(57)【要約】  傾斜軸線が第１の平面上に配置された少なくとも１つのマイクロ・ミラーと、第２の平面上に配置された、傾斜軸線に平行である光源軸線上に配置されたいくつかの光源とを用いて投影装置が形成される。
2007507003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面の上に配置された第１の傾斜軸線を有する第１のマイクロ・ミラーと、
前記第１のマイクロ・ミラーに光学的に結合され、かつ第２の平面上に配置された光源軸線に沿って配置された複数の光源であって、前記第２の平面上に配置された前記光源軸線は前記第１の平面上に配置された前記第１の傾斜軸線に対して平行である光源と
を備える投影エンジン。
【請求項２】
前記光源は、前記第１の傾斜軸線と平行な方向に広がる照射円錐角で照射する請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項３】
前記光源は、赤色光源、青色光源、緑色光源から成る群のうちの少なくとも２つを含む原色光源である請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項４】
前記光源は少なくとも１つのソリッド・ステート型光源を含む請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項５】
前記少なくとも１つのソリッド・ステート型光源は少なくとも１つの発光ダイオードを含む請求項４に記載の投影エンジン。
【請求項６】
前記投影エンジンは、前記第１のマイクロ・ミラーと同じ第１の傾斜軸線を有する第２のマイクロ・ミラーとを含む複数のマイクロ・ミラーを有するマイクロ・ミラー・デバイスを備える請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項７】
前記投影エンジンは、前記第１のマイクロ・ミラーと前記第１の平面に配置された第２の傾斜軸線を有する第２のマイクロ・ミラーとを含む複数のマイクロ・ミラーを有するマイクロ・ミラー・デバイスを備え、前記光源軸線も前記傾斜軸線に対して平行である請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項８】
前記光源は直交しない角度で前記第１のマイクロ・ミラーに光学的に結合された請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項９】
前記光源は前記第１のマイクロ・ミラーの上に直接投影する請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項１０】
前記第１の傾斜軸線は斜めになった傾斜軸線である請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項１１】
前記第１の傾斜軸線は水平傾斜軸線または垂直傾斜軸線のうちの選択された傾斜軸線である請求項１に記載の投影エンジン。
【請求項１２】
投影レンズと、
第１の平面上に配置された複数の平行な傾斜軸線を有する複数のマイクロ・ミラーを含むマイクロ・ミラー・デバイスと、
前記マイクロ・ミラー・デバイスを通して前記投影レンズに光学的に結合され、かつ第２の平面上に配置された光源軸線に沿って配置され、その光源軸線が前記傾斜軸線に対して平行である複数の光源であって、光源とを備える投影システム。
【請求項１３】
前記複数の光源は前記傾斜軸線と平行な方向に広がる照射円錐角で照射する請求項１２に記載の投影システム。
【請求項１４】
前記複数の光源は、赤色光源、青色光源、緑色光源から成る群のうちの少なくとも２つを含む請求項１２に記載の投影システム。
【請求項１５】
前記複数の光源は少なくとも１つのソリッド・ステート型光源を含む請求項１２に記載の投影システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのソリッド・ステート型光源は少なくとも１つの発光ダイオードを含む請求項１５に記載の投影システム。
【請求項１７】
前記複数の光源は直交しない角度で前記マイクロ・ミラー・デバイスに光学的に結合された請求項１２に記載の投影システム。
【請求項１８】
前記複数の光源は前記マイクロ・ミラーの上に直接投影する請求項１２に記載の投影システム。
【請求項１９】
前記投影システムは、
前記マイクロ・ミラーと前記光源を制御してイメージを投影するために前記マイクロ・ミラーと前記光源に結合されたプロセッサと、
前記プロセッサへ前記イメージの画素データをデジタル形態で入力するのを容易にするために前記プロセッサに結合されたデジタル入力インタフェースとをさらに備える請求項１２に記載の投影システム。
【請求項２０】
前記投影システムはテレビ・チューナをさらに備える請求項１９に記載の投影システム。
【請求項２１】
前記傾斜軸線の少なくとも１つは斜めになった傾斜軸線である請求項１２に記載の投影システム。
【請求項２２】
前記第１の傾斜軸線の少なくとも１つは水平傾斜軸線または垂直傾斜軸線のうちの選択された傾斜軸線である請求項１２に記載の投影システム。
【請求項２３】
選択的に光を放出させるために、第１の平面上に配置された光源軸線上に配置された複数の光源を制御する工程と、
前記光源によって選択的に放出された光を選択的に反射させるために、前記光源に光学的に結合された複数のマイクロ・ミラーを、少なくとも１つは前記光源軸線と平行である複数の傾斜軸線に対して、選択的に傾斜させるように制御する工程と
を含む投影装置における動作方法。
【請求項２４】
前記複数の光源を制御する工程は、前記光源を制御して前記傾斜軸線と平行な方向に広がる照射円錐角で光を放出させる工程を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記方法は投影されるイメージのための入力をデジタル形態で受け取る工程と、
少なくとも一部には受け取られた入力に基づいて、両制御工程を実行する工程とをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来、高強度放電ランプを採用した投影システムの投影エンジンが設計されてきた。これらの先行技術の投影エンジン／システムはいくつかの欠点がある。例えば、このランプは典型的には寿命が比較的短く、最初に使用した後で輝度が低くなる。さらに、投影エンジン／システムが初めてオンされるとき、ランプが暖まるまでに相当な時間待つことになる。この期間中、イメージは使用不可能であるし、使用可能なイメージは質が悪い。また、動作中に生じた熱を放散させるには能動的な冷却装置が典型的には必要となる。
【０００２】
その結果、ソリッド・ステート型光源を採用した投影エンジンや投影システムを大規模に開発し、製造することに多くの関心が寄せられてきた。そのような投影エンジン／システムは典型的には上記の不利を有さないか、上記の不利の程度は低い。ソリッド・ステート型光源の例には限定するものではないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ・ダイオード等がある。
【０００３】
図１は典型的なソリッド・ステート型光源とマイクロ・ミラー光弁ベースの投影システム・アーキテクチャの平面図を示している。この平面図は投影システムの上面図または側面図である。図示のように、ソリッド・ステート型光源ベースの投影システム１００はそれぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）光の源となるＬＥＤ１０２〜１０６などのいくつかの原色ソリッド・ステート型光源を含む。ＬＥＤ１０２〜１０６は直交して配置され、プリズムまたはダイクロイック・コンバイナ１０８の３側面の上側にそれぞれ配置されている。プリズムまたはダイクロイック・コンバイナ１０８を用いてＬＥＤ１０２〜１０６によって放出された光が結合される。さらに、結合された光を増強するために、光インテグレータ１１０が光路内に設置されている。増強された光がミラー１１２を用いてマイクロ・ミラー・デバイス１１４に反射される。
【０００４】
マイクロ・ミラー・デバイス１１４は、「オン」位置または「オフ」位置に個々に傾斜して、ミラー１１２から反射された増強された光を選択的に投影レンズ１１６に向けて（「オン」）反射するか、投影レンズ１１６から離れた方に（「オフ」）反射するいくつかのマイクロ・ミラーを含む。その結果、画素に対応する各ミラーを用い、それらの位置を選択的に制御することによって、動画を形成する一続きのイメージを含む、イメージまたは一続きのイメージが投影され得る。
【０００５】
図１のアーキテクチャは十分に働くが、コストを削減することおよび／または次世代の投影エンジンと投影システムの信頼性を増大させることに関してさらに改善することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
添付図面を用いて本発明の実施形態を記載するが、同様の参照符号は類似する要素を示す。
【０００７】
本発明の実施形態には限定するものではないが、軸線平行なマイクロ・ミラーと光源を有する投影エンジンと投影システムを含む。
【０００８】
以下の説明では、本発明の実施形態の種々の態様を記載する。しかし、当業者であれば記載の態様の一部だけまたは全部を用いて他の実施形態が実施できることは明白であろう。説明のために、実施形態を完全に理解できるように、具体的な数、材料、構成を説明する。しかし、当業者であれば具体的な詳細を用いずに他の実施形態は実施できることは明白であろう。他の場合には、わかり易いように周知の特徴は省略または簡素化される。
【０００９】
種々の動作は、実施形態を理解する際に最も有用である形で、複数の別個の動作として順番に説明されるが、説明の順序はそれらの動作が必然的にその順番に依存するものであることを意味するものと解釈されるべきではない。特にこれらの動作は提示した順番で行われる必要はない。
【００１０】
「１実施形態」という句を繰り返し用いる。この句は全般的には同じ実施形態を意味するものではないが、同じ実施形態を意味することある。文脈が特に指定しない限り、「備える」、「有する」、「含む」という用語は同義である。
【００１１】
図２を参照すると、（投影システムの一部である）本発明の一実施形態の投影エンジン２００の平面図が示されている。図１と同様、この平面図は投影エンジン／システム２００の上面図または側面図である。図示のように、この実施形態に関し、投影エンジン／システム２００は、図示のように互いに光学的に結合された光源２０８、マイクロ・ミラー・デバイス２１４、投影レンズ２１６を含む。
【００１２】
（図２の平面に直交する平面のマイクロ・ミラー・デバイス２１４の平面図である）図３にさらに詳細に示すように、マイクロ・ミラー・デバイス２１４はいくつかのマイクロ・ミラー３０２を含む。具体的には、各マイクロ・ミラー３０２は傾斜軸線３０４を有し、マイクロ・ミラーはこの傾斜軸線に対して１つまたは複数の方向に傾斜してマイクロ・ミラー３０２に少なくとも２つの位置を取らせることができる。一方の位置では、マイクロ・ミラー３０２は投影レンズ２１６に向かって光を反射させる。この位置では、マイクロ・ミラー３０２を「オン」位置と言う。別の位置では、マイクロ・ミラー３０２は投影レンズ２１６から離れる方向に光を反射する。この他方の位置では、マイクロ・ミラー３０２を「オフ」位置と言う。
【００１３】
したがって、再び図２を参照すると、光源２０８から選択的に放出された光は、マイクロ・ミラー・デバイス２１４のマイクロ・ミラー３０２によって、あるイメージまたは動画を形成する一続きのイメージを含む、一続きのイメージを投影するのに使用する投影レンズ２１６に向かって選択的に反射される。
【００１４】
種々の実施形態では、各マイクロ・ミラー３０２はあるイメージのある画素に対応している。
【００１５】
この実施形態に関する図２をさらに参照すると、光源２０２〜２０６は発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ・ダイオード、または同様の他の発光素子などのソリッド・ステート型光源であることが好ましい。さらに、光源２０２〜２０６は原色光源であってよい。種々の実施形態では、原色光源２０８は赤（Ｒ）色光源２０４、緑（Ｇ）色光源２０６、青（Ｂ）色光源２０８各々のうちの少なくとも１つを含む。他の原色を用いた別の実施形態が実施されてもよい。
【００１６】
（マイクロ・ミラー３０２の斜めになった端面図である）図４ａ〜４ｂにさらに詳細に示すように、典型的には、「オン」位置と「オフ」位置との間の傾斜の量は約１４°である。図４ａ〜４ｂに示した実施形態に関し、マイクロ・ミラー３０２は２方向に傾斜する。しかし、先に記載のように別の実施形態では、マイクロ・ミラー３０２は一方向のみに傾斜してもよい。
【００１７】
再び図２を参照すると、構成する光源２０２〜２０６を備える光源２０８が、光源軸線と呼ばれる軸線２１２に沿って配置されている。
【００１８】
（マイクロ・ミラー・デバイス２１４と光源２０８の斜視図である）図５にさらに詳細に示すように、光源２０２〜２０６が配置された光源軸線２１２は傾斜軸線３０４ａ〜３０４ｇに対して平行であることが有利である。
【００１９】
図示のように、ｘ軸とｚ軸が「下」辺５０２と「右」辺５０４にそれぞれ一致し、かつ原点がマイクロ・ミラー・デバイス２１４の「右下」角５１０に一致する座標系を用いると、斜めになったマイクロ・ミラーの傾斜軸線３０４ｄは地点（ａ、０、０）と（０、０、ｃ）を含んだ線と一致するとみなすことができ、この傾斜軸線はｙ＝０の平面上に配置されている。幾何学的には、この線は等式ｚ＝−（ｃ／ａ）＊ｘ＋ｃ（ｙ＝０）によって特徴付けられる。
【００２０】
同じ座標系を用いると、光源軸線２１２はｙ＝ｂである平面上に配置された地点（−ａ、ｂ、０）および（０、ｂ、０）を含む線と一致するものとみなされる。幾何学的には、この線は等式ｚ＝−（ｃ／ａ）＊ｘ（ｙ＝ｂ）によって特徴付けることができる。
【００２１】
したがって、傾斜軸線３０４ｄと光源軸線２１２は互いに平行である。同様に、傾斜軸線３０４ａ〜３０４ｃと３０４ｅ〜３０４ｇは傾斜軸線３０４ｄに対して平行であるので、これらの傾斜軸線３０４ａ〜３０４ｃ、３０４ｅ〜３０４ｇと光源軸線２１２も互いに平行である。
【００２２】
各マイクロ・ミラー３０２が傾斜して光をレンズ２１６に向けて反射させるか、またはレンズ２１６から離れた方に反射させる幾何学的様式の点では、他の軸線配置に比べて「平行な」光源軸線２１２は有利には、「最大」または「最も柔軟性のある」幾何学的範囲を提供して光源２０２〜２０６の複数の光源に適応する。
【００２３】
さらに、種々の実施形態では、光源２０８は傾斜軸線３０４に対して平行な方向に広がった照射円錐角を用いて照射するように設計される。アナモルフィック照射は、コントラストを失うことなしに明るさを強めることができる。
【００２４】
したがって、そのように配置された場合、複数の光源２０２〜２０６、特にソリッド・ステートの実施形態を用いて所望のアナモルフィック照射を行う光源２０８を形成することができる。また、プリズム／ダイクロイック・コンバイナも光インテグレータも使用しなくても、投影エンジン／システム２００を形成することができる。その結果、そのように形成された投影エンジン／システム２００はより小型で、恐らくは費用効果が高いだけでなく、恐らくはコントラストを失うことなく明るくできる。
【００２５】
さらに図５を参照すると、相互に平行であることに加えて、この実施形態に関して、「オン」状態が投影レンズを通して導かれるように、光源軸線２１２はマイクロ・ミラー・デバイス２１４の一方の側に「オフセット」される。すなわち、光源２０４〜２０８は角度を付けてまたは非直交状態でマイクロ・ミラー・デバイス２１４のマイクロ・ミラー３０２の上に投影する。理解し易いように、図５の座標系に関し（（＋／−ｚ方向へはオフセットしていない）−ｘ方向への）１つのオフセット位置のみを示すが、光源軸線２１２が他の方向にオフセットされた別の実施形態が実施されてもよい。これらの他の方向には、限定するものではないが、＋／−ｚ方向へオフセットされた−ｘ方向のオフセット、あるいは＋／−ｚ方向へオフセットされたか、またはオフセットされていない＋ｘ方向がある。
【００２６】
再び図３、５を参照すると、理解し易いように、各マイクロ・ミラー・デバイス２１４に関してマイクロ・ミラー１６枚のみを示しているが、実際、マイクロ・ミラー・デバイス２１４は典型的にはさらにいくつかのマイクロ・ミラーを含む。例えば、マイクロ・ミラー・デバイス２１４の種々の実施形態は１０２４枚ものマイクロ・ミラーを含むことができる。
【００２７】
さらに、理解し易いように、傾斜軸線３０４が斜めになったものだけを示し説明しているが、実際、マイクロ・ミラー３０２は水平軸線または垂直軸線に対して傾斜するようにできる。前者の場合、水平軸線はマイクロ・ミラー３０２の中央部分に沿って水平に走る（２つの実質的に等しい部分に、すなわち「上方」部分と「下方」部分にマイクロ・ミラー３０２を分割する）。相応して、光源軸線２１２は平行な「水平」軸線であろう。
【００２８】
後者の場合、垂直軸線はマイクロ・ミラー３０２の中央部分に沿って垂直に走る（２つの実質的に等しい部分、すなわち「左」部分と「右」部分にマイクロ・ミラー３０２を分割する）。相応して、光源軸線２１２は平行な「垂直」軸線であろう。
【００２９】
換言すれば、傾斜軸線３０４はいくつかのタイプの傾斜軸線のうちの任意の１つである。光源２０２〜２０６がそれに応じて実質的に平行な軸線上に配置された光源２０８を形成して、光源２０２〜２０６のうちの複数の所望の光源に対処するのに十分な量の空間と柔軟性を提供する投影エンジン／システム２００の実施形態が形成される。
【００３０】
図１、５を参照すると、理解し易いように、３つの光源２０４〜２０６を示しているが、より多い光源または少ない光源が平行な光源軸線２１２に沿って配置された別の実施形態で実現することもできる。さらに、光源２０４〜２０６を、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ／レーザ・ダイオードなど個々の原色ソリッド・ステート型光源として記載してきたが、複数の色のソリッド・ステート型光源、および／または他の原色の光源を用いた別の実施形態で実現することもできる。
【００３１】
ここで図６を参照すると、本発明のある実施形態の投影システムを図示するブロック図が示されている。図示のように、投影システム６００は、先に記載のように、相互に光学的に結合された、マイクロ・ミラー・デバイス２１４、光源２０８、投影レンズ２１６を含む。
【００３２】
さらに、図示のように投影システム６００は、相互に結合されたプロセッサ６０２とデジタル入力インタフェース６０４、さらには先に列挙した要素を含む。
【００３３】
デジタル入力インタフェース６０４は投影されるイメージのデータをプロセッサ６０２にデジタル形態で提供し易いようにするものである。先に記載のように、このイメージは一続きのイメージの、特に、動画を形成する一続きのイメージのイメージである。次に、プロセッサ６０２は提供されたデータに基づいて光源２０８とマイクロ・ミラー・デバイス２１４のマイクロ・ミラー３０２を相応して制御して投影レンズ２１６を通してイメージを投影し易くする。
【００３４】
プロセッサ６０２とデジタルＩ／Ｏインタフェース６０４は相応する幅広い範囲の要素を表す。種々の実施形態では、プロセッサ６０２は汎用マイクロプロセッサであってよいが、他の実施形態では、専用の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよい。同様に、種々の実施形態では、デジタルＩ／Ｏインタフェース６０４は、例えば、ＤＶＩに準拠した（または互換性のある）インタフェース（すなわち、ＤＤＷＧによって発行されたＤＶＩ  １．０仕様に準拠または適合する）であってもよい。［ＤＶＩ＝Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、およびＤＤＷＧ＝Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ］
【００３５】
このように、上記説明から、軸線平行なマイクロ・ミラーと光源を有する投影エンジンと投影システムを記載してきたことが理解できよう。上記実施形態の点で本発明を記載してきたが、当業者であれば本発明が記載の実施形態に限定されるものではないことが理解できよう。添付の特許請求の精神と範囲内で変更し、改変された他の実施形態で実施されてもよい。したがって、この記載は限定するものではなく例示であるとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】典型的な先行技術のソリッド・ステート型光源ベースの投影エンジン／システムを示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態の投影エンジン／システムを示す平面図である。
【図３】その傾斜軸線およびオン／オフ位置を含むマイクロ・ミラーの前面図である。
【図４】一実施形態のマイクロ・ミラーを示す斜めになった端面図である。
【図５】図２のマイクロ・ミラー・デバイスおよび光源を示す斜視図であり、幾何学的関係を含む。
【図６】一実施形態の投影システムの例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  ソリッド・ステート型光源ベースの投影システム、１０２〜１０６  ＬＥＤ、１０８  ダイクロイック・コンバイナ、１１０  光インテグレータ、１１２  ミラー、１１４、２１４  マイクロ・ミラー・デバイス、１１６  投影レンズ、２００  投影エンジン／システム、２０２、２０４、２０５、２０６、２０８  光源
【図１】
2007507003.tif 000003
【図２】
2007507003.tif 000004
【図３】
2007507003.tif 000005
【図４】
2007507003.tif 000006
【図５】
2007507003.tif 000007
【図６】
2007507003.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月26日(2006.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
同じ座標系を用いると、光源軸線２１２はｙ＝ｂである平面上に配置された地点（−ａ、ｂ、ｃ）および（０、ｂ、０）を含む線と一致するものとみなされる。幾何学的には、この線は等式ｚ＝−（ｃ／ａ）＊ｘ（ｙ＝ｂ）によって特徴付けることができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
さらに図５を参照すると、相互に平行であることに加えて、この実施形態に関して、「オン」状態が投影レンズを通して導かれるように、光源軸線２１２はマイクロ・ミラー・デバイス２１４の一方の側に「オフセット」される。すなわち、光源２０２〜２０６は角度を付けてまたは非直交状態でマイクロ・ミラー・デバイス２１４のマイクロ・ミラー３０２の上に投影する。理解し易いように、図５の座標系に関し（（＋／−ｚ方向へはオフセットしていない）−ｘ方向への）１つのオフセット位置のみを示すが、光源軸線２１２が他の方向にオフセットされた別の実施形態が実施されてもよい。これらの他の方向には、限定するものではないが、＋／−ｚ方向へオフセットされた−ｘ方向のオフセット、あるいは＋／−ｚ方向へオフセットされたか、またはオフセットされていない＋ｘ方向がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007507003.tif 000009
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007507003.tif 000010
【国際調査報告】
2007507003.tif 000011
2007507003.tif 000012
2007507003.tif 000013