(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴースト像を減らすことが可能である投射表示システムであって、
少なくとも一つの光ビームを放出する光源、並びに
第一の面及び前記第一の面に対向する第二の面を有する視野レンズ
を含む照明システム、
並びに、
前記視野レンズ及び
前記光源によって放出される前記光ビームを反射する、前記視野レンズの前記第二の面に隣接して取り付けられる光弁
を利用する画像システム
を含み、
前記第一の面は、少なくとも一つの反射エリアを含み、
前記光弁から前記反射するエリアへ反射された前記光ビームは、前記反射エリアにより前記光弁の外部の領域へさらに反射され、
前記視野レンズの前記第一の面の曲率半径は、５０ｍｍから５００ｍｍまでの範囲にわたる投射表示システム。
【請求項２】
前記視野レンズは、非球面である請求項１記載の投射表示システム。
【請求項３】
前記第一の面は、ある軸のまわりに曲線を旋回させることによって形成され、
前記曲線に関する式は、
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ２／［１＋（１−（１＋Ｋ）＊（１／Ｒ）２＊Ｙ２）］１／２＋Ａ＊Ｙ４＋Ｂ＊Ｙ６＋Ｃ＊Ｙ８＋Ｄ＊Ｙ１０
であり、
Ｒは、曲率半径であり、
Ｒ〜８０ｍｍ、Ｋ〜０、Ａ〜−２．３８９２×１０−６、Ｂ〜−７．２９８０×１０−８、Ｃ〜−２．５２８７×１０−１０、及びＤ〜２．９４８８×１０−１３である請求項２記載の投射表示システム。
【請求項４】
前記視野レンズは、球面である請求項１記載の投射表示システム。
【請求項５】
色発生器、光均一デバイス、及び照明レンズセットをさらに含む請求項１記載の投射表示システム。
【請求項６】
投射レンズセットをさらに含む請求項１記載の投射表示システム。
【請求項７】
前記光弁は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）である請求項１記載の投射表示システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射表示システム、より詳しくは、ゴースト像を減らすことが可能な投射表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気光学技術の急速な発展は、投射表示デバイスを仕事場及び家の両方に普及させてきた。投射表示デバイスは、ディスプレイに画像を投射し、それまでは、ゴースト像のようないくつかのぼけを発生させる。ゴースト像は、投射される画像の性能を落とし、結果として投射表示デバイスを設計するための関心事になる。
【０００３】
先行技術に従う投射表示システム１０である図１を参照してください。投射表示システム１０は、照明システム１１０及び画像システム１２０を含む。照明システム１１０に関する限り、光源１１１によって放出されると共に反射体１１２から反射される白色の光ビームは、色環のような色発生器１１３上へ収束する。色発生器１１３は、白色の光ビームを有色の光ビームへ変換するための一連の赤色、緑色、及び青色のフィルターを含む。色発生器１１３を去った後、有色の光ビームは、積分棒又はレンズアレイのような光均一デバイス１１４及び照明レンズセット１１５を連続して通過し、反射鏡１１６に到達する。反射鏡１１６は、視野レンズ１１７を通じて、最後にデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のような光弁１２１上へ、有色の光ビームを反射する。光弁１２１によって反射されると、光弁１２１上へ投射される有色の光ビームは、視野レンズ１１７を再び通過する。次に有色の光ビームは、投射レンズ１２２に浸透し、スクリーン１２４上へ投射し、画像システム１２０を構成する。
【０００４】
基板に取り付けられる光弁１２１は、行列に配置される複数の画素レンズで形成され、各画素レンズは、１２度の範囲内で、ある軸のまわりに旋回可能に回転することが可能である。画素レンズは、投射レンズ１２２の内部における領域上に入射光ビームを反射し、光弁１２１がオン状態にあるとき、入射光ビームは、スクリーン１２４上へ投射することができる。光弁１２１が、オフ状態にあるとき、画素レンズは、投射レンズ１２２の外部、もちろんスクリーン１２４の外部、の領域上へ入射光ビームを反射する。
【０００５】
しかしながら、全ての有色の光ビームが、光弁１２１からスクリーン１２４上へ直接投射するとは限らないことになる。先行技術に従って投射表示システム１０のゴースト像の光路を示す、図２Ａ乃至図２Ｃを参照してください。光弁１２１がオン状態にあると、光源１１１によって放出される白色の光ビームは、色発生器１１３、光均一デバイス１１４、照明レンズセット１１５、反射鏡１１６、及び視野レンズ１１７を連続して通過すると共に、光弁１２１上へ投射することになる。光弁１２１は、視野レンズ１１７上へ有色の光ビームを再び反射し、視野レンズ１１７の第一の面１１７１は、光弁１２１上へ後方に有色の光ビームを反射し、第二の反射の有色の光ビームを発生させる。図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、光弁１２１は、まだ、投射レンズ１２２を通じてスクリーン１２４上へ第二の反射の有色の光ビームを反射し、いわゆるゴースト像１２４１を形成する。ゴースト像１２４１に対応すると共に光弁１２１の近くの位置に置かれる、対応する焦点Ｆは、焦点Ｆから光弁１２１へ向かう方向に沿って延びる仮想のゴースト像の光源１２１１を形成する。仮想のゴースト像の光源１２１１は、スクリーン１２４上へ色の光ビームを投射してゴースト像１２４１を発生させる。ゴースト像１２４１は、疑いもなく、投射表示システム１０の性能を落とす。
【０００６】
先行技術に従ってゴースト像を減らすことが可能である第一の投射表示システムの概略図である図３Ａ乃至図３Ｃを参照してください。第一の投射表示システムにおいて、５０ｍｍより小さい曲率半径Ｒをもつ凸面は、視野レンズ１１７の第一の面１１７２上に形成される。有色の光ビームが、光弁１２１上へ投射すると共に光弁１２１が、視野レンズ１１７上へ有色の光ビームを反射すると、凸面は、光弁１２１及び凸面の間における焦点Ｆ１へ、反射された有色の光ビームを反射すると共に集束させる。反射された有色の光ビームは、光弁１２１へ向けて伝わり続けて、光の広がりエリア１２１２を形成する。光弁１２１は、投射レンズ１２２を通じてスクリーン１２４上へ、反射された有色の光ビームを反射し、広がり画像１２４２を形成し、ゴースト像を減らす。広がり画像１２４２は、ゴースト像ではなく、第一の投射表示システムに対する減少したコントラストである。
【０００７】
先行技術に従ってゴースト像を減らすことが可能である第二の投射表示システムの概略図である図４Ａ乃至図４Ｃを参照してください。第二の投射表示システムにおいて、０ｍｍより小さい曲率半径Ｒをもつ凹凸の面が、視野レンズ１１７の第一の面１１７３上に形成される。有色の光ビームが光弁１２１上へ投射し、光弁１２１が、視野レンズ１１７上へ有色の光ビームを反射すると、凹凸の面が、光弁１２１へ向けて、反射された有色の光ビームを発散させて、光の広がりエリア１２１３を形成する。光の広がりエリアは、仮想の焦点Ｆ２を有する。光弁１２１は、投射レンズ１２２を通じてスクリーン１２４上へ、反射された有色の光ビームを反射し、別の広がり画像１２４３を形成する。広がり画像１２４３もまたゴースト像ではなく、また第二の投射表示システムに対する減少したコントラストである。
【０００８】
上述の先行技術の投射表示システムは、コントラストを犠牲にしてゴースト像の問題を解決する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、請求する発明の目的は、ゴースト像を有効に減らすことができる投射表示システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求する発明に従って、投射表示システムは、照明システム及び画像システムを含む。投射表示システムは、少なくとも一つの光ビームを放出するための光源、並びに第一の面及び第一の面に対向する第二の面を有する視野レンズを有し、第一の面は、少なくとも一つの反射エリアを有する。画像システムは、視野レンズ、及び光源によって放出される光ビームを反射するために視野レンズの第二の面に隣接して取り付けられる光弁を利用する。光弁から界面反射するエリアまで反射された光ビームは、反射エリアによって光弁の外部の領域へさらに反射される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求する発明のこれら及び他の目的は、様々な図及び図面において説明する、以下の好適な実施例の詳細な説明を読んだ後、当業者に疑いなく明白になると思われる。
【００１２】
本発明に従って投射表示システム２０を示す図５を参照してください。投射表示システム２０は、照明システム２１０及び画像システム２２０を含む。照明システム２１０に関する限り、光源２１１によって放出されると共に反射体２１２から反射される白色の光ビームは、色環のような色発生器２１３上に集束する。色発生器２１３は、白色の光ビームを有色の光ビームへ変換するための一連の赤色、緑色、及び青色のフィルターを含む。色発生器２１３を去った後、有色の光ビームは、積分棒又はレンズアレイのような光均一デバイス２１４、及び照明レンズセット２１５を連続して通過し、反射鏡２１６に到達する。反射鏡２１６は、視野レンズ２１７を通じて、最後にデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のような光弁２２１上へ、有色の光ビームを反射する。光弁２２１によって反射されると、光弁２２１上へ投射された有色の光ビームは、視野レンズ２１７を再び通過する。次に、有色の光ビームは、投射レンズ２２２を通じて浸透し、スクリーン２２４上へ投射し、画像システム２２０を構成する。
【００１３】
光弁２２１がオン状態にあるとき（光弁２２１に対するオン状態の定義は、先行技術の投射表示システムの光弁１２１に対するものと同じである）、光源２１１によって放出される白色の光ビームは、色発生器２１３、光均一デバイス２１４、照明レンズセット２１５、反射鏡２１６、及び視野レンズ２１７を連続して通過すると共に光弁２２１上へ投射することになる。次に光弁２２１は、投射レンズ２２２を通じてスクリーン２２４上へ有色の光ビームを直接反射する。
【００１４】
光弁２２１がオフ状態にあるとき（光弁２２１に対するオフ状態の定義は、先行技術の投射表示システムの光弁１２１に対するものと同じである）、光源２１１によって放出される白色の光ビームは、色発生器２１３、光均一デバイス２１４、照明レンズセット２１５、反射鏡２１６、及び視野レンズ２１７を連続して通過すると共に光弁２２１上へ投射することになる。次に光弁２２１は、視野レンズ２１７の第一の面２１７１上に形成される反射エリア２１７２上へ有色の光ビームを反射する。反射エリア２１７２は、第一の面２１７１の境界に隣接した領域に配置される。反射エリア２１７２は、光弁２２１から光弁２２１の外部の領域へ反射された有色の光ビームを反射し、先行技術の第二の反射の有色の光ビームに源を発するゴースト像を減らす。
【００１５】
光弁２２１の外部の領域へ望まれない有色の光ビームを有効に反射する必要条件を満たすように、反射エリア２１７２を具体的に設計する。
【００１６】
本発明に関する実験に従って、ある軸のまわりで旋回することによって第一の面２１７１を形成するために、ある曲線を適用する。その曲線に対する式は、
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ２／［１＋（１−（１＋Ｋ）＊（１／Ｒ）２＊Ｙ２）］１／２＋Ａ＊Ｙ４＋Ｂ＊Ｙ６＋Ｃ＊Ｙ８＋Ｄ＊Ｙ１０
であり、ここでＲは、曲率半径であり、５０ｍｍ及び５００ｍｍの間の範囲にわたり、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、投射表示システム２０に従う変数である。
【００１７】
例えば、Ｒが８０ｍｍに等しいとすれば、Ｋ〜０、Ａ〜−２．３８９２×１０−６、Ｂ〜−７．２９８０×１０−８、Ｃ〜−２．５２８７×１０−１０、及びＤ〜２．９４８８×１０−１３である。
【００１８】
本発明に従う第一の実施例の概略図である図６を参照してください。図６において、反射エリア２１７２は、非球面である。入射光ビームが、界面反射エリア２１７２上へ投射すると、曲率半径Ｒを有する反射エリア２１７２は、光弁２２１の外部の領域へ入射光ビームを反射することができる。従って、入射光ビームは、投射レンズ２２２に入ると共にスクリーン２２４上へ投射することにならず、ゴースト像を減らす。曲率半径Ｒは、５０ｍｍ乃至５００ｍｍの間の範囲にわたる。
【００１９】
本発明に従う第二の実施例の概略図である図７を参照してください。図７において、第一の面３１７１の反射エリア３１７２は、球面である。その球面の曲率半径Ｒもまた、５０ｍｍ乃至５００ｍｍの間の範囲にわたる。例えば、曲率半径Ｒが５００ｍｍであるとすれば、反射エリア３１７２は、光弁２２１の外部の領域へ入射光ビームを反射することになる。従って、入射光ビームは、投射レンズ２２２に入ると共にスクリーン２２４上へ投射することにならず、またゴースト像も減らす。
【００２０】
先行技術の投射表示システムとは対照的に、本発明は、具体的に設計された視野レンズでゴースト像を減らすための投射表示システムを提供することができる。
【００２１】
上記の本発明の詳細な説明に従えば、当業者は、本発明の教示を維持すると同時に、デバイスの多数の修飾及び変更をしてもよいことを容易に認めると思われる。従って、上記開示を、添付した請求項の境界及び限界によってのみ限定されるものと解釈するべきである。
【発明の効果】
【００２２】
投射表示システムが、投射表示システムの光弁の外部の領域へ望まれない光ビームを反射するための適切な曲率半径をもつ視野レンズを使用することによって、ゴースト像を減らすことができることは、請求する発明の利点である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】  先行技術に従う投射表示システムの概略図である。
【図２】  図１の投射表示システムがどのように画像のゴーストを発生させるかを示す概略図である。
【図３】  Ａ乃至Ｃは、先行技術に従ってゴースト像を減らすことができる投射表示システムの概略図である。
【図４】  Ａ乃至Ｃは、先行技術に従ってゴースト像を減らすことができる別の投射表示システムの概略図である。
【図５】  本発明に従う投射表示システムの概略図である。
【図６】  本発明に従ってゴースト像を減らす方法の概略図である。
【図７】  本発明に従ってゴースト像を減らす別の方法の概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０、２０    投射表示システム
１１０、２１０    照明システム
１１１、２１１    光源
１１２、２１２    反射体
１１３、２１３    色発生器
１１４、２１４    光均一デバイス
１１５、２１５    照明レンズセット
１１６、２１６    反射鏡
１１７、２１７    視野レンズ
１２０、２２０    画像システム
１２１、２２１    光弁
１２２、２２２    投射レンズ
１２４、２２４    スクリーン
１１７１、１１７２、１１７３、２１７１、３１７１    第一の面
１２１１    ゴースト像の光源
１２１２、１２１３    光の広がりエリア
１２４１    ゴースト像
１２４２、１２４３    広がり画像
２１７２、３１７２    反射エリア
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２    焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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