(57)【要約】  電子窓（２０）は、背面投射スクリーンと、背面投射エンジン（２１）と、ソーラシミュレータ（２２）とを利用する。背面投射エンジン（２１）は、背面投射スクリーンに対する第一場所に位置付けられ、背面投射エンジン（２１）は、画像を背面投射スクリーン上に投射するよう動作される。ソーラシミュレータ（２２）は、背面投射スクリーンに対する第二場所に位置付けられ、ソーラシミュレータ（２２）は、背面投射スクリーンを通じて輝く太陽光線を擬態するよう動作される。
2008513830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面投射スクリーンと、
該背面投射スクリーンに対する第一場所に位置付けられ、画像を環境設定内の前記背面投射スクリーン上に投射する背面投射エンジンと、
前記背面投射スクリーンに対する第二場所に位置付けられ、前記背面投射スクリーンを通じて前記環境設定内に輝く太陽光線を擬態するソーラシミュレータとを含む、
電子窓。
【請求項２】
前記背面投射スクリーンは、フレネルレンズを含み、
前記背面投射エンジンによって投射される画像光は、前記フレネルレンズ上に入射する、
請求項１に記載の電子窓。
【請求項３】
前記背面投射スクリーンは、前記フレネルレンズに対して位置付けられる両凸スクリーンをさらに含むことによって、前記フレネルレンズは、前記画像光を前記両凸スクリーンの方向に平行化する、
請求項２に記載の電子窓。
【請求項４】
前記両凸スクリーンは、前記画像光を前記環境設定内に最適に分配するために対になる、光入射両凸レンズ及び光放射両凸レンズを含む、
請求項３に記載の電子窓。
【請求項５】
前記背面投射スクリーンは、前記背面投射スクリーン上での周辺光の如何なる反射をも最小限化するための手段を含む、請求項４に記載の電子窓。
【請求項６】
前記背面投射スクリーンは、フレネルレンズを含み、
前記ソーラシミュレータによって投射される人工太陽光が、前記フレネルレンズ上に入射する、
請求項１に記載の電子窓。
【請求項７】
前記両凸スクリーンは、前記環境設定内に前記人工太陽光を最適に分配するために対になる、光入射両凸レンズ及び光放射両凸レンズを含む、
請求項６に記載の電子窓。
【請求項８】
前記背面投射スクリーンは、前記背面投射スクリーン上での周辺光の如何なる反射をも最小限化するための手段を含む、請求項７に記載の電子窓。
【請求項９】
前記両凸スクリーンは、前記人工太陽光を前記背面投射スクリーンを通じて前記環境設定内に輝く平行ビームに変換するために対になる、光入射両凸レンズ及び光放射両凸レンズを含む、
請求項６に記載の電子窓。
【請求項１０】
前記背面投射スクリーンは、前記背面投射スクリーン上での周辺光の反射を最小限化するための手段を含む、請求項９に記載の電子窓。
【請求項１１】
フレネルレンズを含む背面投射スクリーンと、
該背面投射スクリーンに対する第一場所に位置付けられる背面投射エンジンと、
前記背面投射スクリーンに対する第二場所に位置付けられるソーラシミュレータとを含み、
前記背面投射エンジンによって投射される画像光が、前記フレネルレンズ上に入射し、
前記ソーラシミュレータによって投射される人工太陽光が、前記フレネルレンズ上に入射する、
電子窓。
【請求項１２】
前記背面投射スクリーンは、前記フレネルレンズに対して位置付けられる両凸スクリーンをさらに含むことによって、前記フレネルレンズは、前記画像光及び前記人工太陽光を前記両凸スクリーンの方向に平行化する、
請求項１１に記載の電子窓。
【請求項１３】
前記両凸スクリーンは、前記画像光を前記環境設定内に最適に分布するために対になる、光入射両凸レンズ及び光放射両凸レンズを含む、
請求項１２に記載の電子窓。
【請求項１４】
前記背面投射スクリーンは、前記背面投射スクリーン上での周辺光の如何なる反射をも最小限化するための手段を含む、
請求項１３に記載の電子窓。
【請求項１５】
前記両凸スクリーンは、前記人工太陽光を前記環境設定内に最適に分布するために対になる、光入射両凸レンズ及び光放射両凸レンズを含む、
請求項１２に記載の電子窓。
【請求項１６】
前記背面投射スクリーンは、前記背面投射スクリーン上での周辺光の如何なる反射をも最小限化するための手段を含む、請求項１５に記載の電子窓。
【請求項１７】
前記両凸スクリーンは、前記人工太陽光を前記背面投射スクリーンを通じて前記環境設定内に輝く平行ビームに変換するために対になる、光入射両凸レンズ及び光放射両凸レンズを含む、
請求項１２に記載の電子窓。
【請求項１８】
前記背面投射スクリーンは、前記背面投射スクリーン上での周辺光の如何なる反射をも最小限化するための手段を含む、請求項１７に記載の電子窓。
【請求項１９】
背面投射スクリーンと、
画像を環境設定内の前記背面投射スクリーン上に投射するための画像手段と、
前記背面投射スクリーンを通じて前記環境設定内に輝く太陽光線を擬態するための太陽光擬態手段とを含む、
電子窓。
【請求項２０】
前記背面投射スクリーンは、前記背面投射スクリーン上での周辺光の如何なる反射をも最小限化するための手段をさらに含む、請求項１９に記載の電子窓。
【請求項２１】
少なくとも１つの光拡散体を含む両凸スクリーンを含む背面投射スクリーンと、
該背面投射スクリーンに対する第一場所に位置付けられる背面投射エンジンと、
前記背面投射スクリーンに対する第二場所に位置付けられるソーラシミュレータとを含み、
前記両凸スクリーンは、前記背面投射エンジンによって投射される画像光を前記少なくとも１つの光拡散体上に集束することによって、前記背面投射スクリーンによって投射される画像が、環境設定内に分配され、
前記両凸スクリーンは、前記ソーラシミュレータによって投射される人工太陽光を前記少なくとも１つの光拡散体から離れて集束することによって、前記人工太陽光は、前記背面投射スクリーンを通じて前記環境設定内に輝く平行ビームに変換される、
電子窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね電子窓に関する。本発明は、具体的には、電子窓を通じて薄暗い環境設定内に輝く太陽光線を擬態しながら、薄暗い環境設定（例えば、病室、ホテル客室、インドア店、仕事部屋等）内で視聴者のために画像を表示する電子窓に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、既知の背面投射ディスプレイシステム１０によって投射される例示的な画像を例証しており、背面投射ディスプレイシステムは、背面投射エンジン１１と、主としてフレネルレンズ１２によって定められる背面投射スクリーンと、光入射側両凸レンズ１３と、光放射両凸レンズ１４とを利用する。レンズ１３及びレンズ１４は一対とされ、各対は、図２に例証される二対のレンズ１３及び１４で例示的に示される同一の光軸を共有する。動作中、エンジン１１によって投射される画像光ＩＬが、フレネルレンズ１２上に入射し、それはレンズ１３上に入射する画像光ＩＬを平行化して投射する。レンズ１４は、従来的には、拡散微小粒子（図示せず）を有し、それによって、レンズ１３は画像光ＩＬを拡散微小粒子に向かって方向付け、それによって、結果として得られる画像が、環境設定内に最適に分配される。レンズ１４は、従来的には、背面投射スクリーン上で反射する周辺光の如何なる反射をも排除しないとしても、最小限化するために、黒縞１５も含む。その結果は、システム１０の環境設定内の視聴者のための、図３に例示的に示されるような画像の表示である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
照明業界は、薄暗い環境設定（例えば、病室、ホテル客室、インドアショップ、仕事部屋等）の人間の経験を向上するために、そのような薄暗い環境設定内の照明を増大するよう継続的に努力している。このために、本発明は、電子窓を通じて薄暗い環境設定内に輝く太陽光を擬態しながら、薄暗い環境設定内に画像を表示するための電子窓を定める、背面投射ディスプレイシステムの新規且つ特異な構造的配置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの形態は、背面投射スクリーンと、背面投射エンジンと、ソーラシミュレータとを利用する電子窓である。背面投射エンジンは、背面投射スクリーンに対する第一場所に位置付けられ、背面投射エンジンは、画像を背面投射スクリーン上に投射するよう動作される。ソーラシミュレータは、背面投射スクリーンに対する第二場所に位置付けられ、ソーラシミュレータは、背面投射スクリーンを通じて輝く太陽光線を擬態するよう動作される。
【０００５】
本発明の前記形態並びに他の形態、機能、及び、利点は、添付の図面を参照して読まれるならば、現時点における好適実施態様の以下の詳細な記載からさらに明らかになるであろう。詳細な記載及び図面は、添付の請求項及びそれらの均等物によって定められる本発明の範囲を制限するというよりもむしろ、本発明を単に例証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の１つの発明的原理は、背面投射スクリーンを通じて環境設定内に輝く太陽光線を擬態するよう、人工太陽光を背面投射スクリーン上に投射するために、ソーラシミュレータを背面投射ディスプレイシステムに構造的に組み込むことである。
【０００７】
本発明の第二の発明的原理は、光入射側両凸レンズ及び光放射両凸レンズ（例えば、それぞれ図１及び２に示されるレンズ１３及び１４）の従来的な対を含むよう、背面投射ディスプレイスクリーンを構造的に構成することであり、それによって、背面投射スクリーン上の画像及び背面投射スクリーンを通じて輝く擬態太陽光線の双方が、環境設定内に最適に分配される。
【０００８】
本発明の第三の発明的原理は、光入射側両凸レンズ及び光放射両凸レンズの新規且つ特異なペアリングを含むよう、背面投射ディスプレイシステムを構造的に構成することであり、それによって、背面投射スクリーン上の画像が、環境設定内に最適に分配されると同時に、背面投射スクリーンを通じて輝く擬態太陽光線が、環境設定内で実質的に平行化される。
【０００９】
実際には、本発明の実際の構造的構成は、本発明の商業的実施に依存し、従って、制限がない。図４乃至８の以下の記載は、本発明の上述の１つ又はそれよりも多くの発明的原理を組み込んだ本発明の例示的な実施態様を提供する。
【００１０】
図４は、本発明の背面投射ディスプレイシステム２０による例示的な画像投射及び太陽光線擬態を例証している。図５に例証されるように、システム２０は、背面投射エンジン２１と、ソーラシミュレータ２２と、フレネルレンズ２３によって定められる背面投射スクリーンと、光入射両凸レンズ２４と、光放射両凸レンズ２５とを利用している。レンズ２４及び２５は対にされ、それによって、各対は同一の光軸を共有している。動作中、エンジン２１によって投射される画像光ＩＬ、及び、ソーラシミュレータ２２によって投射される人工太陽光ＳＬが、フレネルレンズ２３上に入射し、フレネルレンズは、画像光ＩＬ及び人工太陽光ＳＬをレンズ２４の方向に平行化する。レンズ２４上への画像光ＩＬ及び人工太陽光ＳＬの入射角は、同一であっても同一でなくてもよい。
【００１１】
１つの実施態様において、図６に教示されるように、レンズ２５は、従来的に、レンズ２５を通じて散乱される複数の拡散体２７（明瞭性の目的のために２つだけが示されている）を含み、それによって、レンズ２４及びレンズ２５は、画像光ＩＬ及び人工太陽光ＳＬを光拡散体２７に向かって集束し、それによって、画像光ＩＬを介して背面投射スクリーン上に投射される画像、並びに、背面投射スクリーンを通じて輝く人工太陽光ＳＬを介する擬態太陽光線を、環境設定内に最適に分配する。当業者であれば、図６は、レンズ２４及び２５のための別個の光路を示すことによって、画像光ＩＬ及び人工太陽光ＳＬの分配の単純な教示を提供することが意図されるだけであるという事実、並びに、実際には、光ＩＬ及びＳＬは、レンズ２４及び２５を同時に通過するという事実を理解するであろう。レンズ２５は、従来的には、背面投射スクリーン上に反射する如何なる周辺光をも排除しないとしても、最小限化するために、黒色縞(black stripe)２６を含む。背面投射スクリーン上での周辺光の合理的な程度（例えば、８％）の反射を可能にし、それによって、正しい窓の特性を擬態するために、黒色縞２６によって構築される背面投射スクリーン内の開口は、通常よりも広くあり得る。
【００１２】
第二実施態様では、図７において教示されるように、レンズは、従来的に、複数の光拡散体２８（明瞭性の目的のために１つだけが示されている）を含み、この場合には、各光拡散体２８は、レンズ２４及び２５の光軸に対して垂直な長手軸を有する。光拡散体２８は、有利に、レンズ２５内に配置され、それによって、レンズ２４は、図示されるように、画像光ＩＬを光拡散体２８の１つに向かってのみ集束し、それによって、レンズ２５が、画像光ＩＬを介してスクリーン上に投射される画像を環境設定内に分配することを可能にし、且つ、レンズ２４が、光拡散体２８から離れて人工太陽光ＳＬを集束し、それによって、レンズ２５が、人工太陽光ＳＬを平行ビームに変換し、それによって、擬態太陽光線が背面投射スクリーンを通じて環境設定内に輝く。再び、レンズ２５は、従来的に、背面投射スクリーン上に反射する周辺光の如何なる反射をも排除しないまでも、最小限化するために、黒色縞２６を含む。
【００１３】
好ましくは、背面投射スクリーンは、矩形窓を有し、ソーラシミュレータ２２は、人工太陽光ＳＬを背面投射スクリーンの矩形窓と同一のアスペクト比を備える均質な矩形の形状に形成するために、従来的な映写レンズを有する。１つの実施態様において、ソーラシミュレータ２２は、背面投射スクリーンと同一のアスペクト比を備える発光面を有するＬＥＤを利用する。第二実施態様において、ソーラシミュレータ２２は、背面投射スクリーンと同一のスクリーンアスペクト比を有する矩形窓内に位置付けられるレンズを有する一組の積分器プレートを使用する。第三実施態様において、ソーラシミュレータ２２は、図８に例証されるように、背面投射スクリーンの同一スクリーンアスペクト比を有する矩形窓を定めるよう光路ＯＰに沿って順次的に位置付けられた、ランプ３０と、一対のプレート積分器３１及び３２と、視野レンズと、ロッド積分器３４とを利用する。
【００１４】
本発明の先行する記載から、当業者は本発明の多様な利点を理解するであろう。例えば、本発明の矩形窓を薄暗く照明された部屋（例えば、病室、ホテル客室、インドアショップ、仕事部屋等）の壁内に建造することができ、それによって、部屋を照明するために、擬態太陽光線を部屋内に投射することができる。
【００１５】
ここに開示される本発明の実施態様は、現時点で好適なものとして開示されているが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、様々な変更及び修正を行い得る。本発明の範囲は添付の請求項に指し示され、均等の意味及び範囲内に来る全ての変更はその中に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術において既知の背面投射ディスプレイシステムによる例示的な画像投射を示す概略図である。
【図２】図１の背面投射ディスプレイシステムの両凸スクリーンによる例示的な画像拡散を示す概略図である。
【図３】図１の背面投射ディスプレイシステムによる例示的な画像表示を示す概略図である。
【図４】本発明に従った背面投射ディスプレイシステムに基づく電子窓による例示的な画像表示及び太陽光擬態を示す概略図である。
【図５】本発明に従った電子窓の１つの実施態様を示す概略図である。
【図６】図５の電子窓の両凸スクリーンの第一実施態様による第一の例示的な画像拡散及び擬態された太陽光拡散を示す概略図である。
【図７】図５の電子窓の両凸スクリーンの第二実施態様による第二の例示的な画像拡散及び擬態された太陽光コリメーションを示す概略図である。
【図８】本発明に従ったソーラシミュレータ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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【国際調査報告】
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