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技術 多重投影システム及びこれを用いた表示システム

出願人 揚明光學股ふん有限公司
発明者 イ-フセ・チェンチャオ・シュン・チェン
出願日 2013年9月27日 (7年2ヶ月経過) 出願番号 2013-202743
公開日 2014年4月21日 (6年7ヶ月経過) 公開番号 2014-071456
状態 特許登録済
技術分野 投影装置 レンズ系 顕微鏡、コンデンサー 電気信号の光信号への変換
主要キーワード 表示チップ 水平偏差 配置モード 変位距離 光処理ユニット スクリーンセット 水平位 軸ずれ補正
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年4月21日)のものです。
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図面 (13)

課題

本発明は、薄型化傾向及び現在の市場家電製品需要に従って、従来技術の同種類システムと比べて相対的に薄い厚さ又は狭い幅を有している。

解決手段

本発明は、多重投影システム及びこれを用いた表示システムを提出する。ビームに含まれる複数の影像スクリーン上に投影するための投影システムは、前記ビームを提供するビーム源と、前記ビーム源に近接して配置され、正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターに近接して配置される撮像素子と、を含み、前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影する。

概要

背景

関連出願と優先権主張の相互参照
本出願は、中華人民共和国国家知識産権局での2012年9月28日に出願された特許出願第201210371296.9号に基づく利益を主張し、当該特許出願の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。

従来技術においては、多重投影システムに関してなされた複数の構造を有し、多重投影システムは、互いに依存する一連の複数の影像を合成することができる。これらの複数の影像は、複数の画像を表示時の一つの影像として構築するように、それぞれ単一又は複数の投影機からスクリーン上に投影されて、一つの影像またはシームレス完全な影像になる。あるいは、多重投影表示システムは、複数の影像を表示することができる。これらの複数の影像は、互いに独立しており、それぞれ単一又は複数の投影機からスクリーン、スクリーンセット、又は任意のターゲット領域上に投影される。

従来の多重投影表示システムにおいて、軸ずれ光弁(off-axis light valve)を備えた光学エンジンは、投影される複数の影像を運ぶビームを提供するために一般的に必要とされる。図1(a)は、従来の多重投影表示システムを示すx−y平面における上面模式図である。図1(b)は、光学エンジンにおける従来の軸ずれ光弁の表示面に表示された複数の影像を示すy−z平面の側面視での模式図である。

図1(a)における多重投影表示システム100は、光学エンジン(図示しない)を含む。前記光学エンジンは、複数の影像を運ぶビームを生成するための軸ずれ光弁105と、第一ミラー101及び第二ミラー102を含む一対のX型ダイクロイックミラー(dichroic mirror)と、第三ミラー103及び第四ミラー104を含む一対の投射ミラーと、スクリーン107とを含む。軸ずれ光弁105は、二つの影像(影像Aと影像B)を運ぶビーム106を形成するために用いられる。影像Aは、レンズ110の前方のビーム106の上半部に表示される。影像Bは、レンズ110の前方のビーム106の下半部に表示される。図1(b)に示すように、影像AとBのそれぞれは、軸ずれ光弁105の表示面上にある上部表示領域RAと下部表示領域RBから供給される。第一ミラー101及び第二ミラー102のそれぞれは、ビーム106の上半部及び下半部を第三ミラー103及び第四ミラー104に反射して影像Aから影像Bを分割するために利用される。これにより、ビーム106における複数の影像AとBは、第三ミラー103及び第四ミラー104に反射されるように分割され、最終的にスクリーンに表示される。第一ミラー101と第三ミラー103は、同じ上位レベルに配置され、第二ミラー102と第四ミラー104は、同じ下位レベルに配置され、前記上位レベルは、下位レベルよりも高い。

図1(b)に詳細に示すように、軸ずれ光弁105は、機械的な中心軸108、上部表示領域RA及び下部表示領域RBを有する。上部表示領域RAと下部表示領域RBのそれぞれは、複数の影像A、Bを有するビーム106を搬送すると、バックライト協働して合成する影像A、Bを表示するためのものである。ビーム106がレンズ111を介して伝播し、最後にスクリーン107に表示される。上部表示領域RAと下部表示領域RBは、光軸109及び光軸110を有する。光軸109及び光軸110のそれぞれは、機械的な中心軸線108からオフセットされている。軸ずれ光弁105は、通常、影像マイクロ表示ユニット又は光処理ユニットであり、最新のいくつかの影像マイクロ表示チップ又はデジタル光処理技術を利用し、例えば、デジタルマイクロミラーデバイスDMDチップエルコス(LCoS)チップ及び透過型液晶表示(LCD)チップを利用する。

影像AとBは、多重投影表示システムによって相互に依存し、最終的に一つの完全な影像に合成し、スクリーン107に表示される。二重の影像AとBを正確に結合するために、影像AとBはスクリーン107上の水平および垂直の両方向に互いに整列する必要がある。しかしながら、多重投影表示システムに導入された軸ずれ光弁については、軸ずれ光弁105から出射されたビーム106が、通常の非軸ずれ光弁と比べて相対的に大きい光角を有するため、影像AとBの水平及び垂直方向の整列を引き起こすように、ミラー101、102、103及び104のそれぞれは、二次元の傾斜を有し、軸ずれ光弁105からできる限り離れて配置される。これにより、多重投影表示システムは、全体の幅又は高さが逆に増加する。

したがって、本出願人は、このような従来の課題を解決するために、実験と研究を重ねた結果を通じて、多重投影システム及びこれを用いた表示システムを開発して提案する。

概要

本発明は、薄型化傾向及び現在の市場家電製品需要に従って、従来技術の同種類システムと比べて相対的に薄い厚さ又は狭い幅を有している。本発明は、多重投影システム及びこれを用いた表示システムを提出する。ビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための投影システムは、前記ビームを提供するビーム源と、前記ビーム源に近接して配置され、正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターに近接して配置される撮像素子と、を含み、前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影する。

目的

従来の多重投影表示システムにおいて、軸ずれ光弁(off-axis light valve)を備えた光学エンジンは、投影される複数の影像を運ぶビームを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

ビームに含まれる複数の影像スクリーン上に投影するための表示システムであって、前記ビームを提供する光弁と、前記光弁と光学的に結合され、第一光軸及び正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターと光学的に結合され、前記第一光軸と非同軸の第二光軸を有する光学撮像素子と、を含み、前記光弁からの前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記光学撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影することを特徴とする表示システム。

請求項2

前記正倍率の範囲は、1.0〜3.0であり、前記表示システムは、光を提供する光源と、光入射面及び光出射面を有する集光ロッドと、更に含み、前記光源は、ランプ発光ダイオードレーザー及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた一つであり、前記光源、前記集光ロッド及び前記光弁は、以下のように構成され、前記光源から発射された光が前記光入射面から入射し、前記光出射面から出射することで前記集光ロッドを通過し、前記ビームを形成するように前記光弁に伝達し、前記集光ロッドが前記光を統合し及び均一化して、前記影像スプリッターに入射する前記ビームが相対的に小さい光角を有するように前記光を楕円形光角にあることを引き起こし、前記光弁は、デジタルマイクロミラーディスプレイチップエルコス(liquid-crystal-on-silicon)チップ及び透過型液晶ディスプレイチップからなる群から選ばれ、前記光弁は、影像表示ユニット又は光処理ユニットとして機能し、前記光弁は、複数の影像を含む前記ビームを形成するように前記光源と前記集光ロッドと協働して前記複数の影像を前記光に関連付けることを特徴とする請求項2に記載の表示システム。

請求項3

前記影像スプリッターは、前記光弁に向ける光弁側にある第一レンズ群と、前記光学撮像素子に向ける光学撮像素子側にある第二レンズ群と、を更に有し、前記第一レンズ群は、前記ビームに対し第一収束を実行するために機能し、前記複数の影像が互いに重ならない状態になるように前記ビームにおける前記複数の影像を分割し、前記第二レンズ群は、前記ビームに対し第二収束を実行するために機能し、前記第一レンズ群は、正レンズ負レンズ及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記第二レンズ群は、正レンズ、負レンズ及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記第一レンズ群と共に、前記第一光軸に同軸に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示システム。

請求項4

エタンデュ不変理論(Etendue optical invariant theory)に従い、前記影像スプリッターが前記正倍率を有する時、前記光学撮像素子に入射する前記ビームは、相対的に小さな光角を有し、前記複数の影像は、互いに独立している状態又は相互に依存している状態にあり、前記第一光軸と前記第二光軸の間には、オフセットがあり、即ち、前記影像スプリッター及び前記光学撮像素子は、非同軸に配置され、前記影像スプリッター及び前記光学撮像素子との間の反射要素セットがあり、前記反射要素セットは、前記ビームを複数のビームを分割し、分割された前記複数のビームを複数の光学撮像素子のうちの一つに配向し、前記表示システムは、背面投影表示システムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の表示システム。

請求項5

ビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための投影システムであって、前記ビームを提供するビーム源と、前記ビーム源に近接して配置され、正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターに近接して配置される撮像素子と、を含み、前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影することを特徴とする投影システム。

請求項6

前記影像スプリッターは、第一光軸を有し、前記撮像素子は、前記第一光軸と非同軸の第二光軸を有し、前記ビーム源は、前記ビームを提供する光源と、光入射面及び光出射面を有する集光ロッドと、光弁と、更に含み、前記光源、前記集光ロッド及び前記光弁は、以下のように構成され、前記光源から発射された前記光が前記光入射面から入射し、前記光出射面から出射することで前記集光ロッドを通過し、前記ビームを形成するように前記光弁に伝達し、前記集光ロッドが前記光を統合し及び均一化して、前記影像スプリッターに入射する前記ビームが相対的に小さい光角を有するように前記光を楕円形光角にあることを引き起こし、前記光弁は、デジタルマイクロミラーディスプレイチップ、エルコス(liquid-crystal-on-silicon)チップ及び透過型液晶ディスプレイチップからなる群から選ばれ、前記光弁は、影像表示ユニット又は光処理ユニットとして機能し、複数の影像を含む前記ビームを形成するように前記光源と前記集光ロッドと協働して前記複数の影像を前記光に関連付けることを特徴とする請求項5に記載の投影システム。

請求項7

前記影像スプリッターは、前記光弁に向ける光弁側にある第一レンズ群と、前記光学撮像素子に向ける光学撮像素子側にある第二レンズ群と、を更に有し、前記第一レンズ群は、前記ビームに対し第一収束を実行するために機能し、前記複数の影像が互いに重ならない状態になるように前記ビームにおける前記複数の影像を分割し、前記第二レンズ群は、前記ビームに対し第二収束を実行するために機能することを特徴とする請求項5又は6に記載の投影システム。

請求項8

ビーム源からのビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための投影システムであって、前記ビーム源と前記スクリーンとの間に配置され、正倍率を有する影像スプリッターを含むことを特徴とする投影システム。

技術分野

0001

本発明は、投影システム及びこれを用いた表示システムに関し、特に、多重投影システム及びこれを用いた表示システムに関する。

背景技術

0002

関連出願と優先権主張の相互参照
本出願は、中華人民共和国国家知識産権局での2012年9月28日に出願された特許出願第201210371296.9号に基づく利益を主張し、当該特許出願の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。

0003

従来技術においては、多重投影システムに関してなされた複数の構造を有し、多重投影システムは、互いに依存する一連の複数の影像を合成することができる。これらの複数の影像は、複数の画像を表示時の一つの影像として構築するように、それぞれ単一又は複数の投影機からスクリーン上に投影されて、一つの影像またはシームレス完全な影像になる。あるいは、多重投影表示システムは、複数の影像を表示することができる。これらの複数の影像は、互いに独立しており、それぞれ単一又は複数の投影機からスクリーン、スクリーンセット、又は任意のターゲット領域上に投影される。

0004

従来の多重投影表示システムにおいて、軸ずれ光弁(off-axis light valve)を備えた光学エンジンは、投影される複数の影像を運ぶビームを提供するために一般的に必要とされる。図1(a)は、従来の多重投影表示システムを示すx−y平面における上面模式図である。図1(b)は、光学エンジンにおける従来の軸ずれ光弁の表示面に表示された複数の影像を示すy−z平面の側面視での模式図である。

0005

図1(a)における多重投影表示システム100は、光学エンジン(図示しない)を含む。前記光学エンジンは、複数の影像を運ぶビームを生成するための軸ずれ光弁105と、第一ミラー101及び第二ミラー102を含む一対のX型ダイクロイックミラー(dichroic mirror)と、第三ミラー103及び第四ミラー104を含む一対の投射ミラーと、スクリーン107とを含む。軸ずれ光弁105は、二つの影像(影像Aと影像B)を運ぶビーム106を形成するために用いられる。影像Aは、レンズ110の前方のビーム106の上半部に表示される。影像Bは、レンズ110の前方のビーム106の下半部に表示される。図1(b)に示すように、影像AとBのそれぞれは、軸ずれ光弁105の表示面上にある上部表示領域RAと下部表示領域RBから供給される。第一ミラー101及び第二ミラー102のそれぞれは、ビーム106の上半部及び下半部を第三ミラー103及び第四ミラー104に反射して影像Aから影像Bを分割するために利用される。これにより、ビーム106における複数の影像AとBは、第三ミラー103及び第四ミラー104に反射されるように分割され、最終的にスクリーンに表示される。第一ミラー101と第三ミラー103は、同じ上位レベルに配置され、第二ミラー102と第四ミラー104は、同じ下位レベルに配置され、前記上位レベルは、下位レベルよりも高い。

0006

図1(b)に詳細に示すように、軸ずれ光弁105は、機械的な中心軸108、上部表示領域RA及び下部表示領域RBを有する。上部表示領域RAと下部表示領域RBのそれぞれは、複数の影像A、Bを有するビーム106を搬送すると、バックライト協働して合成する影像A、Bを表示するためのものである。ビーム106がレンズ111を介して伝播し、最後にスクリーン107に表示される。上部表示領域RAと下部表示領域RBは、光軸109及び光軸110を有する。光軸109及び光軸110のそれぞれは、機械的な中心軸線108からオフセットされている。軸ずれ光弁105は、通常、影像マイクロ表示ユニット又は光処理ユニットであり、最新のいくつかの影像マイクロ表示チップ又はデジタル光処理技術を利用し、例えば、デジタルマイクロミラーデバイスDMDチップエルコス(LCoS)チップ及び透過型液晶表示(LCD)チップを利用する。

0007

影像AとBは、多重投影表示システムによって相互に依存し、最終的に一つの完全な影像に合成し、スクリーン107に表示される。二重の影像AとBを正確に結合するために、影像AとBはスクリーン107上の水平および垂直の両方向に互いに整列する必要がある。しかしながら、多重投影表示システムに導入された軸ずれ光弁については、軸ずれ光弁105から出射されたビーム106が、通常の非軸ずれ光弁と比べて相対的に大きい光角を有するため、影像AとBの水平及び垂直方向の整列を引き起こすように、ミラー101、102、103及び104のそれぞれは、二次元の傾斜を有し、軸ずれ光弁105からできる限り離れて配置される。これにより、多重投影表示システムは、全体の幅又は高さが逆に増加する。

0008

したがって、本出願人は、このような従来の課題を解決するために、実験と研究を重ねた結果を通じて、多重投影システム及びこれを用いた表示システムを開発して提案する。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、多重投影表示システムと呼ばれる多重投影表示システムの構造及びこれを用いた構造の表示システムを提出する。多重投影表示システムのための提案された構造の全体は、従来技術の同種類システムと比べて、相対的に薄い厚さ又は狭い幅を有している。

課題を解決するための手段

0010

従来技術に鑑み、本発明は、ビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための表示システムを提出する。前記表示システムは、前記ビームを提供する光弁と、前記光弁と光学的に結合され、第一光軸及び正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターと光学的に結合され、前記第一光軸と非同軸の第二光軸を有する光学撮像素子と、を含み、前記光弁からの前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記光学撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影することを特徴とする。

0011

上述の目的を達成するために、ビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための投影システムを提出する。前記投影システムは、前記ビームを提供するビーム源と、前記ビーム源に近接して配置され、正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターに近接して配置される撮像素子と、を含み、前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影することを特徴とする。

0012

上述の目的を達成するために、ビーム源からのビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための投影システムを提出する。前記投影システムは、前記ビーム源と前記スクリーンとの間に配置され、正倍率を有する影像スプリッターを含むことを特徴とする。

発明の効果

0013

本発明は、多重投影システム及びこれを用いた表示システムを提出することにより、従来技術の同種類システムと比べて、相対的に薄い厚さ又は狭い幅を有している。

図面の簡単な説明

0014

従来の多重投影表示システムを示すx−y平面における上面模式図である。
光学エンジンにおける従来の軸ずれ光弁の表示面に表示された複数の影像を示すy−z平面の側面視での模式図である。
本発明の実施形態に係る多重投影表示システムを示すx−y平面における上面模式図である。
本発明の実施形態に係る水平配列型の軸ずれ光弁を示すy−z平面における正面模式図である。
本発明の実施形態に係る垂直配列型の軸ずれ光弁を示すy−z平面における正面模式図である。
本発明の実施形態に係る影像スプリッターの構造を示すy−z平面における側面模式図である。
本発明の実施形態に係る影像スプリッターと光学撮像素子との間の模範的な構成例を示すx−y平面における上面模式図である。
本発明の実施形態に係る影像スプリッターと光学撮像素子との間の模範的な構成例を示すx−y平面における上面模式図である。
本発明の実施形態に係る影像スプリッターと光学撮像素子との間の模範的な構成例を示すx−y平面における上面模式図である。
本発明の実施形態に係る影像スプリッターと光学撮像素子を光学的に結合する非同軸な配置モードを示すy−z平面における平面模式図である。
本発明の実施形態に係る影像スプリッターと光学撮像素子を光学的に結合する非同軸な配置モードを示すy−z平面における平面模式図である。
本発明の実施形態に係る集光ロッドを備えた多重投影表示システムを示す概略図である。

実施例

0015

以下のように、本発明を実施例に基づいて詳述するが、あくまでも例示であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載されており、さらに特許請求の範囲の記載と均等な意味及び範囲内での全ての変更を含んでいる。

0016

図2は、本発明の実施形態に係る多重投影表示システムを示すx−y平面における上面模式図である。図2における多重投影表示システム200は、ビームに含まれる複数の影像をスクリーン207上に投影するための表示システムであり、光弁201と、影像スプリッター202と、光学撮像素子203と204(二次結像素子投射装置とも呼ばれる)、分割反射素子セット205と、投影反射素子セット206と、スクリーン207と、を含む。分割反射素子セット205は、互いに上下に交差している二つのダイクロイックミラー205aと205bを更に含む。投影反射素子セット206は、二つのミラー206aと206bを更に含む。ミラー206aと206bは、好ましくは、対称的に構成されている。

0017

本発明の一つの実施形態において、多重投影表示システム200は、多重投影コアを含む。前記多重投影コアは、光弁201と、影像スプリッター202と、光学撮像素子203と204、分割反射素子セット205と、投影反射素子セット206と、を含む。勿論、前記多重投影コアは、スクリーン207を加えて多重投影表示システム200を形成する。多重投影表示システム200は、好ましくは、背面投影表示システムであり、一つの実施形態では、多重投影表示システム200は、前面投影表示システムであってもよい。

0018

影像スプリッター202は、光弁201及び光学撮像素子203、204と光学的に結合され、光弁201と光学撮像素子203、204との間に配置される。影像スプリッター202は、光弁201によって生成されたビームを受信する。前記ビームは、複数の影像を搬送するものである。前記複数の影像は、互いに依存してもよく、独立してもよい。影像スプリッター202は、前記複数の影像を互いに重ならないように前記ビームにおける前記複数の影像を分割し、影像分割されたビームを反射素子セット205に転送するように機能している。分割反射素子セット205におけるダイクロイックミラー(上部ミラー)205a及びダイクロイックミラー(下部ミラー)205bは、複数の画像のそれぞれの完全性を維持するように設計され、前記影像分割されたビームを分割して複数の分割ビームを形成する。同時に、上部ミラー205a及び下部ミラー205bのそれぞれは、完全な影像が搬送される前記分割ビームの各々を光学撮像素子203と204のいずれかに配向する。光学撮像素子203と204のそれぞれは、分割ビームに対し、軸ずれ補正ズーミング色収差及びエラーの除去、投影や集束の調整に関する機能を提供し、次いで、投影反射素子セット206に調整されたビームを転送し、スクリーン207上に投影する。最後に、前記調整されたビームに搬送される完全な影像のそれぞれは、スクリーン207の異なる領域に表示される。

0019

多重投影表示システム200は、光源を更に含む。前記光源は、光を提供するために機能しており、好ましくは、超高圧(UHP)ランプ発光ダイオードレーザー及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた一つである。光弁201は、影像表示ユニット又は光処理ユニットとして機能し、複数の影像を含むビームを形成するように前記光源と協働して前記複数の影像を前記光に関連付ける。光弁201は、デジタルマイクロミラーディスプレイ(DMD)チップ、エルコス(LCoS)チップ及び透過型液晶ディスプレイ(LCD)チップからなる群から選ばれた一つである。光弁201はDMDチップであれば、前記光源と光弁201との間に選択的に配置されたカラーホイール(color wheel)がある。これにより、前記光源から出射された光は、光弁201を通過した後、複数の影像が搬送されるビームに変換され、光弁201は、複数の影像が搬送されるビームを提供することができる。

0020

本発明の一つの実施形態において、光弁201は、好ましくは、複数の影像を提供するための軸ずれ光弁である。図3(a)と図3(b)のそれぞれは、本発明の実施形態に係る水平配列型及び垂直配列型の軸ずれ光弁を示すy−z平面における正面模式図である。図3(a)と図3(b)に示される水平配列型の軸ずれ光弁301及び垂直配列型の軸ずれ光弁302は、本発明に係る軸ずれ光弁を説明するために、例示的な実施形態と見なされる。図3(a)と図3(b)に示すように、軸ずれ光弁301と302は、機械的な中心軸303を有しており、多重影像304と305を提供することができる。多重影像304と305は、互いにギャップGの距離で離間している。多重影像304は、光軸306を有し、多重影像305は、光軸307を有する。光軸306と307のそれぞれは、機械的な中心軸303から変位距離Dでオフセットされている。多重影像304と305は、同じマイクロディスプレイチップ又は複数の異なるマイクロディスプレイチップによって提供される。これは、軸ずれ光弁302(別名光弁201)が単一チップ又は二つ以上のチップで製造されることを意味する。

0021

図4は、本発明の実施形態に係る影像スプリッターの構造を示すy−z平面における側面模式図である。図4に示すように、影像スプリッター202は、第一光軸403を有し、光弁201に向ける光弁側LVSに配置される第一レンズ群401と、光学撮像素子203、204に向ける光学撮像素子側OISに配置される第二レンズ群402と、を更に含む。第一レンズ群401は、正レンズ負レンズ及びそれらの組み合わせからなる群から選択された一つである。第一レンズ群401は、ビーム404に対し第一収束を実行するために機能し、複数の影像I1とI2が互いに重ならない状態になるようにビーム404における複数の影像I1とI2を分割する。第二レンズ群402も、正レンズ、負レンズ及びそれらの組み合わせからなる群から選択された一つである。第二レンズ群402は、第一レンズ群401を介して影像分割されたビームを受信して、ビーム404に対し第二収束を実行するために機能している。第一レンズ群401と第二レンズ群402は、第一光軸403に同軸に配置される。結局、入射ビーム404が影像スプリッター202から離れて出射ビーム405になる時、出射ビーム405に含まれる複数の影像が分離し、互いに重ならない。

0022

簡単に言えば、影像スプリッター202は、正倍率を提供し、ビームにおける複数の影像を分割するために、正レンズ、負レンズ、又はそれらの組み合わせを有する一つまたは複数のレンズ群を含むを含むが、これらに限定されない。前記正倍率の範囲は、好ましくはゼロから無限大であり、より好ましくは1.0〜3.0である。本発明の一つの実施形態において、影像スプリッター202は、ビームに1.0〜3.0の正倍率を引き起こし及びビームにおける複数の映像を分割する限り、ただ一つの正レンズ又は負レンズだけを含んでもよい。従って、エタンデュ不変理論(Etendue optical invariant theory)に従い、影像スプリッター202が正倍率を有する時、光学撮像素子203と204に入射する出射ビーム又は影像分割されたビーム405は、相対的に小さな光角を有する。

0023

続いて、影像分割されたビーム405は、分割反射素子セット205に転送される。分割反射素子セット205における上部ミラー205a及び下部ミラー205bは、互いに水平に上下交差して構成される。上部ミラー205aは、下部ミラー205bと交差するが、物理的に横切していない。ミラー205aと205bは、一対の影像分割されたビーム405を受け取り、分割されたビームの各々が複数の影像のうち一つの完全な影像を搬送する条件に従って、複数の分割ビームに分割するように配置されている。

0024

光学撮像素子203、204の各々は、第二光軸を有し、ミラー205aと205bから転送された分割ビームに対し、軸ずれ補正、ズーミング、色収差及びエラーの除去、投影や集束の調整に関する機能を提供するように設計される。次いで、調整されたビームをミラー206a、206bに転送し、スクリーン207上に投影する。

0025

最後に、図3(b)に示すように、垂直配列型の軸ずれ光弁302に垂直に配置された多重軸ずれ影像304、305のうちの完全な影像のそれぞれは、互いに依存し又は独立し、光弁201から供給され、複数の影像分割され及び調整されたビームに搬送され、最終的にスクリーン207に投影され、水平縫合投影モードでスクリーン207によく組み合わされている。分割反射素子セット205は、互いに水平に上下交差し、光学撮像素子203、204と投影反射素子セット206の全ては、水平に配置されている。

0026

本発明の一つの実施形態において、図3(a)に示すように、水平配列型の軸ずれ光弁301に水平に配置された多重軸ずれ影像304、305のうちの完全な影像のそれぞれは、最終的にスクリーン207に投影され、垂直縫合投影モードでスクリーン207によく組み合わされている。分割反射素子セット205は、互いに垂直に左右交差し、光学撮像素子203、204と投影反射素子セット206の全ては、垂直に配置されている。

0027

本発明の一つの実施形態において、影像スプリッターと光学撮像素子との間の結合関係が影像スプリッター及び光学撮像素子の光軸が非同軸である条件に適用する限り、影像スプリッター及び光学撮像素子は、より多様な構成で相互に光学的に結合される。図5(a)〜(c)は、本発明の実施形態に係る影像スプリッターと光学撮像素子との間の模範的な構成例を示すx−y平面における上面模式図である。図5(a)は、多重投影表示システム500を示す。図5(b)に示すように、分割反射素子セット505における上部ミラー505aと下部ミラー505bとの間には、上部ミラー505aと下部ミラー505bとを横切る交差点位置での交差点角αが存在する。ミラー506aの入射ビームと反射ビームとの間には、反射角βが存在する。影像スプリッター502と撮像素子503a、503bの光軸のそれぞれが非同軸である限り、角度αとβの大きさは自由に調整できる。これにより、影像スプリッター502と撮像素子503a、503bは、より多様な構成で相互に光学的に結合される。例えば、図5(a)及び図5(b)に示すような例示的構成を参照する。勿論、いくつかの実施形態においては、影像スプリッターと撮像素子の光軸は、同軸上に同様に配置することができる。

0028

前述の実施形態において、単一ビームに二つの影像が形成されていることを説明したが、実際には、、単一影像スプリッター502は、単一ビームに運ばれた二つ以上の画像を分割することができる。図5(c)において、単一影像スプリッター502は、軸ずれ光弁501から出射された単一ビームに運ばれた三つの影像k、q、jを分割する。単一影像スプリッター502は、撮像素子503a、503b、503cと光学的に結合される。撮像素子503a、503b及び503cは、全景劇場の効果を達成するように、三つの影像k、q、jを包囲型スクリーンセット507に投影する。

0029

軸ずれ光弁における影像との間のギャップ(例えば図3(b)に示すような垂直配列型の軸ずれ光弁に存在する垂直ギャップG)に起因する水平偏差補償及び調整して、スクリーン上に相互に投影された複数の影像を水平方向に位置合わせるとともに、多重投影コアの全高を増やしていないために、影像スプリッター及び撮像素子の光軸のそれぞれは、非同軸な配置モードで配置されていることが好ましい。影像スプリッター502の第一光軸及び撮像素子503a、503bと503cの第二光軸は、互いにオフセットされている。

0030

図6(a)と図6(b)は、本発明の実施形態に係る影像スプリッターと光学撮像素子を光学的に結合する非同軸な配置モードを示すy−z平面における平面模式図である。第一光軸601と第二光軸602との間にある影像スプリッター603と光学撮像素子604が光学的に結合された位置CPには、非常に小さい変位量SDが設定されるため、スクリーン607に表示される特定の投影影像に十分な変位LDを引き起こすことができ、それに応じて軸ずれ光弁605における影像との間のギャップに起因する投影影像の偏差補正する。影像スプリッター603と光学撮像素子604は、水平方向の画像のオフセットを補償し、又はスクリーン607に表示された投影影像の水平位置を調整するために、第一光軸601と第二光軸602との間に適当な変位量SDが設定されるように、非同軸に配置される。これにより、多重投影コア606の全高H(即ち厚さ)は、同様に減少させることができる。多重投影表示システム600は、多重投影コア606及びスクリーン607を含む。

0031

さらに、影像スプリッターの倍率を向上させるためには、光弁から出射されて影像スプリッターに入射される入射ビームの光角をできるだけ小さくなるように抑制することができる。従って、本発明の実施形態に係る多重投影表示システム200は、集光ロッドを一つの構成部分として使用することができる。本実施形態では、デジタル光処理技術構造を例示として使用される。図7は、本発明の実施形態に係る集光ロッドを備えた多重投影表示システムを示す概略図である。図7において、多重投影表示システム200は、ビーム源(光学エンジンともいう)711、影像スプリッター705、光学撮像素子707及びスクリーン709を含む。ビーム源711は、主に、光源703、集光ロッド701及び光弁201を備える。光弁201は、デジタル光処理技術を用い、例えばDMDチップである。光源703と光弁201との間には、カラーホイール704が選択的に配置されてビーム源711に含まれる。

0032

光源703は、ランプ703p及び反射カバー703rで構成され、集光ロッド701は、光入射面701n及び光出射面701tを有する。光源703、集光ロッド701及び光弁201は、以下のように構成され、光源703から発射された光が光入射面701nから入射し、光出射面701tから出射することで集光ロッド701を通過し、ビームを形成するように光弁201に伝達する。集光ロッド701が前記光を統合し及び均一化して、影像スプリッター705に入射する前記ビームが相対的に小さい光角を有するように前記光を楕円形光角にあることを引き起こす。

0033

本発明に係る多重投影表示システムは、できるだけ大きくなるように正倍率を有する影像スプリッター、及び、影像スプリッターに入射する入射ビームに対し楕円形光角を提供できる光弁を有するように設計される。エタンデュ光不変理論によれば、特定の撮像システムにおいては、光円錐のエタンデュ量が点Pから点P’までの伝播経路上に不変であり、エタンデュ光不変理論に従わなければならないことが知られている。エタンデュ光不変理論は、下記数1の式(1)のように示す。

0034

式(1)において、Aは面積又は点Pの倍率を表し、A’は、面積又は点P’の倍率を表し、θは、点Pにおける光角を表し、θ’は、点P’における光度を表す。

0035

前記エタンデュ光不変理論に従い、影像スプリッターでの倍率Aが最大化にすると、光度θは対応して最小化にし、その逆も同じである。従って、本発明は、できるだけ大きくなるように正倍率を有する影像スプリッター、及び、影像スプリッターに入射する入射ビームに対し可能な限り小さい楕円形光角を提供でき、集光ロッドと協働して機能する軸ずれ光弁を有するように設計される。

0036

上記の影像スプリッター及び光弁が導入されるために、多重投影表示システムの全体的な厚さや幅を大幅に減少させることができる。本発明に係る多重投影表示システムは、従来技術の同種類システムと比べて相対的に薄い厚さ又は狭い幅を有し、薄型化傾向及び現在の市場家電製品需要に従う。

0037

実施例
1、ビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための表示システムは、前記ビームを提供する光弁と、前記光弁と光学的に結合され、第一光軸及び正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターと光学的に結合され、前記第一光軸と非同軸の第二光軸を有する光学撮像素子と、を含み、前記光弁からの前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記光学撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影する。

0038

2、実施例1に記載の表示システムは、前記正倍率の範囲は、1.0〜3.0である。

0039

3、実施例1に記載の表示システムは、前記表示システムは、光を提供する光源と、光入射面及び光出射面を有する集光ロッドと、更に含み、前記光源は、ランプ、発光ダイオード、レーザー及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた一つである。

0040

4、実施例3に記載の表示システムは、前記光源、前記集光ロッド及び前記光弁は、以下のように構成され、前記光源から発射された光が前記光入射面から入射し、前記光出射面から出射することで前記集光ロッドを通過し、前記ビームを形成するように前記光弁に伝達し、前記集光ロッドが前記光を統合し及び均一化して、前記影像スプリッターに入射する前記ビームが相対的に小さい光角を有するように前記光を楕円形光角にあることを引き起こす。

0041

5、実施例3に記載の表示システムは、前記光弁は、デジタルマイクロミラーディスプレイチップ、エルコス(liquid-crystal-on-silicon)チップ及び透過型液晶ディスプレイチップからなる群から選ばれ、前記光弁は、影像表示ユニット又は光処理ユニットとして機能し、前記光弁は、複数の影像を含む前記ビームを形成するように前記光源と前記集光ロッドと協働して前記複数の影像を前記光に関連付ける。

0042

6、実施例1に記載の表示システムは、前記影像スプリッターは、前記光弁に向ける光弁側にある第一レンズ群と、前記光学撮像素子に向ける光学撮像素子側にある第二レンズ群と、を更に有する。

0043

7、実施例6に記載の表示システムは、前記第一レンズ群は、前記ビームに対し第一収束を実行するために機能し、前記複数の影像が互いに重ならない状態になるように前記ビームにおける前記複数の影像を分割し、前記第二レンズ群は、前記ビームに対し第二収束を実行するために機能する。

0044

8、実施例6に記載の表示システムは、前記第一レンズ群は、正レンズ、負レンズ及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記第二レンズ群は、正レンズ、負レンズ及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記第一レンズ群と共に、前記第一光軸に同軸に配置される。

0045

9、実施例1に記載の表示システムは、エタンデュ光不変理論(Etendue optical invariant theory)に従い、前記影像スプリッターが前記正倍率を有する時、前記光学撮像素子に入射する前記ビームは、相対的に小さな光角を有する。

0046

10、実施例1に記載の表示システムは、前記複数の影像は、互いに独立している状態又は相互に依存している状態にある。

0047

11、実施例1に記載の表示システムは、前記第一光軸と前記第二光軸の間には、オフセットがあり、即ち、前記影像スプリッター及び前記光学撮像素子は、非同軸に配置される。

0048

12、実施例1に記載の表示システムは、前記影像スプリッター及び前記光学撮像素子との間の反射要素セットがあり、前記反射要素セットは、前記ビームを複数のビームを分割し、分割された前記複数のビームを複数の光学撮像素子のうちの一つに配向する。

0049

13、実施例1に記載の表示システムは、前記表示システムは、背面投影表示システムである。

0050

14、ビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための投影システムは、前記ビームを提供するビーム源と、前記ビーム源に近接して配置され、正倍率を有する影像スプリッターと、前記影像スプリッターに近接して配置される撮像素子と、を含み、前記ビームは、前記影像スプリッター及び前記撮像素子を通過し、前記スクリーン上に投影する。

0051

15、実施例14に記載の投影システムは、前記影像スプリッターは、第一光軸を有し、前記撮像素子は、前記第一光軸と非同軸の第二光軸を有する。

0052

16、実施例14に記載の投影システムは、前記ビーム源は、前記ビームを提供する光源と、光入射面及び光出射面を有する集光ロッドと、
光弁と、更に含み、前記光源、前記集光ロッド及び前記光弁は、以下のように構成され、前記光源から発射された前記光が前記光入射面から入射し、前記光出射面から出射することで前記集光ロッドを通過し、前記ビームを形成するように前記光弁に伝達する。

0053

17、実施例16に記載の投影システムは、前記集光ロッドが前記光を統合し及び均一化して、前記影像スプリッターに入射する前記ビームが相対的に小さい光角を有するように前記光を楕円形光角にあることを引き起こし、前記光弁は、デジタルマイクロミラーディスプレイチップ、エルコス(liquid-crystal-on-silicon)チップ及び透過型液晶ディスプレイチップからなる群から選ばれ、前記光弁は、影像表示ユニット又は光処理ユニットとして機能し、複数の影像を含む前記ビームを形成するように前記光源と前記集光ロッドと協働して前記複数の影像を前記光に関連付ける。

0054

18、実施例14に記載の投影システムは、前記影像スプリッターは、前記光弁に向ける光弁側にある第一レンズ群と、前記光学撮像素子に向ける光学撮像素子側にある第二レンズ群と、を更に有する。

0055

19、実施例14に記載の投影システムは、前記第一レンズ群は、前記ビームに対し第一収束を実行するために機能し、前記複数の影像が互いに重ならない状態になるように前記ビームにおける前記複数の影像を分割し、前記第二レンズ群は、前記ビームに対し第二収束を実行するために機能する。

0056

20、ビーム源からのビームに含まれる複数の影像をスクリーン上に投影するための投影システムは、前記ビーム源と前記スクリーンとの間に配置され、正倍率を有する影像スプリッターを含む。

0057

以上の説明によると、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、多様な変更及び修正が可能であることが分かる。従って、本発明の技術的な範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限らず、特許請求の範囲によって定めなければならない。

0058

100、200、500、600…多重投影表示システム、101…第一ミラー、102…第二ミラー、103…第三ミラー、104…第四ミラー、105、501、605…軸ずれ光弁、106…ビーム、107、207、607、709…スクリーン、108、303…機械的な中心軸、109…光軸、110、111…レンズ、201…光弁、202、502、603、705…影像スプリッター、203、204、604、707…光学撮像素子、205、505…分割反射素子セット、205a、205b…ダイクロイックミラー、206…投影反射素子セット、206a、206b…ミラー、301…水平配列型の軸ずれ光弁、302…垂直配列型の軸ずれ光弁、304、305…多重影像、306、307…光軸、401…第一レンズ群、402…第二レンズ群、403、601…第一光軸、404…入射ビーム、405…出射ビーム、503a、503b、503c…撮像素子、505a…上部ミラー、505b…下部ミラー、507…包囲型スクリーンセット、602…第二光軸、606…多重投影コア、701…集光ロッド、701n…光入射面、701t…光出射面、703…光源、703p…ランプ、703r…反射カバー、711…ビーム源(光学エンジン)、A、B、I1、I2、k、q、j…影像、CP…位置、D…変位距離、G…ギャップ、LVS…光弁側、OIS…光学撮像素子側、RA…上部表示領域、RB…下部表示領域、SD…変位量、α…交差点角、β…反射角。

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