(57)【要約】  擬似ライトパイプは、入力端部と、出力端部と光透過媒体とを有する。入力端部は光源からの光線を収集する。出力端部は、入力端部に収集された光線を出力すると共にコリメート（平行に）する。出力端部は、凸湾曲を有する。光透過媒体は、入力端部と出力端部とを接続し、入力端部から出力端部へと光線を透過する。出力端部の凸湾曲は、平行な光線を出力するように選択されている。投影システムは、擬似ライトパイプと二重放物面反射器（ＤＰＲ）とを備えている。
2012502320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
擬似ライトパイプであって、以下を有する、
光源からの光線を収集する入力端部、
前記入力端部において収集された前記光線を出力すると共に平行にする出力端部、当該出力端部は凸湾曲を有する、及び
前記入力端部と前記出力端部とを接続して前記入力端部からの前記光線を前記出力端部へと透過する光透過媒体、
ここで、前記出力端部の前記凸湾曲は平行な光線を出力するように選択される。
【請求項２】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、前記入力端部の近傍で、前記出力端部の焦点に位置する。
【請求項３】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、円形、矩形又は多角形の断面領域を有する。
【請求項４】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記凸湾曲は、楕円形である。
【請求項５】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記凸湾曲は、放物線状、双曲線状及び球状のいずれか一つを有する円錐形状である。
【請求項６】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、ガラス、溶融石英、プラスチック及びクオーツの少なくとも一つの材料から形成される。
【請求項７】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、複数の部分から成り、前記入力端部を含む部分は、高温度材から形成されている。
【請求項８】
請求項７に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体の各部分は、ガラス、溶融石英、プラスチック及びクオーツのいずれか一つの材料から形成される。
【請求項９】
請求項８に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部を含む部分は低温ガラス又はプラスチックから形成されている。
【請求項１０】
請求項８に記載の擬似ライトパイプであって、更に、前記光透過媒体の各部分間に空隙を有する。
【請求項１１】
請求項８に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体の各部分は異なる材料から形成されている。
【請求項１２】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、空気の入力部と、ガラス、溶融石英、プラスチック及びクオーツのいずれか一つの材料から形成された出力部と、を有する。
【請求項１３】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記入力端部の一部は凹湾曲を有する。
【請求項１４】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記湾曲は、前記湾曲が二つの鉛直方向に異なるような非収差状である。
【請求項１５】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記湾曲は、前記入力端部と出力端部との間のエテンデュー不一致を最小化するように選択される。
【請求項１６】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、更に、この擬似ライトパイプを取り付けるための取り付け面を有する。
【請求項１７】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記入力端部と前記出力端部との表面は、反射防止コーティングによってコーティングされている。
【請求項１８】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、ＬＥＤ、マイクロ波ランプ、超高圧水銀ランプ、マイクロ波駆動無電極ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、ハロゲンランプのいずれか一つである。
【請求項１９】
請求項１８に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、二重放物面反射器、再帰反射器付き二重放物面反射器、楕円反射器、フォーカスレンズ付き放物反射器又は二重楕円反射器を備える前記ランプを有する。
【請求項２０】
請求項１９に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、再帰反射器を有する前記二重放物面反射器を備える前記ランプを含み、前記再帰反射器は迷光線を収集しそれを前記二重放物面反射器へ向きを変更し、前記出力端部から出力される前記平行光線は投影エンジンに入射する。
【請求項２１】
請求項２０に記載の擬似ライトパイプであって、前記投影エンジンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はエルコス（ＬＣＯＳ）投影エンジンである。
【請求項２２】
請求項２０に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部から出力される前記平行光線は、複眼レンズに入射し、その後、前記投影エンジンに入る。
【請求項２３】
請求項２１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部から出力される前記平行光線は、複眼レンズと偏光変換システムとに入射し、その後、前記投影エンジンに入る。
【請求項２４】
投影システムであって、以下を有する、
投影エンジン、
ランプと二重放物面反射器と、迷光線を収集しそれを前記二重放物面反射器に向き変更する再帰反射器と、を有する光源、及び
擬似ライトパイプ、当該擬似ライトパイプは以下を有する、
前記光源からの光線を収集する入力端部、
前記入力端部において収集された前記光線を出力すると共に平行にする出力端部、当該出力端部は凸湾曲を有する、及び
記入力端部と前記出力端部とを接続して前記入力端部からの前記光線を前記出力端部へと透過する光透過媒体、
ここで、前記出力端部の前記凸湾曲は平行な光線を出力するように選択される。
【請求項２５】
請求項２４に記載の投影システムであって、前記投影エンジンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はエルコス（ＬＣＯＳ）投影エンジンである。
【請求項２６】
請求項２４に記載の投影システムであって、更に、前記擬似ライトパイプの前記出力端部と前記投影エンジンとの間に設けられた複眼レンズを有する。
【請求項２７】
請求項２６に記載の投影システムであって、更に、前記複眼レンズと前記投影エンジンとの間に設けられた偏光変換システムを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライトパイプ、特に、テーパード・ライトパイプとして作動機能するものでありながら、テーパード・ライトパイプよりも取り付けと製造が簡単な擬似ライトパイプに関する。前記擬似ライトパイプの出力端部の凸湾曲は、所定の発散、特に、平行な光線出力、を提供するように選択される。
【背景技術】
【０００２】
テーパード・ライトパイプ（ＴＬＰ：Tapered light pipe）は、光源を一つの面積／角度の組み合わせから、実質的に同じ明るさの別の組み合わせに変換する目的で多くの用途において使用される。そのテーパー角と長さは、明るさの損失が最小となるように設計される。ある特定の用途では、より短い長さが要求される。このような場合では、前記入力表面及び出力表面は、テーバード・ライトパイプが入力出力光を真っすぐにすると見えるように、それぞれ凹面及び凸面に形成される。ＴＬＰの製造と取り付けは一般に面倒かつ、高コストである。従って、ここにクレームされる発明は、より低い製造及び取り付けコストのテーパード・ライトパイプを提供するという要望に基づくものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の課題は、テーパード・ライトパイプの上述した問題点を解決する擬似ライトパイプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施例に拠れば、擬似ライトパイプは、入力端部、出力端部及び光透過媒体を有する。前記入力端部は、光源からの光線を収集する。前記入力端部は、一般に平坦な表面を有する。或いは、前記入力端部の一部を凹湾曲を有するように構成することも可能である。前記出力端部は、前記入力端部に収集された光線を出力すると共に平行にある（コリメートする）。前記出力端部は、凸湾曲を有する。好ましくは、前記出力端部の湾曲は、前記入力端部と出力端部との間のエテンデュー（etendue）不一致を最小化するように選択される。前記光透過媒体は、前記入力端部と出力端部とを接続し、入力端部から出力端部へと光線を透過する。前記出力端部の凸湾曲は、平行な光線を出力するように選択される。好ましくは、前記擬似ライトパイプの入力端部及び出力端部の表面は、反射防止コーティングによってコーティングされる。本発明の一態様に拠れば、前記擬似ライトパイプは、更に、この擬似ライトパイプを取り付けるための取り付け面を有する。
【０００５】
本発明の一実施例によれば、投影システムは、投影エンジンと、光源と擬似ライトパイプとを有する。前記光源は、ランプと、二重放物面反射器（ＤＰＲ：dual paraboloid reflector）と、迷光線（stray rays）を収集しそれを前記ＤＰＲに向き変更する再帰反射器と、を有する。前記擬似ライトパイプは、入力端部と出力端部と光透過媒体とを有する。前記入力端部は光源からの光線を収集する。前記出力端部は、前記入力端部において収集された前記光線を出力すると共に平行にする。前記出力端部は凸湾曲を有する。前記光透過媒体は、前記入力端部と出力端部とを接続し、入力端部から出力端部へと光線を透過する。前記出力端部の凸湾曲は、平行な光線を出力するように選択されている。前記投影システムは、オプションとして、更に、前記擬似ライトパイプの出力端部と前記投影エンジンとの間に、複眼レンズ（fly eye lens）と偏光変換システムとを有する。好ましくは、前記投影エンジンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はエルコス（ＬＣＯＳ：liquid crystal on silicon）投影エンジンである。
【０００６】
本発明の一実施例によれば、前記擬似ライトパイプは、下記の光源のいずれとも使用可能である。即ち、ＬＥＤ、マイクロ波ランプ、超高圧水銀ランプ、マイクロ波駆動無電極ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、ハロゲンランプ。前記光源は、以下のいずれかを備えた前記ランプと組み合わせることができる。即ち、二重放物面反射器（ＤＰＲ：dual paraboloid reflector）、再帰反射器付きＤＰＲ、楕円反射器、フォーカスレンズ付き放物面反射器、又は二重放物面反射器（ＤＰＲ：dual paraboloid reflector）システム。前記再帰反射器は、迷光線を収集しそれをＤＰＲへ向きを変更する。
【０００７】
本発明の一実施例に拠れば、前記光源は、前記入力端部の近傍で、前記出力端部の焦点に配置される。
【０００８】
本発明の一実施例に拠れば、前記光透過媒体は、円形、矩形又は多角形の断面形状を有する。前記光透過媒体は、ガラス、溶融石英、プラスチック及びクオーツの少なくとも一つの材料から形成される。
【０００９】
本発明の一実施例によれば、前記出力端部の前記凸湾曲は、放物線状、双曲線状及び球状のいずれか一つを有する円錐形状（conical shape）である。一般に、前記凸湾曲は、数値的に生成された表面である。好ましくは、前記出力端部の凸湾曲は、楕円である。
【００１０】
本発明の一実施例に拠れば、前記光透過媒体は、複数の部分を有する。前記光透過媒体の各部分は、以下の材料の一つから形成される。即ち、ガラス、溶融石英、プラスチック、クオーツ。好ましくは、前記入力端部を含む部分は、高温材から形成され、前記出力端部を含む部分は低温ガラス又はプラスチックから形成される。本発明の一態様に拠れば、前記光透過媒体は、当該光透過媒体の各部分間に空隙を有する。本発明の一態様に拠れば、前記光透過媒体の各部分は、異なる材料から成る。前記光透過媒体は、空気の入力部と、下記の材料、即ち、ガラス、溶融石英、プラスチック、クオーツ、のいずれかから成る出力部とを有する。
【００１１】
本発明の一態様に拠れば、前記出力端部の前記湾曲は、出力湾曲が二つの鉛直方向に異なるような非点収差性（astigmatic）である。
【００１２】
本発明の種々のその他の課題、利点及び特徴は、以下の詳細説明から容易に明らかになるであろう。そして、その新規な特徴構成は添付のクレームに具体的に記載されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
以下の詳細説明は例示として提供されるものであって、本発明をそれらにのみに限定することを意図するものではなく、種々の図面において類似の部材及び特徴構成が類似の参照番号によって示される添付の図面を参照して良好に理解されるであろう。
【図１】テーパード・ライトパイプを備える二重放物面反射器（ＤＰＲ：dual paraboloid reflector）システムの断面図である。
【図２】テーパード・ライトパイプの断面図である。
【図３】本発明の一実施例による擬似ライトパイプ（ＰＬＰ）の断面図である。
【図４】本発明の一実施例による前記ＰＬＰの斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に拠る、矩形断面を備えるＰＬＰの斜視図である。
【図６】本発明の一実施例による凹湾曲入力端部を備えるＰＬＰの断面図である。
【図７】本発明の一実施例による組み合わせ材料から形成されたＰＬＰの断面図である。
【図８】本発明の一実施例による、幅ｄの光源を備えるＰＬＰの断面図である。
【図９】本発明の一実施例による、ＰＬＰとＤＰＲとを備える投影システムの断面図である。
【図１０】本発明の一実施例による、その出力端部の一部が反射コーティングによってコーティングされたＰＬＰの断面図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施例による、再帰反射部を備えたＰＬＰの出力端部の図面図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施例による、再帰反射部を備えたＰＬＰの出力端部の図面図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施例による、再帰反射部を備えたＰＬＰの出力端部の図面図である。
【図１２】本発明の一実施例による非収差性のＰＬＰの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照しながら、本発明の実施例について以下説明する。これらの実施例は、本発明の原理を例示するものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【００１５】
図１は、テーパード・ライトパイプ（ＴＬＰ）１１００と使用される二重放物面反射器（ＤＰＲ）システム１０００を図示し、前記ＴＬＰ１１００の入力に入射する小面積大角度Θの光が、出力においてより大きな面積の小さな角度に変換されることを図示している。前記ＤＰＲシステム１０００は、ＤＰＲ１２００と、ランプ１３００と、再帰反射器１４００とを有する。円弧（arc）は、この円弧の輝度を保持するＤＰＲ１２００を使用して、ＴＬＰ１１００の表面１１１０の入力端部又は表面上に結像する。前記ＴＬＰ１１００のサイズは、ＤＰＲ１００のエテンデュー（etendue）に基づいて設計され、このエテンデュー（etendue）によって前記ＴＬＰ１１００の入力サイズと出力サイズとが決まる。前記ＴＬＰ１１００の長さは、一般に機械的制限によって決まり、一般に短いＴＬＰ１１００が好ましい。
【００１６】
前記ＴＬＰ１１００が短ければ短いほど、変換は理想から遠ざかり、出力は、入力においてよりも僅かに大きなエテンデューになる。この出力と入力との間のエテンデュー不一致を克服するために、フラットな表面（図１に図示されているもののような）の代わりに凸湾曲面（図２に図示されているように）を備える出力端部又は表面１１２０を有するＴＬＰ１１００を利用することができる。即ち、出力表面１１２０の凸性又は湾曲は、ＴＬＰ１１００の出力エテンデューが、ＴＬＰ１１００の入力エテンデューに一致するかそれに近似するように選択される。前記テーパード・ライトパイプ（ＴＬＰ）１１００に光が入射する時、この光は、その入射角θi、ＴＬＰ１１００のテーパー角、ＴＬＰ１１００の長さ、に応じて、ＴＬＰ１１００の側壁１１３０に複数回反射する。ＴＬＰ１１００の長さが減少するにつれて（即ち、短いＴＬＰ１１００）、ＴＬＰ１１００の出力表面１１２０の湾曲は、入力出力間のエテンデュー不一致の必要な補正するために増大する必要がある。尚、もしも凸出力表面１１２０の湾曲が過度に増大すると、それは非球状、例えば、楕円状になり、最適な性能を達成するために追加の計算が必要になる。
【００１７】
更に、図２は、ＴＬＰ１１００内の光線が臨界角θcを有し、ＴＬＰ１１００の側壁に衝突するような極端な入力角を図示している。前記ＴＬＰ１１００は、入力端部１１１０と出力端部１１２０とを有する。好ましくは、前記ＴＬＰ１１００の出力端部１１２０は凸面である。ＴＬＰ１１００の側壁１１２０の複数回の跳ね返り又は反射によって光が混合されて均一なプロファイルを有する光出力強度が提供される。即ち、前記ＴＬＰ１１００は光混合装置として機能する。
【００１８】
短いＴＬＰ１１００を備えることのもう一つの結果は、前記角度θが臨界角θcよりも大きい場合に、入射光がＴＬＰ１１００の側壁１１３０によって反射されない、ということである。そのような場合、前記ＴＬＰ１１００は、入射光が側壁１１３０からの反射無く出ることから、テーパード・ライトパイプとしてよりもむしろ厚いレンズとして作用する。本発明の一実施例によれば、前記ＴＬＰ１１００の出力端部１１２０の湾曲は、入力端部１１１０の中心からの公称光線が出力端部１１２０において平行になるように計算され決定される。ＴＬＰ１１００の側壁１１３０は使用されないので、ＴＬＰ１１００を直線矩形又は円筒状ロッドとして単純に製造することができる。
【００１９】
本発明の一実施例において、擬似ライトパイプ（ＰＬＰ）又は仮想テーパード・ライトパイプ２０００が図３及び図４に図示され、ここでは、側壁は概念的には存在するが、機能はせず、不要である。前記ＰＬＰ２０００は、入力端部又は表面２２００と出力端部又は表面２３００とを有する。好ましくは、前記ＰＬＰ２０００の出力端部又は表面２３００は、その湾曲が性能を最適化するべく形成され決定された凸表面である。前記仮想側壁２１００は、ＰＬＰ２０００の方向に対して角度θを有し、この仮想側壁角度θは最大入射角θｉと一致するように調節されている。例えば、もしも前記最大入力又は入射角度θｉがガラス角である９０度であるならば、そのとき、前記仮想側壁角度θは臨界角度θｃになる。もしも仮想側壁角θが臨界角θｃであるならば、光源１３００からの最大光線（臨界角θｃに近い又はこの臨界角の入射角θの入力光線）は、仮想側壁２１００に沿って伝播するが、仮想側壁２１００に入射することはない。その結果、前記ＰＬＰ２００の側壁は、なんら実際の作用を持たない仮想側壁となる。
【００２０】
前記ＰＬＰ２０００の製造を容易にするために、本発明の一実施例に拠れば、前記ＰＬＰ２０００に実際の境界又は追加表面２４００が追加される。これら実境界又は追加表面２４００も何らかの機能目的を果たすものではないが、ＰＬＰ２０００のシステム、例えば、投影システムや照明システム、への物理的取り付けを容易にするものである。本発明の一実施例による、ＰＬＰ２０００の外側境界又は形状が図４に図示されている。このＰＬＰ２０００の外側境界又は形状は、単数又は複数の取り付け表面２５００と、出力端部又は表面２３００と入力端部又は表面２２００とを有する。尚、前記ＰＬＰ２０００の断面は、このＰＬＰ２０００の用途に応じて、円形、矩形、多角形、等とすることができる。従って、前記ＰＬＰ２０００の取り付け表面２５００は、実質的に、前記ＴＬＰ１１００の側壁１１３０の均等物である。
【００２１】
本発明の一実施例に拠れば、前記ＰＬＰ２０００は、非限定的に、ＬＥＤ、マイクロ波ランプ、超高圧水銀ランプ、マイクロ波駆動式無電極ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、ハロゲンランプ、その他類似のランプ、を含む種々の光源１３００と使用することが可能である。前記光源１３００は、反射器、例えば、二重放物面反射器（ＤＰＲ）、レンズ付き楕円、放物面、又は二重楕円反射器（ＤＥＲ）等との光焦点に配置することができる。本発明の一態様に拠れば、前記ＰＬＰ２０００は、円形装置のような回転対称、非点収差の出力凸面を与える二つの方向における非対称、とすることができ、或いは、直線状のランプ用として、円形又は楕円形の断面形状を備えた直線状のものとすることができる。
【００２２】
本発明の一実施例に拠れば、前記ＰＬＰ２０００の断面は、矩形であり、前記出力端部２３００は凸表面である。即ち、図５に図示されているように、前記ＰＬＰの入力端部２２００は、矩形形状である。更に、前記ＰＬＰ２０００は、その入力端部２２００に、最大光線（臨界角θｃ近く又はこの臨界角の入射角θｉを有する入力光線）が所望の角度でＰＬＰ２０００の前記出力端部又は表面２３００に当たるように、入力光線をフィルタリングするための光マスク２６００を有する。この光マスクは、光源の全部が使用されないように、システムのエテンデューを制限する作用を有する。これは、ライトパイプが特定のエテンデュー用に設計される標準型テーパード・ライトパイプの入力アパーチャ（開口部）に類似している。前記マスクが使用されない場合、出力は光源の全エテンデューからなり、その用途のために利用可能となる。その結果、前記システムは、それに後続のコンポーネント、例えば、リレーレンズ、撮像パネル、投影レンズ、又はアパーチャ、などによって制限される。
【００２３】
本発明の一実施例において、前記ＰＬＰ２０００の出力端部２３００の湾曲は、光線をコリメートする（平行にする）べく楕円形である。或いは、前記ＰＬＰ２０００の出力端部２３００の湾曲は、異なるレベルのコリメーション（視準）を提供するべく異なる形状、例えば、放物線、双曲線、及び球状などを非限定的に含む円錐形状とすることも可能である。
【００２４】
次に図６を参照すると、本発明の一実施例において、凹状である入力端部２２００を備えるＰＬＰ２０００が図示されている。尚、この凹状入力端部２２００は、前記ＰＬＰ２０００を内蔵するシステムとより良好な結合またはより良好なマッチングを提供することができる。但し、ある種の用途においては、その追加の性能向上はこの凹状入力端部２２００を備えるＰＬＰ２０００を製造するための追加コストに見合わないものである可能性もある。
【００２５】
前記ＰＬＰ２０００は、このＰＬＰ２０００を内蔵するシステムのパワー密度要件に応じて、プラスチック、ガラス、溶融石英、クオーツ、などから製造することができる。本発明の一実施例において、図７に図示されているように、前記ＰＬＰ２０００は、更に、複数の部分から形成することができ、ＰＬＰ２０００の入力端部２２００を含む部分を高温度材料から形成し、これを低温ガラス又はプラスチックから形成することが可能な前記出力端部２３００の湾曲部分に取り付けることができる。本発明の一態様によれば、前記ＰＬＰ２０００の各部分は、空隙によって互いに分離することができる。即ち、前記ＰＬＰ２０００は、より融点の高い材料をより密度の高い側に配置することが可能となるようにこれらの材料（例えば、プラスチック、ガラス、溶融石英、クオーツなど）の組み合わせから製造することができる。例えば、前記ＰＬＰ２０００は、ガラス／プラスチックの組み合わせから製造することができ、ここで、前記入力端部２２００を含む部分Ａはガラスから形成され、出力端部２３００を含む部分Ｂはプラスチックから形成される。部分Ａは、前記光源の焦点に近く、高いパワー密度を受ける。光線はＰＬＰ２０００内においてその光路に沿ってプラスチックから成る部分Ｂに向けて伝播する。本発明の一態様に拠れば、部分Ａは、非常に高いパワー密度用途用にはクオーツから形成することができ、部分Ｂはガラス又はプラスチックから形成することができる。これらの材料の様々なその他の組み合わせをも、ＰＬＰ２０００の製造に使用することができ、例えば、部分Ｂとしてレンズを使用し、部分Ａ用には、例えば空気や、部分Ｂと同じ又は異なるレンズなどの透明材を使用することができる。一般に、二つ以上の異なる材料からなる層２を設けることができる。
【００２６】
本発明の一実施例において、前記ＰＬＰ２０００の様々な表面を、反射防止材の単数又は複数の層によってコーティングすることができる。
【００２７】
前記ＰＬＰ２０００の前記実境界面２４００は、図３に図示される例のように、光学的に使用されないので、この境界面２４００は研磨される必要はない。本発明の一実施例において、前記ＰＬＰ２０００の前記境界面２４００は取り付けを容易にするめに原形に（textual）することができる。
【００２８】
本発明の一実施例において、前記入力及び出力表面２２００， ２３００は、解析公式又は光線追跡（ray tracing）によって最適化される。通常は、光源１３００は点光源ではなく、図８に図示されているように幅ｄを有する。すなわち、光源１３００が、幅ｄを有する入力光線を生成する。そのような光源１３００からの光線は、ＰＬＰ２０００内に角度φ１を形成し、ＰＬＰ２０００の出力端部２３００から出力角φ２で出る。ＰＬＰ２０００のサイズが大きくなれば大きくなるほど、前記角度φ１は小さくなり、それによって幅ｄの同じ光源でその出力角φ２は小さくなる。つまり、前記ＰＬＰ２０００の前記入力表面又は端部２２００及び前記出力表面又は端部２３００の領域は、前記ＰＬＰ２０００のサイズとともに増加する。これにより、エテンデューが維持されるか、もしくは前記入力出力間のエテンデュー不一致が最小化される。その結果、小さなＰＬＰ２０００はより大きな出力角度φ２になるが、出力表面積２３００は小さくなる。より大きなＰＬＰ２０００はより小さな出力角度φ２になるが、出力表面積２３００は大きくなる。
【００２９】
次に図９を参照すると、ここには、本発明の一実施例によるＰＬＰ２０００の用途の一例が図示されている。図９のＤＰＲシステム３０００は、図１のＤＰＲシステム１０００に類似している。前記ＴＬＰ１０００を内蔵する変わりに、このＤＰＲシステム３０００は、本発明の一実施例による前記ＰＬＰ２０００を内蔵している。前記ＤＰＲシステム３０００を、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はエルコス（ＬＣＯＳ：liquid crystal on silicon）投影エンジン４１００と使用して照明／投影システム４０００を提供することができる。前記ＰＬＰ２０００からのコリメートされた光出力３１００が、ＬＣＤ／ＬＣＯＳ投影エンジン４１００に入力される。或いはそれに代えて、前記投影システム４０００は、オプションとしての複眼レンズ３１００、及び前記ＰＬＰ２０００の前記出力端部２３００と前記ＬＣＤ／ＬＣＯＳ投影エンジン４１００の入力端部４１１０との間のオプションとしての偏光変換システムの一方又は双方を有する。即ち、前記コリメートされた光出力３１００は、前記ＬＣＤ／ＬＣＯＳ投影エンジン４１００に入る前にオプションとしての複眼レンズ３１００及びオプションとしての偏光変換システム３２００の一方又は双方に入射する。尚、前記光源又はランプ１３００は、ＬＥＤ、超高圧水銀ランプ、マイクロ波駆動式無電極ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、ハロゲンランプ、その他の、前記ＤＰＲシステム３０００との使用に適したランプとすることができる。
【００３０】
本発明の一実施例によれば、前記ＰＬＰ２０００の出力端部２３００の湾曲は、図１２に例示されているように二つの鉛直方向に異なる湾曲を備えて非点収差状にすることができる。前記非点収差ＰＬＰを提供するために、出力端部２３００のＸ及びＹ方向の湾曲は互いに同じであっても、異なっていてもよい。
【００３１】
本発明の一実施例に拠れば、図１０に図示されているように、前記ＰＬＰ２０００の出力端部２３００は、再帰反射部２３１０、好ましくは球形状、を含む。この出力端部２３００の再帰反射部２３１０は、再帰反射を提供するために、反射コーティングによってコーティングされるか、或いは、反射器と結合される。即ち、前記再帰反射部２３１０は、光源１３００によって放出された光の一部をこの光源１３００に戻し反射して再帰反射による光のリサイクルを提供する。
【００３２】
次に、図１１Ａを参照すると、ここには、ＰＬＰ２０００のリサイクリング機能を有する出力端部２３００の斜視図が示されている。前記ＰＬＰの出力端部又は表面２３００は、コリメートされた光を出力するコリメート面２３２０と、放出された光の一部を入力端部２２００と光源１３００とに戻し反射する再帰反射部２３１０とを含む。本発明の一実施例に拠れば、前記図１１Ｂと図１１Ｃとに図示されているように、前記再帰反射部２３１０は、複数の再帰反射部分２３３０を含む。これら各再帰反射部分２３３０は、放物表面対２３４０を含み、第１放物表面２３４０に入射する光が第２放物表面２３４０上にコリメートされ（図１１Ｃに図示されているように）、光源１３００に戻りフォーカスされる。前記再帰反射部分２３３０の個数とサイズは、前記放物表面対２３４０の全ての反射が全反射になり、それによって前記再帰反射部２３１０を反射コーティングによってコーティングする必要性を失くすように決定される。更に、これによって、本発明のＰＬＰ２０００を製造するコスト、特に、このＰＬＰ２０００が成形処理によって製造される場合のコスト、が低減される。
【００３３】
以上説明した本発明は、本発明の構成及び範囲から逸脱することなく多様に改変可能であることが当業者に理解されるであろう。そのような全ての改変構成も下記の請求項の範囲内に含まれるものと理解される。
【図１】
2012502320.tif 000003
【図２】
2012502320.tif 000004
【図３】
2012502320.tif 000005
【図４】
2012502320.tif 000006
【図５】
2012502320.tif 000007
【図６】
2012502320.tif 000008
【図７】
2012502320.tif 000009
【図８】
2012502320.tif 000010
【図９】
2012502320.tif 000011
【図１０】
2012502320.tif 000012
【図１１Ａ】
2012502320.tif 000013
【図１１Ｂ】
2012502320.tif 000014
【図１１Ｃ】
2012502320.tif 000015
【図１２】
2012502320.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月23日(2009.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
擬似ライトパイプであって、以下を有する、
光源からの光線を収集する入力端部、
仮想側壁と、
前記入力端部において収集された前記光線を出力すると共に平行にする出力端部、当該出力端部は凸湾曲を有する、及び
前記入力端部と前記出力端部とを接続して前記入力端部からの前記光線を前記出力端部へと透過する光透過媒体、
ここで、前記出力端部の前記凸湾曲は平行な光線を出力するように選択される。
【請求項２】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、前記入力端部の近傍で、前記出力端部の焦点に位置する。
【請求項３】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、円形、矩形又は多角形の断面領域を有する。
【請求項４】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記凸湾曲は、楕円形である。
【請求項５】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記凸湾曲は、放物線状、双曲線状及び球状のいずれか一つを有する円錐形状である。
【請求項６】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、ガラス、溶融石英、プラスチック及びクオーツの少なくとも一つの材料から形成される。
【請求項７】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、複数の部分から成り、前記入力端部を含む部分は、高温度材から形成されている。
【請求項８】
請求項７に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体の各部分は、ガラス、溶融石英、プラスチック及びクオーツのいずれか一つの材料から形成される。
【請求項９】
請求項８に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部を含む部分は低温ガラス又はプラスチックから形成されている。
【請求項１０】
請求項８に記載の擬似ライトパイプであって、更に、前記光透過媒体の各部分間に空隙を有する。
【請求項１１】
請求項８に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体の各部分は異なる材料から形成されている。
【請求項１２】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光透過媒体は、空気の入力部と、ガラス、溶融石英、プラスチック及びクオーツのいずれか一つの材料から形成された出力部と、を有する。
【請求項１３】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記入力端部の一部は凹湾曲を有する。
【請求項１４】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記湾曲は、前記湾曲が二つの鉛直方向に異なるような非収差状である。
【請求項１５】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部の前記湾曲は、前記入力端部と出力端部との間のエテンデュー不一致を最小化するように選択される。
【請求項１６】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、更に、この擬似ライトパイプを取り付けるための取り付け面を有する。
【請求項１７】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記入力端部と前記出力端部との表面は、反射防止コーティングによってコーティングされている。
【請求項１８】
請求項１に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、ＬＥＤ、マイクロ波ランプ、超高圧水銀ランプ、マイクロ波駆動無電極ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、ハロゲンランプのいずれか一つである。
【請求項１９】
請求項１８に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、二重放物面反射器、再帰反射器付き二重放物面反射器、楕円反射器、フォーカスレンズ付き放物反射器又は二重楕円反射器を備える前記ランプを有する。
【請求項２０】
請求項１９に記載の擬似ライトパイプであって、前記光源は、再帰反射器を有する前記二重放物面反射器を備える前記ランプを含み、前記再帰反射器は迷光線を収集しそれを前記二重放物面反射器へ向きを変更し、前記出力端部から出力される前記平行光線は投影エンジンに入射する。
【請求項２１】
請求項２０に記載の擬似ライトパイプであって、前記投影エンジンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はエルコス（ＬＣＯＳ）投影エンジンである。
【請求項２２】
請求項２０に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部から出力される前記平行光線は、複眼レンズに入射し、その後、前記投影エンジンに入る。
【請求項２３】
請求項２１に記載の擬似ライトパイプであって、前記出力端部から出力される前記平行光線は、複眼レンズと偏光変換システムとに入射し、その後、前記投影エンジンに入る。
【請求項２４】
投影システムであって、以下を有する、
投影エンジン、
ランプと二重放物面反射器と、迷光線を収集しそれを前記二重放物面反射器に向き変更する再帰反射器と、を有する光源、及び
擬似ライトパイプ、当該擬似ライトパイプは以下を有する、
前記光源からの光線を収集する入力端部、
仮想側壁と、
前記入力端部において収集された前記光線を出力すると共に平行にする出力端部、当該出力端部は凸湾曲を有する、及び
記入力端部と前記出力端部とを接続して前記入力端部からの前記光線を前記出力端部へと透過する光透過媒体、
ここで、前記出力端部の前記凸湾曲は平行な光線を出力するように選択される。
【請求項２５】
請求項２４に記載の投影システムであって、前記投影エンジンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はエルコス（ＬＣＯＳ）投影エンジンである。
【請求項２６】
請求項２４に記載の投影システムであって、更に、前記擬似ライトパイプの前記出力端部と前記投影エンジンとの間に設けられた複眼レンズを有する。
【請求項２７】
請求項２６に記載の投影システムであって、更に、前記複眼レンズと前記投影エンジンとの間に設けられた偏光変換システムを有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
次に図９を参照すると、ここには、本発明の一実施例によるＰＬＰ２０００の用途の一例が図示されている。図９のＤＰＲシステム３０００は、図１のＤＰＲシステム１０００に類似している。前記ＴＬＰ１０００を内蔵する変わりに、このＤＰＲシステム３０００は、本発明の一実施例による前記ＰＬＰ２０００を内蔵している。前記ＤＰＲシステム３０００を、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はエルコス（ＬＣＯＳ：liquid crystal on silicon）投影エンジン４１００と使用して照明／投影システム４０００を提供することができる。前記ＰＬＰ２０００からのコリメートされた光出力３１００が、ＬＣＤ／ＬＣＯＳ投影エンジン４１００に入力される。或いはそれに代えて、前記投影システム４０００は、オプションとしての複眼レンズ３２００、及び前記ＰＬＰ２０００の前記出力端部２３００と前記ＬＣＤ／ＬＣＯＳ投影エンジン４１００の入力端部４１１０との間のオプションとしての偏光変換システム３３００の一方又は双方を有する。即ち、前記コリメートされた光出力３１００は、前記ＬＣＤ／ＬＣＯＳ投影エンジン４１００に入る前にオプションとしての複眼レンズ３２００及びオプションとしての偏光変換システム３３００の一方又は双方に入射する。尚、前記光源又はランプ１３００は、ＬＥＤ、超高圧水銀ランプ、マイクロ波駆動式無電極ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、ハロゲンランプ、その他の、前記ＤＰＲシステム３０００との使用に適したランプとすることができる。
【国際調査報告】
2012502320.tif 000017