JP3451261B2 - 投射器および偏向ミラーを備えた投射機構 - Google Patents

投射器および偏向ミラーを備えた投射機構

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は投射器および偏向ミラーを備えた
機構に関しており、該機構において投射方向からの画像
投射は、２つの空間的方向において可動的に取付けられ
ると共にそのミラー表面が投射光線を所定仰角および所
定方位角にて偏向する偏向ミラーに対して衝当する。こ
のタイプの投射機構は動画投射器とも称される、と言う
のも、静止画像もしくは移動画像が生成され、投射面上
に投射され、その上を移動されるからである。
【０００２】前方投射の場合、投射面は（たとえば投射
用スクリーンなどの）壁であり、後方投射の場合は（た
とえば磨（す）りガラス・スクリーンなどの）スクリー
ンである。上記投射器は、特定タイプの画像生成に制限
されるものではない。また、明度変調および／または色
変調された光線により画像を描写する投射器が使用され
得る。これらの投射器はレーザ投射器としても知られて
いる。しかし、たとえばＣＲＴ、ＬＣＤ、ＤＭＤもしく
はスライド投射器などで公知の如く当該デバイス内部の
物体平面（ｏｂｊｅｃｔ ｐｌａｎｅ）から発する画像
を生成する画像形成投射器もまた使用され得る。
【０００３】レーザ光線により生成された画像に対する
偏向デバイスは、ＤＥＷＡＬＤに対する米国特許第５，
３６５，２８８号から公知である。画像自体はＫミラー
機構により回転されてから、生成画像が定義空間領域内
で偏向され得る如く２本の軸心上に取付けられたミラー
により偏向される。画像偏向に対する各要素の配置は、
画像が床上に立設されたデバイスで生成され、その位置
から偏向ミラーへと導かれる如く実施される。
【０００４】偏向ミラーの回転軸心を通る水平面に関
し、この配置に依る実用的な偏向角度範囲は：必要なデ
バイス寸法の故に床に向けては制限されると共に、画像
に対する実質的な影形成が無いように最大で約４５゜で
あり、且つ、無限遠に向けて大きくなるミラー寸法の故
に、天頂に向けては実際に最大で３０゜とされ得る。
【０００５】故に観測者は限られた視認可能性のみが与
えられるが、この可能性は床方向よりも天頂方向におい
て更に大きく制限される。この制限に対する別の理由は
他の観測者もしくは構造部材により引き起こされる影形
成を防止する為であるが、これは“空へ向けて”投射さ
れるという習用の画像観測手法と相反するものである。
すなわち、この配置に依っては、天頂の付近に画像を生
成し得ない。
【０００６】本発明の目的は、上述のタイプの機構にお
いて所定投射面上の画像表示領域を増大するにある。画
像サイズに対して大きな投射面上で、特に投射ドーム上
で比較的に小さな画像が表示され得る領域が拡張されね
ばならない。表示領域の位置は、観測者の通常の視認習
性に対応すべきであると共に、天頂の付近および天頂に
画像を表示可能ともすべきである。この点に関し高品質
モノクロ、白黒もしくはカラー画像は、比較的に低費用
にて表示され得ると同時に、特に観測者が実質的に画像
の移動を追随し得る如く迅速に投射面上で移動され得
る。更に、複数の投射器の配置が可能であり、この場合
には相互的な影形成が最小化されると共に画像を表示し
得る領域は全ての投射器に対して最大化される。
【０００７】本発明に依れば、投射器および偏向ミラー
を備えた投射機構であって、 投射方向から投射主軸線
に沿って進行する画像投射は、２つの空間的方向におい
て可動的に支持された偏向ミラーであってそのミラー表
面は投射光束を床上に立設された投射面に向けて所定仰
角および所定方位角にて偏向する偏向ミラー上に衝当
し、画像投射は天頂からの鉛直線に関して６０゜より小
さな角度βにて天頂の方向から行われると共に、上記偏
向ミラーは上記床に配置され、上記投射光束は、画像が
上記投射面上に生成されて該投射面上を移動され得る如
く、上記投射面に向けて偏向され得る投射機構が示唆さ
れる。
【０００８】“天頂”という語句は、空の天頂、又は、
たとえばプラネタリウムなどの人工ドームの天頂を意味
する。偏向ミラーが床（Ｂｏｄｅｎ）上に配置されると
述べられたとき、それが直接的に床上に位置すべきこと
を意味するものではない。それはホルダにより床面の相
当上方に配置され得るか、又は、床面の上方の壁部に締
着され得るかもしくは天井から吊下されることも可能で
ある。但し、偏向ミラーのミラー表面に対して天頂の方
向から進行する如く投射を実施することは必須である。
示された角度βの大きさは、偏向ミラーに衝当する光束
の方向が上記天頂の方向から到来することを意味してい
る。本発明に係る上記機構に依れば、画像が表示される
場合にたとえばプラネタリウムの投射ドームなどにおい
て先行技術よりも相当に大きな表面領域が達成されると
共に、投射面上における画像表示は影形成により阻害さ
れない。
【０００９】更に、投射器、他の設置要素もしくは観測
者により引き起こされる影形成は最小化され得る。特に
画像の表示は、制限無しでかつ影形成無しで天頂の回り
の表面領域に到達する。
【００１０】本発明の好適な発展例において、画像は投
射光束により投射面の部分的領域においてのみ生成さ
れ、この投射面の全体領域内で移動され得る。移動は比
較的に迅速に実施され得る、と言うのも、比較的に重量
のある投射器は固定されると共に、比較的に軽量の偏向
ミラーのみが変位されるべきだからである。
【００１１】画像はたとえば映画の場合の様に投射面の
全体を静的に埋め尽くす必要は無く、寧ろ、投射面上の
表示領域内で移動可能とされるべきである。一定の用途
において、画像は投射面の大きさと等しくされ又はそれ
より大きくされ得る。この場合、画像の一部は画像の移
動の間に表示され得ない。但し多くの用途に対し、移動
画像のサイズが投射面に関して９０％より小さければこ
れで十分である。これは例えば、画像が背景機構上に投
射されるという娯楽用途において一連のデザインを表示
するという画像トラッキングに対して好適である。この
場合、画像の内容は常にその全体が表示され得る。多く
の用途において画像は、例えば天空などの投射面上を移
動される例えば惑星もしくは飛行機などの比較的に小寸
の画像である。但し、投射器により表示されるべき画像
のサイズは、投射面の１％よりも小さくされ得る。
【００１２】画像サイズはズーム機能の実現により連続
的に調節され得ることから、例えば接近してくる又は離
れて行く車両が現実的にシミュレートされ得る。このズ
ーム機能は、公知のズーム用光学機器もしくは画像生成
コンピュータにより実現され得る。
【００１３】上記偏向ミラーの制御は好適には、仰角を
調節する為の回転軸心が投射主軸線に対して直角に延伸
すると共に方位角を調節する為の回転軸心が投射主軸線
と一致する場合に比較的に容易に実施され得る。この場
合、偏向ミラーによる画像の偏向の結果として画像歪み
は生じない。偏向ミラーに対する投射主軸線の方向が天
頂からの鉛直線に平行なラインであれば特に好適であ
る。この場合、角度βは０゜である。そのときに偏向ミ
ラーの２つの回転軸心の一方は、画像の方位角位置およ
び仰角位置の一方の移動成分に対してのみ寄与する。こ
れにより、投射面の領域における画像位置の相関が特に
容易とされ得る。
【００１４】偏向ミラー上への上記投射主軸線の方向が
球状投射ドームの天頂からの鉛直線内に位置する場合、
３６０゜に亙る画像の移動が特に好適に実現され得る。
投射器が投射ドームの天頂に配置されると共に偏向ミラ
ーが投射ドームの床上に配置され、方位角を調節する為
の回転軸心が天頂からの鉛直線と一致する場合、特に好
適な配置構成が達成される。このときに投射器は投射ド
ームの外側に配置されると共に、投射の結合は投射ドー
ムの上記天頂における小寸開口を介して実施される。こ
の場合、偏向ミラーのみが依然として投射ドームの内側
に配置される。一方、偏向ミラーが球状投射ドームの中
心に配置された場合には別の好適な配置構成が達成され
る。この場合、投射ドームの全ての領域からの投射距離
は同一である。また、更なる段階を要すること無く、全
ての角度位置において画像のサイズは同一である。
【００１５】特にこの配置構成は、例えばスライド投射
器、ＬＣＤ投射器もしくはＤＬＰ投射器などの画像形成
投射器による画像生成を容易化する、と言うのも、これ
らのタイプの投射器の焦点深度は比較的に短く且つこの
場合には画像焦点を調節もしくは生成する付加的段階が
不要だからである。もし投射がこれらのタイプの投射器
により球体中心以外から実施され、又は、画像が非球面
投射壁上に導かれたとすれば、画像位置の関数として画
像焦点の再調節が強制される。また画像が大きくなる
と、画像の部分的領域も焦点から外れる。
【００１６】この問題は、本質的に平行である描写用の
レーザ光束により作動する投射器を使用する場合には生
じない。この様にして生成された画像は、任意の投射距
離にて数メートルにも及ぶ極めて大きな領域内で焦点合
わせされる。斯かる投射器は、“レーザ投射器”として
公知である。
【００１７】投射面の全ての点までの投射距離の逸脱も
しくは偏差が平均投射距離から±１０％以内である如く
偏向ミラーが投射面に関して配置された場合、画像サイ
ズは観測者より固定的に知覚されることが実際に分かっ
ている。この結果は、特に観測者が比較用のスケールを
欠くときに達成される。画像サイズを再調節する為の投
射器のズーム機能は必ずしも必要では無い。但し、副次
的な用途においては±２０％の逸脱もしくは偏差も容認
可能である。幾何学的に正確な画像生成が必要であれ
ば、投射距離の逸脱もしくは偏差は±５％よりも小さく
せねばならない。
【００１８】大き過ぎない偏向ミラーによる影形成なし
で高品質の画像が投射面上で移動可能な領域のサイズは
先ず、投射ドーム内に配置された投射器もしくはそのサ
ブ・アセンブリの全体サイズに依存する。本発明の各実
施例において以下で示される如く、この要因は絶対的に
最小化され得る。画像投射に対して活用され得る投射面
のサイズは更に、投射面に対する偏向ミラーの各回転軸
心の位置により決定される。例えば投射ドーム内におい
て与えられた水平線に関する偏向ミラーの高さは、画像
表示に利用可能な領域のサイズに対する決定的な要因で
ある。仰角を生成する回転軸心が上記水平線よりも上方
に位置した場合、表示領域は減少され；それが上記水平
線の下方に位置した場合、画像を表示し得る領域は増大
される。極端な場合、投射ドームは球体であり、投射器
は天頂に配置されて偏向ミラーは床上で天頂と逆側に配
置される。特にレーザ投射器に依れば、投射面の形状に
関する制限は実質的に存在しない、と言うのも、その焦
点深度は実質的に無限だからである。投射面は、球体の
内側面もしくは外側面、球体の一部、または球体の層、
または、上述の基本形状に対応する非球状湾曲表面とさ
れ得る。但し投射面は、平坦表面とされ、または、斯か
る表面の複数個の部分から形成され、または、完全に不
規則な様式の形状とされ且つ／又は移動され得る。
【００１９】投射器から進行する光束を偏向する固定的
な経路屈曲もしくは反射ミラーが投射器に対して配置さ
れたとき、空間が特に好適に利用されると共に極めて実
際的な構造が達成される。投射面に関して投射器が如何
にして何処に配置されるかの選択は、比較的に自由であ
る。反射ミラーを介して偏向された後に光束が天頂の方
向から進行するという条件のみは満足する必要がある。
【００２０】画像形成投射器では、反射ミラーは照射方
向において投射用対物レンズの後方に配置される。ま
た、描写用光束を備えたレーザ投射器では反射ミラー
が、画像中の各ラインを走査する為の偏向デバイスの背
後、または、多くの場合に使用される角度変換用光学機
器の背後に配備される。反射ミラーは好適には投射器に
固定的に接続される。角度座標による制御が容易である
ことから、投射器からの投射主軸線に対して固定反射ミ
ラーが４５゜の角度であれば更に好適である。この点に
関し、偏向ミラーの方位角回転軸心に対して投射器自体
が９０゜の角度であれば特に好都合である。但し、反射
ミラーは特殊な画像効果を生成すべく変位可能ともされ
得る。例えば、偏向ミラーへと導かれた光束は、制御可
能な反射ミラーにより別のミラー位置に依る別の偏向ミ
ラーへと方向変換され得る。この様にして、たとえば相
互に隣接して配置されると共に異なるミラー位置を有す
る２個の偏向ミラーの間で変化させれば、急激な画像移
動が生成され得る。
【００２１】レーザ投射器は、明度変調および／または
色変調された少なくとも一個のレーザ光源と、２次元で
光束を走査する偏向デバイスとを備えて成る。投射室内
でレーザ投射器を使用する上では、このタイプの投射器
において明度変調および／または色変調されたレーザ光
源と投射ヘッドが光導通ファイバにより相互に光学的に
接続されれば特に好適である。レーザ光源はモノクロ・
レーザ光源もしくは赤／緑／青レーザ光とされ、これに
より光は光導通ファイバへと効果的に結合され得る。光
導通ファイバ接続により光源と投射ヘッドとの空間的分
離が可能とされることから、たとえば投射ドーム内で投
射器の設置が如何に実施され得るかに関する多くの設計
可能性が提供される。
【００２２】サブ・アセンブリもしくは構成要素群を空
間的に分離しても、投射ドームの近傍もしくは下側にお
ける一時的で比較的に大寸のレーザ光源の設置に関し、
または、投射ドーム内もしくは投射ドーム上における比
較的に小寸の投射ヘッドの配置に関しては、何らの問題
も生じない。この場合、投射ヘッドを投射ドームの天頂
に配置しても問題は生じない。開発が進めばサブ・アセ
ンブリは更に小寸かつ軽量となることから、上記投射シ
ステムをハウジング内に取付けることは更に容易とな
る。
【００２３】上記投射ヘッドは、光線を走査する為の水
平線ミラーおよび鉛直線ミラーを含む。更に投射倍率
（所定投射距離にて達成されるべき画像サイズ）により
必要とされた場合、走査角度を増大する変換用光学機器
が光の方向の下流に配置される。画像表示の間に画像サ
イズが調節もしくは変更されるべきであれば、これらの
変換用光学機器もまた制御可能なズーム機能を含み得
る。ズーム率の電子的制御は投射面上における所望の画
像サイズの関数として実施され、投射距離の変化に依る
画像サイズの変化も補正され得る。
【００２４】但し本発明は、たとえばスライド投射器、
ＬＣＤ投射器もしくはＣＲＴ投射器などの画像形成投射
器を使用しても実現され得る。上記タイプの投射器にお
いては一般的に、投射用対物レンズは所望の画像サイズ
を調節すべく使用される。この場合、習用的に温度放射
体が光源として使用される。この場合、投射器も光源お
よび投射ヘッドのサブ・アセンブリへと分割され得る。
レーザ投射器と対照的に、投射ヘッドは投射用対物レン
ズが組合された物体平面を含む。
【００２５】各サブ・アセンブリ間の光学的接続もま
た、光導通ファイバもしくは光導通ファイバ束により行
われ得る。この場合には特に、温度放射体の作動間に生
ずる熱出力が投射空間内で放出される必要が無いという
利点が該当する。
【００２６】但し、画像形成投射器においては、物体フ
ィールド（ｏｂｊｅｃｔ ｆｉｅｌｄ）を照射すべく拡
張されねばならないがレーザ光源も使用され得る。この
場合も、レーザ光源から物体フィールドへの光伝達は光
導通ファイバにより提供される。固定設置に依れば、投
射器のタイプに関わらず自由空間内での光源と投射ヘッ
ドとの間の光伝達の可能性が特に好適な変更例であり；
この場合、光源が投射空間の外側に設置されるなら、光
は投射用スクリーンもしくは投射ドームにおける開口を
介して導通されねばならない。
【００２７】上述の投射システムは、訓練目的もしくは
測定目的でパイロット・レーザと組合され得る。この点
に関し、パイロット・レーザ光線の波長は投射光線の波
長と同一ではない。パイロット・レーザ光線は、偏向さ
れた画像において該パイロット・レーザ光線が固定点を
示すと共に画像と一体的に移動可能とされる如く光線経
路内に結合され得る。パイロット・レーザ光線に結合す
る上では反射ミラーが特に適切であり；該反射ミラーは
パイロット・レーザ光線の波長に対しては透明であると
共に他の全ての波長を反射するものである。但し、別の
箇所に在る投射機構の光線経路内へと付加的な結合ミラ
ーを介してパイロット・レーザ光線も結合され得るもの
であり、この場合に結合は偏向システムおよび変換用光
学機器の後で実施されねばならない、と言うのも、パイ
ロット・レーザ光線の波長は可視光の範囲外に存在する
からである。パイロット・レーザ光線の方向は、特に投
射主軸線の位置にも対応可能であり、または、投射画像
における所定オブジェクトに相関され得る。
【００２８】画像の移動はパイロット・レーザ光線の波
長に調節された方向感知受信器により追跡され得るか、
または、自動もしくは手動で画像軌跡が検出かつ評価さ
れ得る。
【００２９】投射器および偏向ミラーによる投射機構の
作動に関する上記説明はまた、一個以上の投射器が投射
空間内に設置されたときにも利点を示すものである。た
とえば、第１投射器は投射面を埋め尽くすシーンを投射
し得ると共に、第２投射器は偏向ミラーにより、上記シ
ーン内を移動可能であると共にこのシーンから完全に独
立して表示され得る比較的小寸の画像を提供する。
【００３０】別の変更例においては、複数の投射器が夫
々の偏向ミラーと共に投射面へと向けられる。故に例え
ば、異なるオブジェクトを示す３個の画像が相互に独立
して投射面上で移動され得る。画像の各々は、例えば飛
行機を示し得る。その様にする上では、各偏向ミラーは
水平方向において相互に隣接して配置され得ると共に、
この場合は各偏向ミラーの夫々のミラー表面に衝当する
光束もまた天頂の方向から進行して来る。
【００３１】各偏向ミラーはまた、鉛直方向においても
重ねて配置され得る。これに加え、各偏向ミラーは相互
に隣接して位置し得る。但し、反射ミラーを夫々備えた
各投射器が使用されると共に、各光束の投射主軸線の方
向が夫々の対応反射ミラーを介した光線偏向の後で一致
すれば好適である。
【００３２】故に全ての偏向ミラーは、短距離にて相互
に厳密に重ねられて配置される。この様にして投射倍率
は全ての投射器に対して実質的に同一となる、と言うの
も、全ての画像の投射は実質的に同一の箇所から進行し
て行われるからである。この場合には、各投射器の投射
距離が平均投射距離から±１０％より小さいという条件
が容易に満足され得る。
【００３３】一切の影形成なしで画像が表示され得る角
度範囲が拡大されることから、公知の投射機構と比較し
て特に好適である。この利点は、一個以上の投射器が投
射空間内に配置されるべき場合に特に有用である。更
に、例えば投射ドーム内における投射器の位置に関する
角度範囲の位置は更に好都合である、と言うのも、今や
画像は天頂の領域から水平線の蝓かに下方まで表示され
得るからである。描写用レーザ光束により作動する投射
器を使用する場合、この様に生成される画像は実質的に
無限の焦点深度を有し且つ画像誤差の極めて広範な補正
が実施され得るという利点が特に好適である。
【００３４】以下においては、添付図面を参照して本発
明を例示的に記述する。本発明は、プラネタリウムもし
くはシミュレーション設備で使用されるドーム空間にお
ける投射に関して図１乃至図４を参照して記述される。
但し、特に描写光線による投射方法を適用する場合には
任意の所望形状の他の投射用スクリーンが使用され得
る、と言うのも、この場合には画像歪みに対する極めて
広範な補正可能性があると共に、後方投射を例示する図
５に示された如く全ての平面において画像が鮮明だから
である。故にこの場合には、たとえば図６に示された如
く描写用レーザ光線が特に適切である。
【００３５】図１には、投射ドーム１の投射空間が概略
的に示されている。投射ドーム１は、天頂２および水平
線３を有している。該実施例において、投射ドーム１の
床４は水平線３の下方に位置している。また、投射器１
０の投射主軸線５は鉛直線に対して天頂２から角度βで
位置している。光の方向で見たとき投射器１０からの光
は偏向ミラー１１に到達するが、該偏向ミラー１１は、
上記床に向けて配置されると共に２本の軸心回りで回転
可能となる如く取付けられ、且つ、投射面９上に投射器
１０の影形成が無い様に投射画像６が方位角回転軸心７
の回りで約３４０゜且つ仰角回転軸心８の回りで約１０
０゜の角度範囲で可動となる如く変位される。図示実施
例において投射器１０はＬＣＤ投射器である。
【００３６】図示実施例において、角度βは約２５゜で
ある。この場合、投射画像６は一切の影形成なしで投射
面９の大部分で移動され得ることは理解されよう。投射
器１０からの投射主軸線５の傾斜位置βが約６０゜の角
度を超えると、水平線３の下方におけるドーム領域内で
投射画像６を動かすことは実際にできなくなる。少なく
とも、角度βが大きいと偏向ミラー１１の表面を大きく
することが必要となり、その変位用動力に不都合な影響
を与える。一方、偏向ミラー１１に対する入射角が極め
て平坦になると、投射倍率は相当に低下する。
【００３７】方位角回転軸心７が天頂２上の鉛直線と平
行であり且つ仰角回転軸心８が水平線３に対する平行線
内に位置する場合には、２つの角度座標における偏向ミ
ラー１１の電気機械的駆動および電子制御は比較的に容
易に実施され得る。偏向ミラー１１上の投射主軸線５が
方位角回転軸心７の方向と一致する場合には、制御が更
に容易である。故に通常は、角度βは０゜に選択され
る。
【００３８】図２に係る実施例において、投射器１０は
投射ドーム１内に部分的にのみ配置されると共に、２次
元内で偏向されるレーザ光線により投射画像６を生成す
る。この場合に投射器１０は、明度および色に関して変
調され得る赤／緑／青レーザ光源１２と、固定反射ミラ
ー１４および２つの軸心上で可動とされた偏向ミラー１
１を有する投射ヘッド１３とを備えている。また、レー
ザ光源１２と投射ヘッド１３との間には、明度変調およ
び色変調されたレーザ光線を伝送する為の電気接続／導
光ファイバ接続１５が配置される。この場合に上記投射
ヘッドは床上に設置されると共に、図１の実施例と比較
して相当に小さな外部寸法とされ得ることから、投射器
１０による影形成は更に減少される。
【００３９】影形成は更に減少され得る、と言うのも、
投射器１０は投射主軸線５を本質的に水平にして配置さ
れるからである。投射主軸線５’は、投射ヘッド１３の
光出口に締着された固定反射ミラー１４により、天頂２
からの鉛直線に対して角度βにて所定方向に偏向され
る。たとえば、β＝０゜である。
【００４０】図３において、赤／緑／青レーザ光源１２
および投射ヘッド１３を備えた投射器１０は投射ドーム
１の外側に設置される。投射ヘッド１３と、２つの軸心
の回りで可動とされた偏向ミラー１１のみが投射ドーム
内に配置される。明度変調かつ色変調されると共に偏向
されたレーザ光束は開口１６を介し、固定反射ミラー１
４および偏向ミラー１１のみが配置された投射ドーム１
内へと進入する。（点線により示された如く）上記投射
ヘッドの投射主軸線５が天頂２からの鉛直線に対して平
行もしくはβ＞０゜となる如く該投射ヘッドが配置され
たとき、上記固定反射ミラーは省略され得る。
【００４１】図４は、投射ドーム１の外側における投射
器１０の好適な配置を示している。この場合に投射は投
射ドームの天頂２から開口１６を通り、床上に配置され
ると共に２つの軸心回りで偏向され得る偏向ミラー１１
へと鉛直線内で進行する。この場合、投射画像６は３／
４天球の全空間内で移動され得る。但し、水平線３の相
当下方において投射画像６を移動することも可能であ
る。水平線３の下方における球状空間の表面の大部分
は、鉛直線から測定して偏向ミラー１１を実質的に６０
゜までも偏向することを要さずに、画像により到達され
得る。当然ながら、投射面９が透明であると共に観測者
がドームの外側から画像を視認する場合には、図１乃至
図４に記述されたドーム投射も等しく使用され得る。投
射面９は特にレーザ投射器に対しては事実上任意の形状
を有し得る、と言うのも、その場合には画像誤差を補正
する広範な手法が使用され得るからである。
【００４２】図５は、後方投射の実施例を示している。
この場合、投射面９は光透過性の非球面スクリーンであ
る。画像投射はスクリーンの背面上に実施されると共
に、画像は前方から視認される。光の方向で考慮する
と、光は先ず投射器１０から反射ミラー１４へと進行
し、次に、床上に配置されると共に２つの軸心回りで回
転可能に取付けられた偏向ミラー１１へと進行する。該
偏向ミラーは、投射画像６が方位角回転軸心７の回りで
約３４０゜且つ仰角回転軸心８の回りで約９０゜の角度
範囲で可動であると共に適切な形状とされたスクリーン
上に表示され得る如く変位される。
【００４３】図６は、レーザ光源１２および投射ヘッド
１３を備えた投射器１０の構造を示している。該投射器
は、レーザ光源１２と、偏向デバイス１７と、変換用光
学機器１８と、反射ミラー１４と、２つの軸心回りで偏
向され得ると共に駆動機構を有する偏向ミラー１１とを
備える。ハウジング１９内には、レーザ光源１２と、該
レーザ光源の作動、レーザ光の変調、偏向デバイス１
７、および、変換用光学機器１８のズーム機能に対する
電気制御機器と、偏向ミラー１１に対する駆動機とが配
置される。偏向デバイス１７と、変換用光学機器１８
と、反射ミラー１４と、２つの軸心回りで偏向され得る
と共に駆動機構を有する投射ドーム１とから成るサブ・
アセンブリは、ハウジング１９に接続されたフレーム２
０上に取付けられる。このハウジング１９は、投射ドー
ム１の床４上に起立している。レーザ光源１２と投射ヘ
ッド１３の分離は、図３に示された如く実施され得る。
この場合、たとえば投射ドーム１の壁に対してハウジン
グ１９は別体であると共にフレーム２０はこの壁に締着
される。図６は更に、半透明な反射ミラー１４を介し、
偏向ミラー１１上の投射主軸線５’の方向においてパイ
ロット・レーザ光線２１が選択的に結合されることを示
している。パイロット・レーザ光線２１は画像生成に対
して使用された光束２２と共に偏向ミラー１１により偏
向されることから、表示された画像の位置に対して常に
伴い得る。
【００４４】図７は、球状投射面を備えた投射空間を示
している。この投射空間においては、図６に係る対応反
射ミラー１４，１４’、１４”および偏向ミラー１１、
１１’、１１”を備えた３個の投射器１０、１０’、１
０”が上下に重ねて配置され、各反射ミラーを通る光線
偏向に追随する各投射主軸線の方向は天頂２からの鉛直
線と同一の直線上に位置している。構造に関して３個の
投射器は図６に示された投射器に対応する。また、３個
の投射器は、投射ドーム１の幾何学的中心の近傍に配置
される。故に、全ての投射器１０、１０’、１０”から
投射面９の全ての部分までの投射距離は、略々同一であ
る。尚、図７において投射ドーム１のサイズの描写に関
する３個の投射器１０、１０’、１０”の描写は一定縮
尺では無い。たとえば投射ドーム１の直径は２０ｍであ
る一方、個々の投射器１０の長さは９００ｍｍ、高さは
４００ｍｍで幅は２００ｍｍである。図７は、中央の投
射器１０の偏向ミラー１１が厳密に投射ドーム１の中心
に配置されることを示している。他の投射器１０’、１
０”の偏向ミラー１１’、１１”は夫々、上記中心から
約５００ｍｍの距離である。５゜のライン開き角度によ
り、中央の投射器１０により生成された画像６は約９０
０ｍｍの幅を有する。中央投射器１０の画像６と比較し
た場合に他の２個の投射器１０’、１０”からの画像
６’、６”の画像幅の結果的な差は、約４５ｍｍであ
る。故に、各画像のサイズの可能的な最大差は、特に画
像が移動する場合には観測者により認識され得ない範囲
に在る。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 投射ドームの壁上に取付けられた投射器を備
えた本発明に係る投射機構を示す図である。
【図２】 反射ミラーを備えた投射ヘッドは投射ドーム
内に取付けられると共に光源は投射ドームの外側とされ
た、本発明に係る投射機構を示す図である。
【図３】 光源を備えた投射ヘッドは投射ドームの外側
とされると共に偏向ミラーを備えた反射ミラーは投射ド
ーム内に取付けられた、本発明に係る投射機構を示す図
である。
【図４】 投射器が投射ドームの天頂に取付けられた、
本発明に係る投射機構を示す図である。
【図５】 反射ミラーを有する後方投射器を備えた、本
発明に係る投射機構を示す図である。
【図６】 反射ミラーを備えた投射器の構造を示す図で
ある。
【図７】 投射ドーム内で上下に重ねて配置された複数
の投射器を備えた、本発明に係る投射機構を示す図であ
る。
【符号の説明】
１…投射ドーム、２…天頂、３…水平線、４…床、５…
投射主軸線、６…画像、７…方位角回転軸心、８…仰角
回転軸心、９…投射面、１０…投射器、１１…偏向ミラ
ー、１２…光源、１３…投射ヘッド、１４…反射ミラ
ー、１５…導光ファイバ、１６…開口、１７…偏向デバ
イス、１８…変換用光学機器、１９…ハウジング、２０
…フレーム、２１…パイロット・レーザ光線、２２…光
束。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビュルドルフ、ローランド ドイツ連邦共和国 Ｄ−88090 イメン シュタット ヒンターキルヒ ９ (56)参考文献 特開 平７−20812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−113082（ＪＰ，Ａ) 国際公開98／013720（ＷＯ，Ａ１) 国際公開98／002863（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03B 21/00 - 21/30 G09B 23/00 - 29/14

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ投射器（１０）と、床（４）に配
    置された偏向ミラー（１１）と、床（４）上に立設され
    た投射面（９）とを備えた投射機構であって、 上記レーザ投射器（１０）は、変調された光束が発せら
    れるように画像情報により変調され得るレーザ光源と、
    上記投射面上に画像を生成するように上記発せられた光
    束を２次元で走査するための走査デバイス（１７）とを
    備え、 上記走査デバイス（１７）から到来する走査された光束
    は、６０゜より小さい、主軸線（５）と床（４）への鉛
    直線との間の角度βにて、該主軸線（５）に沿って上記
    床（４）に向かって進行し、上記偏向ミラー（１１）上
    に衝当し、そして上記投射面（９）に向かって所定仰角
    及び所定方位角にて偏向され、 上記偏向ミラー（１１）は、生成された画像を上記投射
    面上で移動させるように２つの空間的方向において可動
    的に支持される、 投射機構。
  2. 【請求項２】 上記生成された画像（６）は前記投射面
    （９）の部分的表面上にのみ生成され得ると共に、該画
    像は上記投射面（９）の領域内で移動可能であることを
    特徴とする、請求項１記載の投射機構。
  3. 【請求項３】 前記仰角を調節する回転軸心（８）は前
    記主軸線（５）に対して直角に延伸し、且つ、前記方位
    角を調節する回転軸心（７）は上記主軸線（５）と一致
    することを特徴とする、請求項１記載の投射機構。
  4. 【請求項４】 前記角度βは０゜であることを特徴とす
    る、請求項１記載の投射機構。
  5. 【請求項５】 前記主軸線（５）は投射ドーム（１）の
    天頂（２）からの鉛直線と一致することを特徴とする、
    請求項１もしくは３に記載の投射機構。
  6. 【請求項６】 前記投射器（１０）は前記投射ドーム
    （１）の天頂（２）に配置されると共に前記偏向ミラー
    （１１）は上記投射ドームの前記床に配置され、前記方
    位角を調節する前記回転軸心（７）は上記天頂（２）か
    らの鉛直線と一致することを特徴とする、請求項５記載
    の投射機構。
  7. 【請求項７】 前記偏向ミラー（１１）は前記投射面
    （９）に関し、該投射面の全ての点までの投射距離が平
    均投射距離から±１０％以内で逸脱する如く配置される
    ことを特徴とする、請求項１もしくは５に記載の投射機
    構。
  8. 【請求項８】 前記投射器（１０）と前記偏向ミラー
    （１１）との間には反射ミラー（１４）が配置され、該
    反射ミラー（１４）は、前記走査された光束（２２）の
    前記主軸線（５）の方向が該反射ミラー（１４）による
    偏向の後で角度βにて前記天頂から導かれる如く、上記
    投射器（１０）からの上記走査された光束（２２）を偏
    向することを特徴とする、請求項１もしくは４に記載の
    投射機構。
  9. 【請求項９】 前記反射ミラー（１４）は固定的に配置
    されることを特徴とする、請求項８記載の投射機構。
  10. 【請求項１０】 前記反射ミラー（１４）の前記ミラー
    表面は、前記投射器（１０）から到来する前記走査され
    た光束（２２）の前記主軸線（５）に対して４５゜の角
    度であると共に、前記床（４）への鉛直線に対して４５
    ゜の角度で配置されることを特徴とする、請求項９記載
    の投射機構。
  11. 【請求項１１】 前記レーザ投射器の前記レーザ光源
    （１２）はモノクロ・レーザ光源もしくは赤／緑／青レ
    ーザ光源であることを特徴とする、請求項１乃至１０の
    いずれかに記載の投射機構。
  12. 【請求項１２】 前記走査デバイス（１７）は前記光束
    （２２）を走査する水平線ミラーおよび鉛直線ミラー
    と、変換用光学機器（１８）とを含み、これにより上記
    光束（２２）の角度的偏向は水平方向および鉛直方向に
    調節され得ることを特徴とする、請求項１乃至１０のい
    ずれかに記載の投射機構。
  13. 【請求項１３】 一端にてレーザ光源（１２）に接続さ
    れると共に他端にて前記レーザ投射器の投射ヘッド（１
    ３）の前記走査デバイス（１７）に接続された光導通フ
    ァイバが配備されることを特徴とする、請求項１乃至１
    ０のいずれかに記載の投射機構。
  14. 【請求項１４】 偏向された前記画像（６）における固
    定点に対して当該パイロット・レーザ光線（２１）が相
    関される如く、前記光束（２２）の波長と同一でない光
    波長を有するパイロット・レーザ光線（２１）が上記画
    像（６）を投射する為の光線経路内に結合され得ると共
    に、該パイロット・レーザ光線（２１）は好適には前記
    主軸線（５）の位置と一致し且つ前記偏向ミラー（１
    １）により前記投射面（９）上で上記画像（６）ととも
    に移動可能であることを特徴とする、請求項１記載の投
    射機構。
  15. 【請求項１５】 前記パイロット・レーザ光線（２１）
    は該パイロット・レーザ光線（２１）の波長を透過する
    反射ミラー（１４）を介して結合され得ることを特徴と
    する、請求項１４記載の投射機構。
  16. 【請求項１６】 投射面を埋めるシーン（６）を投射す
    る第１投射器（１０）が投射面に関して配置されると共
    に、偏向ミラーを備えた第２投射器（１０’）が投射面
    に関して更に配置され、上記第２投射器（１０’）は比
    較的に小寸の画像（６’）を投射すると共に該画像
    （６’）は上記シーン内で移動可能であり且つ上記シー
    ン（６）から完全に独立して表示され得ることを特徴と
    する、請求項１記載の投射機構。
  17. 【請求項１７】 夫々の偏向ミラー（１１’，１１”）
    を備えた１個以上の投射器（１０）が投射面（９）に対
    して配置されることを特徴とする、請求項１もしくは８
    に記載の投射機構。
  18. 【請求項１８】 前記偏向ミラー（１１，１１’，１
    １”）は水平方向に隣接して配置されると共に、上記偏
    向ミラー（１１，１１’，１１”）の各ミラー表面に衝
    当する各光束（２２）の各方向は前記天頂（２）の方向
    から進行することを特徴とする、請求項１７記載の投射
    機構。
  19. 【請求項１９】 前記偏向ミラー（１１，１１’，１
    １”）は鉛直方向に重ねて配置されることを特徴とす
    る、請求項１７もしくは１８に記載の投射機構。
  20. 【請求項２０】 前記各光束（２２）の主軸線の各方向
    は夫々の対応反射ミラー（１４）を介した偏向の後で一
    致することを特徴とする、請求項１９もしくは８に記載
    の投射機構。
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