JP4295131B2 - カムコーダによる不正行為を阻止する高められた安全性を有するプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、空間光変調器を用いてデジタルデータからカラー画像を形成する投影装置に関わり、より具体的には、光源照明と変調光のテレセントリックな光路を維持しながら上述の投影装置により可能にされる偽造防止能力に係る。

従来のフィルムプロジェクタの好適な代替と考えられるには、デジタル投影系は、画質の厳しい要求を満たさなければならない。このことは、特に、マルチカラーシネマチック投影系について言える。従来のシネマチック品質プロジェクタに対し競争力のある代替を提供するには、デジタル投影装置は、高解像度、広色域、高輝度、及び、１，０００：１以上のフレームシーケンシャルコントラスト比を供給する高水準の性能に見合わなければならない。これらの要件に追加して、データ経路と投影される像の安全性を保障する処置が採られなければならない。

マルチカラーデジタルシネマ投影に対し最も将来性のある解決策は、画像形成装置として、空間光変調器の２つの基本的なタイプのうちの１つを用いる。空間光変調器の第１のタイプは、テキサス州ダラスにあるテキサス・インスツルメント社により開発されたデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である。ＤＭＤ装置は、多数の特許に記載される。例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３（全てホーンベック（Ｈｏｒｎｂｅｃｋ））、及び、特許文献４（ヘイムベック（Ｈｅｉｍｂｕｃｈ））に記載される。ＤＭＤを用いた投影装置の光学設計は、特許文献５（テジャダ（Ｔｅｊａｄａ）外）、特許文献６（デワルド（Ｄｅｗａｌｄ））、特許文献７（アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ））、及び、特許文献８（イワイ（Ｉｗａｉ））に記載される。ＤＭＤに基づいたプロジェクタは、必要な光学的スループット、コントラスト比、及び色域を供給する幾らかの能力を示すが、固有の解像度制限（現行の装置は、１０２４×７６８画素しか提供しない）と高い部品及び系の費用により、ＤＭＤが、高品質デジタルシネマ投影に受け入れられることを制限している。

デジタル投影に用いられる空間光変調器の第２のタイプは、液晶デバイス（ＬＣＤ）である。ＬＣＤは、各対応する画素について入射光の偏光状態を選択的に変調することによって画素のアレイとして画像を形成する。ＬＣＤは、高品質デジタルシネマ投影系に対し空間光変調器として利点を有するものと考えられる。これらの利点には、比較的大きいデバイス寸法と好適なデバイス収量が挙げられる。ＬＣＤ空間光変調器を用いる電子投影装置の例は、特許文献９（シモムラ外）、特許文献１０（ハットリ外）、特許文献１１（ウエダ）、及び、特許文献１２（オイカワ外）に開示される。

空間光変調器を用いる電子投影装置では、従来は、赤、緑、及び青である各色は、光路の対応する赤の部分、緑の部分、及び青の部分において別個に変調される。変調された各色の光は、次に、合成のマルチカラーＲＧＢカラー画像を形成するよう合成される。

本発明は、一般的に、デジタル動画を投影する際にコピープロテクトされた画像を表示する装置に関する。この装置において、コピープロテクトされた画像は、通常に投影される画像と比較しても有意に劣らない。一方で、コピープロテクトされた画像は、ビデオカメラといったビデオ捕捉装置を用いて作られる動画の記録において可視である特徴的な属性を有する。

画像は、フィルムソース又はデジタルソースから生成されるに関わらず、見るために画面に投影されると、不正に複製される可能性がある。ビデオ記録装置を用いた動画の画面の海賊行為を阻止する手段として多くの技術が提案されてきている。ビデオカメラ又はカムコーダ及び類似の装置により投影時に撮影される不正複製される動画は、動画の製作者にとって重要な関心事である。このような海賊行為により作成される複製品の品質には問題があるのにも関わらず、それらが広く普及することを阻止はしない。このような不正複製品の包装は、合法的に流通される媒体を模倣するので、製作者と末端消費者の両方を騙すことが可能である。ビデオカメラがその画質において向上し、より小型化され、より多機能となるに従い、不正複製行為は、動画供給者にとっては、より大きな脅威となる。複製による窃盗行為を完全に排除することはできないかも知れないが、携帯可能なビデオカメラ装置を用いて動画を複製しようとする者を阻止する表示供給技術を供給することは有利であり得る。

複製が本物であることを証明するために、画像又は複製識別情報として、オリジナルの静止画像にはっきりと識別できる記号又は透かしを入れることが公知である。例えば、特許文献１３（ミンツァー（Ｍｉｎｔｚｅｒ）外）、特許文献１４（テウフィック（Ｔｅｗｆｉｋ）外）、特許文献１５（バートン（Ｂａｒｔｏｎ））、及び特許文献１６（レイトン（Ｌｅｉｇｈｔｏｎ））は、著作権又は所有権の証明、又は、画像が改竄されていないという証拠として、知覚的には見えない透かしを画像データに付ける方法を開示する。

静止フレーム画像用の上述した例は、重要な問題を有する。目に見えない透かしは本物であることを確認することはするが、不正複製の品質には悪影響を与えず、一方で、目に見える透かしは、目的の観客の視聴経験を妨害し且つ劣化させてしまい得る。ビデオ及び動画では、従来の画像透かしでは、更なる問題もある。特許文献１７（ベンヌ（Ｖｙｎｎｅ）外）は、動きベクトルデータを用いてＭＥＰＧデータに隠れ透かしを付ける方法を開示する。この方法は、オリジナルの圧縮データストリームが本物であることを確認且つ証明するが、カムコーダを用いて複製された動画には識別情報は与えない。特許文献１８（ギロッド（Ｇｉｒｏｄ）外、特許文献１９（コックス（Ｃｏｘ））、及び特許文献２０（イズナーディ（Ｉｓｎａｒｄｉ）外）のような他の特許は、ＭＰＥＧ圧縮されたビデオ信号の離散コサイン変換（ＤＣＴ）係数に、知覚できない透かしを直接加える方法を開示する。このような透かしが付けられた画像が、次に、ロッシー圧縮方法を用いて（例えば、カムコーダによって）再圧縮される、又は、他の画像処理作業により修正されると、そのような透かしは、検出不可能となる。

上述したような透かしスキームは、複製が本物であることの証明、所有権、又は、証明に関するものである。しかし、透かしを用いたアプローチは、ロバストであり、複製コントロール管理を提供し、動画の供給源を識別するのに成功するとしても、目に見えない透かしは、不正複製行為には十分な抑止とはならない場合がある。このスキームは、画面のある場所での複製行為を阻止せず、また、プロジェクタへのデータストリームに透かし又はコピープロテクトが付けられることが必要である。

透かしの代替案として、ビデオ又は映画表示以外に当該技術で用いられる一部の複製抑止スキームが、任意の不正複製の質を低下するよう信号を修正する又は異なる信号を挿入することによって動作する。修正又は挿入された信号は、合法的に入手した製造複製の再生には影響を与えないが、不正に生産された複製の品質には影響を与える。１つの例として、特許文献２１（コリ（Ｋｏｒｉ））は、ビデオの複製を失敗させるためのバースト信号の意図的な修正を開示する。同様に、特許文献２２（サトウ）及び特許文献２３（ライアン（Ｒｙａｎ））は、不正複製の質を劣化するための予期されるビデオ信号の修正を開示する。

目視可能性に影響を与えないが、複製の質を劣化するよう信号が挿入される一般的な方法の変形として、特許文献２４（ウォブレスキ（Ｗｒｏｂｌｅｓｋｉ））は、ビデオ及び動画表現に第２のプロジェクタを用いることを開示する。第２のプロジェクタは、表示画面上に赤外線（ＩＲ）メッセージを投影するよう用いられる。赤外線メッセージは、例えば、日時スタンプ、劇場識別テキスト、又は、他の情報を含むことができる。赤外線メッセージは、人間の目には見えない。しかし、一般的なビデオカメラは、ＩＲレンジを含むより広いスペクトル感度を有するので、このメッセージは、表示画面から作成された任意のビデオカメラ複製では、はっきりと見えることが可能である。同様の技術を用いて、「オーバレイ」される赤外線画像で記録画像を歪めることができる。特許文献２４に開示される方法は、カムコーダで何気なく撮った場合にそれを阻止するには、効果的ではあるが、幾つかの欠点を有する。ビデオカメラの操作者は、赤外線を遮断するよう設計される市販のスペクトルフィルタをカムコーダの撮影レンズに付けることによって、投影される赤外線透かしの効果を最小限にすることができてしまう。ビデオカメラは、一般的に、ＩＲに対するシリコン感度（ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を補正するために幾らかの量のＩＲフィルタリングが設けられる。或いは、赤外線を用いて投影されるテキストメッセージといった焦点の合った透かし画像では、透かしを変更する又は取り除くためにレタッチ技術を用いることが可能である。このことは、特に、赤外線信号がフレーム座標内に位置付けられ、フレーム毎に一貫している場合に言える。

動画表示及びビデオ記録規格は、周知のフレーム毎のリフレッシュレートを有する。標準的な動画投影では、例えば、各フィルムフレームは、一般的に、１／２４秒間表示される。インタレースＮＴＳＣビデオ記録規格及びＰＡＬビデオ記録規格のリフレッシュレートは、夫々、１／６０秒、及び、１／５０秒である。

可変シャッタ速度といったビデオカメラ能力は、ビデオカメラがフィルム投影と緊密に同期することを可能にし、それにより、劇場内において不正複製を撮影することをより容易にしてしまう。そのような複製の質を劣化する試みは、特許文献２５（ミード（Ｍｅａｄ））に開示される。特許文献２５は、フレームレートに擬似ランダム変動を用いることを開示するが、これにより、連続する動画フレームが、公称よりも僅かに異なるレートで表示される。この方法を用いると、例えば、フレーム表示時間は、公称の１／２４秒表示時間に対して１／２３と１／２５秒の間でランダムに変化する。この範囲内のタイミングのずれは、視聴者には知覚されないが、ビデオカメラを用いて撮影された任意の複製の質は有意に劣化し得る。

特許文献２５の方法に用いられるようなランダム化は、ビデオカメラの変化した表示周波数に対する再同期化を阻止する。特許文献２５の方法は、ビデオカメラにより作成された複製の画質を劣化し得るが、この方法は、制限も有する。特許文献２５の開示内容に示すように、フレームレートの可変性の範囲は制約される。というのは、フレームレートは全体として、付随するオーディオと妥当に近接して追随しなければならないからである。更に、このような方法は、不正複製において空間的又は色的な外乱を与えない。

特許文献２６（チャウム（Ｃｈａｕｍ））も、表示された動画作品のコピープロテクトのための方法及び装置を開示する。特許文献２６の装置は、別個のビデオプロジェクタと共にフィルムプロジェクタを含む。ビデオプロジェクタは、例えば、視聴者は知覚できないが、ビデオカメラを用いて記録することのできる識別又は警告メッセージ、又は、見えにくくするパターンを表示するよう用いることができる。或いは、ビデオカメラは、動画コンテンツ自体の一部を表示し得る。ビデオプロジェクタのタイミングをフィルムプロジェクタのタイミングに対して制御することにより、ビデオカメラを用いた場合には記録されるが、視聴する観客は知覚することのできないメッセージ又はパターンを作成することができる。しかし、特許文献２６の方法は、幾つか欠点を有する。特に、この方法は、動画を複数の部分に分配することを必要とし、このことは、フィルム複製及び分配を非常に複雑化する。フィムルベースの画像構成要素とビデオベースの画像構成要素に別個のプロジェクタが必要となり、系及びその動作の費用及び複雑さが増加する。特に、大画面環境については、画質は、ビデオ投影には最適ではなく、また、互いに及び表示面に対し両方のプロジェクタを位置合わせすることが正確に維持されなければならない。

特許文献２７（バースティン（Ｂｕｒｓｔｙｎ））は、干渉源を有する電子投影装置について述べる海賊行為防止の方法及び装置を開示するが、この特許は、所望の干渉を達成するために必要な像面を顧慮することができない。バースティンにより開示される方法は、画面に、焦点の合ったシャープなコピープロテクトされた画像を投影するのに必要である空間光変調器と共役する面にて干渉を起こすことを可能にしない。バースティンは、電子投影装置における干渉手段の場所及び設計に関し曖昧であるので、バースティンは、実際の投影装置内に干渉手段を設計することに関する問題又は機会のどちらも予期するものではない。

上述の方法は、デジタル動画の複製抑止又は透かし入れの何らかの手段を提供するよう適応されることも可能である。しかし、上述の方法はいずれも、上述した理由から完全に満足のいくものではない。従って、内部像デジタルプロジェクタ技術により可能にされる複製抑止技術が必要である。内部像投影系は、照明及び結像の光路における有利な場所に置かれる干渉素子の適用に理想的に適する。

中間結像光学系を使用することは、電子投影系の設計において周知である。例示的な従来技術の系は、特許文献２８（レデブラー（Ｌｅｄｅｂｕｈｒ）外）、特許文献２９（コンノ外）、特許文献３０（スプロットベリ（Ｓｐｒｏｔｂｅｒｒｙ）外）、特許文献３１（シポラ（Ｃｉｐｏｌｌａ）外、及び、特許文献３２（ナ（Ｎａ））に記載される。特定の例として、特許文献３３（ドーエニイ（Ｄｏａｎｙ）外）は、デジタルプロジェクタ内に使用するための、光学的な許容差問題及び投影レンズ作業要件を支援することを目的とする光学リレーレンズ系を開示する。特許文献３３の系は、単一の倍率でフルカラーＲＧＢ画像を作成する単一の光学リレーレンズ系を提供する。この系は、それぞれ、公称の２倍の倍率で動作し、共通の投影レンズの前で合成される内部像を与える、３つの中間像リレー光学系（各色につき１つ）が提供する利点の多くを予期していない。特許文献３３に開示される系は、内部像投影系の利点の多くを有さないが、ドーエニイ外による特許文献３３の投影系は、本出願に開示する方法を適用することのできる像面を、本質的に供給する。

要約するに、
・見られる通りの画像（ａｓ ｖｉｅｗｅｄ ｉｍａｇｅ）を劣化しない、
・見られる通りの画像の不正複製を劣化する、
・光学スループットに関して能率的である、
・容易に実施することができる、
・動画データストリームへの変更を必要としない、
動画の画面からの海賊行為を阻止する系が必要である。

デジタル投影設計上に容易に実施することができ、且つ、干渉素子の組込みのために光学軸に沿った重要な面への物理的なアクセスを可能にする系が好適である。光学軸に沿った好適な面の一例としては、例えば、フィルム又は空間光変調器である結像装置と共役する面である。
米国特許第４，４４１，７９１号 米国特許第５，５３５，０４７号 米国特許第５，６００，３８３号 米国特許第５，７１９，６９５号 米国特許第５，９１４，８１８号 米国特許第５，９３０，０５０号 米国特許第６，００８，９５１号 米国特許第６，０８９，７１７号 米国特許第５，８０８，７９５号 米国特許第５，７９８，８１９号 米国特許第５，９１８，９６１号 米国特許第６，０６２，６９４号 米国特許第５，８７５，２４９号 米国特許第６，０３１，９１４号 米国特許第５，９１２，９７２号 米国特許第５，９４９，８８５号 米国特許第５，９６０，０８１号 米国特許第５，８０９，１３９号 米国特許第６，０６９，９１４号 米国特許第６，０３７，９８４号 米国特許第５，６６３，９２７号 米国特許第６，０４１，１５８号 米国特許第５，６６３，９２７号 米国特許第６，０１８，３７４号 米国特許第５，６８０，４５４号 米国特許第５，９５９，７１７号 国際特許出願ＷＯ０１／３３８４６Ａ２ 米国特許第４，８３６，６４９号 米国特許第５，３５７，２８９号 米国特許第５，９０７，４３７号 米国特許第６，２４７，８１６号 米国特許第６，４３９，７２５号 米国特許第５，５９７，２２２号 米国特許第６，１２２，１０３号 米国特許第６，５１３，９３２号 ケリー、Ｄ．Ｈ．，「時間依存する刺激に対する視覚的応答：振幅感度測定（Ｖｉｓｕａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｔｉｍｕｌｉ： Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）」，ジャーナル・オブ・ジ・オプティカル・ソサイアティ・オブ・アメリカ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ），第５１巻，第４号，４２２ページ ケリー、Ｄ．Ｈ．，「時間依存する刺激に対する視覚的応答：ＩＩＩ個々の変動（Ｖｉｓｕａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｔｉｍｕｌｉ： ＩＩＩ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）」，ジャーナル・オブ・ジ・オプティカル・ソサイアティ・オブ・アメリカ，第５２巻，第１号，８９ページ

本発明は、表示画面上にデジタル動画を投影するための複製抑止投影装置を提供することを目的とし、この装置では、外乱発生器は、照明の１つの色又は複数の色を、時間的に又は空間的に不明瞭にすることが可能である。

本発明は、投影系を更に最適化するために余剰の照明を有するカラーチャンネルを変調することをもう１つの目的とする。

本発明は更に、コピープロテクト装置の取外しを阻止する方法を含むことを目的とする。

従って、低費用ダイクロイックコーティングの固有の角度制限を軽減し、その一方で、最大輝度及び色域、更に、カムコーダによる不正複製を阻止する（ｃａｍｃｏｒｄｅｒ ｄｅｆｅａｔ）方法に適した系における重要ポイントへのアクセスを与えるデジタル投影の照明及び変調路の光学素子の改善が必要であることが分かる。

簡単に説明するに、本発明の１つの面によると、空間光変調器を照明するコピープロテクト照明系を含む、カムコーダによる不正行為を阻止する高められた安全性を有するプロジェクタは、多色光源と、均一な照明視野を供給するよう多色光源からの光を均一化する均一化光学素子と、リレー光学素子と、ダイクロイック光学素子と、多色光源と空間光変調器との間にある光路における面に設置される干渉変調素子と、干渉変調素子の欠如を判断する検出手段を含む。

現行のランプハウス安全インターロック回路と直列に別のスイッチ（多くの場合、安全なＩＤを有する）の追加。このスイッチの機能は、カムコーダによる不正行為を阻止するための装置が外された場合に、プロジェクタの動作を停止することである。電子自動車イグニションロックと同様に、カムコーダによる不正行為を阻止するための装置の取外しは、電子ロックを付けることにより阻止することができる。

本発明とその目的及び利点は、以下に示す好適な実施例の詳細な説明においてより明らかとなろう。

本明細書には、本発明の対象を特に指摘し及び明確に請求する特許請求の範囲が添付されるが、本発明は、添付図面と共に以下の説明からより良好に理解することができると考える。

以下の説明は、本発明による装置の一部を形成する、又は、本発明による装置とより直接的に協働する素子を特に対象にしたものである。具体的な図示及び説明のない素子は、当業者には周知である様々な形式を取り得るものであることを理解するものとする。

研究によって、人間の視覚系の正弦波形の強度変動に対する感度は、高い時間周波数において劇的に低下することが示される。ケリー、Ｄ．Ｈ．による「時間依存する刺激に対する視覚的応答：振幅感度測定（Ｖｉｓｕａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｔｉｍｕｌｉ： Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）」（「ジャーナル・オブ・ジ・オプティカル・ソサイアティ・オブ・アメリカ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）」、第５１巻、第４号、４２２ページ）と、同じくケリー、Ｄ．Ｈ．による「時間依存する刺激に対する視覚的応答：ＩＩＩ個々の変動（Ｖｉｓｕａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｔｉｍｕｌｉ： ＩＩＩ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）」（「ジャーナル・オブ・ジ・オプティカル・ソサイアティ・オブ・アメリカ」、第５２巻、第１号、８９ページ）を参照されたい。フリッカに対する人間の視覚系の感度は、１０−３０サイクル／秒の範囲の近くで最大となり、３０サイクル／秒をすぐ越えた時点で急速に下がり、時間周波数が増加するに従い下がり続ける。カットオフ周波数より上の時間周波数については、刺激の振幅にも関わらず本質的にフリッカの知覚はない。このカットオフ周波数は、一般的な表示系で起きる明順応レベルに対し約５０−７０Ｈｚの辺りで発生する。

本発明に関連して、一連の動画フレームが、十分に高い時間周波数で表示されると、人間の観察者は、フリッカを感知せず、その代わりに、一連のフレームを統合して、画像の効果を滑らかな動作として知覚する。しかし、ビデオカメラは、人間の視覚系と同じ感知メカニズムを使用しない。従って、時間変動する照明がビデオカメラによって捕捉され、一方で、人間の観察者は、一様の照明のみを感知することが全く可能である。

本発明の１つの目的は、上述したような人間の視覚系と記録手段の感度における特有の差を利用するビデオカメラを用いたデジタル動画の不正撮影を阻止する装置及び方法を提供することである。一般的に、本発明は、時間変動する外乱を挿入することにより機能するが、この時間変動するパターンは、肉眼では感知できないが、ビデオカメラからは明確に見える。更に、本発明は、コピープロテクトの更なる手段として、カラーチャネル照明（又は結像）系を別個に変更する能力を有するデジタル動画投影系を提供する。

デジタル動画投影では、視聴者に提示される「画像フレーム」は、２次元の画素アレイの投影である。デジタル的に投影される映画では、シャッタリングの必要はない。投影されるフレームは、個々の画素からなり、一般的に、赤、緑、及び青（ＲＧＢ）の３つの原色成分からなり、可変の強度を有する。フレームは、定期的な間隔でリフレッシュされる。このリフレッシュレートは、１／２４秒又はそれ以上であり得る。動画は一般的に、２４フレーム／秒で捕捉されるので、以下の説明では、２４Ｈｚフレームリフレッシュレートを、デジタル動画投影に用いる基本的なレートとする。

ビデオカメラは、定期的な時間間隔でシーンをサンプリングすることによって動作する。十分に早いレートでサンプリングすることによって、ビデオカメラは、人間の視覚系が時間的にサンプリングされたデータを連続的な動作として知覚するのに十分な精度で時間変動するシーンを再現することができる。しかし、動画のビデオカメラによるサンプリングを複雑にするものは、上述したように、動画表示が完全に連続的ではないことである。従って、ビデオカメラを用いて動画を捕捉することを試みることは、時間変動サンプリング装置を用いた時間変動画表示のサンプリングという複雑さをもたらす。直観的に、サンプリングレートをリフレッシュレートに幾らか同期させることによって、最も満足のゆく結果が得られることが分かる。

確かに、捕捉装置のサンプリングレートを調整して、ビデオカメラ捕捉周波数と動画プロジェクタ周波数とに同期を与えることは可能であり得る。ビデオカメラ捕捉周波数を動画プロジェクタ周波数にフレーム毎に同期させることは、タイミング差による結像異常を、あったとしてもほとんど有さない表示動画の不正の撮影を可能にしてしまう。本発明の方法及び装置の好適な実施例では、任意のタイプの適当な同期を阻止する又は無効にして、それにより、周波数差による干渉を意図的に引き起こして、ビデオカメラを用いて得られる動画の任意の複製を不明瞭にする又はマークを付けることを目的とする。

ビデオカメラの基本のサンプリングレートは、様々な離散値で異なることが可能である。市販される多くのビデオカメラの一般的なサンプリングレートは、６０‐１２０Ｈｚの範囲にある。例えば、市販されるビデオカメラに従来から用いられるＮＴＳＣ及びＰＡＬビデオ規格では、夫々、毎秒５０フィールド及び６０フィールドの別個のレートを用いる。選択的に、一部のいわゆるフリッカレスビデオカメラでは、これらの基本レートの倍数を利用することができ、夫々、１００又は１２０Ｈｚの高いサンプリングレートが可能にされる。これらのレートは、多くのＴＶ及びＶＣＲで用いられる毎秒５０及び６０フィールド再生レートに容易に変換できる。

尚、本発明は、特定の値であるビデオカメラサンプリングレートの任意の仮定に制限されるものではない。しかし、説明のために、５０‐１２０Ｈｚの範囲内の標準的な離散的なサンプリングレートを仮定する。

より詳細には、図１及び２に示す系は、中間像光学素子を使用し、この中間像光学素子において、空間光変調器の内部像が作成され、この内部像が、画面に投影される。照明系は更に、内部中間像光学構成を用い、ここで、積分棒の内部像が形成され、その内部像が、空間光変調器上に投影される。この系の利点のうち、最も顕著なものには、中間内部像構造は、例えば、プリズムである色分離手段を、偏光プリズムから離れて置くことを可能にすることがある。特に、色分離手段（図１では、ダイクロイック分離器２７）は、少なくされた開口数を有する光学空間に置かれることが可能であり、これは、プリズムコーティングの設計及び製造を助ける。図１の内部又は中間結像光学系は、多数の他の利点を提供し、この利点には、投影レンズ３２の作動距離が短くなることが含まれる。

しかし、この内部中間像光学素子は、他の利点及び機会も提供し、それらには、照明又は結像路のいずれかにおける光を変調することにより不正複製の質を有意に下げ、同時に、視覚画像を略影響されないままにする可能性が含まれる。一般的に、図１に示すような中間像系は、照明路又は結像路のいずれかにある中間像面、開口絞り面において、カムコーダによる不正行為を阻止し、また、白色光又は別個のカラービームのために光を変調する可能性を提供する。視覚画像と不正に記録された画像への影響は、コピープロテクト手段に関する細部、及び、投影光学系におけるそのコピープロテクト手段の位置に依存して、劇的に異なり得る。

本願で説明する図１及び２の系は、カムコーダによる不正行為を阻止する可能性が可能にされる系を例示するものである。この特定の系は、輝度が最大にされ、ダイクロイック面の角度応答における変動からのカラーシェーディング効果は最小にされるカラー投影系の照明及び変調光学素子を提供する。

図１を参照するに、概略的に、本発明における投影装置１０の赤色の光路に用いられる構成要素の実施を示す。多色光源２０は、光源照明を、均一化光学素子２２を通るよう案内する。光源２０は、一般的に、例えば、キセノンアークランプといったランプであるが、一部の他のタイプの高輝度光放射器で有り得る。１つの好適な実施例では、積分棒が、均一化光学素子２２として機能する。光学設計技術において周知であるように、積分棒は、光混合棒とも称され、入射光を均質化するために全反射（ＴＩＲ）効果を利用し、それにより、照明の空間的に均一な面が供給される。均一化光学素子２２の他の選択肢としては、昆虫の目のようなアレイといったレンズレットアレイ、又は、拡散画面、積分トンネル、光ファイバフェースプレート、又はガラスが挙げられる。均一化光学素子２２は、その出力Ａにおいて均一な光の面を供給する。均一化素子の端に示すように、空間光変調器３０と表示面４０の両方と共役する像である面Ａは、前述した干渉素子に理想的に適する第１の場所である。ここで光を変調することは、瞬間的に見たときに、焦点の合った白色光アーチファクトを形成する効果を有し、しかし、これは、視覚的に認知可能な不均一性を回避するよう時間と共に積分されると空間的に均一な視野を供給するような方法で変調されることが理想的である。テレセントリックなベースコンデンサリレー８０は、この出力の像を作り、出力Ａにおける像を拡大し、ダイクロイック分離器２７のダイクロイック面３６に向けて光を案内する。このテレセントリックなベースコンデンサリレー８０は、一対のレンズとして示す。この対の間には、開口絞りＢがあり、これは、干渉素子のための次の論理的な場所である。ここで光を変調することは、大域的な（視野又は像全体の）白色光照明レベル周波数変動を有する。不正に複製された画面複製において有意に不快にするには、有意な量の光を浪費し、この場所を、投影系においてあまり最適ではない場所にし得る。

図１を再び参照するに、赤色の光路のみを示す。一方、ダイクロイック面３６を透過する残りの青色及び緑色光は、カラー結像技術において周知である技術を用いて、同様の方法で別個の変調路を照明する。このようにして、赤色、緑色、及び、青色のカラー経路のそれぞれについて、出力Ａの拡大された内部像が形成される。

図１に示すように、赤色のカラー経路の拡大された内部像Ｃは、ダイクロイック面３６の直後に発生する。これは、干渉変調のための好適な場所である。しかし、テレセントリックなベースコンデンサリレー８０の焦点距離を有意に短くする（図示せず）と、面Ｃを、ダイクロイック面の前に位置付け、それにより、３色全てに同時に内部像変調が変化をもたらすことを可能にする可能性もある。図示するように面Ｃ（空間光変調器３０と共役する場所）において光を変調することにより、１つの色において、時間的且つ空間的に変化するインフォーカスアーチファクトを生成することができる。このアーチファクトは、不正に複製される複製において特に不快となるようにすることが可能であり、これらの複製において補正するのが非常に困難であり、また、適切に高い周波数、空間的に同等の適用では、合法的な視聴者には知覚されない。図１には、赤のチャンネルのみを示す。しかし、最も好適には、コピープロテクトされた投影を作成するための変調は、過剰の光を有するチャンネル内で起きるべきであることを指摘したい。説明する多くの干渉変調手段は、光の損失（一般的に、全体の０．０１％‐１０％）をもたらす。コーティングの設計、所望の色温度、費用、及び、様々なコーティングの単純さにより、白色光の像が、完全な色温度を有し得ないと思われる。所望の色バランスに必要であるより多くの光を有する設計におけるチャンネルを選択することにより、干渉素子により引き起こされる光の損失は、正しい画面の色温度を達成することを支援することができる。

光変調組立体３８において、照明リレーレンズ８２は次に、ダイクロイック分離器２７から出力される色付きの光を縮小し、その光を、空間光変調器３０に向けて案内し、それにより、空間光変調器３０において出力Ａの色が減じられた内部像を効果的に供給する。別個の照明リレーレンズ８２が、各色の光路にある。面Ｂにおいて既に述べたように、このリレーレンズ対は、面Ｄに又は面Ｄの付近に開口絞りを有する。これも既に述べたように、面Ｄにおいて、像共役していない、大域的な（空間的に均一な）干渉を加えることができる。開口絞りは、系が受け入れることのできる光のビームの直径を決定する絞りとして決められる。専門的に言えば、面Ｂは、必ずしも有さないが、プロジェクタの実際の開口絞りを有し得、面Ｄは、面Ｂにおける開口絞りと共役する面で有り得る。開口絞りＢとは異なり、開口絞りＤでは、１つの色（この場合では、赤）のみが、干渉変調手段からの時間的な干渉及び光の損失により変更される。結果として、青色及び緑色のチャンネルでは相対光レベルが増加し、同時に、変調素子が、赤における光レベルを減少する。図１の好適な実施例では、空間光変調器３０は、反射型偏光変調ＬＣＤであり、これは、変調光と非変調光を分けるための付随の偏光ビームスプリッタ２４を有する。偏光ビームスプリッタ２４は、例えば、従来のマックニール（ＭａｃＮｅｉｌｌｅ）ビームスプリッタ、又は、ユタ州オーレム（Ｏｒｅｍ）にあるモックステック（Ｍｏｘｔｅｋ）社から市販される又は米国特許第６，１２２，１０３号（パーキンズ（Ｐｅｒｋｉｎｓ）外）に記載されるようなワイヤグリッドビームスプリッタで有り得る。

１つ以上の開口絞り面Ｄにおいて（又付近において）位置付けられる変調干渉手段を用いて投影装置１０を変更することは、コピープロテクトのために最も効果的な手段で有り得る。時間的な変調が１つの色のみにあるので、不正に複製を作成する者が、かなりの後処理を行うことなくこのアーチファクトを除去することは困難である。コピープロテクトは、変調干渉手段を、第２の又は第３のカラーチャンネルに置き、この変調干渉手段が、１つのカラーチャンネルにおいて、もう１つのカラーチャンネルに対して異なる周波数で動作することにより更に高められ得る。その場合、目に検知可能なアーチファクトとして現れるうなり周波数を回避するよう配慮しなければならない。

像リレーレンズ２８は、ダイクロイック合成器の付近又はダイクロイック合成器内における空間光変調器３０の面Ｇにおいて拡大された実像を形成する（図示するように、この拡大された実像は、ダイクロイック合成器の前で発生する）。このダイクロイック合成器は、１つの好適な実施例では、Ｘキューブである。像リレーレンズ２８はダブルテレセントリック（ｄｏｕｂｌｅ−ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）であるので、ダイクロイック合成器２６に向けて案内される変調光ビームは、テレセントリックの形にある。前の照明レンズと同様に、ダブルテレセントリックリレー内には開口絞りＦがある。面Ｆにおける開口絞りで又は開口絞りの付近で干渉変調手段を用いた変調は、色に特有の、空間的に等しい（均一な）、周波数に基づいた色変調を生成することができる。（結像リレー２８にある）面Ｆにおいて変調干渉手段を適用することは、（照明リレーにある）面Ｄにおいて変調干渉を適用することに非常に似ている。しかし、面Ｆに対し面Ｄにて変調することが好適であり、というのは、照明は、画質への影響が少なくて変更することができるからである。

面Ｇにおける実像が、ダイクロイック合成器２６の外側で且つダイクロイック合成器２６の前に形成されると仮定すると、この場所も、前述した任意の方法で、色に特有の、インフォーカス像変調を可能にする。像リレーレンズ２８の焦点距離を、拡大実像がダイクロイック合成器２６の後で発生するよう設計することも可能である。この場合、既に述べたように、３色全てを同時に変調する可能性がある。ダイクロイック合成器２６は、テレセントリック光を取り扱うので、角度偏差による面Ｇにおける拡大実像全体のカラーシェーディングの傾向は最小である。注目すべきは、空間光変調器３０上に形成される像を、１倍より大きい拡大率で拡大することにより、像リレーレンズ２８は更に、１倍のリレーオペレーションが供給するより高いｆ／＃にて拡大実像Ｆを効果的にフォーカスする。その結果、ダイクロイック合成器２６は、このカラーチャンネルに沿って狭いスペクトルバンドを取り扱い、それにより、低いｆ／＃において達成可能であるよりも大きい色域を供給することができる。更に、像リレーレンズ２８を用いることにより、ダイクロイック合成器２６において高いｆ／＃が達成されても光は損失せず、というのは、低いｆ／＃は、空間光変調器３０において依然として用いられるからである。その結果、面Ｇにおける改善された拡大実像が、ダイクロイック合成器２６に又はダイクロイック合成器２６の付近に供給される。

図１の構成は更に、投影レンズ３２の費用及び複雑さの要件を低くする利点を提供する。投影レンズ３２は、１つの素子として図示するが、多くの投影レンズは、複数のレンズを有する。図１の構成では、投影レンズ３２は、面Ｇにて示すように、赤色の路といったように各色の路において形成される拡大実像から合成されるマルチカラー像を投影するよう高いｆ／＃で有利に作業することができる。更に、投影レンズ３２は、マルチカラー像を表示面４０に投影するには小さい作動距離しかなくてよい。投影レンズは、面Ｈにて開口絞りを有し、面Ｈは、面Ｂにて与えられ得る大域的光レベル変化と類似する大域的光レベル変化を生成するために用いることのできる干渉変調手段の使用に対応することができる。一般的に、面Ｈにおける開口絞りは、投影系全体の制限開口絞りであり、それにより、面Ｂ、Ｄ、及びＦを、共役な開口絞りにする。面Ｂと同様に、不正に生成された複製において、このアーチファクトを補正することは困難ではないであろう。しかし、投影レンズに変調素子を加えることは、現行の装置に対し簡単な設計変更を与えるであろう。

図２を参照するに、全ての３つの色変調路を示す投影装置１０の概略的なブロック図を示す。図１において説明した像及び焦平面は、ここでは示さないが、前述した通りに存在する。図２の投影装置１０の設計及び動作を以下に詳細に説明し、それにより、コピープロテクトのために干渉変調手段を加える機会をより良好に理解することができるであろう。

図２を再び参照するに、光源２０からの非均一光は、この場合では、Ｖプリズムとして示すダイクロイック分離器２７において赤色光、緑色光、及び、青色光に分割される。赤色光変調組立体３８ｒにおいて、赤色照明リレーレンズ８２ｒは、赤色光を縮小し、この光を、赤色空間光変調器３０ｒに向けて案内し、赤色偏光ビームスプリッタ２４ｒは、赤色光学軸Ｏ_ｒに沿って変調光を供給する。次に、赤色像リレーレンズ２８ｒは、赤色光学軸Ｏ_ｒ上の変調光をダイクロイック合成器２６に案内する。反射鏡３１が、必要である場合には、光路に用いられる。同様に、緑色光変調組立体３８ｇにおいて、緑色照明リレーレンズ８２ｇは、緑色光を縮小し、この光を、緑色空間光変調器３０ｇに向けて案内し、緑色偏光ビームスプリッタ２４ｇは、緑色光学軸Ｏ_ｇに沿って変調光を供給する。次に、緑色像リレーレンズ２８ｇは、緑色光学軸Ｏ_ｇ上の変調光をダイクロイック合成器２６に案内する。同様に、青色光変調組立体３８ｂにおいて、青色照明リレーレンズ８２ｂは、青色光を縮小し、この光を、青色空間光変調器３０ｂに向けて案内し、青色偏光ビームスプリッタ２４ｂは、青色光路Ｏ_ｂに沿って変調光を供給する。次に、青色像リレーレンズ２８ｂは、青色光学軸Ｏｂ上の変調光をダイクロイック合成器２６に案内する。マルチカラーの拡大実像Ｉ_ｒｇｂが、投影レンズ３２によって、表示面４０に投影される。

上に示した背景資料に記載されるように、投影装置１０は、中間内部像を用いるその構成によって、輝度を最大化し、カラーシェーディング及び関連の異常を最小限にすることにより高レベルの性能を供給する。比較として、より従来の光学設計アプローチでは、ダイクロイック分離器２７又はダイクロイック合成器のダイクロイック面におけるコーティング性能は、系の輝度を制限する。特に、従来の系において利用可能な光の輝度を増加することは、様々なダイクロイック面における高い入射光角度を許可することを犠牲として達成される。結果として生じる視野全体の色ずれは、色性能を下げ、系の全体の効率を下げる。

図１及び２の構成は、系の重要なポイントにおいて、入射光の角度を調整することによりこの問題を解決する。第１に、最大の均一性は、均一化光学素子２２が低いｆ／＃で動作する場合に達成される。図１及び２の構成では、均一化光学素子２２（１つの好適な実施例では、積分棒である）は、約ｆ／１．３１で動作する。この低いｆ／＃は、積分棒を進行する光が棒を通る際に複数の跳ね返りを有し、積分棒の寸法を最小にすることを可能にする。しかし、このことは、均一化された光が、ダイクロイック分離器２７においては好ましくない高い入射角で出てくることも意味する。同時に、均一化光学素子２２の出力Ａにおける面の寸法が、対応する空間光変調器３０、３０ｒ、３０ｇ、及び３０ｂの結像面の寸法に対して小さい。これらの角度的且つ寸法的な不利点を正すために、ベースコンデンサリレー８０は、均一化光学素子２２の均一化された出力に約３．５倍の倍率を与える。この倍率は、ｆ／４．６でのダイクロイック分離器２７への入射光を供給する。ｆ／４．６は、必要とされるダイクロイック色分離コーティングの設計及び製造の許容可能な範囲内である。しかしながら、今度は、出力Ａの（面Ｃにおける）拡大像は、空間光変調器３０、３０ｒ、３０ｇ、及び３０ｂの表面に対しては大きすぎる。従って、照明リレーレンズ８２、８２ｒ、８２ｇ、及び８２ｂは、０．５倍の倍率を与える。これは、均一化光学素子２２の出力の像寸法を縮小するだけでなく、空間光変調器３０、３０ｒ、３０ｇ、及び３０ｂに供給される照明の入射角も増加する。その結果、照明は、約ｆ／２．３で供給され、ｆ／２．３は、多くのＬＣＤ及び他の空間光変調器３０、３０ｒ、３０ｇ、及び３０ｂの所望の範囲内である。従って、重要なポイントにおいて均一化された照明出力を拡大及び縮小することによって、本発明の装置は、輝度を最適化し、本発明によらなければダイクロイック分離器２７における高い入射角によりもたらされる退色を最小限にする。尚、各色の光変調路（例えば、赤、緑、及び青）は、別個の照明リレーレンズ８２ｒ、８２ｇ、及び８２ｂを有することを強調しなければならない。この構成は、各リレー８２ｒ、８２ｇ、及び８２ｂが、特定の波長範囲に亘っての最良の性能のために設計されることを可能にする。

尚、投影レンズ３２の視野から、合成されたマルチカラーの拡大像Ｉ_ｒｇｂは、各カラー経路における個々の拡大実像Ｉが、ダイクロイック合成器２６の空間的位置に対してどこで形成されたかに依存して実像又は虚像で有り得る。合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂは、ダイクロイック合成器２６の前面と投影レンズ３２の後部との間で個々の拡大実像Ｉが形成されると、常に、実像を形成する。この構成は、図２における合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂの位置により示される。対照的に、個々の拡大実像Ｉが、リレーレンズ２８ｒ、２８ｇ、及び２８ｂの前面とダイクロイック合成器２６の前面との間で形成されると、合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂは、投影レンズ３２に対し虚像である。即ち、そのような場合、合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂの実際の空間的な「場所」はないということである。その代わりに、合成器２６は、各カラー経路における個々の拡大実像Ｉを仮想の合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂとして合成するよう作用する。

合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂが実像であろうと虚像であろうと、投影レンズ３２は、その場合、合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂを、合成マルチカラー拡大像Ｉ_ｒｇｂがどこで形成されようとその場所から表示面４０に投影するために、必要な後方焦点距離を有して設計される。投影レンズ３２は、代替として、像投影技術において周知であるように投影像のアスペクト比を調節するためにアナモルフィックの付属品（図示せず）を組み込んでも良い。

本発明により可能にされた高いｆ／＃要件、小さい相対寸法、少ない数の部品、及び、緩やかな許容誤差は、デジタル投影のための投影レンズ３２設計の費用及び複雑さを減少する。従って、投影レンズ３２は、例えば、異なる画面寸法のために容易に交換可能であるよう設計可能である。

照明リレーレンズ８２は、２つのレンズから構成され、様々なカラーチャンネルの全体の経路長と光学設計に依存して、反射鏡又は絞りを含み得る。照明リレーレンズ８２もダブルテレセントリックであり、これは、ダイクロイック分離器２７の角度応答特性による色ずれを最小限にし、空間光変調器３０の角度応答によるコントラスト損失を最小限にすることを支援する。

ダイクロイック分離器２７は更に、Ｘキューブ又はＸプリズム、フィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ）プリズム、又は、色分離機能を供給するダイクロイック面３６の構成で有り得る。更に、ダイクロイック合成器２６は、Ｘキューブ又はＸプリズム、フィリップスプリズム、又は、色チャンネルを再合成するダイクロイック面の他の構成で有り得る。例えば、図２の系では、ダイクロイック分離器２７及びダイクロイック合成器２６は共に、Ｖプリズムとして示す。尚、全ての実施例において、理想的な構成は、赤色、青色、及び緑色の色変調のための等しい長さの光路を供給し得る。

同様に、異なる素子が、空間光変調器として機能する場合には、図１及び２に示す構成とは少し異なり得る。上述の系は、ＬＣＤ空間光変調器に関連して説明した。空間光変調器の他のタイプには、偏光ビームスプリッタ２４は必要でないであろう。ＤＭＤデバイス又は透過型ＬＣＤが空間光変調器３０として用いられる場合、照明リレーレンズ８２からの光は、空間光変調器３０に直接進む。ＤＭＤが空間光変調器３０として用いられる場合、デジタル投影技術において周知であるように、偏光ビームスプリッタ２４に対し全反射（ＴＩＲ）ビームスプリッタを代用するといったように、結像光路に適切な適応が行われ得る。

これらの改善によって、本発明は、投影装置１０の結像性能を高め、最小の費用でより単純でよりコンパクトな光学設計を可能にし、同時に、カムコーダを用いた不正行為を阻止するための技術を行うことができる空間における面（像面Ａ、Ｃ、及びＧ、開口絞り面Ｂ、Ｄ、及びＦ）を提供することができる。

例えば、ベースコンデンサリレー８０により与えられる倍率の量は、１倍より大きい任意の値であることが可能であり、また、均一化光学素子２２と結像路における他の部品の寸法及び特性に好適に合わされるべきである。同様に、照明リレーレンズ８２ｒ、８２ｇ、及び８２ｂと、像リレーレンズ２８ｒ、２８ｇ、及び２８ｂにより与えられる縮小は、夫々の光変調組立体３８ｒ、３８ｇ、及び３８ｂにおける部品の特性に適するよう合わされるべきである。

最適な構成により、各色変調チャンネルにおいて完全にテレセントリックな光路を供給するが、例えば、投影装置１０において、１つ又は２つの色チャンネルだけにこの構成を与えることも有利で有り得る。

ＬＣＤ空間光変調器３０のコントラスト及び性能を向上するよう従来から用いられる多数の追加の支持偏光部品は詳細に示していない、又は、説明していない。偏光子（図示せず）を、均一化光学素子２２とベースコンデンサリレー８０との間に、又は、各カラーチャンネルにおいて、照明リレーレンズ８２の前に又は後に選択的に配置することが可能である。本発明は、空間光変調器３０による変調のために光源の色付き光を供給する任意の好適なタイプの照明系を用いることを可能にする。光源２０は、様々なタイプのランプ、フィルタ、ＬＥＤ、レーザ、又は、他の照明部品を含み得る。拡張又は代替の色域のために、３色以上の光変調路を設けることが可能である。

コピープロテクトに適した面（像面Ａ、Ｃ、及びＧ、開口絞り面Ｂ、Ｄ、及びＦ）を有する例示的な系を説明したので、以下に、特定の干渉素子、及び、本発明を実施するための好適な実施例を更に説明する。

その最も基本的な形式において、本発明のコピープロテクト方法は、変調素子に適した面を形成する光学素子と、実際の干渉変調素子の両方からなるコピープロテクトモジュールにより行うことが可能である。図３Ａ及び図３Ｂを参照するに、光源２０と、均一化手段２２と、一対の集光レンズ８０、８２から構成され両方の開口絞り（面Ｂ、Ｃ）と空間光変調器の像面と共役する像面（面Ｃ）を供給するコピープロテクト照明モジュール１と、干渉変調素子５とを含み、コピープロテクト特徴を与えるためのコピープロテクト照明系１１を示す。干渉変調素子５は、１回転につき１回ブロックするブロック手段を有するスピンホイールとして示す。これは、例示に過ぎず、多くの可能な干渉素子を説明する。本発明の実施には必要ではないが、コピープロテクト照明モジュール１は、色分離ダイクロイック面３６も含み得る。図３Ａにおいて、光は、分離ダイクロイック面３６を通過するとして示す。図３Ｂは更に、面Ｃに設置される干渉変調素子を示し、面Ｃにおいて、干渉変調素子は、空間光変調器３０（面Ｃと共役する）における空間変動をもたらすようにカラーチャンネルを時間変調し得る。或いは、干渉変調素子５は、面Ｂに設置することも可能であり、面Ｂにおいて、干渉変調素子は、空間的に不変なように白色光の像を変調し得る。又は、干渉変調素子５は、面Ｄに設置することも可能であり、面Ｄにおいて、干渉変調素子は、空間的に不変なように色チャンネルを時間変調し得る。

プロジェクタの残りの部分は、投影技術において周知である任意の設計で有り得、何らかの形の空間光変調器３０と投影レンズ（図示せず）を含み得る。

図４Ａ及び図４Ｂを参照するに、像生成空間光変調器３０（ここでも１つの色のみを示す）、及び、開口絞り（面Ｆ）と空間光変調器面（面Ｇ）の内部像を有するリレーレンズ２８と、時間的な干渉を与える干渉変調素子５と、投影レンズ３２とを有する内部像コピープロテクトモジュール２を含むコピープロテクト結像系１２を概略的に示す。照明系と同様に、３色投影系における実施目的のためのこのようなモジュールは、色合成素子２６も含み得る。空間光変調器３０にて生成された像が、リレーレンズ２８によって内部像面Ｇにリレーされ、干渉変調されると、像は、投影レンズ３２により表示面４０に投影される。或いは、干渉変調素子５は、面Ｈに設置されることも可能であり、ここでは、干渉変調素子５は、空間的に不変なように白色光の像を時間変調し得る。或いは、干渉変調素子５は、面Ｆに設置されることも可能であり、ここでは、干渉変調素子５は、空間的に不変なようにカラーチャンネルを時間変調し得る。

様々な干渉変調装置の例としては、電子光学的変調器、又は、ワイヤ、鏡、不透明材料、固形物、アイリス、及びシャッタを含み得る機械的な遮断素子である。これらの装置の全ては、人間のフリッカ知覚周波数より高い周波数、最適には、画面からカムコーダにより撮影された複製に最も影響を与える周波数において変調される必要がある。適切な遮蔽手段の選択は、特定の面の場所と適用に依存する。例えば、ソレノイドにより活性化されるアイリスは、開口絞りの場所（面Ｂ、Ｄ、及びＦ）において照明レベルを減少するには理想的で有り得るが、これは、時間平均化して視野全体を均一に遮断しないので、内部像面（面Ａ、Ｃ、及びＧ）にはあまり好適ではない。

機械的な遮断素子は、所望の干渉周波数において与えて且つ取り外すことが理想的である。機械的な遮断素子を与えて且つ取り外す方法は、当業者には明らかであり、モータ、カム、及び、機械的発振器を含み得る。

時間平均化され、空間的に均一な遮光を必要とする内部像面において、一般的に電気モータにより回転される標準フィルム動画シャッタを、干渉を形成するために適応することが可能である。これらは、米国特許第６，５１３，９３２号に記載されるように、光の約５０％を遮断するが、光のより小さい割合が遮断されるようシャッタ材料を取り除くことによって、この目的のために適応することが可能である。更に、そのようなシャッタの回転速度は、カムコーダフレームレートが同期する可能性を回避するために好適な周波数範囲内で変えられるべきである。このような種類のシャッタは、開口絞り面（面Ｂ、Ｄ、及びＦ）にても用いることができる。

ＳＬＲカメラ製品において一般的に用いられるようなフォーカルプレーンシャッタも、その略正確な寸法、高速の応答、及び、均等な視野遮断によって、内部像の場所に最高である。このようなシャッタにより吸収され得る熱量に対処するために、僅かな変更が必要となる場合がある。この設計における変更は、カメラシャッタ設計の技術において一般的に用いられる吸収性の表面の代わりに反射性の表面への変更で有り得る。本発明の実施は、これらの例示的な設計、また、機械的な遮断装置のいずれにも依存するものではない。

上述したように、例えば、結像装置と共役する面（像面Ａ、Ｃ、及びＧ）のように開口絞り以外に設置されると、光遮断装置（機械的又は電子光学的）は、関心の視野全体に亘って動かさなければならず、視野全体を最適な干渉周波数で一様にカバーすることが理想的である。結像装置と共役する内部像面において、この空間的機械的な遮断が均等に行われない場合、不均等な視野照明又はカラーシェーディングが結果として生じる。その場合、不均等の視野照明又はカラーシェーディングは、干渉変調の結果、合法の上映を視聴する場合に、はっきりと知覚可能なアーチファクトとして現れ得る。この望ましくない結果は、アーチファクトを除去するために空間光変調器のドライバ信号に一般的に供給される入力データストリーム又は色補正のいずれかにおいて補正されることが可能である。

この補正は、多くの形式を採り得る。ＬＣＤに適用される色補正の一例は、バーニック（Ｂａｒｎｉｃｋ）によって「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ Ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ ａ Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ Ｂａｓｅｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」なる名称で２０００年６月２９日に出願され、共通に譲渡される同時継続中の米国特許出願番号０９／６０６，８９１に見つけられ得る。米国特許出願番号０９／６０６，８９１は、ＬＣＤベースのプリンタ装置において欠陥を補正するためのマップを形成する方法を記載する。この方法を、まず、（コピープロテクトスキームが作動されて）画面上のフラットフィールド投影像から写真を撮ることによりデジタル投影に適用することができる。バーニックにより説明される方法の残りの部分は、非均一な補正を行うことに関して適用可能である。この方法は、光学系全体における任意の欠陥又は非均一性を補正し得る。従って、コピープロテクトにより引き起こされる時間平均化された非均一性は空間的に一貫且つ安定しているとすると、それは、ＬＣＤ又は光学系の残りの部分における任意の欠陥及び非均一性と共に補正され得る。

一部の適用において、空間、費用、振動、又は他の理由から、機械的遮断手段を用いないことが好適である場合もある。上述したように、電子光学的な変調も、コピープロテクトを達成するよう可能である。電子光学変調器は、電気制御される透過特性を有する液晶表示材料で有り得、この液晶表示材料は、このような空間光変調マスクを構成するために用いられ得る。そのマスクの様々な領域の不透明性は、好適には、最適な干渉周波数において、そのマスクのその領域に与えられる電子信号を変えることによって制御され得る。これらの領域は、装置全体に亘って空間的に正確に制御されることが可能であるので、擬似ランダムの、時間平均化された、空間的に均等な遮断を形成することが可能であり、これは、上述した多くの面に理想的である。この技術を用いた装置は一般的に、例えば、部品番号ＬＶＲ２００といったようにメドウラーク・オプティックス（Ｍｅａｄｏｗｌａｒｋ Ｏｐｔｉｃｓ）社から市販される。或いは、電子光学装置は、反射する、吸収する、偏光状態を変える、又は光を散乱させることが可能である。

内部像面（面Ａ、Ｃ、及びＧ）において、遮断手段の実像が形成され、複製が行われたプロジェクタに特有の透かしを作成する可能性が可能となる。例えば、シャッタブレードにより１回転につき１回の外乱を形成するスピンホイールの場合、メッセージを、ブレードに物理的に刻み込むことができる。このメッセージは、「Ｓ／Ｎ１２３４５によりＸＹＺ劇場にて不正に複製」といった言葉、又は、バーコードスタイルの署名であることが可能である。

内部像面における電子光学変調の追加の利点は、カスタマイズ化した透かしを付けることが容易である点である。透かしは、書かれた又はコード化されたメッセージ（例えば、投影の日付及び場所を示す）を作るよう電子光学変調器上の画素をアドレス指定し、また、必要とされる場合は、透かしの投影の周りの時間フレームにおいて透かしを作るのに必要である画素を優先的に遮断しないようにして空間的にバランスをとることによって取り入れることが可能である。このメッセージは、高度な透かしを行う（劇場、画面、日付、時間、投影技師に対しカスタマイズ化する）ことを可能にするよう各上映についてアドレス指定することができる。

不正の複製を阻止するための別の方法としては、変調干渉手段の１つ変調周波数又は複数の変調周波数は、上映毎、或いは、所与の映画の上映内において異ならせることも可能である。その結果、不正複製を試みる個人は、一定の動作条件によって影響を受けるということを想定することができなくなる。
実施例１
第１の実施例では、像の光レベルに空間的に大域的で空間的に不変な効果をもたらすデジタル投影系内の位置において時間変調される光を供給する。最も明らかなことには、光は、像リレーレンズ２８組立体の絞り（面Ｆ）において／絞りの付近において、又は、照明リレーレンズ８２組立体の絞り（面Ｄ）において／絞りの付近において変調されることが可能である。これらの位置では、像は焦点が合っておらず、これは、与えられる又は取り外される機械的素子の任意の移り変わりは、観察者の目には見えないことを意味する。更に、面Ｄ及びＦでは、１色のみが変調され、このことは、不正の複製において他の２色が過剰に表示される効果をもたらす。従って、不正の複製は、カメラの捕捉サンプリング周波数と干渉変調手段の変調周波数の相互作用による時間的なストロービング又はフリッカ効果の影響を受けるだけでなく、不正にサンプリングされた画像は、正しくない演色も有する。

各カラーチャンネルは、別個のカラーチャンネルに分割される前に照明路において変調されることが可能であり、それにより、白色光変調（面Ｂ）が与えられる。又は、各カラーチャンネルは、１つの色のみを有する領域（面Ｄ）において変調されることが可能である。又は、各カラーチャンネルの各面Ｄに干渉手段を置くことにより、この目的のために設定された又はランダムなシーケンス（フラッシングＲＧＢＧＢＲＢＧ等）で独立して変調されることが可能である。上述したように、変調は、カムコーダにより検知されるが、人間の観察者には検知されない周波数にて起きることが最適である。この周波数は、カムコーダの同期することを可能にする機能を回避するために変えることができることが更に最適である。

１色が用いられる場合、照明系設計に関して、変調のために選択される色は、余剰の力を費やすことのできる（カラーバランスレベルより上の）色であることが好適である。分割素子による様々なチャンネルのスペクトルコンテンツの設計において、コーティング設計及び／又は所望の最終色温度のために、３つのカラーチャンネルに光を最適に分割しないことを決定する可能性がある。照明系において余剰である色を選択することにより、変調装置は、その性質により、その色の照明の一部を除外し、上述の過剰に対し補正を行う。

変調装置が、照明リレー（面Ｄ）に設置される場合、画像にフレア又はゴーストアーチファクトをもたらさないという利点を有する。或いは、変調装置を、結像リレー（面Ｆ）に設置する場合、入射パワーレベルが減少される。このアプローチは、画像全体が均一に影響を受けるという利点を有する。
実施例２
照明路における一対のリレー集光光学素子８０、８２か、又か、結像経路における像リレー光学素子２８を有するデジタル投影系１０は、中間像面とインタラクトする可能性を独自に与える。図１において、均一化光学素子２２の終わりにおける面Ａ、色分割素子の後の面Ｃ、空間光変調器面Ｅ、及び、１色の内部像である面Ｇは、全て焦点の合ったの内部像である。多くの他のフィルム又はデジタル投影系において、中間像へのアクセスを与える面は、照明及び結像光路にはない。何故なら、それらが存在しないか、又は、より一般的には、これらの面に、空間光変調器又は他の結像素子が設置されるからである。

光学設計により内部像へのアクセスが与えられると、画面からカムコーダを用いた不正行為を阻止する方法に関して多くの可能性が提示される。例えば、カムコーダによって見られる周波数において干渉対象物を像面中で動かし、空間的及び時間的な影響を与えることが可能である。干渉対象物（例えば、ワイヤ）は、不透明でも半透明でもよい。干渉素子は開口絞りの場所にあり、従って、焦点の合っていない第１の実施例のアプローチと比較するに、このアプローチでは、対象物の焦点が合っているので、人間により知覚可能なアーチファクトを回避することがより困難である。透明又は半透明の対象物によって、干渉が、人間の観察者の目にあまり見えないようにすることもできるが、中間像面における干渉対象物の変調が、人間の観察者のフリッカ閾値より上の周波数に維持されることが最も好適である。

更に、数個のフレームに亘って時間平均されるときに、干渉対象物が像の全ての部分を一様に遮断することを確実にすることによって視野の均一性を維持することが重要である。対象物は、それが視認性において高いスループット（他の属性：低いＣＲ変調、低から中程度の解像度、高速）を有するのであれば、アドレス指定可能な領域の光学変調器であることも可能である。対象物は更に、回折をもたらす高い空間周波数の不透明の振幅格子、又は、透明の位相格子アーチファクトであることも可能であり、その場合、投影レンズの絞りにおいてフィルタリングされるシュリーレン（Ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ）／フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）面で有り得る。

光学ビーム又は視野が比較的小さい寸法である光路における場所にて干渉を行うことが有利な場合がある。考えられた多くの方法において、機械的な装置は、フレーム内で動くことが必要とされる。機械的干渉素子を与える又は取り外すために必要なアクチュエータ及び機械的取付け器具は、ビームが最小である場所では最適に最小に形成することが可能である。同じことが、電子光学素子についても言え、変調される必要のある視野が小さい場合は、費用があまりかからない装置及び装置ドライバを形成することが可能である。干渉素子の寸法は、光路の小さいビームの場所においては小さくなるが、光学的な出力密度及び熱負荷は共に高く、干渉変調素子の熱設計における考慮を必要とする。

一般的に、同じ概念を、ＬＣＤ面（多くはアクセス不可である）といった中間像面と共役する他の面、又は、照明色スプリッタ（面Ｃ）にも適用することもできる。このようにして、像は、色に基づいて変更されることが可能である。

開口絞りの位置と同じように、干渉のために１色が選択されると、変調のために選択される色は、余剰の力を費やすことのできる（カラーバランスレベルより上の）色であることが好適である。分割素子による様々なチャンネルのスペクトルコンテンツの設計において、コーティング設計及び／又は所望の最終色温度に対し３つのカラーチャンネルに光が最適に分割されないことを決定する可能性がある。照明系において余剰である色を選択することによって、変調装置は、その性質によって、その色の照明の一部を除去し、上述の余剰に対し補正を行うことを支援する。
実施例３
像は、開口絞りでも、像面でもない（そして、任意の内部中間像面の焦点の奥行きに意図的に十分に外れた）ビーム場所に置かれる変調干渉手段を用いて変更されることが可能である。このような場所の例は、図１の面Ｋ１及びＫ２である。この場合、干渉変調装置は、像面の大きい領域をアドレス指定する光錐に連続的に変化をもたらすことができる。特に、干渉変調装置は、像の所与の領域をアドレス指定する第１の光錐に変化をもたらし、次に、干渉変調装置は、像面の異なる大きい領域をアドレス指定する第２の光錐に変化をもたらし得る。光錐は、（好適なデジタル投影系の大きい視野及び開口数を仮定すると）中間像面から数インチ離れたビーム収束空間内であることが可能である。このことは、像面は、像に空間的及び時間的の両方で変化がもたらされるよう変更可能であるが、対象物が実際に像面に焦点が合わされる感性／困難がないことを意味する。その場合、干渉変調手段は、複数のメカニズム、又は、動かされる１つのメカニズム、又は、独立して作動可能な画成された活性領域を有する１つのメカニズムを含み得る。光学系において、ビームが分岐する場所と、例えば、面Ｋ１及びＫ２といったようにちょうど一点に収束した場所ではないビーム場所に変調干渉素子手段を置くことによって、同じ結果を達成することができる。

投影画面から不正に画像を記録する者は、本願に記載する方法及び装置を用いることによって良質の複製を作ることが阻止される。しかし、本願に説明した全てのコピープロテクト方法は、現行のプロジェクタに付加されるか、又は、新しいモデルに組み込まれるよう設計されるハードウェアに依存する。このハードウェアが悪徳の上映者により取り外され、劇場上映の不正の複製を可能にしてしまう可能性はある。

このハードウェアの取外しは、図５に示すように、プロジェクタにインターロック（今日安全性のために使用されるインターロックと同様のもの）を付加し、本願に記載したコピープロテクト方法及び装置の取外しを防止することによって阻止することができる。デジタルプロジェクタとランプハウスにおいて今日存在する設備は、様々な安全インターロックのうちどれかが外されると、電力の供給を停止する（例えば、多くのランプハウスのパネルが開けられると、ランプは操業を停止する）。図５を参照するに、コピープロテクトモジュール又は関連のハードウェアの取外しを阻止するためにこれらの回路への追加のスイッチが設けられた系を示す。

図５は、電源７１、ランプ点火装置７２、ランプ２０、及び排気スタック７３を含むランプハウス７０と、デジタルプロジェクタからなる投影ユニット７５を示す。安全上の理由から、一連のスイッチＳＷ１乃至ＳＷ４は、一般的に、ランプハウスの操業を停止する又は点火装置がランプを点火することを不可能にするインターロック回路上に用いられる。一連に示す例としては、パネルが適切な位置にないことを示すＳＷ１及びＳＷ２と、排気スタック内に十分な流れが無いことを示すＳＷ３と、プロジェクタ内の温度センサであるＳＷ４がある。不良の状態をべくこれらのスイッチの開成に応答して、電源７１は、ランプ２０からの電力を停止するか、点火装置７２を用いてランプ２０を点火することができなくなるようにする。

コピープロテクト装置５の取外しを阻止するために直列回路にもう１つのスイッチＳＷ５を追加することは非常に簡単である。当然ながら、単純なインターロックスイッチでは、不正に複製を作る人は機略に富むので、彼らを阻止し得ないだろう。電子ＩＤタグスタイルの装置を用いることがより好適である。保全警備産業においてより高度なインターロックを有するそのような装置の例は多くある。例えば、多くの自動車には、特定の鍵に依存するイグニッションロックが取付けられる。多くの安全保全された建物は、建物に入るのにプロキシミティスタイルのバッジを必要とする。プロジェクタを再び参照するに、電子ＩＤタグスタイルの装置は、コピープロテクトモジュール５がコピープロテクト特性のない機能的等価物と置き換えることができないようモジュール５内に一体に組み込まれる。例えば、コピープロテクト干渉素子のために前に考慮した場所は、投影レンズ開口絞り（面Ｈ）である。光学的に等価の投影レンズを代用することは非常に容易である。しかし、安全保全電子インターロックがある場合、このような置換えは、プロジェクタの操業を停止する。同様に、干渉素子のために提案した任意の場所も、電子インターロックにより保護されることが可能である。

インターロックの動作を実施するのに最も好適、且つ、最も簡単なのは、プロジェクタの動作を停止することではあるが、ネットワーク化される場合は、インターロックは、不正行為が行われている可能性を遠隔設備に警告するサイレントアラーム、又は、単にアラームを鳴らすよう機能することも可能である。

照明路及び１つの変調路における構成要素を示す概略図である。 本発明の投影装置の重要な構成要素を示す概略図である。 投影系を示すブロック図である。 照明コピープロテクトモジュールを示す図である。 投影系を示す別の実施例のブロック図である。 結像コピープロテクトモジュールを示す図である。 プロジェクタからコピープロテクト装置の取外しを阻止する系を示す図である。

符号の説明

１ コピープロテクト照明モジュール
２ 内部像コピープロテクトモジュール
１０ 投影装置
１１ コピープロテクト照明系
１２ コピープロテクト結像系
２０ 光源
２２ 均一化光学素子
２４ 偏光ビームスプリッタ
２６ ダイクロイック合成器
２７ ダイクロイック分離器
２８ 像リレーレンズ
３０ 光変調器
３１ 反射鏡
３２ 投影レンズ
３６ ダイクロイック面
３８ 光変調組立体
４０ 表示面
７０ ランプハウス
７１ 電源
７２ ランプ点火装置
７３ 排気スタック
７５ 投影ユニット
８０ テレセントリックベースコンデンサリレー
８２ 照明リレーレンズ

Claims (5)

1. 空間光変調器を照明するコピープロテクト照明系を含む、カムコーダによる不正行為を阻止する高められた安全性を有するプロジェクタであって、
   （ａ）多色光源と、
   （ｂ）均一な照明視野を供給するよう前記多色光源からの光を均一化する均一化光学素子と、
   （ｃ）リレー光学素子と、
   （ｄ）ダイクロイック光学素子と、
   （ｅ）前記多色光源と前記空間光変調器との間にある光路における面に設置される干渉変調素子と、
   （ｆ）前記干渉変調素子の欠如を判断すべく、前記干渉変調素子内に一体的に組み込まれる電子ＩＤタグを検出する検出手段と、
   を含むプロジェクタ。
2. 前記干渉変調素子の欠如が、応答をトリガする請求項１記載のカムコーダによる不正行為を阻止する高められた安全性を有するプロジェクタ。
3. 前記応答は、前記プロジェクタの動作を阻止する請求項２記載のカムコーダによる不正行為を阻止する高められた安全性を有するプロジェクタ。
4. 前記応答は、可聴の又は可視のアラームである請求項２記載のカムコーダによる不正行為を阻止する高められた安全性を有するプロジェクタ。
5. 前記応答は、第三者への信号である請求項２記載のカムコーダによる不正行為を阻止する高められた安全性を有するプロジェクタ。
   

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