JP2010514126A - 光投影システム及び表示デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、表示デバイス(40)と共に使用する光投影システムに関する。その光投影システムは、表示デバイスのビデオ及び／又はオーディオ内容によって変調される光を放射するための光源及び光ガイド(20)を含む。縦方向光ガイドは、光源によって放射される光を実質的に縦軸(26)に沿って方向付け、該縦方向光ガイドの中を伝播する光を投影表面(50)上に投影する。その縦方向光ガイドは：光入力ウィンドウ及び複数個の光アウト結合エレメントを含む。その複数個の光アウト結合エレメントは、光アウト結合エレメントのサブセット(70a、70b)を含む光アウト結合エレメントを通して、光を投影表面上に投影する。特定のサブセット(70a、70b)は実質的に、投影表面の特定の領域(50a、50b)を照射するように配置される。その特定のサブセットによって発せられた光度は、その特定のサブセットと特定の領域との間の直線（d_a、d_d）に依存し、及び／又はその直線と投影表面の垂線との間の角度に依存する。本発明による測定の効果は、特定の領域における光度の変化が低減されることである。

Description

本発明は、表示デバイスと共に使用される光投影システムに関する。

本発明はまた、表示デバイスに関する。

表示技術における最近の発展は、表示デバイスに表示される内容を見る時の視覚的経験を強化するために、周辺光照射システムを使用した周辺光効果が追加されたことである。この周辺光の効果は、テレビなどの表示デバイスの周辺を、該表示デバイスに現在表示されているイメージの内容に属する光で照射する。例えば、その周辺光効果は、表示デバイスの一部である周辺光システムを使用して生成される。あるいは、表示デバイスは遠く離れて位置する照射システムに接続され、遠隔的にそのイメージの内容に付随する光を発してもよい。表示デバイスがイメージのシーケンスを表示する時、例えば、ビデオ・フレームのシーケンスがビデオ・コンテンツの一部であると、そのシーケンスに表わされるイメージの内容は一般的に時間と共に変化し、それは、そのイメージのシーケンスに属する光も時間と共に変化するという結果をもたらす。

そのような光投影システムは特許文献1によって開示されており、表示装置の裏面の背景照明の手段が開示されている。その背景照明の手段は該表示装置の右側及び左側に備えられている2つの照射ユニットを含む。その照射ユニットは、実質的に垂直に位置した縦方向光ガイドとして形成されており、光をアウト結合する（coupling out light）手段を含む。その光ガイドは、少なくとも一方の端に光源が備えられている。その光源は望ましくはカラーLEDを含む。

既知の周辺光システムの欠点は、表面の照射が均一でないことである。

国際公開第2005/076602号パンフレット

投影表面の均一性を改善する光投影システムを提供することが、本発明の目的である。

本発明の第1態様によると、本発明の目的は、表示デバイスと共に使用する光投影システムによって達成され、該光投影システムは：
表示デバイスのビデオ及び／又はオーディオのコンテンツによって変調される光を発するための光源；及び
該光源によって放射された光を、実質的に縦軸に沿って方向づけ、その光ガイドの中を伝播する光を投影表面上に投影するための縦方向光ガイドであり、その縦方向光ガイドがその端部に位置する光入力ウィンドウを含み、その光入力ウィンドウが、光源からの光を縦方向光ガイドに結合させ、実質的に縦軸に沿って方向付けるようにされている、縦方向光ガイド；及び
複数個の光アウト結合（out-coupling）要素のサブセットを含み、ある特定のサブセットが、実質的に投影表面の特定の領域を照射し、その特定のサブセットから発せられた光度が、そのサブセットとその領域との間の直線に沿った距離及び／又はその直線と投影表面からの垂線との間の角度に依存している。

本発明による測定の効果は、光度が特定のサブセットと特定の領域との間の距離及び／又はその直線と投影表面からの垂線との間の角度に依存するようにすることによって、特定の領域における光の分布が影響を受け、その領域における光度の変動の均一化を可能にする。その特定の光アウト結合エレメントのサブセットと特定の領域との間の距離が変化する及び／又はその直線と投影表面からの垂線との間の角度が変化する場合、領域毎の光度が変化することから、投影表面における照射は均一でない。本発明による光投影システムでは、特定のサブセットから発する光の光度は、その特定のサブセットと特定の領域との間の距離及び／又はその直線と投影表面からの垂線との間の角度に依存し、投影表面の照射の均一化を可能にする。

既知のシステムでは、照射ユニットは、光源からアウト結合領域までの距離が増加するにつれてアウト結合の幅が増加する、円筒形の型を持つ縦方向光ガイドを含む。アウト結合エレメントのこの配置の効果は、アウト結合される光が実質的に光ガイドの長さに沿って一定であることである。この縦方向光ガイドの長さに対して一定である光放射が原因で、既知の縦方向光ガイドによる、縦軸に実質的に平行な方向に向かう投影表面の照射は比較的均一である。一方、その縦軸に実質的に垂直な方向に向かう投影表面の照射は明らかに均一ではなく、結果として全体的に不均等な投影表面の照射につながる。本発明の光投影システムによると、投影表面の方向に向かってアウト結合エレメントから放射される（光の）光度は、特定のサブセットと光源との間の距離に依存するよりも、むしろ特定のサブセットとそのサブセットに照射される特定の領域との間の距離及び／又はその直線と投影表面からの垂線との間の角度に依存する。本発明による投影システムから得られる効果は従って、それがより均一の投影表面の照射を可能にする点で明らかに異なり、また、縦軸に実質的に垂直な方向においても同様である。

光投影システムの実施形態では、特定のサブセットによって発せられた光度は、そのサブセットとその領域との間の直線に沿った距離が増加する時及び／又はその直線と投影表面からの垂線との角度が増加する時、増加する。通常、その特定のサブセットに照射される領域のサイズは、そのサブセットとその領域との間の距離及び／又はその直線と投影表面からの垂線との角度に依存する。その距離が増加するとき、その照射される領域が増加する。その角度が増加するとき、その照射される領域が増加する。光度が一定である時、放射された光はより広い特定の領域に広がる必要があり、それはその特定の領域における光度の減少につながる。本発明による光投影システムでは、特定のサブセットの放射による光度は、その特定のサブセットと特定の領域との間の距離が増加する時及び／又はその角度が増加する時に、増加する。距離の増加によって、その特定の領域における増加が釣り合うようにする。従って、投影表面の均一な照射の改善をもたらす。

光投影システムの実施形態では、特定のサブセットによって発せられた光度は、その特定のサブセットにおける光アウト結合エレメント、又はそのサブセットの光アウト結合エレメントの寸法に依存する。光アウト結合エレメントの特定のサブセットの光度は、そのサブセットの内部における光アウト結合エレメントの密度を変えることによって、操ってもよい。例えば、その光アウト結合エレメントの密度を増加させると、単位面積または容積毎における、特定のサブセットから発せられる（又はその逆）光が増す。

光投影システムの実施形態では、サブセットによって発せられる光度は、縦軸の周りの接線方向に変化する。例えば、投影表面が既知の光投影システムにおける縦方向光ガイドの縦軸に実質的に平行に配置されている時、その縦軸に実質的平行な方向に向けた投影表面の照射は通常均一でない。特定の領域を照射する特定のサブセットは通常、他の特定の領域を照射する他の特定のサブセットに対する接線方向に隣接している。その特定のサブセットと特定の領域との間の距離は、その他の特定のサブセットと他の特定の領域との間の距離に比較して異なる。接線方向に向けてそれらのサブセットによって放射される（光の）光度を変えることによって、投影表面のその特定の領域及び他の特定の領域の照射の変動が減少する。それは、距離の差が縮小されるためであり、その投影表面の照射の均一性を改善する。

光投影システムの実施形態において、複数個の光アウト結合エレメントが、縦方向光ガイドのウォール(wall)に配置され、そのウォールは縦軸に実質的に平行になっている。この実施形態の利点は、光アウト結合エレメントが縦方向光ガイドに比較的簡単に適用することができることである。さらに、その複数個の光アウト結合エレメントの分布及び／又は寸法の変化は、縦方向光ガイドのウォールに配置された光アウト結合エレメントの分布及び／又は寸法を変えることによって比較的簡単に実施できる。

光投影システムの実施形態において、縦方向光ガイドのウォールに貼り付けられた複数個の光アウト結合エレメントは、縦軸の投影表面から遠ざかる方向に向けてその縦軸の横に配置される。この実施形態の利点は、光アウト結合エレメントは透明である必要が無いことであり、それは本発明に従う光投影システムにおいて選択される光アウト結合エレメントの選択技を増やす。ラッカー及び／又はペンキでさえ、光のアウト結合のために縦方向光ガイドのウォールに塗られてもよい。

光投影システムの実施形態では、縦方向光ガイドは光源によって放射された光に実質的に透明な固体物質によって構成されている。この実施形態の利点は、その縦方向光ガイドの固体物質はレンズとして作用することである。縦方向光ガイドによって構成されるそのレンズは通常、円筒形レンズとして作用し、縦軸に実質的に平行な方向における光アウト結合エレメントによって放射された光を拡散させ、均一化する。一方、該光アウト結合エレメントによって放射される光を縦軸に垂直な方向にコリメートする。縦方向光ガイドの断面の形状は、縦軸に垂直な方向におけるその縦方向光ガイドの正確なレンズ特性を決定する。その縦方向光ガイドの断面は円筒形、楕円形、多角形又は他の如何なる形状であってもよい。

光投影システムの実施形態において、さらなる追加の光アウト結合エレメントのサブセットが、投影表面から光を放射するように配置されている。この実施形態の利点は、それは投影表面の表示デバイスのビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調される光の投影と、例えばビューアーの方向に向けた、その変調された光の拡散放射との両方を可能にする。

光投影システムの実施形態において、アウト結合エレメントは、スクラッチ、サンドブラスト構造、印刷構造、インデント、スリット、ラッカー及びステッカーなどを含むグループから選択される。

光投影システムの実施形態において、光源は複数個の発光素子を含み、それぞれの発光素子は原色の光を放射する。この実施形態の利点は、光入力ウィンドウを通して縦方向光ガイドに結合されている光は、異なった色を含んでもよい。さらに、発光素子からの光を該光ガイドに結合された光に変えることによって、その複数個の発光素子によって放射される異なった色の異なった混合物が、光源によって生成され、縦方向光ガイドの中に結合される。

原色の光は、所定のスペクトルのある特定の波長を中心とするバンド幅の光を含む。通常、3つの原色が使用され、例えば、赤、緑及び青が使用される。その赤、緑及び青の光の明確な組み合わせを選択することによって、実質的に白を含む全ての色が発光素子によって生成されることが可能である。また、原色の他の組み合わせも光投影システムに使用されてもよく、それが、例えば赤、緑、青、青緑色及び黄色など、実質的に全ての色の生成を可能にする。その光投影システムに使用される原色の数は多様であってもよい。

周辺光投影システムの実施形態において、縦方向光ガイドはさらなる光源をふくむ追加の端部を有する。この実施形態の利点は、その縦方向光ガイドの中に結合される、投影表面に投影される光の強度が、増加されてもよいことである。さらに、追加の光源が異なるカラー及び／又は強度の光を該光ガイドの中に結合してもよい。結果として、その端部の近辺に配置された光アウト結合エレメントによって放射された光は、追加の端部の近辺に配置された光アウト結合エレメントによって放射された光に比較して異なってもよい。追加の光源を使用することによって、本発明によるその光投影システムは、単一の縦方向光ガイドを通して、イメージ表示領域に表示されたイメージの異なる領域におけるカラー及び／又は強度の差に適合させることができる。これはさらに、表示デバイスのイメージ表示領域上で表示されたイメージを見るとき、ビューアーの視覚的経験を拡大する。

本発明はまた、イメージ表示領域及び本発明による光投影システムを含む表示デバイスに関する。

表示デバイスの実施形態において、該表示デバイスはさらに、カラー及び／又は強度の情報をビデオ及び／又はオーディオコンテンツから抽出し、その抽出されたカラー及び／又は強度の情報に従って、光源から放射された光を変調するためのコントロール・ユニットを含む。この実施形態の利点は、該光投影システムは直接、ビデオ及び／又はオーディオイメージ又はビデオ及び／又はオーディオシグナルからカラー情報を抽出できることである。これは、投影された光の連続的な適合を可能にし、例えばユーザーがチャンネルを替えた場合においてでさえ可能である。この実施形態はまた、明確な周辺光シグナルが別に提供される場合において、ビデオ及び／又はオーディオコンテンツに従った、投影光の変調も可能にする。該明確な周辺光シグナルは、例えばビデオ及び／又はオーディオコンテンツに相当するカラー及び／又は強度を示してもよい。

表示デバイスの実施形態において、光投影システム及びイメージ表示領域は異なる位置に配置された別々の対象物に置かれる。通常、周辺光システムは表示デバイスに統合されている。本発明による光投影システムは、イメージを表示するイメージ表示領域に比較して、別の対象物において配置されている。その光投影システムは、例えば、部屋の一般的な照明に使用される照明ユニットであってもよく、その部屋の天井又は壁に配置されてもよい。その照明ユニットは、明確に設計された外見を有してもよく、あるいは内部の装飾用の発光素子でもよい。光投影システムは例えば、表示デバイスのコントロール・ユニットからコントロール・シグナルを受信し、該表示デバイスのビデオ及び／又はオーディオコンテンツによるカラー及び／又は強度で変調される光を生成する。これは例えば、光投影システムと配置されたコントロール・ユニットとの間のホーム・ネットワーク又は無線接続を通して、表示デバイスのイメージ表示領域の近辺で実行されてもよい。

表示デバイスの実施形態において、光投影システムは、縦軸を中心として回転可能であってもよい。この実施形態の利点は、放射光の投影の縦方向光ガイドからの一般的な方向を適合することが可能であり、それは例えば、表示デバイスが投影表面に対して実質的に平行に配置されていない時に可能である。光投影システムは、必要な位置において投影表面を照射するために回転させてもよい。

表示デバイスの実施形態において、表示デバイスは、イメージ表示領域の周辺部の近辺に配置された複数個の光投影システムを含む。

本発明による光投影システムを含む表示デバイスの断面図； 投影表面から見た、本発明による光投影システムの実施形態； 投影表面から見た、本発明による光投影システムの実施形態； 投影表面から見た、本発明による光投影システムの実施形態； 複数個の光投影システムを含む表示デバイスの前面図；及び 本発明による光投影システムのいくつかの実施形態が適用されている部屋の上面図；

上記の図は単なる図表として表わされており、縮小率で描かれていない。特に明確化のため、寸法のいくつかは大幅に強調されている。それらの図の似ている部分は、可能な限り、同じ参照番号で示されている。

図1は本発明による光投影システム10を含む表示デバイス40の断面図を示す。図1に示される光投影システム10は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（PMMAとして知られる）又はガラスなどの固体物質で構成される円筒型光ガイド20を含む。円筒型光ガイド20は表示デバイス40の側面においてイメージ表示領域42から遠ざかる方向に向いて配置され、投影表面50の上に光を投影するように配置される。光ガイド20は、投影表面50に光を投影するように複数個の光アウト結合エレメント60、62、64（図2参照）を含む。複数個の光アウト結合エレメント60、62、64は、光アウト結合エレメント60、62、64のサブセット70a、70dを含む。第1サブセット70aは第1領域50aを照射するようにされ、第2サブセット70dは、投影表面50の第2領域50dを照射するようにされている。そのサブセット70a、70dは、光ガイド20の中で方向付けられたある1つの光度の光を放射するようにされている。その特定のサブセット70a、70dによって放射される(光の)その光度は、その特定のサブセット70a、70dとそれらに照射される、関連した領域50a、50dとの間の直線に沿った距離d_a、d_dに依存する。投影表面50の光ガイド20から投影される光による実質的に均等な照射を得るために、サブセット70a、70dとそれらに関連する照射領域50a、50dとの間の直線に沿った距離d_a、d_dが増加する場合、その特定のサブセット70a、70dによって照射される(光の)光度が増加する。第1サブセット70aと第1領域50aとの間の距離である第1距離d_aが、第2サブセット70dと第2領域50dとの間の距離である第2距離d_dよりも大きいため、第1サブセット70aによって発せられた光度は、第2サブセット70dによって発せられた光度よりも大きい。サブセット70a、70dによって発せられた光度の差は、光ガイド20の縦軸26の周りの接線の方向27に沿って変化し、それは投影表面50の上の照射の変動を減少させ該表面のさらなる照射さえも可能にする。

図1に示される光ガイド20は、実質的に円形の断面を持つ円筒型である。また、他の形状の光ガイドも可能であり楕円形(非表示)又は多角形(非表示)などの異なった断面が可能である。光アウト結合エレメント60、62、64（図2参照）は、技術量を有する者によって選択され、その投影表面50の投影光の具体的な必須のパターンを取得する。

本発明による光投影システム10はさらに、光源30(図2参照)を含む。その光源30は、光入力ウィンドウ28(図2参照)において配置され、そのウィンドウは光ガイド20の端部に配置している。光源30は、白熱灯(非表示)、発光ランプ(非表示)、発光ダイオード(図2参照)及び／又は発光レーザー(非表示)などの発光素子34、36、38(図2参照)のどれを含んでもよい。光源30は望ましくは、その光源によって発せられた光の色が、表示デバイス40のコンテンツのビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調されてもよい。これは変調可能な発光素子(非表示)又は望ましくは、少なくとも3つの発光素子34、36、38によって達成され、それぞれの発光素子は異なる原色R、G、Bを放射する。光源30は、発光素子34、36、38のそれぞれによる発光を変えてもよく、そのようにして光の入射に貢献する原色R、G、Bの発光を変え、そのようにして光源30によって光入力ウィンドウ28を通って光ガイド20の中へ放射され、投影表面50の方向へ投影される光の色を、決定する。

原色R、G、Bの光は、ある明確な波長の周辺の所定のスペクトル・バンド幅を含む。通常、３つの原色が使用され、例えば、赤R、緑G及び青Bが使用される。その赤R、緑G及び青Bの特定の組み合わせを選択することによって、白を含む全ての色が光源30によって生成される。また、実質的に全ての色の生成を可能にする原色R、G、B、C、Yの他の組み合わせも光投影システム10に使用してもよい。光投影システムに使用される原色R、G、B、C、Yの数は、変えられてもよい。青緑C及び黄色Yは通常カラー・スペースを拡大し、光投影システムによって生成される異なったカラーを定義し、該システムによって投影される光の色飽和の増加を可能にする。

光源30によって光入力ウィンドウ28を通して光ガイド20の中に発せられる光は、望ましくは、内面全反射（TIR）を通して光入力ウィンドウ28を通って伝播する。内面全反射を使用する時の利点は、光ガイドを通る光の伝播による光の損失は実質的に少なく、それは本発明による光投影システム10の比較的高い効率をもたらすことである。

図1に示される光投影システム10は、イメージ表示領域42から遠ざかる方向を向いて表示デバイス40の横に配置される。該光投影システム10は表示デバイス40の不可欠な部分を形成してもよい。あるいは、該システム10はまた、表示デバイス40から離れて配置してもよく、例えば投影表面50における個別の物体として配置してもよく、又はランプ(図4参照)若しくは室内装飾要素として部屋の他の位置に置いてもよい。本発明による光投影システム10を含むこのランプ又は室内装飾要素は、コントロール・ユニット(図4参照)からカラー情報を受信してもよく、ホーム・ネットワーク(非表示)などの有線又は無線接続を通して受信する。代替として、光投影システム10は例えば、表示デバイス40に適用されている光投影システム10によって投影された光のカラー及び／または強度を真似てもよい。あるいは、センサーを通してカラー及び／又は強度を決定してもよく、例えばイメージ表示領域42又はイメージ表示領域42の一部分から具体的なカラー及び／又は強度を感知してもよい。

図２A、２B、２Cは本発明による光投影システム10、12、14の投影表面50から見たいくつかの実施形態を示す。上記で示されたように、光アウト結合エレメント60、62、64の分布及び／又はサイズ、並びにそのようなものとしてサブセット70a、70b、70c、70d、72d、74a、74dから発せられた光度は、光ガイド20の縦軸26の周りの接線方向27(図1参照)に沿って変化してもよく、それは投影表面50のさらなる照射さえも可能にする。図２A、２B及び２Cは該接線方向27に沿ったこの変化を取得する異なる実施形態を表わす。

それに加えて、光アウト結合エレメント60、62、64の分布は、縦軸26に沿って変化してもよく、それは、例えば、既知の縦方向光ガイドにおいて開示されているように、縦軸26に沿ってアウト結合する光を一定に保つためである。しかし、固体物質で構成される円筒型縦方向光ガイド20を使用する際に、縦方向光ガイド20は実質的に円筒型レンズとして作用し、それぞれの光アウト結合エレメント60、62、64によって発せられる光を、縦軸26に実質的に平行な方向に拡散する。一方、それぞれの光アウト結合エレメント60、62、64によって発せられる光は、その縦軸26に実質的に垂直な方向にコリメートされる。縦軸26に対して実質的に平行な方向への光の広がりは、その縦軸26に沿って光アウト結合エレメント60、62、64を変化させる必要を低減する。

図2Aは、光ガイド22及び光源30を含む光投影システム12を表わす。該光源30は、複数個の発光素子34、36、38を含み、各発光素子は、異なった原色R、G、Bを発している。その光ガイド22は、ライン62に光アウト結合エレメント62の配置を含み、該光アウト結合エレメント62の長さは縦軸26の周りの接線方向27に沿って変化する。光源30の光は、光入力ウィンドウ28を通して光ガイド22に発せられ、望ましくは内面全反射（TIR）を通して光ガイド22の中全体に拡散される。光が光アウト結合エレメント62に当たるとき、その光は投影表面50に投影される。光ガイド22はいくつかのサブセット72a、72dに分けられ、第1サブセット72aが第1領域50aを（図1参照）照射し、第2サブセット72dが第2領域50d（図1参照）を照射する。例えばサブセット72a、72dの数を増加させる。もちろん、技術力を有する者は、光ガイド22のサブセット72a、72dへの分け方を変えてもよく、例えば、サブセット72a、72dの数を増やしてもよい。さらに、光アウト結合エレメント62の長さの変化は、光アウト結合エレメント62が例えばそれ自体を含む三角形において（図3参照）配置されてもよいように、より段階的であってもよい。そのような配置では、それぞれの光アウト結合エレメントのサブセットが、例えば、単一の光アウト結合エレメント62を含む。

図２Bは、光ガイド22及び光源30及び追加の光源32を含む光投影システム10を表わす。光源30及び更なる追加の光源32のそれぞれは、複数個の発光素子34、36、38を含み、それぞれの発光素子が異なる原色R、G、Bの光を発している。光ガイド20は、縦軸26の周りの接線方向27に沿って密度が変化する、実質的に等しいサイズの点60として表わされた光アウト結合エレメント60の配列を含む。両光源30、32からの光は、光入力ウィンドウ28を通して光ガイド20の中へ発せられ、その光ガイド20の中全体に拡散される。この場合も内面全反射（TIR）を通して拡散される。光が光アウト結合エレメント60に当たる時、その光は投影表面50に投影される。その光ガイド20は、いくつかのサブセット70a、70b、70c、70dに分けられ、第1サブセット70aは第1領域50a（図1参照）を照射し、第2サブセット70dは第2領域50d（図1参照）を照射する。もちろん、技術力を有する者はその光ガイド20のサブセット70a、70b、70c、70dへの分け方を変えてもよく、例えば、サブセット70a、70b、70c、70dの数を増やしてもよい。さらに、光アウト結合エレメント60の密度の変動は、例えば光アウト結合エレメント60、光アウト結合エレメントのそれぞれのサブセットが、光アウト結合エレメント60の単一ラインを含むように、より段階的に変化してもよい。

図２Bに示される実施形態において、光投影システム10は光源30及び追加の光源32を含む。その光源30は、光ガイド20の第1エンド21に配置され、追加の光源32は光ガイド20の第2エンド19に配置される。望ましい実施形態では、光源30によって発せられる光のカラー及び／又は強度は、追加の光源32によって発せられる光とは異なる。光投影システム10によって投影表面50に投影される光のカラー及び／又は強度は、光ガイド20の縦軸26に沿って変化してもよい。光源30によって発せられる光は、例えば、イメージ表示領域42に表示されたイメージの第1イメージ領域42a（図3参照）を表わすビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調されてもよく、追加の光源32によって発せられる光は、例えば、イメージ表示領域42に表示されたイメージの第2イメージ領域42b（図3参照）を表わすビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調されてもよい。追加の光源32を使用し、投影された光はイメージ表示領域42に表示されたイメージにさらに詳しく関連してもよく、それ自体は、ユーザーが表示デバイス40を見る時の視覚的経験を拡大する。

図２Cは光ガイド24及び光源30を含む光投影システム14を表わす。光源30は複数個の発光ダイオード34、36、38を含み、それぞれのダイオードが異なった原色R、G、Bの光を発する。その光ガイド24は、点64として示される光アウト結合エレメント64の配列を含み、その配列における光アウト結合エレメント64のサイズは縦軸26の周りの接線方向27に沿って変化する。光が光アウト結合エレメント64に当たるとき、その光は投影表面50に投影される。光ガイド24がいくつかのサブセット74a、74dに分けられ、第1サブセット74aは第1領域50a（図1参照）を照射し、第2サブセット74dは第2領域50d（図1参照）を照射する。言うまでも無く技術力を有する者は、光ガイド24のサブセット74a、74dへの分割を変えてもよく、例えばサブセット74a、74dの数を増やしてもよい。さらに、光アウト結合エレメント64のサイズの変動は、例えばその光アウト結合エレメント64が、例えば光アウト結合エレメントの各サブセットが、光アウト結合エレメント64の単一ラインを含むように、より段階的に変化してもよい。

図3は、本発明による複数個の光投影システム12を含む表示デバイス40の前面図である。この前面図では、光投影システム12は目に見えるように表わされているが、これらの光投影システムは表示デバイス40の裏側にあり、ビューアーの視界には無いように配置されている。光投影システム12はイメージ表示領域42の周辺の周りに配置される。複数個の光投影システム12のそれぞれが、表示デバイスのビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調される光を、投影表面50に投影する。各光投影システム12は、光源30及び追加の光源32を含む。光源30によって発せられた光は、縦軸26（図2参照）に沿ったカラー及び／又は強度の変動が、イメージ表示領域42に表示されたイメージの上のカラー及び／又は強度の変動に実質的に相当するように、追加の光源32によって発せられる光とは異なってもよい。この理由から、イメージ表示領域42は、第1イメージ領域42a、第2イメージ領域42b、第3イメージ領域42c及び第4イメージ領域42dに分けられる。望ましくは、光源30又は追加の光源32によって発せられる光は、イメージ領域42a、42b、42c、42dのビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調され、それらのイメージ領域は、投影表面50の方向に向かって投影される光が通る、光ガイド22の一部分の側に配置される。

図4はルーム80の上面図を表わし、本発明が適用される光投影システム10、16、18のいくつかの実施形態を表わす。そのルーム80は、表示デバイス40を含み、それは、イメージ表示エリア42、コントロール・ユニット44及びイメージ表示エリア42のどちらかの側に配置された1対の光投影システム16を含む。コントロール・ユニット44は、ビデオ及び／又はオーディオコンテンツからカラー及び／又は強度の情報を抽出し、例えば異なるイメージ領域42a、42b、42c、42d（図3参照）から抽出する。抽出されたカラー及び／又は強度の情報は、光投影システム10、16、18の光源30、32（図3参照）によって発せられる光を変調するのにその後使用される。図4に表わされる実施形態において、コントロール・ユニットは、アンテナ45を含み、その抽出されたカラー及び／又は強度に関する情報を、遠く離れて位置する光投影システム10、18に送信する。変調された光は、その後、投影表面50、52に投影される。ルーム80はさらに、ソファ84、2つの椅子82及びテーブル86などの家具を含む。テーブル86は、例えば、DeltaPatentsの5周年記念のプレゼントなど、装飾用の物体88を含んでもよい。

本発明による光投影システム16の第1実施形態は、表示デバイス40に付随し、イメージ表示領域42のどちらかの側に配置される。図2に示されるように、光アウト結合エレメント60、62、64のどの隣においても、その光投影システム16はさらに追加の光アウト結合エレメント66を含み、それは投影表面50から遠ざかる方向に、ルーム80に位置するビューアー(非表示)に向けて直接光を放射する。

本発明による光投影システム10の第2実施形態は、離れた対象物として配置され、例えばランプ、いわゆるウォール・ワッシャー、又は室内装飾要素として配置される。その光投影システム10はまた、ルーム80の天井に、光の一部を投影してもよい。その光投影システム10は、表示デバイス40のビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調される光を発する光源を含んでもよい。例えば、光投影システム10は、アンテナ45を通してコントロール・ユニット44によって発せられる無線シグナルを受信してもよく、この受信されたシグナルから、投影表面50に投影するにあたって必要である光のカラー及び／又は強度を決定する。その代わりに、コントロール・ユニット44は、例えばホーム・ネットワーク又はパワーライン・コミュニケーション・システムなどの無線接続を通して光投影システム10に情報を提供する。代替として、光投影システム10は、センサーを含んでもよく、それを通して光投影システム10が、投影表面50に投影された光のカラー及び／又は強度の必要な量を決定する。

本発明による光投影システム18の第3実施形態は、この場合も離れた対象物として配置され、例えば、光投影システム18が変調された光をランプの傘52に投影する傘付きランプ81がその離れた対象物である。その代わりとして、光投影システム18はまた、光の一部分をルーム80の天井に投影してもよい。ランプ傘52が実質的に正方形の断面を持つ、図4に表わされる実施形態において、光投影システム18に配置されたサブセットによって発せられる光度は、接線方向に変化してもよく、その変動は、実質的に90度毎に繰り返され、接線方向に沿って回転する。他の形状のランプ傘は、実質的に均一の照射を得るために、異なった光度の変化を必要とする。光投影システム18はコントロール・ユニット44によって発せられるインホーム・ネットワークなどを通して無線シグナルを受信してもよく、あるいはパワーライン・コミュニケーションなどの有線接続を通して情報を受信してもよい。

本発明による光投影システム10，18の第2及び第3実施形態の配置は、ルーム80を満たす光が表示デバイス40のビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調されることを可能にする。

注目すべきは、上記で述べられた実施形態は、本発明を限定するよりもむしろ表現しており、当業者は、多数の代替実施形態を添付された請求項の範囲から外れることなしに、設計することができる。

請求項では、括弧内の如何なる参照符号も本請求を限定するものと解釈するべきではない。「有する」又は「含む」という表現は、請求項に記載されていない要素又は段階を除外していない。単数として表わされる要素は複数の同様の要素を除外しない。本発明は、多数のはっきりと異なる要素を含むハードウェアの手段によって実施されてもよい。多数の方法を列挙しているデバイスの請求項では、これらの方法のいくつかはハードウェアの同一の部品において実施されてもよい。特定の基準が相互的に異なる請求項に記載されているという単なる事実はこれらの基準の組み合わせを利用してはいけないことは示していない。

d_a…サブセットと領域との間の距離
d_d…サブセットと領域との間の距離
10…光投影システム
12…光投影システム
19…光ガイドの第2エンド
20…光ガイド
21…光ガイドの第1エンド
22…光ガイド
24…光ガイド
26…縦軸
27…接線方向
28…光入力ウィンドウ
30…光源
32…光源
34…発光素子
36…発光素子
38…発光素子
40…表示デバイス
42a…イメージ領域
42b…イメージ領域
42c…イメージ領域
42d…イメージ領域
44…コントロール・ユニット
45…アンテナ
50…投影表面
50a…第1領域
50d…第2領域
52…ランプ傘
60…光アウト結合エレメント
62…光アウト結合エレメント
64…光アウト結合エレメント
70a…サブセット
70b…サブセット
70c…サブセット
70d…サブセット
72a…サブセット
72d…サブセット
74a…サブセット
74b…サブセット
80…ルーム
81…傘付きランプ
82…椅子
84…ソファ
86…テーブル
88…装飾物

Claims (16)

1. 表示デバイスと併せて使用する光投影システムであり：
   前記表示デバイスのビデオ及び／又はオーディオコンテンツによって変調されている光を発するための光源；及び
   前記光源によって発せられた光を実質的に縦軸に沿って方向付けるための縦方向光ガイド及び投影表面の上で前記縦方向光ガイドの中を伝播する光を投影するための縦方向光ガイドであり：
   前記縦方向光ガイドの端部に位置する、前記光源からの光を該縦方向光ガイドの中へ実質的に前記縦軸に沿って結合するようにされている、光入力ウィンドウ；及び
   前記投影表面に前記光を投影するための複数個の光アウト結合エレメントであり、当該複数個の光アウト結合エレメントが、該光アウト結合エレメントのサブセット、前記投影表面の特定の領域を実質的に照射するための特定のサブセット、該特定のサブセットによって発せられる、該特定のサブセットと該特定の領域との間の直線に沿った距離に依存する光度及び／又は該直線と前記投影表面の垂線との間の角度、を含む複数個の光アウト結合エレメント；を含む縦方向光ガイド；
   を含む光投影システム。
2. 前記特定のサブセットによって発せられる光度が、前記特定のサブセットと前記特定の領域との間の直線に沿った前記距離が増加する時に増加する、及び／又は前記直線と前記投影表面の垂線との間の角度が増加する時に増加する、請求項1に記載された光投影システム。
3. 前記特定のサブセットによって発せられる光度が、前記特定のサブセットにおける光アウト結合エレメントの密度に依存する又は該特定のサブセットにおける該光アウト結合エレメントの寸法に依存する、請求項1又は2に記載された光投影システム。
4. 前記サブセットによって発せられる光度が、前記縦軸の周りの接線方向に変化する、請求項1、2又は3に記載された光投影システム。
5. 前記複数個の光アウト結合エレメントが前記縦方向光ガイドのウォールに配置され、該ウォールは前記縦軸に実質的に平行に配置されている、請求項1、2、3又は4に記載された光投影システム。
6. 前記縦方向光ガイドのウォールに配置された前記複数個の光アウト結合エレメントが、前記投影表面から遠ざかる方向を向いて前記縦軸の側に配置された、請求項5に記載された光投影システム。
7. 前記縦方向光ガイドが、前記光源によって発せられる光に実質的に透明である固体物質で構成された、請求項6に記載された光投影システム。
8. 追加の光アウト結合エレメントの追加のサブセットが、前記投影表面から遠ざかる方向に光を発するように配置されている、請求項6に記載された光投影システム。
9. 前記アウト結合エレメントが、スクラッチ、サンドブラスト構造、印刷構造、インデント、スリット及びステッカーを含むグループから選択される、上記の請求項のいずれかに記載された光投影システム。
10. 前記光源が複数個の発光素子を含み、それぞれの発光素子が原色の光を発する、上記の請求項のいずれかに記載された光投影システム。
11. 前記縦方向光ガイドが追加の光源を含む追加の端部を有する、上記の請求項のいずれかに記載された光投影システム。
12. イメージ表示領域を含み、前記光投影システムを含む、上記の請求項のいずれかに記載された表示デバイス。
13. 前記表示デバイスが、ビデオ及び／又はオーディオコンテンツからカラー及び／又は強度情報を抽出するため、及び該抽出されたカラー及び／又は強度情報に従って前記光源から発せられた光を変調するための、コントロール・ユニットをさらに含む、請求項12で記載された表示デバイス。
14. 前記光投影システム及び前記イメージ表示領域が、異なる位置に配置された別の対象物において配置されている、請求項12又は13に記載された表示デバイス。
15. 前記光投影システムが、前記縦軸の周りで回転できる、請求項12又は13に記載された表示デバイス。
16. 前記表示デバイスが、前記イメージ表示領域の周辺の周りに配置された複数個の光投影システムを含む、請求項12又は13に記載された表示デバイス。

Images