に一定の「投影ゾーン
」を必要とすることである。表Aは、現在市販されているいくつかの一般的な電
子プロジェクターの公表仕様をリストしている。
投影率とは通常、スクリーンの対角線に対する投影距離の比率として定義される
。一覧に挙げた各プロジェクターの最短投影距離は1メートルである。40〜6
0インチ(1〜1.5メートル)のより大きな画像を得るには、ほとんどのプロ
ジェクターの場合、壁またはスクリーンからもっと離して、少なくとも8〜12
フィート(約2.5〜3.7メートル)離して配置する必要がある。
と細かくやり取りすることができない。プレゼンターは画像に近づくと、投影を
遮ってスクリーンに影を落としてしまうのである。
点合せなどの光学調整と、前部のサポートレッグを上げるなどの機械調整を必要
とする。ラップトップコンピュータとの接続などの電子的接続は、プロジェクタ
ーに直接なされるのが一般であり、このためプレゼンターがすぐにプロジェクタ
ーにアクセスできるようにすること、あるいはプレゼンターが事前に必要な配線
を行うことが必要となる。
来のフロントプロジェクターでは、投影光の大部分が散乱され、観衆のもとには
反射が帰ってこない。この光の損失は、画像の明るさの低下をもたらす。その結
果、非常に反射能の高いスクリーンが望まれる。しかし、スクリーンの反射能が
高くなればなるほど、周囲光源による投影画像の劣化も大きくなる。35mm写
真カラースライドプレゼンテーションシステムなどの高品質投影システムを観る
とき、現在のソリューションはすべての周囲光を消そうとすることである。いく
つかの非常にクリティカルな観察状況においては、プロジェクター自体から出る
光の再反射を制御する試みさえなされてきた。
る。つまり、投影スクリーンがプロジェクター方向から発する入射光の反射を最
大化する一方、プロジェクターから発していない光は吸収しようとするものであ
る。しかし、携帯プロジェクターは実際に携帯されるものであり、また様々な投
影距離と投影角度で使用されるものであるため、すべての考え得るプロジェクタ
ー位置と光学特性についてスクリーンを最適化することは非常に困難であること
が判明した。
プロジェクターやスクリーンの位置、さらにはプロジェクターの光学特性を厳密
に制御およびキャリブレーションする専用会議室が必要となる。構造要素を使用
して、選択したプロジェクターを天井から吊るしてもよい。こうしたシステムは
、キャリブレーションがなされると、恒久的に設置される。こうした施設は高コ
ストで携帯性も失われることがある。
ーストン効果である。プロジェクターがスクリーンの中心からずれて配置される
と、キーストーニングが発生する。キーストーニングは、長方形または正方形の
画像の投影がキーストン、つまり上下の各辺が平行だがその長さが異なる四辺形
、に似た画像となる、特定の画像ひずみのことである。
クターの位置に依存している。キーストン補正は、光学的方法および電子的方法
で実現してもよい。LCDイメージャ内の大きなキーストン補正では、電子的方
法では画素配列がずれるとピクセレーションひずみが発生することがあるため、
現時点では光学的方法の方が望ましい。現在、出願人の知るかぎり、市販の携帯
電子フロントプロジェクターで利用できる光学的キーストン補正は10〜20°
である。
ションシステムのニーズは依然存在する。こうしたシステムでは、できれば室内
照明条件で明るく高品位な画像を提供しなければならない。
示デバイスを提供するための専用投影スクリーンを組み込んだ反射投影表示シス
テムを含む。投影エンジンは、周囲光や見る角度に敏感な環境の中で最適な光学
性能を発揮するための最適化反射パターンを有する高利得投影スクリーンに結合
される。この投影エンジンの構成部品は、スクリーンにピボット接続された収納
式アーム内にモジュール配置される。このアームは、スクリーン装置への正確な
位置合せを提供し、この結果、スクリーンに対して光学的にも機械的にも反復的
に正確に調整される。投影ウォールシステムは、開の投影位置と閉の収納位置と
を有する。その構造は非常に平らで軽量で、深さは3インチ(7.5cm)未満
、重量は25ポンド(11キログラム)未満である。釣り合いの取れたキースト
ン補正機能を有する完全オフセット投影ヘッドの使用で、アームがプレゼンター
の頭より上に突き出て、シャープで障害物のない投影ゾーンを提供できる。
ラット投影スクリーンに連結されたピボットアーム、収納位置と投影位置とを有
するアーム、そしてそのアームに連結された反射投影ヘッドを含む。アームが投
影位置にくると、反射投影ヘッドはフロント投影スクリーンに対して所定の位置
にくる。
ストン補正補償を有する投影光学系、高々800mmの投影距離、そして高々1
の投影距離/画面対角線長の比率を含む。
線がスクリーンの垂直軸に直角に、所定の方向に投影スクリーンから反射される
のが一般である。水平方向では、スクリーンは水平な分布を持ち、構成は水平軸
に対して所定の照明の拡散にそって反射されるのが一般である。
ールを別個に含んでいてもよい。映像モジュールは投影ヘッドの中に配置しても
構わず、また電子モジュールは旋回アームに配置される。
を発生し、またハニカム構造は中空構造部分に冷却流を通す。ハニカムは熱交換
器として働き、プロジェクターが出す熱は冷却流によって対流により放散される
。ハニカム構造はまたEMI/RFIシールドとして働く。隔室のサイズ、材料
の厚み、そしてハニカム構造の向きは、不要な高い電磁周波数を減衰させるよう
調整される。
ートに配置された光源とフレキシブル照明用導波管を含む。この照明用導波管は
次に、光源を投影ヘッド内のイメージング構成要素に光学的に連結する。また他
の実施形態では、反射投影ディスプレーシステムが、フレーム内に配置されたC
PUとデジタル注釈構成要素を含んでいてもよい。
電源回路と小型軽量のビデオ表示デバイスを提供するための専用投影スクリーン
とを有する反射投影システムを含む。図3〜6は、本発明に基づく一体型反射投
影システムの第1の実施形態を示す。
スクリーン102を含む。投影ヘッド106は、アーム108により、ヒンジユ
ニット110においてフレーム104の中央の一番高い部分にピボットで取り付
けられる。アーム108は90°回転して、投影ヘッド106が閉位置、つまり
収納位置から、開位置、つまり投影位置に旋回できるようにしてもよい。
フレーム104上に延びる柔軟な材料であっても、あるいは剛直な部品であって
も構わない。他の実施形態では、スクリーンとフレームの両方が一体成形シート
でできている。スクリーン102は、消去可能なホワイトボードとして使用でき
るように、積層または特殊コーティングを含んでいても構わない。
る。フレーム104は、内蔵型スピーカー112、入出力ジャック113、そし
て制御パネル114などの他の構成要素を収納するものであっても構わない。こ
の実施形態では、投影システム110、アーム108、およびフレーム104の
機械的基盤には、アルミニウム、マグネシウム、またはプラスチック複合材料な
どの軽量材料が含まれる。従って、投影システム全体が比較的軽量にできている
(20〜25ポンド、9〜11キログラム)。
なプラスチックのケースに囲まれたダイカストのアルミニウムまたはマグネシウ
ム、あるいはその他の適切な材料を含んでいる。フレーム104の上端と中央部
で、ヒンジユニット10により、投影アーム108とヘッド106が閉(収納)
位置と開(使用)位置との間を旋回できる。図4は、閉位置、つまり収納位置に
ある投影システム100を示している。使用しないときは、アーム108は、フ
レーム104とほぼ平行になるよう閉位置に保持でき、このためフレーム104
の前のスペースで移動する物体の障害とならない。このアームは図では観衆左の
位置に曲げられているが、このシステムでは、アームと投影ヘッドの収納を観衆
右の位置にするようにも構成できる。収納位置が選択できることは、システム設
置前に投影エリアにある障害物を避けるのに役立つかもしれない。アーム108
が回転できることは、収納位置で約2〜3インチ(5〜7.5cm)となる投影
システムの最小厚さに貢献している。
光学スクリーン102に対して正確にピボット位置合せされた状態で配置される
ようにしている。システム100では、使用位置は、スクリーンに直角のアーム
角度にあり、一般にスクリーンより上にくる。しかし、他の実施形態は、他の所
定の位置の周囲にデザインしても構わない。この2つの位置の間の移動は、手で
補助しても構わないし、あるいはモーター駆動にしても構わない。
ム108の動きを制御する。モータ116は、デタント、オーバセンタカム(バ
ネ式)、またはその他の信頼性の高い繰り返し可能な位置決めを提供する適切な
タイプによって、AC駆動、DC駆動、あるいは手動駆動してもよい。モータ1
16は、アーム108、そして投影ヘッド106を正確で反復可能な閉/開位置
に正確に位置決めするために2つのリミットセンサースイッチを有する精密誘導
ギア駆動モータである。
114、遠隔制御(図示されていない)、またはその他の制御機構で制御しても
よい。投影システム100のアーム108は単一点でピボットで固定されている
が、明細書を読んだ当業者は、様々な種類の連動/旋回機構が本発明の精神の範
囲内で具現化できることをすぐに知るだろう。他の実施形態では、ヘッドとアー
ムが他のヒンジまたは伸縮的な動きを含んでいても構わず、またアームはフレー
ムの他の部分または壁や柱に連結しても構わない。
リーン102に対してヘッド106の正確な位置決めにより投影エンジンの連結
を最適化して、高コントラスト、明るさの向上、画像の均一性、最適な画像位置
、およびシャープな焦点合せを提供する。投影エンジンの光学的パラメータは公
知であり、互換性を得るため選択され、また使用位置におけるプロジェクターヘ
ッド106の正確な位置は公知でありあらかじめ決定されていることから、例示
したスクリーン102は、周囲光による干渉を低減しながらも観衆には最大の照
明を提供するよう設計および最適化することができる。
を生成する。スクリーンがz平面を画成する座標系について、各光線162は、
水平のx平面と垂直なy平面の両方に沿って構成要素を含む。スクリーン102
への各光束162の入射の角度は、F/#などのプロジェクターの光学的特性、
およびスクリーン102に対する投影ヘッド106の位置に依存する。
れる光束162の反射を示している。点60は、投影ヘッド106が「使用」位
置にあるときの投影レンズ140(図6に図示)の理想的な点源の公知の正確な
位置である。スクリーン上の光束162の入射角度は、正のx方向に沿って増加
する(図14の方向軸を参照)。
れる。特にシステム100のシャープな投影角度では、結果として得られる光パ
ターンが分散され、光線の一部だけが観衆に到達する。入射角度の段階的増加を
補償するために、スクリーン102は、スクリーン102上の各点の予測入射角
度で投影光線162を受け、垂直な平面にほぼ垂直な角度でこの光線を反射する
向きに置かれた垂直な段階状反射パターンを含む。光束162は、観衆の予測位
置に対応することから、垂直に直角に近い向に反射される。観衆が異なる位置に
くると予想される他の実施形態では、異なる反射パターンが具現化されても構わ
ない。
すると予想されるので、スクリーンの水平反射パターンが水平方向により広い照
明拡散を提供するよう構成される。
リーンの水平断面の拡大平面図である。この投影スクリーンは積層材料を含む。
スクリーン104は、第1線形フレネルレンズ要素170、第2線形フレネル要
素172、および反射構成要素174を含む。第1と第2のスペーサー要素17
1と173は、それぞれ、フレネル要素170と172との間、そして第2のフ
レネル要素172と反射要素174との間に配置してもよい。線形フレネルレン
ズ要素170と172は、それぞれ、平面側176と178とプリズム側180
と182を含む。第1フレネル要素170は、その平面側176上に薄い等方性
拡散層184を含む。拡散層184は受像面として機能する。プリズム側180
は、段階状パターンで水平に走る複数の線形溝186を含む。溝186は、垂直
な光拡散を制御するよう設計される。レンズ中心は、投影スクリーンの上端近く
に配置される。
ズ要素170の複数の溝186に面する複数の垂直溝188(図17)を含む。
第2線形フレネルレンズ要素172は、スクリーンの中心まで延びる垂直な線上
に配置されたレンズ中心を有する。第2フレネル要素172の平面な表面178
は、観衆の方向に光を反射する垂直な線形構造を持った後部リフレクタを有する
。構造化された後部リフレクタ174の溝は、レンズ状の構造などの円筒形状を
有するのが望ましく、あるいは円筒形状に近似する微小な小平面の反復的な溝パ
ターンであっても構わない。後部リフレクタ174の入射面175は、画面利得
の量と所望の画面外観のタイプによって鏡面であっても構わないし、あるいは反
射拡散するものであっても、メタリックであっても、あるいは白のコーティング
を施したものでも構わない。第2の線形フレネル要素172は、構造化された後
部リフレクタ174とともに、スクリーンの前に水平に位置付けられた観衆を収
容するために水平方向に拡散する光分布の制御を提供する。あるいは、このリフ
レクタ構造体174は、平面178に型押しされ、スクリーン要素の数を減らす
。
102に対して極端な角度に、そして至近距離に配置し、それによってプレゼン
ターが妨害となる可能性を最小化する。完全オフセット投影アーム108の端に
光学ヘッド106を配置することで、ユニークな機械的および光学的な課題が提
示された。約7ポンド(3.2kg)と最軽量かつ最小の従来の携帯型プロジェ
クターでも、構造部品上に不平衡ひずみを及ぼしていた可能性がある。光学的に
は、画像のピントを合わせるだけでも必要な投影距離は、ロングアームを必要と
したであろうし、構造体に対しててこ増幅された応力をさらに生じたであろう。
構造的に正常であっても、このシステムは、深刻なキーストンひずみのある比較
的小さな画像を投影したことでであろう。
に、投影システム100では、アーム108は、外部のプラスチックシェル11
8に囲まれた剛直な中空構造体である。このアーム108の構造体はアームチェ
ンバー122を定義し、制御・電源回路モジュール118と映像モジュール12
0がモジュール式に別個に配置できるようになっている。この制御・電源回路モ
ジュール118は、制御基盤、安定器、およびその他の電子構成部品を含む。こ
れらの電子要素は、内部の様々な電源・データ接続によって内部的に接続されて
いる。映像モジュール120は、光源、投影光学系、カラーホイール、およびイ
メージャを含む。投影システムの構成部品をアームとフレームに沿って分布する
ことにより、ヒンジとアームに加わる荷重が小さくなる。また、より小さなプロ
ジェクターヘッドサイズが可能になる。明細書を読んだ当業者は、本発明の他の
実施形態の中で様々なモジュラー構成が可能であることを認識するだろう。たと
えば、他の選択肢として、回路モジュールの構成部品をフレーム104の中に配
置しても構わない。
ストークを低減し無線周波数の閉じ込めを得るために、EMI/FRI遮蔽が必
要となる。アーム108の中に電子構成部品を別々に配置するにより、EMI/
RFI干渉が低減する。さらに、例示したシステム100では、電源・制御回路
モジュール118は、複数の六角形の隔室を含むハニカム構造124で囲まれて
いる。ハニカム構造体は、電源・電子回路モジュール118を取り囲み、EMI
/RFI遮蔽特性と熱管理特性の両方を提供する。図18と19は、ハニカム構
造体124の詳細を示している。本書に参照として組み込まれた表題「プロジェ
クター用ハニカム光・熱トラップ」の同時係属および同時譲渡された米国特許出
願No.08/883,446に記載されている通り、六角形の隔室の形状、向
き、厚さ、およびサイズが特定の電磁周波数を弱めるよう調整してもよい。この
実施形態では、六角形の隔室125は、アーム108に沿って全般として長手方
向に位置合せされ、高い電磁周波数を減衰するために所定の角度φに向けられる
。ハニカム構造体124は、0.25〜0.0625インチ(0.635〜0.
159cm)の隔室サイズS、0.002インチ(0.005cm)のフォイル
厚さT、および耐食コーティングを有するアルミニウム製の六角コアである。各
電子構成部品とハニカム構造体124との物理的な分離は、他の従来のコーティ
ングまたは遮蔽の必要性を減らすのに十分な減衰を提供する。
ユニット110のハウジングにある。投影ヘッド106にあるファン130は、
中空投影アーム108の内部を通って吸気口126から空気を吸い込み、その中
の電子・電源部品118を冷却する。空気は排気口127から投影ヘッド106
を出る。空気はまた投影ヘッド106から吸い込まれる。冷却用空気の流れはま
た、プロジェクターヘッド106内の構成部品の冷却に使用してもよく、あるい
は別の冷却用空気流または熱管理要素を使用してもよい。
れる熱エネルギーを吸収するための対流型ヒートシンクとして機能するよう設計
され、ファン130で吸い込まれた冷却用空気の流れの中へと対流により熱を移
転する。ハニカム構造体は、空気流をデリケートな構成部品の上に通す向きに置
かれる。ハニカム構造体124の各部分は、空気流を様々な構成部品に向けるた
めに様々な傾斜角度φを持っていてもよい。チャンバー122は、また、ランプ
と電子回路の冷却の両方を行うための高効率熱交換器として働くよう、それぞれ
外部フィンまたは内部フィン127と128を含んでいても構わない。ハニカム
構造体124により冷却用空気の流れを内部フィン128の中へ向けられるので
より良い対流冷却が可能となり、低CFMファン130の使用または自然発生の
対流の使用を可能にしている。アームとハニカム構造体により提供される冷却構
成はまた、非常に低い電力消費と低可聴ノイズを実現する。
の対角線長(D)を投影するよう設計されている。プロジェクターの投影率(T
R)は、画面の対角線長に対する投影距離の比率として定義される。倍率は、画
面の対角線長/イメージャの対角線長として測定される。光学的にいって、投影
システム100の投影ヘッド106の障害のない構成では、画像が、(1)短い
投影距離、(2)高倍率、(3)大きなキーストン補正、の3つの非常に厳しい
要件を同時に考慮することが必要である。画像のシャドーイングを最小限にする
ために、本実施形態では、プロジェクターヘッド106が22°以上の投影角度
に置かれ、アームの長さが約36インチ(91.4cm)となっている。スクリ
ーン102は、42〜60インチ(107〜152cm)の間のスクリーン対角
線を有する。従って、例示した表示システム100の設計目標は、(1)投影距
離<800mm、(2)拡大倍率>50X、そして(3)投影角度のキーストン
補正>22°、を含むものであった。
たは光弁134、集光光学系136、カラーホイール138、集光ミラー139
、および投影レンズ140を含む。投影ヘッドはまた、分極コンバータ(分極回
転イメージャ用)、赤外・紫外線吸収または反射フィルター、おそらくランプ交
換装置と連結された他の光源、およびその他の光学部品(図示されていない)を
含んでいても構わない。ランプユニット132は、リフレクタ131とランプ1
33を含む。リフレクタ131は、ランプ133によって発せられた光をカラー
ホイールによって集中させる。この光束は、集光光学系136と集光ミラーによ
って集光される。ここで集光された光束は、集光ミラーで反射され、反射型イメ
ージャ134の方へ向けられ、その結果、光を投影レンズ140の上に反射する
。
ィリップス社製Philips UHPタイプやドイツ国ベルリンのオスラム社
製OSRAM VIP−270などの高輝度アーク放電ランプ133とを含む。
ハロゲン化金属ランプまたはハロゲンランプなどの他の適切な電球およびランプ
装置を使用してもよい。
ルメンツ社製のものなど、対角線長が22mmの単一XGAデジタルマイクロミ
ラーデバイス(DMD)を含む。カラーホイール138は、投影イメージ内に1
670万色を発生する回転赤/緑/青(RGB)カラーシーケンシャルディスク
である。他の実施形態においては、カラーホイールとイメージャ134は、液晶
RGBカラーシーケンシャルシャッターや、反射または透過液晶ディスプレー(
LCD)イメージャなどの各種の適切な構成で置換しても構わない。明細書を読
んだ当業者は、本発明の精神に従って、他の光学的な構成部品および構成が可能
なことをすぐに認識するだろう。
もよい。本実施形態の構成の更なる熱的利点は、ランプなどのより暖かい構成部
品が冷却空気流の経路の端部にあり、ランプの高熱がデリケートな電子部品に影
響するのを防止することである。
適していないことが判明した。その結果、本発明は、小さなF数と大きな視野を
持つ35mmカメラレンズから投影レンズへの革新的変換によってこの問題に対
応する。投影レンズ140は、約14〜20mmの焦点距離とf/2.8または
それ以下の速度を持つ。適切なレンズとしては、日本国のニコン製のNikon
18mm.f/2.8D Nikkor、あるいは日本国のキャノン製のCa
non Photo EF 14mm.F/2.8L USMを含む。
度に等しい量だけ移動される。このように大きな度合いのキーストン補正が可能
なのは、投影角度が公知で反復性があるためである。22°を超える投影角度で
は、投影レンズが、90°を超えるフルフィールドカベレージ角度を持つよう選
択される。他の実施形態では、さらに大きなキーストン補正が可能であり、それ
によって、より短い投影アームの使用が可能になる。キーストン補正機能は、光
学系だけに限定する必要はない。キーストン補正された光学系、電子的なキース
トン補正手段、およびスクリーンの傾きを組み合わせることにより適切なイメー
ジを達成できる。他の実施形態では、スクリーンは、アームが開位置に配置され
たときに傾斜投影位置に達するようモータ駆動しても構わない。
、すべての実施形態の類似要素を示している。光エンジンのサイズをさらに小さ
くして、投影ヘッド206とアーム208のサイズと重量を減らすために、ラン
プ232とファン230がヒンジユニット210またはフレーム204の中に配
置される。電源・電子構成部品218は、フレーム204の中とスクリーン20
2の背後にある。シーケンシャルカラーホイール238、投影レンズ240、お
よび集光ミラー239を含む集光光学系236が、投影ヘッド206内に残る。
フレキシブル照明用導波管は投影アーム208の中を通され、ランプまたは光源
232からの照明を集光光学系236に連結する。ランプ232は照明導波管2
42の入口開口部244の中へ光を集中する。この光は、照明用導波管242に
よって出口開口部245へと伝送され、そこでカラーホイール138を通じて集
光光学系236と239に向けられる。本実施形態では、照明導波管242は、
日本国の住友スリーエム製のスポットライトタイプのLF90FBとカリフォル
ニア州アーヴィンのLumenyte International Corp
.製のStay−Flex type SEL 400などの固体大型コアプラ
スティック光ファイバーである。
冷却機構またはファン230は、投影ヘッド206にある吸気口226から空気
を吸い込み、ヒンジユニット210上の排気227から空気を排出する。
ステム300は、ピボットアーム308のスパン中央に沿って取り付けられた投
影ヘッド306を含む。投影ヘッド306は、システム100内の投影ヘッド1
06によく似ている。投影ヘッド306の投影レンズで投影された画像は、ミラ
ーまたは反射面346からスクリーン302上に反射される。光学システム30
0の構成は、同一アーム長さを保持しながらも投影距離および倍率の増加を可能
にするか、あるいはより短いピボットアームで同一の投影距離および倍率を可能
にする。
ーン402、フレーム404、投影ヘッド406、およびアーム408を有する
。この投影システム400の投影ヘッド406は、透過カラーホイール438と
集光光学系436と光学的に位置合せされたランプ432を含む。カラーホイー
ル438と集光光学系436の中を通過した後、光束は反射イメージャ434の
上に集中され、これは、その結果、逆焦点投影レンズ440の方へ光束を向ける
。プロジェクターシステム400は、モジュール式の電源・システム電子回路4
18と、イメージャ434用の別のモジュール式ドライバー基板とを含む。
。投影システム500では、電源用電子回路519は、フレーム504の中に配
置される。ヒンジ510は、プロジェクターヘッド506を保持するアーム50
8をフレーム504に結合する。電子制御基板550は、アーム508の中に配
置される。投影ヘッド506は、ランプユニット532、偏光子535、光学系
536、透過LCDイメージャ534、そして投影レンズ540を含み、これら
はすべて真っ直ぐな光路の中に位置合せされている。ファン530は換気を提供
する。図11に示すように、アーム508は、右側または左側に収納できるよう
に±90°の回転ができるようにしても構わない。
本発明に基づく投影システム600と、スタイラス653などの入力デバイスと
を含んだデジタルホワイトボードシステム601を示している。投影システム6
00は、注釈システム652用の集積回路とUV式、IR式、レーザ式、または
その他のタイプのセンサー654を含む。センサー654は、スクリーンの表面
上でスタイラス653の移動を追跡するようキャリブレーションされる。スタイ
ラス653も同様に、追跡を補助し、電子回路652とのタイミングまたは制御
信号を調整するための送信機またはセンサー、あるいはその両方を含んでいても
構わない。スクリーン602は、消去可能なホワイトボードとして使用できるよ
うコーティングしてもよい。集積電子回路652はCPUを含んでいてもよい。
会議システム701を示している。CMOSまたはCCDカメラなどのカメラ7
56が、投影ヘッド706またはフレーム704上に取り付けられる。カメラ7
56は、プレゼンターを取ったり、またはスクリーン702上に置かれた文書を
取ったりできるようピボット式にしてもよい。あるいは、プレゼンターとスクリ
ーンに他のカメラを向けても構わない。また、スクリーンは、消去可能なホワイ
トボードとして使えるようコーティングしてもよい。カメラ756は、フレーム
704に内蔵されたCPU758に直接結合される。マイクロホン760もまた
、フレーム704の中に配置される。チューナー、ネットワークカード、サウン
ドカード、ビデオカード、通信デバイス、およびその他などの追加電子モジュー
ルは、フレーム704の中の配置してもよい。
中に組み合わせて、テレビ会議、データ会議、および電子ホワイトボード機能、
さらに軽量コンパクトな表示システムがその利便性を発揮するその他の機能を提
供できることをすぐに理解するだろう。
れるため、光学系、機構、または電子回路への設定調整は不要であり、最適な画
面上の性能が一貫して提供される。システム100の一体構造は、より簡単な収
納と携帯性を提供し、従来型プロジェクターの使用にかかわるケーブル配線や位
置決めを回避する。
。本発明は好適な実施形態を参照して説明されたが、本発明は本発明の精神から
逸脱することなく他の特定の形で具現化しても構わない。その結果、明細書で説
明および図示した実施形態が単に例示として挙げられたものであり、本発明の範
囲を限定するものであるとみなしてはならないことを理解する必要がある。他の
変更と修正は本発明の精神と範囲に従って行うことができる。
影位置にあるときの斜視図である。
あるときの斜視図である。
にあるときの立面側面図である。
第1の実施形態の概略側面断面図である。
第2の実施形態の概略側面断面図である。
用位置、つまり投影位置にある場合の立面側面図である。
ドの第4実施形態の概略側面断面図である。
ッドの第5実施形態の概略側面断面図である。
図である。
図である。
ーンの立面側面図である。
ある。
ある。
視図である。
記反射投影ヘッドに連結する旋回アームを含む、請求項1〜16のいずれか1項
記載の反射投影ディスプレー。
Claims (18)
- 【請求項1】 一体型反射投影ディスプレー(100)であって、 a)反射投影スクリーン(102)と、 b)前記投影スクリーンと一体的に連結された反射投影ヘッド(106)であ
って、前記反射投影ヘッドがスクリーンに対して所定の投影位置を有し、前記ス
クリーンが所定の投影位置で前記投影ヘッドから発する光線(162)を受け取
って反射するよう光学的に調整された反射投影ヘッド とを含む、一体型反射投影ディスプレー。 - 【請求項2】 一体型反射投影ディスプレーであって、 a)前記投影スクリーンに連結され、収納位置と使用位置とを有する可動アー
ム(108)を更に含み、 b)反射投影ヘッドが前記アームに連結され、前記アームが前記使用位置にあ
るときには前記反射投影ヘッドが前記反射投影スクリーンに対して所定の投影位
置にある、請求項1記載の一体型反射投影ディスプレー。 - 【請求項3】 前記スクリーンが制御光分布反射投影スクリーンである、請
求項1または2記載の一体型反射投影ディスプレー。 - 【請求項4】 a)前記反射投影スクリーンが、水平軸と垂直軸を画成する
ほぼ平らな表面を有し、 b)前記反射投影スクリーンが垂直な段階状反射分布を有し、前記光線が前記
投影スクリーンによってあらかじめ設定された方法で反射される、請求項1〜3
のいずれか1項記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項5】 前記光線が、前記垂直軸に対して垂直な方向にほぼ反射され
る、請求項1〜4のいずれか1項記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項6】 前記光線が、前記水平軸に対して分布された照明の拡散に沿
ってほぼ反射される、請求項1〜5のいずれか1項記載の反射投影ディスプレー
。 - 【請求項7】 光源(232)とフレキシブル照明用導波管(242)とを
更に含み、前記投影ヘッドが前記光源に前記フレキシブル照明用導波管によって
光学的に連結された映像構成部品(238、236、239、234、240)
を含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項8】 電子モジュール(118)と映像モジュール(120)とを
更に含み、前記映像モジュールが前記電子モジュールとは別にモジュールとして
配置される、請求項2〜7のいずれか1項記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項9】 前記映像モジュールが前記投影ヘッドの中に配置され、前記
電子モジュールが前記可動アームの中に配置される、請求項8記載の反射投影デ
ィスプレー。 - 【請求項10】 前記電子モジュールがハニカム構造体(124)によって
囲まれた、請求項8または9記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項11】 冷却用の流れを生成する冷却ファン(130)を更に含み
、前記可動アームが細長い中空構造を有し、前記ハニカム構造体が前記中空構造
体の中に冷却流を流す、請求項8〜10のいずれか1項記載の反射投影ディスプ
レー。 - 【請求項12】 前記ハニカムが熱交換器であって、前記プロジェクターに
よって生成された熱が前記冷却流によって対流により放散される、請求項8〜1
1のいずれか1項記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項13】 前記ハニカム構造体が複数の隔室(125)を含み、隔室
のサイズ、向き、および肉厚が特定の電磁波長を減衰させるよう調整される、請
求項8〜12のいずれか1項記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項14】 CPU(652)を更に含む、請求項8〜13のいずれか
1項記載の反射投影ディスプレー。 - 【請求項15】 請求項8〜14のいずれか1項記載の反射投影ディスプレ
ーを含むデジタル注釈システム(601)。 - 【請求項16】 請求項8〜15のいずれか1項記載の前記反射投影ディス
プレーを含む、テレビ会議システム(701)。 - 【請求項17】 前記投影ヘッドが、 a)22°より大きいかそれとほぼ等しい機械的な軸外れキーストン補正補償
と、 b)多くとも800mmの映写距離と、 c)多くとも1の映写距離/画面の対角線長率と、 を有する投影光学を含む、請求項8〜16のいずれか1項記載の反射投影ディス
プレー。 - 【請求項18】 前記可動アームが前記反射投影スクリーンの上端部分を前
記反射投影ヘッドに連結する旋回アームを含む、請求項2〜17のいずれか1項
記載の反射投影ディスプレー。
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