(57)【要約】【課題】  コストの低減を図り、かつ色収差の発生を防止する。【解決手段】  実施形態において、反射光学アセンブリ（202）は、携帯位置から作動位置に変換するように構成される。画像形成装置（208）は、画像の入力（112）と光源（210）により提供される照明出力を受け取って照明画像出力を生成するように構成することができる。照明画像出力は、反射光学アセンブリ（202）によって反射されて表示装置用の照明画像出力を導く。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明を提供するように構成された光源と、
画像の入力と前記照明を受け取って照明画像出力を生成するように構成された画像形成装置と、
携帯位置から作動位置に変換するように構成された反射光学アセンブリと、を含み、前記反射光学アセンブリが、さらに、前記照明画像出力を反射光学素子によって反射して表示装置用の前記照明画像出力を導くように構成されていることを特徴とする投影システム。
【請求項２】
前記反射光学アセンブリが、プラスチック基板の上の反射材によって形成された反射光学素子を含み、前記反射材が、前記照明画像出力を反射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の投影システム。
【請求項３】
前記反射光学アセンブリが、高分子基板の上に反射材によって形成された反射光学素子を含み、前記反射材が、前記照明画像出力を反射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の投影システム。
【請求項４】
前記反射光学素子を位置的に維持しかつ前記反射光学素子を前記操作位置から前記携帯位置に変換するように構成された折り畳み式支持構造をさらに含む請求項１に記載の投影システム。
【請求項５】
前記光源、前記画像形成装置、および前記反射光学素子を位置的に維持するように構成された折り畳み式支持構造をさらに含み、前記折り畳み式支持構造が、さらに、前記光源、前記画像形成装置、および前記反射光学素子を作動位置から携帯位置に変換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の投影システム。
【請求項６】
前記反射光学アセンブリが、
前記照明画像出力を前記画像形成装置から第１の反射として反射するように構成された第１の反射光学素子と、
前記照明画像出力の前記第１の反射を第２の反射として反射するように構成された第２の反射光学素子と、
前記照明画像出力の前記第２の反射を反射させ、表示装置のために前記照明画像出力を導くように構成された第３の反射光学素子と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の投影システム。
【請求項７】
反射光学アセンブリの反射光学素子を携帯位置から作動位置に変換するステップと、
入力を受け取って画像を生成するステップと、
前記画像を光源で照明して照明画像出力を生成するステップと、
前記照明画像出力を前記反射光学アセンブリの前記反射光学素子で反射させて表示装置のための前記照明画像出力を導くステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記反射光学素子が、前記反射光学素子を位置的に維持する折り畳み式支持構造によって前記携帯位置から前記作動位置に変換されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記照明画像出力を反射させるステップが、
前記照明画像出力を第１の反射光学素子によって画像形成装置から第１の反射として反射させるステップと、
前記照明画像出力の前記第１の反射を第２の反射光学素子によって第２の反射として反射させるステップと、
前記照明画像出力の第２の反射を第３の反射光学素子によって反射させて表示装置のための前記照明画像出力を導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記照明画像出力を反射させるステップが、
前記照明画像出力を前記画像形成装置から前記第１のミラーによって第１の反射として反射させるステップと、
前記照明画像出力の前記第１の反射を第２のミラーによって第２の反射として反射させるステップと、
前記照明画像出力の前記第２の反射を第３のミラーによって反射させて表示装置のための前記照明画像出力を導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影システムに関し、特に、この投影システムに使用する反射光学アセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投影システムは、現代生活の多くの状況で利用されており、消費者に幅広い機能性を提供する。投影システムは、スクリーンや他の表示装置上で画像を表示するためにプロジェクタに含まれている場合がある。また、投影システムは、リアプロジェクションテレビまたはホームシアターシステムに含まれている場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プロジェクタの照明および画像形成システムにおいて、ディジタルプロジェクタのような投影システムが、屈折ガラス光学素子によって製造されることがある。ガラス光学素子は、重く、比較的高価な材料で形成されることがあり、作成する費用が高い。さらに、屈折光学素子は、屈折光学材料の散乱特性により色収差を発生させる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の投影装置は、上記課題を解決するため、照明を提供するように構成された光源と、画像の入力と前記照明を受け取って照明画像出力を生成するように構成された画像形成装置と、携帯位置から作動位置に変換するように構成された反射光学アセンブリと、を含み、前記反射光学アセンブリが、さらに、前記照明画像出力を反射光学素子によって反射して表示装置用の前記照明画像出力を導くように構成されている。
【０００５】
前記反射光学アセンブリは、プラスチック基板の上の反射材によって形成された反射光学素子を含むことができる。前記反射材は、前記照明画像出力を反射するように構成される。
前記反射光学アセンブリは、高分子基板の上に反射材によって形成された反射光学素子を含むことができる。前記反射材は、前記照明画像出力を反射するように構成される。
【０００６】
前記反射光学素子を位置的に維持しかつ前記反射光学素子を前記操作位置から前記携帯位置に変換するように構成された折り畳み式支持構造をさらに含むことができる。
前記光源、前記画像形成装置、および前記反射光学素子を位置的に維持するように構成された折り畳み式支持構造をさらに含むようにしてもよい。前記折り畳み式支持構造は、さらに、前記光源、前記画像形成装置、および前記反射光学素子を作動位置から携帯位置に変換するように構成することができる。
【０００７】
前記反射光学アセンブリは、前記照明画像出力を前記画像形成装置から第１の反射として反射するように構成された第１の反射光学素子と、前記照明画像出力の前記第１の反射を第２の反射として反射するように構成された第２の反射光学素子と、前記照明画像出力の前記第２の反射を反射させ、表示装置のために前記照明画像出力を導くように構成された第３の反射光学素子と、を含むことができる。
【０００８】
本発明の方法は、反射光学アセンブリの反射光学素子を携帯位置から作動位置に変換するステップと、入力を受け取って画像を生成するステップと、前記画像を光源で照明して照明画像出力を生成するステップと、前記照明画像出力を前記反射光学アセンブリの前記反射光学素子で反射させて表示装置のための前記照明画像出力を導くステップと、を含んでいる。
【０００９】
実施の形態においては、前記反射光学素子が、前記反射光学素子を位置的に維持する折り畳み式支持構造によって前記携帯位置から前記作動位置に変換される。
【００１０】
前記照明画像出力を反射させるステップは、前記照明画像出力を第１の反射光学素子によって画像形成装置から第１の反射として反射させるステップと、前記照明画像出力の前記第１の反射を第２の反射光学素子によって第２の反射として反射させるステップと、前記照明画像出力の第２の反射を第３の反射光学素子によって反射させて表示装置のための前記照明画像出力を導くステップと、を含むことができる。
【００１１】
前記照明画像出力を反射させるステップは、前記照明画像出力を前記画像形成装置から前記第１のミラーによって第１の反射として反射させるステップと、前記照明画像出力の前記第１の反射を第２のミラーによって第２の反射として反射させるステップと、前記照明画像出力の前記第２の反射を第３のミラーによって反射させて表示装置のための前記照明画像出力を導くステップと、を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
類似の特徴と構成要素を示すために図面全体にわたって同じ番号を使用する。
【００１３】
以下に、反射光学アセンブリの実施形態を説明する。投影装置の実施形態を、照明ブランチ（illumination branch）と反射光学アセンブリとして実現される投影経路とを含む画像形成装置として説明する。照明ブランチは、投影用の照明画像（illuminated image）を形成する１つの光源と任意の数の様々な構成要素とを含む。反射光学アセンブリは、見るための照明画像を反射し出力する反射光学素子によって構成されている。１つの実施形態において、反射光学素子と照明ブランチを位置的に維持する折り畳み式支持構造によって、反射光学アセンブリと照明ブランチを作動位置から携帯位置に変換することができる。
【００１４】
本明細書では、投影装置の例示的環境における反射光学アセンブリの様々な実施形態を一般的に参照する。反射光学アセンブリの特定の例が特定の実施形態を示すことができるが、反射光学アセンブリの態様は、映画またはテレビ番組を表示するためのホームシアターのフロントプロジェクタ、業務や教室環境でスライドショーを上演するための可動式携帯型プロジェクタ、映画館で映画を映す映写機、リアプロジェクションテレビなどのような投影システムを利用することができる環境において実現することができる。さらに、例は、特許請求の範囲または説明の範囲を限定しようとするものではなく、本明細書に示したような反射光学アセンブリの実施形態の特定の理解を提供するものである。
【００１５】
図１は、反射光学アセンブリの実施形態を実現することができる例示的な投影システム１００を示す。投影システム１００は、投影スクリーンなどの表示装置１０４上に表示するための照明出力を生成する投影装置１０２を含む。投影装置１０２は、投影装置１０２の照明出力を提供するために使用される光を供給する光源１０６を含む。光源１０６は、アークハロゲン放電ランプなどの様々な方法で構成することができる。アークハロゲン放電ランプは、２つの電極間の高エネルギーアーク放電によってガス状蒸気をイオン化する。白熱電球、蛍光装置、白色発光ダイオードなどの他の光源を利用することもできる。
【００１６】
光源１０６からの光は、光を使用して画像を生成する画像形成装置１０８の方に導かれる。画像形成装置１０８は、画像を生成する様々な任意の数の構成要素を含むことができる。１つの実施形態において、画像形成装置１０８は、基板上に取り付けられた複数のミラーを含むディジタルマイクロミラー装置の使用によってディジタル光処理を実行するように構成される。ディジタルマイクロミラー装置のミラーは個別に回転され、ディジタルマイクロミラー装置は、各ミラーに光源１０６からの光を反射させるか反射させない。
【００１７】
単一のディジタルマイクロミラー装置が利用される場合は、カラー画像を提供するために画像の赤、緑および青（ＲＧＢ）部分が順々に示される。例えば、赤、緑および青（ＲＧＢ）区分を有する色環（color wheel）を利用して色を提供することができる。色環は、光源１０６とディジタルマイクロミラー装置の間に配置され、光出力の光源１０６からディジタルマイクロミラー装置までの経路に配置される色環の区分によって赤、緑、または青の光を提供するように回転される。ミラーの構成は、連続した赤、緑および青の画像を提供するために光路内の色環の区分の配置と同期される。連続した画像を素早く次々と提供することによって、人間の目はフルカラー画像を知覚する。別の実施形態において、画像を形成するために複数のディジタルマイクロミラー装置が利用される。例えば、個別のディジタルマイクロミラー装置を利用して赤、緑、および青の各出力を提供することができる。個別のディジタルマイクロミラー装置のそれぞれから反射された光を組み合わせてフルカラー画像を表示する。
【００１８】
ディジタルマイクロミラー装置のミラーは、投影装置インタフェース１１０を介して受け取った入力に応じて構成されてもよい。計算処理装置（computing device）１１４、ＤＶＤプレーヤ１１６、セットトップボックス１１８などの任意の数の様々な投影入力装置１１２が、インタフェース１１０への入力を生成することができる。例えば、計算処理装置１１４は、画像形成装置１０８によって表示装置１０４上にスライドショーを表示させる入力を提供する。
【００１９】
別の実施形態において、画像形成装置１０８は、固定ミラーを含むことができる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むように構成される。光源１０６からの光は、ＬＣＤを通って固定ミラーで反射されて画像を生成する。ＬＣＤは、ＬＣＤの各画素における赤、緑および／または青の光の透過を制御することによって、固定ミラーから反射された光を制御するために利用される。ディジタルマイクロミラー装置のミラーと同じように、ＬＣＤの各画素は、投影装置インタフェース１１０を介して受け取った入力に応じて構成することができる。代替として、画像形成装置１０８は、ＧＬＶ（grating light valve）装置またはＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）装置によって実現されてもよい。
【００２０】
投影装置１０２は、光源１０６と画像形成装置１０８によって個別の構成要素として示されているが、光源１０６および／または画像形成装置１０８を実現する様々な実施形態において、任意の数の様々な構成要素を追加し、組み合わせ、かつ／または削除することができる。例えば、画像形成装置１０８は、光が出力される陰極、複数の陽極および蛍光体被覆スクリーンを含む陰極線管（ＣＲＴ）として構成される。代替として、画像形成装置は、色環、照明ロッド、レンズおよび／または光弁（light valve）を含むように構成されてもよい。また、光源１０６と画像形成装置１０８は、投影装置１０２の「照明ブランチ（illumination branch）」と呼ばれることがある。
【００２１】
ひとつの実施形態において、光は、画像形成装置１０８によって、見るための表示装置１０４上の照明画像出力として形成画像を反射する反射光学アセンブリ１２０に導かれる（すなわち、透過され、放射されかつ／または反射される）。反射光学アセンブリ１２０は、投影装置１０２の「反射経路（projection path）」と呼ばれることもある。投影装置１０２は、表示装置１０４に照明画像出力を表示するために任意の数の投影システム内に実現することができる任意の数の投影装置構成および構成要素の１つに過ぎない。
【００２２】
図２は、反射光学アセンブリ２０２の実施形態を実現する例示的な投影システム２００を示す。反射光学アセンブリ２０２は、図１に示した投影装置１０２の投影経路内の反射光学アセンブリ１２０の１つの例である。例の投影システム２００は、投影装置２０４と表示装置２０６を含む。
【００２３】
投影装置２０４は、反射光学アセンブリ２０２と、光源２１０と様々な画像形成装置を有する照明ブランチ２０８とを含む。この例において、画像形成装置は、色環２１２、照明ロッド２１４、１つまたは複数のレンズ２１６、および光弁２１８を含む。投影装置１０２（図１）の画像形成装置１０８に関して前に述べたように、照明ブランチ２０８の画像形成装置は、任意の数の様々な構成要素で様々な実施形態で実現することができる。
【００２４】
照明ブランチ２０８は、見るための表示装置２０６上の照明画像出力として反射光学アセンブリ２０２によって反射される画像を形成する。反射光学アセンブリ２０２は、照明ブランチ２０８によって照明された対象物２１８を表示装置２０６上に結像するようにそれぞれ設計され位置決めされた反射光学素子２２０（１〜３）を含む。さらに、反射光学アセンブリ２０２は、照明ブランチ２０８によって照明された対象物を、レンズを使用することなく表示装置２０６上に結像する。投影経路（例えば、反射光学アセンブリ２０２）内にレンズがないので、ガラスレンズによるような屈折や著しい色収差がなく、反射像の焦点距離はすべての波長に関して同じである。
【００２５】
反射光学素子２２０（１〜３）は、例えば、著しい色収差を引き起こさずまた光伝送に関してガラスおよび屈折光学材料よりも高い効率のミラーとして製造することができる。反射光学素子２２０（１〜３）は、軽量でかつガラスまたは金属よりも安価なプラスチックや高分子基板上に形成された反射材で形成することができる。ひとつの実施形態において、反射光学素子２２０（１）および２２０（２）をミラーとして実現することができ、反射光学素子２２０（３）をマイクロミラーアレイとして実現することができる。
【００２６】
反射光学素子２２０（１〜３）と照明ブランチ２０８は、それぞれ関節式支持体２２２（１〜４）によって投影装置２０４内に支持されている。関節式支持体２２２（１〜４）は、投影装置２０４が折り畳み可能で小型軽量で携帯可能になるように反射光学素子２２０（１〜３）と照明ブランチ２０８を折り畳むことを可能にする。例えば、投影装置２０４は、装置を車から飛行機に乗せて会議などに運ぶ必要がある移動ビジネスマンによって使用される薄くて２〜３ポンド（約９０８グラム）の携帯可能な装置として構成される。
【００２７】
図３は、携帯用に構成された投影装置２０４の例を示す。照明ブランチ２０８並びに反射光学アセンブリ２０２の反射光学素子２２０（１〜３）は、投影装置２０４が小型で携帯可能になるように折り畳まれる。例えば、投影装置２０４は、高さわずか数インチに折り畳まれ、ラップトップコンピュータなどと一緒に容易に持ち運びできる小ささである。
【００２８】
図３の投影装置２０４の描写は、携帯構成の投影装置２０４の構成要素を示す単なる説明図である。実際に、投影装置２０４は、携帯用の投影装置２０４の構成要素を格納し位置決めするための任意の形の一体化した折り畳み式支持構造を含むことができる。さらに、反射光学アセンブリ２０２の反射光学素子２２０（１〜３）を、図３に示したような携帯位置から図２に示したような作動位置に変換することができる。
【００２９】
図４は、（この例では、透き通るように示した）投影装置２０４の別の例の構成４００を示す。反射光学素子２２０（１〜３）と照明ブランチ２０８はそれぞれ、関節式支持体４０２（１〜４）によって投影装置２０４内に支持されている。関節式支持体４０２（１〜４）は、投影装置が折り畳みでき小型軽量で携帯可能になるように、反射光学素子２２０（１〜３）と照明ブランチ２０８をそれぞれ投影装置２０４の基部上に折り畳むことを可能にする。図４の投影装置２０４の描写は、作動構成の投影装置２０４の構成要素を示しまた投影装置２０４の携帯構成の支持構造の１つ例を示す説明図に過ぎない。実際に、投影装置２０４は、携帯のために投影装置２０４の構成要素を格納または位置決めする任意の形の一体型折り畳み式支持構造を含むことができる。
【００３０】
図５は、反射光学アセンブリ５０２の実施形態を実現する別の例示的な投影システム５００を示す。反射光学アセンブリ５０２は、図１に示した投影装置１０２の投影経路内の反射光学アセンブリ１２０の１つの例である。例の投影システム５００は、投影装置５０４を含む。
【００３１】
投影装置５０４は、反射光学アセンブリ５０２と、光源５０８ならびに１つまたは複数のレンズや光弁などの様々な画像形成装置５１０を有する照明ブランチ５０６とを含む。投影装置１０２（図１）の画像形成装置１０８に関して前に述べたように、照明ブランチ５０６の画像形成装置は、任意の数の様々な構成要素により様々な実施形態で実現することができる。
【００３２】
照明ブランチ５０６は、表示装置上で見るために表示することができる照明画像出力５１２として反射光学アセンブリ５０２によって反射される画像を形成する。反射光学アセンブリ５０２は、照明ブランチ５０６によって形成された画像を照明画像出力５１２として反射するようにそれぞれ設計され位置決めさた反射光学素子５１４（１〜４）を含む。さらに、反射光学アセンブリ５０２は、レンズを含まない照明ブランチ５０６によって形成された画像を反射する。投影経路（例えば、反射光学アセンブリ５０２）にレンズがないので、ガラスレンズのような屈折率または著しい色収差がなく、反射像の焦点距離はすべての波長に関して実質的に同じである。
【００３３】
反射光学素子５１４（１〜３）はそれぞれ、例えば軽量かつ安価なプラスチックまたは高分子基板上に反射材が形成されたミラーとして製造することができる。ひとつの実施形態において、反射光学素子５１４（１〜３）を動力式ミラーとして実現することができ、反射光学素子５１４（４）を反射照明画像を折り返す平面ミラー（plano mirror）として実現することができる。
【００３４】
投影装置２０４（図２〜図４）に関して前に説明したように、携帯用に構成要素を格納または位置決めする関節式支持体の実装によってかつ／または任意の形の一体型折り畳み式支持体構造との組み合わせで、反射光学素子５１４（１〜４）と照明ブランチ５０６をそれぞれ投影装置５０４内に支持することができる。投影装置５０４は、折り畳み可能で小型軽量で携帯可能になるように設計することができる。さらに、投影装置５０４は、ＰＤＡや携帯型ゲーム表示装置などのきわめて小さい装置用に設計することができる。
【００３５】
図６は、反射光学アセンブリの方法６００の実施形態を示す。方法を示す順序は限定として解釈されるべきでなく、方法を実施するために任意の数の示した方法のブロックを任意の順序で組み合わせることができる。
【００３６】
ブロック６０２で、反射光学アセンブリの反射光学素子が、携帯位置から作動位置に変換される。例えば、反射光学アセンブリ２０２の反射光学素子２２０（１〜３）が、図３に示したような携帯位置から図２に示したような作動位置に変換される。反射光学素子２２０（１〜３）は、投影装置２０４内に反射光学素子２２０（１〜３）を位置的に維持する折り畳み式支持構造２２２（１〜４）（図２）および／または４０２（１〜４）（図４）によって移動させることができる。
【００３７】
ブロック６０４で、入力を受け取って画像を生成する。例えば、投影装置１０２（図１）は、投影装置インタフェース１１０を介して、計算処理装置１１４、ＤＶＤプレーヤ１１６、セットトップボックス１１８などの任意の数の様々な投影入力装置１１２から入力を受け取ることができる。ブロック６０６で、像を光源で照明して照明画像出力を生成する。例えば、照明ブランチ２０８の光源２１０が、照明ブランチ２０８の照明画像出力を生成する照明を提供する。
【００３８】
ブロック６０８で、照明画像出力が、表示用の照明画像出力を導く反射光学アセンブリの反射光学素子によって反射される。例えば、反射光学アセンブリ２０２の反射光学素子２２０（１〜３）が、表示装置２０６に表示するための照明ブランチ２０８の照明画像出力を反射する。第１の反射光学素子２２０（１）は、画像形成装置２０８からの照明画像出力を反射する。第２の反射光学素子２２０（２）は、照明画像出力の第１の反射光学反射を反射し、第３の反射光学素子２２０（３）は、照明画像出力の第２の反射光学反射を反射して表示用の照明画像出力を導く。
【００３９】
反射光学アセンブリの実施形態を、構造的特徴および／または方法に固有の言語で説明したが、添付した特許請求の範囲の内容が、説明した特定の特徴または方法に必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ特定の特徴および方法は反射光学アセンブリの例示的な実施形態として開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】反射光学アセンブリの実施形態を実現することができる例示的投影システムを示す図である。
【図２】反射光学アセンブリの実施形態を含む例示的投影システムを示す図である。
【図３】図２に示した例示的投影システムの携帯可能な構成の実施形態を示す図である。
【図４】図２に示した例示的投影システムの構成の実施形態を示す図である。
【図５】反射光学アセンブリの実施形態を含む例示的投影システムを示す図である。
【図６】反射光学アセンブリの方法の実施形態を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１２  入力
２００  投影システム
２０２  反射光学アセンブリ
２０６  表示装置
２０８  画像形成装置
２１０  光源
２２０  反射光学素子
２２２  折り畳み式支持構造
【図１】
2005321787.tif 000003
【図２】
2005321787.tif 000004
【図３】
2005321787.tif 000005
【図４】
2005321787.tif 000006
【図５】
2005321787.tif 000007
【図６】
2005321787.tif 000008