JP5138041B2 - 画像表示のためのアンビエント光 - Google Patents

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Description

本発明は、画像光ビーム及び隣接するアンビエント光ビームの両方を投射領域に投射するシステムに関する。本発明は、更に、このようなシステムを有する前方プロジェクタに関する。
米国特許第7,071,897号B2は、高解像度の画像をメインスクリーン上に表示する表示器システムと、前記メインスクリーン周辺に位置される拡大領域内の拡大画像とを開示している。視聴体験は、観察者に伝達される視覚の情報の増大のために、前記拡大画像の存在によって強調されている。前記拡大領域は、前記観察者の中心窩観測視野の外側にあり、この結果、前記拡大画像は、前記メインスクリーン上に表示される高解像度画像よりも低い解像度のものであっても良い。この従来技術の実施例において、この表示器システムは、前記高解像度画像を前記メインスクリーンに投射するメインプロジェクタと、前記低解像度画像を、それぞれ、左側及び右側において前記メインスクリーンの側面に位置している左右のパネルスクリーン上に投射する左右のパネルプロジェクタとを有している。この実施例は、光を当該部屋の側壁に投射するための第1及び第2の右側の並びに第1及び第2の左側の側部光源と、そして、光を当該部屋の天井に投射するための左右の天井光源とを更に有している。
このような構成は、3つの別々のプロジェクタと幾つかの別々の更なる光源とを必要としており、従って、複雑で大きい。
本発明の目的は、前方プロジェクタの画像に隣接してアンビエント光を投射することができるシステムであって、小型で使いやすいシステムを提供することにある。
本発明の第1の見地は、添付の請求項1に記載のシステムを提供する。本発明の第2の見地は、添付の請求項13に記載の前部プロジェクタを提供する。有利な実施例は、添付の従属請求項に規定されている。
本発明の第1の見地によるシステムは、画像を前記投射領域に表示するために、画像光ビームを投射領域に投射する。前記画像は、写真、ビデオ又はコンピュータ生成された情報のような、如何なる情報であっても良い。前記画像は、記憶媒体から得られても良く、又は受信される放送であっても良い。アンビエント光生成器は、アンビエント光ビームを生成するものであり、アンビエント光源、コリメータ又は光ガイド、及びリフレクタを有している。前記アンビエント光源は、アンビエント光を生成する。前記コリメータ又は前記光ガイドは、入力窓において前記アンビエント光源によって生成されたアンビエント光を受け取り、前記リフレクタを介して前記投射領域に向かって反射される前記アンビエント光ビームを供給する。前記反射されたアンビエント光ビームは、前記画像に隣接してアンビエント光領域に当たる。
コリメータ又は光ガイドをリフレクタと一緒に使用することで、小型のソリューションを提供する。
一実施例において、前記アンビエント光源は、単色の光を発するLED(発光ダイオード)又は異なる色を発する複数のLEDを有している。
一実施例において、前記システムは、前記画像光ビームを前記投射領域上に投射するための投射レンズを有している。前記アンビエント光生成器は、少なくとも部分的に前記投射レンズの周りに配されている。例えば、前記アンビエント光生成器は、前記投射レンズを介して投射される前記画像の左又は右側におけるアンビエント光を生成するのみであっても良い。代替的には、前記アンビエント光生成器は、前記投射されている画像の底の最上部にアンビエント光を生成することができ、又は前記アンビエント光は前記投射されている画像を包囲しても良い。前記アンビエント光生成器を前記投射レンズの周りに配することによって、投射レンズを備える前方プロジェクタの実用的なソリューションが得られる。前記アンビエント光ビームの前記画像ビームに対する配置は、比較的容易である。
実施例において、前記アンビエント光生成器は、コリメータを有する。前記アンビエント光源、前記コリメータ及び前記リフレクタは、前記アンビエント光源が前記投射レンズに最も近いように配され、前記コリメータは、前記アンビエント光源と前記リフレクタとの中間にある。
一実施例において、前記コリメータ及びリフレクタは、前記アンビエント光ビームによって前記投射された画像が妨げられるのを最小限にするために、前記画像に隣接して前記アンビエント光領域の境界において鋭いカットオフを得るように設計されている。このようなコリメータ及びリフレクタの設計は、例えば、国際特許出願公開第2006/033040号パンフレット及び国際特許出願公開第2006/033042号パンフレットから知られている。
一実施例において、前記アンビエント光生成器は、前記投射レンズの平面と平行に、又は前記投射レンズの平面内に配されている。前記投射レンズの平面は、前記投射レンズによる平面として規定され、この平面は、前記投射レンズを横断する前記画像光ビームに対して実質的に垂直に延在している。このようなアンビエント光生成器を前記投射レンズに対して配するのは、比較的容易である。
一実施例において、ミラーが、前記画像光ビームを投射するのに使用される。ミラーを使用している前方プロジェクタは、例えば、国際特許出願公開第2004/112386号パンフレットから知られている。前記画像光ビームは、前記投射領域に向かって前記ミラーの前方平面によって反射される。前記アンビエント光生成器は、前記ミラーの後方の平面において少なくとも部分的に配されている前記光ガイドを有している。前記ミラーの後方平面において、十分な空間が、前記アンビエント光生成器を支持するように利用可能である。更に、前記アンビエント光生成器が前記ミラーに取り付けられている場合、画像領域に対する前記アンビエント光ビームの配置は、簡単である。前記光ガイドは、単一の光ガイドであっても良く、前記画像の関連する側部にアンビエント光を供給するように、少なくとも部分的に前記ミラーの一方の側に沿って延在している。代替的には、2つの以上の光ガイドが、前記画像の2つ以上の側部においてアンビエント光を得るように使用されることができる。
一実施例において、前記光ガイドは、前記後方平面と平行に配されており、少なくとも部分的に前記後方平面の後ろからの突出部分を有して突出している。前記突出部分は、光出力窓を有している。前記光ガイドは、入力窓において前記アンビエント光源によって発される前記アンビエント光を受け取り、前記リフレクタに前記アンビエント光ビームを供給する。前記リフレクタは、前記投射領域に向かって前記出力窓を経て前記アンビエント光ビームを反射する。
一実施例において、前記光ガイドの長さは、異なる有色の発光体が使用されている場合、アンビエント光源によって放射される前記アンビエント光の最適な混合を得るために前記ミラーの後方平面の長さと実質的に同一である。
一実施例において、前記光ガイドは、前記後方平面と平行であって、前記リフレクタに向かって前記アンビエント光源から延在している方向に対して垂直な方向において規定されている増大している幅を有するために成形される。このような形状は、全内反射が維持されるという有利な点を持っている。代替的には、又は付加的には、前記幅は、前記後方平面に対して垂直な方向において、前記リフレクタに向かって前記アンビエント光源から延在している方向において増大することもできる。
一実施例において、前記アンビエント光源は、複数の異なる有色の発光体を有している。これらの異なる色は、白色光を生成することが可能であるように、選択されることもできる。前記異なる色は、表示パネルのピクセルの原色に対応するように選択されることもでき、前記アンビエント光によって生成されることができる色と投射された画像の色との間の最適な整合を得るように、投射される画像を生成する。
一実施例において、前記システムは、前記画像の中央に対して前記アンビエント光領域の位置の調整を可能にする調整装備を有している。このことは、画像の異なる寸法のための前記アンビエント光領域の正しい位置を得ることを可能にする。前記画像の異なる寸法は、異なるプロジェクタ、前記投射領域に対する特定のプロジェクタの異なる距離、又は投射されるべき前記画像のズームの使用によるものである。
一実施例において、調整設備が、前記コリメータ、前記光ガイド又は前記リフレクタに対して傾斜を適用する。
一実施例において、前記アンビエント光生成器は、前方プロジェクタの一体部分である。この一体部分は、前記前方プロジェクタのキャビネット内に位置決めされても良く、又は工場において(又はサービスアクションによって)前記投射レンズ又はミラーに取り付けられても良い。前記ユーザが、当該システムを位置合わせする必要はない。
一実施例において、前記アンビエント光生成器は、前方プロジェクタに対する別個のアクセサリである。前記アクセサリは、前記ユーザによって前記前方プロジェクタに取り付けられることができる。
本発明のこれら及び見地は、以下に記載される実施例を参照して明らかになり、説明されるであろう。
投射レンズを備える前方プロジェクタの実施例を模式的に示している。 投射ミラーを備える前方プロジェクタの実施例を模式的に示している。 光ガイドの実施例を模式的に示している。 光ガイドを使用しているアンビエント光生成器の他の実施例を模式的に示している。
異なる図において同一の符号を有している項目は、同じ構造的なフィーチャ及び同じ機能を有している、又は同じ信号であることに留意されたい。このような項目の機能及び/又は構造は説明されており、これらの繰り返しの説明は、詳細に記載される必要はない。
図1は、投射レンズを備える前方プロジェクタの実施例を模式的に示している。前方プロジェクタFPは、3つの表示パネルDP1、DP2及びDP3、再結合立方体RC(文献においては、X―プリズムと称されている)と、アンビエント光源LSと、投射レンズPLと、信号処理器SPとを有している。
一例として、この実施例は、表示パネルDP1が、画像の赤色部分FP1を供給し、表示パネルDP2が緑色部分FP2を供給し、表示パネルDP3が青色部分FP3を供給すると仮定することによって、説明されるであろう。しかしながら、赤、緑及び青色以外の何らかの他の原色の集合も、同様に使用されることができる。表示パネルDP1、DP2及びDP3を照明している光源は、図示されていない。
表示パネルDP1によって生成されている赤色の画像部分FP1は、この入力側IS1において再結合立方体RCに入り、赤色光を反射すると共に緑色光を透過する半透明色リフレクタM1によって反射される。従って、表示パネルDP1から生じている赤色光は、再結合立方体RCの前記出力側OSに向かって半透明色リフレクタM1によって反射される。表示パネルDP3によって生成される青色画像部分FP3は、入力側IS3において再結合立方体RCに入り、青色光を反射すると共に緑色光を透過する半透明色リフレクタM2によって反射される。従って、表示パネルDP3から生じている青色光は、半明色リフレクタM2によって再結合立方体RCの出力側OSに向かって反射される。表示パネルDP2から生じている緑色光は、半透明色リフレクタM1及びM2の両方を通過して、出力側OSにおいて再結合立方体RCを出る。画像ビームILBは、投射領域PA上の画像PIとして投射レンズPLによって投射される。
示されている実施例において、アンビエント光源LSは、プロジェクタレンズLSの周りに配されており、アンビエント光をコリメータCOの入力側に発する。前記アンビエント光ビームは、この出力側においてコリメータCOを出て、リフレクタRFに向かって指向される。リフレクタRFは、投射領域PAに向かうアンビエント光ビームALBとしてコリメータCOを出るアンビエント光ビームを反射するように成形されている。好ましくは、前記アンビエント光ビームは、投射された画像PIに隣接してアンビエント光領域ALIを直接的に照明するために投射される。しかしながら、間隙が、投射された画像PIとアンビエント光領域ALIとの間に設けられても良い。
上述のアンビエント光源LS、前記コリメータ、及びリフレクタは、例えば、表示パネルDP1、DP2及びDP3の真っ直ぐな側に対応している環形として又は正方形としてプロジェクタレンズLSを包囲していることに留意されたい。更に、アンビエント光が言及されている場合、(複数の)前記アンビエント光源によって生成される光を意味しており、前方プロジェクタFPの周囲環境に現れる光を意味しているのではないことに留意されたい。
アンビエント光源LS、コリメータCO及びリフレクタRFは、完全な円にわたって延在していなければならないわけではない。例えば、アンビエント光のみが、投射された画像PIの左右の側のみにおいて生成されなければならない場合、2つの光源LS、2つのコリメータCO及び2つのリフレクタRFが、投射レンズPLの両側で使用されることができる。今、リフレクタRFは、長方形の2つの対向する側を形成することもできる。前記アンビエント光が、投射された画像PIの左右の側及び上下の側において生成されなければならない場合、4つの光源LS、コリメータCO及びリフレクタRFが、長方形に配されている1つのものの代わりに、使用されることもできる。
前記コリメータ及びリフレクタは、前記投射された画像が前記アンビエント光ビームによって妨害されるのを最小限にするために、前記画像に隣接して前記アンビエント光領域の境界における鋭いカットオフを得るように設計されることができる。このようなコリメータ及びリフレクタの設計は、例えば、国際特許出願公開第2006/033040号パンフレット及び国際特許出願公開第2006/033042号パンフレットから知られている。
図1に示されているように、(複数の)アンビエント光源LS、(複数の)コリメータCO及び(複数の)リフレクタRFの組み合せは、画像光ビームILBに対して垂直な(又は、再結合立方体RCの出力側OSと平行な)平面内に配されることができる。好ましくは、この平面は、投射レンズPLを通って走っている。アンビエント光源LSは、投射レンズPLの側部に対して最も近くに配され、コリメータCOは、アンビエント光源LSとリフレクタRFとの間に位置決めされている。この配置は、アンビエント光源LS、コリメータCO及びリフレクタの組合せは、投射レンズPLに直接的に又は間接的に取り付けられることができ、投射されるべき前記画像と同じ平面内に投射されるべき前記アンビエント光を供給するという有利な点を持っている。
アンビエント光源LS及びコリメータCOの配置が、予め規定されている垂直な平面内になければならないというわけではないことに留意されたい。例えば、コリメータCOを出る光ビームは、この平面に関して角度を有していても良い。例えば、光源LSは、コリメータCOよりも再結合立方体RCに対して近くに配されることもできる。リフレクタRFは、依然として、アンビエント光ビームALBを表示領域PA上の同じ位置に投射するように、対応して適応化されなければならない。
信号プロセッサSPは、入力画像信号IDSに従うこれらのピクセルの透過を制御するために、表示パネルDP1、DP2及びDP3に、それぞれ、駆動信号DS1、DS2及びDS3を供給する。3つの表示パネルDP1、DP2及びDP3が使用されているので、赤、緑及び青色ピクセルが同時に生成されることができる。単一の表示パネルが設けられている場合、赤、緑及び青色のサブ画像が、例えば、前記単一の表示パネル上に当たる光の色を系列的に変化させることによって、時系列的に生成されることができる。単一の表示パネルが使用される場合、再結合立方体RCは不要である。
調整器AMは、アンビエント光領域ALIの位置を変更するようにリフレクタRFを傾斜するためにリフレクタRFに機械的に結合されている。代替的には、この代わりに、又はこれに加えて、調整器AMは、コリメータCOを傾斜するために前記コリメータに機械的に結合されている。リフレクタRFは、コリメータCOとは別個に傾斜されることができる機械的に別個のミラーであっても良い。代替的には、アンビエント光源LS、コリメータCO及びリフレクタRFのアセンブリ全てが、傾斜されることもできる。
図2は、投射ミラーを備える前方プロジェクタの実施例を模式的に示している。前記前方プロジェクタは、ミラーMIを介して投射領域PI上に投射される画像を生成する投射ユニット(図示略)を有している。このような投射ユニット及びミラーを使用している前方プロジェクタは、国際特許出願公開第2004/112386号パンフレットに開示されている。本発明の前記関連する問題は、アンビエント光生成器がミラーMIに取り付けられるということである。当該プロジェクタからの光ビームは、LBPによって示される。この種の前方プロジェクタに関して、ミラーMI以外の他のフィーチャは、これらが本発明の理解に関連しているわけではないので、議論しない。
ミラーMIは、反射性である前方平面FPMを有しており、従って、前記画像光ビームを投射領域PAに向かって反射する。ミラーMIは、前方平面FPMに対向している後方平面BPMを有している。アンビエント光源及び光ガイドの第1の組合せ及び第2の組合せのスタックが、後方平面BPMに配されている及び後方平面BPMに平行に配されている。前記第1の組合せは、光源LS1及び光ガイドLG1を有しており、前記第2の組合せは、光源LS2及び光ガイドLG2を有している。
光ガイドLG1は、ミラーMIの傍又はミラーMIの特定のエッジにおける光入力窓IW1を有しており、リフレクタRF1は、前記特定のエッジに対向するミラーMIのエッジに配されている。アンビエント光源LS1は、光ガイドLG1の前記光入力窓に設けられている。光ガイドLG1は、リフレクタRF1が、投射領域PAに向かって出力窓OW1を介して光ガイドLG1内に光を反射することができるように、ミラーMIの後方平面の後ろから突出しなければならない。出力窓OW1を出ているアンビエント光ビームは、ALB1と称される。示されている実施例において、リフレクタRF1は、後方平面BPLに関して45度の角度の下で配され、出力窓OW1は、後方平面BPMと平行に延在している。リフレクタRF1及び出力窓OW1の実際の方位は、異なって選択されても良い。大切なのは、アンビエント光ビームALB1が、所望の領域に指向されるということである。
第2の光ガイドLG2は、前記特定のエッジに対向するエッジの近くに又は当該エッジに光入力窓IW2を有しており、リフレクタRF2は、前記特定のエッジに配されている。アンビエント光源LS2は、光ガイドLG2の前記光入力窓に設けられている。光ガイドLG2は、リフレクタRF2が投射領域PAに向かって出力窓OW2を介して光ガイドLG2内に光を反射することができるように、ミラーMIの後方平面の後ろから突出していなければならない。出力窓OW2を出るアンビエント光ビームは、ALB2と称されている。示されている実施例において、リフレクタRF2は、後方平面BPLに関して45度の角度の下で配され、出力窓OW2は後方平面BPMに対して平行に延在している。リフレクタRF2及び出力窓OW2の実際の方位は、異なって選択されても良い。
アンビエント光源LS1及びLS2は、複数の異なる有色のLEDのものを有していても良い。
示されてはいないが、調整器(図1におけるAM)は、前記リフレクタがコリメータCOから機械的に分離されている場合、リフレクタRF1(RF2)と機械的に結合されていても良い。又は、代替的には、調整器AMは、リフレクタRF1、RF2が光ガイドLG1(LG2)を有する1つの部分である場合、光ガイドLG1(LG2)と機械的に結合されることができる。代替的には、調整器AMは、光ガイドLG1、LG2及びリフレクタRF1(RF2)の両方に、アンビエント光領域ALIの位置を調整するように前記リフレクタ及び光ガイドを傾斜するために機械的に結合されることができる。調整器AMは、光源、コリメータ、前記光ガイド及び前記リフレクタの前記アセンブリを傾斜することもできる。前記リフレクタは、光ガイドを有する1つの部分であっても良い。
一実施例において、図2に示されている前記アセンブリは、前記ミラー表面に垂直な中央軸の周りに90度以上回転されており、この結果、前記アンビエント光は、上下の側の代わりに、前記画像の左右の側に投射される。代替的には、前記アンビエント光は、前記ミラー表面の上、下、左及び右側に設けられることもできる。
図3は、光ガイドの実施例を模式的に示している。図3に示されている光ガイドLG1は、図2に示されているようなミラーMIの後方平面BPMに取り付けられることができる。光ガイドLG1は、出力窓OW1に対して比較的小さい入力窓IW1を備える台形の形状を有している。入力窓IW1の寸法は、光源LS1において使用される光発光体の寸法及び数に関連している。出力窓OW1の寸法は、アンビエント光ビームALB1によって覆われる領域の寸法によって規定される。前記台形の形状は、全内反射が維持されるという有利な点を有する。
代替的には又は付加的には、光ガイドLG1は、前記ミラー面に対して垂直な方向において前記アンビエント光源LS1から出力窓OW1に向かってより広くなっていても良い。例えば、入力窓IW1の幅は、2mmであり、出力窓OW1の幅は7mmである。
図2に示される前記光ガイドLG2は、前記同じ形状を有しても良いが、出力窓OW1の近くにおける自身の入力窓IW2と、入力窓IW1の近くにおける自身の出力窓OW2とを有している。
図4は、光ガイドを使用しているアンビエント光生成器の他の実施例を模式的に示している。光ガイドLG1及びLG2は、同一平面内に配されており、両方ともミラーMIの後方平面BPMに取り付けられている。アンビエント光源LSは、2つの光ガイドLG1、LG2の中間に配されており、ぞれぞれ、光ガイドLG1及びLG2の入力窓IW1及びIW2の両方内に光を発する。単一のアンビエント光源LSの代わりに、異なる光源が、色及び強度が別個に制御されることができるように、異なる光ガイドLG1、LG2のために使用されることもできる。再び、図2に示されているように、光ガイドLG1は、ミラーMIの後方から突出しているリフレクタRF1及び出力窓OW1を有している。同じ態様において、光ガイドLG2は、ミラーMIの後方から突出しているリフレクタRF2及び出力窓OW2を有している。
前記光ガイドが曲げられた形状を有しても良いことに留意しなければならない。例えば、アンビエント光源LSが、2つ以上の光ガイド内に入力されなければならない場合、これらの光ガイドは、前記ミラーのエッジに向かって延在するように曲がっていなければならないというよりは、前記ミラー面と平行に入力窓を有していても良い。
上述の実施例は、本発明を限定するというよりはむしろ説明しているものであり、当業者であれば、添付請求項の範囲を逸脱することなく多くの代替的な実施例を設計することができることに留意されたい。例えば、前記アンビエント光源の色及び/又は輝度は、投射された画像PIの内容に適しているアンビエント光を得るように変調されることができる。前記投射された画像の異なる側に隣接している前記アンビエント光ビームを生成するアンビエント光源の色及び強度は、例えば、関連する境界の近くの画像内容に従って変化するように、異なって制御されても良い。
前記請求項において、括弧内に配されている如何なる符号も、前記請求項を制限するものとしてみなされてはならない。「有する」なる語の使用は、前記請求項に述べられているもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの異なった要素を有するハードウェアによって、及び最適にプログラムされたコンピュータによって実施化されても良い。幾つかの手段を列挙している装置請求項において、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一の項目によって実施されても良い。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないと示すものではない。

Claims (9)

  1. 画像光ビームを生成する手段と、
    前記画像光ビームを、前方平面及び後方平面を有するミラー手段を介して、投射領域における画像の表示のために前記投射領域上に投射する手段と、
    アンビエント光ビームを生成する手段であって、
    アンビエント光を生成するアンビエント光源、
    前記アンビエント光ビームを供給するようにアンビエント光を受け取る光ガイド、及び
    前記アンビエント光ビームを、前記画像に隣接するアンビエント光領域を得るように前記投射領域に向かって反射するリフレクタ、
    を有する手段と、
    を有するシステムにおいて、
    前記画像光ビームを投射する手段は、投射レンズを有しており、前記アンビエント光ビームを生成する手段が少なくとも部分的に前記投射レンズの周りに配されており、
    前記アンビエント光源と少なくとも1つの前記光ガイドとが、前記ミラー手段の前記後方平面に配されている、
    システム。
  2. 前記アンビエント光ビームを生成する手段は、リメータを有しており、前記アンビエント光源、前記コリメータ及び前記リフレクタの配置は、前記アンビエント光源が前記投射レンズに最も近くにあると共に、前記コリメータは前記アンビエント光源と前記リフレクタとの中間にあるように、配されている、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記コリメータ及び前記リフレクタが前記画像に隣接して前記アンビエント光領域の境界において鋭いカットオフを得るように設計されている、請求項2に記載のシステム。
  4. 前記アンビエント光ビームを生成する手段は、前記投射レンズの平面と平行に又は前記投射レンズの平面内に配されており、前記平面は、前記画像光ビームに対して実質的に垂直に延在している、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記アンビエント光源は、複数の異なる有色光の発光体を有する、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記画像の中央に対して前記アンビエント光領域の位置を調整する調節手段を更に有する、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記調節手段が、コリメータ、前記光ガイド、前記リフレクタ及び前記アンビエント光源の、何れか1つを別個に又は何らかの組み合わせを傾斜する、請求項6に記載のシステム。
  8. 前記アンビエント光ビームを生成する手段が前方プロジェクタの一体部分である、請求項1に記載のシステムを有する前記前方プロジェクタ。
  9. 前記アンビエント光ビームを生成する手段は前方プロジェクタに対して別個のアクセサリである、請求項1に記載のシステムを有する前記前方プロジェクタ。
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