(57)【要約】  本発明は、液晶スクリーン（１２）と、当該スクリーン（１２）用のバックライト照明装置（１４）とを備えた、ディスプレイ用の、特にヘッドアップ・ディスプレイ用の投影システムに関する。その投影システムは、前記バックライト照明装置（１４）が、スクリーン（１２）の方へ光を放出する少なくとも１つの光源（１６）と、光源（１６）から液晶スクリーン（１２）の方への光をコリメートするのに適した少なくとも１つのレンズ（３８ａ，３８ｂ）と、光源（１６）の側に位置したレンズ（３８ａ，３８ｂ）の表面上に配置され、スクリーン（１２）の方へ光が通過するのを許容すると共に、レンズ（３８ａ，３８ｂ）の方へ伝播する光のほぼ全てをスクリーン（１２）に向かって反射するように構成された反射手段（２６）とを備えたことを特徴とする。
2018502759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ用の、特にヘッドアップ・ディスプレイ用の投影システムであって、
−  液晶スクリーン（１２）と、
−  前記スクリーン（１２）用のバックライト照明装置（１４）と、
を備えた投影システムにおいて、
前記バックライト照明装置（１４）が、
−  前記スクリーン（１２）の方向へ光を放出する、少なくとも１つの光源（１６）と、
−  前記光源（１６）から前記液晶スクリーン（１２）の方向へ到来する光をコリメートするように適合された、少なくとも１つのレンズ（３８ａ，３８ｂ）と、
−  前記光源（１６）のある側に位置した前記レンズ（３８ａ，３８ｂ）の面上に配置され、前記スクリーン（１２）の方向へ光を通過させるように設計されると共に、前記レンズ（３８ａ，３８ｂ）の方向へ伝播する光のほぼ全てを前記スクリーン（１２）に向かって反射するように設計された反射手段（２６）と、
を備えている、ことを特徴とする投影システム。
【請求項２】
前記反射手段のおかげで得られる反射が鏡面反射型のものである、ことを特徴とする請求項１記載の投影システム。
【請求項３】
前記光源（１６）は発光ダイオードである、ことを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項４】
前記装置（１４）は複数の光源（１６）を備えている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項５】
前記装置（１４）は、支持手段（４４）によって連結された少なくとも１つのレンズのアレイ（３８）を形成する複数のレンズ（３８ａ，３８ｂ）を備えている、ことを特徴とする請求項４記載の投影システム。
【請求項６】
前記複数のレンズ（３８ａ，３８ｂ）と前記支持手段（４４）とが同じ材料で、特に成型によって形成されている、ことを特徴とする請求項５記載の投影システム。
【請求項７】
前記反射手段（２６，２６ｂ）は、前記レンズ（３８ａ，３８ｂ）同士を連結する前記支持手段（４４）上にも配置されている、ことを特徴とする請求項５または６のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項８】
各レンズ・アレイ（３８，４０）が、前記バックライト照明装置（１４）の光源（１６）の数と等しい数のレンズを備えている、ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項９】
前記反射手段（２６）は、前記レンズ上に被着された反射性被覆である、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１０】
前記反射手段（２６）は金属被覆である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１１】
前記金属被覆はアルミニウムである、ことを特徴とする請求項１０記載の投影システム。
【請求項１２】
前記バックライト照明装置（１４）は、前記光源（１６）によって放出された光を再循環させるための少なくとも１つのフィルタ（２４）を備え、そのフィルタ（２４）は、前記光源（１６）と前記スクリーン（１２）との間に位置して、光の一部の前記スクリーン（１２）の方への透過と、透過されない光の前記光源（１６）の方への戻りとを保証する、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１３】
少なくとも１つの光再循環フィルタ（２４）が、偏光フィルタであって、特定の偏光で当該偏光フィルタに到達した光を通すように適合されると共に、前記特定の偏光とは異なる偏光で当該偏光フィルタに到達した光を反射するように適合されている、ことを特徴とする請求項１２記載の投影システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの光再循環フィルタ（２４）が、プリズム式フィルタであって、所定の角度より小さい入射角で、また所与の平面内で当該プリズム式フィルタに到達した光を通すように適合されると共に、光の残りの部分を反射するように適合されている、ことを特徴とする請求項１２または１３のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１５】
前記バックライト照明装置（１４）は、少なくとも２つのプリズム式フィルタを備え、それぞれのフィルタが、ある平面内での光の入射に応じて濾光を行うと共に、それらのフィルタが前記入射を濾光する前記平面同士が略直交するように配置されている、ことを特徴とする請求項１４記載の投影システム。
【請求項１６】
前記バックライト照明装置（１４）は、前記光源（１６）から到来する光を均一化するように適合された散光器（２２）を備えている、ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１７】
前記液晶スクリーン（１２）は、前記再循環フィルタ（２４）に対して所定の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１８】
前記装置は、前記光源と前記スクリーンとの間における当該装置の空間を取り囲む筐体を備え、その筐体の内壁が反射性である、ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項１９】
前記光源（１６）と前記スクリーン（１２）との間に順次、この順番で、
−  前記レンズ・アレイ（３８，４０）と、
−  前記散光器（２２）と、
−  前記プリズム式フィルタと、
−  前記偏光フィルタと、
を備えた、ことを特徴とする請求項５、１３、１４、および１６に記載の投影システム。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の画像投影システム（１０）を備えたことを特徴とするディスプレイ、特にヘッドアップ・ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にヘッドアップ・ディスプレイ用の投影システムに関する。とりわけ本発明は、自動車両向けの投影システムおよびヘッドアップ・ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車両に、ヘッドアップ・ディスプレイとして知られるディスプレイ・システムを装備することが知られている。そのようなシステムは、車両の運転者の視野内に置かれ、車両の状態や、交通や、何か他のものに関する、１つないし複数の情報の要素を表示する。
【０００３】
このタイプの自動車両用ヘッドアップ・ディスプレイは、使用者、特に車両の運転者にとって十分な明度で画像を得ることを要する。それは、画像を十分に、そしてあらゆる状況で、天候条件および／または時刻に応じて見ることができるようにである。
【０００４】
ディスプレイを活用してそのような画像を形成するために可能な工業技術の中でも、先行技術で最も頻繁に用いられる工業技術が、液晶スクリーン、特に薄膜トランジスタ液晶スクリーン（ＴＦＴ−ＬＣＤ）のものである。これらのＴＦＴ−ＬＣＤスクリーンは、画像を表示するために、光源、一般的には複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によってもたらされるバックライト照明を必要とする。実際に、このＴＦＴ−ＬＣＤスクリーンとバックライト照明とが、画像投影システムとして知られる組立体の中に含まれている。
【０００５】
それでも、これらのＴＦＴ−ＬＣＤスクリーンは、バックライト照明から到来する光束を実質的に減じてしまう欠点を有している。古典的なＴＦＴ−ＬＣＤの使用では、スクリーンの透過レベルが、バックライト照明の光束の約５％であると見積もられるのである。この低い値は、特にスクリーン内に存在する第１偏光子のせいである。各ＬＥＤがいくつかの偏光を伴う光を作り出すのに対して、その偏光子は特定の偏光に対応した光しか通さないのである。かくして、偏光子によって通される１つには対応していない全ての偏光が失われてしまうのである。
【０００６】
従って、ディスプレイによって十分な光束で画像を表示するためには、相当な光束のバックライト照明を用いる必要がある。表示される画像が、このバックライト照明出力の約５％の光束を有することとなるからである。これは、相当なエネルギ消費、および熱の形態での相当な損失という結果になる。その熱は更に、構成部品を劣化させ、かくして嵩張る放熱器の使用を要求し得るのである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、既知の投影システムおよびディスプレイの欠点の少なくとも幾つかを軽減することを企図するものである。
【０００８】
特に、本発明は、本発明の少なくとも１つの実施形態において、十分な光束での画像の表示を可能とするディスプレイを提供することをも企図するものである。
【０００９】
本発明はまた、少なくとも１つの実施形態において、より低減された出力でのバックライト照明の使用を可能とし、それによりエネルギ消費や熱の放散を減少させることを可能とする投影システムを提供することをも企図するものである。
【００１０】
本発明はまた、本発明の少なくとも１つの実施形態において、縮小された寸法のディスプレイや投影システムを提供することをも企図するものである。
【００１１】
本発明はまた、少なくとも１つの実施形態において、限定された数の光学インターフェイスを備える投影システムを提供することをも企図するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これを達成するために、本発明は、ディスプレイ用の、特にヘッドアップ・ディスプレイ用の投影システムであって、
−  液晶スクリーンと、
−  当該スクリーン用のバックライト照明装置と、
を備えた投影システムに関するものであり、
当該バックライト照明装置が、
−  スクリーンの方向へ光を放出する、少なくとも１つの光源と、
−  光源から液晶スクリーンの方向へ到来する光をコリメート（平行化）するように適合された、少なくとも１つのレンズと、
−  光源のある側に位置したレンズの面上に配置され、スクリーンの方向へ光を通過させるように設計されると共に、レンズの方向へ伝播する光のほぼ全てをスクリーンに向かって反射するように設計された反射手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明による投影システムはかくして、光の一部を光源の方向へ反射することから結果として生じる、バックライト照明装置の光源によって放出された光の再循環を可能とする。この反射は、光源とスクリーンとの間に配置された様々な要素を通過する光によって、またスクリーンそれ自体によって引き起こされるものである。これらの要素の組立体は、光学システムとして知られる。この光の部分は、再び光学システムを通過し、そして光源とスクリーンとの間に配置された反射手段の所で、スクリーンの方向へ送り返されるように反射される。光学システムと反射手段とは、反射された光の部分における特性の変更を生じさせる。再び光学システムをスクリーンの方向へ通過することによって、この光は、一部がスクリーンの方へ透過し、一部が支持板の方向へ戻るように反射されることとなる。反射手段をレンズ上に配置することによって、光学システムに補足的な要素を付け加えないことが可能となる。これにより、費用の削減、および反射手段によって反射された光を通す光学システムの要素数の限定が可能となる。当該要素は、それらの要素自体が、迷光反射を生み出す可能性のある光学的インターフェイスであり、その迷光反射を限定することが重要なのである。
【００１４】
本発明によれば、反射手段が９０％を超える、好ましくは９８％を超える反射係数を有していることが有利である。反射手段のおかげで得られる反射が鏡面反射型のものであること、即ち、反射の手段上に当たる光線が、反射後に単一の反射光線を作り出すことが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、光源は発光ダイオードであることが有利である。
【００１６】
発光ダイオードは、縮小された寸法を有し、スクリーンの良好な照明を可能とする指向性の光を放出することができる。
【００１７】
本発明によれば、装置は複数の光源を備えていることが有利である。
【００１８】
本発明によれば、装置は、支持手段によって連結された少なくとも１つのレンズのアレイを形成する複数のレンズを備えていることが有利である。
【００１９】
本発明によれば、複数のレンズと支持手段とが同じ材料で、例えば成型などによって形成されていることが有利である。
【００２０】
この本発明の態様によれば、レンズのアレイの製造がより容易となり、またシステム内の部品数が削減される。
【００２１】
本発明によれば、各レンズ・アレイが、投影システムの光源の数と等しい数のレンズを備えていることが有利である。
【００２２】
この本発明の態様によれば、複数のレンズの存在によって、光源から到来する光のより高効率でのコリメーションが可能となる。
【００２３】
当該装置は、光源から到来する光のより良好なコリメーションを可能とする複数のレンズ・アレイを備えているのが有利である。この場合、反射手段は、光源に最も近いレンズ・アレイの各レンズ上にのみ配置される。
【００２４】
本発明によれば、反射手段は、レンズ同士を連結する支持手段上にも配置されていることが有利である。
【００２５】
この本発明の態様によれば、反射手段によって覆われる表面がより広大となって、レンズの方に向けられた光のほぼ全てを反射することが可能となる。
【００２６】
本発明によれば、反射手段は、レンズ上に被着された反射性被覆であることが有利である。
【００２７】
本発明によれば、反射手段は金属被覆であることが有利である。金属被覆は、鏡面反射型の反射と、相当高いレベルの反射とを可能とする平滑な表面を有しているのが有利であり、これによりバックライト照明装置の性能が向上する。
【００２８】
本発明の異なる実施形態によれば、被覆は、接着剤などによってレンズにくっつけられるか、或いは当該被覆が金属製であるときには真空金属被覆法によることが有利である。
【００２９】
この本発明の後者の態様によれば、金属被覆はアルミニウムであることが有利である。
【００３０】
この本発明の態様によれば、アルミニウムが良好な反射性と優れた放熱性とをもたらす。アルミニウム被覆は、特に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や二酸化チタン（ＴｉＯ２）の堆積によって外部の湿気から保護されることができるのが有利である。
【００３１】
本発明によれば、バックライト照明装置は、光源によって放出された光を再循環させるための少なくとも１つのフィルタを備え、そのフィルタは、光源とスクリーンとの間に位置して、光の一部のスクリーンの方への透過と、透過されない光の光源の方への戻りとを保証することが有利である。
【００３２】
この本発明の態様によれば、再循環フィルタによって、光の一部を光源の方向へ送り返すことが可能となる。この反射された光の部分は、良好な品質のバックライト照明に必要な特性には従っていない特性の光であることが有利である。それは特に、この光の部分が、液晶スクリーンの区域内で失われてしまっていたであろうからである。この光の部分は、それから反射手段の所でスクリーンの方向へ反射される。この反射に加えて、光学システムの様々な要素を通り過ぎることによって、再循環フィルタへ戻る光の特性を変更することが可能となる。
【００３３】
本発明によれば、少なくとも１つの光再循環フィルタが、偏光フィルタであって、特定の偏光で当該偏光フィルタに到達した光を通すように適合されると共に、特定の偏光とは異なる偏光で当該偏光フィルタに到達した光を反射するように適合されていることが有利である。
【００３４】
この本発明の態様によれば、液晶スクリーンは、スクリーン内の偏光子の存在ゆえに、特定の偏光を有した光しか通さない。それで偏光フィルタは、この特定の偏光とは異なる偏光の光の部分を反射することができるのである。通常では液晶スクリーンの区域内で失われる光が、かくして反射手段の方へ反射される。反射手段および光学システムは反射光の偏光の改変を可能とし、このスクリーンの方向へ反射された光が再び偏光フィルタによって濾光される。
【００３５】
本発明によれば、少なくとも１つの光再循環フィルタが、プリズム式フィルタであって、所定の角度より小さい入射角で、また所与の平面内で当該プリズム式フィルタに到達した光を通すように適合されると共に、光の残りの部分を反射するように適合されていることが有利である。
【００３６】
この本発明の態様によれば、プリズム式フィルタは、所与の平面内で当該フィルタに略垂直に到達した光しか通さない。それは、液晶スクリーンの方向への光の発散を減少させることを可能とするためである。プリズム式フィルタによって反射された光は、反射手段の所で再び反射され、プリズム式フィルタに戻ってくる。そして、所定の角度より小さい入射角でフィルタに到達するこの反射光の一部がフィルタを通過し、異なる部分は再び反射される。
【００３７】
本発明によれば、バックライト照明装置は、少なくとも２つのプリズム式フィルタを備え、それぞれのフィルタが、ある平面内での光の入射に応じて濾光を行うと共に、それらのフィルタが入射を濾光する平面同士が略直交するように配置されていることが有利である。
【００３８】
この本発明の態様によれば、第１のフィルタとは異なる所与の平面内で濾光を行う第２のフィルタの追加によって、光の大部分の濾光を行うことが可能となる。
【００３９】
本発明によれば、バックライト照明装置は、光源から到来する光を均一化するように適合された散光器を備えていることが有利である。
【００４０】
この本発明の態様によれば、光の均一化によって、液晶スクリーン上での光の良好な分布が可能となる。散光器は更に、バックライト照明装置の内部の遮蔽を可能とする。
【００４１】
本発明によれば、液晶スクリーンは、再循環フィルタに対して所定の角度で傾斜していることが有利である。
【００４２】
この本発明の態様によれば、その所定の角度によって、ヘッドアップ・ディスプレイで投影システムを使用する状況において垂直な虚像を得ることが可能となる。
【００４３】
本発明によれば、装置は、光源とスクリーンとの間における当該装置の空間を取り囲む筐体を備え、その筐体の内壁が反射性であることが有利である。
【００４４】
この本発明の態様によれば、筐体によって、光源と液晶スクリーンとの間の直線内を伝播しない光をあちこちへ反射させることが可能となる。筐体は、この光を光源と液晶スクリーンとの間の空間内でしか伝播させないことによって、その光を失わせないことを可能とする。
【００４５】
本発明によれば、当該システムは、光源とスクリーンとの間に順次、この順番で、
−  レンズ・アレイと、
−  散光器と、
−  プリズム式フィルタと、
−  偏光フィルタと、
を備えることが有利である。
【００４６】
本発明はまた、本発明による画像投影システムを備えたディスプレイ、特にヘッドアップ・ディスプレイに関するものである。
【００４７】
本発明はまた、前述した、或いは後述する諸特徴の全部ないし一部による組合せを特徴とする投影システムおよびディスプレイに関するものである。
【００４８】
本発明のその他の目的、特徴、および利点は、限定しないやり方でのみ与えられ、添付図面を参照する以下の説明の精査によって明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による投影システムの断面における模式図。
【図２】本発明の一実施形態による投影システムの断面における詳細模式図。
【図３】本発明による画像投影システムとヘッドアップ・ディスプレイの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下の各実施形態は、例示である。たとえ説明が１つないし複数の実施形態に言及していたとしても、このことは必ずしも、それぞれの言及が同じ実施形態に関するものであることや、各特徴が単一の実施形態にしか適用されないことを意味するものではない。様々な実施形態における単一の特徴同士もまた、別の実施形態を作り出すために組み合わされることができる。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態による画像投影システム１０の断面における模式図を示している。
【００５２】
投影システム１０は、液晶スクリーン、ここでは薄膜トランジスタ液晶スクリーン１２と、バックライト照明装置１４とを備えている。薄膜トランジスタ液晶スクリーン１２（ＴＦＴ−ＬＣＤ）が、投影システム１０による画像の形成を可能とする。
【００５３】
バックライト照明装置１４は、画像を形成するのに必要な光をスクリーン１２にもたらす機能を有している。この目的のために、バックライト照明装置１４は、特に少なくとも１つの光源を備えている。例えば、この実施形態において光源は、支持板上に設置された少なくとも１つの、好ましくは一群の（ここでは２つの数の）発光ダイオード（ＬＥＤ）１６で構成されている。この実施形態において、支持板はプリント回路（ＰＣＢ）１８によって形成されている。用いられるプリント回路は、例えばＦＲ４タイプ（難燃性４）またはＩＭＳ(絶縁金属基板)タイプのものであってよい。ＩＭＳ回路を用いれば特に、より良好な放熱が可能となる。プリント回路１８は、各ＬＥＤ１６のための物理的な支持と、（図示しない電源や任意の他の電子部品への）電気的接続との両方を可能とする。各ＬＥＤ１６は、スクリーン１２の方向へ光を放出するために配置されている。スクリーン１２は、予め定められた（好ましくは、０°から４０°の間の）角度で傾斜している。それは、ヘッドアップ・ディスプレイで投影システムを使用する状況において垂直な虚像を得るようにである。
【００５４】
スクリーン１２と各ＬＥＤ１６との間には、バックライト照明を最適化するために、全体的に光学システムとして知られる、光の処理および／または濾光のための様々な要素が設置されている。図１に表す実施形態においては、バックライト照明装置１４の一部であり、各ＬＥＤ１６から到来する光がスクリーン１２の方向へ順次通過する、これらの要素は：
−  光の一部がスクリーン１２の方を向いていない場合において光束の損失を限定するように、各ＬＥＤ１６から到来する光のコリメーション（平行化）を可能とする少なくとも１つのレンズ、好ましくは、この実施形態で用いられるようなレンズのアレイ２０。一般的には、レンズのアレイ２０は、ＬＥＤ１６毎に１つのレンズを備え、各レンズが各ＬＥＤ１６の上に配置されている。レンズのアレイ２０におけるレンズ同士が、支持手段によって相互連結されている。
−  スクリーン１２を均一的に照らすために、光の均一化を可能とする散光器２２。それは、良質な画像、即ち実質的に均一な明度の画像の形成を可能とするようにである。さらに、散光器２２は、バックライト照明装置の内部の遮蔽を可能とする。
−  参照符号２４で一緒に纏められた、１つないし複数の再循環フィルタ、例えば：
−  互いに交差する２つのプリズム式フィルタであって、所定角度より小さい入射角で、また当該プリズム式フィルタの平面に垂直な所与の平面内で到達する光を通すプリズム式フィルタ。所定角度より大きい入射角で、また所与の平面とは異なる平面内でプリズム式フィルタに到達する光ビームは、ビームの入射する当該平面が所与の平面とは異なって行くにつれて、ますます多く反射されることとなる。かくして、互いに交差する２つのプリズム式フィルタ（特に、互いに略垂直な平面内で濾光するもの）を用いることによって、光ビームの大部分を濾光することが可能となる。それは、所定角度に等しい角度を有する入射の円錐の外側でフィルタに到達する光ビームは反射されることとなるようにである。各プリズム式フィルタは、ここでは、当該プリズム式フィルタの平面内で所与の平面に垂直な各線に沿って整列した多数の微小プリズムで構成される、ポリマー材料のフィルムである。このタイプのフィルムは、例えば３Ｍ社によってＢＥＦ（輝度上昇フィルム）の名称で市販されている。
−  特定の偏光で到達した光を通すと共に、異なる偏光で到達した光を反射するように適合された偏光フィルタ。各ＬＥＤ１６によって放出された光は非偏光光であるため、この特定の偏光と同一方向の偏光を有するこの光の部分だけが偏光フィルタを通過し、光の残りの部分は反射されることとなる。偏光フィルタは、ここではポリマー材料のフィルムである。このタイプのフィルタは、例えば３Ｍ社によってＤＢＥＦ（二重輝度上昇フィルム）の名称で市販されている。
【００５５】
かくして、様々な再循環フィルタ２４によって、例えばスクリーン１２それ自体の区域内でその内部構成要素（特に直線偏光子）のために濾光されていたであろう光を（特定の偏光を有してはいない光の反射によって）反射させたり、広すぎる照明の円錐内を伝播していた光を反射させたりすることが可能となる。この、再循環フィルタによってプリント回路の方向へ反射された光の部分は以降、再循環光と称される。
【００５６】
この再循環光を失わないように、投影システム１０は反射手段２６を備えている。その反射手段２６は、ここでは、レンズのアレイにおける、光源のある側に位置した面上に配置され、スクリーンの方向へ光を通過させると共に、ほぼ全ての再循環光をスクリーンに向かって反射するように設計されている。そして、その再循環光はもう一度スクリーンに向かって伝播して行く。反射手段２６は、ここではレンズのアレイの外形についての破線によって描かれており、図２を参照して詳述されることとなろう。
【００５７】
レンズのアレイ２０からスクリーン１２への、或いはスクリーン１２からレンズのアレイ２０への光伝播がバックライト照明装置１４内に留まるようにするために、プリント回路１８とスクリーン１２との間でその装置内に含まれる空間が、（特に自動車の分野では一般的にライトボックスと呼ばれる）筐体２８によって取り囲まれている。光の吸収による筐体２８内での光束の損失を防止するために、その筐体はポリカーボネート（ＰＣ）などの反射性材料で作られる。光の最適な反射のために、筐体２８は極めて平坦な研磨表面を有しているべきである。
【００５８】
この反射手段２６、光学システム、および筐体２８は、それら各自の表面上での、或いは当該表面を通じた反射のおかげで、再循環光の特性（特に、その偏光や伝播方向）を変更することを可能とする。かくして、反射手段２６によって反射されてスクリーン１２の方向へ伝播する再循環光は、異なる偏光や、再循環フィルタとの異なる入射角を有している。かくして、その光は、これらの特性が再循環フィルタ２４を通じた光の通過を許容する場合には、再循環フィルタ２４を通り抜けるであろう。光が再循環フィルタを横切るのに必要な特性を依然として有していない場合には、その光はもう一度再循環させられ、前述したサイクルが繰り返される。
【００５９】
このサイクルは、図１において矢印３０，３１，３２，３４，３６，３７によって表されている。各ＬＥＤ１６は、非偏光光を放出する。２つの矢印３０，３１は、この偏光光における、各自の偏光Ｐ１およびＰ２を伴った２つの部分を表している。偏光フィルタは、自らの偏光がＰ１である光の部分を通す。偏光Ｐ１を有する光の部分は、かくして偏光フィルタを通り抜け、矢印３２によって表される方向でスクリーン１２の方に向けられる。また、偏光Ｐ２を有する光の部分は、再循環させられ、即ち矢印３４によって表されるようにプリント回路１８の方へ反射される。この再循環光の部分３４は、矢印３６によって表されるように、反射手段２６の所で反射される。この反射光の一部は、今やＰ１である改変された偏光を有している。かくして、この偏光Ｐ１の反射された光の部分３６は、矢印３７によって表されるように、再循環および反射の後、偏光フィルタを通って横切る。プリズム式フィルタのおかげで、光の入射角の関数として同様の現象が類似の様式で発生する。
【００６０】
図２は、本発明の一実施形態によるバックライト照明装置のより詳細な図を模式的に示している。バックライト照明装置は、各ＬＥＤ１６と、レンズの第１アレイ３８と、例えばレンズの第２アレイ４０とを備えている。この例において、照明装置は２つのＬＥＤ１６を備え、レンズの各アレイは２つのレンズ３８ａ,３８ｂ，４０ａ，４０ｂを備え、それぞれのレンズが１つのＬＥＤ１６の上に配置されている。各ＬＥＤ１６によって放出された光は、レンズの２つのアレイ３８，４０を順次通過する。それらのアレイは、図に見ることができるように、それらのレンズのアレイにおける各レンズを通過する際の各光線４２の相次ぐ修正によって、これらの光線４２のコリメーションを可能とする。
【００６１】
各ＬＥＤ１６はプリント回路１８上に配置され、レンズの第１アレイ３８は、プリント回路１８から、好ましくは０．１ｍｍから数ミリメートルの距離の所に配置されている。例えば、レンズの第１アレイ３８は、プリント回路１８から約１ミリメートルの所に配置される。それは、発光時に各ＬＥＤ１６によって生じる熱の消散の向上と、レンズの第１アレイ３８における各レンズ３８ａ，３８ｂの光学的性能との間での折衷を成すためである。
【００６２】
レンズの第１アレイ３８におけるレンズ３８ａ，３８ｂ同士は、レンズの支持手段４４によって連結されている。その支持手段４４は更に、例えば図１に関して説明した筐体２８に対して結合されて、バックライト照明装置内の所定位置に各レンズを保持することを可能とする。この支持手段４４は、例えば各レンズと同じ材料製として、レンズのアレイの成型中に各レンズと同時に製造することができる。支持手段４４はまた、個別に製造し、および／または異なる材料製として、組立プロセスによってレンズのアレイの各レンズを受け入れることもできる。或いは、レンズのアレイの各レンズが、それらのレンズ同士の間に余地を残すことなく互いに接触するに足るほど大きい寸法になっている。その場合、レンズの支持手段は、レンズ同士の間における接触の面へと縮小されて、バックライト照明装置内の所定位置に各レンズを保持するものである。レンズの第２アレイ４０は、レンズ同士が接触し合っている、そのようなアレイの例である。
【００６３】
反射手段２６は、この実施形態においては、支持手段４４の表面上だけでなく、各ＬＥＤ１６のある側のレンズ３８ａ，３８ｂの面上にも配置されている。スクリーンの方への再循環光の反射を最大化するために、各レンズ３８ａ，３８ｂの、またレンズの支持手段４４の、できるだけ大きな表面が反射手段２６によって覆われる。図２によって示されるように、反射手段２６は、各レンズ３８ａ，３８ｂ内の穴４６ａ，４６ｂを除いた、各ＬＥＤ１６のある側に位置するレンズの第１アレイ３８の全表面を覆っている。それらの穴４６ａ，４６ｂは、レンズと向かい合って位置するＬＥＤから到来する光がレンズ３８ａ，３８ｂを通過することを可能としている。この穴４６ａ，４６ｂの寸法は、各ＬＥＤ１６とレンズの第１アレイ３８との間の距離、および各ＬＥＤ１６の照明の開口角によって決まる。例えば、プリント回路１８と第１レンズ・アレイ３８との間の距離が約１ミリメートルであるとき、穴４６ａ，４６ｂは約２ミリメートルの直径を有することができる。反射手段２６に入射する再循環光３４は、かくして反射されて、スクリーンの方を向いた反射光３６を形成する。
【００６４】
反射手段は、例えばレンズ・アレイ上への接着によって設置される。或いは、反射手段が金属被覆で構成されている場合には、この金属被覆は、例えばレンズ・アレイ上に（例えば真空中での）金属被覆法によって設置される。金属被覆に用いられる金属は例えば、再循環光の良好な反射を可能とし優れた放熱を許容するアルミニウムである。
【００６５】
本発明の他の実施形態によれば、支持手段４４を各レンズとは異なる不透明材料で作ることができる。この場合は図２に示すように、再循環光の反射を可能とするよう、スクリーンのある側の支持手段４４の表面上に反射手段２６ｂが設置される。
【００６６】
図３に示すように、本発明はまた、本発明による画像投影システム１０を備えたヘッドアップ・ディスプレイにも関する。図１に関して説明した投影システム１０は、ＴＦＴ−ＬＣＤスクリーン１２の助けを借りて画像を形成する。
【００６７】
図３に示すように、光ビームの移動方向でスクリーン１２の下流側に、当該ディスプレイは、少なくとも１つの半反射性プレート１２６と、スクリーン１２と半反射性プレート１２６との間の画像の経路内に介在された反射装置１２５とを備えている。反射装置１２５は、１つないし複数の平面鏡ないし凹面鏡を備えている。この図において、画像の経路は、３本の破線矢印３０によって象徴化されているが、それらは、半反射性プレート１２６を通じて表示される前に、反射装置１２５にて反射されている。プレート１２６は、透過性によって、当該半反射性プレートの向こうへの画像の表示と、任意選択的に当該画像の拡大とを可能とする。それは特に、そのように装備された車両のフロントガラスの向こうで、仮想スクリーン１３０の区域内に、半反射性プレート１２６の援助にて作り出されるものである。
【００６８】
このプレート１２６は、少なくとも２０％の反射率を有している。その反射率は、使用者が表示された画像を見ることを可能とする高めのコントラストを有しつつ、当人がプレートを通して車両の進行する道路を見ることを可能とするものである。代替案として、当該ディスプレイを装備した車両のフロントガラスの区域内で画像の表示が生じてもよい。
【００６９】
本発明は、説明した諸実施形のみに限定されるものではない。特に、ＬＥＤ１６の数は、照らされるスクリーンの表面や、各ＬＥＤの光束などの結果として変わり得るものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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