JP3848246B2 - 投射表示システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射表示システム、より詳しくは、ゴースト像を減らすことが可能な投射表示システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
電気光学技術の急速な発展は、投射表示デバイスを仕事場及び家の両方に普及させてきた。投射表示デバイスは、ディスプレイに画像を投射し、それまでは、ゴースト像のようないくつかのぼけを発生させる。ゴースト像は、投射される画像の性能を落とし、結果として投射表示デバイスを設計するための関心事になる。
【0003】
先行技術に従う投射表示システム10である図1を参照してください。投射表示システム10は、照明システム110及び画像システム120を含む。照明システム110に関する限り、光源111によって放出されると共に反射体112から反射される白色の光ビームは、色環のような色発生器113上へ収束する。色発生器113は、白色の光ビームを有色の光ビームへ変換するための一連の赤色、緑色、及び青色のフィルターを含む。色発生器113を去った後、有色の光ビームは、積分棒又はレンズアレイのような光均一デバイス114及び照明レンズセット115を連続して通過し、反射鏡116に到達する。反射鏡116は、視野レンズ117を通じて、最後にデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のような光弁121上へ、有色の光ビームを反射する。光弁121によって反射されると、光弁121上へ投射される有色の光ビームは、視野レンズ117を再び通過する。次に有色の光ビームは、投射レンズ122に浸透し、スクリーン124上へ投射し、画像システム120を構成する。
【0004】
基板に取り付けられる光弁121は、行列に配置される複数の画素レンズで形成され、各画素レンズは、12度の範囲内で、ある軸のまわりに旋回可能に回転することが可能である。画素レンズは、投射レンズ122の内部における領域上に入射光ビームを反射し、光弁121がオン状態にあるとき、入射光ビームは、スクリーン124上へ投射することができる。光弁121が、オフ状態にあるとき、画素レンズは、投射レンズ122の外部、もちろんスクリーン124の外部、の領域上へ入射光ビームを反射する。
【0005】
しかしながら、全ての有色の光ビームが、光弁121からスクリーン124上へ直接投射するとは限らないことになる。先行技術に従って投射表示システム10のゴースト像の光路を示す、図2A乃至図2Cを参照してください。光弁121がオン状態にあると、光源111によって放出される白色の光ビームは、色発生器113、光均一デバイス114、照明レンズセット115、反射鏡116、及び視野レンズ117を連続して通過すると共に、光弁121上へ投射することになる。光弁121は、視野レンズ117上へ有色の光ビームを再び反射し、視野レンズ117の第一の面1171は、光弁121上へ後方に有色の光ビームを反射し、第二の反射の有色の光ビームを発生させる。図2A乃至図2Cに示すように、光弁121は、まだ、投射レンズ122を通じてスクリーン124上へ第二の反射の有色の光ビームを反射し、いわゆるゴースト像1241を形成する。ゴースト像1241に対応すると共に光弁121の近くの位置に置かれる、対応する焦点Fは、焦点Fから光弁121へ向かう方向に沿って延びる仮想のゴースト像の光源1211を形成する。仮想のゴースト像の光源1211は、スクリーン124上へ色の光ビームを投射してゴースト像1241を発生させる。ゴースト像1241は、疑いもなく、投射表示システム10の性能を落とす。
【0006】
先行技術に従ってゴースト像を減らすことが可能である第一の投射表示システムの概略図である図3A乃至図3Cを参照してください。第一の投射表示システムにおいて、50mmより小さい曲率半径Rをもつ凸面は、視野レンズ117の第一の面1172上に形成される。有色の光ビームが、光弁121上へ投射すると共に光弁121が、視野レンズ117上へ有色の光ビームを反射すると、凸面は、光弁121及び凸面の間における焦点F1へ、反射された有色の光ビームを反射すると共に集束させる。反射された有色の光ビームは、光弁121へ向けて伝わり続けて、光の広がりエリア1212を形成する。光弁121は、投射レンズ122を通じてスクリーン124上へ、反射された有色の光ビームを反射し、広がり画像1242を形成し、ゴースト像を減らす。広がり画像1242は、ゴースト像ではなく、第一の投射表示システムに対する減少したコントラストである。
【0007】
先行技術に従ってゴースト像を減らすことが可能である第二の投射表示システムの概略図である図4A乃至図4Cを参照してください。第二の投射表示システムにおいて、0mmより小さい曲率半径Rをもつ凹凸の面が、視野レンズ117の第一の面1173上に形成される。有色の光ビームが光弁121上へ投射し、光弁121が、視野レンズ117上へ有色の光ビームを反射すると、凹凸の面が、光弁121へ向けて、反射された有色の光ビームを発散させて、光の広がりエリア1213を形成する。光の広がりエリアは、仮想の焦点F2を有する。光弁121は、投射レンズ122を通じてスクリーン124上へ、反射された有色の光ビームを反射し、別の広がり画像1243を形成する。広がり画像1243もまたゴースト像ではなく、また第二の投射表示システムに対する減少したコントラストである。
【0008】
上述の先行技術の投射表示システムは、コントラストを犠牲にしてゴースト像の問題を解決する。
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従って、請求する発明の目的は、ゴースト像を有効に減らすことができる投射表示システムを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求する発明に従って、投射表示システムは、照明システム及び画像システムを含む。投射表示システムは、少なくとも一つの光ビームを放出するための光源、並びに第一の面及び第一の面に対向する第二の面を有する視野レンズを有し、第一の面は、少なくとも一つの反射エリアを有する。画像システムは、視野レンズ、及び光源によって放出される光ビームを反射するために視野レンズの第二の面に隣接して取り付けられる光弁を利用する。光弁から界面反射するエリアまで反射された光ビームは、反射エリアによって光弁の外部の領域へさらに反射される。
【0011】
【発明の実施の形態】
請求する発明のこれら及び他の目的は、様々な図及び図面において説明する、以下の好適な実施例の詳細な説明を読んだ後、当業者に疑いなく明白になると思われる。
【0012】
本発明に従って投射表示システム20を示す図5を参照してください。投射表示システム20は、照明システム210及び画像システム220を含む。照明システム210に関する限り、光源211によって放出されると共に反射体212から反射される白色の光ビームは、色環のような色発生器213上に集束する。色発生器213は、白色の光ビームを有色の光ビームへ変換するための一連の赤色、緑色、及び青色のフィルターを含む。色発生器213を去った後、有色の光ビームは、積分棒又はレンズアレイのような光均一デバイス214、及び照明レンズセット215を連続して通過し、反射鏡216に到達する。反射鏡216は、視野レンズ217を通じて、最後にデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)のような光弁221上へ、有色の光ビームを反射する。光弁221によって反射されると、光弁221上へ投射された有色の光ビームは、視野レンズ217を再び通過する。次に、有色の光ビームは、投射レンズ222を通じて浸透し、スクリーン224上へ投射し、画像システム220を構成する。
【0013】
光弁221がオン状態にあるとき(光弁221に対するオン状態の定義は、先行技術の投射表示システムの光弁121に対するものと同じである)、光源211によって放出される白色の光ビームは、色発生器213、光均一デバイス214、照明レンズセット215、反射鏡216、及び視野レンズ217を連続して通過すると共に光弁221上へ投射することになる。次に光弁221は、投射レンズ222を通じてスクリーン224上へ有色の光ビームを直接反射する。
【0014】
光弁221がオフ状態にあるとき(光弁221に対するオフ状態の定義は、先行技術の投射表示システムの光弁121に対するものと同じである)、光源211によって放出される白色の光ビームは、色発生器213、光均一デバイス214、照明レンズセット215、反射鏡216、及び視野レンズ217を連続して通過すると共に光弁221上へ投射することになる。次に光弁221は、視野レンズ217の第一の面2171上に形成される反射エリア2172上へ有色の光ビームを反射する。反射エリア2172は、第一の面2171の境界に隣接した領域に配置される。反射エリア2172は、光弁221から光弁221の外部の領域へ反射された有色の光ビームを反射し、先行技術の第二の反射の有色の光ビームに源を発するゴースト像を減らす。
【0015】
光弁221の外部の領域へ望まれない有色の光ビームを有効に反射する必要条件を満たすように、反射エリア2172を具体的に設計する。
【0016】
本発明に関する実験に従って、ある軸のまわりで旋回することによって第一の面2171を形成するために、ある曲線を適用する。その曲線に対する式は、
X=(1/R)Y2/[1+(1−(1+K)*(1/R)2*Y2)]1/2+A*Y4+B*Y6+C*Y8+D*Y10
であり、ここでRは、曲率半径であり、50mm及び500mmの間の範囲にわたり、K、A、B、C、及びDは、投射表示システム20に従う変数である。
【0017】
例えば、Rが80mmに等しいとすれば、K〜0、A〜−2.3892×10−6、B〜−7.2980×10−8、C〜−2.5287×10−10、及びD〜2.9488×10−13である。
【0018】
本発明に従う第一の実施例の概略図である図6を参照してください。図6において、反射エリア2172は、非球面である。入射光ビームが、界面反射エリア2172上へ投射すると、曲率半径Rを有する反射エリア2172は、光弁221の外部の領域へ入射光ビームを反射することができる。従って、入射光ビームは、投射レンズ222に入ると共にスクリーン224上へ投射することにならず、ゴースト像を減らす。曲率半径Rは、50mm乃至500mmの間の範囲にわたる。
【0019】
本発明に従う第二の実施例の概略図である図7を参照してください。図7において、第一の面3171の反射エリア3172は、球面である。その球面の曲率半径Rもまた、50mm乃至500mmの間の範囲にわたる。例えば、曲率半径Rが500mmであるとすれば、反射エリア3172は、光弁221の外部の領域へ入射光ビームを反射することになる。従って、入射光ビームは、投射レンズ222に入ると共にスクリーン224上へ投射することにならず、またゴースト像も減らす。
【0020】
先行技術の投射表示システムとは対照的に、本発明は、具体的に設計された視野レンズでゴースト像を減らすための投射表示システムを提供することができる。
【0021】
上記の本発明の詳細な説明に従えば、当業者は、本発明の教示を維持すると同時に、デバイスの多数の修飾及び変更をしてもよいことを容易に認めると思われる。従って、上記開示を、添付した請求項の境界及び限界によってのみ限定されるものと解釈するべきである。
【発明の効果】
【0022】
投射表示システムが、投射表示システムの光弁の外部の領域へ望まれない光ビームを反射するための適切な曲率半径をもつ視野レンズを使用することによって、ゴースト像を減らすことができることは、請求する発明の利点である。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】 先行技術に従う投射表示システムの概略図である。
【図2】 図1の投射表示システムがどのように画像のゴーストを発生させるかを示す概略図である。
【図3】 A乃至Cは、先行技術に従ってゴースト像を減らすことができる投射表示システムの概略図である。
【図4】 A乃至Cは、先行技術に従ってゴースト像を減らすことができる別の投射表示システムの概略図である。
【図5】 本発明に従う投射表示システムの概略図である。
【図6】 本発明に従ってゴースト像を減らす方法の概略図である。
【図7】 本発明に従ってゴースト像を減らす別の方法の概略図である。
【符号の説明】
【0024】
10、20 投射表示システム
110、210 照明システム
111、211 光源
112、212 反射体
113、213 色発生器
114、214 光均一デバイス
115、215 照明レンズセット
116、216 反射鏡
117、217 視野レンズ
120、220 画像システム
121、221 光弁
122、222 投射レンズ
124、224 スクリーン
1171、1172、1173、2171、3171 第一の面
1211 ゴースト像の光源
1212、1213 光の広がりエリア
1241 ゴースト像
1242、1243 広がり画像
2172、3172 反射エリア
F、F1、F2 焦点
Claims (7)
- ゴースト像を減らすことが可能である投射表示システムであって、
少なくとも一つの光ビームを放出する光源、並びに
第一の面及び前記第一の面に対向する第二の面を有する視野レンズ
を含む照明システム、
並びに、
前記視野レンズ及び
前記光源によって放出される前記光ビームを反射する、前記視野レンズの前記第二の面に隣接して取り付けられる光弁
を利用する画像システム
を含み、
前記第一の面は、少なくとも一つの反射エリアを含み、
前記光弁から前記反射するエリアへ反射された前記光ビームは、前記反射エリアにより前記光弁の外部の領域へさらに反射され、
前記視野レンズの前記第一の面の曲率半径は、50mmから500mmまでの範囲にわたる投射表示システム。 - 前記視野レンズは、非球面である請求項1記載の投射表示システム。
- 前記第一の面は、ある軸のまわりに曲線を旋回させることによって形成され、
前記曲線に関する式は、
X=(1/R)Y2/[1+(1−(1+K)*(1/R)2*Y2)]1/2+A*Y4+B*Y6+C*Y8+D*Y10
であり、
Rは、曲率半径であり、
R〜80mm、K〜0、A〜−2.3892×10−6、B〜−7.2980×10−8、C〜−2.5287×10−10、及びD〜2.9488×10−13である請求項2記載の投射表示システム。 - 前記視野レンズは、球面である請求項1記載の投射表示システム。
- 色発生器、光均一デバイス、及び照明レンズセットをさらに含む請求項1記載の投射表示システム。
- 投射レンズセットをさらに含む請求項1記載の投射表示システム。
- 前記光弁は、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)である請求項1記載の投射表示システム。
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