(57)【要約】本発明は、イメージングビームを生成し、背後に第１画像を生成する画像ソース（２３）及び対物レンズ系（２０）を有するプロジェクションシステムであって、第１画像はイメージングビームの光軸に対して軸外にある、プロジェクションシステムに関する。本発明のシステムは、イメージングビーム経路における第１画像の後に備えられた凹状ミラー（２１）を有し、第１画像からプロジェクション面（２２）に第２画像を生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングビームを生成するようにデザインされた対物レンズ系及びイメージングソースを有し、前記対物レンズ系の後に位置付けられた第１画像を構築するプロジェクションシステムであって、前記第１画像は前記対物レンズ系の光軸に対して軸外にある、プロジェクションシステムであり：
前記イメージングビームの経路における前記第１画像の後に位置付けられ、前記第１画像からプロジェクションの面において第２画像を構築する凹状ミラーを有し、前記凹状ミラーは、前記対物レンズ系の前記光軸において位置付けられた光軸を有する；
ことを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクションシステムであって、前記凹状ミラーは非球面ミラーであることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロジェクションシステムであって、前記対物レンズ系と前記凹状ミラーとの間に少なくとも第１平面状折り返しミラーを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記対物レンズ系は：
ダイアフラム；
第１レンズ群；及び
第２レンズ群；
を有する、プロジェクションシステムであり、
前記第２レンズ群は、前記イメージングビームの前記経路における前記ダイアフラムの後に位置付けられ、前記ダイアフラムより前記第１画像に近い；
ことを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群と前記第１レンズ群の射出瞳との間の距離は前記第１レンズ群と前記イメージングソースとの間の距離の少なくとも３倍であることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群は少なくとも１つのメニスカス型レンズを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れ一項に記載の、請求項３によるプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群と前記第１折り返しミラーとの間に位置付けられていることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項８】
請求項４乃至７の何れ一項に記載の、請求項３によるプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群は前記第１折り返しミラーと前記凹状ミラーとの間に位置付けられていることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、折り返しミラーを有しないプロジェクションシステムの具現化であって、前記イメージングビームの前記光軸は前記のプロジェクションの面に対して垂直であり、前記イメージングビームが前記凹状ミラーに当たるときに鉛直であることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記のプロジェクションの面においてリアプロジェクションスクリーンを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロジェクションシステムであって、前記凹状ミラーと前記リアプロジェクションスクリーンとの間に前記イメージングビームの前記経路において位置付けられた少なくとも第２平面状折り返しミラーを更に有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１２】
請求項１乃至９の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記のプロジェクションの面においてフロントプロジェクションのための手段を有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記対物レンズ系は３つのレンズを有するフロント群を有し、前記３つのレンズは、中央に位置付けられたレンズは外側の２つのレンズに対して逆パワーを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、寄生光線を吸収する黒色領域と、前記凹状ミラーの後に前記イメージングビームの前記経路に位置付けられた透明領域とを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプロジェクションシステムであって、前記透明領域はフル領域であることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のプロジェクションシステムであって、前記マスクは前記透明領域を形成するカットオフを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記透明領域は、前記対物レンズ系及び前記凹状ミラーを有する前記プロジェクションシステムの射出瞳の近くに位置付けられていることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影の分野に関する。
【０００２】
更に詳細には、本発明は、フロントプロジェクタ又はリアプロジェクタ型のビデオプロジェクタにおけるイメージングビームの折り返しに関する。
【背景技術】
【０００３】
先行技術によれば、プロジェクタは比較的体積が大きい欠点を有する。
【０００４】
それらプロジェクタの体積を減少させるように、プロジェクタ１は、図１に分解して示しているように、凸状双曲面ミラーを備え、そのプロジェクタは、
−  イメージングソース１３と、
−  イメージングソース１３により生成されたイメージングビームが当たる対物レンズ１０と、
−  画像を拡大する一方、ビームを折り返す凸状非球面ミラー１１と、
−  折り返しミラー１５と、
−  リアプロジェクションスクリーン１２と、
を有する。
【０００５】
対物レンズは凸状非球面ミラー１１の方に結像ビーム１４を透過し、その凸状非球面ミラー１１自体は折り返しミラー１５の方に反射ビームを透過し、その折り返しミラー１５はスクリーン１２の方にビームを反射する（図１を調べることが容易にするように、ビーム１４はミラー１５により折り返されないように示されている）。ミラー１１、スクリーン１２からみて、ビームがミラー１１の後に位置している瞳孔領域Ａからもたらされるようになっている。そのようなプロジェクタについては、欧州特許第１２０３９７７号明細書に詳細に記載されている。
【０００６】
図１のリアプロジェクタは、スクリーンの下に比較的大きい高さＨ、典型的には、３０ｃｍより大きい高さを有するという短所を有する。この高さは、実際には、対物レンズを収容し、対物レンズ１０に入射するイメージングビームを用いずにスクリーン１２に現画像を生成するために必要である。
【特許文献１】欧州特許第１２０３９７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記の先行技術の短所を緩和することである。
【０００８】
特に、本発明の目的は、フロントプロジェクタの場合に、リアプロジェクションスクリーンの下の高さ（又は、“顎”と呼ばれる）又はプロジェクション距離（ここでは、プロジェクタがスクリーンの上に位置付けられている場合の、プロジェクタの最も高いレベルとスクリーンの最も高いレベルとの間の距離である）を減少させる一方、尚も小さい顎を保つことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このために、本発明においては、イメージングビームを生成するようにデザインされた対物レンズ及びイメージングソースを有するプロジェクションシステムであって、第１画像はイメージングビームの光軸に対して軸外にあり、そのシステムは、イメージングビームの経路中の第１画像の後に位置付けられ、第１画像からのプロジェクションの面内に第２画像を構築する凹状ミラーを有することが注目に値する、プロジェクションシステムを提供する。
【００１０】
好適には、凹状ミラーは非球面ミラーである。
【００１１】
特定の一特徴にしたがって、そのシステムは、対物レンズと凹状ミラーとの間に少なくとも第１平面状折り返しミラーを有する。
【００１２】
有利であることに、対物レンズ系は、
−  ダイアフラム、
−  第１レンズ群、及び
−  第２レンズ群
を有し、第２レンズ群は、イメージングビームの経路中のダイアフラムの後に位置付けられ、ダイアフラムより第１画像の方に近い。
【００１３】
好適な特徴にしたがって、第２レンズ群と第１レンズ群の射出瞳との間の距離は、第１レンズ群とイメージングソースとの間の距離の少なくとも３倍である。
【００１４】
有利な特徴にしたがって、第２レンズ群は少なくとも１つのメニスカス型レンズを有する。
【００１５】
特定の一特徴にしたがって、第２レンズ群は、第１レンズ群と第１折り返しミラーとの間に位置付けられている。
【００１６】
他の特徴にしたがって、第２レンズ群は、第１折り返しミラーと凹状ミラーとの間に位置付けられている。
【００１７】
有利であることに、平面状折り返しミラーを有しないシステムの具現化においては、イメージングビームの光軸はプロジェクションの面に対して垂直であり、イメージングビームが凹状ミラーに当たるときに、垂直である。
【００１８】
好適には、そのシステムは、プロジェクションの面においてリアプロジェクションスクリーンを有する。
【００１９】
有利であることに、そのシステムは、凹状ミラーとリアプロジェクションスクリーンとの間のイメージングビームの経路に位置付けられた少なくとも第２折り返しミラーを更に有する。
【００２０】
他の有利な特徴にしたがって、そのシステムは、プロジェクションの面においてフロントプロジェクションのための手段を有する。
【００２１】
有利であることに、対物レンズ系は３つのレンズを有し、中央に位置しているレンズは外側の２つのレンズに対して逆のパワーを有する。それ故、フロント群は、例えば、発散レンズの側にある２つの収束レンズ又は収束レンズの側にある２つの発散レンズを有する。
【００２２】
好適には、そのシステムは、寄生光線を吸収する黒色領域と、凹状ミラーの後のイメージングビームの経路中に位置付けられている透明領域とを有するマスクを有する。
【００２３】
特定の特徴にしたがって、透明領域はマスクにおいてフルである又はカットアウトに対応している。
【００２４】
好適な特徴にしたがって、透明領域は、対物レンズ系及び凹状ミラーを有するシステムの射出瞳の近くに位置付けられている。
【００２５】
本発明については、添付図面を参照しながら、以下の詳述を読むときに、更に明確に理解でき、他の特徴及び有利点が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】
【００２６】
本発明の一般的な原理は、それ故、リアプロジェクタにおける凹状折り返しミラーの使用に基づき、それにより、スクリーンの下の高さを減少することが可能になる。
【００２７】
図２は、分解形式で、凹状非球面ミラーを有するリアプロジェクタであって、
−  イメージングソース２３（典型的には、照射ビームが当たるイメージャである）と、
−  イメージングソース２３により生成されるイメージングビームが当たる対物レンズ系２０と、
−  折り返しミラー２５と、
−  リアプロジェクションスクリーン２２と、
を有する、リアプロジェクタを示している。
【００２８】
イメージャは、例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）社製のＤＭＤ（“Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒｓ  Ｄｅｖｉｃｅ”）、透過性ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）又はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）である。
【００２９】
対物レンズ系２０は、凹状非球面ミラー２１の方にイメージングビーム２４を伝送し、その凹状非球面ミラー２１自体は折り返しミラー２５に反射ビームを伝送し、その折り返しミラー２５は、スクリーン２２が位置付けられている（図２が調べるのに容易であるように、ビーム２４はミラー２５により折り返されていないように示されている）プロジェクションの面の方にそのビームを反射する。プロジェクタの光学部品は光軸２６を有し、生成された光ビーム２４はこの光軸２６に対して軸外にある（それ故、イメージャである）。ミラー１１は、スクリーン１２からみて、ビームが瞳孔領域からもたらされるようにみえ、イメージングビームの経路２４においてミラー２１とスクリーン２２との間に位置付けられている瞳ＰＦに対応している。
【００３０】
凹状非球面ミラー２１は軸対称（回転）形状を有し、その凹状非球面ミラー２１の反射面は次の非球面の式で与えられ、
Ｚ（ｒ）＝（ｒ２／Ｒ）／（１＋√（１−（１＋ｃ）（ｒ／Ｒ）２）＋ａ１ｒ＋ａ２ｒ２＋ａ３ｒ３＋ａ４ｒ４＋ａ５ｒ５＋ａ６ｒ６＋・・・
ここで、
−  ｒは光軸から所定点までの距離を表し、ミラー２１の光軸は対物レンズ系の光軸に位置付けられていて、
−  Ｚはその光軸に対して垂直な面からこの点までの距離を表し、
−  係数ｃは円錐であり、
−  パラメータａ１，ａ２，．．．，ａｉは指数１，２，．．．，ｉそれぞれの非球面係数である。
【００３１】
図１１はかなり詳細に対物レンズ系２０を示している。
【００３２】
対物レンズ系は、レンズ２０１乃至２０３のリア群と、レンズ２０４乃至２０６のフロント群とを有する。
【００３３】
イメージングビームの経路における対物レンズ系２０の最後のレンズ２０６は、好適には、非球面メニスカスレンズであり、その非球面メニスカスレンズの形状は凹状ミラー２１のパラメータに適合している。その形状は、それ故、上記のような非球面の式により好適に与えられる。
【００３４】
例示として、特定の一実施形態においては、凹状ミラー２１の半径Ｒは６０であり、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、−１．５９３１１ｍｍ、０、０、−８．９４ｘ１０−６、０、１．６４ｘ１０−９、−９．７４ｘ１０−１３、−７．８４ｘ１０−１４及び２．３１ｘ１０−１６である。メニスカス２０６の第１面（イメージャ側）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、次の値であって、０、０、０、−３．１ｘ１０−４、２．８８ｘ１０−５、１．９６ｘ１０−６、７．１４ｘ１０−８、４．１５ｘ１０−１０及び−４．３０ｘ１０−１０を有する。メニスカス２０６の第２面（イメージャ側）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、次の値であって、０、０、０、−２．７ｘ１０−４、９．９７ｘ１０−６、６．３４ｘ１０−７、−１．４１ｘ１０−７、８．９８ｘ１０−９及び−１．７８ｘ１０−１０を有する。
【００３５】
有利であることに、本発明にしたがって、フロントレンズ群は３つのレンズを有し、外側の位置に位置付けられている２つのレンズは中央に位置付けられているレンズに対して逆のパワーを有する。それ故、そのフロントレンズ群は、プロジェクトされた画像が平面状であるように、中間画像の曲率を生成することに寄与する一方、複数の弱いレンズを有する。このことは、そのフロントレンズ群の製造を容易にし、そのコストを削減するようにする。
【００３６】
それ故、図１１に示すフロントレンズ群は、正パワーレンズ２０５（収束レンズ）の周りに２つの負パワーレンズ２０４及び１０６（発散レンズ）を有する。
【００３７】
本発明の代替の実施形態にしたがって、対物レンズ系のフロントレンズ群は、負レンズの周りに２つの正（収束）レンズを有する。そのようなフロントレンズ群を有し、対物レンズ系２０を置き換えることができる対物レンズ系１３０を図２２に示す。
【００３８】
対物レンズ系１３０は、レンズ１３１乃至１３８のリア群とレンズ１３９乃至１４０のフロント群とを有し、それらのレンズ群は、対物レンズ系の射出瞳ＰＥのどちらか一方の側に位置付けられている。
【００３９】
例示として、対物レンズ系１３０の特徴について、下記の表にまとめている（光線、厚さ及び直径はｍｍで表され、レンズ１３２乃至１４１の材料はＯＨＡＲＡ（登録商標）社製の製品の参照番号に対応している。
【００４０】
【表１】
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図２のリアプロジェクタは、スクリーンの下の比較的小さい高さｈ、典型的には、約１．５０ｍの対角線を有するスクリーンについて１０乃至２０ｃｍの範囲内の高さの有利点を有する。この高さｈは、実際には、対物レンズ系２０及びミラー２１を収容するのに十分である一方、対物レンズ系２０に当たるイメージングビーム２４を用いずにスクリーン２２に適切な画像を尚も形成する。好適には、高さｈはスクリーンの高さの（略）５分の１に等しい。更に適切には、高さｈは、５で除されたスクリーンの高さに等しいか又はそれより小さい。
【００４１】
図３ａ及び３ｂは、図２に模式的に示すようなリアプロジェクタ３の側面図及び平面図である。
【００４２】
リアプロジェクタ３の深さを減少するように、折り返しミラー３０は、対物レンズ系２０と凹状ミラー２１との間に挿入されている。破線及び実線のそれぞれは、折り返されていない及び折り返されているビーム２４を伴う要素を示している。ミラー３０は鉛直（即ち、スクリーン２２に対して平行）であり、ミラー２１の前のビーム２４の光軸は水平である。リアプロジェクタ３のイメージャ２３の長手側は水平（長手側が水平である鉛直プロジェクションスクリーンについて）である。
【００４３】
対物レンズ系２０は、その長手側に沿って位置付けられ、好適には、スクリーン２２に平行な軸を有する、その長手側に沿って位置付けられた水平面内で好適に折り返され、それにより、リアプロジェクタ３の深さを減少することを可能にしている。ミラー３０がスクリーンの垂直方向と成す角度αは、対物レンズ系２０の光軸がスクリーン２２と成す角度に依存する。対物レンズ系２０がスクリーンに対して平行であるとき、角度αは４５°に等しい。対物レンズ系２０とミラー３０との間の距離は、ビームが対物レンズ系２０に当たらないようになっている。
【００４４】
一般に、折り返されていないプロジェクションシステムの複数の要素の光軸の全ては、鉛直であるとみなされるプロジェクションの面に対して垂直である。それらの光軸は、それ故、水平である（凹状折り返しミラーによる折り返しを除いて、折り返されていない形式で示されているシステムについて）。
【００４５】
プロジェクタ３においては、対物レンズ系２０のリール軸は水平に保たれ、スクリーン２２は鉛直である。プロジェクタ３は、比較的小さい“顎”、それ故、比較的小さいｈの値を有する。
【００４６】
しかしながら、照射部品が更に容易に収容されること（光照射コア、ランプケース、イメージャ２３に取り付けられている電子カードの傾斜）を可能にする代替の実施形態においては、対物レンズ系のリール軸は傾けられている。このことは、プロジェクションシステムの一要素の軸は折り返しミラーにより折り返された後に非水平になることが可能であるためである。例えば、大きいミラーが傾けられている場合、後続する要素の全て、特に凹状ミラーはまた、その角度の２倍だけ傾けられる。
【００４７】
それ故、図４は、折り返しミラー４０及び４２を有する本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタ４を示している。リアプロジェクタ４は、リアプロジェクタ３の構成要素に類似する要素を有し、それら（特に、イメージングソース２３、対物レンズ系２０、凹状ミラー２１、折り返しミラー２５及びスクリーン２２）は同じ参照番号を有する。
【００４８】
２つの折り返しミラー４０及び４２は対物レンズ系２０とミラー２１との間に位置付けられている。リアプロジェクタ４の対物レンズ系２０の軸は、折り返されるときに、水平ではない。対物レンズ系２０からもたらされるイメージングビームは、先ず、ミラー４２に当たり、そのミラー４２は光軸に対して４５°傾けられていて、スクリーン４に対して垂直である。そのビームは、それ故、スクリーン４に対して平行な方向に反射され、そのビームの光軸はスクリーン４に対して垂直な面内にある。次に、ミラー４２により反射されたビームは、スクリーン４に対して垂直な法線及び光軸に対して４５°傾けられているミラー４０に当たる。そのビームは、それ故、凹状ミラー２１に当たるように、スクリーン４に対して垂直な方向に反射される。
【００４９】
本発明の他の代替の実施形態においては、リアプロジェクタ４の対物レンズ系２０の軸は、折り返されるときに水平ではなく、リアプロジェクタ４は、スクリーン２１に対して略垂直な、好適には、垂直な方向にビームを送るように、対物レンズ系と凹状ミラー２１との間に位置付けられている１つ又はそれ以上の折り返しミラーを有する。
【００５０】
本発明の他の代替の実施形態にしたがって、イメージングビームの経路において第１画像の後に位置付けられた凹状ミラーに当たるイメージングビームの軸は水平ではない。凹状ミラーの形状は、その場合、プロジェクションスクリーンに対応するプロジェクションの面内に第２画像を構築するように演算される。
【００５１】
リアプロジェクタ４のイメージャ２３の長手側は鉛直方向にある（水平な長手側を有する鉛直プロジェクションスクリーン２２について）。
【００５２】
リアプロジェクタ４は、それがミラー２１からの戻りビーム４１を横断しないように、対物レンズ系２０の複数のレンズのサイズの制限が予め回避されている。リアプロジェクタ４の構成においては、対物レンズ系はビーム４１の下にあるため、大きいレンズを用いることがまた、可能である（フィールドを容易に分離することができる）。
【００５３】
好適には、リアプロジェクタ４のスクリーンの下の高さｈ′はそのスクリーンの高さの（略）５分の１に等しい。更に正確には、高さｈ′は、５で除されたスクリーンの高さに等しいか又はそれより小さい。それはまた、対物レンズ系２０又は凹状ミラー２１の拡大縮小に、そして照射システム（ランプのリフレクタの大きさ）に依存する。それ故、５０インチのスクリーン及びＤＭＤ  ＨＤ３を有するプロジェクタについて、高さｈ′は、例えば、２０ｃｍより小さく、典型的には、１２ｃｍに等しい。
【００５４】
図５は、リアプロジェクタ３又は４により形成された複数の画像を示している（イメージングビームは折り返されないで示されている）。
【００５５】
光線２４２はイメージングビーム２４の中央の構成を表し、光線２４０及び２４１が２つの極端光線である。
【００５６】
対物レンズ系２０の射出瞳ＰＥは、ビーム２４の経路におけるミラーの前に位置付けられた画像ＩＥを形成する。対物レンズ系２０は、拡大率Ｍを有する画像ＩＥを形成するように、イメージャ２３において形成される対象物の画像を拡大する。対物レンズ系２０に関連する拡大率Ｍは、好適には、１乃至１０の範囲内にあり、更に好適には、５乃至９の範囲内にある。
【００５７】
ミラー２１は、出射瞳ＰＥを、イメージングビームの複数の光線が比較的小さい領域においてクロスオーバーする瞳ＰＦに関連付ける。ミラー２１の形状は、スクリーン２２が位置付けられているプロジェクションの面において投影された画像ＩＥに対応する画像ＩＭを生成するように演算されている。凹状ミラー２１は、拡大率Ｍ′を有する画像ＩＭを形成するように、画像ＩＥを拡大する。凹状ミラー２１に関連する拡大率Ｍ′は、好適には、対物レンズ系２０に関連する拡大率Ｍより大きい。
【００５８】
前記イメージングビームの経路における第１画像の後に位置付けられた凹状ミラー２１の使用は、光線２４１に対応するイメージングビームの下部が比較的高く（図１における対応する構成に対して）、それ故、凹状ミラーとスクリーンとの間のビームの伝播を乱すことなく、スクリーンに近い光学要素が容易に収容さあれることを可能にする。
【００５９】
代替の実施形態にしたがって、凹状ミラー２１に関連する拡大率Ｍ′は１０より大きい。
【００６０】
凹状ミラー２１は、好適には、光軸の下に位置付けられている。好適には、凹状ミラー２１の前のシステムの光軸は水平方向にあり、スクリーン２２の底部に近い。
【００６１】
図６は、リアプロジェクタ３の光学特性を示している。更に正確には、イメージングシステム２３は、例示として示されている２つの点Ａ及びＢを有する第１画像を生成する。それらの２つの点Ａ及びＢからの発散はそれぞれ、２つのビーム６２及び６１であり、それらのビームは、少なくとも１つのレンズ２００及び射出瞳ＰＥ２０１を有する対物レンズ系を透過した後に形成され、２つの点Ａ′及びＢ′は対物レンズ系２０により生成される画像ＩＥに属している。
【００６２】
ビーム６２及び６１はそれぞれ、ミラー２１における非離散的領域Ａ′′及びＢ′′において反射され、瞳ＰＦに対応する領域に、ミラー２１を介して瞳ＰＥの画像を収束する。瞳ＰＦはミラー２１に比較的近く、瞳ＰＥはミラー２１から尚一層遠いことに留意する必要がある。典型的には、凹状ミラーの頂点から射出瞳孔領域までの距離は２５ｍｍ乃至６０ｍｍの範囲内にある。好適には、凹状ミラー２１から射出瞳までの距離はできるだけ大きい必要がある。
【００６３】
図７は、本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタ８０の一部を模式的に及び折り返さないで示している。
【００６４】
リアプロジェクタ８０は、プロジェクタ３及び４の構成要素に類似する構成要素（特に、構成要素２２、２３、２５及び３０）を有する。それらの構成要素は同じ参照番号を有するが、更なる説明はされていない。
【００６５】
リアプロジェクタ８０は、ダイアフラムＤと、少なくとも１つのレンズを有する第１レンズ群７０と、少なくとも１つのレンズを有する第２レンズ群７４とを有する。第２レンズ群は、イメージングビームの経路におけるダイアフラムＤの後に位置付けられ、そのダイアフラムＤより画像ＩＥに近い。好適には、第２レンズ群７０と第１レンズ群７４の射出瞳ＰＥ′との間の距離ｄ１は、第１レンズ群７４とイメージングソース２３との間の距離の少なくとも３倍である。
【００６６】
射出瞳ＰＥ′は第１レンズ群７０により形成されるダイアフラムＤの画像に対応する。第２レンズ群７４は、実質的に無限遠におけるプロジェクタ８０の対物レンズ系の射出瞳ＰＥを位置決めすることを可能にする。それ故、第２レンズ群７４はイメージングビームの光線（例えば、点Ａ及びＢに対応する光線７２及び７１）を反射し、ミラー２１を置き替える、その形状がまた類似している、凹状ミラー７３の大きさを減少させることを可能にする。
【００６７】
第２レンズ群７０はまた、上記の他の実施形態にしたがったミラー２１が役割を果たす光学補正を適用する。特に、非点収差及び特定の光学歪みを低減することが可能である。また、そのことはビームの開口（開口２．８）を増加させる。ミラー７３は、それ故、画像ＩＥを拡大し、プロジェクションの面において平面的画像を得ることを本質的に可能にする曲率を有する。
【００６８】
凹状非球面ミラー７３は、その表面が次式で与えられる形状を有し、
Ｚ（ｒ）＝（ｒ２／Ｒ）／（１＋√（１−（１＋ｃ）（ｒ／Ｒ）２）＋ａ１ｒ＋ａ２ｒ２＋ａ３ｒ３＋ａ４ｒ４＋ａ５ｒ５＋ａ６ｒ６＋・・・
ここで、
−  ｒは光軸から所定点までの距離を表し、ミラー７４の光軸は対物レンズ系の光軸に位置付けられていて、
−  Ｚはその光軸に対して垂直な面からこの点までの距離を表し、
−  係数ｃは円錐であり、
−  パラメータａｉは指数ｉの非球面係数である。
【００６９】
第２レンズ群７０は、１つ又はそれ以上のレンズを有し、例えば、１つ又はそれ以上のメニスカスレンズ（容易に製造することができる複数のメニスカスレンズを有するレンズ群）を有する。好適には、第２レンズ群７０は、凹状ミラー７３のパラメータに適合された光学特性を有する。その構成要素は、上記の非球面式に従う形状を有する。
【００７０】
例示として、特定の一実施形態においては、−５６．２０２ｍｍに等しく、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、−３．３２１９７、０、０、−１．０６ｘ１０−５、０、−２．２０ｘ１０−９、６．６８ｘ１０−１１、−１．０６ｘ１０−１２及び５．９１ｘ１０−１６である。
【００７１】
また、例示として、レンズ群７０はメニスカスを有するとみなされる。レンズ群７０のメニスカスの第１面（イメージャ側）の半径Ｒは無限大であるとみなされ、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、０、０、−０．００８１１、７．６０ｘ１０−５、−６．４３ｘ１０−６、１．５７ｘ１０−７、−１．５３ｘ１０−９、０及び０である。レンズ群７０のメニスカスの第２面（イメージャ側）の半径Ｒは無限大であるとみなされ、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、０、０、−０．０１０５８、−１．７７ｘ１０−５、−２．８８ｘ１０−６、８．４１ｘ１０−８７、−９．９６ｘ１０−１０、０及び０である。
【００７２】
第１レンズ群７４は、イメージングビームの経路においてダイアフラムの前に位置付けられている１つ又はそれ以上のレンズのリア群を有する。代替の実施形態にしたがって、それはまた、イメージングビームの経路においてダイアフラムの後に位置付けられている１つ又はそれ以上のレンズのフロント群を有する。
【００７３】
更に、画像ＩＥはミラー７３の前に形成され、ミラー７３は、出射瞳ＰＥを、イメージングビームの複数の光線が比較的小さい領域において横断する瞳ＰＦと関連付ける。ミラー７３の形状は、スクリーン２２があるプロジェクションの面における画像ＩＥに対応する画像ＩＭを生成するように演算されている。
【００７４】
図８は、リアプロジェクタ８０の模式的な平面図である。
【００７５】
プロジェクタ８０において、第２レンズ群７０は、折り返しミラー３０と第１レンズ群７４との間に位置付けられている。それ故、イメージャ２３は、第２レンズ群７０に第１レンズ群７４を介してイメージングビーム８１を伝送する。第２レンズ群７０は、凹状ミラー７３の方に折り返しミラー３０により反射されるイメージングビーム８２にイメージングビーム８１を補正する。
【００７６】
イメージングビーム８１の光軸はプロジェクションスクリーンに投影される画像の底部に対して平行及び水平である（リアプロジェクタ３の実施形態におけるように）。代替の実施形態においては、イメージングビームの光軸は、図４に示すように、リアプロジェクタ４の対物レンズ系からもたらされるイメージングビームの軸のように、傾けられていて、ミラー３０は、リアプロジェクタ４のミラー４０により置き替えられている。
【００７７】
図９は、リアプロジェクタ８０の代替の実施形態に対応するリアプロジェクタ８０の模式的な平面図である。
【００７８】
リアプロジェクタ９０はリアプロジェクタ８０の構成要素に類似する構成要素を有し、ミラー７３、第１レンズ群７４及び第２レンズ群７０はそれぞれ、凹状ミラー９２、少なくとも１つのレンズを有する第１レンズ群９１及び少なくとも１つのレンズ９１を有する第２レンズ群により置き替えられている。それらの類似する構成要素は同じ参照番号を有し、それらについてはここでは更に説明しない
リアプロジェクタ９０の対物レンズ系は、それ故、ダイアフラムＤ、第１レンズ群７４及び第２レンズ群９５を有する。第２レンズ群９５は、イメージングビームの経路におけるダイアフラムＤの後に位置付けられ、ダイアフラムＤより画像ＩＥに近い。好適には、第２レンズ群９５（距離ｄ′′１及びｄ′′′１の和に対応）と第１レンズ群７４の射出瞳ＰＥ′との間の光学距離は、第１レンズ群７４とイメージングソース２３との間の距離ｄ２の少なくとも３倍である。
【００７９】
凹状ミラー９２及び少なくとも１つのレンズ９１を有する第２レンズ群は、ミラー７３及び第１レンズ群７４のそれぞれと同じ機能を備えている。ミラー９２の形状及び第２レンズ群９１の光学特性は、それらの２つの構成要素に対して略調和がとれている。
【００８０】
プロジェクタ９０においては、第２レンズ群９１は、折り返しミラー３０と凹状ミラー９２との間に位置付けられている。それ故、イメージャ２３は、イメージングビーム９３が第１レンズ群９５を透過するようにし、そのビーム９３は、折り返しミラー３０により第２レンズ群９１の方に反射される。第２レンズ群９１は、凹状ミラー７３の方に透過されるイメージングビーム９２にイメージングビームを補正する。
【００８１】
イメージングビーム９３の光軸は、プロジェクションスクリーンの方に投影される画像の底部に対して平行且つ水平である（リアプロジェクタ３の実施形態におけるように）。代替の実施形態においては、平面状又は凹状折り返しミラーの一により反射される前のイメージングビーム９３の光軸はプロジェクションの面に対して傾けられている。
【００８２】
リアプロジェクタ９０の代替の実施形態にしたがって、平面状折り返しミラー３０は、リアプロジェクタ４のミラー４０及び４２に類似する２つのミラーで置き替えられ、それらの２つのミラーは、リアプロジェクタの大きさを減少させるように、第１レンズ群７４と第２レンズ群９５との間に位置付けられている。そのような実施形態は、ミラー７３に類似する凹状ミラー９２と互換性があり、第２レンズ群９５はレンズ群７０に類似する単一のメニスカスを有し、それらの構成要素の正確な特性については、例示として上で説明している。
【００８３】
図１０は、本発明の代替の実施形態にしたがったフロントビデオプロジェクタ１００を示している。
【００８４】
プロジェクタ１００は、プロジェクションスクリーン２２及び折り返しミラー２５を除いて、プロジェクタ３の光学構成要素を有する。
【００８５】
更に正確には、プロジェクタ１００は、プロジェクタ３の構成要素２０、２３、３０及び２１に類似する構成要素を有し、それらの構成要素は同じ参照番号を有し、それらについては更に説明しない。プロジェクタ１００の凹状ミラー２１は、折り返されていないシステムの光軸に対して垂直なプロジェクションの面内にあるスクリーン１０１の方にイメージングビーム１０２を伝送し、凹状ミラー２１は、対物レンズ系２０とミラー２１との間に位置付けられている第１画像からプロジェクションの面において第２画像を構築する。プロジェクションの面はプロジェクタ１００に対して非常に近いことが可能であり、プロジェクションの面から凹状ミラー２１の光中心までの距離は、好適には、１ｍ以下であり、更に好適には、５０ｃｍ以下である。
【００８６】
更に、顎ｈ（下方から上方に投影される画像を前提として、プロジェクタ１００の最も低い点からスクリーン１０１に投影される画像を分離する距離）は比較的小さく、それは、好適には、投影された画像の高さの５分の１より小さい。
【００８７】
更に、上記のように、本発明の複数の実施形態にしたがったリアプロジェクタは、フロントプロジェクタに適合されることが可能であり、当業者は、リアプロジェクションスクリーンをフロントプロジェクションスクリーンで置き替え、イメージングビームの経路において凹状ミラーの後に位置付けられた折り返しミラーを有効に省くことができる。
【００８８】
本発明の他の特徴にしたがって、マスクが小さい瞳孔領域の近くに位置付けられ、その領域は、イメージングビームの経路において対物レンズ系とスクリーンとの間に位置付けられている。そのようなマスクは、そのシステムの射出瞳が本物であるときに、用いられることが可能である。そのマスクは、特に、寄生光線を制限する、削除することさえ可能であり、及び／又は、ダストが対物レンズ系、凹状ミラー及び対物レンズ系に近い光学要素に堆積することを回避する。上記のように、そのような瞳ＰＦは、特に、プロジェクタがプロジェクションの面において画像を構築するために収束ミラーを用いるときに得られる。
【００８９】
図１２及び１３は、リアプロジェクタ１２０を側面図及び平面図のそれぞれで示している。リアプロジェクタ１２０は、同じ参照番号を有するが、ここではそれらについて更に説明しないリアプロジェクタ３の要素全てと、マスク１０３とを有する。
【００９０】
有利であることに、マスク１０３は、プロジェクションビーム２４が透過することが可能である透明領域１０４を有するガラス又はプラスチックのシートである。マスク１０３の厚さは、できるだけ薄い、好適には、２ｍｍ以下、更に好適には、１ｍｍに等しいか又はそれ以下であるように選択される。
【００９１】
図１９に示すように、ビーム２４の光線１１３乃至１１５は透明領域１０４を透過し、マスク１０３により反射される。透明領域１０４の外側においては、マスク１０３は黒色であり、寄生光線を吸収する。黒色非球面領域は、マスクの一方側又は両側においてバルクを染められた又は処理されたマスクの領域に対応する。好適には、透明領域には、当業者にとって既知である技術を用いる反射防止処理が行われる。マスク１０３は、好適には、プロジェクタボックスの境界に関して拡大され、それ故、対物レンズ系、凹状ミラー及び対応するイメージャからダストを絶たれ、及び／又は、それらの要素から又は外側からもたらされる寄生光線を削除（又は低減）する。例示としてのマスクの透明領域の境界は、マスクの表面に対して垂直な壁を有する。マスク１０３の有利な代替の実施形態にしたがって、マスクの透明領域の境界は、イメージングビームの経路において収束するように、傾いた壁を有する。
【００９２】
代替の実施形態にしたがって、マスクの透明領域は、傾斜角を減少させるように、それ故、透明領域にイメージングビームの何れの反射を低減するように、ビームをイメージングする領域の軸に対して傾けられる。
【００９３】
それ故、図２１は、マスク１０３の変形であるマスク１２１を示している。マスク１２１は、透明領域１２７を取り囲んでいる黒色上部面１２５及び黒色下部面を有する。それらの面１２５及び１２６は、面１２５及び１２６に近い（好適には、距離が２ｍｍかそれ以下）か又は接しているまさに極端光線１１３及び１１５を有するように、マスク１２１に対して垂直な方向に沿って相殺される。それ故、例示としての実施形態にしたがって、面１２５及び１２６は相殺されず、イメージングビームの経路において収束するように、マスク１２１の透明領域の境界は傾けられた壁を有する。マスクの代替の実施形態にしたがって、透明領域の壁はマスクの面に対して垂直である。他の代替としての実施形態にしたがって、マスクの１つの面のみが黒色である。この面は、好適には、イメージングビームの入射面側にある。
【００９４】
マスク１０３及び１１６の代替の実施形態にしたがって、透明領域はガラス又はプラスチックから成り、黒色領域は何れの他の材料から成る。
【００９５】
図２０は、カットアウト透明領域１１７を有する黒色マスク１１６（マスク１０３の変形）を示している。ビーム２４の光線１１３及び１１５は、回折又は吸収されることなく、透明領域１１７を透過する。
【００９６】
マスク１０３、１２１及び１１６の透明領域は、好適には、ビーム２４の大きさに対して調節され、対物レンズ系とプロジェクションの面との間にある瞳孔領域（又は、対物レンズ系及び凹状ミラーを有するシステムの瞳ＰＦ）の近く（典型的には、対物レンズ系及び凹状ミラーを有するシステムの射出瞳に対応する瞳孔領域ＰＦからの距離５ｍｍ又はそれ以下）に位置付けられる。
【００９７】
マスクを製造することを容易にするように、透明領域は単純な幾何学的形状を有する。それ故、図１５は、マスクが光軸２６上にあるとき、瞳孔領域ＰＦ１０５のインプリントを囲む透明領域１０４を示している。瞳孔領域１０５（又はビーム２４）のインプリントは、軸２６に対して対称的であり、この軸に沿って幾らか長くされている。それ故、例示として、透明領域は、軸１０６上に中心を置く楕円形であり、その楕円形の長軸（軸１０６上に置かれた）及び短軸は約５０ｍｍ及び３０ｍｍの長さをそれぞれ有する。
【００９８】
図１６に示すマスクの変形にしたがって、透明領域１０７は、瞳孔領域１０５のインプリントをより精細に示している。それ故、その領域１０７の一端部（例えば、幅が１０ｍｍである）は他端部（例えば、幅が２０ｍｍである）より狭い。
【００９９】
図１７は、瞳孔領域ＰＦ近くの軸２６の周り５ｍｍに位置付けられた透明マスク領域１１０を示している。ビーム２４のインプリント１０９は、図１４及び１５に示されているインプリントより大きく、矢印の先端のような形状を有する。透明領域１１０はまた、インプリント１０９のまさにその形状に追従している。
【０１００】
図１８は、瞳孔領域ＰＦ近くの軸２６の下２ｍｍにある透明マスク領域１１０を示している。ビーム２４のインプリント１１２は、図１４及び１５に示されているインプリントより大きく、一端部においてフレア状の形状を有する。透明領域１１２はまた、インプリント１０９のまさにその形状に追従している。
【０１０１】
図１４は、フロントプロジェクタ１０６の側面図である。プロジェクタ１０６は、それらの要素は同じ参照番号を有し、更にそれらについて説明しないが、プロジェクタ１００の要素全てと、マスク１０５とを有する。マスク１０５は、照射ビームを透過するようにする透明領域であって、そのマスクが、複数の実施形態にしたがって、透明領域１０４、１０７、１１０及び１１２それぞれに類似している、透明領域と、寄生光線を吸収し、プロジェクタ１０６の光学要素を囲むボックスに関して拡大されている黒色領域であって、マスク１０３の黒色領域に類似する、黒色領域とを有する。
【０１０２】
図１２及び２１に示しているマスクは、好適には、平面状である。他の実施形態にしたがって、黒色領域と、適切な場合には、フル透明領域は形状が変化し、それらは対物レンズ系を含む光学要素の全て又は一部を囲むように、及び、黒色領域は、投影されるビームの明度を低減させないように、照射ビームを横断しない。
【０１０３】
透明領域がフル領域であるとき、そのビームの一部は透明部分により反射されることが可能である。代替の実施形態にしたがって、このようにして、得られた寄生光線は、例えば、マスクに対して略垂直である壁により削除され、有用なプロジェクションビームの経路の外側のそれらの寄生光線の経路における透明領域の背後に置かれる。
【０１０４】
プロジェクタの代替の実施形態にしたがって、イメージャは、上記の場合に対して、中心が外れていて、それにより、高品質の投影画像を得ることが可能である。このように、また、マスクを位置決めする自由度が大きく、及び／又は、マスクの形状における自由度が大きい。
【０１０５】
勿論、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【０１０６】
特に、本発明は、何れの種類のプロジェクタに対して、フロントプロジェクタ、リアプロジェクタを問わず、適用できる。
【０１０７】
当業者はまた、例えば、特定の基準にしたがって非点収差及び光学歪み補正を適合させ、プロジェクションシステムの複数の光学系間にそれらを割り当てるように、凹状ミラーの前に位置付けられた第１画像からのプロジェクションの面において第２画像を構築する凹状折り返しミラー及び対物レンズ系を規定することができる。
【０１０８】
更に、当業者は、所望のプロジェクションシステムに特定の空間的制約にしたがって、イメージングビームの折り返しを適合させることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】従来技術のリアプロジェクタを示す図である。
【図２】本発明の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図３ａ】本発明の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図４】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図５】図２乃至４のリアプロジェクタにより形成された複数の画像を示す図である。
【図６】図２乃至４のリアプロジェクタの光学特性を示す図である。
【図７】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタを示す図である。
【図８】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタを示す図である。
【図９】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタを示す図である。
【図１０】本発明の特定の一実施形態にしたがったフロントプロジェクタを示す図である。
【図１１】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１２】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１３】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１４】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１５】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１６】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１７】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１８】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１９】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図２０】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図２１】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図２２】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１】
2008522229.tif 000004
【図２】
2008522229.tif 000005
【図３ａ】
2008522229.tif 000006
【図３ｂ】
2008522229.tif 000007
【図４】
2008522229.tif 000008
【図５】
2008522229.tif 000009
【図６】
2008522229.tif 000010
【図７】
2008522229.tif 000011
【図８】
2008522229.tif 000012
【図９】
2008522229.tif 000013
【図１０】
2008522229.tif 000014
【図１１】
2008522229.tif 000015
【図１２】
2008522229.tif 000016
【図１３】
2008522229.tif 000017
【図１４】
2008522229.tif 000018
【図１５】
2008522229.tif 000019
【図１６】
2008522229.tif 000020
【図１７】
2008522229.tif 000021
【図１８】
2008522229.tif 000022
【図１９】
2008522229.tif 000023
【図２０】
2008522229.tif 000024
【図２１】
2008522229.tif 000025
【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月5日(2007.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングビームを生成するようにデザインされた対物レンズ系及びイメージングソースを有し、前記対物レンズ系の後に位置付けられた第１画像を構築するプロジェクションシステムであって、前記第１画像は前記対物レンズ系の光軸に対して軸外にある、プロジェクションシステムであり：
前記イメージングビームの経路における前記第１画像の後に位置付けられ、前記第１画像からプロジェクションの面において第２画像を構築する凹状ミラーを有し、前記凹状ミラーは、前記対物レンズ系の前記光軸において位置付けられた光軸を有し、前記プロジェクションシステムの射出瞳は前記凹状ミラーと前記のプロジェクションの面との間にある前記対物レンズ系と前記凹状ミラーとを有する；
ことを特徴とするプロジェクションシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクションシステムであって、前記凹状ミラーは非球面ミラーであることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロジェクションシステムであって、前記対物レンズ系と前記凹状ミラーとの間に少なくとも第１平面状折り返しミラーを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記対物レンズ系は：
ダイアフラム；
第１レンズ群；及び
第２レンズ群；
を有する、プロジェクションシステムであり、
前記第２レンズ群は、前記イメージングビームの前記経路における前記ダイアフラムの後に位置付けられ、前記ダイアフラムより前記第１画像に近い；
ことを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群と前記第１レンズ群の射出瞳との間の距離は前記第１レンズ群と前記イメージングソースとの間の距離の少なくとも３倍であることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群は少なくとも１つのメニスカス型レンズを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れ一項に記載の、請求項３によるプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群は前記第１レンズ群と前記第１折り返しミラーとの間に位置付けられていることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項８】
請求項４乃至７の何れ一項に記載の、請求項３によるプロジェクションシステムであって、前記第２レンズ群は前記第１折り返しミラーと前記凹状ミラーとの間に位置付けられていることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、折り返しミラーを有しないプロジェクションシステムの具現化であって、前記イメージングビームの前記光軸は前記のプロジェクションの面に対して垂直であり、前記イメージングビームが前記凹状ミラーに当たるときに鉛直であることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記のプロジェクションの面においてリアプロジェクションスクリーンを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロジェクションシステムであって、前記凹状ミラーと前記リアプロジェクションスクリーンとの間に前記イメージングビームの前記経路において位置付けられた少なくとも第２平面状折り返しミラーを更に有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１２】
請求項１乃至９の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記のプロジェクションの面においてフロントプロジェクションのための手段を有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記対物レンズ系は３つのレンズを有するフロント群を有し、前記３つのレンズは、中央に位置付けられたレンズは外側の２つのレンズに対して逆パワーを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、寄生光線を吸収する黒色領域と、前記凹状ミラーの後に前記イメージングビームの前記経路に位置付けられた透明領域とを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプロジェクションシステムであって、前記透明領域はフル領域であることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のプロジェクションシステムであって、前記マスクは前記透明領域を形成するカットオフを有することを特徴とする、プロジェクションシステム。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６の何れ一項に記載のプロジェクションシステムであって、前記透明領域は、前記対物レンズ系及び前記凹状ミラーを有する前記プロジェクションシステムの射出瞳の近くに位置付けられていることを特徴とする、プロジェクションシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影の分野に関する。
【０００２】
更に詳細には、本発明は、フロントプロジェクタ又はリアプロジェクタ型のビデオプロジェクタにおけるイメージングビームの折り返しに関する。
【背景技術】
【０００３】
先行技術によれば、プロジェクタは比較的体積が大きい欠点を有する。
【０００４】
それらプロジェクタの体積を減少させるように、プロジェクタ１は、図１に分解して示しているように、凸状双曲面ミラーを備え、そのプロジェクタは、
−  イメージングソース１３と、
−  イメージングソース１３により生成されたイメージングビームが当たる対物レンズ１０と、
−  画像を拡大する一方、ビームを折り返す凸状非球面ミラー１１と、
−  折り返しミラー１５と、
−  リアプロジェクションスクリーン１２と、
を有する。
【０００５】
対物レンズは凸状非球面ミラー１１の方に結像ビーム１４を透過し、その凸状非球面ミラー１１自体は折り返しミラー１５の方に反射ビームを透過し、その折り返しミラー１５はスクリーン１２の方にビームを反射する（図１を調べることが容易にするように、ビーム１４はミラー１５により折り返されないように示されている）。ミラー１１、スクリーン１２からみて、ビームがミラー１１の後に位置している瞳孔領域Ａからもたらされるようになっている。そのようなプロジェクタについては、欧州特許第１２０３９７７号明細書に詳細に記載されている。
【０００６】
図１のリアプロジェクタは、スクリーンの下に比較的大きい高さＨ、典型的には、３０ｃｍより大きい高さを有するという短所を有する。この高さは、実際には、対物レンズを収容し、対物レンズ１０に入射するイメージングビームを用いずにスクリーン１２に現画像を生成するために必要である。
【特許文献１】欧州特許第１２０３９７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記の先行技術の短所を緩和することである。
【０００８】
特に、本発明の目的は、フロントプロジェクタの場合に、リアプロジェクションスクリーンの下の高さ（又は、“顎”と呼ばれる）又はプロジェクション距離（ここでは、プロジェクタがスクリーンの上に位置付けられている場合の、プロジェクタの最も高いレベルとスクリーンの最も高いレベルとの間の距離である）を減少させる一方、尚も小さい顎を保つことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このために、本発明においては、イメージングビームを生成するようにデザインされた対物レンズ及びイメージングソースを有するプロジェクションシステムであって、第１画像はイメージングビームの光軸に対して軸外にあり、そのシステムは、イメージングビームの経路中の第１画像の後に位置付けられ、第１画像からのプロジェクションの面内に第２画像を構築する凹状ミラーを有することが注目に値する、プロジェクションシステムを提供する。
【００１０】
好適には、凹状ミラーは非球面ミラーである。
【００１１】
特定の一特徴にしたがって、そのシステムは、対物レンズと凹状ミラーとの間に少なくとも第１平面状折り返しミラーを有する。
【００１２】
有利であることに、対物レンズ系は、
−  ダイアフラム、
−  第１レンズ群、及び
−  第２レンズ群
を有し、第２レンズ群は、イメージングビームの経路中のダイアフラムの後に位置付けられ、ダイアフラムより第１画像の方に近い。
【００１３】
好適な特徴にしたがって、第２レンズ群と第１レンズ群の射出瞳との間の距離は、第１レンズ群とイメージングソースとの間の距離の少なくとも３倍である。
【００１４】
有利な特徴にしたがって、第２レンズ群は少なくとも１つのメニスカス型レンズを有する。
【００１５】
特定の一特徴にしたがって、第２レンズ群は、第１レンズ群と第１折り返しミラーとの間に位置付けられている。
【００１６】
他の特徴にしたがって、第２レンズ群は、第１折り返しミラーと凹状ミラーとの間に位置付けられている。
【００１７】
有利であることに、平面状折り返しミラーを有しないシステムの具現化においては、イメージングビームの光軸はプロジェクションの面に対して垂直であり、イメージングビームが凹状ミラーに当たるときに、垂直である。
【００１８】
好適には、そのシステムは、プロジェクションの面においてリアプロジェクションスクリーンを有する。
【００１９】
有利であることに、そのシステムは、凹状ミラーとリアプロジェクションスクリーンとの間のイメージングビームの経路に位置付けられた少なくとも第２折り返しミラーを更に有する。
【００２０】
他の有利な特徴にしたがって、そのシステムは、プロジェクションの面においてフロントプロジェクションのための手段を有する。
【００２１】
有利であることに、対物レンズ系は３つのレンズを有し、中央に位置しているレンズは外側の２つのレンズに対して逆のパワーを有する。それ故、フロント群は、例えば、発散レンズの側にある２つの収束レンズ又は収束レンズの側にある２つの発散レンズを有する。
【００２２】
好適には、そのシステムは、寄生光線を吸収する黒色領域と、凹状ミラーの後のイメージングビームの経路中に位置付けられている透明領域とを有するマスクを有する。
【００２３】
特定の特徴にしたがって、透明領域はマスクにおいてフルである又はカットアウトに対応している。
【００２４】
好適な特徴にしたがって、透明領域は、対物レンズ系及び凹状ミラーを有するシステムの射出瞳の近くに位置付けられている。
【００２５】
本発明については、添付図面を参照しながら、以下の詳述を読むときに、更に明確に理解でき、他の特徴及び有利点が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】
【００２６】
本発明の一般的な原理は、それ故、リアプロジェクタにおける凹状折り返しミラーの使用に基づき、それにより、スクリーンの下の高さを減少することが可能になる。
【００２７】
図２は、分解形式で、凹状非球面ミラーを有するリアプロジェクタであって、
−  イメージングソース２３（典型的には、照射ビームが当たるイメージャである）と、
−  イメージングソース２３により生成されるイメージングビームが当たる対物レンズ系２０と、
−  折り返しミラー２５と、
−  リアプロジェクションスクリーン２２と、
を有する、リアプロジェクタを示している。
【００２８】
イメージャは、例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）社製のＤＭＤ（“Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒｓ  Ｄｅｖｉｃｅ”）、透過性ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）又はＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）である。
【００２９】
対物レンズ系２０は、凹状非球面ミラー２１の方にイメージングビーム２４を伝送し、その凹状非球面ミラー２１自体は折り返しミラー２５に反射ビームを伝送し、その折り返しミラー２５は、スクリーン２２が位置付けられている（図２が調べるのに容易であるように、ビーム２４はミラー２５により折り返されていないように示されている）プロジェクションの面の方にそのビームを反射する。プロジェクタの光学部品は光軸２６を有し、生成された光ビーム２４はこの光軸２６に対して軸外にある（それ故、イメージャである）。ミラー１１は、スクリーン１２からみて、ビームが瞳孔領域からもたらされるようにみえ、イメージングビームの経路２４においてミラー２１とスクリーン２２との間に位置付けられている瞳ＰＦに対応している。
【００３０】
凹状非球面ミラー２１は軸対称（回転）形状を有し、その凹状非球面ミラー２１の反射面は次の非球面の式で与えられ、
Ｚ（ｒ）＝（ｒ２／Ｒ）／（１＋√（１−（１＋ｃ）（ｒ／Ｒ）２）＋ａ１ｒ＋ａ２ｒ２＋ａ３ｒ３＋ａ４ｒ４＋ａ５ｒ５＋ａ６ｒ６＋・・・
ここで、
−  ｒは光軸から所定点までの距離を表し、ミラー２１の光軸は対物レンズ系の光軸に位置付けられていて、
−  Ｚはその光軸に対して垂直な面からこの点までの距離を表し、
−  係数ｃは円錐であり、
−  パラメータａ１，ａ２，．．．，ａｉは指数１，２，．．．，ｉそれぞれの非球面係数である。
【００３１】
図１１はかなり詳細に対物レンズ系２０を示している。
【００３２】
対物レンズ系は、レンズ２０１乃至２０３のリア群と、レンズ２０４乃至２０６のフロント群とを有する。
【００３３】
イメージングビームの経路における対物レンズ系２０の最後のレンズ２０６は、好適には、非球面メニスカスレンズであり、その非球面メニスカスレンズの形状は凹状ミラー２１のパラメータに適合している。その形状は、それ故、上記のような非球面の式により好適に与えられる。
【００３４】
例示として、特定の一実施形態においては、凹状ミラー２１の半径Ｒは６０であり、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、−１．５９３１１ｍｍ、０、０、−８．９４ｘ１０−６、０、１．６４ｘ１０−９、−９．７４ｘ１０−１３、−７．８４ｘ１０−１４及び２．３１ｘ１０−１６である。メニスカス２０６の第１面（イメージャ側）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、次の値であって、０、０、０、−３．１ｘ１０−４、２．８８ｘ１０−５、１．９６ｘ１０−６、７．１４ｘ１０−８、４．１５ｘ１０−１０及び−４．３０ｘ１０−１０を有する。メニスカス２０６の第２面（イメージャ側）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、次の値であって、０、０、０、−２．７ｘ１０−４、９．９７ｘ１０−６、６．３４ｘ１０−７、−１．４１ｘ１０−７、８．９８ｘ１０−９及び−１．７８ｘ１０−１０を有する。
【００３５】
有利であることに、本発明にしたがって、フロントレンズ群は３つのレンズを有し、外側の位置に位置付けられている２つのレンズは中央に位置付けられているレンズに対して逆のパワーを有する。それ故、そのフロントレンズ群は、プロジェクトされた画像が平面状であるように、中間画像の曲率を生成することに寄与する一方、複数の弱いレンズを有する。このことは、そのフロントレンズ群の製造を容易にし、そのコストを削減するようにする。
【００３６】
それ故、図１１に示すフロントレンズ群は、正パワーレンズ２０５（収束レンズ）の周りに２つの負パワーレンズ２０４及び１０６（発散レンズ）を有する。
【００３７】
本発明の代替の実施形態にしたがって、対物レンズ系のフロントレンズ群は、負レンズの周りに２つの正（収束）レンズを有する。そのようなフロントレンズ群を有し、対物レンズ系２０を置き換えることができる対物レンズ系１３０を図２２に示す。
【００３８】
対物レンズ系１３０は、レンズ１３１乃至１３８のリア群とレンズ１３９乃至１４０のフロント群とを有し、それらのレンズ群は、対物レンズ系の射出瞳ＰＥのどちらか一方の側に位置付けられている。
【００３９】
例示として、対物レンズ系１３０の特徴について、下記の表にまとめている（光線、厚さ及び直径はｍｍで表され、レンズ１３２乃至１４１の材料はＯＨＡＲＡ（登録商標）社製の製品の参照番号に対応している。
【００４０】
【表１】
2008522229.tif 000027
図２のリアプロジェクタは、スクリーンの下の比較的小さい高さｈ、典型的には、約１．５０ｍの対角線を有するスクリーンについて１０乃至２０ｃｍの範囲内の高さの有利点を有する。この高さｈは、実際には、対物レンズ系２０及びミラー２１を収容するのに十分である一方、対物レンズ系２０に当たるイメージングビーム２４を用いずにスクリーン２２に適切な画像を尚も形成する。好適には、高さｈはスクリーンの高さの（略）５分の１に等しい。更に適切には、高さｈは、５で除されたスクリーンの高さに等しいか又はそれより小さい。
【００４１】
図３ａ及び３ｂは、図２に模式的に示すようなリアプロジェクタ３の側面図及び平面図である。
【００４２】
リアプロジェクタ３の深さを減少するように、折り返しミラー３０は、対物レンズ系２０と凹状ミラー２１との間に挿入されている。破線及び実線のそれぞれは、折り返されていない及び折り返されているビーム２４を伴う要素を示している。ミラー３０は鉛直（即ち、スクリーン２２に対して平行）であり、ミラー２１の前のビーム２４の光軸は水平である。リアプロジェクタ３のイメージャ２３の長手側は水平（長手側が水平である鉛直プロジェクションスクリーンについて）である。
【００４３】
対物レンズ系２０は、その長手側に沿って位置付けられ、好適には、スクリーン２２に平行な軸を有する、その長手側に沿って位置付けられた水平面内で好適に折り返され、それにより、リアプロジェクタ３の深さを減少することを可能にしている。ミラー３０がスクリーンの垂直方向と成す角度αは、対物レンズ系２０の光軸がスクリーン２２と成す角度に依存する。対物レンズ系２０がスクリーンに対して平行であるとき、角度αは４５°に等しい。対物レンズ系２０とミラー３０との間の距離は、ビームが対物レンズ系２０に当たらないようになっている。
【００４４】
一般に、折り返されていないプロジェクションシステムの複数の要素の光軸の全ては、鉛直であるとみなされるプロジェクションの面に対して垂直である。それらの光軸は、それ故、水平である（凹状折り返しミラーによる折り返しを除いて、折り返されていない形式で示されているシステムについて）。
【００４５】
プロジェクタ３においては、対物レンズ系２０のリール軸は水平に保たれ、スクリーン２２は鉛直である。プロジェクタ３は、比較的小さい“顎”、それ故、比較的小さいｈの値を有する。
【００４６】
しかしながら、照射部品が更に容易に収容されること（光照射コア、ランプケース、イメージャ２３に取り付けられている電子カードの傾斜）を可能にする代替の実施形態においては、対物レンズ系のリール軸は傾けられている。このことは、プロジェクションシステムの一要素の軸は折り返しミラーにより折り返された後に非水平になることが可能であるためである。例えば、大きいミラーが傾けられている場合、後続する要素の全て、特に凹状ミラーはまた、その角度の２倍だけ傾けられる。
【００４７】
それ故、図４は、折り返しミラー４０及び４２を有する本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタ４を示している。リアプロジェクタ４は、リアプロジェクタ３の構成要素に類似する要素を有し、それら（特に、イメージングソース２３、対物レンズ系２０、凹状ミラー２１、折り返しミラー２５及びスクリーン２２）は同じ参照番号を有する。
【００４８】
２つの折り返しミラー４０及び４２は対物レンズ系２０とミラー２１との間に位置付けられている。リアプロジェクタ４の対物レンズ系２０の軸は、折り返されるときに、水平ではない。対物レンズ系２０からもたらされるイメージングビームは、先ず、ミラー４２に当たり、そのミラー４２は光軸に対して４５°傾けられていて、スクリーン４に対して垂直である。そのビームは、それ故、スクリーン４に対して平行な方向に反射され、そのビームの光軸はスクリーン４に対して垂直な面内にある。次に、ミラー４２により反射されたビームは、スクリーン４に対して垂直な法線及び光軸に対して４５°傾けられているミラー４０に当たる。そのビームは、それ故、凹状ミラー２１に当たるように、スクリーン４に対して垂直な方向に反射される。
【００４９】
本発明の他の代替の実施形態においては、リアプロジェクタ４の対物レンズ系２０の軸は、折り返されるときに水平ではなく、リアプロジェクタ４は、スクリーン２１に対して略垂直な、好適には、垂直な方向にビームを送るように、対物レンズ系と凹状ミラー２１との間に位置付けられている１つ又はそれ以上の折り返しミラーを有する。
【００５０】
本発明の他の代替の実施形態にしたがって、イメージングビームの経路において第１画像の後に位置付けられた凹状ミラーに当たるイメージングビームの軸は水平ではない。凹状ミラーの形状は、その場合、プロジェクションスクリーンに対応するプロジェクションの面内に第２画像を構築するように演算される。
【００５１】
リアプロジェクタ４のイメージャ２３の長手側は鉛直方向にある（水平な長手側を有する鉛直プロジェクションスクリーン２２について）。
【００５２】
リアプロジェクタ４は、それがミラー２１からの戻りビーム４１を横断しないように、対物レンズ系２０の複数のレンズのサイズの制限が予め回避されている。リアプロジェクタ４の構成においては、対物レンズ系はビーム４１の下にあるため、大きいレンズを用いることがまた、可能である（フィールドを容易に分離することができる）。
【００５３】
好適には、リアプロジェクタ４のスクリーンの下の高さｈ′はそのスクリーンの高さの（略）５分の１に等しい。更に正確には、高さｈ′は、５で除されたスクリーンの高さに等しいか又はそれより小さい。それはまた、対物レンズ系２０又は凹状ミラー２１の拡大縮小に、そして照射システム（ランプのリフレクタの大きさ）に依存する。それ故、５０インチのスクリーン及びＤＭＤ  ＨＤ３を有するプロジェクタについて、高さｈ′は、例えば、２０ｃｍより小さく、典型的には、１２ｃｍに等しい。
【００５４】
図５は、リアプロジェクタ３又は４により形成された複数の画像を示している（イメージングビームは折り返されないで示されている）。
【００５５】
光線２４２はイメージングビーム２４の中央の構成を表し、光線２４０及び２４１が２つの極端光線である。
【００５６】
対物レンズ系２０の射出瞳ＰＥは、ビーム２４の経路におけるミラーの前に位置付けられた画像ＩＥを形成する。対物レンズ系２０は、拡大率Ｍを有する画像ＩＥを形成するように、イメージャ２３において形成される対象物の画像を拡大する。対物レンズ系２０に関連する拡大率Ｍは、好適には、１乃至１０の範囲内にあり、更に好適には、５乃至９の範囲内にある。
【００５７】
ミラー２１は、出射瞳ＰＥを、イメージングビームの複数の光線が比較的小さい領域においてクロスオーバーする瞳ＰＦに関連付ける。ミラー２１の形状は、スクリーン２２が位置付けられているプロジェクションの面において投影された画像ＩＥに対応する画像ＩＭを生成するように演算されている。凹状ミラー２１は、拡大率Ｍ′を有する画像ＩＭを形成するように、画像ＩＥを拡大する。凹状ミラー２１に関連する拡大率Ｍ′は、好適には、対物レンズ系２０に関連する拡大率Ｍより大きい。
【００５８】
前記イメージングビームの経路における第１画像の後に位置付けられた凹状ミラー２１の使用は、光線２４１に対応するイメージングビームの下部が比較的高く（図１における対応する構成に対して）、それ故、凹状ミラーとスクリーンとの間のビームの伝播を乱すことなく、スクリーンに近い光学要素が容易に収容さあれることを可能にする。
【００５９】
代替の実施形態にしたがって、凹状ミラー２１に関連する拡大率Ｍ′は１０より大きい。
【００６０】
凹状ミラー２１は、好適には、光軸の下に位置付けられている。好適には、凹状ミラー２１の前のシステムの光軸は水平方向にあり、スクリーン２２の底部に近い。
【００６１】
図６は、リアプロジェクタ３の光学特性を示している。更に正確には、イメージングシステム２３は、例示として示されている２つの点Ａ及びＢを有する第１画像を生成する。それらの２つの点Ａ及びＢからの発散はそれぞれ、２つのビーム６２及び６１であり、それらのビームは、少なくとも１つのレンズ２００及び射出瞳ＰＥ２０１を有する対物レンズ系を透過した後に形成され、２つの点Ａ′及びＢ′は対物レンズ系２０により生成される画像ＩＥに属している。
【００６２】
ビーム６２及び６１はそれぞれ、ミラー２１における非離散的領域Ａ′′及びＢ′′において反射され、瞳ＰＦに対応する領域に、ミラー２１を介して瞳ＰＥの画像を収束する。瞳ＰＦはミラー２１に比較的近く、瞳ＰＥはミラー２１から尚一層遠いことに留意する必要がある。典型的には、凹状ミラーの頂点から射出瞳孔領域までの距離は２５ｍｍ乃至６０ｍｍの範囲内にある。好適には、凹状ミラー２１から射出瞳までの距離はできるだけ大きい必要がある。
【００６３】
図７は、本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタ８０の一部を模式的に及び折り返さないで示している。
【００６４】
リアプロジェクタ８０は、プロジェクタ３及び４の構成要素に類似する構成要素（特に、構成要素２２、２３、２５及び３０）を有する。それらの構成要素は同じ参照番号を有するが、更なる説明はされていない。
【００６５】
リアプロジェクタ８０は、ダイアフラムＤと、少なくとも１つのレンズを有する第１レンズ群７０と、少なくとも１つのレンズを有する第２レンズ群７４とを有する。第２レンズ群は、イメージングビームの経路におけるダイアフラムＤの後に位置付けられ、そのダイアフラムＤより画像ＩＥに近い。好適には、第２レンズ群７０と第１レンズ群７４の射出瞳ＰＥ′との間の距離ｄ１は、第１レンズ群７４とイメージングソース２３との間の距離の少なくとも３倍である。
【００６６】
射出瞳ＰＥ′は第１レンズ群７４により形成されるダイアフラムＤの画像に対応する。第２レンズ群７０は、実質的に無限遠におけるプロジェクタ８０の対物レンズ系の射出瞳ＰＥを位置決めすることを可能にする。それ故、第２レンズ群７０はイメージングビームの光線（例えば、点Ａ及びＢに対応する光線７２及び７１）を反射し、ミラー２１を置き替える、その形状がまた類似している、凹状ミラー７３の大きさを減少させることを可能にする。
【００６７】
第２レンズ群７０はまた、上記の他の実施形態にしたがったミラー２１が役割を果たす光学補正を適用する。特に、非点収差及び特定の光学歪みを低減することが可能である。また、そのことはビームの開口（開口２．８）を増加させる。ミラー７３は、それ故、画像ＩＥを拡大し、プロジェクションの面において平面的画像を得ることを本質的に可能にする曲率を有する。
【００６８】
凹状非球面ミラー７３は、その表面が次式で与えられる形状を有し、
Ｚ（ｒ）＝（ｒ２／Ｒ）／（１＋√（１−（１＋ｃ）（ｒ／Ｒ）２）＋ａ１ｒ＋ａ２ｒ２＋ａ３ｒ３＋ａ４ｒ４＋ａ５ｒ５＋ａ６ｒ６＋・・・
ここで、
−  ｒは光軸から所定点までの距離を表し、ミラー７４の光軸は対物レンズ系の光軸に位置付けられていて、
−  Ｚはその光軸に対して垂直な面からこの点までの距離を表し、
−  係数ｃは円錐であり、
−  パラメータａｉは指数ｉの非球面係数である。
【００６９】
第２レンズ群７０は、１つ又はそれ以上のレンズを有し、例えば、１つ又はそれ以上のメニスカスレンズ（容易に製造することができる複数のメニスカスレンズを有するレンズ群）を有する。好適には、第２レンズ群７０は、凹状ミラー７３のパラメータに適合された光学特性を有する。その構成要素は、上記の非球面式に従う形状を有する。
【００７０】
例示として、特定の一実施形態においては、−５６．２０２ｍｍに等しく、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、−３．３２１９７、０、０、−１．０６ｘ１０−５、０、−２．２０ｘ１０−９、６．６８ｘ１０−１１、−１．０６ｘ１０−１２及び５．９１ｘ１０−１６である。
【００７１】
また、例示として、レンズ群７０はメニスカスを有するとみなされる。レンズ群７０のメニスカスの第１面（イメージャ側）の半径Ｒは無限大であるとみなされ、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、０、０、−０．００８１１、７．６０ｘ１０−５、−６．４３ｘ１０−６、１．５７ｘ１０−７、−１．５３ｘ１０−９、０及び０である。レンズ群７０のメニスカスの第２面（イメージャ側）の半径Ｒは無限大であるとみなされ、パラメータｃ及びａ１乃至ａ８のそれぞれは、次のようであり、０、０、−０．０１０５８、−１．７７ｘ１０−５、−２．８８ｘ１０−６、８．４１ｘ１０−８７、−９．９６ｘ１０−１０、０及び０である。
【００７２】
第１レンズ群７４は、イメージングビームの経路においてダイアフラムの前に位置付けられている１つ又はそれ以上のレンズのリア群を有する。代替の実施形態にしたがって、それはまた、イメージングビームの経路においてダイアフラムの後に位置付けられている１つ又はそれ以上のレンズのフロント群を有する。
【００７３】
更に、画像ＩＥはミラー７３の前に形成され、ミラー７３は、出射瞳ＰＥを、イメージングビームの複数の光線が比較的小さい領域において横断する瞳ＰＦと関連付ける。ミラー７３の形状は、スクリーン２２があるプロジェクションの面における画像ＩＥに対応する画像ＩＭを生成するように演算されている。
【００７４】
図８は、リアプロジェクタ８０の模式的な平面図である。
【００７５】
プロジェクタ８０において、第２レンズ群７０は、折り返しミラー３０と第１レンズ群７４との間に位置付けられている。それ故、イメージャ２３は、第２レンズ群７０に第１レンズ群７４を介してイメージングビーム８１を伝送する。第２レンズ群７０は、凹状ミラー７３の方に折り返しミラー３０により反射されるイメージングビーム８２にイメージングビーム８１を補正する。
【００７６】
イメージングビーム８１の光軸はプロジェクションスクリーンに投影される画像の底部に対して平行及び水平である（リアプロジェクタ３の実施形態におけるように）。代替の実施形態においては、イメージングビームの光軸は、図４に示すように、リアプロジェクタ４の対物レンズ系からもたらされるイメージングビームの軸のように、傾けられていて、ミラー３０は、リアプロジェクタ４のミラー４０により置き替えられている。
【００７７】
図９は、リアプロジェクタ８０の代替の実施形態に対応するリアプロジェクタ８０の模式的な平面図である。
【００７８】
リアプロジェクタ９０はリアプロジェクタ８０の構成要素に類似する構成要素を有し、ミラー７３、第１レンズ群７４及び第２レンズ群７０はそれぞれ、凹状ミラー９２、少なくとも１つのレンズを有する第１レンズ群９１及び少なくとも１つのレンズ９１を有する第２レンズ群により置き替えられている。それらの類似する構成要素は同じ参照番号を有し、それらについてはここでは更に説明しない
リアプロジェクタ９０の対物レンズ系は、それ故、ダイアフラムＤ、第１レンズ群９５及び第２レンズ群９１を有する。第２レンズ群９１は、イメージングビームの経路におけるダイアフラムＤの後に位置付けられ、ダイアフラムＤより画像ＩＥに近い。好適には、第２レンズ群９１（距離ｄ′′１及びｄ′′′１の和に対応）と第１レンズ群７４の射出瞳ＰＥ′との間の光学距離は、第１レンズ群９５とイメージングソース２３との間の距離ｄ２の少なくとも３倍である。
【００７９】
凹状ミラー９２及び少なくとも１つのレンズ９１を有する第２レンズ群は、ミラー７３及び第１レンズ群７４のそれぞれと同じ機能を備えている。ミラー９２の形状及び第２レンズ群９１の光学特性は、それらの２つの構成要素に対して略調和がとれている。
【００８０】
プロジェクタ９０においては、第２レンズ群９１は、折り返しミラー３０と凹状ミラー９２との間に位置付けられている。それ故、イメージャ２３は、イメージングビーム９３が第１レンズ群９５を透過するようにし、そのビーム９３は、折り返しミラー３０により第２レンズ群９１の方に反射される。第２レンズ群９１は、凹状ミラー７３の方に透過されるイメージングビーム９２にイメージングビームを補正する。
【００８１】
イメージングビーム９３の光軸は、プロジェクションスクリーンの方に投影される画像の底部に対して平行且つ水平である（リアプロジェクタ３の実施形態におけるように）。代替の実施形態においては、平面状又は凹状折り返しミラーの一により反射される前のイメージングビーム９３の光軸はプロジェクションの面に対して傾けられている。
【００８２】
リアプロジェクタ９０の代替の実施形態にしたがって、平面状折り返しミラー３０は、リアプロジェクタ４のミラー４０及び４２に類似する２つのミラーで置き替えられ、それらの２つのミラーは、リアプロジェクタの大きさを減少させるように、第１レンズ群９５と第２レンズ群９５との間に位置付けられている。そのような実施形態は、ミラー７３に類似する凹状ミラー９２と互換性があり、第２レンズ群９５はレンズ群７０に類似する単一のメニスカスを有し、それらの構成要素の正確な特性については、例示として上で説明している。
【００８３】
図１０は、本発明の代替の実施形態にしたがったフロントビデオプロジェクタ１００を示している。
【００８４】
プロジェクタ１００は、プロジェクションスクリーン２２及び折り返しミラー２５を除いて、プロジェクタ３の光学構成要素を有する。
【００８５】
更に正確には、プロジェクタ１００は、プロジェクタ３の構成要素２０、２３、３０及び２１に類似する構成要素を有し、それらの構成要素は同じ参照番号を有し、それらについては更に説明しない。プロジェクタ１００の凹状ミラー２１は、折り返されていないシステムの光軸に対して垂直なプロジェクションの面内にあるスクリーン１０１の方にイメージングビーム１０２を伝送し、凹状ミラー２１は、対物レンズ系２０とミラー２１との間に位置付けられている第１画像からプロジェクションの面において第２画像を構築する。プロジェクションの面はプロジェクタ１００に対して非常に近いことが可能であり、プロジェクションの面から凹状ミラー２１の光中心までの距離は、好適には、１ｍ以下であり、更に好適には、５０ｃｍ以下である。
【００８６】
更に、顎ｈ（下方から上方に投影される画像を前提として、プロジェクタ１００の最も低い点からスクリーン１０１に投影される画像を分離する距離）は比較的小さく、それは、好適には、投影された画像の高さの５分の１より小さい。
【００８７】
更に、上記のように、本発明の複数の実施形態にしたがったリアプロジェクタは、フロントプロジェクタに適合されることが可能であり、当業者は、リアプロジェクションスクリーンをフロントプロジェクションスクリーンで置き替え、イメージングビームの経路において凹状ミラーの後に位置付けられた折り返しミラーを有効に省くことができる。
【００８８】
本発明の他の特徴にしたがって、マスクが小さい瞳孔領域の近くに位置付けられ、その領域は、イメージングビームの経路において対物レンズ系とスクリーンとの間に位置付けられている。そのようなマスクは、そのシステムの射出瞳が本物であるときに、用いられることが可能である。そのマスクは、特に、寄生光線を制限する、削除することさえ可能であり、及び／又は、ダストが対物レンズ系、凹状ミラー及び対物レンズ系に近い光学要素に堆積することを回避する。上記のように、そのような瞳ＰＦは、特に、プロジェクタがプロジェクションの面において画像を構築するために収束ミラーを用いるときに得られる。
【００８９】
図１２及び１３は、リアプロジェクタ１２０を側面図及び平面図のそれぞれで示している。リアプロジェクタ１２０は、同じ参照番号を有するが、ここではそれらについて更に説明しないリアプロジェクタ３の要素全てと、マスク１０３とを有する。
【００９０】
有利であることに、マスク１０３は、プロジェクションビーム２４が透過することが可能である透明領域１０４を有するガラス又はプラスチックのシートである。マスク１０３の厚さは、できるだけ薄い、好適には、２ｍｍ以下、更に好適には、１ｍｍに等しいか又はそれ以下であるように選択される。
【００９１】
図１９に示すように、ビーム２４の光線１１３乃至１１５は透明領域１０４を透過し、マスク１０３により反射される。透明領域１０４の外側においては、マスク１０３は黒色であり、寄生光線を吸収する。黒色非球面領域は、マスクの一方側又は両側においてバルクを染められた又は処理されたマスクの領域に対応する。好適には、透明領域には、当業者にとって既知である技術を用いる反射防止処理が行われる。マスク１０３は、好適には、プロジェクタボックスの境界に関して拡大され、それ故、対物レンズ系、凹状ミラー及び対応するイメージャからダストを絶たれ、及び／又は、それらの要素から又は外側からもたらされる寄生光線を削除（又は低減）する。例示としてのマスクの透明領域の境界は、マスクの表面に対して垂直な壁を有する。マスク１０３の有利な代替の実施形態にしたがって、マスクの透明領域の境界は、イメージングビームの経路において収束するように、傾いた壁を有する。
【００９２】
代替の実施形態にしたがって、マスクの透明領域は、傾斜角を減少させるように、それ故、透明領域にイメージングビームの何れの反射を低減するように、ビームをイメージングする領域の軸に対して傾けられる。
【００９３】
それ故、図２１は、マスク１０３の変形であるマスク１２１を示している。マスク１２１は、透明領域１２７を取り囲んでいる黒色上部面１２５及び黒色下部面を有する。それらの面１２５及び１２６は、面１２５及び１２６に近い（好適には、距離が２ｍｍかそれ以下）か又は接しているまさに極端光線１１３及び１１５を有するように、マスク１２１に対して垂直な方向に沿って相殺される。それ故、例示としての実施形態にしたがって、面１２５及び１２６は相殺されず、イメージングビームの経路において収束するように、マスク１２１の透明領域の境界は傾けられた壁を有する。マスクの代替の実施形態にしたがって、透明領域の壁はマスクの面に対して垂直である。他の代替としての実施形態にしたがって、マスクの１つの面のみが黒色である。この面は、好適には、イメージングビームの入射面側にある。
【００９４】
マスク１０３及び１１６の代替の実施形態にしたがって、透明領域はガラス又はプラスチックから成り、黒色領域は何れの他の材料から成る。
【００９５】
図２０は、カットアウト透明領域１１７を有する黒色マスク１１６（マスク１０３の変形）を示している。ビーム２４の光線１１３及び１１５は、回折又は吸収されることなく、透明領域１１７を透過する。
【００９６】
マスク１０３、１２１及び１１６の透明領域は、好適には、ビーム２４の大きさに対して調節され、対物レンズ系とプロジェクションの面との間にある瞳孔領域（又は、対物レンズ系及び凹状ミラーを有するシステムの瞳ＰＦ）の近く（典型的には、対物レンズ系及び凹状ミラーを有するシステムの射出瞳に対応する瞳孔領域ＰＦからの距離５ｍｍ又はそれ以下）に位置付けられる。
【００９７】
マスクを製造することを容易にするように、透明領域は単純な幾何学的形状を有する。それ故、図１５は、マスクが光軸２６上にあるとき、瞳孔領域ＰＦ１０５のインプリントを囲む透明領域１０４を示している。瞳孔領域１０５（又はビーム２４）のインプリントは、軸２６に対して対称的であり、この軸に沿って幾らか長くされている。それ故、例示として、透明領域は、軸１０６上に中心を置く楕円形であり、その楕円形の長軸（軸１０６上に置かれた）及び短軸は約５０ｍｍ及び３０ｍｍの長さをそれぞれ有する。
【００９８】
図１６に示すマスクの変形にしたがって、透明領域１０７は、瞳孔領域１０５のインプリントをより精細に示している。それ故、その領域１０７の一端部（例えば、幅が１０ｍｍである）は他端部（例えば、幅が２０ｍｍである）より狭い。
【００９９】
図１７は、瞳孔領域ＰＦ近くの軸２６の周り５ｍｍに位置付けられた透明マスク領域１１０を示している。ビーム２４のインプリント１０９は、図１４及び１５に示されているインプリントより大きく、矢印の先端のような形状を有する。透明領域１１０はまた、インプリント１０９のまさにその形状に追従している。
【０１００】
図１８は、瞳孔領域ＰＦ近くの軸２６の下２ｍｍにある透明マスク領域１１０を示している。ビーム２４のインプリント１１２は、図１４及び１５に示されているインプリントより大きく、一端部においてフレア状の形状を有する。透明領域１１２はまた、インプリント１０９のまさにその形状に追従している。
【０１０１】
図１４は、フロントプロジェクタ１０６の側面図である。プロジェクタ１０６は、それらの要素は同じ参照番号を有し、更にそれらについて説明しないが、プロジェクタ１００の要素全てと、マスク１０５とを有する。マスク１０５は、照射ビームを透過するようにする透明領域であって、そのマスクが、複数の実施形態にしたがって、透明領域１０４、１０７、１１０及び１１２それぞれに類似している、透明領域と、寄生光線を吸収し、プロジェクタ１０６の光学要素を囲むボックスに関して拡大されている黒色領域であって、マスク１０３の黒色領域に類似する、黒色領域とを有する。
【０１０２】
図１２及び２１に示しているマスクは、好適には、平面状である。他の実施形態にしたがって、黒色領域と、適切な場合には、フル透明領域は形状が変化し、それらは対物レンズ系を含む光学要素の全て又は一部を囲むように、及び、黒色領域は、投影されるビームの明度を低減させないように、照射ビームを横断しない。
【０１０３】
透明領域がフル領域であるとき、そのビームの一部は透明部分により反射されることが可能である。代替の実施形態にしたがって、このようにして、得られた寄生光線は、例えば、マスクに対して略垂直である壁により削除され、有用なプロジェクションビームの経路の外側のそれらの寄生光線の経路における透明領域の背後に置かれる。
【０１０４】
プロジェクタの代替の実施形態にしたがって、イメージャは、上記の場合に対して、中心が外れていて、それにより、高品質の投影画像を得ることが可能である。このように、また、マスクを位置決めする自由度が大きく、及び／又は、マスクの形状における自由度が大きい。
【０１０５】
勿論、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【０１０６】
特に、本発明は、何れの種類のプロジェクタに対して、フロントプロジェクタ、リアプロジェクタを問わず、適用できる。
【０１０７】
当業者はまた、例えば、特定の基準にしたがって非点収差及び光学歪み補正を適合させ、プロジェクションシステムの複数の光学系間にそれらを割り当てるように、凹状ミラーの前に位置付けられた第１画像からのプロジェクションの面において第２画像を構築する凹状折り返しミラー及び対物レンズ系を規定することができる。
【０１０８】
更に、当業者は、所望のプロジェクションシステムに特定の空間的制約にしたがって、イメージングビームの折り返しを適合させることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】従来技術のリアプロジェクタを示す図である。
【図２】本発明の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図３ａ】本発明の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図４】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタの非常に模式的な簡略図である。
【図５】図２乃至４のリアプロジェクタにより形成された複数の画像を示す図である。
【図６】図２乃至４のリアプロジェクタの光学特性を示す図である。
【図７】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタを示す図である。
【図８】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタを示す図である。
【図９】本発明の代替の実施形態にしたがったリアプロジェクタを示す図である。
【図１０】本発明の特定の一実施形態にしたがったフロントプロジェクタを示す図である。
【図１１】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１２】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１３】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１４】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１５】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１６】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１７】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１８】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図１９】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図２０】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図２１】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【図２２】図２のプロジェクタで用いられる対物レンズ系を示す図である。
【国際調査報告】
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