(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが電磁（EM）放射線を対向する方向に提供する２つの光源と、
第一の光源からのEM放射線を反射する第一の反射面と、
第二の光源からのEM放射線を反射する第二の反射面と、
前記反射されたEM放射線を受光するための瞳を有し、かつ前記受光されたEM放射線を使用して画像を形成する画像形成装置とを具備する画像投影システムであって、
前記瞳の第一の半体が、前記第一の光源からの反射されたEM放射線を受光し、
前記瞳の第二の半体が、前記第二の光源からの反射されたEM放射線を受光し、
前記第一と第二の反射面の各々が、少なくとも一方向において平坦である複数の領域を備え、
前記反射面の各々の第一の領域の、前記瞳に垂直なラインに対する角度は、前記第一と第二の反射面の各々の第二の領域が対する角度よりも小さくなされ、かつ
前記反射面の各々の前記第一の領域の各々が、前記第一と第二の反射面の各々の前記第二の領域の夫々よりも前記瞳に近く、かつ、
前記複数の領域は、前記第一または第二の光源の少なくとも一方の、光強度のノードパターンに基づいて配置されている、ことを特徴とする、画像投影システム。
【請求項２】
前記複数の領域が、前記瞳に垂直な平面内の一方向において平坦である、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項３】
前記光源の各々が、
EM放射線を集光ガイドへ伝送する2つのランプ、および
前記EM放射線を集中させて平行な光線を作り出す1つ以上の中継レンズ、
とを備える、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項４】
前記光源の各々に対して、
第一のランプが、EM放射線を第一のガイドへ伝送し、
第二のランプが、EM放射線を第二のガイドへ伝送し、かつ
前記第一のガイドおよび第二のガイドからのEM放射線が、集光ガイドへと伝送される、請求項3記載の画像投影システム。
【請求項５】
前記第一と第二の反射面の各々に対して、
前記領域の夫々と前記瞳に垂直なラインとのなす角度は、当該領域が前記瞳からの距離がより減少する領域であるほど減少している、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項６】
前記第一と第二の反射面の各々に対して、
前記瞳に最も近い領域が、前記瞳に垂直なラインに対して45度の値の角度を有する、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項７】
前記複数の反射面の各々に対して、
前記瞳に垂直な中央平面の上方にある領域は、それぞれの領域が前記中央平面とのなす角度が90度未満となるように傾けられており、それによって、前記中央平面の上方にある前記領域のそれぞれが、下方方向成分を有するEM放射線を反射する、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項８】
前記第一と第二の反射面の各々が、さらに、複数の段を有し、
各段は、前記瞳へ向かう方向に沿って連続している平坦な領域の間にある、複数の段を備える、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項９】
１つの段は、90度の範囲内の配向性を有する表面を有し、この９０度の配向性の範囲は、受光されたEM放射線に対して垂直の角度から、前記表面が瞳から離れた方を向けた状態でEM放射線に対して平行である角度までの範囲である、請求項8記載の画像投影システム。
【請求項１０】
前記複数の段が反射性ではない、請求項8記載の画像投影システム。
【請求項１１】
前記複数の段が、少なくとも一方向において、EM放射線の強度が最小となる場所に位置されている、請求項8記載の画像投影システム。
【請求項１２】
前記瞳は、受光したEM放射線を画像源上にマッピングするレンズである、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項１３】
画像を受け取って前記画像を外部表面上に投影する映写レンズ
をさらに備える、請求項1記載の画像投影システム。
【請求項１４】
第一と第二の2つの光源から、対向する方向に電磁（EM）放射線を提供する工程と、
前記第一の光源からのEM放射線を、第一の反射面により反射する工程と、
前記第二の光源からのEM放射線を、第二の反射面により反射する工程と、
反射された前記第一の反射面からのEM放射線を、画像形成装置の瞳の第一の半体において受光する工程と、
反射された前記第二の反射面からのEM放射線を、前記画像形成装置の前記瞳の第二の半体において受光する工程と、
受光されたEM放射線を使用して、前記画像形成装置により画像を形成する工程と
を含む、画像形成方法であって、
前記第一と第二の反射面の各々が、少なくとも一方向において平坦である複数の領域を備え、
前記第一と第二の光源からのEM放射線を反射する前記工程は、
前記瞳に垂直なラインに対して第一の角度を有する前記第一と第二の反射面の各々の第一の領域からのEM放射線を反射する工程と、
前記瞳に垂直なラインに対して第二の角度を有する前記第一と第二の反射面の各々の第二の領域からのEM放射線を反射する工程と
を含み、
前記第一の領域の各々が、前記第二の領域の夫々よりも瞳に近く、
前記第一の角度が前記第二の角度より小さい、
前記複数の領域は、前記第一または第二光源の少なくとも一方の強度ノードパターンに基づいて配置されている、ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１５】
前記第一と第二の光源の各々からEM放射線を提供する工程は、
2つのランプからのEM放射線を集光ガイドへと伝送する工程と、
1つ以上の中継レンズを使用して前記EM放射線を集中させて平行な光線を作り出す工程と
を含む、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
前記2つのランプからのEM放射線を集光ガイドへと伝送する前記工程は、
前記第一のランプからEM放射線を第一のガイドへ伝送する工程と、
前記第二のランプからEM放射線を第二のガイドへ伝送する工程と、を含み、
前記第一のガイドおよび前記第二のガイドからのEM放射線が、前記集光ガイドへと伝送される、請求項15記載の方法。
【請求項１７】
前記第一および第二の光源からのEM放射線を反射する前記工程は、
前記瞳に垂直なラインに対して逐次的により小さい角度を持たせて、前記瞳に対して反射させる工程
を含む、請求項14記載の方法。
【請求項１８】
前記第一および第二の光源からのEM放射線を反射する前記工程が、
前記瞳に最も近い領域から、前記瞳に垂直なラインに対して45度の角度を持たせてEM放射線を反射する工程
を含む、請求項14記載の方法。
【請求項１９】
前記第一および第二の光源からのEM放射線を反射する前記工程が、
前記瞳に垂直な中央平面の上方にある領域のそれぞれから、前記中央平面に対してそれぞれの角度を持たせて、EM放射線を下方に反射する工程を含み、前記それぞれの角度が90度未満である、請求項14記載の方法。
【請求項２０】
前記中央平面に対する前記それぞれの角度は、領域が前記中央平面から遠ざかるに従って角度が減少する、請求項19記載の方法。
【請求項２１】
画像を形成する方法であって、
第一と第二の2つの光源から、対向する方向に電磁（EM）放射線を提供する工程と、
前記第一の光源からのEM放射線を、第一の反射面により反射する工程と、
前記第二の光源からのEM放射線を、第二の反射面により反射する工程と、
反射された前記第一の反射面からのEM放射線を、画像形成装置の瞳の第一の半体において受光する工程と、
反射された前記第二の反射面からのEM放射線を、前記画像形成装置の前記瞳の第二の半体において受光する工程と、
受光されたEM放射線を使用して、前記画像形成装置により画像を形成する工程と
を含む、画像形成方法であって、
前記第一と第二の反射面の各々が、少なくとも一方向において平坦である複数の領域を備え、
前記第一と第二の光源からのEM放射線を反射する前記工程は、
前記瞳に垂直なラインに対して第一の角度を有する前記第一と第二の反射面の各々の第一の領域からのEM放射線を反射する工程と、
前記瞳に垂直なラインに対して第二の角度を有する前記第一と第二の反射面の各々の第二の領域からのEM放射線を反射する工程と
を含み、
前記第一の領域の各々が、前記第二の領域の夫々よりも瞳に近く、
前記第一の角度が前記第二の角度より小さい、
前記提供されたEM放射線が、最大と最小のノードパターンを有し、少なくとも一方向に沿った場合の最小が、逐次的な平坦な領域の間のそれぞれの段に位置される、方法。
【請求項２２】
画像を映写レンズに伝送する工程と、
前記画像を前記映写レンズから外部表面上へと投影する工程と
をさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
前記対向する方向は互いに１８０度だけ対向して設けられていることを特徴とする請求項１の画像投影システム。
【請求項２４】
前記対向する方向は、前記瞳に垂直な前記ラインに垂直であることを特徴とする請求項２３の画像投影システム。
【請求項２５】
前記対向する方向は互いに１８０度だけ対向して設けられていることを特徴とする請求項１４または２１のいずれか１に記載の方法。
【請求項２６】
前記対向する方向は、前記瞳に垂直な前記ラインに垂直であることを特徴とする請求項２５の画像投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、本出願と同一人に帰属する、Odd Ragnar Andersenら（代理人整理番号027467−000200US）による発明の名称「MULTI−LAMP ARRANGEMENT FOR OPTICAL SYSTEMS」の米国特許第7,033,056号に関するものであり、なお、当該特許の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
背景
本発明は、画像投影機、より具体的には高い強度（輝度）および／または光度（光の総量）を有する画像投影機に関する。
【０００３】
今日、ほとんどの投影システムは、120W〜350Wのワット数および通常1500〜4000時間の寿命を有する超高圧（UHP）ランプ、例えば、水銀アークランプ、を使用する。これらの投影機は、通常1000〜5000ルーメンの輝度レベルを有し、コンパクトで携帯可能である。これらの投影機のほとんどは、単一のランプを用いる解決策である。これらのアークランプ投影機は、通常、空間が比較的狭い家庭またはオフィス用である。
【０００４】
デジタルシネマ、大きな開催地、および据え付け装置に使用される投影機は、通常、10,000〜30,000ルーメンの輝度を有する。これらの投影機は、通常、2〜6KWのワット範囲のキセノンランプを使用する。しかしながら、キセノンランプの典型的な寿命は、500〜1500時間である。したがって、キセノンランプでは、短い寿命と高い輝度（光度）がトレードオフされる。
【０００５】
したがって、より長い寿命を得るためにアークランプを使用し、さらにキセノンランプの明るさも提供する投影機を備えることが望ましい。また、さらにより高い輝度を有するキセノン投影機を備えることも望ましくあり得る。
【０００６】
前述のように、画像投影機のほとんどが、1つのランプを使用する。さらなる輝度を提供するために、画像投影機は複数のランプを使用する。しかしながら、これらのランプは、非効率的な方法で、複数のランプからの光を組み合わせる。通常、集光は、典型的には単一ランプによる解決策の2〜2.5倍に過ぎないであろう。
【０００７】
したがって、より高い効率および輝度を提供する複数ランプシステムが望まれている。
【発明の概要】
【０００８】
簡潔な概要
本発明の態様は、複数の光源を使用する既知のモデルと比較して、光強度（輝度）の増加された画像投影機を提供する。例えば、ある特定の態様は、依然としてコンパクト性、低消費電力、および長寿命のいずれかまたはすべてを提供すると共に、高輝度に対するニーズも満たすものである。高められた輝度に関して、本発明の態様は、有利には、他の既知のシステムより1.5倍以上の光束レベルを提供することができる。この増加により、電力消費、材料コスト、および運転コストを減少させることが可能である。
【０００９】
輝度を高めるために、態様は、鏡を使用して、撮像装置の単一の瞳（例えば、開口部）に、2つの光源からの光をそれぞれ圧縮する。一局面において、1つの光源からの光は、瞳の約半分へと圧縮される。当該圧縮は、瞳に対して異なる角度を有するような複数の領域（例えば、区分）を有する鏡によって実施される。一態様において、領域と領域の間にある段が、光源からの光パターンが最小ノードである位置に一致するために、本圧縮においては、比較的少量の光しか失われない。
【００１０】
一例示的態様により、画像投影システムが提供される。2つの光源は、それぞれ、対向する方向に電磁（EM）放射線を提供する。第一の反射面は、第一の光源からのEM放射線を反射する。第二の反射面は、第二の光源からのEM放射線を反射する。画像形成器（imager）が、前述の反射されたEM放射線を受光する瞳を有する。当該画像形成器は、受光されたEM放射線を使用して、画像を形成する。
【００１１】
当該瞳の第一の半体は、反射された第一の光源からのEM放射線を受光し、当該瞳の第二の半体は、反射された第二の光源からのEM放射線を受光する。各反射面は、少なくとも一方向において平坦である複数の領域を備える。各反射面の第一の領域は、瞳に垂直なラインに対して、第二の領域よりも小さい角度を有しており、この場合、第二の領域は、第一の領域よりも瞳から離れている。
【００１２】
一例示的態様により、画像を形成する方法が提供される。2つの光源（より多くの光源が使用されていてもよいが）は、対向する方向に電磁（EM）放射線を提供する。第一の反射面は、第一の光源からのEM放射線を、画像形成器の瞳の第一の半体へと反射する。第二の反射面は、第二の光源からのEM放射線を、画像形成器の瞳の第二の半体へと反射する。画像形成器は、受光したEM放射線を使用して、当該画像形成器により画像を形成する。
【００１３】
各反射面は、少なくとも一方向において、例えば、瞳に向かう方向において、平坦である複数の領域を備える。各反射面の第一の領域は、瞳に垂直なラインに対して、各反射面の第二の領域よりも小さい角度を有しており、この場合、各第一の領域は、各第二の領域よりも瞳に近い。
【００１４】
以下の詳細な説明および添付の図面を参照することにより、本発明の性質および利点について、さらに良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の態様による画像投影機100の模式図。
【図２】本発明の態様による、光源として使用され得るランプ200およびそれによって生じる光強度パターンを示す。
【図３】本発明の態様による画像投影機300の模式図。
【図４】階段状の鏡400上に焦点を合わせた光強度ノードパターン410のシミュレーションプロットであり、この場合、当該鏡の段は、本発明の態様による、形成された光強度ノードパターンに一致している。
【図５】本発明の態様による画像投影機の一部の模式図を示す。
【図６Ａ】本発明の態様による光源のランプの代替の構成を示す。
【図６Ｂ】本発明の態様による光源のランプの代替の構成を示す。
【図７】本発明の態様によるランプと光インテグレータとの間に位置された色変調器を示す。
【図８Ａ】本発明の態様による4色セグメント構成（赤、緑、青、および白（Red、Green、Blue、およびWhite））の色環を示す。
【図８Ｂ】本発明の態様による原色（R、G、B）および二次色（シアン、マゼンタ、および黄）の色環を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
詳細な説明
本発明の態様は、複数の光源を使用する既知のモデルと比較して、光強度（輝度）の増加された画像投影機を提供する。輝度を増加させるために、態様は、鏡を使用して、撮像装置の単一の瞳（例えば、開口部）に2つの光源からの光をそれぞれ圧縮する。
【００１７】
一態様において、各光源からの光は、ノード強度光パターンを形成し、それぞれの階段状の鏡に焦点を合わせられる。一局面において、階段状の鏡において受光された光は、画像形成器の入射瞳と同じf値を有する。各階段状の鏡は、その受光した光を、入射瞳の50％に圧縮することができる。階段状の鏡から反射された光は、光学システムに伝送され、画像形成器上に集められる。
【００１８】
図1は、本発明の態様による画像投影機100の模式図である。光源110からの光は、画像を形成するために使用され、次いで、映像190として表示される。本明細書において、光は、任意の電磁（EM）放射線を意味しており、可視光のみを意味しているのではない。本明細書において、光および電磁放射線の2つの用語は、互換性を持って使用される。
【００１９】
一態様において、光源110は、単一のランプを備え得るか、または複数のランプの任意の配列を備え得（図示されたものを含む）、これらのランプは、既知もしくは開発されるべき任意の好適な方法において、電気から光を発生させる。一般的に、光源としてUHPタイプのランプが使用されるが、態様は、発光ダイオード（LED）およびレーザーを含む任意のタイプの光源を使用することができる。別の態様において、光源110は、電気から、例えば、他のEM放射線もしくは電磁場、または熱エネルギーから、光を発生させない光放出源である。
【００２０】
図示されているように、光源110は、対向する方向に電磁放射線を提供する。本明細書において、「対向する」なる用語は、それぞれの光源110からの光線の一部の成分が、反対方向に提供されることを意味する。この場合、2つの反対方向は、上下である。
【００２１】
一態様において、光は、光源110の出口から放散する。放散された光は、次に、中継レンズ120へと集光される。一局面において、当該中継レンズ120は、ランプ110からの光エネルギーのほとんどすべて（例えば、90％より多く、好ましくは95％より多く）を集光するのに十分な大きさの直径を有し、ならびに当該光をそれぞれの反射面130上に集める。
【００２２】
各反射面130は、区分された表面、例えば、階段状の鏡面を有する。表面130は、当該表面の少なくとも一部が反射性であるという点から、反射性である。しかしながら、表面のすべての部分が反射性である必要はない。反射性である部分は、光のほとんどすべてを、例えば、入射光の90％より多くを、好ましくは入射光の95％より多くを反射する。
【００２３】
表面130からの反射光は、瞳145を介して画像形成器140によって受光される。一態様において、当該瞳は、単一の開口部である。別の態様において、当該瞳は、光を通過させることが可能な透過体であるが、当該透過体は、光を曲げ得る。
【００２４】
反射面130は、少なくとも一方向において平坦である領域132（例えば、セクション）を備え、当該領域132の間に段136が存在する。これらの領域は、光源110からの光を瞳145へと反射する。図示されているように、領域132は、左右の方向において平坦である。換言すれば、瞳に対して垂直な平面における表面130の断面は、平坦な領域を有する。本明細書において使用される場合、「平坦」なる用語は、１つの領域における表面に沿って特定の方向に動かせていった場合に、巨視的スケールにおいて、すなわち、その表面における小さな小片よりも大きなスケールにおいて、その動きの方向が変化（すなわち、上下に湾曲）しないことを意味する。
【００２５】
一態様において、当該領域は、図示された断面に垂直な方向、すなわち、紙面から出る方向において湾曲している。別の態様において、当該領域132は、断面に垂直な方向において平坦である。一局面において、当該領域は、前記断面に垂直なこの方向において段を有し得る。
【００２６】
当該領域132は、有利には、ライン142に対して異なる角度を有する。例えば、瞳145から離れているような領域は、瞳145に、より近いような領域よりも大きい角度を有する。この方式において、瞳145からより遠くに離れている領域132aは、瞳145の上端より高く位置されていてもよいが、それでも瞳145へと光を反射することができる。また、瞳145により近い領域は、瞳145内の、領域132とは異なる位置に光を反射することができ、瞳145の下半分には光を反射しない。
【００２７】
一態様において、各領域の角度は、瞳への距離が短くなるに従って増加している。例えば、瞳に最も近い領域は、ライン142に対して45°を有し得る。したがって、当該領域は、ライン142に対して水平方向に光を反射する。最も遠いそれぞれの領域の角度は、最も大きい角度を有し得、瞳上の最も低い位置または最も高い位置に光を反射し得る。45°より大きい角度は、領域が、瞳145の最も低い位置より下方に位置されても、依然として瞳145に光を反射することを可能にする。一局面において、反射された光のほとんどすべては、瞳145によって受光され得、ならびに依然として比較的一様な光分布を有し得る。
【００２８】
そのような態様は、他の配置または構造に勝る利点を有する。例えば、図示されているように、瞳145の高さは、組み合わされた2つの表面130の全高よりも短い。表面130が、1つの角度（例えば、45°）を有する単一の平坦な領域を有するのであれば、表面130の遠端上の光入射は、瞳145には反射されないであろう。この下方に配置されている単一の表面の外端から光を反射するために、45°とは異なる角度を用いることも可能であり得るが、結果として、画像において不均一な輝度が生じるであろう。
【００２９】
瞳145によって光が受光された後、画像形成器140は、当該光を使用して、例えば、画像の異なるピクセルに対応する異なる部分を（可能性として、異なる色または波長に）調整することにより、画像を形成する。次いで、調整された光（すなわち、画像）は、映写レンズ150へと送られ、当該レンズは、映像190を形成するために、画像を外部表面に投影するように構成されている。
【００３０】
いくつかの態様において、２つ以上の光源が使用され得る。例えば、2つの他の光源が、図示されている光源に垂直な方向において、光を提供してもよい。これらの光源は、反射面130のすぐ上または下にあってもよい。この態様では、2つの他の反射面も使用されるであろう。
【００３１】
図2は、本発明の態様による、光源として使用され得るランプ200、およびそれにより生じる光強度パターン250を示している。図示されているように、ランプ200はアークランプであるが、本発明の他の態様では、他のランプが使用され得る。アークランプのタイプとしては、超高性能または超高圧（UHP）ランプ（例えば、水銀を含有するランプ）、ならびに短いアークギャップを有する他のランプが挙げられる。例示的アークギャップは、120〜500Wの間のワットにおいて0.7mm〜1.5mmである。
【００３２】
電極210は、放電（アーク）220を発生させる。これらのアーク220は、光線240を放つ。通常、これらの光線240は、概して全方向に放たれる。反射器230を使用して当該光線240を集めることにより、より集中した光線を提供する。アーク220が、光の完全な点でなければ、当該反射器230から反射された光線240は、異なる距離を伝搬し、その結果として回折（強度）ノードパターン250を生じる。したがって、異なる位置は異なる強度を有することになるであろう。
【００３３】
いくつかの態様において、他のノードパターンが他のメカニズムによって形成され得る。例えば、あるノードパターンは、前もって圧縮しておいた一様なパターンから形成されていてもよい。この新しいノードパターンは、次いで、再び圧縮されて瞳145において光を形成してもよい。この方式では、複数レベルの圧縮メカニズムが達成され得る。一態様において、各光源は、圧縮の第一レベルを達成するために、または圧縮の任意の後レベルまたは前レベルのための圧縮を実施するために、反射光表面230を備え得る。
【００３４】
態様は、結果として生じるこの強度ノードパターンを形成することにより、より良好な効率を実現する。一態様において、平坦な領域132は、最適量の光が瞳145へと反射されるように、高強度のノードに揃えられている。
【００３５】
図3は、本発明の態様による画像投影機300の模式図である。この態様において、図1で説明された各光源は、2つのランプ305で構成されている。したがって、概して、画像投影機300の照光は、4つのランプを備えているが、各光源は、任意の数のランプで構成されていてもよい。
【００３６】
各ランプ305は、光がそれぞれの光ガイド308（インテグレータとも呼ばれる）へ伝送されるように位置されており、当該光ガイドは、それぞれが集光ガイド312に光学的に接続されている。当該光学的な接続は、あらゆる方法、例えば、上記において参照されたAndersen特許に記載されている方法などによって、実施することができる。
【００３７】
図示されているように、各光源の2つのランプ305は、平行に配置されており、ランプがその軸を中心に回転可能である。他の態様では、ランプは、他の構成である。一態様において、ランプ305は、垂線から約±20度以内の水平方向において、点灯され光を放つ必要があるが、これは、垂直方向での点灯は、例えば、電極のバーンバックなどにより、ランプの寿命を著しく減じるであろうためである。
【００３８】
ランプ305は、光ガイド308に近い焦点を有する。一態様において、当該光ガイドは固体であり、光のインテグレータとしての役割を果たす。一局面において、焦点が位置される光ガイド308の表面は、空気と表面（例えば、光ガイドのガラス）との間の移行部における後方反射のレベルを減じるために、反射防止（AR）コーティングがなされている。
【００３９】
インテグレータ308中の光は、光インテグレータ上に直接コーティングされている、傾いた（例えば、45°）鏡面によって反射される。当該光は、次いで、当該固体光インテグレータ内において、固体光インテグレータのもう一方の端部の、傾いた（例えば、45°）鏡のコーティング表面において再び反射される。光インテグレータ308の出射口側は、ガラスと空気との間の移行部において最大光透過を達成するために、ARコーティングされている。
【００４０】
光は、固体光インテグレータ308から集光インテグレータ312へと移動する。一態様において、当該集光インテグレータは、空洞タイプであり、この場合、4枚の表面反射鏡が一緒に接着されて、空洞の光トンネルを形成している。一局面において、当該集光インテグレータ312の断面は、最終的な画像と同様の形式を有する。本明細書において使用される場合、「形式」なる用語は、画像の辺のサイズのアスペクト比、例えば、16：9、4：3など、を意味する。別の局面において、インテグレータ312の入射口断面は、固体光インテグレータ308の出射口断面の2倍の長さである。
【００４１】
一態様において、集光インテグレータ312は、当該集光インテグレータの鏡面からの複数の反射によって光が一様に統合されるような長さを有する。理想的には、集光インテグレータ312の出射口断面は、鏡面からの小片または端部からの任意の塵を含有すべきではなく、これらは、画像形成器340へと焦点を合わせられるであろう。この断面上の任意の塵または小片は、投影機300からの、焦点の合わされた画像上に可視化されるであろう。
【００４２】
光は、次いで、中継レンズ320に集められであろうが、当該中継レンズは、ランプ305からのすべて（または、ほとんどすべて）の光エネルギーを集めるのに十分な大きさの直径を有しており、光インテグレータからの光強度ノードパターンを反射面330（例えば、階段状の鏡面）上に集める。表面330上の当該光強度ノードパターンは、光インテグレータ308の入射口からの光点の仮のマッピングである。一態様において、図示されている平行な位置のランプのための固体光インテグレータ308は、明確に定義された最大および最小を有するノードパターンを有利に形成するために、同じ断面および長さを有している。一局面において、当該インテグレータが同じ断面を有していない場合、ノードパターンは崩壊し得る。
【００４３】
図4は、階段状の鏡400上に焦点を合わせた光強度ノードパターン410のシミュレーションプロットであり、この場合、当該鏡の段は、本発明の態様による、形成された光強度ノードパターンに一致している。図示されているように、当該ノードパターンは、左から右へパターン上を動いていくにつれて現れるピークを示している。示された最も高いピークは、鏡の中心におよそ一致する。さらに、複数ピークが、鏡の中央から上側にも下側にも見受けられる。
【００４４】
一局面において、平坦な領域432は、ピークにまたはピーク付近に位置されており、段436は、ノードパターンの最小または最小付近に位置されている。この構成は、光のほとんどすべてを反射することができる。例えば、一態様においては、約90％〜95％を反射する。一態様において、段は、反射性ではないが、それは、例えば、段がほとんど光を受光しないためである。
【００４５】
したがって、再び図3を参照すると、各階段状の鏡面330は、入射瞳の照光を各階段状の鏡ユニットから約50％に圧縮する。したがって、階段状の鏡330を、各鏡面が、光強度ノードパターンを瞳345へと反射するために適合する寸法および角度を有するように設計することにより、光源からの光エネルギーのすべて（または、ほとんどすべて）が、瞳345のおよそ50％に照射される。
【００４６】
図示されているように、瞳345は、全内部反射（TIR）プリズム348に取り付けられたレンズであり、当該レンズの表面は、ARコーティングされており、当該レンズは、TIRプリズム348に対して、x−y−z位置において接着され、配置され、固定されている。一態様において、TIRプリズム348は、ガラス基材の間に典型的には5〜25ミクロンメートルの空隙が存在する2つのガラスブロック構成要素である。光は、TIR表面において反射され、Texas Instrument,US,のデジタルマイクロミラーデバイス（DMD）342、または他の撮像装置に照射される。
【００４７】
DMDは、オン／オフ状態を得るために、例えば±12°に傾けられた鏡のピクセルマトリックスから成るミラーデバイスである。DMDは、オンの位置の場合に光を映写レンズへと反射する。一態様において、DMDは、映写レンズへの任意の反射を避けるために、DMDがオフの状態の場合、光を光学エンジンのダンプ光エリアへと反射する。そのような反射は、映像のコントラストを減じる可能性がある。
【００４８】
光源からの光の、階段状の鏡による圧縮について、ここでさらに、特に段の位置に関連して説明する。
【００４９】
図5は、本発明の態様による画像投影機の一部の模式図を示している。1つの照光軸において2つのランプ505が示されている。階段状の鏡530は、画像形成器の入射瞳545の50％のみに照射するように、ランプ505からの照光を圧縮する。一局面において、このような圧縮は、瞳545の当該エリアに対する光強度を、効果的に倍増することができる。
【００５０】
図示されているように、実線で表された光線517は、集光ガイド512から提供される光強度のノードパターンにおけるピークに対応する。鏡532は、実線で表された光線517（すなわち、ピーク）を瞳545へと反射するように位置されている。点線で表された光線519は、ノードパターンが最小である任意の光線を意味する。光線519は、階段状の鏡の段536に入射するが、当該段は、光線519を瞳545へは反射しない。しかしながら、光線519はほとんど存在しないので、階段状の鏡530は、照光のほとんどを瞳545の半体（図示されているように、半体A）へと圧縮する工程を達成することができる。
【００５１】
段519は、異なる鏡の領域532が、照光を瞳545の半体Aへと圧縮するために適切な値に調節された、ライン542に対する角度を有し得るように、存在する。理想的には、ある鏡から別の鏡への変化は、可能な限り短い。したがって、一態様において、段は、受光されたEM放射線に対して垂直の角度から、表面を瞳545から離れた方を向けた状態での EM放射線に対して平行の角度までの、90度の範囲内の配向性を有する表面を有する。換言すれば、段536は、水平、垂直（左を向いている状態）、またはその間である。
【００５２】
さらに、一態様において、鏡532は、図示された断面に対して垂直な方向（すなわち、横方向、つまり、紙面から出る方向）において湾曲していてもよい。別の態様では、横方向に、異なる鏡のセクションが存在する。これらの態様は、以下のように、より良好な照光を提供し得る。
【００５３】
図示されているように、中央の光線517aは光線521aに変換され、瞳545によって受光される。光線517aは、中継レンズ520の最も高い高さ（すなわち、中継レンズ520の頂部から底部まで）において生じる。しかしながら、光線521aは、瞳レンズ545の中間点547と狭まっている端部549との間の位置において生じる。したがって、この位置での高さは、中継レンズ520の高さよりも短くなるかも知れない。したがって、この態様は、光線617aを垂直方向（すなわち、紙面に入る／出る方向）において圧縮する。
【００５４】
この方向において照光を圧縮するために、（上記において説明したような）他の方向での圧縮と同様のメカニズムを用いることができる。例えば、中継レンズ520の頂部および底部に対応する鏡の領域に対して、図示されている断面に垂直な平面からのより大きな傾きを用いることができる。別の例としては、瞳に垂直な中央平面の上方にある鏡領域は、それぞれの領域と中央平面との間の角度が90度未満となるように傾けられる。中央平面は、瞳を半分に分ける。中央平面は、水平面、すなわち、図示されている断面と同じ平面であろう。この傾けられた鏡領域は、光が圧縮されるように、下方方向成分を有する光を反射させることになるであろう。同様に、中央平面の下の鏡領域は、光を上方に反射するであろう。
【００５５】
上記において言及したように、光源として、異なるランプ構成を使用してもよい。他の構成の例は、以下の通りである。
【００５６】
図6Aおよび6Bは、本発明の態様による光源のランプの代替の構成を示している。図6Aにおいて、ランプ605は、対向する方向において、やはり対向する方向にある光ガイド608へ光を提供する。次いで、これらの光ガイドは、光を集光ガイド612へと伝送する。図6Bでは、ランプは、垂直な方向において、やはりお互いに垂直である光ガイド608に対して光を提供する。これらの光ガイドも、光を集光ガイド612へと伝送する。他の態様において、例えば、3つのランプを使用するためにこれら2つの構成を組み合わせるなど、3つ以上のランプによる光源を提供するために異なる構成を組み合わせることも可能である。
【００５７】
態様は、光源の様々な色の調整も提供する。
【００５８】
図7は、本発明の態様によるランプ705と光インテグレータ708との間に位置された色変調器725を示している。一局面において、色変調器725は、ランプの反射器の焦点または焦点付近に位置される。色変調器725は、光源によるある特定の波長（または色）をフィルターにかける機能を果たす。そのような機能については、上記において参照されたAndersen特許において、さらに説明されている。一態様において、各ランプ705は、それぞれの色変調器を有し、機能する際にお互いに同調される。
【００５９】
図8Aは、本発明の態様による、ここで、赤、緑、青、および白（Red、Green、Blue、およびWhite）によって示される4色セグメントの色環を示している。色の配列は変わり得て、R、G、B、WまたはR、G、Bの組み合わせまたは順番に厳密に限定されるわけではない。
【００６０】
図8Bは、本発明の態様による原色（R、G、B）および二次色（シアン、マゼンタ、および黄）による色環を示している。色の配列は、任意であり得、特定の二次色として、シアン、マゼンタ、および黄の使用に限定されるわけではない。
【００６１】
上記の説明は、単一の表示システムに焦点を合わせているが、しかしながら、態様は、複数表示システムによっても使用することができ、あるいは表示しない解決策においても使用することができる。
【００６２】
本発明の例示的態様についての上記の説明は、例示および説明のために提示されたものである。こららは、包括的であること、または本発明を厳密な形態に限定することを意図するものではなく、上記の教示から多くの変更および変形が可能である。態様は、本発明の原理およびその実際の適用を最もよく説明するために選ばれ、かつ説明されたものであり、これらにより、他の当業者は、想到される特定の使用に適合するような様々な態様においてならびに様々な変更を加えて、本発明を最も良好に利用することができる。
【図１】
0005167416.tif 000002
【図２】
0005167416.tif 000003
【図３】
0005167416.tif 000004
【図４】
0005167416.tif 000005
【図５】
0005167416.tif 000006
【図６Ａ】
0005167416.tif 000007
【図６Ｂ】
0005167416.tif 000008
【図７】
0005167416.tif 000009
【図８Ａ】
0005167416.tif 000010
【図８Ｂ】
0005167416.tif 000011