(57)【要約】  本発明は、特定の投射平面を定めるスクリーン上に像を投射することが意図される投射モジュールに関する。モジュールは、それ自体が結像ビーム（４７）を放射するための手段を含む対物レンズ（４１）と、湾曲鏡（４４）と、結像ビームを偏向するための少なくとも２つの偏向表面（４２，４３）とを含み、これらの表面は対物レンズと湾曲鏡との間の結像ビームの経路内に配置される。本発明は、光モータ及び対応する投射システムにも関する。
2007531030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像ビームを放射するための手段を含む対物レンズと、
湾曲鏡とを含む、
特定の投射平面を定めるスクリーンの上に像を投射することが意図される投射モジュールであって、
前記結像ビームを偏向するために、少なくとも２つの偏向表面を含み、これらの表面は、前記対物レンズと前記湾曲鏡との間の前記結像ビームの経路内に配置されることを特徴とする投射モジュール。
【請求項２】
前記湾曲鏡は、双曲線鏡であることを特徴とする、請求項１に記載の投射モジュール。
【請求項３】
前記対物レンズの軸と前記投射平面との間の角度は１０°を越えないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の投射モジュール。
【請求項４】
前記投射される像が長方形であるとき、前記対物レンズの軸と前記スクリーン上に投射される像の長辺との間の角度は、１０°を越えないことを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項５】
前記投射される像が長方形であるとき、前記対物レンズの軸と前記スクリーン上に投射される像の短辺との間の角度は、２５°を越えないことを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項６】
前記偏向表面の少なくとも１つは、前記対物レンズから来る前記結像ビームを、前記投射平面に対して垂直な平面内の前記湾曲鏡上に方向変更するよう設計されたことを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項７】
前記偏向表面の少なくとも１つは、前記投射平面に対して垂直な平面と４０°と５０°との間の角度をなすことを特徴とする、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項８】
前記偏向表面は、平面的な表面であることを特徴とする、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項９】
前記偏向方面の少なくとも１つと関連付けられ且つ寄生光線の伝搬を防止するよう設計された少なくとも１つのマスクを含むことを特徴とする、請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項１０】
前記湾曲鏡は、少なくとも部分的に凸面であることを特徴とする、請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項１１】
前記湾曲鏡は、凸面であることを特徴とする、請求項１０に記載の投射モジュール。
【請求項１２】
前記湾曲鏡は、少なくとも部分的に凹面であることを特徴とする、請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の投射モジュール。
【請求項１３】
前記湾曲鏡は、凹面であることを特徴とする、請求項１２に記載の投射モジュール。
【請求項１４】
前記結像ビームを生成するよう設計された撮像装置と、
それ自体が、照明ビームを生成する、光源及び集束手段と、前記照明ビームを前記撮像装置上に偏向するための手段とを含む照明手段とを含む、
特定の投射平面を定めるスクリーンの上に像を投射することが意図される、投射システムのための光モータであって、
当該光モータは、請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の投射モジュールをさらに含むこと、並びに、前記照明ビームを方向変更するための前記手段は、前記照明ビームを方向変更するために、少なくとも２つの別個の偏向表面を含むことを特徴とする光モータ。
【請求項１５】
前記偏向表面の１つによって偏向されない前記照明ビームの部分は、前記偏向表面の１つによって反射されない前記結像ビームの前記部分と１０°未満の角度をなすことを特徴とする、請求項１４に記載の光モータ。
【請求項１６】
請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の投射モジュールを含むことを特徴とする、投射システム。
【請求項１７】
投射スクリーンを含み、前記投射モジュールは、後部を介して前記スクリーンを照明することを特徴とする、請求項１６に記載の投射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪曲なく広い投射角度を得るための投影モジュールに関する。本発明は、正面投射及び背面投射システムにおけるそのようなモジュールの適用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、背面投射機１の従来設計を示しており、その光軸はスクリーン上に中心化されている。背面投射機は、対物レンズ１３と、２つの平面的な偏向鏡１１，１３と、同様に平面的なスクリーン１０とを含む。この設計では、投射機によって放射される照明ビーム１４は、偏向鏡１１，１２によって折り返される。システムは、スクリーン１０に対して垂直な平面に対して対称的であり、ビームの光軸はこの平面内にある。投射機１は、１１０６×６２２ミリメートルの寸法を有するスクリーン１０のために４５センチメートルまでの深さｐを有し得る。スクリーンの対角線に沿う開口角は、約３８°でなければならない。約１０個ぐらいのレンズで構成される適度な費用の対物レンズで許容可能な歪曲及びＭＴＦ（変調伝達関数）を獲得し得る。
【０００３】
他の設計は、図２に示されるように、ビームを二度折り返すことである。この図面中に例証される背面投射機２は、対物レンズ２３と、相互に面し合い且つスクリーン２０と平行な２つの平面的な偏向鏡２１，２２とを含む。投射対物レンズの軸は、スクリーン２０の中心に対して垂直ではない。よって、投射機の深さｐ１を減少（例えば、約２０ｃｍ）することが可能である。しかしながら、背面投射機２の下方部分（即ち、スクリーンより下の部分）の高さｈ１は大きなままである。
【０００４】
Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ（Ｒ）によって出願された欧州特許出願ＥＰ１２０３９７７号は、非球面偏向鏡を含むビデオ背面投射機の幾つかの実施態様を記載しており、非球面偏向鏡は、光学収差及び投射機の全体的サイズを減少することを可能にする。図３は、対物レンズ３３と、第一平面偏向鏡３１と、非球面偏向鏡３２と、第二平面偏向鏡３６と、スクリーン３０とを含む背面投射機３を例証している。対物レンズ３３は、スクリーンに対する法線と約６０°の角度をなすので、放射ビーム３４は、先ず、鏡３４によってスクリーン３０に対して垂直な方向に偏向され、非球面鏡３２に至る。次に、ビームは、スクリーン３０に到達する前に、鏡３６によって一度折り返される。よって、全体的サイズは減少する。しかしながら、背面投射機２は、依然として嵩張るという欠点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、従来技術の欠点を軽減することである。
【０００６】
具体的には、本発明の１つの目的は、既知のシステムにおけるよりもさらに一層嵩張らない（正面投射型又は背面投射型）投射機、及び、投射モジュール又は光モータを製造することである。
【０００７】
本発明の目的は、投射像のサイズに依存して、投射機の深さ及び高さの両方を減少することでもある。
【０００８】
本発明の他の目的は、光学系が誘発し得る歪曲を補正することである。
【０００９】
具体的には、本発明の１つの目的は、この対物レンズにおいて（例えば）非球面型又は双曲線型の湾曲鏡を使用することである。双曲線鏡は、米国特許第５７１６１１８号に記載されているもののように既知であるが、大きな像を得るために、システムは大きな寸法でなければならない。そのような大型鏡を製造することの困難性の故に、そのようなシステムは工業規模で実現容易ではない。
【００１０】
本発明は、工業規模で実現可能であり且つ高品質の大型投射像を得るのを可能にする正面投射機又は背面投射機のための投射モジュールに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的のために、本発明は、特定の投射平面を定めるスクリーンの上に像を投射することが意図される投射モジュールを提案し、当該モジュールは、
−  結像ビームを放射するための手段を含む対物レンズと、
−  湾曲鏡とを含み、
当該モジュールは、結像ビームを偏向するために、少なくとも２つの偏向表面をさらに含み、これらの表面は、対物レンズと湾曲鏡との間の結像ビームの経路内に配置される点で顕著である。
【００１２】
偏向表面は、反射的又は半反射的であり、例えば、鏡又はプリズムであり、入射光ビームを他の方向に反射することを可能にする。
【００１３】
好ましくは、湾曲鏡は、双曲線鏡である。
【００１４】
湾曲鏡は、少なくとも１つの凹面部又は凸面部を含み、有利に、凹面又は凸面である。
【００１５】
本発明の変形によれば、対物レンズの軸と投射平面との間の角度は１０°を越えない。
【００１６】
好適実施態様によれば、投射像が長方形であるとき、対物レンズの軸とスクリーン上に投射される像の長辺との間の角度は１０°を越えない。
【００１７】
他の好適実施態様によれば、投射像が長方形であるとき、対物レンズの軸とスクリーン上に投射される像の短辺との間の角度は２５°を越えない。
【００１８】
有利に、偏向表面の少なくとも１つは、対物レンズから来る結像ビームを、投射平面に対して垂直な平面内の湾曲鏡上に方向変更するよう設計される。
【００１９】
１つの具体的な特徴によれば、モジュールは、偏向表面の少なくとも１つが、投射平面に対して垂直な平面と４０°と５０°との間の角度をなす点で顕著である。
【００２０】
好ましくは、偏向表面は平面的な表面である。
【００２１】
１つの有利な特徴によれば、モジュールは、偏向表面の少なくとも１つと関連付けられ且つ寄生光線の伝搬を阻止するよう設計された少なくとも１つのマスクを含む。
【００２２】
本発明は、投射システムのための光モータにも関し、モータは特定の投射平面を定めるスクリーン上に画像を投射するよう設計され、
−  結像ビームを生成するよう設計された撮像装置と、
−  それ自体が、照明ビームを生成する、光源及び集束手段と、照明ビームを撮像装置上に偏向するための手段とを含む照明手段とを含み、
モータは、上記に定められるモジュールをさらに含むこと、並びに、照明ビームを方向変更するための手段は、照明ビームを方向変更するために、少なくとも２つの別個の偏向表面を含む点で顕著である。
【００２３】
有利に、偏向表面の１つによって反射されない照明ビームの部分は、偏向表面の１つによって反射されない結像ビームの部分と１０°未満の角度をなす。
【００２４】
さらに、本発明は、上記に記載されたような投射モジュールを含む投射システムに適用する。
【００２５】
１つの具体的に特徴によれば、投射システムは、投射スクリーンを含み、モジュールは後部を介してスクリーンを照明する。
【００２６】
添付の図面を参照して与えられる以下の記載を読むことによって、本発明はより良好に理解され、且つ、他の特徴及び利点は明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図４は、本発明の第一の具体的な実施態様に従った背面投射機４の斜視図を概略的に示している。
【００２８】
背面投射機は、
−  平面投射スクリーン４６（スクリーン４６と平行な水平軸Ｘ及び垂直軸Ｙ並びにスクリーン４６に対して垂直な軸Ｚを定める）と、
−  照明ビームを発生する照明手段（図４中には示されていない）と、
−  照明ビームから結像ビーム(imaging  beam)を生み出す撮像装置(imager)４０と、
−  投射モジュールとを含む。
【００２９】
撮像装置は、例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｒ）からのＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、透過型ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、又は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）デバイスである。
【００３０】
投射機４自体の投射モジュールは、
−  撮像装置４０に面して配置され且つその光軸がＸ方向と実質的に平行な光学系４１又は対物レンズと、
−  光学系４１によって放射される結像ビーム４７を受光し、ビーム４７の中心をスクリーン４６に対して垂直であり且つ軸ＹＺによって定められる平面において偏向することを可能にする第一偏向鏡４２と、
−  鏡４２によって偏向されるビーム４７を受光し且つビームが双曲線鏡４４上に反射されるよう配置される第二偏向鏡４３と、
−  ビーム４７を拡大するよう設計され且つそれを第三偏向鏡４５に伝える双曲線鏡４４と、
−  スクリーン４６と平行であり且つ双曲線鏡から受光するビーム４７をスクリーン４６上に伝える偏向鏡４５とを含む。
【００３１】
鏡４４は双曲線型であるので、投射モジュールの構造は、大きな角度で大きな投射像を得るために最適化されるのと同時に、小さな光学収差を有する。よって、光学系４１及び双曲線鏡４４を含む組み合わせは、広角対物レンズを得ることを可能にする。
【００３２】
撮像装置４０、光学系４１、及び、鏡４２乃至４４は、結像ビーム４７の伝搬を妨げないよう、背面投射機４の下方部分に配置される。凸面鏡４４と対物レンズ４４との間の距離は、結像ビームが小さな空間内で鏡４２，４３によって折り返され得るのに十分な大きさであり、ビーム４７は凸面鏡の前に位置する領域内において余り拡散しない。
【００３３】
図５は、光学素子４０乃至４５及びそれらの配置をより一層詳細に示している。
【００３４】
対物レンズ４１は、その光軸に沿って連続して、
−  第一複合レンズ４１０、即ち、一組のレンズから成るレンズと、
−  寄生光線を妨げるための瞳４１１と、
−  第二複合レンズ４１２とを含む。
【００３５】
双曲線形状の鏡４４は、双曲線の焦点を通過する双曲線の軸がレンズ４１０の光軸ＸＸ’と一致するよう、対物レンズの出口側に配置されている。
【００３６】
レンズによって放射される光は、平面鏡４２，４３によって反射され、次に、双曲線鏡４４によって反射され、対物レンズ４１の瞳４１１の共役点である地点から来るようである。例証されている実施態様によれば、ビームの軸はスクリーン４６と平行なので、鏡４２は、その表面に対する法線が入射ビームの光軸と４５°の角度αをなすように向けられている。勿論、本発明の異なる実施態様において、角度αは、特に入射ビームがスクリーン４６と平行でないときに、他の値を取り得る。その上、鏡４３は、入射ビームが双曲線鏡４４上に正しく偏向されるように向けられる。よって、依然としてＸ軸と平行であるが、鏡４３は、その表面に対する法線が入射ビーム４７の光軸と角度βをなすようである。
【００３７】
図５に見られ得るように、レンズ４１０が双曲線鏡によって反射されるビームの透過を妨害することを阻止するために、双曲線鏡４４は、ビーム４７がより拡散的にされるように反射することを可能にし、双曲線の対称軸を通過する平面の１つの側面上に位置する双曲線形状のその部分のみを用いるのが好ましい。この軸は双曲線の焦点を通過する。従って、光学系４１から来る有用な光は、対物レンズの光軸を通過する平面の上に位置するものである。従って、光源によって照明され且つスクリーン上に投射されると考えられる像は、対物レンズ４１の軸に対して軸外しされている。
【００３８】
本発明の変形によれば、入射瞳の視野内の全ての地点は密接に配置され、光学系はテレセントリックである。
【００３９】
そのような構成は、特定の場合には、ＭＴＦ（変調伝達関数）の歪曲及び劣化、即ち、光学系の空間周波数応答の劣化を誘発し得る。双曲線鏡４４を対物レンズから離れるように移動し、且つ、瞳４１１と双曲線鏡４４との間にレンズを介装することによって、これらの欠点が補正されるようにしてよく、それはレンズの絞りの両側上の光学力を平衡し、且つ、双曲線鏡４４上へのビームの光線の入射角、具体的には、双曲線の軸から最も離れた光線の入射角を減少することを可能にする。よって、双曲線鏡が対物レンズ４１から離れれば離れるほど、後者は小さな視野に亘って動作する。双曲線鏡４４と光学系４１との間の大きな光学距離を得ると同時に、背面投射機４の小さな全体的サイズを依然として有するために、鏡４２，４３は光学系４１によって放射されるビーム４７を折り返す。
【００４０】
本発明は、双曲線鏡４４によって誘発され得る非点収差を補正することが可能である。これを行うために、１つ又は２つのメニスカス形状板（図５中には示されていない）が設けられ、これらは対物レンズ４１の瞳４１１付近に配置されている。２つのメニスカスの場合、それらは瞳４１１の両側に配置される。メニスカスは、それらの凹面が相互に面し合う状態で配置され、メニスカスの中心も、２つの凹面の間の距離が２つの凹面の半径の合計未満であるように瞳４１１の両側に配置される。
【００４１】
ＳＬＭ（空間光変調器）ディスプレイ装置の撮像装置４０が、空間変調の故に、少なくとも１つの像を伝えるビームを透過することを可能にする。このビームは光学系４１によって平面鏡４２に、次に、平面鏡４３に、最終的に、双曲線鏡４４に透過され、双曲線鏡は平面鏡４５上に光を反射する。平面鏡４５は、背面投射機４の背面上のスクリーン４６の平面と平行に位置するのが好ましい。
【００４２】
後者の軸を通過する平面の１つの側面上に位置する双曲線の一部のみを占める双曲線鏡４４のみを照明すために、ＳＬＭディスプレイ４０は光学系４１の光軸ＸＸ’を通過する平面の１つの側面上に位置する。よって、有用なビームを受光しない鏡４４の下方部分は切り取られるのが好ましい。
【００４３】
図６及び７は、Ｘ方向に知った側面図及びＹ軸に沿った正面図をそれぞれ示している。
【００４４】
これらの図面に示されるように、光学系４１の光軸はほぼ水平であり、スクリーン４６と平行である。よって、それは背面投射機４の深さｐ’１に対して何の影響を有しないと共に、スクリーン４６の下方に小さな高さｈ’２を維持する。例を挙げると、高さｈ’１が６２０ｍｍと等しいスクリーンのために、ｐ’１はほぼ１６０ｍｍであり、ｈ’２は約３２０ｍｍである。
【００４５】
例証されている実施態様によれば、投射機４のパラメータは以下の通りである。
−  α及びβは、それぞれ４５°及び２１°と等しい。
−  対物レンズ４１と鏡４２との間の距離は、５３ｍｍと等しい。
−  鏡４２と４３との間の距離は、８６ｍｍと等しい。
−  鏡４３と４４との間の距離は、９４ｍｍと等しい。
−  鏡４２は、１０３ｍｍ（２つの平行でない対向する辺）×５５ｍｍ×６８ｍｍ（平行な対向する辺）の寸法を有する不等辺四辺形である。
−  鏡４３は、１００ｍｍ×７０ｍｍの寸法の長方形である。
【００４６】
より一般的には、本発明の多様な実施態様によれば、光学系４１の光軸はほぼ水平であり、スクリーン４６と角度γをなす。光学系４１の光軸とスクリーンの長辺との間の角度は、１５°未満である。好ましくは、この角度は１０°未満である。よって、モジュールの深さを実質的に減少し得る。さらに一層好ましくは、深さは０又は殆ど０であり、それによって、投射モジュール、従って、投射機４の全体的サイズ（高さ及び深さ）をさらに一層減少し得る。
【００４７】
このようにして、モジュールの高さが減少される。そのようなモジュールは、モジュールがテレビ又はシネマ型（長辺が水平）のアスペクト比を有する像を備えるスクリーンの下又は上に収容される一体形の投射機（例えば、背面投射機）の場合、或いは、凸面鏡が投射スクリーンと平行な方向により大きな寸法を課する、スクリーンと別体の投射装置の場合に特に適している。
【００４８】
さらに、次に、対物レンズから来る寄生光線の殆どは、一般的に、投射スクリーンとほぼ平行であり、凸面鏡によって反射されない。従って、それらは極めて簡単な方法で除去されている。
【００４９】
スクリーン４６に対して垂直なＹＺ平面に放射されるビーム４７の中心光線を偏向するために、鏡４２は４５°の角度でＹＺ平面に対して傾斜し、それによって、投射モジュールの比較的簡単な構造を可能にしている。鏡４２も２２．５°の角度αでＹＺ平面に対して傾斜している。上記に提示される多様な実施態様に依存して、光学系とスクリーン４６との間の角度γがゼロでない本発明の１つの実施態様では、鏡４２は４５°±γ／２でＹＺ平面に対して傾斜している。好ましくは、γは好ましくは１０°未満であるので、この角度は４０°と５０°との間である。
【００５０】
図６は、背面投射機４上に中心化される垂直面に放射されるビームの包絡線も示している。より正確には、放射ビームの包絡線は、その上方部分が光線６１によって制限され、その下方部分が光線６０によって制限されている。
【００５１】
高さｈ’２を減少するために、鏡４２は、可能な限り高く配置されるのが好ましい。よって、鏡４３によって反射されるビーム（具体的には、光線６０）は、鏡４２をかすめ、後者はそれに対する障害とならない。
【００５２】
光学ビームの伝搬に対する妨害を可能な限り小さくし、且つ、高さｈ’２を減少するために、鏡４２は不等辺四辺形の形状を有し、それはその反射面において光学系４１によって放射されるビームの正確な印象に対応する。
【００５３】
鏡４３はＸ軸と平行であり、鏡４２によって反射されたビームを双曲線鏡４４上に偏向する。それは垂直軸Ｙに対して２２．５°の角度で傾斜している。それは、背面投射機４の背面に可能な限り近接すると共に、依然として鏡４４によって反射されるビームの障害とならないよう配置される。
【００５４】
よって、対物レンズ４１と双曲線鏡４４との間に配置された２つの鏡４２，４３を備える光学モジュール構造において、２つの偏向鏡４２，４３は２つの機能を有する。何故ならば、それらは、具体的には、一方では、光学結像ビームを投射スクリーンに対して垂直な平面に方向転換し、他方では、対物レンズ４１と凸面鏡４４との間の光学距離を長くすることを可能にするからである。これらの２つの機能は、具体的には、結像ビームを制限空間内により容易に折り返すことを可能にする。
【００５５】
上記のように、双曲線鏡４４はビームを鏡４５上に偏向し、像が拡大されるのを可能にする。
【００５６】
双曲線鏡４４の表面のための方程式は以下の通りである。
【数１】
2007531030.tif 000003
ここで、
−  ｃは、鏡の曲率を示し（ｃ＝１／ＲＣ、ここで、ＲＣは、曲率半径である）、
−  ｋは、円錐定数であり、
−  ｒは、放射状座標である。
【００５７】
一例として、例証されている実施態様において、半径ＲＣは、５７．７ｍｍと等しく、定数ｋは、３．７７と等しい。双曲線の外形は、双曲線の軸から５６ｍｍだけ偏心した楕円（９０ｍｍ×１３６ｍｍの寸法）である。
【００５８】
一般的に、鏡４４は凸面である。よって、１つの実施態様において、鏡４４は、拡大像を鏡４５上に偏向するよう設計された非球面鏡と置換される。非球面鏡の表面のための方程式は以下の通りである。
【数２】
2007531030.tif 000004
ここには非球面項が現れ、ここで、
−  ｉは、使用される項の階級であり、
−  αｉは、ランクｉの項のための非球面係数を示している。
【００５９】
例証として、α３は、−１．０９×１０−６と等しく、他の係数αｉは、ゼロである。
【００６０】
（記載された他の背面投射機の変形と組み合わせ得る）本発明の他の変形によれば、非球面又は双曲線鏡とスクリーンとの間に位置する鏡は、スクリーンに対して傾斜された鏡及び／又はビームを折り返すための幾つかの偏向鏡と置換される。
【００６１】
本発明のさらに別の変形によれば、凸面（例えば、非球面又は双曲線）鏡とスクリーンとの間には鏡がない。対物レンズの屈折部分は、４つのレンズから成る一群の後部レンズＧｒと、３つのレンズ（１つのメニスカスを含む）から成る一群の前部レンズＧｆとを含む。前部群は物体ＳＬＭから光を受光し、その像はスクリーン上に投射されなければならない。前部群Ｇｆは、凸面鏡が後部群Ｇｒから受光するビームを用いて、（例証される例に従って双曲線鏡である）凸面鏡を照明することを可能にする。双曲線鏡は、その焦点の１つＦ１が前部群Ｇｆの射出瞳の平面内に位置するよう、レンズＧｆの群に対して配置される。他の虚焦点Ｆ２は、光学系の虚射出瞳の平面内に位置する。双曲線鏡は瞳と共役し、視野角を増大し、従って、光学系の倍率を増大する利点を有する。加えて、対物レンズの全体的サイズを減少するために光ビームが平面鏡によって折り返されるのを容易にするよう、視野の光線の包絡線を減少するために、群Ｇｆのメニスカスと双曲線鏡との間に位置する正レンズが設けられる。
【００６２】
しかしながら、双曲線鏡は、幾何学的歪曲を導入し得る。この歪曲を補正するために、後部群のレンズＧｒは、円錐形態の表面を有するレンズを含む。有利に、幾何学的歪曲のほぼ完全な補正をもたらすよう、この円錐は凸面鏡の形態と同一種類の円錐である。従って、有利に、この円錐は双曲線である。好ましくは、円錐（双曲線鏡及び後部レンズ）の比は、双曲線の焦点の位置の比とほぼ比例する。例えば、もし均等な後部レンズＧｒの焦点が設定されるならば、瞳はこのレンズの焦点に配置され、双曲線は「特定距離だけ離れて」配置される。スクリーン上に所与の倍率（例えば、６４）を得るために、この距離は双曲線のための焦点及び円錐の使用を制約する。対物レンズを補正するためにレンズ又はレンズ群Ｇｒに与えなければならない円錐面の形状は、双曲線鏡の円錐に対するこの円錐の比が、双曲線の主要面に対する双曲線の焦点の距離の比とほぼ等しいようである。これらの距離は、群Ｇｆのレンズを通じて対応する双曲線から見られると均等距離である。
【００６３】
しかしながら、歪曲の事前補正が拡張ビームに亘って行われ得るよう、双曲線レンズは対物レンズの絞りからある距離になければならない。
【００６４】
さらに、このように設計されるレンズは、幾何学的歪曲のみならず、視野湾曲をも補正することを可能にする。
【００６５】
その上、光学系によって引き起こされる非点収差の欠陥は、幾何学的歪曲と同一の法則に従わない。それらは上記手段によって補正されない。少なくとも１つのメニスカスが光学系によって引き起こされる非点収差の欠陥を補正するために設けられるのは、このためである。
【００６６】
投射機４の１つの実施態様によれば、鏡４２，４３を複合プリズムと置換し得る。鏡４２と均等な表面のために完全な反射があり得る。しかしながら、入射ビームの角度はこの表面に対する法線と比べ小さいので、鏡４３と均等な表面は金属化されなければならない。
【００６７】
図８は、口径食の阻止又は寄生光学光線の除去に特に適した、本発明に従った背面投射機８の第二の実施態様を示している。
【００６８】
背面投射機８は、上記に例証された背面投射機６と同一素子を含む。これらの共通の素子は同一の参照符号を有し、従って、さらに記載されない。
【００６９】
背面投射機８は、Ｘ軸と平行なマスク８０乃至８２をさらに含み、各マスクは鏡４２及び４３の少なくとも１つと関連付けられ、（直接的にであれ、或いは、鏡の１つ、特に鏡４２上での反射後であれ）光学系４１から来る寄生光線を停止するよう位置付けられている。
【００７０】
マスク８０は、双曲線鏡４４に最も近い側の鏡４２に正接している。よって、それは寄生光線８３が双曲線鏡４４又はスクリーン４６上に向けられるのを阻止する。
【００７１】
マスク８１は、鏡４２，４３によってそれぞれ反射される光学ビームに対する障害とならないようほぼ水平でありながら、マスク８０に取り付けられている。よって、それは寄生光線８５が背面投射機８の頂部上、特にスクリーン上に向けられるのを阻止する。
【００７２】
マスク８２は、鏡４３，４４によってそれぞれ反射される光学ビームに対する障害とならないように配置され且つ寸法取られながら、平面鏡４５に近い上方側上の鏡４３と制せ何時している。よって、それは寄生光線８４が鏡４５に向けられるのを阻止している。
【００７３】
マスク８０乃至８２は、好ましくは、Ｘ方向に沿って、投射機８の幅によってのみ制限される大きな寸法を有する。ＹＺ平面内の方向に沿って、マスクは結像ビームの伝搬を妨げないように配置される。
【００７４】
実施態様の変形によれば、マスクは、対物レンズ及び照明手段を鏡４２乃至４５から完全に分離する単一の表面として一緒にグループ化される。（表面に対する結像ビームの傾斜角度に依存して）マスク形成面に形成される長方形又は不等辺四辺形の孔のみが設けられることで、結像ビームに孔を通過させると同時に、寄生ビームが孔を通り抜けることを防止している。
【００７５】
その上、殆どの寄生光線は、光学系４１の光軸が、鏡４４，４５と、さらに、スクリーン４６（背面投射機６，８）とほぼ平行な軸に沿ってほぼ水平な構造において、極めて簡単に除去されることが留意されるべきである。これは、そのような構造において、殆どの寄生光線がほぼ水平であり、背面投射機の１つの辺の方向に向けられるからである。よって、第一偏向鏡４２と衝突しないこれらの寄生光線の殆どは、鏡又はスクリーンの方向に向けられないが、好ましくは非反射的な、背面投射機の他の内部素子の方向に向けられる。
【００７６】
図１３は、背面投射機４が備える光モータを示している。光モータは以下を含む：
−  ランプ１３０及びその反射器と、
−  １６：９ガイド１３１（１６：９スクリーン４６に対応する）と、
−  レンズ１３２，１３３と、
−  平面偏向鏡１３４と、
−  レンズ１３５と、
−  プリズム１３６と、
−  撮像装置４０と、
−  対物レンズ４１と、
−  鏡４２乃至４４。
【００７７】
ランプ及びその反射器は照明ビーム１３７を放射し、照明ビームはガイド１３１の入口に集束される。ガイド１３１を出ると、レンズ１３２，１３３はビーム１３７を透過し、ビームは鏡１３４に衝突する。ビーム１３７をプリズム１３６上に接着されたレンズ１３５上に偏向するよう、鏡１３４は入射ビームの光軸に対して傾斜している。ランプ１３０、ガイド１３１、及び、レンズ１３２，１３３の光軸は、スクリーン４６と関連する投射平面とほぼ平行である。よって、背面投射機４の深さは減少される。
【００７８】
次に、ビームは、プリズム１３６の反対面によって撮像装置上に反射される前に、レンズ１３５を介してプリズム１３６を貫通する。光モータの様々な素子の位置及びレンズの焦点長は、ガイド１３１の出口が撮像装置４０上に結像されるようである。
【００７９】
撮像装置４０上での反射後、ビーム１３７は、従って、像１３８を表わすビームを形成し、像は光学系４１を貫通する前にプリズム１３６に送られ、次に、上記のように、鏡４２，４３，４４によって反射される。
【００８０】
ランプ１３０によって放射される光学ビーム１３７は、同じ意味で、撮像装置４０から放射される光学ビームのそれに向けられる。このようにして、素子１３０乃至１３３は、撮像装置４０の後部に位置する半空間に配置される。その上、偏向鏡１３４の前に位置する照明ビーム１３７の部分は、対物レンズ４１から放射される結像ビームとほぼ平行である。好ましくは、これらの２つのビームの間の角度は１０°未満である。また、好ましくは、（スクリーン４６によって定められる）投射平面と偏向鏡１３４の前に位置する照明ビーム１３７の部分との間の角度も１０°未満である。従って、照明システムの素子１３０乃至１３５、撮像装置４０、対物レンズ４１、及び、鏡４２乃至４４は、（Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ沿う）減少された高さ及び深さの平行四辺形空間、並びに、スクリーン４６の幅を越えない長さを占める。
【００８１】
図１４は、図１３に示される光モータ（図示されていないランプ１３０を除く）の正面図を例証し、様々な素子の位置を示している。
【００８２】
鏡４３に対する法線は入射ビーム４７の光軸と角度βをなすので、撮像装置４０の長軸はＺ方向（スクリーン４６に対して垂直）と２βの角度をなす。同様に、１６：９ガイド１３１の出口の長辺もＺ方向と２βの角度をなす（しかしながら、ガイドの出口の長辺及び撮像装置の長軸は反対に向けられている）。
【００８３】
図９乃至１１は、ペデスタル９８を備える構造に特に適した本発明に従った背面投射機９の第三の実施態様を示している。
【００８４】
背面投射機は以下を含む：
−  平面投射スクリーン９６（スクリーン９６と平行な水平軸Ｘ及び垂直軸Ｙ並びにスクリーン９６に対して垂直なＺ軸を定める）と、
−  照明ビームを発生する照明手段（図９には図示されていない）と、
−  照明ビームから結像ビームを生み出す撮像装置９０と、
−  投射モジュール。
【００８５】
投射機９自体の投射モジュールは以下を含む：
−  その光軸がＹ方向（ほぼ垂直な光軸）とほぼ平行である、撮像装置９０に面して配置された光学系９１又は対物レンズと、
−  光学系９１によって放射される結像ビーム９７を受光し、ビーム９７の中心を水平面ＸＺに対して少し傾斜した平面内で偏向することを可能にする第一偏向鏡９２と、
−  鏡９２によって偏向されるビーム９７を受光し、ビームが双曲線鏡９４上に反射されるよう配置された第二偏向鏡９３と、
−  ビーム９７を拡大するよう設計され且つそれを第三偏向鏡９５に伝える（上記鏡４４と類似する）双曲線鏡９４と、
−  スクリーン４６と平行であり且つ双曲線鏡から受光したビーム９７をスクリーン９６上に伝える（上記に例証された鏡４５と類似する）偏向鏡９５。
【００８６】
一例として、鏡９２及び９３は、それぞれ５２°及び１８°をなす。よって、対物レンズ９１は、スクリーンに対して２２°（（９０＋２×１８）°−２×５２°＝２２°）の角度をなす。
【００８７】
よって、図９に示される斜視図に示されるように、光学素子９０乃至９４はペデスタル９８内にある。ペデスタルは比較的狭く（同時に依然として組立体の良好な機械的強度を維持し得る）、組立体に良好な直立をもたらすために、ペデスタルのベースのみが拡大されている。ペデスタルの幅ｐ’３は、例えば、２５０ｍｍであり、その深さは、１１０６×６２０ｍｍの寸法のスクリーンのために１６０ｍｍである。よって、光学素子９０乃至９４並びに撮像装置を照明するためのランプ及び光学系を全体的に収容することが可能である。よって、投射モジュールは、ペデスタルを備える背面投射機、或いは、テレビ又は水平辺よりも短い垂直辺を備えるシネマ型の像のために広げられる正面投射機の構造に特に適している
【００８８】
図１０及び１１は、それぞれ、Ｘ軸及びＺ軸上のそれぞれの背面投射機９の側面図及び正面図のそれぞれを概略的に示している。
【００８９】
光学系９１の光軸は、ほぼＹＺ平面内に位置し、垂直軸Ｙと角度γ１をなす。例証される実施例に従った角度γ１は、２２°と等しい。実施態様の変形によれば、それは２０°と２４°との間にあり、（５５°よりも大きい入射角に対応する）選択された孔を備える。これは鏡９２の領域を過剰に増大しなければならないことを回避し、且つ、口径食を回避する。
【００９０】
より一般的には、角度γ１は、２０°と２４°との間に位置する。これは背面投射機の深さが従来技術に比べ減少されることを既に可能にしている。好ましくは、背面投射機の深さをより一層減少するために、それは１０°未満である。
【００９１】
図１１は、背面投射機９をＺ軸に沿う正面図で概略的に例証している。
【００９２】
図１５は、光モータを備える背面投射機９を示している。光モータは以下を含む：
−  ランプ１５０及びその関連する反射器と、
−  （１６：９スクリーン９６に対応する）１６：９ガイド１５１と、
−  レンズ１５２，１５３と、
−  平面偏向鏡１５４と、
−  レンズ１５５と、
−  プリズム１５６と、
−  撮像装置９０と、
−  対物レンズ９１と、
−  鏡９２乃至９４・
【００９３】
ランプ１５０及びその反射器は照明ビーム１５７を放射し、照明ビームはガイド１５１の入口で集束される。ガイド１５１を出ると、レンズ１５２，１５３はビーム１５７を透過し、ビームは鏡１５４に衝突する。ビーム１５７をプリズム１５６に接着されたレンズ１５５上に偏向するために、鏡１５４は入射ビームの光軸に対して傾斜している。ランプ１９０、ガイド１４１、及び、レンズ１４２，１４３の光軸は、スクリーン４６に関連する投射平面に対して僅かに傾斜している。よって、背面投射機９の深さは減少される。
【００９４】
次に、ビームは、プリズム１５６の反対面によって撮像装置９０上に反射される前に、レンズ１５５を介してプリズム１５６を貫通する。光モータの様々な素子の位置のレンズの焦点長は、ガイド１５１の出口が撮像装置９０上に結像されるようである。
【００９５】
撮像装置９０上での反射後、ビーム１５７は、従って、像１５８を表わすビームを形成し、像は光学系９１を貫通する前にプリズム１５６に送られ、次に、上述のように、鏡９２，９３，９４によって反射される。
【００９６】
ランプ１９０によって放射される光学ビーム１５７は、反対の意味で、撮像装置９０から放射される光学ビームに向けられる。このようにして、素子１５０乃至１５５は撮像装置９０の前に位置する半空間に配置される。その上、偏向鏡１５４の前に位置する照明ビームの部分は、対物レンズ９１から放射される結像ビームとほぼ平行である。好ましくは、これらの２つのビームの間の角度は１０°未満である。本発明の他の実施態様によれば、（スクリーン９６によって定められる）投射平面と偏向鏡１５４の前に位置する照明ビームの部分との間の角度も１０°未満である。従って、照明システムの素子１５０乃至１５５、撮像装置９０、対物レンズ９１、及び、鏡９２乃至９４は、減少された高さ、幅、及び、深さの平行四辺形空間を占め、従って、ペデスタル９８を容易に収容し得る。
【００９７】
図１２は、正面投射システムを示しており、垂直平面スクリーン１２１と、例えば、スクリーン１２１上に像を投射するよう、スクリーン１２１に面する天井の下に位置付けられた正面投射システム１２０とを含む。投射システム１２０はスクリーン１２１とは別体である。しかしながら、背面投射機（スクリーンが背面を介して照明される）と異なり、スクリーン１２１は投射システムによってその可視面上で照明される。
【００９８】
スクリーン１２１は、双方ともスクリーン１２１と平行な水平軸Ｘ及び垂直軸Ｙ、並びに、スクリーン１２１に対して垂直な軸Ｚを定める。
【００９９】
投射システム１２０は、背面投射機４と共通の素子を含み、それらは同一の参照符号を有し、具体的には：
−  照明手段１３０乃至１３６と、
−  撮像装置４０と、
−  その光軸がＸ方向とほぼ平行な、撮像装置４０に面して位置する光学系４１と、
−  光学系４１によって放射されるビーム４７を受光し、ビームの中心をＹＺ軸によって定められ且つスクリーン４６に対して垂直な平面内で偏向することを可能にする第一偏向鏡４２と、
−  鏡４２によって偏向されたビーム４７を受光し、ビームが双曲線鏡４４上に反射されるよう配置される第二偏向鏡４３と、
−  ビーム４７を拡大し、それをスクリーン１２１に伝えるよう設計された双曲線鏡４４。
【０１００】
鏡４５は不必要である。何故ならば、投射システム１２０は、勿論、システム１２０の寸法を増大することなしに、スクリーンから離れて移動され、且つ、像が正しくスクリーン１２１上に投射されるように配置され得るからである（ビーム４７は鏡４４とスクリーン１２１との間に折り返されない）。
【０１０１】
本発明の実施態様の変形によれば、図８に例証されるようなマスク８０乃至８２と類似するマスクが加えられる。
【０１０２】
異なる変形において、鏡４２，４３，４４のサイズ及び幾何を変更し得る。具体的には、鏡４４は非球面鏡であり得る。
【０１０３】
本発明の変形によれば、結像手段は図１５に例証される手段１５０乃至１５５と類似し、それによって、折返し正面投写システムに特に適する（折返し位置は例えば貯蔵モードに対応し、展開位置は動作モードに対応する）。
【０１０４】
よって、投射モジュールは、ペデスタルを備える背面投射機、或いは、テレビ又は水平辺よりも短い垂直辺を備えるシネマ型の像のために展開される正面投射機の構造に特に適している。
【０１０５】
図１６は本発明の実施態様の変形に従った背面投射機１６を例証しており、展開形態で凹非球面鏡１６４を備え、背面投射機は以下を含む。
−  像源又は撮像装置４０と、
−  源４０によって生成される結像ビームによって照明される対物レンズ１６１と、
−  ビームを折り返しながら像を拡大する凹非球面鏡１６４と、
−  対物レンズ１６１と凹面鏡１６４との間に配置される２つの平面折返し鏡１６２、１６３と、
−  折返し鏡４５と、
−  背面投射スクリーン４６。
【０１０６】
背面投射機１６は、背面投射機４の構成素子と類似する素子を含み、これらは同一の参照符号を有し（特に、図１３に例証されるような照明ビームを発生する手段（ランプ１３０及びその反射器、１６：９ガイド１３１、レンズ１３２，１３３等）、撮像装置４０、対物レンズ２０、折返し鏡４５、及び、スクリーン４６）、さらに記載されない。
【０１０７】
折返し背面投射機１６の対物レンズ１６１の軸は水平である。第一に、対物レンズ１６１から放射される結像ビームは、光軸に対して４５°に傾斜し且つスクリーン１６に対して垂直な鏡１６２を照明する。よって、ビームはスクリーン１６と平行な方向に送られ、その光軸はスクリーン１６に対して垂直な平面内にある。次に、鏡１６２によって反射されるビームは、光軸に対して４５°に傾斜し且つその法線がスクリーン１６に対して垂直な鏡１６３を照明する。よって、凹面鏡１６４を照明するために、ビームはスクリーン１６に対して垂直な方向に送られる。平面折返し鏡１６２，１６３，４５によって折り返されない結像ビーム１６５は、図１６中に点線で示されている。
【０１０８】
一般的に、展開された投射システムの様々な素子の全ての光軸は、鉛直であると考えられる投射平面に対して垂直であり−従って、それらは（展開形態で示されるシステムのために）水平である。
【０１０９】
しかしながら、照明部分がより容易に収容されることを可能にする代替的な実施態様によれば（撮像装置４０に取り付けられた電子カード、ランプケーシング、光学照明コアの傾斜）、対物レンズの実際の軸は傾斜している。これは、折返し鏡による折返し後、投射システムの１つの素子の軸が非水平になり得るからである。例えば、もし大きな鏡が傾斜するならば、全ての後続の素子、特に、凹面鏡が、２倍の角度で傾斜する。好ましくは、対物レンズの軸と投射平面との間の角度は１０°を越えない。同様に、対物レンズの軸とスクリーン上に投射される像の長辺との間の角度は１０°を越えない。好ましくは、鏡１６２は、スクリーン４６に対して垂直な平面と４０°と５０°との間の角度をなす。
【０１１０】
投射機の光学部分は光軸１６６を持ち、生成される光学ビーム１６５（及び、従って、撮像装置４０）は、この軸１６６に対して軸外れしている。凹面鏡１６４は、スクリーン４６から見られると、ビーム１６５が、鏡１６４とスクリーン４６との間の結像ビーム１６５の経路内に位置する瞳ＰＦと対応する瞳孔領域から来るようであるようである。
【０１１１】
凹非球面鏡１６４は、軸対称形状を有し、その反射表面は以下の非球面表面によって与えられる：
【数３】
2007531030.tif 000005
ここで、
−  ｒは、光軸からの所与地点の距離を示し、
−  Ｚは、光軸と垂直な平面からこの地点の距離を示し、
−  係数ｃ、は円錐であり、
−  パラメータＲは、表面の曲率半径に対応し、
−  パラメータａ１，ａ２，．．．ａｉは、それぞれ１，２，及び，ｉのオーダの非球係数である。
【０１１２】
代替的な実施態様によれば、鏡１６４は双曲線鏡である（即ち、Ｚ（ｒ）のための上記の方程式においてゼロの係数を備える）。
【０１１３】
図１９は、対物レンズ１６１をより詳細に示している。
【０１１４】
対物レンズ１６１は、後部群のレンズ１９０乃至１９３と、全部群のレンズ１９４乃至１９６を含む。
【０１１５】
結像ビームの経路内の対物レンズ１６１の最終レンズ１９６は、好ましくは、非球面メニスカスレンズであり、その形状は凹面鏡１６４のパラメータに適合する。従って、その形状は、好ましくは、上記に示されるような非球表面方程式によって与えられる。
【０１１６】
例証として、１つの具体的な実施態様において、凹面鏡１６４の半径Ｒは６０ｍｍであり、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８は、それぞれ次の通りである：−１．５９３１１ｍｍ；  ０；  ０；  −８．９４×１０−６；  ０；  １．６４×１０−９；  −９．７４×１０−１３；  −７．８４×１０−１４；  及び、２．３１×１０−１６である。メニスカス１９６の第一表面（撮像装置側）の半径Ｒは４４．９４７１１ｍｍであり、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８は、それぞれ次の値を有する：  ０；  ０；  ０；  −３．１×１０−４；  ２．８８×１０−５；  １．９６×１０−６；  ７．１４×１０−８；  ４．１５×１０−１０；  及び、−４．３０×１０−１０である。メニスカス１９６の（像側と反対側の）第二表面の半径Ｒは２９．４９５５４ｍｍであり、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８は、それぞれ次の値を有する：  ０；  ０；  ０；  −２．７×１０−４；  ９．９７×１０−６；  ６．３４×１０−７；  −１．４１×１０−７；  ８．９８×１０−９；  及び、−１．７８×１０−１０である。
【０１１７】
背面投射機１６は、スクリーンよりも下の比較的小さな高さｈ’、典型的には、約１．５０ｍの対角線を備えるスクリーンのために１０ｃｍと２０ｃｍとの間の高さを有する。高さｈ’は、対物レンズ１６１及び鏡１６４を収容するのに実際上十分であると同時に、結像ビーム１６５が対物レンズ１６１に衝突することなしに、依然としてスクリーン４６上に正しい像を形成する。好ましくは、高さｈ’は、スクリーンの高さの（約）５分の１と等しい。より正確には、高さｈ’は、５で割られたスクリーンの高さ以下である。それは対物レンズ１６１又は凹面鏡１６４の倍率、並びに、照明システム（ランプの反射器のサイズ）にも依存する。よって、５０インチスクリーン及びＤＭＤ  ＨＤ３を備える投射機のために、高さｈ’は、例えば、２０ｃｍ未満であり、典型的には、１２ｃｍと等しい。
【０１１８】
本発明の変形によれば、折返し背面投射機１６の対物レンズ１６１の軸は水平でなく、背面投射機１６は、スクリーン４６に対してほぼ垂直な、好ましくは、垂直な方向にビームを送るために、対物レンズと凹面鏡１６４との間に位置する２つ又はそれよりも多くの折返し鏡を含む。
【０１１９】
本発明の他の変形によれば、結像ビームの経路内の第一像の後に位置する凹面鏡を照明する結像ビームの軸は水平でない。この場合には、凹面鏡の形状は、投射スクリーンと対応する投射平面上の第二像を構成するよう計算される。
【０１２０】
背面投射機１６の撮像装置４０の長辺は、（長い水平辺を備える垂直投射スクリーン４６のために）垂直である。
【０１２１】
対物レンズが鏡１６４からの戻りビーム１６５を切断することのないよう、背面投射機１６は、対物レンズ１６１の複数レンズのサイズ制約を解消することを可能にする。背面投射機１６の構造に依存して、レンズがビーム１６５より下にあるとき、より大きなレンズを使用することも可能である（より容易な視野の分離）。
【０１２２】
図１７は、背面投射機１６によって形成される様々な像を示している（結像ビームは展開されて示されている）。
【０１２３】
光線１７４は、結像ビーム１６５の中心光線を表わし、光線１７３，１７５は２つの極端な光線である。
【０１２４】
対物レンズ１６１の射出瞳ＰＳは、ビーム１６５の経路内の鏡１６４の前に位置する像ＩＳを形成する。拡大係数Ｇを備える像ＩＳを形成するために、対物レンズ１６１は、撮像装置４０上に形成される物体像を拡大する。対物レンズ１６１に関連する拡大係数Ｇは、好ましくは、１と１０との間であり、より好ましくは、５と９との間である。
【０１２５】
鏡１６４は、瞳ＰＦを備える射出瞳ＰＳと関連し、その場合には、結像ビームの光線は比較的小さな領域内をクロスオーバーする。鏡１６４の形状は、スクリーン４６が位置する投射平面上に投射される像ＩＳに対応する像ＩＦを生み出すよう計算される。凹面鏡１６４は像ＩＳを拡大して、拡大係数Ｇ’を備える像ＩＦを形成する。凹面鏡１６４と関連する拡大係数Ｇ’は、好ましくは、対物レンズ１６１に関連する拡大係数Ｇよりも大きい。
【０１２６】
前記結像ビームの経路内の第一像の後に位置する凹面鏡１６４の使用は、光線１７２に対応する結像ビームの下方部分が比較的高く、従って、スクリーンに近い光学素子（背面投射の場合）が、凹面鏡とスクリーンとの間のビームの伝搬を妨害することなしに、より容易に収容されることを可能にする。
【０１２７】
実施態様の変形によれば、凹面鏡１６４に関連する拡大係数Ｇ’は１０よりも大きい。
【０１２８】
凹面鏡１６４は、好ましくは、光軸より下に位置する。好ましくは、凹面鏡の前の光学系の光軸は水平であり、スクリーン４６の底部に近い。
【０１２９】
図１８は、背面投射機１６の光学特性を例証している。より正確には、撮像装置４０は、例証として指し示される２つの地点Ａ，Ｂを含む第一像を生成する。これらの２つの地点Ａ，Ｂから放射されるのは、それぞれ２つのビーム１８２，１８３であり、それらは、少なくとも１つのレンズ１８０と射出瞳ＰＳ１８１とから成る対物レンズ１６１を通過後、対物レンズ１６１によって生成される像ＩＳに属する２つの地点Ａ’，Ｂ’を形成する。
【０１３０】
ビーム１８３，１８２は、鏡１６４上の非離散的領域Ａ，Ｂにそれぞれ反射され、瞳ＰＦ、鏡１６４を介した瞳ＰＳの像に対応する領域に集束する。
【０１３１】
瞳ＰＦは鏡１６４に比較的近いこと、並びに、瞳ＦＳは鏡１６４からさらに離れていることが留意されるべきである。典型的には、凹面鏡１６４の頂点からの射出瞳孔領域ＰＦの距離は、２５ｍｍと６０ｍｍとの間である。好ましくは、凹面鏡２１からの射出瞳１８１の距離は、可能な限り大きくなければならない。
【０１３２】
さらに、当業者であれば、対物レンズ及び凹面折返し鏡を定めることができ、具体的には、特定の基準に従った補正又は非点収差及び光学歪曲を適用し、それらを投射システムの様々な光学素子の間に分配するよう、それは凹面鏡の前に位置する第一像から投射平面内に第二像を構成する。
【０１３３】
本発明の代替的な実施態様によれば、寄生光線の伝搬を防止するために、投射機１６は偏向鏡１６２，１６３の少なくとも１つと関連するマスクを備える。
【０１３４】
本発明の代替的な実施態様によれば、投射機は、ペデスタル９８と類似するペデスタルを含み、それは（図９に記載されるように）比較的狭く、投射機１６の素子と類似する光学素子を含み得る（特に凹面鏡）。その光軸は、対応する素子のための投射機９に例証されるものに対応する（具体的には、対物レンズの軸がスクリーンとなす角度γ１であり、この角度は２５°を越えないのが望ましい）。
【０１３５】
本発明の代替的な実施態様によれば、投射機は、凹面湾曲鏡を用いる正面投射機型である。よって、そのような投射機は、光モータ及び折返し鏡の素子の場合における投射機の構造、並びに、正面投射に特有の部分の場合における図１２中に例証される投射機の構造と類似する構造において、例えば、凹面鏡及びスクリーンの後に位置する折返し鏡を除く投射機１６の素子を含む。
【０１３６】
勿論、本発明は上記に記載の実施態様に限定されない。
【０１３７】
具体的には、本発明に従った背面投射機は湾曲鏡を含み、それは、具体的には、ビームを拡大するために、非球面鏡又は双曲線鏡であり得る。
【０１３８】
湾曲鏡は、具体的には、凹面鏡又は凸面鏡である。本発明は、部分的に凹面又は凸面の湾曲鏡（例えば、凹面部及び凸面部を備える鏡、又は、平面部及び凹面部又は凸面部を備える鏡、又は、平面部並びに凹面部及び凸面部を備える鏡）とも適応する。
【０１３９】
本発明は、特に、横方向部分がスクリーンの傍ら、上、又は、下に配置される場合に、小型の全体的サイズの如何なる投射機にも適用し、その部分は光学素子を含む。
【０１４０】
対物レンズと凹面鏡との間、或いは、ランプと像との間に位置する平面偏向表面は、本発明によれば、如何なる種類であってもよく、具体的には、反射面を備える鏡型又はプリズムの反射性又は半反射性の表面であり得る。
【０１４１】
対物レンズと凸面鏡との間の結像ビームの経路内に位置する反射性又は半反射性の偏向表面の数及び位置決めは、上記に記載される実施態様のいずれにも限定されない。よって、本発明によれば、光学系と凸面鏡との間の結像ビームの経路内に配置される２つ又はそれよりも多くの、具体的には、２つ、３つ、又は、４つの偏向表面があり得る。よって、本発明によれば、実施態様は、結像ビームをスクリーンに対して垂直ではない様々な平面内に方向変更するために、３つ、４つ、又は、さらにはより多くの偏向表面を含み得る（例えば、対物レンズが投射機の横方向部分に対してほぼ垂直なように配置される構造において、第一反射表面は結像ビームを水平に第二反射表面に送り、第二反射表面はビームを垂直に第三偏向表面に送り、第三偏向表面はビームをお凸面鏡に方向変更する）。
【０１４２】
同様に、照明源と撮像装置との間の照明ビームの経路内に配置される反射性又は半反射性の偏向表面（特に、反射面を備える鏡又はプリズム）の数及び位置決めは、上記に記載の実施態様のいずれにも限定されない。よって、本発明によれば、照明源と撮像装置との間の照明ビームの経路内に配置された２つ又はそれよりも多くの、具体的には、２つ、３つ、又は、４つの偏向表面があり得る。よって、本発明によれば、実施態様は、照明ビームを撮像装置上に方向変更するために、３つ、４つ、又は、さらにはより多くの偏向表面を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】従来技術の背面投射機の実施態様を示す概略図である。
【図２】従来技術の背面投射機の実施態様を示す概略図である。
【図３】従来技術の背面投射機の実施態様を示す概略図である。
【図４】本発明の第一の具体的な実施態様に従った背面投射機を示す斜視図である。
【図５】図４に示される背面投射機の光学素子を示す斜視図である。
【図６】図４の背面投射機を示す側面図である。
【図７】図４の背面投射機を示す正面図である。
【図８】本発明の第二の実施態様を示す概略図である。
【図９】本発明の第三の実施態様を示す概略図である。
【図１０】本発明の第三の実施態様を示す概略図である。
【図１１】本発明の第三の実施態様を示す概略図である。
【図１２】本発明の１つの実施態様に従った正面投射機を示す概略図である。
【図１３】図４の背面投射機において用いられる光モータを示す概略図である。
【図１４】図４の背面投射機において用いられる光モータを示す概略図である。
【図１５】図９乃至１１の背面投射機において用いらる光モータを示す概略図である。
【図１６】本発明の１つの実施態様に従った背面投射機を示す概略図である。
【図１７】図１６の背面投射機によって形成される多様な像を示す概略図である。
【図１８】図１６の背面投射機の光学特性を示す概略図である。
【図１９】図１６の投射機において用いられる対物レンズを示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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