(57)【要約】【課題】明るさの均一性の問題の根本原因が分かっていない状況において投影システムにおける明るさの非対称性を修正するインテグレータロッド設計を提供する。【解決手段】インテグレータロッドであって、入力面と、出力面と、前記入力面からの光を内部で反射しかつ該光を前記出力面を通じて所定のアスペクト比に従う矩形のビームとして送信するための４つの側壁とを有し、該側壁のうちの１つのみが、前記矩形のビームの互いに反対の側の間の明るさを均一にするために前記出力面から前記入力面までテーパしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インテグレータロッドであって、入力面と、出力面と、前記入力面からの光を内部で反射しかつ該光を前記出力面を通じて所定のアスペクト比に従う矩形のビームとして発射するための４つの側壁とを有し、該側壁のうちの１つのみが、前記矩形のビームの互いに反対の側の間の明るさを均一にするために前記出力面から前記入力面までテーパしていることを特徴とする、インテグレータロッド。
【請求項２】
前記入力面の１つの寸法は、前記出力面の寸法の約３／４〜７／８である、請求項１記載のインテグレータロッド。
【請求項３】
前記入力面の前記１つの寸法は、前記出力面の寸法の約１３／１６である、請求項２記載のインテグレータロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は、概して投影システム、特に、投影画像の左側及び右側における明るさを均一にするための、非対称にテーパしたインテグレータロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術の説明
光学インテグレータロッドは、主に電子プロジェクタ用の照明システムにおいて使用される公知の構成部材である。光学インテグレータロッドは、中空又は中実の、内部が反射性のライトパイプである。ライトパイプは、集束させられた光源の複数の反射を利用して、円形又は不規則な照明パターンの均質化を行い、この照明パターンを均一な矩形のパターンに変換する。このパターンを、リレーレンズ系によってＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）のようなパネル上にイメージングし、次いで、スクリーンに投影することができる。つまり、均一性を高め、照明源のアスペクト比をパネルに効率的に適合させるために、光学インテグレータロッドが使用される。
【０００３】
反射式インテグレータの２つの基本的な形式、つまり４つのミラーから形成された"トンネル"式と、中実ガラスインテグレータ若しくは"中実ロッドインテグレータ"とが存在する。後者の形式は、前者よりも効率的である。なぜならば、後者の形式は、ガラスロッドのＴＩＲ（全反射）を利用して、損失のない複数の反射によって働くからである。
【０００４】
慣用のインテグレータロッドは矩形の平行六面体の形状であるが、ロッドの長さに沿ったテーパが２つの側又は４つの側において対称的であるテーパしたインテグレータロッドが公知である。
【０００５】
明るさの均一性は、インテグレータロッドを有する投影システムの重要な特徴である。しかしながら、時には、容易に認識可能な根本原因なく、明るさの非対称性がプロジェクタにおいて生じる恐れがある。
【０００６】
本発明者は、インテグレータロッドの形状が明るさの均一性に影響することができ、かつ明るさの均一性の問題の根本原因が分からない状況において明るさの非対称性を修正するために使用することができることを発見した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、明るさの均一性の問題の根本原因が分かっていない状況において投影システムにおける明るさの非対称性を修正するインテグレータロッド設計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、明るさの均一性の問題の根本原因が分かっていない状況において投影システムにおける明るさの非対称性を修正するインテグレータロッド設計を提供することである。
【０００９】
１つの実施の形態によれば、非対称にテーパしたインテグレータロッドは、投影された画像の左側及び右側における明るさを均一にするために使用される。
【００１０】
好適には、ロッドの入力端部は、出力端部よりも、１つの寸法においてより小さく形成されている。１つの実施の形態において、入力面の寸法は、出力面の寸法の約３／４〜７／８である。好適には、入力面の寸法は、出力面の寸法の約１３／１６である。
【００１１】
上記態様は、入力面と、出力面と、入力面からの光を内部で反射しかつ光を出力面を通して所定のアスペクト比に従う矩形のビームとして発射するための４つの側壁とを有し、前記側壁のうちの１つのみが、矩形のビームの互いに反対の側の間の明るさを均一にするために出力面から入力面までテーパしている、インテグレータロッドによって達成することができる。
【００１２】
これらの態様及び利点並びにその他の態様及び利点は、明細書の一部を構成する添付の図面を参照した以下の詳細な説明及び請求の範囲に記載の構成及び作動の詳細から明らかになるであろう。同じ参照符号は全体を通じて同じ部材を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】プロジェクタにおけるランプから光を受け取るための慣用のインテグレータロッドの概略図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態によるインテグレータロッドの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、典型的なランププロジェクタ１０の概略的な作動原理を示している。図示のように、光は、まず、楕円体反射器１８の第１の焦点１６に配置された電球１４を有するランプ１２によって発生される。次いで、光は、インテグレータロッド２２と一致する第２の焦点２０において再イメージングされる。上述のように、ランプ１２から発射された照明パターンは、インテグレータロッド２２内で均一な矩形パターンに変換される。次いで、インテグレータロッド２２から発射された矩形の光ビームは、リレーレンズ系（図示せず）によってＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）上にイメージングされ、次いで、スクリーンに投影される。発明の原理は、以下の詳細に示されるように、インテグレータロッドが使用される他の形式のプロジェクタにも等しく当てはまる。
【００１５】
上記のように、発明者は、プロジェクタが明るさの非対称性を生じ、非対称性の根本原因が分からない状況において、インテグレータロッド２２を非対称にテーパさせることが、投影される画像の左側及び右側における明るさを均一にする、ということを発見した。
【００１６】
図２に示したように、発明の１つの実施の形態によるインテグレータロッド２２′の設計は、インテグレータロッドの１つの側のみがテーパさせられているという点で非対称である。例示した実施の形態において、入力面２４は、出力面２６よりも高さが小さく形成されており（すなわちＨ１＜Ｈ２及びＬ１＜Ｌ２）、これに対して幅（Ｗ）は一定のままである。
【００１７】
実験
図２に示したような非対称にテーパしたロッド２２′を用いた場合の明るさの均一性を慣用の対称的なインテグレータロッドと比較するために実験が行われた。
【００１８】
まず、明るさの均一性の問題を有することが注目されたプロジェクタモデルを使用してシミュレーションが行われた。その際、ロッドの入力部におけるランプ強度プロフィルは、様々なインテグレータロッド構成のためにセンタリングされた。次いで、強度マップはシミュレーションを介して生ぜしめられ、明るさ均一性の計算が行われた。シミュレーション結果は、慣用のインテグレータロッドを使用した時の中央の明るさに対する投影された画像の左側及び右側の明るさは、本発明による非対称にテーパされたインテグレータロッドの場合の９５％及び９４％それぞれと比較して、約９８％及び９１％であることを示した。
【００１９】
前記シミュレーションの強度において、実験的な検証が、３つの異なるプロジェクタにおいて、１３／１６の高さ（すなわちＨ１＝（１３／１６）×Ｈ２）のテーパしたロッド設計の３つのサンプルを用いて行われた。標準的な光学的試験は、慣用の対称的なインテグレータロッドのための基準測定に対して、非対称にテーパしたロッドの性能を測定するために行われた。実験結果は以下の表に示されている。表では、３つのサンプルが、テーパされている１、テーパされている２、及びテーパされている３として識別されており、３つの異なるプロジェクタは、１、２及び３として識別されている。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
全ての場合において、テーパしたロッド設計は、明るさ及びシーケンシャルコントラスト、並びに明るさ均一性を高めた。この場合、（明るさ均一性）＝（左側の明るさ）／（右側の明るさ）である。実験データは、上記シミュレーション結果を確証し、左から右まで不均一な明るさを表示しているプロジェクタの明るさ均一性を均一にするために、非対称にテーパしたインテグレータロッドを使用することができることが注目される。さらに、表１には示されていないが、色均一性（すなわちホワイト・フィールド・テスト・パターンの色均一性）も、本発明のテーパしたインテグレータロッドを使用して高まることが示された。
【００２２】
本発明は、投影された画像の左側及び右側における明るさを均一にすることに関して説明されているが、当業者は、例えば、複数プロジェクタ配列における複数の隣接する投影される画像間のエッジブレンディングなどのその他の用途が存在することを認識するであろう。
【００２３】
発明の多くの特徴及び利点は、詳細な明細書から明らかであり、つまり、添付の請求項によって、発明の本当の思想及び範囲に当てはまる発明の全てのこのような特徴及び利点をカバーすることが意図されている。さらに、多数の修正及び変更に当業者は容易に想到するであろうから、発明を、例示及び説明された構成及び作動自体に限定することは望ましくなく、したがって、全ての適切な修正及び均等物は、発明の範囲に含まれると考えられてよい。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ランププロジェクタ、  １２  ランプ、  １４  電球、  １６  第１の焦点、  １８  楕円体反射器、  ２０  第２の焦点、  ２２，２２′  インテグレータロッド、  ２４  入力面、  ２６  出力面
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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