JP2016133814A - 投影スクリーン装置、投影装置、及び投影方法 - Google Patents

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フィッシャー フランク
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Abstract

【課題】画像プレート上にスペックルのない鮮明な画像を投影するための手段を提供すること。【解決手段】外側プレート面(12a)及び内側プレート面(12b)を備える画像プレート(12)と、アクチュエータ装置(20)とを有する投影スクリーン装置(10)であって、アクチュエータ装置によって、投影スクリーン装置の少なくとも一部が振動運動され、内側プレート面に隣接して配置された拡散スクリーン(14)が設けられており、アクチュエータ装置によって、拡散スクリーンが、画像プレートに対して振動運動され、画像プレートの内側プレート面と、内側プレート面に対して整列された、拡散スクリーンの内側面(14a)との間に設けられた中間間隙(16)が、少なくとも1つの粘弾性充填材料(18)によって少なくとも部分的に充填されている、投影スクリーン装置。【選択図】図1

Description

本発明は、投影スクリーン装置に関する。本発明はまた、投影装置に関する。本発明はさらに、投影方法に関する。
米国特許出願公開第2013/0010356号明細書には、画像スクリーン、及び、該画像スクリーンと協働する装置が記載されている。画像スクリーン全体を装置によって振動させて、画像スクリーン上に同時に投影されている画像において、しばしばスペックルとも呼ばれる斑点模様の発生が阻止されるようにすべきである。例えば画像スクリーン全体が、装置による音波の送信によって振動され、特に固有振動される。
米国特許出願公開第2013/0010356号明細書
本発明の開示
本発明は、請求項1に記載の特徴を有する投影スクリーン装置と、請求項10に記載の特徴を有する投影装置と、請求項11に記載の特徴を有する投影方法とを提供する。
本発明の利点
本発明は、画像プレート上にスペックルのない鮮明な画像を投影するための手段を提供する。本発明によって実現可能なように、拡散スクリーン(Diffusor-Screens)を一様に振動運動(反転点なし)させることによって、画像プレート上に投影される光/レーザ光のスペックルを最小化することができる。さらには後でより詳細に説明されるように、中間間隙内に充填された少なくとも1つの粘弾性充填材料によって、いわゆる二重像の発生が阻止される。画像プレート上に投影される少なくとも1つの画素の多重反射も、中間間隙内に充填された少なくとも1つの粘弾性充填材料によって確実に阻止される。多重反射を阻止することによって、透過性を向上させることもできる。このことはとりわけ、少なくとも1つの表示された画像シンボルの視認性を改善するため、及び/又は、少なくとも1つの表示された文字の可読性を改善するために大きく寄与することができる。中間間隙内の少なくとも1つの粘弾性充填材料は、アクチュエータ装置によって生成される拡散スクリーンの振動運動の振幅が所期のように減衰されることも保証する。
中間間隙内に充填された少なくとも1つの粘弾性充填材料によって、画像プレートに対する飛散防止の改善を実現することもできる。画像プレートが破損したとしても、画像プレートの破片は高い確率で少なくとも1つの粘弾性充填材料に付着するので、投影スクリーン装置の周囲への破片の望ましくない飛散を懸念する必要はなくなる。とりわけ破損した画像プレートの鋭い破片は、画像プレートが破損している間には基本的に少なくとも1つの粘弾性充填材料に強力に付着したまま留まるように、粘弾性材料の中に自動的に押し込まれる。これにより、画像プレートの破損/飛散時/後における身体損傷の危険性は無視できるほど小さくなる。完全性を期すために、少なくとも1つの粘弾性充填材料は多くの場合、画像プレートに作用する衝撃による画像プレートの破損/飛散の危険性が低減されるように、この衝撃に屈して衝撃を減衰させることができるということにも留意すべきである。
前段落で記載した利点に基づき、本発明の対象を、自動車内で利用することも可能である。画像プレートは、例えば回転速度計ディスプレイ又はセンターコンソールとして構成することができる。画像プレートを、インストルメント・クラスタの外装部品として使用することも有利である。画像プレートの有利な飛散防止に基づき、画像プレートとして窓ガラスを使用することができることにも留意すべきである。さらには画像プレートを形成するために、低コストのガラス材料を使用することができる。従って、本発明によれば、低コストのガラス材料から自動車内装部品を形成することが可能となる。
少なくとも1つの粘弾性充填材料は、可視域の波長に対して透過性であることが好ましい。こうすることにより、少なくとも1つの粘弾性充填材料を中間間隙内に導入しても、画像プレート上に投影される画像/動画の画質には影響しなくなる。
少なくとも1つの粘弾性充填材料は、例えば可視域の波長に対して1.2〜1.6の間の光屈折率を有することができる。少なくとも1つの粘弾性充填材料は、とりわけ可視域の波長に対して1.3〜1.5の間の光屈折率を有することができる。従って、少なくとも1つの粘弾性充填材料の屈折率は、画像プレートの屈折率と(ほぼ)等しくすることができる。こうすることにより、少なくとも1つの粘弾性充填材料を介して画像/動画が画像プレート上に投影された場合における、望ましくない二重像又は多重反射の発生が阻止される。上述したように多重反射の防止は、透過率を増加させるため、及び/又は、少なくとも1つの表示された画像シンボルの視認性を改善するため、及び/又は、少なくとも1つの表示された文字の可読性を改善するためにも大きく寄与する。
有利な1つの実施形態では、投影スクリーン装置は、少なくとも1つの粘弾性充填材料として、接着剤、シリコーンゲル、及び/又はアクリル樹脂を含むことができる。こうすることにより、少なくとも1つの粘弾性充填材料として、低コストの材料を使用することが可能となる。
別の有利な1つの実施形態では、拡散スクリーンを、アクチュエータ装置によって、画像プレートに対する振動運動として、拡散スクリーン及び画像プレートに交差する回転軸線を中心として回転させることができる。例えば、拡散スクリーンは、少なくとも1つのクランクシャフトを介して、アクチュエータ装置の少なくとも一部である電気モータに連結させることができ、これによって拡散スクリーンを、電気モータの駆動により、画像プレートに対して、拡散スクリーン及び画像プレートに交差する回転軸線を中心として回転させることが可能となっている。こうすることにより、アクチュエータ装置を、簡単かつ低コストに製造することが可能となる。しかしながら上述したように、アクチュエータ装置に電気モータを設けることや、少なくとも1つのクランクシャフトを介して拡散スクリーンを連結させることは、単なる例示であるとして解釈すべきであることに留意すべきである。
これに代わる同様に非常に有利な実施形態では、拡散スクリーンと画像プレートとの間の間隔が周期的に変化可能となるように、拡散スクリーンを、アクチュエータ装置によって、画像プレートに対して振動運動させることができる。例えば拡散スクリーンの、画像プレートに対するこのような振動運動を実現するために、アクチュエータ装置の少なくとも一部として少なくとも1つの圧電素子を使用することができる。しかしながら、アクチュエータ装置に少なくとも1つの圧電素子を設ける上述の構成も、単なる例示であるとして解釈すべきである。
さらには、画像プレートは、少なくとも1つの湾曲した外側プレート面を有することができる。画像プレートの内側プレート面も、湾曲させることができる。しかしながら外側プレート面及び/又は内側プレート面を、平坦に構成することも可能である。
上述したような投影スクリーン装置と、拡散スクリーンを介して少なくとも1つの光線を画像プレート上に投影可能な発光装置とを有する投影装置においても、上述した利点は保証されている。
さらには、対応する投影方法の実施によっても、上述した利点が得られる。この投影方法を、上で説明した投影スクリーン装置の各実施形態に基づいて発展させることができることに留意すべきである。
図面の簡単な説明
以下、本発明のさらなる特徴及び利点を、図面に基づいて説明する。
投影スクリーン装置の第1実施形態の概略図である。 投影スクリーン装置の第2実施形態の概略図である。 投影方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
図1は、投影スクリーン装置の第1実施形態の概略図を示す。
図1に概略的に示された投影スクリーン装置10(例えば投影スクリーン又は画像スクリーン)は、外側プレート面12a及び内側プレート面12bを備える画像プレート12を有する。画像プレート12のプレート面12a,12bとは、とりわけ画像プレート12の最も広い2つの(外)表面であると理解することができる。図1の実施形態における外側プレート面12a及び内側プレート面12bは、それぞれ平坦である。画像プレート12は、とりわけ“平坦な”プレートとして、例えば直方体形のプレート又は円筒形のプレートとして形成することができる。画像プレート12の形状に関する別の選択肢については、以下でさらに説明する。
画像プレート12は、とりわけ(特に低コストのガラス材料からなる)ガラスプレートとすることができる。しかしながら、画像プレート12を製造するために、可視域の波長に対して透過性を有する如何なる材料をも使用可能であることに留意すべきである。画像プレート12は、可視域の波長に対する特定の光屈折率に限定されることなく構成することも可能である。画像プレート12は、例えば可視域の波長に対して1.2〜1.6の間の光屈折率を有することができる。画像プレート12は、とりわけ1.3〜1.5の間の光屈折率を有することができる。画像プレート12の光屈折率は、特に1.4とすることができる。
投影スクリーン装置10は、画像プレート12の内側プレート面12bに隣接して配置された拡散スクリーン(Diffusor-Screen)14を有する。画像プレート12の内側プレート面12bと、内側プレート面12bに対して整列された、拡散スクリーン14の内側面14aとの間には、中間間隙16が設けられている。この中間間隙16は、少なくとも1つの粘弾性充填材料18によって少なくとも部分的に充填されている。
投影スクリーン装置10は、アクチュエータ装置20も含む。アクチュエータ装置20によって、拡散スクリーン14を、画像プレート12に対して振動運動させることができる。この振動運動によって、拡散スクリーン14を介して画像プレート12上に投影された画像におけるスペックル又は望ましくない斑点模様の発生が阻止される。さらには、振動運動させられる拡散スクリーン14が、画像プレート12に比較的近い位置にあることに基づき、拡散スクリーン14を介して画像プレート12上に投影される光線/レーザ光線22は、せいぜい僅かに拡大する程度であることが予想されるということに留意すべきである。従って、拡散スクリーン14を介して画像プレート12上に投影される光線/レーザ光線22の時間的及び空間的コヒーレンスは、アクチュエータ装置20によって振動運動される拡散スクリーン14によって低減される。こうすることによってレーザ光の有利な光学特性を、拡散スクリーン14を介して画像又は動画を画像プレート12上に投影するために利用することもできる。
好ましくは、アクチュエータ装置20は、画像プレート12の位置を固定したままで拡散スクリーン14を振動運動させるように構成されている。従って、画像プレート12に対する拡散スクリーン14の振動運動というのは、拡散スクリーン14のみの振動運動であると換言してもよい。従って、投影スクリーン装置10を使用するユーザ、例えば投影スクリーン装置10を自動車内で利用する運転者は、画像プレート12の振動運動又は揺れによって苛立たされることはない。従って、画像プレート12を、回転速度計ディスプレイ又はセンターコンソールとすることも可能である。画像プレート12を、インストルメント・クラスタの外装部品として使用することも有利である。
画像プレート12は、投影スクリーン装置10の動作中に振動される拡散スクリーン14の保護バリアとしても使用される。投影スクリーン装置10は基本的に、投影スクリーン装置10のユーザに対して画像プレート12によって拡散スクリーン14が覆われるようにして使用されるので、外側プレート面12aを見ているユーザ又は外側プレート面12aに触れているユーザが、拡散スクリーン14の振動運動に気づくことはない。さらには、投影スクリーン装置10のユーザに対して画像プレート12によってアクチュエータ装置20が覆われるように、アクチュエータ装置20を投影スクリーン装置10に取り付けることも可能である。従って、投影スクリーン装置10の動作中にユーザが投影スクリーン装置10に衝突したとしても、アクチュエータ装置20の損傷を懸念する必要は殆どなくなる。
拡散スクリーン14は、平坦な内側面14a、及び/又は、内側面14aとは逆方向を向いた平坦な外側面14bを有するように構成することができる。しかしながら、拡散スクリーン14の内側面14a及び/又は外側面14bは、湾曲していてもよいし、パターニングされていてもよい(拡散スクリーン14の内側面14a及び外側面14bとは、とりわけ拡散スクリーン14の最も広い2つの外表面/面であると理解することができる)。拡散スクリーン14は、特定の材料に限定されることなく製造することができる。
中間間隙16内に存在する少なくとも1つの粘弾性充填材料18により、拡散スクリーン14(及び中間間隙16)を介して画像又は動画が画像プレート12上に投影される間における、望ましくない二重像又は多重反射の発生を阻止することができる。中間間隙16は、少なくとも1つの粘弾性充填材料18によって、少なくとも部分的に以下のように充填されていることが好ましい。すなわち、第1側が画像プレート12の内側プレート面12bの少なくとも一部の面によって画定されており、第1側とは逆方向を向いた第2側が拡散スクリーン14の内側面14aの少なくとも一部の面によって画定されている中間間隙16の、少なくとも1つの部分領域が、少なくとも1つの粘弾性充填材料18によって完全に充填されていることが好ましい。とりわけ、光線/レーザ光線22が拡散スクリーン14から画像プレート12へと走行する際に通過する中間間隙16の部分領域を、少なくとも1つの粘弾性充填材料18によって完全に充填することができる。中間間隙16が少なくとも1つの粘弾性充填材料18によって完全に充填されている場合には、このことが特に保証されている。
少なくとも1つの粘弾性充填材料18は、好ましくは可視域の波長に対して透過性である。従って、少なくとも1つの粘弾性充填材料は、該少なくとも1つの粘弾性充填材料18を介して画像プレート12へと向けられる光線/レーザ光線22の強度損失には寄与しない/殆ど寄与しない。少なくとも1つの粘弾性充填材料18に関して、画像プレート12の光屈折率に(ほぼ)等しい光屈折率が好ましい。少なくとも1つの粘弾性充填材料18は、例えば可視域の波長に対して1.2〜1.6の間の光屈折率、とりわけ1.3〜1.5の間の光屈折率を有することができる。少なくとも1つの粘弾性充填材料18は、例えば画像プレート12(例えばガラスプレート)の光屈折率が1.4である場合には、同様にして1.4の光屈折率を有する。しかしながら、ここに列挙された数値は、単なる例示であると解釈すべきである。
少なくとも1つの粘弾性充填材料18は、とりわけ接着剤、シリコーンゲル、及び/又はアクリル樹脂とすることができる。これにより、少なくとも1つの粘弾性充填材料18として、低コストの材料を使用することができる。少なくとも1つの粘弾性充填材料18に関してここに列挙された材料は、中間間隙16の“軟性の”充填も保証し、これにより拡散スクリーン14を、画像プレート12に対して良好に調整可能であることが保証されている。ここに列挙された材料によれば、既に上で説明した飛散防止も提供される。
図1の実施形態では、拡散スクリーン14が偏心して回転するように、アクチュエータ装置20によって拡散スクリーン14を回転させることができる。従って、拡散スクリーン14の回転中には、拡散スクリーン14の全ての点が一つの軌道上で移動する(拡散スクリーン14が回転軸線24を中心にして回転している間、画像プレート12の位置は固定されたままである)。
拡散スクリーン14が画像プレート12に対して回転軸線24を中心にして所期のような回転を実現するために、図1の実施形態におけるアクチュエータ装置20は、電気モータ26を有する。拡散スクリーン14はさらに、少なくとも1つのクランクシャフト28を介して電気モータ26に連結されており、これによって拡散スクリーン14を、電気モータ26の駆動により、画像プレート12に対して回転軸線24を中心として回転させることが可能となっている。とりわけ、第1クランクシャフト28が拡散スクリーン14の内側面14aに当接し、第2クランクシャフト28が拡散スクリーンの外側面14bに当接している2つのクランクシャフト28によって、拡散スクリーン14を、画像プレート12に対して回転軸線24を中心として所期のように安定して回転させることができる。これら2つのクランクシャフト28は、少なくとも1つの電気モータによって同期的に駆動させることができる。
図1の実施形態では例えば、画像プレート12が保持部30に固定されている一方で、拡散スクリーン14は、2つのクランクシャフト28を介して、保持部30内に形成された凹部32を渡すように懸架されている。このようにして、回転軸線24を中心とした拡散スクリーン14の回転のために充分なフリースペースが確保されている。第1のクランクシャフト28は、画像プレート12に取り付けることができ、その一方で第2のクランクシャフト28は、保持部30の突出部34に支持されている。
アクチュエータ装置20によってさらに、拡散スクリーン14を、画像プレート12に対する振動運動として、(例えば拡散スクリーン14及び画像プレート12に交差する)回転軸線24を中心として回転させることができる。回転軸線24は例えば、拡散スクリーン14の内側面14aに対して垂直に方向付けることができる、及び/又は、拡散スクリーン14の、内側面14aとは逆方向を向いた外側面14bに対して垂直に方向付けることができる。回転軸線24は、内側面14a及び/又は外側面14bのとりわけ中心にて交差することができる。
投影スクリーン装置10は、発光装置36と協働し、この発光装置36により、拡散スクリーン14(及び中間間隙16)を介して少なくとも1つの光線/レーザ光線22を画像プレート12上に投影させることができる。投影スクリーン装置10は、画像又は動画を投影するために特定の種類の発光装置36に限定されることなく使用することができる。任意選択的に、投影スクリーン装置10を、発光装置36と一緒に1つの投影装置上/内に配置することができるか、又は、別個の装置として構成された発光装置36と協働させることができる。
図2は、投影スクリーン装置の第2実施形態の概略図を示す。
図2から見て取れるように、画像プレート12は,少なくとも1つの湾曲した外側プレート面12aを有することができる。図2の画像プレート12はさらに、湾曲した外側プレート面12aも、湾曲した内側プレート面12bも有することができる。画像プレート12は、外側及び/又は内側に曲げることができるが、画像プレート12の外側及び/内側の曲率は任意である。
図2の実施形態では、拡散スクリーン14と画像プレート12との間の間隔が周期的に変化可能となるように、アクチュエータ装置(図示せず)によって、拡散スクリーン14を、画像プレート12に対して振動運動させることができる。アクチュエータ装置は、例えば少なくとも1つの圧電素子を有することができる。オプションとして、画像プレート12及び/又は拡散スクリーン14に、少なくとも1つの粘弾性充填材料18を縁取る少なくとも1つの縁部接合部38を形成することができる。この少なくとも1つの縁部接合部38によって、少なくとも1つの粘弾性充填材料18の望ましくない漏出を確実に阻止することができる。少なくとも1つの縁部接合部38に関して、例えばシリコーンのような多数の材料を使用することができる。
図2の投影スクリーン装置10が有しうるさらなる特性に関しては、先行する実施形態の説明が参照される。
図3は、投影方法の実施形態を説明するためのフローチャートを示す。
以下に記載する投影方法は、例えば上で説明した投影スクリーン装置を用いて、又は、上で説明した投影スクリーンが設けられた投影装置を用いて実施することができる。しかしながらこの投影方法は、上で説明した投影スクリーン装置に限定されることなく実施することができることに留意すべきである。
本投影方法の方法ステップS1では、画像及び/又は動画が画像プレート上に投影される。少なくとも一時的に方法ステップS1の間に、すなわち画像及び/又は動画が画像プレート上に投影されている間に、方法ステップS2も実施される。方法ステップS2では、画像プレート上に投影される画像及び/又は動画の少なくとも1つの光線を透過させる拡散スクリーンであって、かつ、少なくとも1つの粘弾性充填材料によって少なくとも部分的に充填された中間間隙の分だけプレート面から離隔されている拡散スクリーンが、画像プレートに対して振動運動される。例えば方法ステップS2では、拡散スクリーンは、画像プレートに対する振動運動として、(例えば拡散スクリーン及び画像プレートに交差する)回転軸線を中心として回転される。拡散スクリーンが偏心して回転するように、拡散スクリーンを回転させることが好ましい。このようにして、拡散スクリーンの全ての点を1つの軌道上で移動させることができる。しかしながらこれに代えて、拡散スクリーンと画像プレートとの間の間隔が周期的に変化されるように、拡散スクリーンを、画像プレートに対して振動運動させることも可能である。

Claims (11)

  1. 外側プレート面(12a)及び内側プレート面(12b)を備える画像プレート(12)と、
    アクチュエータ装置(20)と
    を有する投影スクリーン装置(10)であって、
    前記アクチュエータ装置(20)によって、前記投影スクリーン装置(10)の少なくとも一部が振動運動される
    投影スクリーン装置(10)において、
    前記内側プレート面(12b)に隣接して配置された拡散スクリーン(14)が設けられており、
    前記投影スクリーン装置(10)の一部である前記アクチュエータ装置(20)によって、前記拡散スクリーン(14)が、前記画像プレート(12)に対して振動運動され、
    前記画像プレート(12)の前記内側プレート面(12b)と、前記内側プレート面(12b)に対して整列された、前記拡散スクリーン(14)の内側面(14a)との間に設けられた中間間隙(16)が、少なくとも1つの粘弾性充填材料(18)によって少なくとも部分的に充填されている
    ことを特徴とする、投影スクリーン装置(10)。
  2. 前記少なくとも1つの粘弾性充填材料(18)は、可視域の波長に対して透過性である
    請求項1記載の投影スクリーン装置(10)。
  3. 前記少なくとも1つの粘弾性充填材料(18)は、可視域の波長に対して1.2〜1.6の間の光屈折率を有する
    請求項1又は2記載の投影スクリーン装置(10)。
  4. 前記少なくとも1つの粘弾性充填材料(18)は、可視域の波長に対して1.3〜1.5の間の光屈折率を有する
    請求項3記載の投影スクリーン装置(10)。
  5. 前記投影スクリーン装置(10)は、前記少なくとも1つの粘弾性充填材料(18)として、接着剤、シリコーンゲル、及び/又はアクリル樹脂を含む
    請求項1から4のいずれか一項記載の投影スクリーン装置(10)。
  6. 前記拡散スクリーン(14)は、前記アクチュエータ装置(20)によって、前記画像プレート(12)に対する前記振動運動として、前記拡散スクリーン(14)及び前記画像プレート(12)に交差する回転軸線(24)を中心として回転される
    請求項1から5のいずれか一項記載の投影スクリーン装置(10)。
  7. 前記拡散スクリーン(14)は、前記電気モータ(26)の駆動により、前記画像プレート(12)に対して、前記拡散スクリーン(14)及び前記画像プレート(12)に交差する前記回転軸線(24)を中心として回転されるように、少なくとも1つのクランクシャフト(28)を介して、前記アクチュエータ装置(20)の少なくとも一部である電気モータ(26)に連結されている
    請求項6記載の投影スクリーン装置(10)。
  8. 前記拡散スクリーン(14)は、前記拡散スクリーン(14)と前記画像プレート(12)との間の間隔が周期的に変化可能となるように、前記アクチュエータ装置(20)によって、前記画像プレート(12)に対して振動運動される
    請求項1から5のいずれか一項記載の投影スクリーン装置(10)。
  9. 前記画像プレート(12)は、少なくとも1つの湾曲した外側プレート面(12a)を有する
    請求項1から8のいずれか一項記載の投影スクリーン装置(10)。
  10. 請求項1から9のいずれか一項記載の投影スクリーン装置(10)と、
    前記拡散スクリーン(14)を介して少なくとも1つの光線(22)を前記画像プレート(12)上に投影可能な発光装置(36)と
    を有する投影装置。
  11. 画像及び/又は動画を画像プレート(12)上に投影するステップ(S1)を有する投影方法であって、
    少なくとも一時的、前記画像及び/又は前記動画を前記画像プレート(12)上に投影している間に、前記画像プレート(12)上に投影される前記画像及び/又は前記動画の少なくとも1つの光線(22)を透過させる拡散スクリーン(14)であって、かつ、少なくとも1つの粘弾性充填材料(18)によって少なくとも部分的に充填された中間間隙(16)の分だけ前記画像プレート(12)から離隔されている拡散スクリーン(14)を、前記画像プレート(12)に対して振動運動させるステップ(S2)
    を有することを特徴とする、投影方法。
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