JP2007504515A - フレネルレンズ、投射スクリーン、対応する投射デバイス及び投射系 - Google Patents
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Abstract
本発明は、フレネルレンズに関する。そのレンズの各々の屈折性の構造は、二つの表面によって定義されるが、第二の表面は、入射面(P)と法線と第二の角度(β)を作り出す。少なくとも二つの屈折性の構造の領域が、提供されるが、ここで、第二の角度(β)は、ビームの導入角(θint)に等しい。各々の第一の表面は、問題の領域に従って、そのレンズの軸に平行である又はそのレンズの軸に平行なものではない方向に従って光を屈折させる。また、本発明は、折り曲げミラー及びフレネルレンズを含む系にも関するが、ここで、第二の角度は、フレネルレンズにおける及びその後にそのミラーにおける反射によって得られた近軸光線の導入角に等しい。さらに、本発明は、スクリーンに、及び、対応する頭上投射デバイスにも関する。
Description
本発明は、逆投射系において使用されるように設計されたフレネルレンズの分野に当てはまる。また、それは、逆投射スクリーンに、逆投射ユニットに、及び対応する系にも当てはまる。
逆投射スクリーンは、主として、二つの構成部品を、すなわち、光を集束させる又は平行化するフレネルレンズ及び光を観察者に届けるレンズの配列を含む。
標準的な構成において、投射器は、そのスクリーンの軸上に置かれる。フレネルレンズの開口数は、約0.6に限定される。この限定についての主要な理由は、高い入射角におけるそのフレネルレンズの***した特徴の喪失及び形状である。
さらには、小型の逆投射系を得るために、その投射器とその逆投射スクリーンとの間におけるビームを折り曲げるための偏向ミラー(図1)の系が、提供される。このような投射器の厚さ又は深さを、そのスクリーンの対角線の三分の一まで減少させることができる。例えば、16/9形式においては、17インチの厚さを、50インチの対角線のスクリーン用に得ることができる。
我々が、テレビジョンの逆投射ユニットの厚さをさらに減少させることを願うとすれば、例えば、その逆投射スクリーンの後側の面上への軸外の投射を提供することは、可能である。この方式では、スクリーンの対角線の五分の一までそのユニットの厚さを減少させることは、可能である。図2A及び2Bは、それぞれ、軸上の逆投射ユニット及び軸外の逆投射ユニットを示す。
軸外の構成において、又は、そのスクリーン上に投射される像が投射器の対物の軸に対して偏心である構成において、解決される主要な問題の一つは、そのスクリーン上に投射された全ての光が、観察者まで透過させられること、及び、その放出が可能な最も均一なものであることを、どのように保証するかということである。特に、これは、フレネルレンズの喪失を減少させることを伴うものであり、それら喪失は、フレネルレンズ上における照明する光の入射角が、増加するとき、増加する傾向がある。
様々なフレネルレンズの構造が、この問題を解決するために提案されてきたが、しかし、それら知られた構造は、一般に、そのフレネルレンズのための複雑な浮き彫りの特徴を有すると共に、生産することが相対的に困難であると共に従って高価であるレンズに帰着する。
特許文献1は、フレネルレンズを開示するが、そのフレネルレンズを構成するプリズムの面が、そのレンズの成形品が、それが成形によって製造されるとき、容易に取り出されることを可能にするために十分に大きい角度をなす。より精確には、上記の文献においては、そのレンズの各々の構造の面の一つは、入射光の光線に平行である。しかしながら、このようなレンズの動作は、それが、高い入射角で照明されるとき、及び、これらの角度が、角度の広い範囲内で変動するとき、限定される。
特開昭59−000101号公報
従って、本発明は、単純であると共に工業的規模で生産することが容易である、且つ、大きい入射角での動作を許容する、構造を有するフレネルレンズに関する。
従って、本発明は、
− 平面に存在する第一の面、並びに
− この面と反対の、その第一の面に平行な及び円形の同心の屈折性の構造を含む第二の面
を含む、フレネルレンズに関する。
− 平面に存在する第一の面、並びに
− この面と反対の、その第一の面に平行な及び円形の同心の屈折性の構造を含む第二の面
を含む、フレネルレンズに関する。
各々の屈折性の構造は、
・ 屈折のジオプターを形成することが意図された且つ前記の平面(P)と第一の角度(α)をなす第一の表面、及び
・ 光学的な目的無しの且つ前記の平面に対する法線と第二の角度(β)をなす第二の表面
によって定義され、
各々の前記の構造は、前記の平面に対する法線と零度と異なる導入角(θint)をなすビームによって照明されることが意図されたものである。
・ 屈折のジオプターを形成することが意図された且つ前記の平面(P)と第一の角度(α)をなす第一の表面、及び
・ 光学的な目的無しの且つ前記の平面に対する法線と第二の角度(β)をなす第二の表面
によって定義され、
各々の前記の構造は、前記の平面に対する法線と零度と異なる導入角(θint)をなすビームによって照明されることが意図されたものである。
第二の面は、それら同心の屈折性の構造の中心とそのフレネルレンズの周囲との間に分布させられた、屈折性の構造の幾つかの帯域を、例えば少なくとも二つの帯域、
− その中心に近い第一の帯域、
− 第二の帯域
を有し、
その第一の帯域において、
○ 各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、ある定義された方向に対して零の角度(θout)をなす方向に沿ってビームを屈折させるようなものであり、且つ
○ 各々の第二の表面の第二の角度(β)は、前記の導入角(θint)に等しく、
その第二の帯域において、
○ 各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、その定義された方向に対して最大値(θmax)よりも小さい零でない角度(θout)をなす方向に沿ってビームを屈折させるようなものであり、且つ
○ 各々の第二の表面の第二の角度(β)は、前記の導入角(θint)に等しい。
− その中心に近い第一の帯域、
− 第二の帯域
を有し、
その第一の帯域において、
○ 各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、ある定義された方向に対して零の角度(θout)をなす方向に沿ってビームを屈折させるようなものであり、且つ
○ 各々の第二の表面の第二の角度(β)は、前記の導入角(θint)に等しく、
その第二の帯域において、
○ 各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、その定義された方向に対して最大値(θmax)よりも小さい零でない角度(θout)をなす方向に沿ってビームを屈折させるようなものであり、且つ
○ 各々の第二の表面の第二の角度(β)は、前記の導入角(θint)に等しい。
代替の実施形態に従って、そのレンズは、第二の帯域とそのフレネルレンズの周囲との間に位置させられた第三の帯域を含み、その第三の帯域において、
● 各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、その定義された方向に対して最大値(θmax)に等しい零でない角度(θout)をなす方向に沿って光を屈折させるようなものであり、且つ
● 各々の第二の表面の第二の角度(β)は、その導入角(θint)を超える。
● 各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、その定義された方向に対して最大値(θmax)に等しい零でない角度(θout)をなす方向に沿って光を屈折させるようなものであり、且つ
● 各々の第二の表面の第二の角度(β)は、その導入角(θint)を超える。
好適な実施形態に従って、各々の第一の表面は、各々の隣接した第二の表面とエッチングの角度(ζ)をなし、この角度は、第二の帯域及び第三の帯域の両方において指定された値を有すると共に第一の帯域においてこの指定された値を超える値を有する。
以下の式
ζ=β+π/2−α
は、上に与えられた角度α、β及びζの定義から直接的に導出される。第一の帯域において、本発明は、αが、この帯域において相対的に小さいままであるので、完全な平行(θout=0)をなお維持する一方で、製造の要件を満たす最も高い可能なエッチングの角度を提供する。この帯域において、そのエッチングの角度は、その指定された値よりも大きいままである。実際には、この角度は、一般に、70°未満である。また、それは、一般に、40°よりも大きいものであてもよい。本発明の一つの特定の特徴的な特徴、小型の投射器に特に良好に適合したものに従って、それは、30°と40°との間にある。
ζ=β+π/2−α
は、上に与えられた角度α、β及びζの定義から直接的に導出される。第一の帯域において、本発明は、αが、この帯域において相対的に小さいままであるので、完全な平行(θout=0)をなお維持する一方で、製造の要件を満たす最も高い可能なエッチングの角度を提供する。この帯域において、そのエッチングの角度は、その指定された値よりも大きいままである。実際には、この角度は、一般に、70°未満である。また、それは、一般に、40°よりも大きいものであてもよい。本発明の一つの特定の特徴的な特徴、小型の投射器に特に良好に適合したものに従って、それは、30°と40°との間にある。
第二の帯域において、完全な平行を得るために必要とされるであろう角度よりもわずかに小さい角度αは、エッチングの角度ζが、その指定された値よりも大きい又は好ましくはその指定された値に等しいままであるように、許容される(零でないものであるが、しかしθmax未満のθoutは、許容される)。第三の帯域において、角度αは、θmaxに等しい出力の角度θoutに対応する最大値との完全な平行を得るために必要とされるであろう角度からはずれるが、その導入角に対する角度βにおける差は、しかしながら、許容されるが、しかし、なお、エッチングの角度ζが、再度、その指定された値よりも大きい又は好ましくはその指定された値に等しいままであるように許容される。このように、本発明は、それの屈折性の構造の高いエッチングの角度のおかげで、光学的性能の最も高い水準と製造費用の最も低い水準との間の最も良好な妥協を提示するフレネルレンズを提供することを、可能にする。
第二の帯域、及び、適切なものであるとすれば、第三の帯域は、各々、少なくとも一つの屈折させる構造を有する。
本発明の第一の実施形態に従って、そのフレネルレンズの第一の面は、好ましくは、平面である。また、この第一の面は、好ましくは、高い入射角について、特に42°以上について最適化された反射防止膜で覆われる。
それら屈折性の構造は、好ましくは、円形又はほとんど円形である。用途の一つの方法において、そのレンズを照明するビームは、発散性であると共に、そのレンズの軸上に又はおおよそこの軸上に、位置させられた、(光学的収差を欠く場合には)点から、又は、(光学的収差が存在する場合には、)ほとんど点様の帯域から、来る。
好ましくは、そのエッチングの角度(ζ)の前記の指定された値は、70°未満である。好ましくは、そのエッチングの角度(ζ)は、おおよそ、30°と50°との間にある。一つの実施形態に従って、それは、60°に等しい又は55°と65°との間にある。
本発明の好適な特徴的な特徴に従って、そのフレネルレンズは、高々、そのレンズにおけるある点と関連した焦点距離の、そのレンズの軸からのこの点の距離に対する、比の二倍に等しい開口数(又はf数)が、0.55以下であるという点で、注目すべきものである。このように、(例えば、0.55以下の開口数について42°以上である)有用な結像する光学ビームの相対的に高い最大の入射角を、得てもよい。これは、相対的に平坦な逆投影ユニットが、製造されることを可能にする。
本発明は、入射面及び観察者に向かって方向付けられる射出面を含む像逆投射スクリーンに適用可能である。上に定義されるようなフレネルレンズは、そのスクリーンの入射面に沿って置かれ、そのスクリーンは、その射出面に向かって方向付けられた回折構造を持つそのレンズのその面を備えたものである。
また、本発明は、
− 結像ビームを発生させる源、
− フレネルレンズ、及び
− 前記の結像ビームを前記のフレネルレンズに逆戻りに送るように設計された、結像ビーム偏向ミラー
を含む、像の投射用に設計された系にも関する。
− 結像ビームを発生させる源、
− フレネルレンズ、及び
− 前記の結像ビームを前記のフレネルレンズに逆戻りに送るように設計された、結像ビーム偏向ミラー
を含む、像の投射用に設計された系にも関する。
そのフレネルレンズは、
− 平面(P)に存在する第一の面(f1)、及び
− この面と反対の、第一の面に平行な且つ円形の同心の屈折性の構造を有する第二の面
を有する。
− 平面(P)に存在する第一の面(f1)、及び
− この面と反対の、第一の面に平行な且つ円形の同心の屈折性の構造を有する第二の面
を有する。
各々の屈折性の構造は、屈折のジオプターを形成することが意図された、且つ、前記の平面(P)と第一の角度(α)をなす、第一の表面(b)、及び、光学的な目的無しの且つ前記の平面(P)に対する法線と第二の角度(β)をなす、第二の表面によって境界を付けられる。
その系は、構造の第一の組みを形成する、前記の構造の少なくとも一つの部分が、
● 直接的なビームと呼ばれる、第一のビーム、及び
● 寄生のビームと呼ばれる、第二のビーム
によって照明されることが意図されたものであり、
その第一のビームは、結像ビームから発すると共に第一の面によって反射されてきておらず、その直接的なビームは、そのフレネルレンズを通じて透過させられる前記の直接的なビームによって、第一の入射ビームを形成し、
その第二のビームは、結像ビームから発すると共に第一の面によって、そしてその偏向ミラーによって、反射されてきたものであり、その寄生のビームは、そのフレネルレンズを通じて透過させられるその寄生のビームによって、第二の入射ビームを形成するという点で、注目すべきものである。
● 直接的なビームと呼ばれる、第一のビーム、及び
● 寄生のビームと呼ばれる、第二のビーム
によって照明されることが意図されたものであり、
その第一のビームは、結像ビームから発すると共に第一の面によって反射されてきておらず、その直接的なビームは、そのフレネルレンズを通じて透過させられる前記の直接的なビームによって、第一の入射ビームを形成し、
その第二のビームは、結像ビームから発すると共に第一の面によって、そしてその偏向ミラーによって、反射されてきたものであり、その寄生のビームは、そのフレネルレンズを通じて透過させられるその寄生のビームによって、第二の入射ビームを形成するという点で、注目すべきものである。
第二の入射ビームは、前記の平面(P)に対する法線と零度と異なる導入角(θ’int)をなす。
好ましくは、その第一の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)は、10度よりも少ない第二の入射光線の導入角(θ’int)よりも大きい。さらに、第一の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)は、2度を加えた第二の入射光線の導入角(θ’int)に等しい上限よりも小さい。
このように、本発明は、投射された像の質を損なうこと無く、折り曲げミラー及びフレネルレンズの共同使用を可能にする。
加えて、第一の入射ビーム、及び第二の入射ビームの大部分は、直接的に、屈折性の構造の第二の表面に当たらず、むしろ、それらは、第一の表面に当たる。同様に、第一の入射ビームは、潜在的な観察者に向かって優先的な方向に沿って屈折させられる。しかしながら、第一の入射ビームと異なる入射角で第一の表面に当たる寄生のビームに対応する、第二の入射ビームは、別の方向に屈折させられると共に、観察者は、一般に、それを見ないことになる。このように、その像の質は、そのフレネルレンズの容易な製造をなお許容する一方で、特に、そのレンズの第一の面における、そしてその折り曲げミラーにおける、有用な結像ビームの反射によって得られた寄生の光線から起こる幻の像を除去すること又は大いに減少させることによって改善される。
さらに、そのレンズの機械加工(そのために工具を増加させる)は、このように、それら寄生の光線を除去する一方で、容易にさせられる。
本発明の一つの特定の特徴的な特徴に従って、第一の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)は、5度よりも大きい。好ましくは、第一の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)は、十度よりも大きい。
優先的な特徴に従って、第一の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)は、第二の入射光線の導入角(θ’int)に等しい。
好ましくは、そのフレネルレンズは、
− 第一の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)が、第二の入射光線の導入角(θint)以下である、第一の部分、及び
− それら構造の第二の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)が、第一の入射光線の導入角(θint)に等しい、第二の部分
を含む、少なくとも二つの部分を含む。
− 第一の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)が、第二の入射光線の導入角(θint)以下である、第一の部分、及び
− それら構造の第二の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)が、第一の入射光線の導入角(θint)に等しい、第二の部分
を含む、少なくとも二つの部分を含む。
本発明の代替の実施形態に従って、第二の部分は、そのレンズの第一の面における、そしてその折り曲げミラーにおける、入射光線の反射によって得られた寄生の光線によって当てられない二つの部分に、
− 下側の入射ビームに対応する最も低い反射させられた光線より下に(結像ビームが下部から上方へ方向付けられる構成で)位置させられたそのレンズの軸に近い帯域、及び
− その折り曲げミラーによって反射させられた最後の光線より上に位置させられたそのレンズの周囲の帯域に、
分割されるが、
その周囲の帯域の大きさは、好ましくは、その結像ビームを折り曲げることに有用な部分によって限定される。
− 下側の入射ビームに対応する最も低い反射させられた光線より下に(結像ビームが下部から上方へ方向付けられる構成で)位置させられたそのレンズの軸に近い帯域、及び
− その折り曲げミラーによって反射させられた最後の光線より上に位置させられたそのレンズの周囲の帯域に、
分割されるが、
その周囲の帯域の大きさは、好ましくは、その結像ビームを折り曲げることに有用な部分によって限定される。
本発明の別の代替の実施形態に従って、第二の部分は、全て、一つの区画にあると共に周囲の帯域のみを含む。そして、そのレンズは、例えば、そのレンズの軸に近い帯域を含むが、そのレンズの、それら構造の第二の組みの各々の構造の第二の面の第二の角度(β)は、予め指定された値以下である、又は、仮にその源を起源とする結像ビームが、そのフレネルレンズの下方への拡張、またその折り曲げミラーの下方への拡張によって反射させられてしまったとすれば、発生させておいたであろう第二の入射光線の導入角(θint)以下である。
本発明の一つの特定の特徴的な特徴に従って、第二の面は、それら同心の屈折性の構造の中心とそのフレネルレンズの周囲との間に分布させられた屈折性の構造の少なくとも二つの帯域、
− その中心に近い第一の帯域、及び
− 第二の帯域
を含み、
その第一の帯域においては、各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、ある定義された方向(XX’)に対して零の角度(θout)をなす方向に沿って第一の入射ビームを屈折させるようなものであり、
その第二の帯域においては、各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、その定義された方向(XX’)に対して最大値(θmax)よりも小さい零でない角度(θout)をなす方向に沿って第一の入射ビームを屈折させるようなものである。
− その中心に近い第一の帯域、及び
− 第二の帯域
を含み、
その第一の帯域においては、各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、ある定義された方向(XX’)に対して零の角度(θout)をなす方向に沿って第一の入射ビームを屈折させるようなものであり、
その第二の帯域においては、各々の第一の表面の第一の角度(α)は、それら屈折性の構造が、その定義された方向(XX’)に対して最大値(θmax)よりも小さい零でない角度(θout)をなす方向に沿って第一の入射ビームを屈折させるようなものである。
好ましくは、その系は、それ自体、そのフレネルレンズによって屈折させられた第一の入射光線について透明であると共にそのフレネルレンズによって屈折させられた第二の入射光線をフィルター処理するフィルター処理する手段を含むレンチキュラースクリーンをさらに含み、そのフィルター処理する手段は、そのフレネルレンズと並置させられる。このように、それら射出する寄生光線の大部分は、特に第一の表面を介して入射する第二の光線の透過に対応する光線は、除去される。
本発明の好適な実施形態に従って、その系は、入射面及び観察者に向かって方向付けられる射出面を含む像逆投射スクリーンを含み、そのスクリーンは、フレネルレンズを含み、このフレネルレンズは、そのスクリーンの入射面に沿って置かれ、そのスクリーンは、そのスクリーンの射出面に向かって方向付けられた屈折性の構造を持つそのレンズのその面を備えたものである。
本発明の一つの実施形態に従って、高々、そのレンズにおけるある点と関連した焦点距離の、前記のフレネルレンズの軸からのこの点の距離に対する、比の二倍に等しい開口数(又はf数)は、0.55以下である。
このように、本発明は、薄い投射器に特に良好に適合させられる。
また、本発明は、このような逆投射スクリーン又はこのような投射系及びその入射面に向かって光ビームを放出する投射器を含む逆投射ユニットに適用可能である。その投射器は、好ましくは、そのフレネルレンズの軸上に置かれると共に、それの軸の一方の側に位置させられたそのフレネルレンズの一つの部分のみへ像を投射する。
一つの実施形態に従って、その投射器の対物の瞳は、おおよそ、そのフレネルレンズの軸上に存在すると共に、この対物の光軸は、そのフレネルレンズの軸の一方の側に位置させられたそのフレネルレンズのある利用された部分に向かって方向付けられる。
本発明の様々な態様及び特徴的な特徴は、以下の記載において、及び、添付した図において、より明確に明らかになると思われる。
今、本発明に従ったフレネルレンズを記載することにする。
図3Aは、同心のプリズムの形状の屈折性の構造を含むフレネルレンズFLを示す。この図に見られるように、そのレンズの円形の平面の一つの部分のみが、典型的には二分の一未満が、利用される。図3Bは、このレンスFLが、ある平面に存在する平面の第一の面、及び、この面と反対の、第一の面に平行な且つ円形の同心の屈折性の構造を含む第二の面を含むことを示す。第一の面は、そのレンズの光軸XX’上に位置させられた源PRによって、照明されるが、しかし、そのレンズの、この源の側方の場の一つの部分のみが、そのレンズを照明する。図3Bにおいて、この源PRは、そのレンズFLの軸XX’上に位置させられると共に、XX’軸より上に存在するこのレンズの一つの部分のみを照明する。それは、そのレンズに関して斜め入射でそのレンズを照明する。その照明するビームの下側の光の光線30は、そのビームの上側の光線31が、より高い入射角θextをなすのに対して、そのフレネルレンズ上で相対的に小さい入射角θextをなす。
図4A及び4Bに示されるように、各々の屈折性の構造の素子は、この構造の屈折のジオプターを構成する表面b(又は面b)及び図4A及び4Bの枠内で光学的に利用されない表面c(又は面c)によって境界を付けられる。この実施形態に従って、そのフレネルレンズは、基準平面Pに平行な入射面又は入射の平面として役に立つ平面の面aによって、及び、そのレンズの右に位置させられた面によって、境界を付けられ、且つ、面b及びcによって各々が境界を付けられた屈折性の構造を持っている。
記述の残りにおいて、
− αは、そのフレネルレンズの入射の平面との面bの角度を表示する、
− βは、その入射の平面に対する法線との面cの角度を表示する、
− θextは、そのフレネルレンズの平面の入射面における光の光線の入射の角度を表示する、
− θintは、そのフレネルレンズの平面の入射面aを通じた屈折後の、その入射の平面(又はそのフレネルレンズの入射面)に対する法線との光の光線の入射の角度を表示する、
− ζは、機械加工の角度又は製造の角度と呼ばれることもある、二つの面b及びcの間の角度を表示する、並びに
− hは、それら屈折性の構造の高さを表示する。
− αは、そのフレネルレンズの入射の平面との面bの角度を表示する、
− βは、その入射の平面に対する法線との面cの角度を表示する、
− θextは、そのフレネルレンズの平面の入射面における光の光線の入射の角度を表示する、
− θintは、そのフレネルレンズの平面の入射面aを通じた屈折後の、その入射の平面(又はそのフレネルレンズの入射面)に対する法線との光の光線の入射の角度を表示する、
− ζは、機械加工の角度又は製造の角度と呼ばれることもある、二つの面b及びcの間の角度を表示する、並びに
− hは、それら屈折性の構造の高さを表示する。
図4における点線によって示された、従来の構造において、cのような面は、入射の平面Pに対する法線と約3°の角度βをなす。このような構造は、大きな高さh及び低い角度ζを備えた狭いプリズムの屈折素子を有すると共に、従って、数多くそれを生産することは、困難である。
一般に、本発明は、従って、各々の屈折性の構造について、面cが、その屈折性の構造が受ける光の光線に平行であるように、角度βの値を与えることを目的とする。図4Aに示されるように、それら屈折性の構造の高さは、高さh’まで減少させられると共に、角度ζは、実質的には、より大きい。そして、それらプリズムの素子は、生産することが、より容易である。
さらには、図3Bに示されるような一つの用途の構成において、源PRによって放出された発散性のビームを使用する、そのフレネルレンズからの出力として、平行化されたビームを、例えば、ある方向XX’に沿って平行化されたものを、得ることが、望まれるとすれば、各々の屈折性の構造の面bは、それが受ける光の光線の角度θintの関数である角度αをなさなければならない。
このような結果を得るために、それら屈折性の構造の各々の面bは、
α=arcsin{(nsinθint)/[(1−ncosθint)2+(nsinθint)2]1/2}
のように、角度αの値と関連させられる。
α=arcsin{(nsinθint)/[(1−ncosθint)2+(nsinθint)2]1/2}
のように、角度αの値と関連させられる。
それらプリズムの屈折性の構造の面b及びcの間の角度ζは、製造の極限値ζlim以上の値を有し(図5A)、その値より下では、それらプリズムの素子が、経済的に製造されることは、特に困難なものになるであろう。この製造の極限値ζlimは、特に、使用された製造の工程に、及び、そのレンズの大きさに、依存する。
しかしながら、θintは、大き過ぎになるとき、角度ζの値は、値ζlimよりも小さくなる危険性を冒す。この極限値より下に届まらないために、それら屈折性の構造の各々の面bの角度αは、それらが受ける光線の角度θintが増加するときでさえも、調節されなければならない。そのとき、屈折された光は、もはやXX’の方向に平行ではない。図5Bに示されたような動作が、得られる。
しかしながら、出力としてこのように得られた発散は、透過させられたビームの質が劣化しないために、ある許容可能な限界内に維持されなければならない。より大きい入射角θintについて、従って、入射角θintに依存すると共に出力のビームの発散の角度θmaxを限定する角度αを受容することは、必要である。しかしながら、角度ζをそれの製造の極限値ζlimに保つために、各々の面cが、角度αの関数である入射の平面に対する法線と角度βをなすことになることは、受容される必要がある。これは、β=ζlim−90+αであることを意味する(図5C)。
図5Dは、図5Aから5Cまでの三つの構造を組み込むフレネルレンズを示す。
そのフレネルレンズの光学的な中心付近に位置させられた第一の帯域Z1において、源PRから来る光の入射角が、最も小さい場合、図5Aに示されたタイプの構造が、提供される。次に、中間の帯域Z2においては、図5Bにおけるもののような構造が、提供される。最後に、そのレンズの光学的な中心から離れた最も遠い帯域においては、PRからの光の入射角が、最も大きいものである場合、図5Cに示したタイプの構造が、提供される。
従って、そのフレネルレンズの第二の面における光の入射角θintの関数としての角度α、β、及びζの値は、以下のもの
帯域Z1:
α=arcsin{(nsinθint)/[(1−ncosθint)2+(nsinθint)2]1/2}、
β=θint、
ζ=90−α+β、及び
ζ≧ζlim
である。
帯域Z1:
α=arcsin{(nsinθint)/[(1−ncosθint)2+(nsinθint)2]1/2}、
β=θint、
ζ=90−α+β、及び
ζ≧ζlim
である。
この帯域Z1において、出力のビームは、XX’軸に平行である。そのビームの出力の角度θoutは、平面Pに対する法線に対して零、すなわち、θout=0°である。角度ζは、極限値ζlimよりも小さい。
帯域Z2:
α=90−ζlim+β、
β=θint、
ζ=ζlim
である。
α=90−ζlim+β、
β=θint、
ζ=ζlim
である。
この帯域Z2において、出力のビームは、あらかじめ設定された最大値θmaxよりも小さい発散の角度θoutで、XX’軸の方向に対して、わずかに発散性である。また、角度ζは、極限値ζlimに等しい。
帯域Z3:
α=arctan[(nsinθint−nsinθmax)/(ncosθint−ncosθmax)]
であり、ここで、θmaxは、その出力のビームの発散の角度の最大の許容可能な値である。
α=arctan[(nsinθint−nsinθmax)/(ncosθint−ncosθmax)]
であり、ここで、θmaxは、その出力のビームの発散の角度の最大の許容可能な値である。
β=ζ−90+α、
ζ=ζlim
である。
ζ=ζlim
である。
この帯域Z3において、そのビームは、あらかじめ設定された最大の発散の値θmaxに等しい発散の角度θoutで(θout=θmax)、XX’軸の方向に対して、わずかに発散性である。また、角度ζは、その機械加工の(又は工具の)極限値ζlimに等しい。
この最後の帯域Z3において、それら屈折性の構造の面cにおけるその光のわずかな部分の反射のおかげで、わずかな損失があることは、留意されるべきである。
ある実施形態の例として、直径が1.81メートルの且つ462mmの焦点距離を備えたある“レンズ”(の型)で生産された1107mm掛ける622mmの寸法を有すると共に410mmだけそのスクリーンの軸から外れたその照明の源PRを備えた16/9の形式のフレネルレンズについて、12°と63°との間で変動する外の入射角θextを有することは、可能である。
図6A、6B、及び6Cは、角度θextの関数として、それぞれ、角度ζ、α、及びβの値を提供する曲線604、614、及び624を、連続的な線として、示す。これらの曲線は、θmax=5°未満のθoutの値について、及び、60°に等しいζlimの値について、与えられてきた。もちろん、ζlimは、本発明の様々な実施形態に依存して、他の値を、例えば30°と50°との間を、とってもよい。入射角θextの値は、x軸(軸600)上にプロットされる。角度ζ、α、及びβの値は、それぞれのy軸(それぞれ、軸601、611、及び621)上にプロットされる。
平行線を引いた線として示されるのは、それぞれζにおける及びβにおける曲線についての点線603及び623として示されるのが、変動の曲線の切り捨てられた部分である一方で、従来のフレネルレンズに対応する変動の曲線602、612、及び622である。
これらの曲線に見られるように、0°<θext<28°の帯域は、上述した帯域Z1に対応する。
θextが28°と35°との間にある帯域は、帯域Z2に対応する。
θextが35°と63°との間にある帯域は、帯域Z3に対応する。
図7は、本発明に従ったフレネルレンズによるp及びs偏光の透過の効率を図解する曲線を提供する。
x軸(軸70)上にプロットされるのは、入射角θintであると共に、y軸(軸71)上にプロットされるのは、その透過の効率である。
上側の二つの曲線73及び75は、p偏光の透過を示す。点線73は、標準的なレンズとの透過を示すと共に、平行線を引いた曲線75は、本発明に従ったレンズを通じた透過を示す。θext=40°まで、それら効率は、同じであることが、及び、これらが、許容可能な割合内であるが、本発明に従ったレンズと共に、わずかに劣化することが、見られる。
下側の二つの曲線72及び74は、s偏光の透過を示す。連続的な線の曲線72は、標準的なレンズに関係すると共に、円によって囲まれた曲線74は、本発明に従ったレンズに関係する。30°まで、それら効率は、同じであることが、見られる。30°と45°との間で、本発明に従ったレンズの効率は、より良好なものである。45°より上では、それら効率は、同じである。
全般的に、本発明に従ったレンズの効率は、従来のレンズと同程度に良好である。しかしながら、本発明に従ったフレネルレンズは、高い入射角での照明の下で動作すると共に、それの製造は、相対的に高い(およそ60°)角度ζのため、扱いにくい問題を提起しない。
そのフレネルレンズは、より詳しくは、逆投射スクリーンに適用可能である。図8は、逆投射ユニットを示す。平面Pに平行に置かれた、本発明に従ったフレネルレンズFLは、そのスクリーンに面して置かれた屈折性の構造を持つ面を備えた逆投射スクリーンBSと並置される。レンズFLの平面の面は、投射器PRによって照明されるが、その照明器は、そのレンズの光軸XX’に沿って及び後者より下に位置させられ、そのレンズの有用な部分のみを、換言すれば、相対的に高い入射角でそのレンズを照明する投射器PRによって照明された部分が、示されてきた。
本発明の一つの実施形態に従って、その対物の光軸は、そのレンズの軸XX’と同一線上のものである。
本発明の代替の実施形態に従って、対物の瞳は、そのフレネルレンズの軸XX’上に位置させられる。しかしながら、その対物の軸は、そのフレネルレンズの軸XX’上と同一直線上のものではない。例えば、その対物を、それの軸が、そのフレネルレンズの利用される部分の中心を通じて、換言すれば、そのスクリーンの中心を通じて、通過するように、位置付けてもよい。もちろん、そのレンズは、その対物によって提供された像に、及び、この像の平面に、位置させられる。この構成は、例えば、図8によって図解される。
図9は、寄生の光線が、フレネルレンズ54の平面の面における、そして、折り曲げミラー53における、反射によって発生させられるとき、可視であることもある、寄生の像を除去することに特に適切なものである本発明の一つの実施形態に従った逆投射ユニット5を図解する。また、本発明のこの代替の実施形態は、特に、高品質の像を提供する小型の逆投射ユニットを生産することに、また、生産することが容易である対応するフレネルレンズに、非常に適切なものである。
より精確には、逆投射ユニット5は、結像する源PR(瞳の中心)から、第一の折り曲げミラー52に向かって、そして、(ユニット5を小型なものにするために)第二の折り曲げミラー53及びフレネルレンズ54に向かって、結像ビームを放出する対物51を含む、結像させる手段50を含む。ユニット5のスクリーンは、フレネルレンズ54、(寄生の光線をフィルターで除去するための手段を形成する)黒色のマトリックス58、及び拡散体59を含む。
結像ビームは、その投射スクリーンに調和させられた長方形の断面を有すると共に、その対物51の光軸に対して軸外にある、光線52の軸のまわりの、光線57によってそれの底の部分で、及び、光線56によってそれの頂上の部分で、限定される。記載された実施形態に従って、その結像ビームの入射角が、特に高いことは、留意されるべきである。
図10は、その結像ビームのある一定の光線の伝播経路を詳細に説明する。このように、二つの入射光線は、すなわち、
− 実線によって示された、その結像ビームの部分を形成する直接的な入射光線62、及び
− 点線によって示された、ある寄生のビームに属する寄生の入射光線60
は、フレネルレンズ54上の点Nに到達する。
− 実線によって示された、その結像ビームの部分を形成する直接的な入射光線62、及び
− 点線によって示された、ある寄生のビームに属する寄生の入射光線60
は、フレネルレンズ54上の点Nに到達する。
直接的な入射光線62は、それぞれ、折り曲げミラー52及び53における、二つの連続する反射の後で、対物51を介して源PRから来る。寄生の入射光線60は、点N’でのフレネルレンズ54の平面の面における、そして、点N’’での折り曲げミラー53における、直接的な入射光線61の反射によって、得られる。
図11は、フレネルレンズ54の一つの帯域の詳細を示す。この図においては、面a、b、及びcについての、また、角度α、β、ζ、ζlimについての、表記は、図4Bに関して示されたものと同じである。
フレネルレンズ54の実施形態に依存して、そのフレネルレンズの第一の帯域においては、この帯域の屈折のジオプターの面cは、フレネルレンズ54の平面の面110における寄生の入射光線112の反射によって得られた寄生の入射光線1120の入射ビームに平行である。このように、角度βは、寄生の入射光線1120の導入角θintに等しい。
問題の帯域においては、結像する入射光線113は、平面の面110に入射することによって、二つの光線に、すなわち、平面の面110における光線113の反射によって得られた結像する入射光線1130及び平面の面110における反射によって得られた寄生の光線1132に、分割される。入射光線113及び寄生の光線1132は、平面の面110に対する法線と角度θext1をなす。入射光線112は、θext1よりも小さい角度θ’ext1をなす。
結像する入射光線1130は、θ’intよりも大きい導入角θintをなす(θint及びθ’intは、そのフレネルレンズに使用された材料の屈折率の関数として角度θext1及びθ’ext1に直接的に依存する)。従って、それは、問題の屈折のジオプターの面bに当たると共に面bによって屈折させられ、XX’軸に平行な出力の光線1131を形成する(出力の角度θoutは、零である)。
記載した実施形態に従って、面cが、寄生の入射光線1120に平行であるので、後者は、また、問題の屈折のジオプターの面bに当たると共に面bによって屈折させられ、XX’軸に平行ではない出力の光線1121を形成する(出力の角度θ’outは、零ではない)。
本発明の代替の実施形態に従って、角度βは、10°を減じたθ’intに等しい下限と2°を加えたθ’intに等しい上限との間に存在する。このように、10°の公差は、ビームの開口に提供される。また、約2°の寄生のビームにおける公差が、許容される。角度βが、2°を加えた導入角θ’intよりも小さいので、それら寄生の光線の大部分は、除去される。本発明の他の実施形態に従って、より厳しい公差及び5°を減じたθ’intに等しい下限が、考慮される。βが大きければ大きいほど、その機械加工は、より容易である。βが小さければ小さいほど、それら寄生の光線は、より多く除去される。さらに、(ある具体的な下限に対応する上記の実施形態と組み合わせてもよい)さらなる他の実施形態に従って、その上限は、折り曲げミラー53における反射によって得られた全ての寄生の光線を取り除くために、導入角θ’intに等しい。
本発明のさらなる他の実施形態に従って、角度βが、5°を超える、好ましくは10°を超える。このように、それら寄生の光線の適度の又は高い入射角度について、それら寄生の光線は、考慮に入れられる。
図15は、黒色のマトリックス58及び拡散体59の詳細の上面図における屈折させられた光線1121及び1131の経路を図解する。
その黒色のマトリックスは、
− 透明な帯によって分離された、鉛直の黒色の帯又は吸収性の帯116、並びに、
− 透明な帯上へその結像ビームの光線117を、及び、黒色の帯116上へそれら寄生の光線118の大部分を、集束させる鉛直の円柱レンズ115
を含む。
− 透明な帯によって分離された、鉛直の黒色の帯又は吸収性の帯116、並びに、
− 透明な帯上へその結像ビームの光線117を、及び、黒色の帯116上へそれら寄生の光線118の大部分を、集束させる鉛直の円柱レンズ115
を含む。
このように、それら寄生の光線の大部分が、除去されるのに対して、その結像ビームは、拡散体59によって観察者に向かって拡散させられる。特に、その拡散体は、ある一定の寄生の光線を、それらを下方へ又は上方へ拡散させることによって、それらが、その投射器に面する観察者によって見られないように、除去する。
本発明の代替の実施形態に従って、それら寄生の光線をフィルター処理するための手段は、黒色のマトリクス58に加えて、又は、黒色のマトリクス58の代わりに、透明な帯域によって分離された同心の円形の黒色の帯を含むフィルターを含む。このフィルターは、レンズ54と黒色のマトリックス58との間に、又は、(黒色のマトリックス58の無い)レンズ54と拡散体59との間に、置かれる。透明な帯域は、そのフレネルレンズによって屈折させられるその結像ビームのそれらの光線を通らせるために、屈折のジオプターの各々の面bに面して、置かれる。吸収性の帯又は黒色の帯は、この帯域の中へ透過させることができるであろう(光線118又は1121のような)寄生の光線を除去するために、二つの透明な帯域の間に置かれる。
角度ζを、それの製造の極限値ζlimに保つために、レンズ54は、図5Aから5Dまでに関して記載されたものに類似する、角度α及びβに依存する三つの帯域を含む。しかしながら、角度βの値が、寄生の入射光線の導入角に依存すると共に直接的な入射光線の導入角に依存しないことは、留意されるべきである。このように、以下の帯域が提供される。
− そのフレネルレンズの光学的な中心に最も近くに位置させられる第一の帯域Z1が提供され、その中心において、そのレンズの平面の面における、そして、その折り曲げミラーにおける、源PRから来る光の反射によって得られた寄生の光線の入射角が、より小さい、その帯域において、出力のビームが、XX’軸に平行である構造が、提供され、そのビームの出力の角度θoutは、平面Pに対する法線に対して零である(θout=0°)。角度ζは、極限値ζlimよりも小さい。従って、それら入射角θint及びθ’intに依存する、角度α、β、及びζの値は、以下のもの
− α=arcsin{(nsinθint)/[(1−ncosθint)2+(nsinθint)2]1/2}、
− β=θint、
− ζ=90−α+β、及び
− ζ≧ζlim
である。
− α=arcsin{(nsinθint)/[(1−ncosθint)2+(nsinθint)2]1/2}、
− β=θint、
− ζ=90−α+β、及び
− ζ≧ζlim
である。
− 中間の帯域Z2が提供され、その帯域においては、出力のビームは、所定の最大値θmaxよりも小さい発散の角度θoutで、XX’軸の方向に対して、わずかに発散性である。角度ζは、極限値ζlimに等しい。従って、この帯域においては、角度α、β、及びζの値は、以下のもの
− α=90−ζlim+β、
− β=θint、
− ζ=ζlim
である。
− α=90−ζlim+β、
− β=θint、
− ζ=ζlim
である。
− そのレンズの光学的な中心から最も遠い帯域Z3が提供され、その帯域においては、PRからの光の入射角は、最も高いと共に、そのビームは、所定の最大の発散の値θmaxに等しい発散の角度θout(θout=θmax)で、XX’軸の方向に対して、わずかに発散性である。角度ζは、極限値ζlimに等しい。従って、この帯域においては、角度α、β、及びζの値は、以下のもの
− α=arctan[(nsinθint−nsinθmax)/(ncosθint−ncosθmax)]
− β=ζ−90+α、
− ζ=ζlim
である。
− α=arctan[(nsinθint−nsinθmax)/(ncosθint−ncosθmax)]
− β=ζ−90+α、
− ζ=ζlim
である。
ある実施形態の例として、410mmだけそのスクリーンの軸に関して軸外の照明の源PRを備えた、1.81メートルの直径及び462mmの焦点距離を有する“レンズ”(の型)で生産された1107mm掛ける622mmの寸法を備えた16/9の形式のフレネルレンズについて、12°と63°との間で変動する入射角θextを有することは、可能である。
図13及び14は、それぞれ、本発明の一つの特定の実施形態における逆投射ユニット5の一つのバージョンに従ったフレネルレンズ54の及び折り曲げミラー53の側面図及び正面図を図解する。このバージョンに従って、フレネルレンズ54の帯域Z1は、三つの部分に、下側の部分542及び上側の部分540並びに中間の部分541に、分割される。
− 下側の部分542及び上側の部分540において、各々の屈折のジオプターの面cは、直接的な入射光線に平行である。角度βは、角度θintに等しい。従って、部分540又は542に属する屈折のジオプターは、図4Bに関して示されたようなものである。
− 中間の部分541において、各々の屈折のジオプターの面cは、フレネルレンズ54の平面の面における、そして、折り曲げミラー53における、直接的な入射光線の反射によって得られた寄生の入射光線に平行である。角度βは、角度θ’intに等しい。従って、部分541に属する屈折のジオプターは、図11に関して示されたようなものである。
中間の部分541は、上で定義されるように、寄生の入射光線を受けることが可能なフレネルレンズ54の部分に対応する。このように、その底の部分は、点Gが存在する円形の弧によって定義される。点Gは、フレネルレンズ54の下限(点F)における、そして、折り曲げミラー53における、直接的な入射光線57の反射によって得られた寄生の光線130の、フレネルレンズ54における衝突の点である。
同様に、中間の帯域541の頂上の部分は、点D及びD’’が存在する円形の弧によって定義される。点D(それぞれD’’)は、点Bでの(それぞれ点B’’での)フレネルレンズ54における、そして、点C(それぞれC’’)での折り曲げミラー53における上側の角度における、直接的な入射光線141の反射によって得られた寄生の光線141の、フレネルレンズ54における衝突の点である。
フレネルレンズ54に垂直な対称の平面に存在する寄生の入射光線132は、フレネルレンズ54における点B’での、そして、折り曲げミラー53の上限における点C’での、直接的な入射光線131の反射の後に、点D’で中央の上側の部分においてフレネルレンズ54に当たる。機械加工又は成形の容易さの理由のために、点D’は、部分541の上限に印をつける点E’より下の部分541内に位置させられる。点E’は、点D及びD’’と同じ円形の屈折のジオプターに位置させられる。折り曲げミラー53が、長方形であるので、点D’は、従って、帯域540の限界に位置させられない。
本発明の一つの実施形態に従って、中間の部分541は、寄生の光線の可能な目標の帯域を越えて延びる。特に、それは、レンズ54の下側の部分の全体を覆うと共に上で定義された部分542及び/又は540の並びに部分541の等価なものを含むこともある。そして、角度βは、フレネルレンズ54の平面の面が存在する平面における、そして、折り曲げミラー53が存在する平面における、照明する源PRから来るビームの反射によって得られた入射光線の角度θ’intに等しい。これは、帰するところ、それら寄生の光線を発生させる反射の表面を広げることになる。
図12は、距離がミリメートルで表現される軸120に沿った、その円形の屈折性の構造の半径rの関数としての屈折のジオプターの(軸121に沿った度で表現された)代表的な角度を図解する。
曲線126及び124は、それぞれ、α及びθintの値を表す。
このように、75mm未満の距離rについて、
− 曲線123によって表されたβは、θint(部分541)よりも小さいθ’intと一致し、そして、βは、θintと一致すると共に、
− 曲線125によって表されたζは、ζ=β+90−αの式に従ってα及びβの関数として変動する。
− 曲線123によって表されたβは、θint(部分541)よりも小さいθ’intと一致し、そして、βは、θintと一致すると共に、
− 曲線125によって表されたζは、ζ=β+90−αの式に従ってα及びβの関数として変動する。
帯域Z1に対応する、表された帯域において、曲線122によって表された、結像ビームの出力の角度θoutは、零である。
その系は、好ましくは、軸外にあるので、投射される対象及び投射された像は、その軸上にはないことは、留意されるべきである。従って、それら曲線は、半径rの厳密に正の値について、定義される。
もちろん、本発明は、上述した実施形態には限定されない。
当業者は、特に、異なる構造を所持する逆投射ユニットに、特に、必ずしも平面ではない折り曲げミラーを、特に非球面のミラーを有するユニットに、本発明を適合させてもよい。結像させる源を含む系において、フレネルレンズ及び少なくとも一つの反射のミラーは、本発明の一つの実施形態に従って、そのフレネルレンズは、(屈折のジオプターの光学的に有用でない面cが、入射の平面に対する法線となす)角度βが、そのフレネルレンズにおける、そして、最後の反射のミラーにおける、反射によって得られた寄生の光線の導入角に等しい少なくとも一つの部分を含む。従って、これらの寄生の光線の導入角は、入ってくる結像ビーム、そのフレネルレンズに関する最後の折り曲げミラーの位置、及び、その最後の折り曲げミラーの形状の関数として明白に定義される。
さらに、この実施形態において、その折り曲げミラーが、平面であるとき、それは、そのフレネルレンズに対して必ずしも平行ではない。
また、本発明のこの実施形態に従って、そのフレネルレンズは、それら屈折のジオプターの最大の工具の角度ζlimに依存して、上述したような帯域Z1、Z2、及びZ3の組み合わせ若しくは帯域Z1及びZ2の組み合わせのいずれかを、又は、好ましくは、その工具の極限値が、帯域Z1が数個の部分に分割されることが可能である(それら部分の各々が、入射光線の、直接的なもの又は寄生のもののいずれかの、導入角の関数として角度βの一つの値に対応する)ことを、許容するとき、帯域Z1のみを、含む。
Claims (18)
- フレネルレンズであって、
平面(P)に存在する第一の面(f1)、並びに
この面と反対の、該第一の面に平行な及び円形の同心の屈折性の構造を含む第二の面
を含み、
各々の屈折性の構造は、
屈折のジオプターを形成することが意図された且つ前記平面(P)と第一の角度(α)をなす第一の表面(b)、及び
光学的な目的無しの且つ前記平面(P)に対する法線と第二の角度(β)をなす第二の表面
によって定義され、
各々の前記構造は、前記平面(P)に対する法線と零度と異なる導入角(θint)をなすビームによって照明されることが意図されたものである、フレネルレンズにおいて、
該第二の面は、該同心の屈折性の構造の中心と該フレネルレンズの周囲との間に分布させられた、屈折性の構造の少なくとも二つの帯域、
該中心に近い第一の帯域、
第二の帯域
を有し、
該第一の帯域において、
各々の第一の表面の第一の角度(α)は、該屈折性の構造が、ある定義された方向(XX’)に対して零の角度(θout)をなす方向に沿って前記ビームを屈折させるようなものであり、且つ
各々の第二の表面の第二の角度(β)は、前記導入角(θint)に等しく、
該第二の帯域において、
各々の第一の表面の第一の角度(α)は、該屈折性の構造が、該定義された方向(XX’)に対して最大値(θmax)よりも小さい零でない角度(θout)をなす方向に沿って前記ビームを屈折させるようなものであり、且つ
各々の第二の表面の第二の角度(β)は、前記導入角(θint)に等しい
ことを特徴とする、フレネルレンズ。 - それは、また、該第二の帯域と当該レンズの周囲との間に位置させられた少なくとも第三の帯域を含み、
該第三の帯域において、
各々の第一の表面の第一の角度(α)は、該屈折性の構造が、該定義された方向(XX’)に対して前記最大値(θmax)に等しい零でない角度(θout)をなす方向に沿って該光を屈折させるようなものであり、且つ
各々の第二の表面の第二の角度(β)は、前記導入角(θint)を超える
ことを特徴とする、請求項1に記載のフレネルレンズ。 - 各々の第一の表面は、各々の隣接した第二の表面とエッチングの角度(ζ)をなし、
この角度は、該第二の帯域及び該第三の帯域の両方において指定された値(ζlim)を有すると共に該第一の帯域においてこの指定された値を超える値を有する
ことを特徴とする、請求項2に記載のフレネルレンズ。 - 該エッチングの角度(ζ)の前記指定された値(ζlim)は、70°未満である
ことを特徴とする、請求項3に記載のフレネルレンズ。 - 該第一の面は、平面である
ことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のフレネルレンズ。 - 該第一の面は、入射ビームの高い入射角について最適化された反射防止処理を受ける
ことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のフレネルレンズ。 - 高々、当該レンズにおけるある点と関連した焦点距離の、当該レンズの軸からのこの点の距離に対する、比の二倍に等しい開口数(又はf数)は、0.55以下である
ことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のフレネルレンズ。 - 入射面及び観察者に向かって方向付けられる射出面を含む、像逆投射スクリーンにおいて、
それは、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のフレネルレンズを含むこと、及び
このフレネルレンズは、当該スクリーンの該入射面に沿って置かれると共に、当該レンズのその面は、当該スクリーンの該射出面に向かって方向付けられた該屈折性の構造を持つこと
を特徴とする、像逆投射スクリーン。 - 像の投射用に設計された系であって、
結像ビームを発生させる源、
フレネルレンズ、及び
前記結像ビームを前記フレネルレンズに逆戻りに送るように設計された、結像ビーム偏向ミラー
を含み、
該フレネルレンズは、
平面(P)に存在する第一の面(f1)、及び
この面と反対の、該第一の面に平行な且つ円形の同心の屈折性の構造を有する第二の面
を有し、
各々の屈折性の構造は、屈折のジオプターを形成することが意図された、且つ、前記平面(P)と第一の角度(α)をなす、第一の表面(b)、及び、光学的な目的無しの且つ前記平面(P)に対する法線と第二の角度(β)をなす、第二の表面によって境界を付けられる、像の投射用に設計された系において、
構造の第一の組みを形成する、前記構造の少なくとも一つの部分が、
直接的なビームと呼ばれる、第一のビーム、及び
寄生のビームと呼ばれる、第二のビーム
によって照明されることが意図されたものであり、
該第一のビームは、前記結像ビームから発すると共に前記第一の面によって反射されてきておらず、前記直接的なビームは、前記フレネルレンズを通じて透過させられる前記の直接的なビームによって、第一の入射ビームを形成し、
該第二のビームは、前記結像ビームから発すると共に前記第一の面によって、そして前記偏向ミラーによって、反射されてきたものであり、前記寄生のビームは、前記フレネルレンズを通じて透過させられる前記寄生のビームによって、第二の入射ビームを形成し、
前記第二の入射ビームは、前記平面(P)に対する法線と零度と異なる導入角(θ’int)をなし、
前記第一の組みの各々の構造の該第二の面の第二の角度(β)は、10度よりも少ない前記第二の入射ビームの前記導入角(θ’int)よりも大きく、且つ
前記第一の組みの各々の構造の該第二の面の第二の角度(β)は、2度を加えた前記第二の入射ビームの前記導入角(θ’int)に等しい上限よりも小さい
ことを特徴とする、系。 - 前記第一の組みの各々の構造の該第二の面の第二の角度(β)は、5度よりも大きい
ことを特徴とする、請求項9に記載の系。 - 前記第一の組みの各々の構造の該第二の面の第二の角度(β)は、前記第二の入射ビームの前記導入角(θ’int)に等しい
ことを特徴とする、請求項9又は10に記載の系。 - 前記フレネルレンズは、
前記第一の組みの各々の構造の該第二の面の第二の角度(β)が、前記第二の入射ビームの前記導入角(θ’int)に等しい、第一の部分、及び
構造の第二の組みの各々の構造の該第二の面の第二の角度(β)が、前記第一の入射ビームの前記導入角(θint)に等しい、第二の部分
を含む、少なくとも二つの部分を含む
ことを特徴とする、請求項9乃至11のいずれか一項に記載の系。 - 該第二の面は、該同心の屈折性の構造の中心と該フレネルレンズの周囲との間に分布させられた屈折性の構造の少なくとも二つの帯域、
該中心に近い第一の帯域、及び
第二の帯域
を含み、
該第一の帯域においては、各々の第一の表面の第一の角度(α)は、該屈折性の構造が、ある定義された方向(XX’)に対して零の角度(θout)をなす方向に沿って該第一の入射ビームを屈折させるようなものであり、
該第二の帯域においては、各々の第一の表面の第一の角度(α)は、該屈折性の構造が、該定義された方向(XX’)に対して最大値(θmax)よりも小さい零でない角度(θout)をなす方向に沿って該第一の入射ビームを屈折させるようなものである
ことを特徴とする、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の系。 - それは、前記フレネルレンズによって屈折させられた該第一の入射光線について透明であると共に前記フレネルレンズによって屈折させられた該第二の入射光線をフィルター処理するフィルター処理する手段を含むレンチキュラースクリーンをさらに含み、
前記フィルター処理する手段は、前記フレネルレンズと並置させられる
ことを特徴とする、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の系。 - それは、入射面及び観察者に向かって方向付けられる射出面を含む像逆投射スクリーンを含み、
前記スクリーンは、前記フレネルレンズを含み、
このフレネルレンズは、該スクリーンの該入射面に沿って置かれると共に、該レンズのその面は、該スクリーンの該射出面に向かって方向付けられた該屈折性の構造を持つ
ことを特徴とする、請求項9乃至14のいずれか一項に記載の系。 - 高々、該レンズにおけるある点と関連した焦点距離の、前記フレネルレンズの軸からのこの点の距離に対する、比の二倍に等しい開口数(又はf数)は、0.55以下である
ことを特徴とする、請求項9乃至15のいずれか一項に記載の系。 - それは、
請求項8に記載の逆投射スクリーン又は請求項9乃至16のいずれか一項に記載の系、及び
前記スクリーンの又は前記系の該フレネルレンズに向かって光のビームを放出する投射器(PR)
を含むことを特徴とする、逆投射ユニット。 - 該投射器は、該フレネルレンズの軸上に置かれると共にそれの軸の一方の側に位置させられた該フレネルレンズの一つの部分のみへ像を投射する
ことを特徴とする、請求項17に記載の逆投射ユニット。
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