JPH0756109A - 軸外れ太陽光を排除した背面投影スクリ−ン - Google Patents
軸外れ太陽光を排除した背面投影スクリ−ンInfo
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- JPH0756109A JPH0756109A JP6063787A JP6378794A JPH0756109A JP H0756109 A JPH0756109 A JP H0756109A JP 6063787 A JP6063787 A JP 6063787A JP 6378794 A JP6378794 A JP 6378794A JP H0756109 A JPH0756109 A JP H0756109A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、太陽光の影響を除去して高いコン
トラストの得られる光投影システムを提供することを目
的とする。 【構成】 背面投影スクリ−ン24と、画像をスクリ−ン
24の背面に伝送する液晶光バルブ等の画像形成手段20
と、光ビ−ムを画像形成手段20に投影する光源手段110
と、スクリ−ン24に伝送された光を照準するためにスク
リ−ン24と画像形成手段22との間に挿入されている照準
手段22と、スクリ−ンの軸に対して比較的小さい角度で
伝送される光を通過させ、スクリ−ンの軸に対して比較
的大きい角度で伝送された光を阻止するために照準手段
と背面投影スクリ−ンとの間に配置されている阻止手段
30とを備えていることを特徴とする。阻止手段30は灰は
シート或いはマイクロルーバ光制御フィルムで構成され
る。
トラストの得られる光投影システムを提供することを目
的とする。 【構成】 背面投影スクリ−ン24と、画像をスクリ−ン
24の背面に伝送する液晶光バルブ等の画像形成手段20
と、光ビ−ムを画像形成手段20に投影する光源手段110
と、スクリ−ン24に伝送された光を照準するためにスク
リ−ン24と画像形成手段22との間に挿入されている照準
手段22と、スクリ−ンの軸に対して比較的小さい角度で
伝送される光を通過させ、スクリ−ンの軸に対して比較
的大きい角度で伝送された光を阻止するために照準手段
と背面投影スクリ−ンとの間に配置されている阻止手段
30とを備えていることを特徴とする。阻止手段30は灰は
シート或いはマイクロルーバ光制御フィルムで構成され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、背面投影スクリ−ンを
有する投影システム、特にスクリ−ン前面に入射する高
強度の周囲光による悪影響の制御に関する。
有する投影システム、特にスクリ−ン前面に入射する高
強度の周囲光による悪影響の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】光投影ディスプレイシステムは周囲光反
射の悪影響のために通常、例えば暗くされた映画館のよ
うな暗い場所で観賞するために使用される。しかしなが
ら、航空電子装置のようにディスプレイが自然光または
太陽光により明るく照らされるコックピットで観察され
なければならない多くの応用では画像コントラストは非
常に劣化される。明るく照らされた環境で十分なコント
ラストを有する有用な画像を提供する種々の試みには大
きな困難が伴う。
射の悪影響のために通常、例えば暗くされた映画館のよ
うな暗い場所で観賞するために使用される。しかしなが
ら、航空電子装置のようにディスプレイが自然光または
太陽光により明るく照らされるコックピットで観察され
なければならない多くの応用では画像コントラストは非
常に劣化される。明るく照らされた環境で十分なコント
ラストを有する有用な画像を提供する種々の試みには大
きな困難が伴う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特に短い投影レンズを
有するシステムでは投影光学系の種々の素子が背面投影
スクリ−ンの背面に近接して位置されているのでスクリ
−ン前面に入射した太陽光はスクリ−ンを通り投影シス
テムのレンズ素子から反射されスクリ−ンを通って戻
る。このような反射した太陽光は画像のコントラストと
可視能力を非常に劣化する。レンズ素子上の反射防止被
覆は反射を減少するが、このような明るい周囲光反射を
十分には減少しない。太陽光除去吸収フィルタの使用は
典型的に効率が減少し高価格となる。
有するシステムでは投影光学系の種々の素子が背面投影
スクリ−ンの背面に近接して位置されているのでスクリ
−ン前面に入射した太陽光はスクリ−ンを通り投影シス
テムのレンズ素子から反射されスクリ−ンを通って戻
る。このような反射した太陽光は画像のコントラストと
可視能力を非常に劣化する。レンズ素子上の反射防止被
覆は反射を減少するが、このような明るい周囲光反射を
十分には減少しない。太陽光除去吸収フィルタの使用は
典型的に効率が減少し高価格となる。
【０００４】従って本発明の目的は前述の問題を避け、
または最小限にすることである。
または最小限にすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の原理を実施した
光投影システムは、背面投影スクリ−ンと、変調され照
準された光をスクリ−ンの背面に投影する画像手段と、
この画像手段とスクリ−ンの間に挿入されている光阻止
手段とを具備し、この光阻止手段はスクリ−ン軸に対し
て比較的大きな角度で伝送された光を阻止しながらスク
リ−ンの軸に対して比較的小さい角度で伝送された光を
通過させる。本発明の特徴によると背面投影スクリ−ン
の背面に向けられる光はスクリ−ン表面の全面に均一な
輝度を与える照準フレネルレンズを通って伝送される。
本発明の１形態では光阻止手段は照準フレネルレンズと
スクリ−ンの間に挿入され、比較的低い開口数を有する
ファイバから形成される光ファイバフェ−スプレ−トを
具備する。すなわち光ファイバフェ−スプレ−トのファ
イバは小さい受光コ−ン角度を有し、従って効果的に照
準された光またはほぼ照準された光のみをフレネルレン
ズから伝送するが大きい角度で光ファイバフェ−スプレ
−トに入射される光を遮断する。
光投影システムは、背面投影スクリ−ンと、変調され照
準された光をスクリ−ンの背面に投影する画像手段と、
この画像手段とスクリ−ンの間に挿入されている光阻止
手段とを具備し、この光阻止手段はスクリ−ン軸に対し
て比較的大きな角度で伝送された光を阻止しながらスク
リ−ンの軸に対して比較的小さい角度で伝送された光を
通過させる。本発明の特徴によると背面投影スクリ−ン
の背面に向けられる光はスクリ−ン表面の全面に均一な
輝度を与える照準フレネルレンズを通って伝送される。
本発明の１形態では光阻止手段は照準フレネルレンズと
スクリ−ンの間に挿入され、比較的低い開口数を有する
ファイバから形成される光ファイバフェ−スプレ−トを
具備する。すなわち光ファイバフェ−スプレ−トのファ
イバは小さい受光コ−ン角度を有し、従って効果的に照
準された光またはほぼ照準された光のみをフレネルレン
ズから伝送するが大きい角度で光ファイバフェ−スプレ
−トに入射される光を遮断する。
【０００６】本発明の別の装置ではマイクロル−バ材料
の１対の交差されたフィルムが大きい角度の光伝送を遮
断しながら同様に小さい角度の光伝送を提供する。
の１対の交差されたフィルムが大きい角度の光伝送を遮
断しながら同様に小さい角度の光伝送を提供する。
【０００７】
【実施例】図１には能動的なマトリックス液晶モジュ−
ルを使用する簡単にされた伝送液晶投影システムが示さ
れている。ア−クランプ10のような光源からの高強度の
光は光路（図示していないがしばしば折返された光路の
コ−ルドミラ−を含む）に沿って偏光ビ−ムスプリッタ
プリズム14に導かれ、これは第１の線形偏光状態の光を
透過し第２の線形偏光状態の光を反射する。偏光装置14
は全ての偏光されていない光を効果的に単一の偏光状態
の光に変換する偏光回復システムを含み、従って偏光処
理で失われる光は比較的少ない。このような偏光回復シ
ステムは1992年８月26日出願の米国特許第935,622 号明
細書に記載されている。選択された偏光状態の光は能動
的マトリックスの液晶光バルブモジュ−ル20に伝送さ
れ、この能動マトリックス液晶光バルブモジュ−ルは偏
光された光が液晶光バルブモジュ−ル20の表面に入射
し、選択された画像パタ−ンで伝送されることを可能に
するために予め定められた空間的パタ−ンで選択的に動
作される薄膜トランジスタのアレイまたはマトリックス
を含む。液晶光バルブモジュ−ルを通過して伝送される
光は、全体を22で示されている短い投影長を有する投影
レンズに伝送され、これは投影画像を24で示される投影
スクリ−ン構造に送る。
ルを使用する簡単にされた伝送液晶投影システムが示さ
れている。ア−クランプ10のような光源からの高強度の
光は光路（図示していないがしばしば折返された光路の
コ−ルドミラ−を含む）に沿って偏光ビ−ムスプリッタ
プリズム14に導かれ、これは第１の線形偏光状態の光を
透過し第２の線形偏光状態の光を反射する。偏光装置14
は全ての偏光されていない光を効果的に単一の偏光状態
の光に変換する偏光回復システムを含み、従って偏光処
理で失われる光は比較的少ない。このような偏光回復シ
ステムは1992年８月26日出願の米国特許第935,622 号明
細書に記載されている。選択された偏光状態の光は能動
的マトリックスの液晶光バルブモジュ−ル20に伝送さ
れ、この能動マトリックス液晶光バルブモジュ−ルは偏
光された光が液晶光バルブモジュ−ル20の表面に入射
し、選択された画像パタ−ンで伝送されることを可能に
するために予め定められた空間的パタ−ンで選択的に動
作される薄膜トランジスタのアレイまたはマトリックス
を含む。液晶光バルブモジュ−ルを通過して伝送される
光は、全体を22で示されている短い投影長を有する投影
レンズに伝送され、これは投影画像を24で示される投影
スクリ−ン構造に送る。
【０００８】スクリ−ン構造は効果的に３つの部品から
構成される。これらのうちの投影レンズ22に最も近接す
る第１の部品は投影レンズから拡大する投影光ビ−ムを
集め、スクリ−ン領域を横ぎる変調された照準光（液晶
モジュ−ルにより変調される）の均一な輝度を与える平
坦なフレネルレンズ26の形態の照準レンズである。スク
リ−ン構造の外側素子は任意の適切なタイプの背面投影
スクリ−ン材料で形成されている背面投影スクリ−ン28
により構成される。技術でよく知られているように、例
えば、スクリ−ンは表面に埋設または被覆されているガ
ラスビ−ズまたは球状微粒子のような多数の拡散粒子を
有するガラスまたは透明なアクリルのシ−トで形成され
ている。スクリ−ンの機能は異なった観察角度から画像
の観察ができるように入射画像を効果的に拡散すること
である。
構成される。これらのうちの投影レンズ22に最も近接す
る第１の部品は投影レンズから拡大する投影光ビ−ムを
集め、スクリ−ン領域を横ぎる変調された照準光（液晶
モジュ−ルにより変調される）の均一な輝度を与える平
坦なフレネルレンズ26の形態の照準レンズである。スク
リ−ン構造の外側素子は任意の適切なタイプの背面投影
スクリ−ン材料で形成されている背面投影スクリ−ン28
により構成される。技術でよく知られているように、例
えば、スクリ−ンは表面に埋設または被覆されているガ
ラスビ−ズまたは球状微粒子のような多数の拡散粒子を
有するガラスまたは透明なアクリルのシ−トで形成され
ている。スクリ−ンの機能は異なった観察角度から画像
の観察ができるように入射画像を効果的に拡散すること
である。
【０００９】スクリ−ン28とフレネル照準レンズ26の間
に挿入されているのは非常に低い開口数を有する光ファ
イバで形成される光ファイバフェ−スプレ−ト30であ
る。好ましくは各ファイバは個別に不透明または黒のク
ラディングでクラッドされる。
に挿入されているのは非常に低い開口数を有する光ファ
イバで形成される光ファイバフェ−スプレ−ト30であ
る。好ましくは各ファイバは個別に不透明または黒のク
ラディングでクラッドされる。
【００１０】光ファイバフェ−スプレ−ト30はガラスプ
レ−トを形成するように共に融着されている１インチよ
り小さい長さの複数の光ファイバから形成された実質上
通常のモザイク光学装置である。このプレ−トは説明し
た応用では厳密に真空にする必要はない。このようなフ
ェ−スプレ−トはよく知られているように、内部表面で
形成される画像が光損失を最小限に押さえて外部表面に
移動されるので効果的に厚さゼロの窓を形成する。この
ようなフェ−スプレ−トのファイバは直径5.5〜75ミク
ロンの範囲であり、各ファイバは第１の屈折率を有する
ガラスコアと第２の屈折率を有するガラスのクラディン
グから構成されている。さらに説明した実施例では大き
な角度の軸外れの光をよりよく制御するために不透明材
料でクラッドされた各ファイバを具備すること（または
ファイバを黒色ガラスのクラディングにすること）が好
ましい。
レ−トを形成するように共に融着されている１インチよ
り小さい長さの複数の光ファイバから形成された実質上
通常のモザイク光学装置である。このプレ−トは説明し
た応用では厳密に真空にする必要はない。このようなフ
ェ−スプレ−トはよく知られているように、内部表面で
形成される画像が光損失を最小限に押さえて外部表面に
移動されるので効果的に厚さゼロの窓を形成する。この
ようなフェ−スプレ−トのファイバは直径5.5〜75ミク
ロンの範囲であり、各ファイバは第１の屈折率を有する
ガラスコアと第２の屈折率を有するガラスのクラディン
グから構成されている。さらに説明した実施例では大き
な角度の軸外れの光をよりよく制御するために不透明材
料でクラッドされた各ファイバを具備すること（または
ファイバを黒色ガラスのクラディングにすること）が好
ましい。
【００１１】図２は光ファイバフェ−スプレ−トの必要
性および動作を説明している図１の投影システムの素子
を示している。図２の破線36で示されている投影レンズ
システム22からの光はフレネルレンズ26に対して比較的
狭いコ−ン角度で投影される。レンズは光を照準し、約
３°〜６°の小さいコ−ン角度において38で示されるビ
−ムで伝送される。この説明のために、光ファイバフェ
−スプレ−トが存在しないとする。この非常に小さいコ
−ン角度を有する光はフレネルレンズから背面投影拡散
スクリ−ン28に伝送される。光線40で示されているよう
にスクリ−ンは出力光を放射し、これは拡散スクリ−ン
により効果的に散乱または拡散され従ってスクリ−ン28
の前面から７°〜45°程度のコ−ン角度で伝送される。
表示された画像はスクリ−ン背面に投影され、現れる。
これは本質的にフレネルレンズにより照準された光から
形成される。照準された光はスクリ−ンの拡散装置によ
り限定されている観察角度または観察角度パタ−ンを提
供するようにスクリ−ン28により拡散される。注目すべ
きことは画像光線は根本的にフレネルレンズとスクリ−
ンとの間で相互に平行であり、視野または観察角度から
独立していることである。
性および動作を説明している図１の投影システムの素子
を示している。図２の破線36で示されている投影レンズ
システム22からの光はフレネルレンズ26に対して比較的
狭いコ−ン角度で投影される。レンズは光を照準し、約
３°〜６°の小さいコ−ン角度において38で示されるビ
−ムで伝送される。この説明のために、光ファイバフェ
−スプレ−トが存在しないとする。この非常に小さいコ
−ン角度を有する光はフレネルレンズから背面投影拡散
スクリ−ン28に伝送される。光線40で示されているよう
にスクリ−ンは出力光を放射し、これは拡散スクリ−ン
により効果的に散乱または拡散され従ってスクリ−ン28
の前面から７°〜45°程度のコ−ン角度で伝送される。
表示された画像はスクリ−ン背面に投影され、現れる。
これは本質的にフレネルレンズにより照準された光から
形成される。照準された光はスクリ−ンの拡散装置によ
り限定されている観察角度または観察角度パタ−ンを提
供するようにスクリ−ン28により拡散される。注目すべ
きことは画像光線は根本的にフレネルレンズとスクリ−
ンとの間で相互に平行であり、視野または観察角度から
独立していることである。
【００１２】しかしながら、例えば太陽光のようなスク
リ−ン28の前面に入射する明るい周囲光は例えばフレネ
ルレンズ26のような投影システムの光素子に入射するよ
うに拡散する背面投影スクリ−ンを通って伝送される。
この高強度の太陽光は拡散スクリ−ンを通ってフレネル
レンズにより反射され、従って画像背景の強度と輝度を
非常に高め、これは非常に劣化した画像コントラストを
与える。フレネルレンズを反射防止被覆で被覆すること
は１％程度に太陽光の反射成分を減少し、これはある太
陽光状態では許容することができない。
リ−ン28の前面に入射する明るい周囲光は例えばフレネ
ルレンズ26のような投影システムの光素子に入射するよ
うに拡散する背面投影スクリ−ンを通って伝送される。
この高強度の太陽光は拡散スクリ−ンを通ってフレネル
レンズにより反射され、従って画像背景の強度と輝度を
非常に高め、これは非常に劣化した画像コントラストを
与える。フレネルレンズを反射防止被覆で被覆すること
は１％程度に太陽光の反射成分を減少し、これはある太
陽光状態では許容することができない。
【００１３】照準フレネルレンズと背面投影拡散スクリ
−ンとの間に適切な低い開口数の光ファイバフェ−スプ
レ−トを挿入することによりフレネルレンズからスクリ
−ンに伝送された画像のほぼ平行の高度に照準された光
は容易に光ファイバフェ−スプレ−トを通過する。これ
は小さい受光コ−ン角度を有する光ファイバフェ−スプ
レ−トがスクリ−ン軸（例えばスクリ−ン表面に垂直で
ある）に比較的小さい角度で通過する光を伝送するため
である。スクリ−ンに入射し、スクリ−ンを通って比較
的大きい角度で光ファイバフェ−スプレ−トに伝送され
る太陽光を含むスクリ−ン前面の高強度の周囲光は光フ
ァイバフェ−スプレ−トにより阻止され、伝送されな
い。これは図３で説明される。
−ンとの間に適切な低い開口数の光ファイバフェ−スプ
レ−トを挿入することによりフレネルレンズからスクリ
−ンに伝送された画像のほぼ平行の高度に照準された光
は容易に光ファイバフェ−スプレ−トを通過する。これ
は小さい受光コ−ン角度を有する光ファイバフェ−スプ
レ−トがスクリ−ン軸（例えばスクリ−ン表面に垂直で
ある）に比較的小さい角度で通過する光を伝送するため
である。スクリ−ンに入射し、スクリ−ンを通って比較
的大きい角度で光ファイバフェ−スプレ−トに伝送され
る太陽光を含むスクリ−ン前面の高強度の周囲光は光フ
ァイバフェ−スプレ−トにより阻止され、伝送されな
い。これは図３で説明される。
【００１４】図３は受光コ−ンの半分の角度θ1 と低い
開口数を有する単一クラッドの光ファイバ42の幾何学的
形状を示している。光ファイバの開口数は図３で示され
ているようにθ1 の正弦である受光コ−ンの半分の角度
の正弦として定められる。光ファイバの開口数は特定の
ファイバの基本的特徴であり、コア材料の屈折率とクラ
ディングの屈折率との関係に基づく。ファイバの許容受
光角度または受光コ−ンはコ−ン角度を実効的に限定
し、ファイバはこの角度で入射した光を受光し一端部か
ら他端部に伝送する。この光はこのコ−ン角度内の光が
コアとクラディングとの間の境界面でファイバ内の内部
全反射により伝送されるので非常に僅かな伝送損失で伝
送される。受光コ−ンの角度より大きい角度でファイバ
端部に入る光は内部全反射によりファイバを通って伝送
されず、ファイバ軸を横断する種々の角度で伝送され、
従って光ファイバフェ−スプレ−トを横切って伝送され
ることができる。結果として例えば図３で44として示さ
れている光線は、受光コ−ンの角度の半分の角度よりも
大きい半分のコ−ン角度θ2 でファイバに入射する図３
の44で示されている光線は、ファイバを通って内部全反
射により伝送されることはできず、ファイバ、すなわち
そのコアおよびクラディングの両者を横切って伝送さ
れ、反射することなく光ファイバフェ−スプレ−トの一
方の面から他方の面まで光路44に従って効率的に伝送さ
れる。このタイプの伝送を減少するために、本発明で使
用されるのに好ましい光ファイバフェ−スのファイバは
内部全反射を行うクラディングに加えて不透明または黒
色のクラディングでクラッドされる。その代りにコアの
クラディングは単一のみのクラディングが使用されるよ
うに不透明または黒色ガラスで形成されることが考えら
れている。
開口数を有する単一クラッドの光ファイバ42の幾何学的
形状を示している。光ファイバの開口数は図３で示され
ているようにθ1 の正弦である受光コ−ンの半分の角度
の正弦として定められる。光ファイバの開口数は特定の
ファイバの基本的特徴であり、コア材料の屈折率とクラ
ディングの屈折率との関係に基づく。ファイバの許容受
光角度または受光コ−ンはコ−ン角度を実効的に限定
し、ファイバはこの角度で入射した光を受光し一端部か
ら他端部に伝送する。この光はこのコ−ン角度内の光が
コアとクラディングとの間の境界面でファイバ内の内部
全反射により伝送されるので非常に僅かな伝送損失で伝
送される。受光コ−ンの角度より大きい角度でファイバ
端部に入る光は内部全反射によりファイバを通って伝送
されず、ファイバ軸を横断する種々の角度で伝送され、
従って光ファイバフェ−スプレ−トを横切って伝送され
ることができる。結果として例えば図３で44として示さ
れている光線は、受光コ−ンの角度の半分の角度よりも
大きい半分のコ−ン角度θ2 でファイバに入射する図３
の44で示されている光線は、ファイバを通って内部全反
射により伝送されることはできず、ファイバ、すなわち
そのコアおよびクラディングの両者を横切って伝送さ
れ、反射することなく光ファイバフェ−スプレ−トの一
方の面から他方の面まで光路44に従って効率的に伝送さ
れる。このタイプの伝送を減少するために、本発明で使
用されるのに好ましい光ファイバフェ−スのファイバは
内部全反射を行うクラディングに加えて不透明または黒
色のクラディングでクラッドされる。その代りにコアの
クラディングは単一のみのクラディングが使用されるよ
うに不透明または黒色ガラスで形成されることが考えら
れている。
【００１５】完全な光拡散装置は“ランバ−ト”光源と
呼ばれ、全ての方向から明るさが同一に見え、垂直線か
らの角度の余弦に比例する光束を伝送する光源である。
一方、照準光は実質的に相互に平行な光線を提供する。
照準光は広範囲の開口数にわたり実質上同一の割合で光
ファイバを通過して伝送される。しかしながら開口数が
減少するとランバ−ト光すなわち拡散源からの光の伝送
は非常に減少する。例えばマサチュセッツ州サウスブリ
ッジのＩＮＣＯＭ社より製造される0.85の開口数を有す
る光ファイバフェ−スプレ−トでは入射照準光74％、入
射ランバ−ト光は56％が伝送され、一方、0.35の開口数
を有する光ファイバフェ−スプレ−トは入射照準光では
75％であるが、入射ランバ−ト光は10％しか伝送しな
い。同様に0.66の開口数を有するカリフォルニア州キャ
ンプベルのCollimated Holes社より製造の光ファイバフ
ェ−スプレ−トは照準光では70〜75％を伝送し、ランバ
−ト光では30〜35％を伝送する。0.35の開口数を有する
照準フェ−スプレ−トで照準光伝送は60〜65％であり、
ランバ−ト光伝送は10〜15％に低下する。さらにCollim
ated Holes社の0.24の開口数を有する光ファイバフェ−
スプレ−トで、照準光伝送は60〜65％にとどまるがラン
バ−ト光伝送は５〜10％に減少される。これらの例は比
較的大きい角度で入射光を遮断するときの低い開口数の
重要な効果を示している。従って照準フレネルレンズと
背面投影拡散スクリ−ン28との間に光ファイバフェ−ス
プレ−ト30を挿入すると、スクリ−ン軸に対して（光フ
ァイバ受光コ−ン内で）小さい角度でフレネルレンズか
ら伝送された照準された画像の変調光は通過するが、ス
クリ−ン軸に対して比較的大きい角度で一方方向から伝
送される光を遮断する。
呼ばれ、全ての方向から明るさが同一に見え、垂直線か
らの角度の余弦に比例する光束を伝送する光源である。
一方、照準光は実質的に相互に平行な光線を提供する。
照準光は広範囲の開口数にわたり実質上同一の割合で光
ファイバを通過して伝送される。しかしながら開口数が
減少するとランバ−ト光すなわち拡散源からの光の伝送
は非常に減少する。例えばマサチュセッツ州サウスブリ
ッジのＩＮＣＯＭ社より製造される0.85の開口数を有す
る光ファイバフェ−スプレ−トでは入射照準光74％、入
射ランバ−ト光は56％が伝送され、一方、0.35の開口数
を有する光ファイバフェ−スプレ−トは入射照準光では
75％であるが、入射ランバ−ト光は10％しか伝送しな
い。同様に0.66の開口数を有するカリフォルニア州キャ
ンプベルのCollimated Holes社より製造の光ファイバフ
ェ−スプレ−トは照準光では70〜75％を伝送し、ランバ
−ト光では30〜35％を伝送する。0.35の開口数を有する
照準フェ−スプレ−トで照準光伝送は60〜65％であり、
ランバ−ト光伝送は10〜15％に低下する。さらにCollim
ated Holes社の0.24の開口数を有する光ファイバフェ−
スプレ−トで、照準光伝送は60〜65％にとどまるがラン
バ−ト光伝送は５〜10％に減少される。これらの例は比
較的大きい角度で入射光を遮断するときの低い開口数の
重要な効果を示している。従って照準フレネルレンズと
背面投影拡散スクリ−ン28との間に光ファイバフェ−ス
プレ−ト30を挿入すると、スクリ−ン軸に対して（光フ
ァイバ受光コ−ン内で）小さい角度でフレネルレンズか
ら伝送された照準された画像の変調光は通過するが、ス
クリ−ン軸に対して比較的大きい角度で一方方向から伝
送される光を遮断する。
【００１６】本発明の実施においては約0.50よりも少な
い開口数、好ましくは0.24または0.35または0.06程度の
光ファイバを有する光ファイバフェ−スプレ−トを使用
することが好ましい。最適値はディスプレイ画像の減衰
対太陽光による背景の減衰が最大のコントラストを与え
るときを評価することにより選択される。
い開口数、好ましくは0.24または0.35または0.06程度の
光ファイバを有する光ファイバフェ−スプレ−トを使用
することが好ましい。最適値はディスプレイ画像の減衰
対太陽光による背景の減衰が最大のコントラストを与え
るときを評価することにより選択される。
【００１７】光ファイバの動作が一方の面から他方に伝
送する光で同一であり、その結果非常に低い開口数を有
する光ファイバフェ−スプレ−トを利用することにより
表示される画像で変調された照準光はスクリ−ン軸に対
して比較的小さい角度で光ファイバフェ−スプレ−トの
ファイバに入り、実質上この全ての光が伝送される。全
ての画像光が照準されるので画像光は損失はほとんどな
い。一方、スクリ−ンの前面に入射する周囲光は大きい
角度および小さい角度の両者の多数の異なった角度から
入る。少量の周囲光のみが投影システムのレンズ素子に
伝送して戻るため光ファイバの受光コ−ンの角度内でス
クリ−ン軸に対して小さい角度でスクリ−ン前面に入射
する。しかしながら、照準フレネルレンズに入射する少
量の光はフレネルレンズから反射されるとき大幅に散乱
され、従ってファイバの小さい角度の受光コ−ンの角度
内で光ファイバフェ−スプレ−トに戻る光は非常に少な
い。開口数により定められている受光の最大の角度外の
光ファイバフェ−スプレ−トに入射する光は不透明なク
ラディングに入射し、従って吸収される。
送する光で同一であり、その結果非常に低い開口数を有
する光ファイバフェ−スプレ−トを利用することにより
表示される画像で変調された照準光はスクリ−ン軸に対
して比較的小さい角度で光ファイバフェ−スプレ−トの
ファイバに入り、実質上この全ての光が伝送される。全
ての画像光が照準されるので画像光は損失はほとんどな
い。一方、スクリ−ンの前面に入射する周囲光は大きい
角度および小さい角度の両者の多数の異なった角度から
入る。少量の周囲光のみが投影システムのレンズ素子に
伝送して戻るため光ファイバの受光コ−ンの角度内でス
クリ−ン軸に対して小さい角度でスクリ−ン前面に入射
する。しかしながら、照準フレネルレンズに入射する少
量の光はフレネルレンズから反射されるとき大幅に散乱
され、従ってファイバの小さい角度の受光コ−ンの角度
内で光ファイバフェ−スプレ−トに戻る光は非常に少な
い。開口数により定められている受光の最大の角度外の
光ファイバフェ−スプレ−トに入射する光は不透明なク
ラディングに入射し、従って吸収される。
【００１８】図４には別出願（“Flat Panel Display W
ith Collimated Light Source ”）の特許明細書で特に
説明されているタイプの液晶投影システムの変形された
装置が示されている。この装置では例えば金属ハロゲン
ランプまたはキセノンア−クランプのような高強度光源
110 は光をコ−ルドミラ−と熱フィルタ114 に導く楕円
型反射装置112 を含む。高強度光ランプにより生成され
る熱はコ−ルドミラ−で大幅に放散され、このコ−ルド
ミラ−には好ましい熱放散装置（図示せず）が設けられ
ている。光ビ−ムは実質上90°曲げられ、光集積管116
を通過するようにコ−ルドミラ−から反射され、集積管
116 は内部全反射を効率的に行う方形断面のガラス体の
形態を取っている。集積管116 は代わりに内部ミラ−表
面を有する中空の方形管により形成されてもよい。この
実施例ではこのような管は約１／４インチの方形であり
11／２インチの長さを有する。
ith Collimated Light Source ”）の特許明細書で特に
説明されているタイプの液晶投影システムの変形された
装置が示されている。この装置では例えば金属ハロゲン
ランプまたはキセノンア−クランプのような高強度光源
110 は光をコ−ルドミラ−と熱フィルタ114 に導く楕円
型反射装置112 を含む。高強度光ランプにより生成され
る熱はコ−ルドミラ−で大幅に放散され、このコ−ルド
ミラ−には好ましい熱放散装置（図示せず）が設けられ
ている。光ビ−ムは実質上90°曲げられ、光集積管116
を通過するようにコ−ルドミラ−から反射され、集積管
116 は内部全反射を効率的に行う方形断面のガラス体の
形態を取っている。集積管116 は代わりに内部ミラ−表
面を有する中空の方形管により形成されてもよい。この
実施例ではこのような管は約１／４インチの方形であり
11／２インチの長さを有する。
【００１９】この管の目的はビ−ム領域全体に渡って実
質上均一の強度を光ビ−ムに与えるためにア−クランプ
110 からの光を効果的に集積することである。従って結
果的な光ビ−ムの均一な強度はア−ク自体により実際に
生成される光の空間的強度分布の変化とは無関係であ
る。
質上均一の強度を光ビ−ムに与えるためにア−クランプ
110 からの光を効果的に集積することである。従って結
果的な光ビ−ムの均一な強度はア−ク自体により実際に
生成される光の空間的強度分布の変化とは無関係であ
る。
【００２０】集積装置16からの均一強度の光ビ−ムは偏
光プリズム118 に供給され、集積装置からの光ビ−ムの
光路に対して直角に向けられる出力ビ−ム120 を提供す
るために効果的に光をビ−ムから偏光し、単一の偏光状
態を有する。偏光装置118 は必要または所望ならば図１
に関係して前述したタイプの偏光回復プリズムであって
もよい。偏光プリズムからの偏光された光はビ−ム拡大
レンズ122 に供給され、これは平坦な照準フレネルレン
ズ126 の全領域を実質上含むために破線124 で示されて
いるようにビ−ムを膨脹させる。
光プリズム118 に供給され、集積装置からの光ビ−ムの
光路に対して直角に向けられる出力ビ−ム120 を提供す
るために効果的に光をビ−ムから偏光し、単一の偏光状
態を有する。偏光装置118 は必要または所望ならば図１
に関係して前述したタイプの偏光回復プリズムであって
もよい。偏光プリズムからの偏光された光はビ−ム拡大
レンズ122 に供給され、これは平坦な照準フレネルレン
ズ126 の全領域を実質上含むために破線124 で示されて
いるようにビ−ムを膨脹させる。
【００２１】フレネルレンズ126 は130 で示されている
液晶モジュ−ルディスプレイ構造の背面と実質上近接し
接触して取付けられている。液晶モジュ−ルディスプレ
イ構造は面が互いに接触している複数の層を有する平坦
パネルを形成する。第１の層134 は136 で示されている
制御電子装置により駆動される能動的マトリックス液晶
光バルブモジュ−ルを具備し、これは前述のタイプであ
り図１の参照符号20で示されているものである。液晶モ
ジュ−ル134 の前面には薄い光ファイバフェ−スプレ−
ト138 を形成する黒色クラッド光ファイバの層が設けら
れている。このフェ−スプレ−トは図１で示された光フ
ァイバフェ−スプレ−ト30と同一でよく、不透明なクラ
ディングと低い開口数を有する。
液晶モジュ−ルディスプレイ構造の背面と実質上近接し
接触して取付けられている。液晶モジュ−ルディスプレ
イ構造は面が互いに接触している複数の層を有する平坦
パネルを形成する。第１の層134 は136 で示されている
制御電子装置により駆動される能動的マトリックス液晶
光バルブモジュ−ルを具備し、これは前述のタイプであ
り図１の参照符号20で示されているものである。液晶モ
ジュ−ル134 の前面には薄い光ファイバフェ−スプレ−
ト138 を形成する黒色クラッド光ファイバの層が設けら
れている。このフェ−スプレ−トは図１で示された光フ
ァイバフェ−スプレ−ト30と同一でよく、不透明なクラ
ディングと低い開口数を有する。
【００２２】光ファイバフェ−スプレ−ト136 は前述し
たように光ファイバフェ−スプレ−トの比較的小さい受
光コ−ンの角度よりも大きい角度でディスプレイに入射
する太陽光を排除するために設けられている。
たように光ファイバフェ−スプレ−トの比較的小さい受
光コ−ンの角度よりも大きい角度でディスプレイに入射
する太陽光を排除するために設けられている。
【００２３】液晶モジュ−ル構造130 の次の層は制御さ
れた拡散パタ−ンを有する背面投影スクリ−ンを提供す
る背面投影スクリ−ンまたは拡散装置140 である。この
ような背面投影スクリ−ンとその拡散特性等の十分な説
明は楕円型拡散装置についての関連する別出願明細書で
記載されている。背面投影スクリ−ン140 は最初に全体
が均一な密度分布を有する微細な球状粒子のような多数
の拡散粒子が埋設されているマトリックスにより形成さ
れる。水平方向の粒子の分散密度を実質上変化しないで
垂直方向の拡散粒子の密度を大きく減少するように垂直
方向のような単一方向で延ばされる。拡散粒子分布のこ
の非対称により拡散装置は入射光を受光し、楕円型出力
拡散パタ−ンを提供するように動作する。即ち、この拡
散装置のスクリ−ン利得は狭い垂直の観察角度に対して
は増加され、このようにされていなければ大きな垂直観
察角度で伝送される多くの光を狭い垂直の観察角度で集
中する。水平観察角度のスクリ−ン利得も増加する。
れた拡散パタ−ンを有する背面投影スクリ−ンを提供す
る背面投影スクリ−ンまたは拡散装置140 である。この
ような背面投影スクリ−ンとその拡散特性等の十分な説
明は楕円型拡散装置についての関連する別出願明細書で
記載されている。背面投影スクリ−ン140 は最初に全体
が均一な密度分布を有する微細な球状粒子のような多数
の拡散粒子が埋設されているマトリックスにより形成さ
れる。水平方向の粒子の分散密度を実質上変化しないで
垂直方向の拡散粒子の密度を大きく減少するように垂直
方向のような単一方向で延ばされる。拡散粒子分布のこ
の非対称により拡散装置は入射光を受光し、楕円型出力
拡散パタ−ンを提供するように動作する。即ち、この拡
散装置のスクリ−ン利得は狭い垂直の観察角度に対して
は増加され、このようにされていなければ大きな垂直観
察角度で伝送される多くの光を狭い垂直の観察角度で集
中する。水平観察角度のスクリ−ン利得も増加する。
【００２４】拡散装置の背面スクリ−ン140 の外部に近
接して位置するのは内部素子からの太陽光の反射を最小
限にするための偏光材料142 の層である。
接して位置するのは内部素子からの太陽光の反射を最小
限にするための偏光材料142 の層である。
【００２５】最終的な外部の反射防止被覆144 は偏光シ
−ト142 の外面に施される。反射防止層144 は好ましい
実施例では適切な反射防止被覆を有するガラスシ−トの
形態である。
−ト142 の外面に施される。反射防止層144 は好ましい
実施例では適切な反射防止被覆を有するガラスシ−トの
形態である。
【００２６】単一の偏光状態と均一な密度を全領域にわ
たって有する光ビ−ムは効果的にシステムにより生成さ
れ平面フレネル照準レンズ126 に伝送される。従って単
一の偏光状態の照準光と高い均一な強度分布の照準光が
液晶ディスプレイパネルの背面に伝送される。ＬＣＤ制
御装置136 からの電気信号により与えられる情報の制御
下で液晶の個々の画素の付勢はＬＣＤパネルの種々の画
素にわたって分布される偏光状態で光を液晶ディスプレ
イパネルを通って伝送させる。伝送された光は付勢され
たＬＣＤ画素の空間的分布に応じて選択された偏光の光
の空間的分布を有する。照準された画像の変調光は液晶
モジュ−ルから低い開口数を有する光ファイバフェ−ス
プレ−トを通って背面投影スクリ−ン140 の楕円型拡散
装置に伝送される。画像は光ファイバフェ−スプレ−ト
138 と液晶モジュ−ル134 との間の境界面で液晶モジュ
−ルの前面に実質上形成される。従って傾斜した角度で
観察するときでも画像形成光は液晶ディスプレイモジュ
−ル表面に実質上垂直な方向で液晶材料を通って伝送さ
れる。それ故、画像のコントラストは観察角度では顕著
な変化はなく、色は観察角度の変化と実質上同一であ
る。この装置では液晶モジュ−ルの任意の部分に対して
傾斜した角度で伝送される照準光はなく、これらは全て
液晶モジュ−ルを横切って同じ長さの通路を横切るので
従って液晶モジュ−ルは全ての光線で同一方法により動
作する。背面投影拡散スクリ−ン140 を通過する光は効
果的に偏光シ−ト142 によりフィルタ処理され、反射防
止被覆ガラスの前面プレ−ト44を通って通過する。
たって有する光ビ−ムは効果的にシステムにより生成さ
れ平面フレネル照準レンズ126 に伝送される。従って単
一の偏光状態の照準光と高い均一な強度分布の照準光が
液晶ディスプレイパネルの背面に伝送される。ＬＣＤ制
御装置136 からの電気信号により与えられる情報の制御
下で液晶の個々の画素の付勢はＬＣＤパネルの種々の画
素にわたって分布される偏光状態で光を液晶ディスプレ
イパネルを通って伝送させる。伝送された光は付勢され
たＬＣＤ画素の空間的分布に応じて選択された偏光の光
の空間的分布を有する。照準された画像の変調光は液晶
モジュ−ルから低い開口数を有する光ファイバフェ−ス
プレ−トを通って背面投影スクリ−ン140 の楕円型拡散
装置に伝送される。画像は光ファイバフェ−スプレ−ト
138 と液晶モジュ−ル134 との間の境界面で液晶モジュ
−ルの前面に実質上形成される。従って傾斜した角度で
観察するときでも画像形成光は液晶ディスプレイモジュ
−ル表面に実質上垂直な方向で液晶材料を通って伝送さ
れる。それ故、画像のコントラストは観察角度では顕著
な変化はなく、色は観察角度の変化と実質上同一であ
る。この装置では液晶モジュ−ルの任意の部分に対して
傾斜した角度で伝送される照準光はなく、これらは全て
液晶モジュ−ルを横切って同じ長さの通路を横切るので
従って液晶モジュ−ルは全ての光線で同一方法により動
作する。背面投影拡散スクリ−ン140 を通過する光は効
果的に偏光シ−ト142 によりフィルタ処理され、反射防
止被覆ガラスの前面プレ−ト44を通って通過する。
【００２７】図４の装置では光ファイバフェ−スプレ−
トの背面から光ファイバフェ−スプレ−トへの表示画像
の移動はスクリ−ンの拡散効果がさらに強化されるよう
に画像に拡散を効率的に付加する。
トの背面から光ファイバフェ−スプレ−トへの表示画像
の移動はスクリ−ンの拡散効果がさらに強化されるよう
に画像に拡散を効率的に付加する。
【００２８】光ファイバフェ−スプレ−トのファイバ端
部はファイバの出力軸を屈折するようにフェ−スプレ−
トの面に対して僅かな角度例えば15°で切断される。実
効的にファイバ端部がこのような角度で切断されると
き、ファイバの出口コ−ンの軸は傾斜され切断端部に垂
直である。これを達成する１つの方法は全てのファイバ
をフェ−スプレ−ト表面の面に対して90°以外の角度で
整列することである。このような装置ではレンズ26から
の照準光の方向は傾斜されたファイバ軸に整列される。
照準されたフレネルレンズは軸外れであるが傾斜されて
いない。従って狭い垂直方向視野を与える楕円型拡散装
置を使用するスクリ−ンでは、ピ−ク輝度はこの角度に
傾斜された光ファイバフェ−スプレ−トのファイバの切
断により垂直軸から離れた角度で与えられる。
部はファイバの出力軸を屈折するようにフェ−スプレ−
トの面に対して僅かな角度例えば15°で切断される。実
効的にファイバ端部がこのような角度で切断されると
き、ファイバの出口コ−ンの軸は傾斜され切断端部に垂
直である。これを達成する１つの方法は全てのファイバ
をフェ−スプレ−ト表面の面に対して90°以外の角度で
整列することである。このような装置ではレンズ26から
の照準光の方向は傾斜されたファイバ軸に整列される。
照準されたフレネルレンズは軸外れであるが傾斜されて
いない。従って狭い垂直方向視野を与える楕円型拡散装
置を使用するスクリ−ンでは、ピ−ク輝度はこの角度に
傾斜された光ファイバフェ−スプレ−トのファイバの切
断により垂直軸から離れた角度で与えられる。
【００２９】ここで説明されているシステムは複数の重
要な利点を有する。両者は高い周囲光で利用され、それ
は少なくとも部分的に太陽光がディスプレイパネルを通
ってフレネルレンズ26または126 に通過し、反射される
ことを阻止する光ファイバメ−スプレ−トによって得ら
れる。光ファイバフェ−スプレ−トがないときに生じる
照準レンズからの太陽光反射はこのような高強度の周囲
光応用では画像品質を非常に劣化させる。
要な利点を有する。両者は高い周囲光で利用され、それ
は少なくとも部分的に太陽光がディスプレイパネルを通
ってフレネルレンズ26または126 に通過し、反射される
ことを阻止する光ファイバメ−スプレ−トによって得ら
れる。光ファイバフェ−スプレ−トがないときに生じる
照準レンズからの太陽光反射はこのような高強度の周囲
光応用では画像品質を非常に劣化させる。
【００３０】光ファイバフェ−スプレ−トおよび楕円型
拡散パタ−ンを有する拡散スクリ−ンを使用したスクリ
−ン構造はスクリ−ン軸から離れた比較的小さい角度で
入射する軸外れの太陽光の吸収を許容し、しかも表示さ
れたスクリ−ン画像の広い観察角度を可能にする。さら
に楕円型拡散パタ−ンを有するフェ−スプレ−トの前面
の拡散装置は光ファイバ性能と無関係にスクリ−ンの観
察角度を限定する。
拡散パタ−ンを有する拡散スクリ−ンを使用したスクリ
−ン構造はスクリ−ン軸から離れた比較的小さい角度で
入射する軸外れの太陽光の吸収を許容し、しかも表示さ
れたスクリ−ン画像の広い観察角度を可能にする。さら
に楕円型拡散パタ−ンを有するフェ−スプレ−トの前面
の拡散装置は光ファイバ性能と無関係にスクリ−ンの観
察角度を限定する。
【００３１】説明されたシステムは太陽光における読取
り能力が所望される任意の状態に応用可能である。前述
したようにファイバフェ−スプレ−トを利用する代り
に、ミネソタ州セントポ−ルの３Ｍ社で製造されている
マイクロル−バ材料が使用される。このような３Ｍ社の
光制御フィルムの例はLCF ABRO 0 OB 48 CLR GLS 0.035
インチとLCF ABRO 0 OB 60 CLR GLS 0.030インチであ
る。この材料は交差したパタ−ンにおいて２シ−トで使
用されるとき、低い開口数の光ファイバフェ−スプレ−
トに対して実質的に前述と同一方法で動作し、それはフ
ィルムに対する垂直線に対して比較的小さい角度の光を
通過し、フィルムに対する垂直線に対して比較的大きい
角度で入射される光を阻止する。この材料の“受光角
度”は材料の厚さの増加により減少される。
り能力が所望される任意の状態に応用可能である。前述
したようにファイバフェ−スプレ−トを利用する代り
に、ミネソタ州セントポ−ルの３Ｍ社で製造されている
マイクロル−バ材料が使用される。このような３Ｍ社の
光制御フィルムの例はLCF ABRO 0 OB 48 CLR GLS 0.035
インチとLCF ABRO 0 OB 60 CLR GLS 0.030インチであ
る。この材料は交差したパタ−ンにおいて２シ−トで使
用されるとき、低い開口数の光ファイバフェ−スプレ−
トに対して実質的に前述と同一方法で動作し、それはフ
ィルムに対する垂直線に対して比較的小さい角度の光を
通過し、フィルムに対する垂直線に対して比較的大きい
角度で入射される光を阻止する。この材料の“受光角
度”は材料の厚さの増加により減少される。
【００３２】本発明を使用しない従来のシステムは輝度
約200 フットランバ−トに限定されるカラ−ディスプレ
イを提供し、約10：１のコントラスト比を有する。実質
上類似する投影システムで使用される本発明の特徴によ
って2,000 フットランバ−トの輝度と30：１のコントラ
スト比が得られる。さらに光ファイバフェ−スプレ−ト
を使用するとき同一の高コントラストが観察角度の範囲
を通じて維持される。従って実質上照準された画像の変
調光源と低い開口数の光ファイバフェ−スプレ−トまた
は１対の交差したマイクロル−バフィルムとの組合わせ
はほとんどの画像を伝送し太陽光に対して高い排除性を
提供する。換言すると光ファイバフェ−スプレ−トまた
はマイクロル−バフィルムは実質上照準された光で形成
される表示画像への影響はほとんどない。不透明なクラ
ッドファイバを使用することによりファイバの小さい受
光コ−ンの角度外のフェ−スプレ−トに到達する周囲太
陽光はクラディングにより吸収される。拡散装置が観察
角度を限定し効率的に拡散スクリ−ンにより生成される
広い観察角度パタ−ンを通じて画像を拡散するので画像
は光ファイバの小さいコ−ン角度を越えてよく観察する
ことができる。
約200 フットランバ−トに限定されるカラ−ディスプレ
イを提供し、約10：１のコントラスト比を有する。実質
上類似する投影システムで使用される本発明の特徴によ
って2,000 フットランバ−トの輝度と30：１のコントラ
スト比が得られる。さらに光ファイバフェ−スプレ−ト
を使用するとき同一の高コントラストが観察角度の範囲
を通じて維持される。従って実質上照準された画像の変
調光源と低い開口数の光ファイバフェ−スプレ−トまた
は１対の交差したマイクロル−バフィルムとの組合わせ
はほとんどの画像を伝送し太陽光に対して高い排除性を
提供する。換言すると光ファイバフェ−スプレ−トまた
はマイクロル−バフィルムは実質上照準された光で形成
される表示画像への影響はほとんどない。不透明なクラ
ッドファイバを使用することによりファイバの小さい受
光コ−ンの角度外のフェ−スプレ−トに到達する周囲太
陽光はクラディングにより吸収される。拡散装置が観察
角度を限定し効率的に拡散スクリ−ンにより生成される
広い観察角度パタ−ンを通じて画像を拡散するので画像
は光ファイバの小さいコ−ン角度を越えてよく観察する
ことができる。
【００３３】照準された、または実質上照準された光は
フレネルレンズを使用して前述の実施例で得られるが、
照準されたまたは実質上照準された光の他の光源が使用
できることが理解できよう。すなわち、長い焦点距離を
有する投影レンズが光源で使用され、この場合フレネル
レンズは使用されない。スクリ−ンに対してかなりの長
さの投影距離を有する投影レンズはフレネルレンズの使
用を除去する。画像光線は照準されない。これらは僅か
に発散（例えば実質上またはほぼ照準されている）する
がファイバの受光角度により捕捉される。広い分散拡散
器はこの妥協効果を減少しない。これはフレネルレンズ
の光伝送損失（25〜35％）と反射が減少されるのでより
よい太陽光遮蔽を提供する。スクリ−ンの対角線の４倍
の距離が投影距離に必要とされる。それ故、これはコン
パクトな構造ではない。スクリ−ンのコ−ナ−で50％ま
での輝度の低下も予期される。従って図１、２のレンズ
システム22は長い焦点距離を有する投影レンズを備えて
フレネルレンズ26が省略されてもよい。
フレネルレンズを使用して前述の実施例で得られるが、
照準されたまたは実質上照準された光の他の光源が使用
できることが理解できよう。すなわち、長い焦点距離を
有する投影レンズが光源で使用され、この場合フレネル
レンズは使用されない。スクリ−ンに対してかなりの長
さの投影距離を有する投影レンズはフレネルレンズの使
用を除去する。画像光線は照準されない。これらは僅か
に発散（例えば実質上またはほぼ照準されている）する
がファイバの受光角度により捕捉される。広い分散拡散
器はこの妥協効果を減少しない。これはフレネルレンズ
の光伝送損失（25〜35％）と反射が減少されるのでより
よい太陽光遮蔽を提供する。スクリ−ンの対角線の４倍
の距離が投影距離に必要とされる。それ故、これはコン
パクトな構造ではない。スクリ−ンのコ−ナ−で50％ま
での輝度の低下も予期される。従って図１、２のレンズ
システム22は長い焦点距離を有する投影レンズを備えて
フレネルレンズ26が省略されてもよい。
【００３４】狭いコ−ン角度の光システムでの光伝送の
変化を生成するため光散乱に依存する既知の光変調パネ
ルが存在する。コントラスト比（例えば“オン”伝送と
“オフ”伝送の比）がこれらのパネルに対して比較的低
く約10：１である。光ファイバフェ−スプレ−トは“オ
フ”散乱光を除去することによりこのコントラストを改
良する。１例はポリマ−分散液晶ディスプレイ（ＰＤＬ
ＣＤ）である。これは偏光装置を使用せず、それ故偏光
されない光源を使用してより高い光出力の潜在性を有す
る。このようなポリマ−散乱液晶ディスプレイはここで
示されている投影システムで使用され、説明された光フ
ァイバフェ−スプレ−トの使用から利点が得られる。
変化を生成するため光散乱に依存する既知の光変調パネ
ルが存在する。コントラスト比（例えば“オン”伝送と
“オフ”伝送の比）がこれらのパネルに対して比較的低
く約10：１である。光ファイバフェ−スプレ−トは“オ
フ”散乱光を除去することによりこのコントラストを改
良する。１例はポリマ−分散液晶ディスプレイ（ＰＤＬ
ＣＤ）である。これは偏光装置を使用せず、それ故偏光
されない光源を使用してより高い光出力の潜在性を有す
る。このようなポリマ−散乱液晶ディスプレイはここで
示されている投影システムで使用され、説明された光フ
ァイバフェ−スプレ−トの使用から利点が得られる。
【図１】本発明の原理を実施した液晶光バルブ投影シス
テムの概略図。
テムの概略図。
【図２】図１の装置の素子の簡略化した構成図。
【図３】光ファイバフェ−スプレ−トに関連する幾何学
的関係を示した図。
的関係を示した図。
【図４】本発明の原理を実施する平坦パネル投影システ
ムの概略図。
ムの概略図。
Claims (24)
- 【請求項１】 背面投影スクリ−ンと、 画像を前記スクリ−ンの背面に伝送する画像形成手段
と、 光ビ−ムを前記画像形成手段に投影する光源手段と、 実質上前記スクリ−ンに伝送された光を照準するために
前記スクリ−ンと前記画像形成手段との間に挿入されて
いる照準手段と、 前記スクリ−ンの軸に対して比較的小さい角度で伝送さ
れる光を通過させ、前記スクリ−ンの軸に対して比較的
大きい角度で伝送された光を阻止するため、前記照準手
段と前記背面投影スクリ−ンとの間に配置されている阻
止手段とを備えていることを特徴とする光投影システ
ム。 - 【請求項２】 前記阻止手段が光ファイバシ−トを有す
る請求項１記載の光投影システム。 - 【請求項３】 前記阻止手段がマイクロル−バ光制御フ
ィルムを有する請求項１記載の光投影システム。 - 【請求項４】 前記阻止手段が１対の交差したマイクロ
ル−バ光制御フィルムを具備する請求項１記載の光投影
システム。 - 【請求項５】 前記光ファイバシ−トが低い開口数と不
透明のクラディングを有する光ファイバを具備する請求
項２記載の光投影システム。 - 【請求項６】 前記光ファイバシ−トは約０．５０以下
の開口数の光ファイバを具備する請求項２記載の光投影
システム。 - 【請求項７】 前記光ファイバシ−トが約０．３５以下
の開口数と不透明なクラディングとを有する光ファイバ
を具備する請求項２記載の光投影システム。 - 【請求項８】 前記照準手段がフレネルレンズを有する
請求項２記載の光投影システム。 - 【請求項９】 前記照準手段が長い焦点距離を有する投
影レンズを具備する請求項２記載の光投影システム。 - 【請求項１０】 背面投影スクリ−ンと、 光を前記スクリーンの背面に伝送するための前記スクリ
−ンに近接して配置されている照準手段と、 前記照準手段を通して前記スクリ−ンに光を伝送する光
源手段と、 前記光源手段から前記照準手段に伝送された光を変調す
るための画像形成手段と、 前記スクリ−ン軸に関して比較的小さい角度で伝送され
る光を通過させ、前記スクリ−ンの軸に関して比較的大
きい角度で伝送される光を阻止するために、前記スクリ
−ンと照準手段との間に配置されている光阻止手段とを
備えていることを特徴とする光投影システム。 - 【請求項１１】 前記画像形成手段が前記光源と前記照
準手段との間に挿入されている請求項１０記載の光投影
システム。 - 【請求項１２】 前記画像形成手段が能動的なマトリッ
クス液晶光バルブを有する請求項１１記載の光投影シス
テム。 - 【請求項１３】 前記阻止手段が光ファイバシ−トを有
する請求項１０記載の光投影システム。 - 【請求項１４】 前記阻止手段がマイクロル−バ光制御
フィルムを有する請求項１０記載の光投影システム。 - 【請求項１５】 前記阻止手段が１対の交差したマイク
ロル−バ光制御フィルムを有する請求項１０記載の光投
影システム。 - 【請求項１６】 前記光ファイバシ−トが低い開口数と
不透明なクラディングとを有する光ファイバを具備する
請求項１３記載の光投影システム。 - 【請求項１７】 前記光ファイバシ−トが約０．３５以
下の開口数と不透明なクラディングとを有する光ファイ
バを具備する請求項１３記載の光投影システム。 - 【請求項１８】 前記画像形成手段が前記照準手段と前
記スクリ−ンとの間に配置されている請求項１０記載の
光投影システム。 - 【請求項１９】 背面投影スクリ−ンと、 前記スクリーンの背面に変調された実質上照準された光
を投影する画像手段と、 前記スクリ−ンの軸に対して比較的大きい角度で伝送さ
れる光を阻止し、前記スクリ−ン軸に対して比較的小さ
い角度で伝送される光を伝送させるために前記画像手段
と前記スクリ−ン手段との間に配置されている阻止手段
とを備えていることを特徴とする高い周囲光環境で使用
される投影システム。 - 【請求項２０】 前記阻止手段が光ファイバフェ−スプ
レ−トを有する請求項１９記載の投影システム。 - 【請求項２１】 前記阻止手段が１対の交差したマイク
ロル−バの光制御フィルムを有する請求項１９記載の投
影システム。 - 【請求項２２】 前記光ファイバフェ−スプレ−トが、
低い開口数と不透明なクラディングとを有する光ファイ
バを具備する請求項２０記載の投影システム。 - 【請求項２３】 前記光ファイバフェ−スプレ−トが約
０．３５以下の開口数と不透明なクラディングを有する
光ファイバを具備する請求項２０記載の投影システム。 - 【請求項２４】 前記光ファイバの端部が前記光ファイ
バフェ−スプレ−トの面に対して小さな角度を有してい
る請求項２０記載の投影システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US4041793A | 1993-03-31 | 1993-03-31 | |
| US040417 | 1993-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0756109A true JPH0756109A (ja) | 1995-03-03 |
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| JP6063787A Pending JPH0756109A (ja) | 1993-03-31 | 1994-03-31 | 軸外れ太陽光を排除した背面投影スクリ−ン |
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| JP (1) | JPH0756109A (ja) |
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