(57)【要約】      （修正有）【課題】  ディスプレイを改変することなく、反射または透過型ディスプレイに投射ディスプレイの機能を付加するアダプタを提供すること。【解決手段】  本発明の投影アダプタは、該投影アダプタとは物理的に異なる直視型反射ディスプレイおよび直視型半透過ディスプレイのうちの１つと連係して該ディスプレイによって表示されたイメージの投射拡大イメージを形成し、照射部と、投射部と、該照射部および該投射部を支持する支持構成とを備える。また、前記支持構成は、前記アダプタを前記ディスプレイに取り外し可能に取り付けるためのアタッチメントを備え、少なくとも前記アダプタの使用時に、前記ディスプレイに重ねるための前部光学素子を備える。【選択図】  図４
2005165279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影アダプタであって、該投影アダプタとは物理的に異なる直視型反射ディスプレイおよび直視型半透過ディスプレイのうちの１つと連係して該ディスプレイによって表示されたイメージの投射拡大イメージを形成し、
照射部と、
投射部と、
該照射部および該投射部を支持する支持構成と
を備える、投影アダプタ。
【請求項２】
前記支持構成は、前記アダプタを前記ディスプレイに取り外し可能に取り付けるためのアタッチメントを備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項３】
少なくとも前記アダプタの使用時に、前記ディスプレイに重ねるための前部光学素子を備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項４】
照射光路と投射光路とを備え、前記前部光学素子は、少なくとも前記アダプタの使用時に、該照射光路および該投射光路に配置される、請求項３に記載のアダプタ。
【請求項５】
前記前部素子は光を集束させる素子である、請求項３に記載のアダプタ。
【請求項６】
前記前部素子はレンズである、請求項３に記載のアダプタ。
【請求項７】
前記レンズはフレネルレンズである、請求項６に記載のアダプタ。
【請求項８】
前記前部素子はホログラムである、請求項３に記載のアダプタ。
【請求項９】
前記ホログラムはボリューム透過ホログラムである、請求項８に記載のアダプタ。
【請求項１０】
前記ホログラムは前記支持構成によって支持される、請求項８に記載のアダプタ。
【請求項１１】
前記ホログラムは前記ディスプレイの一部分である、請求項８に記載のアダプタ。
【請求項１２】
前記ディスプレイはイメージ形成部分を有し、前記ホログラムはイメージ形成部分に重なる、請求項１１に記載のアダプタ。
【請求項１３】
少なくとも前記アダプタの使用時に、前記照射部は、光源の第１のイメージを形成し、前記前部素子は、該第１のイメージから横方向に間隔をあけて配置された該光源の第２のイメージを形成する、請求項３に記載のアダプタ。
【請求項１４】
前記ディスプレイは表示面を有し、該表示面を含む平面と垂直に交差する前記第１のイメージおよび第２のイメージの各々からの各線は、該表示面の外で該平面と交差する、請求項１３に記載のアダプタ。
【請求項１５】
曲がった照射光路を形成するためのリフレクタを備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項１６】
曲がった投射光路を形成するリフレクタを備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項１７】
曲がった照射光路を形成する第１のリフレクタと、曲がった投射光路を形成する第２のリフレクタとを備え、前記第１のイメージおよび第２のイメージは、実質的に該第１のリフレクタおよび第２のリフレクタにおいてそれぞれ形成される、請求項１３に記載のアダプタ。
【請求項１８】
前記第１のリフレクタおよび第２のリフレクタは、反射プリズムの面を備える、請求項１７に記載のアダプタ。
【請求項１９】
前記投射部は投射光学素子を備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項２０】
前記投射光学素子への入力アパーチャを規定する絞りを備える、請求項１９に記載のアダプタ。
【請求項２１】
前記照射部は集光光学素子を備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項２２】
前記照射部は光源を備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項２３】
前記光源は、複数の異なる色の発光素子を備える、請求項２２に記載のアダプタ。
【請求項２４】
前記異なる色の発光素子は時系列的に動作するように構成される、請求項２３に記載のアダプタ。
【請求項２５】
前記投射部は偏光子を備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項２６】
前記支持構成によって支持される投射スクリーンを備える、請求項１に記載のアダプタ。
【請求項２７】
前記前部素子は、互いに横方向にオフセットされた複数のサブ素子を備える、請求項３に記載のアダプタ。
【請求項２８】
曲がった投射光路を形成するリフレクタを備え、該リフレクタは複数の非平行反射面を備える、請求項２７に記載のアダプタ。
【請求項２９】
直視型反射ディスプレイおよび直視型半透過ディスプレイのうちの１つと、投影アダプタであって、該投影アダプタとは物理的に異なる該ディスプレイと連係し、該ディスプレイによって表示されるイメージの投射拡大イメージを形成する投影アダプタとの組み合わせであって、該アダプタは、照射部と、投射部と、該照射部、および該投射部を支持する支持構成とを備える、組み合わせ。
【請求項３０】
前記ディスプレイは通信デバイスの一部分である、請求項２９に記載の組み合わせ。
【請求項３１】
前記デバイスはモバイルセルラー電話である、請求項３０に記載の組み合わせ。
【請求項３２】
前記ディスプレイは情報携帯端末の一部分である、請求項２９に記載の組み合わせ。
【請求項３３】
前記ディスプレイはパーソナルゲームコンソールの一部分である、請求項２９に記載の組み合わせ。
【請求項３４】
前記ディスプレイは車載ディスプレイの少なくとも一部分である、請求項２９に記載の組み合わせ。
【請求項３５】
前記ディスプレイは液晶ディスプレイである、請求項２９に記載の組み合わせ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、直視型ディスプレイと共に用いられ得る投影アダプタに関する。本発明はまた、そのようなアダプタとディスプレイとの組み合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
モバイルまたはセルラー電話（モバイルセルラー電話ともいう）、情報携帯端末（ＰＤＡ）、パーソナルゲームコンソール、および車のダッシュボードなどの公知タイプのデバイスは、一般に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのある形態のディスプレイを内蔵する。このようなデバイス用の公知タイプのＬＣＤは、反射型モード、透過型モード、または半透過型モードなどの多様なモードで動作し得る。反射型モードのＬＣＤは、環境光または外部照明を用いて情報を表示する。半透過型ＬＣＤは、照射のために環境光を用いる反射型モードで動作し得るし、また環境光が不十分である場合には透過型モードで動作し得る。透過型モードはバックライトを必要とする。
【０００３】
ポータブルデバイスは、一般に、時折再充電する必要があるバッテリによって電力供給される。バッテリの再充電が次に必要になるまでデバイスを最大限に使用するために、このようなデバイスの消費電力を低減することが望ましい。ＬＣＤの反射型モードが必要とする電力は、一般に透過型モードよりも実質的に小さいので、バッテリの再充電が必要になるまでの時間を最大にする。
【０００４】
特許文献１は、個人が見るためのものであり、かつ小型の直視型ディスプレイから比較的大きなイメージを表示するためのディスプレイ構成を開示する。この構成は、集束（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）、共役（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｎｇ）および折返し（ｆｏｌｄｉｎｇ）光学系（ｏｐｔｉｃｓ）と共に、陰極線管、エレクトロルミネセンスディスプレイ、または直視型バックライト透過型ＬＣＤなどのイメージディスプレイを備える。共役光学系は、レトロリフレクタおよびビームスプリッタを備える。
【０００５】
添付の図面の図１は、トランスペアレンシー上に固定されたイメージに対する公知タイプの反射型オーバーヘッドプロジェクタを例示する。このプロジェクタは、投射されるべきイメージの載ったトランスペアレンシー２を照射するための集光光学素子１を含む光源を備える。トランスペアレンシー２は反射型フレネルレンズ３上に配置され、レンズ３の軸は集光光学素子１の軸から横方向に間隔をあけて配置される。レンズ３は、光源からの光を投射レンズ４の入射瞳孔において結像する。この入射瞳孔の軸もまた、レンズ３の軸および集光光学素子１の軸から横方向に間隔をあけて配置される。折返しミラー５は、投影イメージを表示するための投射スクリーン（図示せず）上に光を方向付ける。
【０００６】
特許文献２は、添付の図面の図２に例示されるようなワイヤレスハンドセット電話を開示する。この電話は、仮想イメージディスプレイ１４を備える。仮想イメージディスプレイ１４は、直視型ディスプレイ２６からのイメージを反射することによって、ユーザが耳元に電話を保持したままで仮想イメージが視認できるようにする。このディスプレイは、湾曲したミラー２２、部分的反射／透過型光学素子２４、ディスプレイ２６、および回転ベース２８を備える。
【０００７】
特許文献３は、内蔵光学プロジェクタを有するモバイルまたはセルラー電話を開示する。光学プロジェクタは、電話の直視型ディスプレイとは異なり、高強度ランプ、コリメータレンズ、透過型ＬＣＤ（これは、直視型モードで用いられるＬＣＤとは異なる）、および投射レンズを備える。
【０００８】
特許文献４は、モバイル電話または情報携帯端末などのデバイス中で機能するように組み込まれた小型ビデオプロジェクタを開示する。このプロジェクタは、内部光源、マイクロディスプレイ、および投射構成を備える。
【０００９】
ドイツのハノーバーで開催されたＣｅＢＩＴ２００２コンピュータショーにて、Ｓｉｅｍｅｎｓ  ＡＧは、適切なインターフェースを有するモバイル電話に接続され得る小型デイライトプロジェクタを開示した。このプロジェクタは、ビームスプリッタを介してマイクロディスプレイ（モバイル電話のディスプレイとは異なる）を照射するための発光ダイオードアレイの形態の光源を備える。投射レンズは、生成されたイメージを適切な投射スクリーンまたは表面上に投射する。
【００１０】
特許文献５は、ディスプレイ素子からのイメージまたはその中間イメージを観察者の眼に投射するポータブル投射ディスプレイを開示する。
【００１１】
特許文献６は、オーバーヘッド投影機能を含むモバイル電話を開示する。メモリに格納された情報は、ディスプレイパネルによって表示される。表示された情報は、内部光源によって照射され、反射され、かつ拡大レンズを介して投射スクリーン上に投射される。
【００１２】
特許文献７は、収納または使用するために展開され得る投射構成および投射スクリーンを内蔵するモバイル電話を開示する。
【００１３】
特許文献８は、添付の図面の図３に例示されるような投射ディスプレイを開示する。このディスプレイは、ランプおよび収集（ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ）光学素子２０、２１を備える光源、集光光学素子１、視野絞り３０、光源のイメージ３３を回転プリズム３１の第１の反射面に形成する集光光学素子２５を備える。光源からの光は、透過型ＬＣＤの裏面に恒久的に取り付けられたボリューム反射ホログラム(ｖｏｌｕｍｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｈｏｌｏｇｒａｍ)３２を備えるＬＣＤ１０を照射する。ホログラム３２は、回転プリズム３１の第２の反射面上にイメージ３４を形成するレンズとして機能する。投射レンズ４は、投射スクリーン（図示せず）に最終イメージ３５を形成する。光源のイメージ３４は、光源のイメージ３３から横方向に間隔をあけて配置される。従って、ホログラム３２は、リフレクタおよびオフ軸（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）レンズとして機能する。
【００１４】
非特許文献１は、前面照射反射型ＬＣＤの輝度を増加させるための透過ホログラムの使用を開示する。ホログラムは、ＬＣＤの前面に恒久的に取り付けられ、適切に照射された場合、ディスプレイの視野領域に光を方向付ける。
【特許文献１】米国特許第５，６２９，８０６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９７０，４１８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４８９，９３４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／００６３８５５号
【特許文献５】特開２００２−２６８００５号公報
【特許文献６】特開２００２−０２７０６０号公報
【特許文献７】英国特許第２３６０６６４号明細書
【特許文献８】米国特許第６５９５６４８号明細書
【非特許文献１】Ｖａｌｌｉａｔｈら、「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ  ｆｏｒ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｃｏｌｏｕｒ  ＬＣＤｓ」、ＳＩＤ９８  Ｄｉｇｅｓｔ  ４４．５Ｌ、１１３９〜１１４２ページ（１９９８年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ポータブルデバイスは、一般に、時折再充電する必要があるバッテリによって電力供給される。バッテリの再充電が次に必要になるまでデバイスを最大限に使用するために、このようなデバイスの消費電力を低減することが望ましい。ＬＣＤの反射型モードが必要とする電力は、一般に透過型モードよりも実質的に小さいので、バッテリの再充電が必要になるまでの時間を最大にする。このような問題を解決するために、ディスプレイを改変することなく、反射または透過型ディスプレイに投射ディスプレイの機能を付加するアダプタを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（要旨）
本発明の第１の局面によると、投影アダプタと物理的に異なる直視型反射または半透過ディスプレイと連係して、ディスプレイによって表示されたイメージの投射された拡大イメージを形成する投影アダプタが提供され、このアダプタは、照射部と、投射部と、この照射部および投射部を支持する支持構成とを備える。
【００１７】
支持構成は、アダプタをデバイスに取り外し可能に取り付けるためのアタッチメントを備え得る。
【００１８】
アダプタは、少なくともアダプタの使用時に、ディスプレイに重ねるための前部光学素子を備え得る。
【００１９】
前部光学素子は、少なくともアダプタの使用時に、照射光路および投射光路に配置され得る。
【００２０】
前部素子は、光を集束する素子であり得る。
【００２１】
前部素子は、レンズであり得る。このレンズは、フレネルレンズであり得る。
【００２２】
前部素子は、ホログラムであり得る。ホログラムは、ボリューム透過ホログラムであり得る。ホログラムは、支持構成によって支持され得る。あるいは、ホログラムは、デバイスの一部分であり得る。ホログラムは、ディスプレイの結像部分が重なり得る。
【００２３】
照射部は、光源の第１のイメージを形成し得、前部素子は、少なくともアダプタの使用時に、第１のイメージから横方向に間隔をおいて配置された光源の第２のイメージを形成し得る。ディスプレイの表示面を含む平面と垂直に交差する第１および第２のイメージからの各線は、表示面の外で平面と交差し得る。
【００２４】
アダプタは、曲がった照射光路を形成するための第１のリフレクタを備え得る。
【００２５】
アダプタは、曲がった反射光路を形成するための第２のリフレクタを備え得る。
【００２６】
第１および第２のイメージは、実質的に第１および第２のリフレクタにおいてそれぞれ形成され得る。第１および第２のリフレクタは、反射型プリズムの面を備え得る。
【００２７】
投射部は、投射光学素子を備え得る。アダプタは、投射光学素子への入力アパーチャを規定する絞りを備え得る。
【００２８】
照射部は、集光光学素子を備え得る。
【００２９】
照射部分は、光源を備え得る。光源は、異なる色の複数の発光素子を備え得、これらの異なる色の発光素子は、時系列的に動作するように構成され得る。
【００３０】
投射部は、偏光子を備え得る。
【００３１】
アダプタは、支持構成によって支持された投射スクリーンを備え得る。
【００３２】
前部素子は、横方向に互いにオフセットされた複数の部分素子を備え得る。第２のリフレクタは、複数の非平行反射面を備え得る。
【００３３】
本発明の第２の局面によると、本発明の第１の局面によるアダプタの組み合わせおよび直視型の反射または半透過ディスプレイが提供される。
【００３４】
ディスプレイは、モバイルまたはセルラー電話などの通信デバイスの一部分であり得る。あるいは、ディスプレイは、情報携帯端末の一部分であり得る。あるいは、ディスプレイは、パーソナルゲームコンソールの一部分であり得る。あるいは、ディスプレイは、車載ディスプレイの少なくとも一部分であり得る。
【００３５】
ディスプレイは、液晶ディスプレイであり得る。
【００３６】
従って、反射または透過型ディスプレイに投射ディスプレイの機能を付加するアダプタを提供することが可能である。ディスプレイを改変する必要はなく、アダプタは、例えば、ポータブルデバイスなどの一部分を形成する直視型の反射または半透過型ディスプレイにおいて使用され得る。従って、さらなるディスプレイは必要でなく、内部光源も必要としない。従って、投射機能を設ける代わりにこのようなデバイスの消費電力を妥協するということにはならない。アダプタは、投射ディスプレイが必要とされる場合にデバイスに取り付けられ得、そうでない場合はデバイスから取り外される。従って、このようなデバイスの機能が向上し得る。
【発明の効果】
【００３７】
本発明により、ディスプレイを改変する必要はなく、反射または透過型ディスプレイに投射ディスプレイの機能を付加するアダプタ（例えば、ポータブルデバイスなどの一部分を形成する直視型の反射または半透過型ディスプレイにおいて使用され得る）を提供することができる。従って、さらなるディスプレイは必要でなく、内部光源も必要とせず、投射機能を設ける代わりにこのようなデバイスの消費電力を妥協するということにはならない。アダプタはまた、投射ディスプレイが必要とされる場合にデバイスに取り付けられ得、そうでない場合はデバイスから取り外される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（詳細な説明）
図面全体にわたって同じ参照符号は同じ部分を指す。
【００３９】
図４は、例えば、モバイルまたはセルラー電話、情報携帯端末（ＰＤＡ）、ゲームコンソールまたは車のダッシュボードなどにおける反射または半透過ディスプレイに取り外し可能に取り付けるためのクリップ留めアタッチメントの形態の投影アダプタを示す。アタッチメント５０は、アダプタを形成するコンポーネントおよびデバイスのすべてについて適切な筐体などの共通の支持部を備える。ディスプレイ５１は、例えば、液晶デバイス（ＬＣＤ）などの空間光変調器であり得る。
【００４０】
アダプタ５０は、５２に一般に例示される、集光光学素子５３を備える照射部を有する。照射部５２の一部分を形成する発光デバイスは、アダプタ５０によって支持されるかまたはアダプタ５０内に配置され得るか、あるいはこのアダプタの外側にあり得る。
【００４１】
アダプタは、照射部からの光を前部光学素子５５に方向付けるビームステアリング光学系５４をさらに備える。素子５５は、フレネルレンズなどのレンズ、または透過ホログラムなどのホログラムを備え得る。素子５５は、アダプタ５０の一部分を形成するように例示されるが、素子５５が透過ホログラムである場合などのいくつかの実施形態において、ディスプレイ５１の前部に恒久的に取り付けられてもよい。
【００４２】
アダプタ５０は、投射レンズ５６として例示される投射部をさらに備える。ディスプレイ５１から反射した光は、光学系５４によって反射され、投射レンズ５６によって投射スクリーン５７に投射される。投射スクリーン５７は、アダプタ５０とは独立または異なるか、あるいはその一部分をなし得る。例えば、このスクリーン５７は、アダプタ５０に取り付けられ得、かつ、収納するために折りたたまれ得、かつ使用するために開くことができ得る。あるいは、アダプタは車載ディスプレイとともに用いられ得、投射スクリーン５７は車のフロントガラスに内蔵され得る。
【００４３】
照射スクリーン５２は、実質的にビームステアリング光学系５４の一方の反射面に光源のイメージを形成する。光学系５４は、入射光を反射し、前部光学素子５５を介してディスプレイ５１を照射する。ディスプレイ５１は、空間変調を行い、投影すべきイメージを有する光を映し、素子５５は、照射部５２によって形成されたイメージから横方向にずれた光源のイメージを形成する。このイメージは、実質的に光学系５４の第２の反射面に形成され、この第２の反射面は、光を投射レンズ５６に反射する。
【００４４】
従って、拡大されたイメージを比較的小さいイメージソースから投射することが可能になることによって、ディスプレイを内蔵するデバイスの機能を向上させる投影アダプタを提供することが可能である。投射イメージを生成するために、さらなるＬＣＤや他のＳＬＭは必要とされない。その代わりに、アダプタは、直視用にデバイスに提供された従来の反射または投射ディスプレイと連係するので、デバイスの変更は必要でない。例えば、パーソナル通信デバイスの種々のモデルに対して同じアダプタが用いられ得る。投射イメージの輝度は、直視型ディスプレイの輝度に左右されない。ディスプレイからの反射は、ＬＣＤの内部反射構成によって決まるので、視差の問題は実質的に生じない。アダプタは、ディスプレイの直視型モードでのデバイスの動作に影響を及ぼさない。なぜなら、このアダプタは、直視するために容易に取り外すことができるからである。従って、既存のディスプレイの変更を必要とせずに用いるための、ポータブルで比較的低コストの投影アダプタを提供することが可能である。
【００４５】
図５は、図４に示されるタイプの投影アタッチメントまたはアダプタ５０の例をより詳細に例示する。集光光学系５３に加えて、照射部は、照射源５８（ランプおよびパラボラリフレクタとして示される）と、ビーム成形および偏光変換光学系５９とを備える。ビームステアリング光学系５４は、平面ミラーを備え、投射スクリーン５７は、アダプタ５０の内部に設置されるか、またはアダプタの一部分として示される。
【００４６】
照射源５８からの光は、ビーム成形光学系によって「処理され」、例えば、照射源５８からの光の円形または楕円形のプロフィールを矩形または６角形に変換される。また、光の強度分布が均一化される。従って、ＬＣＤ５１の照射の効率性および均一性が向上される。偏光変換素子は、ソース５８からの偏光されていない光を、ＬＣＤ５１を照射するために偏光された光に変換する。一般に、ＬＣＤは、偏光された光で動作し、入射光の偏光を、必要とされる偏光、輝度および効率と一致させることによって、向上され得る。
【００４７】
集光光学系５３および投射光学系５６は、横方向に互いに間隔をあけて配置される。投射光学系５６は、平面ミラー５４を介してディスプレイ５１上に表示されたイメージを投射スクリーン５７上に投射し、例えば、より便利に数人の観察者が拡大されたイメージを見ることを可能にする。
【００４８】
図６は、投影アダプタの改変された構成を図式的に示す。光学素子５３を含む照射部は、この実施形態において反射プリズムとして示されるビームステアリング光学系５４の第１の反射面にイメージ６０を形成する。プリズム５４から反射された、オフセットされたレンズ５５に入射する。特に、ＬＣＤ５１のイメージ平面を含む平面と直交するようにイメージ６０から描かれた線は、ＬＣＤイメージの外側でその平面と交差する。
【００４９】
プリズム５４によって反射された光は、レンズ５５を通過し、ＬＣＤによって変調され、ＬＣＤのリフレクタ６１によって反射される。レンズ５５は、反射した光を結像して、プリズム５４の第２の反射面に光源のイメージ６２を形成する。イメージ６２はまた、イメージ６２からＬＣＤ表示表面を含む面に垂直に描かれた線がその表面と交差しないようにオフセットされ得る。
【００５０】
図７は、前部光学素子５５としてのボリューム透過ホログラムの使用を示す。ホログラム５５は、ＬＣＤ５１の内部ミラーまたはリフレクタ６１から反射された光によって正確に照射された場合、オフ軸レンズとして機能する。ホログラムは、レンズまたはフレネルレンズと同様に光源のイメージを形成し、イメージは、ＬＣＤ５１の上にあり、照射瞳孔またはイメージ６０から横方向に間隔をあけて配置されるか、またはずらされる。
【００５１】
ホログラム５５は、照射源からの入射光の機能を実質的に有しない。なぜなら、入射角がブラッグ条件を満たさないからである。従って、ホログラム５５を通過する入射光は、入来する光線６４によって示されるように回折しない。同様に、ホログラム５５は、環境光によって照射されるか、または半透過型ＬＣＤ５１がバックライトを用いて透過型モードで動作する場合は、実質的に機能を実行しない。
【００５２】
ホログラム５５、および照射部によって提供される照明は、ＬＣＤの内部リフレクタ６１から反射された光６７が、有効な光回折のためのブラッグ条件を満たす角度でホログラム５５に入射する。従って、６５で示される方向に入射し、かつリフレクタ６１から反射される光は、ブラッグ条件を満たし、かつ６６で示されるように、ホログラム５５によって回折され、イメージ６２を形成する。回折しないが、例えば、リフレクタ６１、またはＬＣＤ５１の構造内の界面で反射する光は、６７で示されるように反射し、投射部の入射瞳孔に入らない。
【００５３】
「ホログラフィーレンズ」５５は、ボリューム透過ホログラムとして、例えばＤｕＰｏｎｔから入手可能なハロゲン化銀、重クロム酸ゼラチン、または種々のフォトポリマーなどの種々の高解像度の感光材料に記録され得る。光の利用効率を高めるために、ホログラフィーレンズの分光感度は、照射源のスペクトル特性に整合するように設計され得る。同様に、光の利用効率を高めるために、ホログラフィーレンズのスペクトル応答は、ＬＣＤ５１内のカラーフィルタのスペクトル透過率に整合するように構成され得る。ホログラム５５は、ＬＣＤ５１のカラーフィルタと連係するための連続した素子として設計され得る。これにより、アダプタ５０と関連するポータブルデバイスとの位置合わせの許容誤差の実質的な緩和が可能になる。なぜなら、ホログラフィーレンズは、ＬＣＤ５１のピクセル構造と正確に位置合わせする必要がないからである。
【００５４】
図８は、光学系５９の部分を形成する偏光変換光学系の例を示す。この光学系は、マイクロレンズアレイ７０および７１、偏光ビームスプリッタアレイ７２、一組の半波長板７３を備える。アレイ７０および７１の対応するマイクロレンズは、偏光ビームスプリッタ７２のそれぞれに光を方向付ける。これらのビームスプリッタは、第１の偏光を有する光が透過されるが、直交する偏光を有する光は、内部で２回反射して、同じ方向でビームスプリッタから出るようになっている。この光は、それぞれの半波長板７３を通過し、これにより、偏光方向が、９０度変化する。従って、同じ偏光の光は、偏光変換光学系によって供給される。
【００５５】
図９は、欧州特許１１９７７６６号に開示されたタイプの別の偏光変換光学構成を示し、その内容は、本明細書中で参考のため援用される。この構成において、パターン化半波長板は、パターン化半波長リターダ７５で代用され、偏光ビームスプリッタ７２およびマイクロレンズアレイ７０および７１の順番は、図８に例示されたものとは異なる。この構成の動作は、欧州特許１１９７７６６号に示されるのでその説明は省略する。
【００５６】
あるいは、偏光変換光学系は、偏光回復光パイプとして実施され得る。このような光パイプは、ＯＣＬＩ  Ｉｎｃ．から入手可能であるので、その説明は省略する。
【００５７】
あるいは、他のタイプの偏光変換光学系または偏光光源が用いられてもよい。
【００５８】
図１０は、別の構成を例示する。ここで、照射源５８は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを備える。この場合、各ＬＥＤに、透過型ホモジナイザがアレイ５９として提供される。このようなホモジナイザは、均一性を向上し、かつ照射プロフィールを再成形するように設計され、個々のＬＥＤの角度特性の整合を支援するためにも用いられ得る。このようなホモジナイザは、回折または反射光学素子として実施され得る。
【００５９】
図１１は、図５に示されるものとは異なる構成を例示する。ここで、ビームステアリング光学系５４は、アダプタ５０内の照射光路を曲げるためのさらなるリフレクタを備える。このような構成によって、よりコンパクトな設計が達成できる。
【００６０】
図１２は、照射源、ビーム成形光学系および偏光変換光学系について図１１に示されるものとは異なるアダプタ５０を例示する。特に、照射源５８は、図１０に示されるタイプのＬＥＤアレイを備える。さらに、光学系５９は、後部ミラーを備える図１０に示されるタイプの反射ホモジナイザのアレイまたは透過ホモジナイザのアレイを備える。このような構成によって、非常にコンパクトなアダプタ５０を提供できる。
【００６１】
図１０および図１２に例示される実施形態において、異なった色のＬＥＤは、同時にまたは時系列的に動作し得、赤色、緑色、および青色成分のイメージが、ディスプレイ５１によって同様に、時系列的に、および同期して表示される。時系列色系は、公知であるのでその説明は省略する。
【００６２】
図１３は、図５に示されるものとは異なる投影アダプタ５０を例示する。ここで、クリーンアップ偏光子８０が投射光学系５６と前部光学素子５５との間に配置される。ＬＣＤ５１から反射された光は、一般に偏光され、偏光子８０は、この偏光の光を通し、かつ他の偏光の光を減衰または遮断するように配向される。従って、投射光学系５６に向かって方向付けられたＬＣＤ５１とは異なるソースからの任意の光は、減衰または消去され、投射ディスプレイのコントラスト比が向上される。簡明のために、偏光子８０は投射光学系５６の入射瞳孔に隣接して配置される。
【００６３】
あるいは、偏光子８０は、投射光学系５６の下流に配置され得る。例えば、偏光子は、Ｍｏｘｔｅｋワイヤグリッド偏光子などの反射型偏光子の形態であり得、単一の偏光および反射素子としてビームステアリング光学系５４に組み合わされ得る。
【００６４】
図１４は、例えば、投射スクリーン上で横に並べて、かつ空間的に分離するかまたは連続して表示される２つの異なったイメージを投射するための改変された構成を示す。あるいは、イメージは、例えば、高利得指向性投射スクリーン上で互いに重なり合い得る。図１４のアダプタは、図４に示されるものとは異なり、ここで、前部光学素子５５は、互いに横方向にオフセットした部分素子５５ａおよび５５ｂを備える。部分素子５５ａおよび５５ｂの各々は、同じ焦点距離を有するレンズ、フレネルレンズ、またはホログラフィーレンズを有するが、これらのレンズの光学的中心は、図１４の主要部分の平面に対して垂直方向のｙ軸の方向に平行移動したか、または互いにオフセットしている。これは、図１４において８１の挿入図に示される。
【００６５】
ＬＣＤ５１は、部分素子５５ａおよび５５ｂと位置合わせされた異なる表示領域５１ａおよび５１ｂにイメージ１およびイメージ２をそれぞれ表示する。イメージは、図１５に示されるように、前部光学素子５５によって角度によって分離され、かつレンズ５６によって投射されて、指向性反射または透過スクリーンか、または、広角反射または透過スクリーンであり得る投射スクリーン上に横に並んで表示される。図１４および図１５に示されるアダプタ５０は、シングルイメージまたはデュアルイメージアプリケーションまたはモードで動作することができ得る。例えば、シングルイメージモードで使用するために、複数のサブ素子構成が、パネル光学系から図１６に８３で示されるような投射レンズへの光路を有する単一の前部素子構成で置き換えられ得る。逆に、アダプタが、デュアルイメージモードで用いられる場合、パネル光学素子から投射レンズへの光路は、図１６に８４で示されるようになる。
【００６６】
２つの投射イメージの角度分離を拡大するために、図１７に示されるタイプの両面ビームステアリング光学系５４ａが用いられ得る。この場合、投射部の入射瞳孔と対向するリフレクタは、共通の平面上にはないが、その代わりに、互いに対して角度が付いた、投射スクリーンでのイメージ分離を増加する２つのリフレクタを備える。
【００６７】
図１８は、角度分離が増大したデュアルモードかまたは、ビーム回転ミラー５４を置換する必要のないシングルイメージモードで動作することを可能にするさらなる構成を示す。この場合、投射部光を反射するために３面ミラー５４ｂが提供される。中間部分は、図１６に８３で示されるように配向され、かつシングルイメージモードでの動作の間、入射瞳孔に光を反射する。デュアルイメージモードにおいて、光は、図１７に示されるように配向された他の２つの面によって反射される。
【００６８】
図１９は、例えば、図４に示されるように単一前部光学素子５５と、例えば、図１４に示されるようにダブル前部光学素子５５ａ、５５ｂとの間で変更することによって「ポートレート」または「ランドスケープ」モードで動作することを可能にする構成を例示する。この構成は、「ポートレートモード」で用いられる場合、単一前部光学素子５５は、９０で例示されるように用いられ、投射イメージは、図９１に例示されるアスペクト比を有する。
【００６９】
この構成は、９２に例示されるようにランドスケープモードのために用いられる場合、単一素子５５は、２つの素子５５ａおよび５５ｂで置き換えられ、ディスプレイ５１は、領域５１ａにイメージ１を、および領域５１ｂにイメージ２を表示する。従って、この構成は、図１４に示される構成と同様に動作し、投射イメージ９３および９４は、横に並んでかつ連続的に配置される。
【００７０】
図２０は、投射光学系と関連した絞りアパーチャを規定する絞り１００を有する図５に示されるディスプレイアダプタの部分を例示する。入来する光は、６４で示され、かつＬＣＤ５１によって変調された後、経路６６に沿って絞りアパーチャを介して方向付けられる。しかしながら、フレネル反射は、種々の界面で生じ、その結果、光は、６７および６７’で例示されるような光路に沿って反射または散乱する。絞り１００は、このような経路上を伝播する光を遮断するので投射イメージのコントラストを向上する。
【００７１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【００７２】
（要約）
ディスプレイに取り付けて、このディスプレイによって表示されたイメージの投射された拡大イメージを形成するための投影アダプタが提供される。このディスプレイは、直視型の反射または半透過ディスプレイであり、かつ投影アダプタと連係して投射ディスプレイとして機能する場合に変更を必要としない。アダプタは、照射部および投射部を備え、選択的ビームステアリング光学系は、共通の支持構成によって支持される。前部光学素子は、使用時に投影アダプタがディスプレイ重ねるように配置される。照射部は、光源のオフ軸イメージを形成し、前部光学素子は、反射または半透過ディスプレイによって反射された光を光源イメージから横方向にずらされたイメージに結像する。投射部は、ディスプレイによって表示されたイメージの拡大イメージを、アダプタの一部分を形成するかまたはアダプタとは異なるスクリーン上に投射する。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】公知タイプのオーバーヘッドプロジェクタを示す図である。
【図２】仮想ディスプレイを内蔵する公知タイプのモバイル電話を示す図である。
【図３】別の公知タイプの投射ディスプレイを示す図である。
【図４】本発明の実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態を構成するオフ軸レンズを有するアダプタの動作を示す断面図である。
【図７】投影アダプタにおける前部光学素子としての透過ホログラムの動作を示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図９】本発明のさらなる実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図１１】本発明のさらなる実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図１２】本発明の別の実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図１３】本発明のさらなる実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図１５】図１４のアダプタの別の表示を示す図である。
【図１６】投影アダプタの２つの異なった動作モードのビーム回転ミラーを示す図である。
【図１７】別のタイプのビーム回転ミラー構成を示す図である。
【図１８】さらなるタイプのビーム回転ミラー構成を示す図である。
【図１９】本発明の別の実施形態を構成する投影アダプタを示す断面図である。
【図２０】投射アパーチャにおける絞りアパーチャの使用を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
５０  クリップ留めアタッチメント
５１  ＬＣＤ
５２  照射部
５４  ビームステアリング光学系
５５  透過ホログラム、レンズまたはフレネルレンズ
５６  投射レンズ
５７  スクリーン
５８  照射源
５９  ビーム成形および偏光変換光学素子
７０  マイクロレンズアレイ
７１  マイクロレンズアレイ
７２  偏光ビームスプリッタ
７３  λ/２波長板
【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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【図１４】
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【図２０】
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