(57)【要約】      （修正有）【課題】小さな体積、高い光結合効率で収差が少ない投影システムで多数の光源を有する照明構造を提供する。【解決手段】照明構造は、第１集光柱４１、第２集光柱４３及び第３集光柱４５と、第１光源４７ａ及び第２光源４７ｂとを有する。光入射表面、光放射表面及び光反射表面を有する前記第２集光柱４３は、前記第１集光柱４１に沿って配置される。前記光入射表面は、前記第２集光柱４３に対して平行であり、前記光入射表面と前記光反射表面との間にある角度を形成する。前記第１光源４７ａは、前記第２光源４７ｂに関して垂直に配置される。前記第１光源４７ａから放射される光は、前記第１集光柱４１の光入射表面に収束される。前記第２光源４７ｂから放射される光は、前記第２集光柱４３の光入射表面に入射し、次に、前記光反射表面によって反射される。前記光反射表面によって反射された光は、前記第２集光柱４３の光放射表面に向かって伝播する。【選択図】図４Ａ
2005189814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影システムにおける多数の光源を有する照明構造において、
向かい合う関係における光入射表面及び光放射表面を有する第１集光柱と、
前記第１集光柱に隣接し、光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有する第２集光柱と、
光入射表面及び光放射表面を有し、前記第１及び第２集光柱の光放射表面に結合するように配置された第３集光柱とを具え、
前記光源は、光ビームが前記第１及び第２集光柱の光入射表面に対して放射されることができるように配置されることを特徴とする照明構造。
【請求項２】
請求項１に記載の照明構造において、前記第１、第２及び第３集光柱の光入射表面及び光放射表面の各々は、反射防止層で覆われ、前記第２集光柱の反射表面は、反射層で覆われることを特徴とする照明構造。
【請求項３】
請求項２に記載の照明構造において、前記第２集光柱の光入射表面は、前記第２集光柱の長手方向表面の一部のみであることを特徴とする照明構造。
【請求項４】
請求項１に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光放射表面は、前記第３集光柱の光入射表面に隣接することを特徴とする照明構造。
【請求項５】
請求項１に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光入射表面の合計領域は、前記第３集光柱の光入射表面の領域と等しいことを特徴とする照明構造。
【請求項６】
投影システムにおける多数の光源を有する照明装置において、
向かい合う関係における光入射表面及び光放射表面を有する第１集光柱と、
前記第１集光柱に隣接し、光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有する第２集光柱であって、前記光入射表面が前記第２集光柱の長手方向に対して平行であり、光ビームは前記第２集光柱に入射した後、前記反射表面によって反射され、前記光ビームは前記第２集光柱の長手方向に沿って進行する、第２集光柱と、
光入射表面及び光放射表面を有し、前記第１及び第２集光柱の光放射表面と結合するような位置において配置された第３集光柱とを具えることを特徴とする照明構造。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置において、前記第１、第２及び第３集光柱の光入射表面及び光放射表面の各々は、反射防止層で覆われ、前記第２集光柱の反射表面は、反射層で覆われることを特徴とする照明構造。
【請求項８】
請求項７に記載の照明構造において、前記第２集光柱の光入射表面は、前記第２集光柱の長手方向表面の一部のみであることを特徴とする照明構造。
【請求項９】
請求項６に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光放射表面は、前記第３集光柱の光入射表面に隣接することを特徴とする照明構造。
【請求項１０】
請求項６に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光入射表面の合計領域は、前記第３集光柱の光入射表面の領域と等しいことを特徴とする照明構造。
【請求項１１】
投影システムにおける多数の光源を有する照明装置において、
光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有する第１集光柱であって、前記第１入射表面が前記第１集光柱の長手方向に対して平行である、第１集光柱と、
前記第１集光柱に対して長手方向に隣接し、光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有する第２集光柱であって、前記光入射表面が前記第２集光柱の長手方向に対して平行である、第２集光柱と、
光入射表面及び光反射表面を有する第３集光柱であって、前記第１及び第２集光柱の光放射表面の各々が前記第３集光柱の光入射表面と結合できるように配置された、第３集光柱と、
第１光源及び第２光源であって、前記第１光源及び第２光源から放射された光ビームが互いに平行に進行することができるように配置された、第１光源及び第２光源とを具え、
前記第１光源から放射された光ビームは、前記第１集光柱の光入射表面に対してほぼ垂直であり、前記第１集光柱の反射表面によって反射された後、前記光放射表面に向かって進行し、前記第２光源から放射された光ビームは、前記第２集光柱の光入射表面に対してほぼ垂直であり、前記第２集光柱の反射表面によって反射された後、前記光放射表面に向かって進行することを特徴とする照明構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載の照明構造において、前記第１、第２及び第３集光柱の光入射表面及び光放射表面の各々は、反射防止層で覆われ、前記第１及び第２集光柱の反射表面は、反射層で覆われることを特徴とする照明構造。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光入射表面の各々は、前記第１及び第２集光柱の長手方向表面の各々一部のみであることを特徴とする照明構造。
【請求項１４】
請求項１２に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光放射表面は、前記第３集光柱の光入射表面に隣接することを特徴とする照明構造。
【請求項１５】
請求項１２に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光入射表面の合計領域は、前記第３集光柱の光入射表面の領域と等しいことを特徴とする照明構造。
【請求項１６】
投影システムにおける多数の光源を有する照明構造において、
光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有する第１集光柱であって、前記光入射表面は、前記第１集光柱の長手方向に対して平行であり、前記第１集光柱に入射した光ビームが前記反射表面によって反射された後、前記光ビームは、前記第１集光柱の長手方向に沿って進行する、第１集光柱と、
前記第１集光柱に対して長手方向に隣接し、光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有する第２集光柱であって、前記光入射表面は、前記第２集光柱の長手方向に対して平行であり、前記第２集光柱に入射した光ビームが前記反射表面によって反射された後、前記光ビームは、前記第２集光柱の長手方向に沿って進行する、第２集光柱と、
光入射表面及び光放射表面を有する第３集光柱であって、前記第１及び第２集光柱の光放射表面の各々が前記第３集光柱の入射表面と結合できるような位置において配置された、第３集光柱とを具えることを特徴とする照明構造。
【請求項１７】
請求項１６に記載の照明構造において、前記第１、第２及び第３集光柱の光入射表面及び光放射表面の各々は、反射防止層で覆われ、前記第１及び第２集光柱の反射表面は、反射層で覆われることを特徴とする照明構造。
【請求項１８】
請求項１６に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光入射表面の各々は、前記第１及び第２集光柱の長手方向表面の各々一部のみであることを特徴とする照明構造。
【請求項１９】
請求項１６に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光放射表面は、前記第３集光柱の光入射表面に隣接することを特徴とする照明構造。
【請求項２０】
請求項１６に記載の照明構造において、前記第１及び第２集光柱の光入射表面の合計領域は、前記第３集光柱の光入射表面の領域と等しいことを特徴とする照明構造。
【請求項２１】
投影システムにおける多数の光源を有する照明構造において、
各々が、向かい合う関係における光入射表面及び光放射表面を有する少なくとも２個の集光柱と、
光入射表面及び光放射表面を有する第３集光柱であって、前記光放射表面の各々が前記第３集光柱の光入射表面に結合できるように配置された、第３集光柱と、
向かい合う関係において配置された少なくとも２個の光源であって、前記光源から放射された光ビームは、各々、前記集光柱の光入射表面上に収束されるような、光源とを具えることを特徴とする照明構造。
【請求項２２】
請求項２１に記載の照明構造において、前記少なくとも２個の集光柱及び第３集光柱の光入射表面及び光放射表面の各々は、反射防止層で覆われることを特徴とする照明構造。
【請求項２３】
投影システムにおける多数の光源を有する照明構造において、
各々が、向かい合う関係における光入射表面及び光放射表面を有する少なくとも２個の集光柱と、
光入射表面及び光放射表面を有する第３集光柱であって、前記光放射表面の各々が前記第３集光柱の光入射表面に結合できるように配置された、第３集光柱とを具えることを特徴とする照明構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影システムの照明構造に関する。より特に、本発明は、多数の光源と光統合装置とを有する投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル光処理（ＤＬＰ）投影システムは、ほとんど新しいコンセプトの下で設計された投影システムであり、ＤＬＰ投影システムからの画像が処理される。やや慣例的なデジタル液晶（ＬＣ）投影システムもデジタル方式におけるものである。しかしながら、これは、赤、緑及び青のＬＣパネルからの３色画像信号をスクリーン上で重なるように各々投影することによって行われ、カラー画像は、重なっている光の効果によって表示される。デジタルＬＣ投影システムにおいて、画像を形成する手順は、アナログ−デジタル変換及びデジタル−アナログ変換のステップを含み、投影されるべき最終的な画像は、依然としてアナログ形式におけるものである。デジタルとアナログとの間の画像信号のいくつかの変換を処理する間、画像の歪が必然的に生じる。
【０００３】
全体としてのＤＬＰ投影システムは、光源と、光スプリッタと、Ｘキューブと、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）とを含む。ＤＬＰ投影システムにおいて、光源の均一性を改善するために、通常、集光柱がシステムの光経路内に実装される。光源から放射された光ビームは、集光柱中に入ることができる。集光柱における多数回の全反射後、光ビームは集光柱から外に放射し、均一性の効果を生じる。ＤＬＰ投影システムの明るさを改善するための方法の１つは、照明に２個のランプを使用することである。多光源に関する慣例的な照明構造は、基本的に以下のようないくつかの方法におけるものである。
【０００４】
図１は、多数の光源を有する慣例的な照明構造を図式的に例示する図面である。図１において、多数の光源を有する慣例的な照明構造は、放物面ランプハウジングを有するランプのような光源１１ａ及び１１ｂと、半立方体反射器１３と、コンデンサレンズ１５と、集光柱１７とを含む。光源１１ａから放射された平行ビームは、半立方体反射器１３の一方の反射表面に達し、集光レンズ１５に反射される。同様に、光源１１ｂから放射された平行ビームは、半立方体反射器１３の他方の反射表面に達し、集光レンズ１５に反射される。集光レンズ１５に入るこれらの平行光ビームは、集光レンズ１５によって集光柱１７の入射表面１７ａ上に集光される。集光柱１７における多数回の反射の後、均一な光が得られる。この照明構造は、いくつかの欠点を有する。ランプ１１ａ及び１１ｂから放射される光は、ランプハウジングによって反射された後に平行になるため、光を集光柱１７中に集光するために、集光レンズ１５を必要とする。慣例的な照明構造における集光レンズ１５の使用により、放射された光は１点において完全には集められることができず、したがって、球面収差の問題が生じる。収差問題はスポットの増加を引き起こし、光源を使用する効率は悪くなる。
【０００５】
図２は、多数の光源を有する第２の慣例的な照明構造を図式的に例示する図面である。図２において、この照明構造は、ランプ２１ａ及び２１ｂと、半立方体反射器２３と、集光柱２５とを含む。ランプ２１ａ及び２１ｂは、楕円形ハウジングを有する。ランプ２１ａ及び２１ｂの光ビームは前記楕円形ハウジングによって反射され、前記楕円形ハウジングは集束効果も生じる。結果として、ランプ２１ａ及び２１ｂから放射された光ビームは半立方体反射器２３の反射表面に達し、前記光ビームは反射され、集光柱２５の入射表面２５ａ上に集束される。この照明構造において、ランプの楕円形ハウジングは、前記ランプからの光ビームを集束する機能を有するため、集光レンズを省くことができ、構造全体の体積を減少することができ、収差も減少することができる。しかしながら、ランプ２１ａ及び２１ｂが使用されるため、光ビーム２７ａ及び２７ｂが集束される場合、通過する光円錐は、長手方向においてそこから二重になる。集光柱２５に関して、図１における構造と同じ光伝達効率を有することが望まれる場合、光入射表面２５ａの断面領域を減少させる必要がある。しかしながら、集光柱２５の入り口における断面領域が減少するため、光結合効率は比較的減少する。
【０００６】
図３は、多数の光源を有する第３の慣例的な照明構造を図式的に例示する図面である。図２において、この照明構造は、ランプ３１ａ及び３１ｂと、集光柱３５とを含む。ランプ３１ａ及び３１ｂも、楕円形ハウジングを有する。この構造において、この構造におけるランプ３１ａ及び３１ｂの楕円形ハウジングは、切断コーナーとして設計されると共に一列に配置され、半立方体反射器の機能の代わりとなるようにされる。ランプ３１ａ及び３１ｂが各々光ビーム３３ａ及び３３ｂを放射する場合、光ビーム３３ａ及び３３ｂは集光柱３５の入射表面３５ａ上に直接集束される。この構造は、集束するときの光ビーム３３ａ及び３３ｂの光円錐角度を減らすことができ、その結果、前記集光柱の断面領域が増加し、結果として、結合効率が上昇する。しかしながら、光ビーム３３ａ及び３３ｂが集束される場合、光円錐角度の減少により、ランプ３１ａ及び３１ｂの切断領域が大きくなり、他の場所から光ビームの損失が生じる。これはさらに、光ビームが集光柱３５において集束することができず、光使用率が減少することを生じる。
【０００７】
上記考察から、投影システムにおける多数の光源を有する慣例的な照明構造は、縮小することができない大きい体積を有する。集光レンズ構造によって生じる収差は、全体の性能を悪化させる。さらに、前述の慣例的な構造に関して、低い光結合効率及び低い光利用率のいくつかの欠点について、必然的に回避することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ある態様において、本発明は、小さな体積と、高い光結合効率とを持つことができ、高い光利用率による収差の問題をあまり持たない、投影システムの多数の光源を有する照明構造を提供する。
【０００９】
加えて、本発明の他の態様は、投影システムの多数の光源を有する照明構造を提供することである。この構造において、ランプ配置位置は、投影システムの異なった設計にしたがって調節されることができ、高い光結合効率及び高い光利用率が保持されることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するために、本発明は、投影システムにおける多数の光源を有する照明構造を提供する。この多数の光源を持つ照明構造は、第１集光柱と、第２集光柱と、第３集光柱と、第１光源と、第２光源とを含む。前記第１集光柱は、向かい合う関係において配置された光入射表面及び光放射表面を有する。前記第２集光柱は、前記第１集光柱に対して長手方向に隣接して配置される。同様に、前記第２集光柱は、光入射表面及び光放射表面を有するが、反射表面も有する。前記入射表面は、前記第２集光柱の長手方向に対して平行であり、前記反射表面と前記光入射表面は、予め決められた量の開光角度を形成する。前記第３集光柱は、同様に、光入射表面及び光放射表面を有し、前記第３集光柱の光入射表面は、前記第１集光柱及び第２集光柱の光放射表面の各々と結合される。前記第１光源及び第２光源は、前記第１及び第２光源から放射された光ビームの進行経路が約９０度を成すように、直角に配置される。しかしながら、他の角度は依然として適当である。前記第１光源からの光ビームは、前記第１集光柱の光入射表面において集束され、前記第２光源からの光ビームは、前記第２集光柱の光入射表面において集束される。前記第２集光柱の反射表面による反射後、前記光ビームは、前記光放射表面に進行する。
【００１１】
前記投影装置の多数の光源を有する照明構造において、前記第１、第２及び第３集光柱の光入射表面及び光放射表面の各々は、反射防止層で覆われることができ、前記第２集光柱の反射表面は、反射層で覆われる。しかしながら、前記第２集光柱の光入射表面は、前記第２集光柱の長手方向表面の一部のみであってもよい。
【００１２】
加えて、前記第１及び第２集光柱の光放射表面の各々は、前記第３集光柱の光入射表面と隣接することができる。この状況において、前記第１及び第２集光柱の光放射表面の各々の合計領域は、前記第３集光柱の光入射表面の領域と等しくなることができる。
【００１３】
好適な状況において、前記第２集光柱の反射表面と光入射表面との間の開光角度は、４５度に設定される。
【００１４】
本発明の他の態様から、本発明は、第１集光柱と、第２集光柱と、第３集光柱と、第１光源と、第２光源とを含む、投影システムにおける多数の光源を有する照明構造をさらに提供する。通常、前記光源はランプである。前記第１集光柱は、光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有し、前記光入射表面は、前記第１集光柱の長手方向に対して平行であり、予め決められた開光角度は、前記反射表面と前記光入射表面との間に形成される。同様に、前記第２集光柱は、光入射表面と、光放射表面と、反射表面とを有し、前記光入射表面は、前記第２集光柱の長手方向に対して平行であり、予め決められた開光角度は、前記反射表面と前記光入射表面との間に形成される。前記第３集光柱は、光入射表面及び光放射表面を有する。前記第１及び第２集光柱の光放射表面の各々は、前記第３集光柱の光入射表面に結合される。前記第１光源及び第２光源は、前記第１及び第２光源から放射される光ビームが平行に進行するように、向かい合う関係において配置される。ここで、前記第１光源から放射される光ビームは、前記光入射表面から前記第１集光柱に入射し、前記第１集光柱の反射表面による反射後、前記光放射表面に向かって進行する。前記第２光源から放射される光ビームは、前記第２集光柱の光入射表面において入射し、前記第２集光柱の反射表面による反射後、前記光放射表面に進行する。
【００１５】
前記投影システムの多数の光源を有する照明構造において、前記第１、第２及び第３集光柱の光入射表面及び光放射表面の各々は、反射防止層で覆われることができ、前記第１及び第２集光柱の反射表面は、反射層で覆われる。しかしながら、前記第１及び第２集光柱の光入射表面は、各々、前記第１及び第２集光柱の長手方向表面の一部のみであってもよい。
【００１６】
加えて、前記第１及び第２集光柱の光放射表面の各々は、前記第３集光柱の光入射表面と隣接することができる。この状況において、前記第１及び第２集光柱の光放射表面の各々の合計領域は、前記第３集光柱の光入射表面の領域と等しくなることができる。
【００１７】
好適な状況において、前記第１及び第２集光柱の反射表面と光入射表面との間の開光角度は、４５度に設定される。
【００１８】
本発明の他の態様において、本発明は、少なくとも２個の集光柱と、少なくとも２個の光源と、第３集光柱とを含む、投影システムにおける多数の光源を有する照明構造をさらに提供する。ここで、前記２個の集光柱は、各々、向かい合う関係における光入射表面及び光放射表面を有する。前記少なくとも２個の光源は、これらの光源から放射される光ビームが前記集光柱の光入射表面において集束し、入射するように、相対的に配置される。前記第３集光柱は、光入射表面及び光放射表面を有し、これらの表面は、前記光放射表面の各々が前記第３集光柱の光入射表面に結合され得るように配置される。
【００１９】
本発明は、少なくとも２個の集光柱及び第３集光柱を含む、投影システムの集光装置を提供する他の目的も有する。ここで、前記少なくとも２個の集光柱は、向かい合った関係における光入射表面及び光放射表面を各々有する。前記第３集光柱は、光入射表面及び光放射表面を有し、これらの表面は、前記光放射表面の各々を前記第３集光柱の光入射表面に結合され得るように配置される。
【発明の効果】
【００２０】
上記説明から、投影システムにおける多数の光源を有する照明構造によれば、前記光源として働くランプからの光ビームは、前記集光柱の光入射表面上に直接集束されることができ、前記集光レンズは省かれることができる。これは、前記投影システムの体積を減少することができ、収差も発生しない。加えて、前記光は前記集光柱上に直接集束されるため、光結合率が上昇することができる。
【００２１】
加えて、本発明において、前記光ビームは前記集光柱上に直接集束される。しかしながら、前記配置位置の違いにより、前記光は損失において散乱されない。光利用率は大きく改善される。加えて、本発明において、ランプ位置は、外観における設計の違いに従って柔軟に配置されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明におけるプロジェクションシステムの多数の光源を有する照明構造は、主に、１個の集光柱を有する慣例的な設計の代わりに３個の集光柱を使用する。利点は、ランプから放射される光ビームが前記集光柱上に直接集束されることができることと、ランプハウジングにおける切断角設計を有する必要がないことである。各々のランプから放射された光ビームは、ある集光柱を通過することができ、次に、前記第３集光柱によってさらに集光されることができる。均一性を得るための全反射後、前記光ビームは前記集光柱から引き出される。以下の実施例において、長手方向は、前記集光柱のより長い光軸の方向、すなわち、前記集光柱における光の進行方向として規定される。
【００２３】
図４Ａは、本発明の好適実施例による、投影システムの多数の光源を有する照明構造を図式的に例示する図面である。図４Ｂは、本発明の好適実施例による、集光柱を有する照明構造を図式的に例示する図面である。図４Ｃは、延長された集光柱の部分を図式的に例示する斜視図である。図４Ａないし図４Ｃにおいて、本発明は、第１集光柱４１と、第２集光柱４３と、第３集光柱４５と、光源として働く第１ランプ４７ａ及び第２ランプ４７ｂとを含む、投影システムの多数の光源を有する照明構造を提供する。前記集光柱は、例えば、ガラスボディであってもよい。第１集光柱４１は、光入射表面４１ａ及び光放射表面４１ｂを有する。光入射表面４１ａ及び光放射表面４１ｂは、互いに向かい合い、平行に配置される。第２集光柱４３は、同様に、光入射表面４３ａ及び光放射表面４３ｃを有し、第２集光柱４３は、さらに、反射表面４３ｂを有する。同様に、光入射表面４３ａ及び光放射表面４３ｃは、互いに向かい合い、平行に配置される。光入射表面４３ａは、第２集光柱４３の長手方向に対して平行である。反射表面４３ｂ及び光入射表面４３ａは、予め決められた角度φ１を含み、集光柱４１が断面図における台形形状を有するようにする。予め決められた角度φ１は、第２ランプ４７ｂから放射された光ビームが第２集光柱４３に入射されることができ、次に、反射表面４３ｂにおいて反射され、第２集光柱において長手方向に前方に進行するようにするために設計される。結果として、上記構造の下で、第２ランプ４７ｂの光が光入射表面４３ａに対して垂直に入射する場合、第２集光柱４３の反射表面４３ｂと光入射表面４３ａとの間に含まれる予め決められた角度φ１は、好適には、４５度に設定される。代わりに、角度φ１は、第２ランプ４７ｂの位置に従って調節されることができる。
【００２４】
集光柱４３の長手方向側は、第１集光柱４１の長手方向側と平行であり、第２集光柱４３は、長手方向において第１集光柱４１に隣接している。第３集光柱４５も、光入射表面４５ａ及び光放射表面４５ｂを有し、光入射表面４５ａ及び光放射表面４５ｂは、第１集光柱４１と同様に配置される。第１集光柱４１の光放射表面４１ｂと、第２集光柱４３の光放射表面４３ｃとは、第３集光柱４５の光入射表面４５ａに結合される。光放射表面４１ｂ及び４３ｃは、光入射表面４５ａに隣接している。この実施例において、第１ランプ４７ａ及び第２ランプ４７ｂの楕円ランプハウジングのようなランプハウジングは、光ビームを集束する機能を有する。図４Ａにおいて示されるように、第１ランプ４７ａ及び第２ランプ４７ｂの軸４７０、４７２は、互いに垂直であり、放射された光ビームの光経路が９０度によって進行するようにする。しかしながら、他の実行角度が使用されてもよい。
【００２５】
図４Ｃにおいて示されるように、好適にはこの実施例において、第１集光柱４１の光放射表面４１ｂと、集光柱４３の光放射表面４３ｃとは、第３集光柱４５の光入射表面４５ａに隣接している。加えて、第１集光柱４１の光放射表面４１ｂと、集光柱４３の光放射表面４３ｃの合計領域は、第３集光柱４５の光入射表面４５ａの領域に等しい。
【００２６】
依然として図４Ｂを参照し、光進行経路が説明される。第１ランプ４７ａから放射される光ビームは、楕円形ランプハウジングによって集束され、第１集光柱４１の光入射表面４１ａに入射する。この入射光ビームは、集光柱４１において多数回の全反射をし、次に、光放射表面４１ｂから均一に放射する。光放射表面４１ｂから放射された光ビームは、光入射表面４５ａにおいて第３集光柱４５に入射する。さらに、第２ランプ４７ｂから放射された光ビームは、楕円形ランプハウジングによって集束し、第２集光柱４３の光入射表面４３ａに入射する。この入射光ビームは、第２集光柱４３における反射表面４３ｂによって反射され、次に、光放射表面４３ｃに向かって進行する。多数回の全反射の後、光ビームは光放射表面４３ｃから均一に放射する。光ビームが第３集光柱４５に入射した後、同様に、この光ビームは、多数回全反射され、次に、光放射表面４５ｂにおいて放射する。
【００２７】
上記目的をより有効に達成するために、本発明は、前記集光ロッドの光入射表面、光放射表面及び光反射表面をさらに処理する。図５は、本発明の好適実施例による集光ロッドの各々の表面における光学コーティングを図式的に例示する図面である。図４Ａ、４Ｂ及び５を参照すると、この実施例において、通常、光ビームが前記光入射表面から媒体中に入射する場合、光の一部は前記入射表面において必然的に反射され、前記光ビームのすべてが前記媒体に入ることはできない。同様に、光入射を本発明の構造においてより効率的にするために、前記光入射表面は、光学コーティングフィルムによって処理される。例えば、第１集光柱４１の光入射表面４１ａ及び光放射表面４１ｂと、第２集光柱４３の光入射表面４３ａ及び光放射表面４３ｃと、第３集光柱４５の光入射表面４５ａ及び光放射表面４５ｂとは、反射防止層５１で覆われ、光ビームがこれらの表面に入射する場合、光ビームの利用率が反射中に減少しないようになる。また、第２集光柱４３の反射表面４３ｂは、反射層５３で覆われ、光ビームがこの反射層に入射する場合、透過することなしにほとんど反射できるようになる。結果として、これは、光損失が生じ、利用率の減少が生じるのを防止する。ここで、第２集光柱４３の光入射表面４３ａは、第２集光柱４３の長手方向表面４３ｄの一部のみである。
【００２８】
図６Ａは、本発明の他の好適実施例による、投影システムの多数の光源を有する照明構造を図式的に例示する図である。図６Ｂは、本発明の好適実施例による、拡大された集光ロッドを有する照明構造を図式的に例示する図である。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、この実施例の前記実施例との違いは、第１ランプ６７ａ及び第２ランプ６７ｂの配置位置である。この実施例において、第１ランプ６７ａ及び第２ランプ６７ｂは、向かい合う関係において配置され、第１ランプ６７ａ及び第２ランプ６７ｂから放射された光ビームが平行且つ向かい合って進行するようになる。加えて、２個のランプ６７ａ、６７ｂは、前記集光柱の長手方向表面に対して垂直に入射する。前記実施例の第１集光柱４１と比較すると、第１ランプ６７ａは異なった位置において配置されるため、第１集光柱６１も変更されている。図６Ｂにおいて示されるように、この実施例の集光柱６１も、光入射表面６１ｂ及び光放射表面６１ｃを有する。しかしながら、第１ランプ６７ａから放射された光ビームは、第１集光柱６１の長手方向表面に対して垂直であるため、光入射表面６１ｂは、第１集光柱６１の長手方向表面に対して平行になるように配置される。ここで、（前記長手方向表面に対して垂直な）第１集光柱６１の光入射表面６１ｂに隣接する端面は、予め決められた角度φ２によって斜めに切断され、集光柱６１の斜め切断表面の内側は、反射表面６１ａとして使用されるようになる。すなわち、反射表面６１ａ及び入射表面６１ｂは、予め決められた角度φ２を含む。前記実施例における第２集光柱４３の反射表面４３ｂの機能に対して、反射表面６１ａは、第１ランプ６７ａから放射され光入射表面６１ｂに入射した光ビームが、反射表面６１ａによって反射された後、光放射表面６１ｃに向かって進行することを可能にするように使用される。この構造において、第１ランプ６７の光ビームが光入射表面６１ｂにほぼ垂直に入射する場合、第１集光柱６１の反射表面６１ａと光入射表面６１ｂとの間に含まれる予め決められた角度φ２は、好適には４５度に設定される。加えて、第２ランプ６７ｂ及び第２集光柱６３の位置を配置する方法は、第１ランプ６７ａ及び第１集光柱６１と同様であるため、第２集光柱６３の反射表面６３ａ及び光入射表面６３ｂも、第１集光柱６１におけるように、予め決められた角度φ２を含む。この予め決められた角度φ２も、好適には４５度に設定される。この実施例における第２集光柱６３の機能は、前記実施例における第２集光柱４３と同様であり、繰り返し説明はされない。
【００２９】
光進行経路について依然として図６Ｂを参照すると、この実施例において、第２ランプ６７ｂからの光ビームの進行経路は、前記実施例を参照すると、前記実施例における第２ランプ４７ｂからの進行経路と同様である。第１ランプ６７ａから放射された光ビームは、第１集光柱６１の光入射表面６１ｂに入射し、第１集光柱６１の反射表面６１ａによって反射された後、光放出表面６３ｃに向かって進行する。第１集光柱６１における多数回の全反射後、光ビームは、光放射表面６１ｃから均一に放射され、すぐに光放射表面６５ａから第３集光柱６５に入る。同様に、第３集光柱６５における光ビームは、多数回全反射し、光放射表面６５ｂから均一に放射される。
【００３０】
図７は、本発明の好適実施例による、集光柱の各表面における光学コーティングを図式的に例示する図である。図５Ａ、図５Ｂ及び図７において、前記実施例におけるのと同様の理由により、前記集光柱の表面は、光学コーティングフィルムによって処理されている。この実施例において、前記第２及び第３集光柱における光学コーティングフィルムの処理は、図５Ａにおけるのと同様であり、説明は繰り返されない。しかしながら、第１集光柱６１の表面における表面コーティング処理を調べる。集光柱６１の光入射表面６１ｂ及び光放射表面６１ｃは、反射防止層５１によって覆われ、光がこれらの表面に入射する場合、光ビームの利用率がひかり反射によって減少しないようになる。また、光放射表面６１ａは、反射層５２によって覆われ、光ビームが反射表面６１ａに入射する場合、光ビームが透過せずにほぼすべて反射できるようになる。これは、光ビームの低い利用率を生じることによって光損失が生じるのを防ぐことができる。同様に、第１集光柱６１の光入射表面は、第１集光柱６３の長手方向表面６３ｄの一部のみである。
【００３１】
要約において、本発明における多光源を有する照明構造によれば、各々のランプは集光柱に関係するため、各々のランプの光円錐角は、単一ランプにおける構造と同じ効果を保つことができる。加えて、エタンデュ光学設計理論によれば、前記集光柱の光円錐角及び断面領域は、一定である。この方法において、本発明の構造の断面領域は減少しない。すなわち、前記断面領域は減少せず、光結合比も減少しない。
【００３２】
上記実施例は、第１集光柱、第２集光柱、第１ランプ及び第２ランプによって実現された説明のための例を使用するとしても、本発明はこの実現に限定されない。実現方法は、前記構成要素において限定される必要はない。
【００３３】
すなわち、本発明の構成によれば、（長手方向に対して垂直の）前記集光柱の端表面は、ランプ位置に従って設計される。例えば、前記ランプからの光ビームは、収束され、前記集光柱の端表面に入射し、前記端表面は、傾斜切断を処理される必要はない。この状況において、その上に反射防止層をコートすれば十分である。加えて、前記ランプからの光ビームが、前記長手方向表面から前記集光柱に垂直に入射する場合、前記光入射表面に隣接する前記端表面は、予め決められた傾斜角度によって切断され、上記説明のように光ビームが反射され、前記集光柱に沿って長手方向に進行することが可能になる。したがって、この設計原理において、どんな位置においてどんな数のランプ及び集光柱を実装しようとも、前記端部におけるどのような設計も前記設計原理を満たすことが本発明の特徴である。
【００３４】
複数のランプを有する（Ｎ個のランプを有するとする）場合、本発明の設計原理によれば、Ｎ＋１個の集光柱だけ必要とする。Ｎ個の集光柱は、光源の数に１対１に対応し、追加の１個の集光柱は、Ｎ個の集光柱からの光ビームを集めるのに使用される。前記集光柱の１個が端表面において切断されるべきかに関して、前記ランプの位置に依存する。
【００３５】
上記実施例から、本発明の投影システムにおける多光源を有する照明構造は、前記ランプのランプハウジングが、例えば、楕円形ランプハウジングである場合、光ビームが反射される場合に収束機能を自動的に有する。したがって、収差問題を引き起こすことなく集光レンズ及び半立方体反射器を有する必要がなく、体積を減少することができるようになる。加えて、本発明によって設けられる光源からの光ビームは、前記集光柱上に直接収束されるため、前記光円錐角度を減少することができる。
【００３６】
本発明によって設けられる光源が前記集光柱上に直接収束されるとしても、本発明の光源は切断コーナを必要としない。代わりに、異なった位置における配置によって達成される。これは、光ビームを容易に散乱損失させずに光の利用率を増加させるだけでなく、投影システムの異なった設計によって、前記光源の実現位置を自由に調節できるようにする。
【００３７】
本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、本発明の照明構造に対して種々の変更及び変形を行うことができることは、当業者には明らかであろう。上記説明を考慮して、本発明は、本発明の変更及び変更を、これらが請求項及びそれらの透過物の範囲内にある場合、カバーすることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】多数の光源を有するある慣例的な照明構造を図式的に例示する図面である。
【図２】多数の光源を有する第２の慣例的な照明構造を図式的に例示する図面である。
【図３】多数の光源を有する第３の慣例的な照明構造を図式的に例示する図面である。
【図４Ａ】本発明の好適実施例による投影システムの多数の光源を有する照明構造を図式的に例示する図面である。
【図４Ｂ】本発明の好適実施例による集光柱を有する照明構造を図式的に例示する図面である。
【図４Ｃ】拡張された集光柱の一部を図式的に例示する斜視図である。
【図５】本発明の好適実施例による、集光柱の各表面における光学コーティングを図式的に例示する図面である。
【図６】Ａは本発明の他の好適実施例による、投影システムの多数の光源を有する照明構造を図式的に例示する図面であり、Ｂは本発明の好適実施例による、拡大された集光柱を有する照明構造を図式的に例示する図面である。
【図７】本発明の好適実施例による、集光柱の各表面における光学コーティング処理を図式的に例示する図面である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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