JPH0250146A - 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、ハロゲンランプ等の光源からの光をＰ波（
縦波）とＳ波（横波）に分光してそれぞれ液晶パネル等
の原画ユニットに形成される画像情報を乗せてスクリー
ン上に投影レンズを介して重畳させて高精度のコントラ
ストの良好な鮮明なカラー画像や立体画像等を投影する
システムの技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はハロゲンランプ等の１つの光
源に対し液晶パネル等の光透過性原画ユニットをその基
部側に設け、反対側のスクリーン奇に設けられた投影レ
ンズに対してはキュービックタイプ等の偏光ビームスプ
リッタを介装した画像投影装置に関する発明であり、特
に、ハロゲンランプ等の１つの光源からの出射光を直角
方向の２つの光路に分光してコンデンサレンズ等により
別々に集光して液晶パネル等の光透過性原画ユニットに
入射させて次いで偏光ビームスプリッタに入射して透過
、及び、反射させて一軸合成して投影レンズによりスク
リーン上に重畳させるようにした画像投影装置であって
分光した光源からの出射光路を一方側をＰ波（縦波）、
他方側をＳ波（横波）等にし、各光路の透過効率や反射
効率を良くし、鮮明でコントラストが良く、バランスし
た精細度の高いカラー画像や立体画像をスクリーン上に
投影することが出来るようにした画像投影装置に係る発
明である。

〈従来技術〉 周知の如く、近時の高度な文明社会は市民生活にしろ、
産業社会にしろ、高度に発達した情報システムに支持さ
れており、特に、電子工学に裏打ちされた０ＡｔＪ器に
負うところが大である。

而して、かかる情報機器はこれまでコンピュータやワー
ドプロセッサに見られる如く、ブラウン管方式による１
対１の対面形式の態様が主であり、情報伝達が特定の個
人や少人数に対する処理システムであることから、単に
教養娯楽番組の伝達ばかりでなく、学校等の教育機関や
工場や研究機関、病院等に於けるデータ解析処理等にお
ける不特定多数の視聴者に対する大量のマスメディア処
理方式か得られないという不都合さがあった。

これに対し、液晶パネルの光透過性と偏光性を利用し、
スクリーン上に拡大画像を投影して精細度の高い画像情
報をマスプロ式に伝達処理したり、パーソナルタイプに
ハンディに処理することが出来るメリットが得られるマ
イクロテレビ等の２極性を有する情報処理システムが高
度に発達しつつある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 而して、情報処理のより高度で精細度の高い伝達処理方
式が更に求められ、所謂ハイビジョンや高品位テレビや
立体画像の拡大投影が求められるようになると、前記ブ
ラウン管方式の制約を受けない偏光ビームスプリッタを
介してのＰ波（縦波）とＳ波（横波）に各々独立した画
像情報を乗せてハイビジョンや高品位画像や立体画像処
理方式が可能となるよう、実用化が研究開発されるよう
になってきている。

而して、該種偏光ビームスプリッタを使った液晶パネル
に形成される画像情報をＰ波（縦波）とＳ波（横波）に
より独立して各々の光路に乗せて投影レンズを介しスク
リーン上に拡大投影する従来技術に基づく態様を第６図
により略説すると、ハロゲンランプ等の光源１からの光
は凹面鏡式の全反射ミラー２を介してコンデンサレンズ
３に入射し、その集光された光は第１段の偏光ビームス
プリッタ４に入射して入射光はＰ波（縦波）とＳ波（横
波）に分光されてＰ波は透過し、Ｓ波は反射してそれぞ
れ全反射ミラー５．６で全反射し、各々独立した原画ユ
ニットとしての液晶パネル７．８に於いて図示しない電
子駆動装置により形成される画像情報を拾って第２段の
偏光ビームスプリッタ９に入射され、更に、Ｐ波は透過
し、Ｓ波は反射して各々投影レンズ１０によりスクリー
ン１１上に合成されて重畳した拡大画像を投影されるよ
うにされている。

したがって、当該第６図に示す様に、第１段の偏光ビー
ムスプリッタ４に入射する光源１からの光はＰ波が１回
透過し、Ｓ波が１回反射して全反射ミラー５．６により
反射して液晶パネル７．８による画像を拾って第２段の
偏光ビームスプリッタ９を通る際にＰ波は更に１回透過
し、Ｓ波は更に１回反射するために、光源１からの光は
Ｐ波とＳ波について合計Ｐ波は２回透過し、Ｓ波は２回
反射する光路履歴をたどることになり、偏光ビームスプ
リッタ４．９の透過率と反射率、及び、全反射ミラー５
．６による反射率の相違が２回の透過と反射により相乗
されてスクリーン１１上に拡大投影され、２つの液晶パ
ネルの画像の明るさが大きく相違することになる欠点が
あり、又、１つの光源１からの入射光路が１つであり、
ざらに光路が長いことによる光の量の不十分さがあり、
結果的に視聴者の目が疲れるという不具合があった。

このことは喝光ビームスプリッタ４．９がキュービック
タイプの偏光ビームスプリッタばかりでなく、パネル型
の曝光ビームスプリッタに於いても同様であり、通常画
像や立体画像のカラー画像等に色むらや明暗のバラツキ
が生じる悪影響を与えるという難点もめった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく偏光ビー
ムスプリッタと全反射ミラーを用い、液晶パネルに形成
される画像を各々別のＰ波とＳ波による独立した光路を
用いて画像の問題点を解決すべき技術的課題とし、偏光
ビームスプリッタや液晶パネルの光透過性の利点を充分
に生かし、明るさの相違や色相の差異を大いに改善し、
高解像度、高精細度画像を阻害する色むらや明暗のバラ
ツキを可及的に無くすることが出来、それによりカラー
画像や立体画像によるデータ処理がより正確に行えるよ
うにして情報産業における画像処理技術利用分野に益す
る優れた画像投影装置を提供せんとするものである。

〈問題点を解決するための手段・作用〉ハロゲンランプ
等の１つの光源から四方に放射される光は凹面鏡等の反
射ミラー、及び、コンデンサレンズにより相互に直角方
向の２つの出射光路に分光され各々反射ミラー等により
、各光路に直角に介装された電子駆動装置等に電気的に
接続された液晶パネル等の光透過性原画ユニットに入射
して透過し次いで１つのキュービックタイプの偏光ビー
ムスプリッタに入射し、この際一方側の光路と他方側の
光路は分光された後に光透過性原画ユニットの前後に設
けられた偏光子と検光子により、ノーマ１ノーブラック
タイプ、或いは、ノーマリ−ホワイトタイプの液晶パネ
ル等の光透過性原画ユニツ１へを透過してそれぞれの画
像情報を拾って偏光ビームスプリッタに入射して透過、
反射し、１軸合成されて投影レンズによりスクリーン上
に重畳されて鮮明でコントラストの良い、バランスのと
れた明るいちらつきのないカラー画像や立体画像を投影
されるようにされ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図面に基づいて説明すれば以
下の通りである。

尚、第６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図に示す実施例は、この出願の発明の
要旨の中心をなすカラー画像投影装置であり図示しない
ハウジング内に主要な図示機構部が収納されており、１
つの光源としてのハロゲンランプ１の周囲には横向、及
び、上向の凹面鏡タイプの反射ミラー２．２′が設けら
れ、これらに相対向して集光用のコンデンサレンズ３．
３′が設けられている。

そして、ハロゲンランプ１からの出射光の水平方向の出
射光路１２の分光光路に対しては、反射ミラー５′が、
又、上向方向の出射光路の分光光路１２′に対しては他
の反射ミラー６′が設けられてキュービックタイプの偏
光ビームスプリッタ４′に集光するようにされている。

そして、反射ミラー５′の上方には光透過性原画ユニッ
トとしてのノーマリ−ホワイトタイプの液晶パネル７′
がその前後にＰ波（＠Ｘ波）透過の偏光子１３′　とＳ
波（横波）透過の検光子１４′を介装されており、又、
反射ミラー６′と偏光ビームスプリッタ４′との間には
同じく光透過性原画ユニットとしてのノーマリ−ホワイ
トタイプの液晶パネル８′が介装されてその前後にはＳ
波（横波）透過の偏光子１３、及び、Ｐ波（縦波）透過
の検光子１４が設けられて各液晶パネル７′、及び、８
′には電子駆動装置１６が電気的に接続されて正規のカ
ラー画像信号１７を入力してそれぞれ所定のカラー画像
を形成するようにされている。

そして、ビームスプリッタ４′に於いてはその４５６の
反射面１５に於いては、反射ミラー５′から偏光子１３
′、液晶パネル７′、検光子１４′を透過した画像情報
を乗せたＳ波（横波）を反射させると共に、反射ミラー
６′により反射され、偏光子１３、及び、液晶パネル８
′、検光子１４を透過したＰ波（縦波）の画像情報を乗
せた偏光の分光を透過させて１軸合成し、投影レンズ１
２よりスクリーン１１上に重畳して投影するようにされ
ている。

上述構成において、各光透過性原画ユニットとしての液
晶パネル７’　、８’に電子駆動装置１６によりカラー
画像情報信号１７が入力されて所定の画像が形成され、
ハロゲンランプ１からの光が反射ミラー２．２′により
反射され、コンデンサレンズ３．３′によりそれぞれ９
０’横方向、及び、上向方向に分光された出射光路１２
．１２′　となり、反射ミラー５′６′にて反射され、
それぞれ液晶パネル７′、８′の画像情報を拾って、偏
光ビームスプリッタ４′に入射されるが、液晶パネル７
′、及び、８′はノーマリ−ホワイトタイプであるため
に液晶パネル７′に於いては偏光子１３′によりＰ波（
縦波）が透過し、液晶パネル７′によりＳ波（横波）と
されて検光子１４′を透過し、偏光ビームスプリッタ４
′の反射面１５で反射して投影レンズ１０に入射する。

一方、液晶パネル８．′に於ては反射ミラー６′により
反射された光は、偏光子１３によりＳ波（横波）が透過
され、液晶パネル８′によりＰ波（縦波）に変換されて
検光子１４を透過し、偏光ビームスプリッタ４′に入射
してその反射面１５を透過し内側からのＳ波（横波）と
１軸合成されて投影レンズ１０を透過してスクリーン１
１上に重畳投影される。

而Ｑて、光源としてのハロゲンランプが１つではあるが
、反射ミラー２．２′、及び、コンデンサレンズ３．３
′により水平、及び、上向方向の２つの出射光路に分光
されるために、偏光ビームスプリッタ４′で１軸合成さ
れるＰ波（縦波）、Ｓ波（横波）の偏光の画像情報を乗
せた光は倍の明るさになり、鮮明で反射ミラー５’６’
、及び、偏光子１３．１３′、液晶パネル７’８’、及
び、検光子１４．１４′の光履歴がほぼ等しくなるため
にバランス良くコントラストが良好なカラー画像がバラ
ツキ無く、拡大投影され、視聴者は目の疲れ等を覚える
ことなく本来的な高品位画像ヤハイビジョンテレビ画像
等を視認することが出来る。

次に第２図に示す実施例は上述実施例に対し光源１から
の上向に分光されるＰ波（縦波）からＳ波（横波）に変
換される偏光の入射光はダイレクトに偏光ビームスプリ
ッタ４′に入射されるが、横方向に分光されるＳ波（横
波）の偏光の光路については反射ミラー５′６′で迂回
するバイパス光路とされて液晶パネル８′、及び、偏光
子１３、検光子１４を透過し、偏光ビームスプリッタ４
′に入射される履歴をたどるようにした態様であるが、
横方向反射性能を有するＳ波（横波）の性質を巧みに利
用しながら実務的に上述実施例と同様の作用効果を奏す
るようにされた態様である。

次に、第３図に示す実施例は、上述実施例の液晶パネル
のノーマリ−ホワイトタイプとは異なり、ノーマリ−ブ
ラックタイプを用いて偏光ビームスプリッタに於ける反
射と透過を巧みに利用することが出来るようにし、しか
も、光源１から透過レンズ１０を経てスクリーン１１ま
での各分光光路の光履歴を同一にし、スクリーン１１上
の投影画像を明るく、より精細度を高く良好なコントラ
ストでバランス良く、ちらつきのない優れたカラー画像
を得ることが出来るようにした態様であり、一方、該第
３図に示す様に光源１に対する反射ミラー２．２′、及
び、コンデンサレンズ３．３′反射ミラー５．６′、偏
光子１３．１３′、液晶パネル７′８′、検光子１４．
１４′、反射面１５の前の偏光ビームスプリッタ４′の
機構部は全て物理的、機械的に同一であって光履歴が同
一であるようにされ、只反射ミラー５′から上方へ分光
される光路のノーマリ−ブラックタイプの液晶パネル７
′に対する偏光子１３はＳ波（横波）透過タイプであり
、検光子１４′は同じくＳ波（横波）透過タイプである
のに対し反射ミラー６′によって反射される分光光路に
介装される偏光子１３′はＰ透過であり検光子１４は同
じくＰ波（縦波）透過であるようにされているだけであ
る。

したがって、液晶パネル７′８′に対する電子駆動装置
１６からの画像信号は正規の画像形成信号である。

次に、第４図に示す実施例においては、上述第３図に示
す実施例と機構的な配列は全部分光光路については械的
に同一ではあるが、ノーマリ−ブラックタイプの液晶パ
ネル７’、８’の前後の偏光子１３’　、１３、及び、
検光子１４’　、１４については反射ミラー５′からの
分光光路については偏光子１３′、及び、検光子１４′
　はそれぞれＰ波（縦波）、Ｓ波（横波）透過であり、
反射ミラー６′からの分光光路の偏光子１３については
Ｓ波（横波）透過タイプであり、検光子１４については
Ｐ波（＠１波）透過タイプとされて偏光ビームスプリッ
タ４′に於ける反射面１５の反射、及び、投影機能が生
かされるようにされ、液晶パネル７’　、８’　に対す
る電子駆動装＠１６からの画像信号はネガ画像信号とさ
れて各々入力されるようにされている態様である。

而して、当該実施例の奏する作用効果については実質的
に上述第３図に示す実施例の奏する作用効果と変りはな
いものである。

上述の各実施（処に於ける偏光ビームスプリッタ４′に
より１軸合成され、投影レンズ１０よりスクリーン１１
上に拡大重畳投影されるが、その際分光光路に介装され
る光透過性原画ユニットとしての液晶パネル７′８′の
その後の取り合い位置姿勢が設計通りに正確にされない
と、ズレが生じ視聴者側の視認が難しく、目に疲れを覚
えたりするズレ環条が生じるがために初期組付や保守点
検整備の際の液晶パネル７’　、８’　のセットには著
しく熟練を要し、煩瑣な作業が要求され、厳しい管理が
必要となるが、こρようなことは場合によると製品精度
に対する信頼性に影響し、又、コスト的にも影響がある
が、これに対処するに第５図に示す様に、偏光ビームス
プリッタ４″の各分光光路に介装する光透過性原画ユニ
ットとしての液晶パネル７１８′をシリコン系の透明接
着材等により設計通りに予め添着固定するようにし、一
体結合させて画素ズレや色ズレ等を防止することか出来
るようにしたｇ（１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おり、例えば、光透過性原画ユニ
ットについては、液晶パネルそれもカラー液晶パネルば
かりてなく、モノクロ液晶パネルでも良く、又、液晶パ
ネルに代えてスライドフィルム等を用いることも出来る
等種々の態様が採用可能でおる。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、１つのハロゲンランプ等の光
源と１つのレンズ、及び、これに前設した偏光ビームス
プリッタを用いて各液晶パネル等の光透過性原画ユニッ
トに独立に形成される画像をＰ波（縦波）とＳ波（横波
）に分光された偏光に乗せて１軸合成し、スクリーン上
に重畳して拡大投影する画像投影装置において、基本的
に１つのハロゲンランプ等の光源でおりながら、水平方
向、及び、垂直方向の相互に直角の方向に分光した出射
光路を形成したことにより実質的に別の光源から分散さ
れる光の量を２つに分光して集光することが出来るため
に２基の光源を用いたのと同様の効果があり、光経済上
極めて有効で明るく、結果的にコントラストの良いハイ
ビジョンや高輝度画像が得られ、特にカラー画像の拡大
投影には曝めて有効であるという優れた効果が秦される
。

しかも、光源が１つで良いために、光透過性原・画ユニ
ットとしての液晶パネル等のコンパクト性に合致ぞせて
装置全体が小型コンパクト化され得、取扱が軽伍でし易
く製造も容易であるという利点がある。

又、１つの光源を横方向、及び、縦方向の２つに分光し
た出射光路とすることにより、ノーマリ−ホワイトタイ
プやノーマリ−ブラックタイプの液晶パネル等を巧みに
利用し、その偏光子や検光子によりビームスプリッタの
反射面に対する反射薇能や透過機能を共に用いることが
出来、当該偏光ビームスプリッタ前の光履歴を光路別に
実質的に均一にすることが出来、スクリーン上の光のバ
ランスや投影画像バランスコントラストを良好にするこ
とが出来るという優れた効果が奏される。

更には、立体画像等の拡大投影もより有効に出来、左使
用画像や右使用画像の視覚差の現象をも導き出すことが
出来、情報量の細かく多い拡大画象を投影することが出
来、鮮明なカラー立体画像を投影することが出来るとい
う効果が奏され、単に教養娯楽番組ばかりでなく科学情
報や産業情報のデータ処理等の情報処理を高度に行うこ
とが出来るという効果も秦される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はこの出願の発明の詳細な説明図であ
り、第１図は１実施例の模式断面側面図、第２図は別の
実施例の模式断面側面図、第３．４図はさらに他の実施
例の模式断面側面図、第５図は曝光ビームスプリッタと
液晶パネルの取り合い模式断面図、第６図は従来技術に
基づく該画像投影装置の模式部分断面側面図でおる。 １・・・・・・光源 ７′８′・・・光透過性原画ユニット （液晶パネル） １０・・・・・・投影レンズ ４′・・・偏光ビームスプリッタ １２．１２′・・・・・・分光入射光路５′６′・・・
反射ミラー １３．１３′・・・・・・偏光子 １４．１４′・・・・・・検光子 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基部側の光源に対し光透過性原画ユニットを、そ
   して反対側の投影レンズに対し偏光ビームスプリッタを
   介装した画像投影装置において、１つの光源に対し直角
   方向に出射光路を分光し各分光光路にて上記光透過性原
   画ユニットを１つの偏光ビームスプリッタとの間に介装
   したことを特徴とする画像投影。
2. （２）上記分光した出射光路の一方をＰ波（縦波）光路
   として光透過性原画ユニットに入射し、他方をＳ波（横
   波）光路として反射ミラーを介して光透過性原画ユニッ
   トに入射するようにした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。
3. （３）上記分光出射光路のそれぞれが反射ミラーを介し
   各々の光路に介装された光透過性原画ユニットを透過す
   るに偏光子及び検光子により一方はＳ波（横波）偏光と
   され、他方はＰ波（縦波）偏光とされ、偏光ビームスプ
   リッタにより一軸合成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。
4. （４）上記光透過性原画ユニットがノーマリーブラック
   タイプにされていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の画像投影。
5. （５）上記各光透過性原画ユニットの一方がノーマリー
   ブラックタイプで他方がノーマリーホワイトタイプにさ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   画像投影。
6. （６）上記２枚の光透過性原画ユニットが偏光ビームス
   プリッタの入射面に直接添接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。