JPH02220040A - 画像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は壁面ヤスクリーン上に液晶パネル等の原画パ
ネルに形成されたモノクローム画像をカラー画像として
スクリーン上に拡大投影する装置の光学系の構造技術分
野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は前方に設けたスクリーンに対
しスクリーン側の下位に設けたハロゲンランプ等の光源
からの光を投影レンズの後部に設けたダイクロイックプ
リズムに対し、前面入射とし該ダイクロイックプリズム
内の光透過反射面により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
に反射、透過分光してそれぞれのモノクローム式の液晶
パネル等の原画パネルに入射して反射させた後部、影レ
ンズによりスクリーン上に拡大してカラー画像を投影す
るようにした画像投影装置に関する発明であり、特に、
ダイクロイックプリズム内に非直角の光透過反射を有し
その両側面と後面に赤（Ｒ＞、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用の
モノクローム式の液晶パネル等の反射原画パネルを直接
的に添設され、前面にはダイクロイックプリズムに対す
る平行入射光線を入射させることが出来るようにし、コ
ンパクトで高′Ｒ度で各光学機構部の位置ずれ等が無く
、コントラストが向上することが出来るようにした画像
投影装置に係る発明でおる。

〈従来技術〉 周知の如く近代社会に於いては産業社会にあっても、市
民社会にあっても、物社会から情報社会に急激に移行し
情報伝達等の情報処理が極めて重要になってきており、
電子光学の急速な研究発達により映像による情報処理や
伝達が必らゆる方面で利用されつつあり、近時所謂ブラ
ウン管方式による少人数直接伝達態様や液晶テＩノビ等
による携帯性の良さや個人使用性の向上に伴う大量伝達
態様が分極化してそれぞれの利点を生かしながら発展す
る勢いにおる。

一方、液晶パネル等の発達により該液晶パネル等の原画
パネルの光透過性を利用しスクリーンに原画パネル画像
を拡大投影して多数の視聴者にインパクト裡に情報を伝
達する方式が単に娯楽、教育情報伝達ばかりでなく、産
業情報や研究情報の伝達に重要な機能を果たすようにな
ってきつつある。

かかる、画像投影方式による情報処理は画像投影装置の
精度に左右されることが多く、特に、投影レンズを介し
てスクリーン上に拡大投影する態様がとられている為に
装置フ）ノーム内の各光学機構部の位置ずれは極めて大
きく画像精度に影響し、輝度や明るさ等に大きなマイナ
スを及ぼすものである。

例えば、第１３図に示す様に画像投影装置１によりスク
リーン２上に拡大画像を投影するに、装置フレーム３内
の所定部位に設けられた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
の原画パネルとして液晶パネル４．４’　、４’に所定
の電子駆動装置５を介してモノクローム画像装置を形成
させ、ハロゲンランプ等の光源６より反射ミラー８．８
’　、ダイクロイックミラー９．９．９．９を介し投影
レンズ１０により合成してカラー画像を投影するように
していた。

〈発明が解決しようとする課題〉 ざりながら、前述した如く外周画像投影装置１において
は装置フレーム３内に於ける光学機構として液晶パネル
４．４’　、４’と反射ミラー８，８′やダイクロイッ
クミラー９，９・・・の芯出し精度が著るしく困難で、
高い熟練度を要し、保修点検、整備が著るしく煩瑣であ
るという不都合さがあり、位置合せが極めて難しい難点
があるうえに、光路が長く装置が大型になりコンパクト
化が図れず取り扱いが難しいという不具合があった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上）ホ従来技術に基づく近時の
情報伝達処理の極めて重要なシステムに与かる液晶パネ
ル等に形成された画像をスクリーン等に拡大投影する装
置の問題点を解決すべき技術的課題とし、コンパクトで
携帯等に便利で据え付けが自在に行なえ、しかも、保守
、点検、整備等がスムースに行なえ、各光学機構部の取
合ヤ調節がし易く、高￥Ｉｉ度を維持し、充分な明るさ
を保持し、良好なコントラストが得られるようにし、高
精細なカラー画像等がスクリーン上へ拡大投影出来るよ
うにして情報産業における画像処理技術利用分野等に益
する優れた画像投影装置を提供せんとするものである。

く課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は前述課題を解決するために、画像投影
装置により液晶パネル等の原画パネルに形成された画像
を投影レンズを介しスクリーン上に拡大投影してカラー
画像等を得るに際し、前方側下部に設けられたハロゲン
ランプ等の光源からの入射光は装置フレーム内に設けら
れたダイクロイックプリズムの前面に設けられた傾斜板
等に入射してその表面からの反射光をスクリーンへの投
影光から除去し、更に、集光レンズにより平行光線とし
ダイクロイックプリズム内し入射し、その内部の光透過
、及び、反射面により赤（Ｒ）、青（Ｂ）は反射され両
側面に添設された原画パネルとしてのモノクローム液晶
パネルに透過した後ミラにより反射して逆光路をとる。

そして、ダイクロイックミラの反射面が非直角的に交叉
していることにより入射光が赤（Ｒ）、及び、青（Ｂ）
の両方の反射面で反射する緑（Ｇ）成分の光が前方に戻
って投影光に混入するのを防止し、直進する緑（Ｇ）成
分は緑（Ｇ）用のモノクローム原画パネルとしての液晶
パネルに入射して後ミラーにより反射し、この間各光学
機構部の境界面にはエチレングリコール等の充填材が介
装されていることにより表面反射が防止されてコントラ
スト向上に奇与し、又、各原画パネルの裏面に接続され
た反射ミラーは胴板等の表面積の大きな冷却部材により
冷却されることにより、原画パネルの昇温を防止し画像
保持機能の低下を阻止し、ダイクロイックプリズムから
出光する光は投影レンズによりスクリーン上に所定に拡
大投影されてカラー画像等が高輝度、充分な明るさで良
好なコントラストで視認することが出来るようにし、又
、赤（Ｒ）、青（Ｂ）は反射特性の強いＳ偏光にされ、
緑（Ｇ）の入射光は透過特性の強いＰ＠光とし、或いは
、全ての（Ｒ＞、（Ｇ）、（Ｂ）を統一された偏光方向
とし画像の不可視機能を付与させることが出来るように
した技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この発明の実施例を第１乃至１２図に基づいて説
明すれば以下の通りである。

尚、第１３図と同一態様部分は同一符号を用いて説明す
るものとする。

第１乃至３図に示す実施例において１′はこの出願の発
明の１つの中心をなす画像投影装置であり、図示態様に
於いては主要な光学的機構部を示すものであって、図示
しない適宜のプラスチック製等の装置フレームに装備さ
れるようにされており、図示しない前方のスクリーンに
対向して投影レンズ１０が設けられ、装置フレームの内
部中心よりに光透過入射面の交叉面１２．１２’を非直
角に有するダイクロイックプリズム８１がその前面に光
透過性の傾斜板８３を有し、投影レンズ１０の下側に設
けられ、リフレクタ−６、集光レンズ７′を装備するハ
ロゲンランプ等の光源３からの入射光線１３に対するコ
ンデンサレンズ８０を前設しており傾斜板８３により表
面反射光線の投影レンズ１０側への入射光線１３′への
混入を防止するようにされ、又、ダイクロイックプリズ
ム８１の両側、及び、後面にはインサートプリズム８２
，８２．８２を介し原画パネルとしてモノクローム液晶
パネル４１．４１’　、　４１’が直接的に添設され、
又、それらの背面には適宜の反射ミラー１１が各々添設
され、更に、その後面には銅板等の冷却パネル１５が各
々添設されて液晶パネル４１．４１’　、　４１’の画
像形成機能が低下しないようにされている。

尚、第３図に示す様に、各モノクロームの液晶パネル４
１．４１’　、　４１’に於いては内側の液晶４２に対
しその両側のガラス基板４３．４３を介して偏光板４５
、４５が設けられているが、インサートプリズム８２、
及び、反射ミラー１１との境界部には、例えば、エチレ
ングリコール等の光透過材４５が介装されて光の表面反
射を防止してコントラストの向上を図ることが出来るよ
うにされている。

上述構成を第４図以下の各論的な図面にしたがって、そ
の機能を説明すると、第４図に示す様に、三原色のモノ
クローム原画パネルとして液晶パネル４１．４１’　、
　４１’がインサートプリズム８２．８２．８２を介し
てしてダイクロイックプリズム８１にエポキシ系接着剤
等により固設されていることで当該ダイクロイックプリ
ズム８１は勿論のこと、傾斜板８３等に対するずれが無
く、初期組付、及び、メンテナンスにおける位置調整が
不要であり、入射経路１３、及び、反射経路１３′の光
路がＲ短距離に出来、装置がコンパクト化小型化される
出来る。

又、第５図に示す様に、ダイクロイックプリズム８１の
前面に光透過製の傾斜板８３が設けられていることによ
り、入射光１３の表面反射光１３’が、第５′図に示す
在来態様の如く、ダイクロイックプリズム８１から出射
する光１３′へ混入することが無く、光源側に戻される
ことにより、表面反射光を除去出来コントラストが向上
する。

又、第６図に示す様に、インサートプリズム８２、′及
び、反射ミラー１５に対しその間の境界部分にエチレン
グリコール等の光透過性の充填材４５を介装することに
より境界面に於ける表面反射防止され、第６′図に示す
様な表面反射１３′が防止されて正規の反射光１３′　
に混入するような虞れは全く無い。

このことは当該第６′図に示す境界面の空気層１４の介
在による屈折率の変化による表面反射が防止される効果
でおる。

而して、第７図に示す様に、この出願の発明に於いては
ダイクロイックプリズム８１′　はこの光透過反射面１
２．７２’が第７′図に示す様な在米態様の直角交叉で
はなく、非直角の設定角度の交叉状態にされている為に
、赤（Ｒ）反射面１２、及び、青（Ｂ）反射面１２′に
於ける緑（Ｇ）成分の反射光１３１を除去出来る為に、
第７′図に示す様な在来態様の如く、当該縁（Ｇ）の反
射光１３１の投影レンズ１０側への混入を防止出来、鮮
明なカラー画像を得ることが出来る。

ところで、第８図に示す様に、ダイクロイックプリズム
８１に於いて反射面１２．１２’　に於ける赤（Ｒ）、
及び、青（Ｂ）の反射光成分は８８光成分が強く、これ
に対し透過光（Ｇ）はＰ（Ｑ光成分が強い為に液晶パネ
ル４１．４１’　、　４１’の偏光性をこれに合せるよ
うにしておけば、光のロスが少くて済み明るい画像が得
られる。

而して、従来一般には液晶パネルの偏光パネル４４は特
にこれらの偏光側を規定してはいないが為に光のロスが
あったのに対しこの出願の発明に於いては赤（Ｒ）、及
び、青（Ｂ）の液晶パネル４１゜４１′の偏光パネル４
４はＳ偏光成分を強くし、透過光の緑（Ｇ）の偏光パネ
ル４４についてはＰ偏光成分の強いものにしておくこと
により第８図に示す櫟に、反射光と透過光について光の
ロスが無い赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の光のロス、
の少い画像が得られる。

而して、第９図に示す様に、ダイクロイックプリズム８
１の前に前面に添設した傾斜パネル８３の所定距離スク
リーンより前方に集光レンズ８０をセットすることによ
り、ダイクロイックプリズム旧、及び、各液晶パネル１
１．４１’　、　４１’にほぼ垂直な入射光１３′を照
射させることが出来、それぞれ所定の機能がフルに発揮
出来るものである。

したがって、該集光レンズ８０が無い場合に、ダイクロ
イックプリズム８１や液晶パネル４１．４１’　。

４１′に斜めに入射光が入るようになり、液晶パネルの
特性がフルに発揮出来無い等ということが避けられる。

そして、第１０図に示す実施例は投影レンズ１０に対す
る出射光の偏光方向を同一方向に統一させて光特性を良
くするようにした態様であり光透過反射面１２．１２’
に於いて２回反射する赤（Ｒ）と青（Ｂ）の偏光方向を
５−４５度としこれに対し１回反射の緑（Ｇ）の偏光方
向についてはＳ＋４５度にして全ての出射光の偏光をＳ
＋４５度にして偏光方向を統一し光特性を向上させ、偏
光メガネをかける人のみが視認出来る不可視画像の形成
が出来るようにする。

そして、第１１図に示す実施例は各液晶パネル４１、４
１’　、　４１’の画像特性を良好に維持する為にその
昇温防止を図るべくこれらの背面に鋼板製等の冷却材１
１．Ｉｔ、Ｉｔを添設した態様であるが、該各冷却板１
１の背面には多数の細いフィン１１’　、　１１’・・
・を植設したものであり、画像形成機能を向上させるこ
とが出来るようにしたものでおる。

又、第１２図に示す実施例は各液晶パネル４１゜４１’
　、　４１’の前面に色フィルター１５．１５’　、　
１５’を添設して画像色特性を向上させるようにしたも
のである。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、原画パネルについ
ては液晶パネルに他にスライドフィルム等が使用出来る
等種々の態様が採用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に小型の液晶パ
ネル等の原画パネルに形成された画像にハロゲンランプ
等の光源からの光を透過させて投影レンズによりスクリ
ーン上に拡大投影装置に於いて、ダイクロイックプリズ
ムに対しその両側面、及び、後面に３枚の液晶パネル等
のモノクローム原画パネルを直接添設させて前面入射前
面反射方式をとることにより装置フレーム内の光路が著
しく短くなると共に装置が著しくコンパクト小型にされ
、しかも、液晶パネル等の位置合せヤ芯出し等が不要で
あり、装置全体が一種のソリッドステートにされて耐久
性が良く、しかも、常に初期設計通りの性能がフルに発
揮され、コントラストが良く高輝度で明るい画像を得る
ことが出来るという優れた効果が奏される。

そして、ダイクロイックプリズムを用いることによる最
大効率をフルに利用し、画像の明るさや輝度を高めるこ
とが出来るという利点がおる。

更に、ダイクロイックプリズムの前面に傾斜板を設ける
ことにより、前面反射光のスクリーンへの混入を防止出
来、明るい鮮明な色合いのカラー画像等を得ることが出
来る効果もおる。

又、内部の光学部品の境界面に光透過材等の充填材等を
介装することにより、境界面での表面反射が防止され、
又、境界面での屈折率の差による表面反射が防止されて
コントラストが向上出来るという効果がおる。

更に、ダイクロイックプリズム内の光透過反射交叉面を
非直角にすることにより、赤（Ｒ）や青（Ｂ）の反射面
に於いて混入する緑（Ｇ）成分の反射光を除去出来、色
合いの鮮明な画像が得られる効果がある。

而して、ダイクロイックプリズムの光透過反射面の側面
、及び、後面に添設する液晶を原画パネルとした場合に
は赤、青の原画パネルについてはその偏光パネルを５（
ｔｉ４光用に、又、背面の緑の原画パネルについてはそ
の偏光パネルをＰｌｉ充用にすることにより光の反射、
及び、透過特性を利用して光のロスを少くして明るい画
像を１ｑることか出来るどう優れた効果が秦される。

又、原画パネルに色フィルターを添設することによりダ
イクロイックプリズムでは調整不可能の調整をすること
が出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１乃至１２図はこの出願の発明の詳細な説明図であり
、第１図は基本的実施例の拡大平面図、第２図は同側面
図、第３図は第２図Ａ部拡大断面図、第４乃至１２図は
各機構部の詳細断面図であり第４図は基本的光学機構部
の取合い断面図、第２、第６図は境界面反射防止機構部
の断面図、第６′図は第６図対比従来技術の断面図、第
７図はダイクロイックプリズムの非直角の光反射面断面
図、第７′図は従来技術に基づく機構配列の光反射面断
面図、第８図は赤（Ｒ）、青（Ｂ）、縁（Ｇ）の偏光平
断面図、第９図は集光レンズ配設取合い平断面図、第１
０図は偏光光路縦断面図、第１１図は液晶パネルに対す
る冷却材配列平断面図、第１２図は色フィルター添設概
略平断面図、第１３図は従来技術に基づく画像投影装置
の概略模式断面図である。 １′・・・画像投影 ２・・・・・・スクリーン １０・・・・・・投影レンズ １２、１２’・・・・・・光透過反射面１３・・・・・
・前面入射光線 １３′・・・前面反射光線 ４１、４１’　、　４１’・・・・・・原画パネル４５
・・・・・・光透過材 ８０・・・・・・集光レンズ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）前設の光源とスクリーンに対し投影レンズを介し
   て配設したダイクロイックプリズムが反射式原画パネル
   を併設されている前面入射前面反射式の画像投影装置に
   おいて、内部に交叉する光透過反射面を有するダイクロ
   イックプリズムが赤、緑、青用の３枚のモノクローム原
   画パネルを３面に添設されていることを特徴とする画像
   投影装置。
2. （２）上記ダイクロイックプリズム前面に光透過性の傾
   斜式反射板が付設されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の画像投影装置。
3. （３）上記各光学部品の境界面に光透過材が介設されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像
   投影装置。
4. （４）上記ダイクロイックプリズム内の光透過反射面の
   交叉角が非直角の交叉状態にされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の画像投影装置。
5. （５）上記赤、緑、青の３枚の原画パネルが赤、青の原
   画パネルは反射式でＳ偏光用に緑は光透過式で原画パネ
   ルＰ偏光用にされていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の画像投影装置。
6. （６）上記ダイクロイックプリズムの前面に集光レンズ
   が添設されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の画像投影装置。
7. （７）上記原画パネルが液晶パネルにされていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像投影装置。
8. （８）上記スクリーンへの投影光が偏光方向を統一され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像投影装置。
9. （９）上記原画パネルに色フィルターが添設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像投影
   装置。