JPH0264690A - 微小画素列による画像光学系の画素間マスクのコントラスト低下装置 - Google Patents

微小画素列による画像光学系の画素間マスクのコントラスト低下装置

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JPH0264690A
JPH0264690A JP63217334A JP21733488A JPH0264690A JP H0264690 A JPH0264690 A JP H0264690A JP 63217334 A JP63217334 A JP 63217334A JP 21733488 A JP21733488 A JP 21733488A JP H0264690 A JPH0264690 A JP H0264690A
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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】 「技術分野」 本発明は、微小画素列によって画像を得る光学系であっ
て、微小画素間に画像形成に関与しない非発光部分(マ
スク)を有する画像光学系において、その非発光部分の
コントラストを低下させる装置に関する。
「従来技術およびその問題点」 CRTや液晶カラーテレビ、あるいは内視鏡においては
、微小画素列によって画像を得ているが、例えば液晶カ
ラーテレビの場合には、全体のコントラストを高めるた
めに、微小画素列間に、通常黒色の5画像形成に関与し
ない非発光部分(マスク)を介在させている。また光フ
ァイバの微小画素列による画像では、個々のファイバど
うしの隙間は、被覆材によって光がこない黒いマスク状
となっている。ところがこれらの非発光部分(以下マス
クという)は、微視的には、投影されあるいは接眼光学
系を介して観察される微小画素の間に黒色のラインとし
て存在するため、特に画像が白その他の明色の場合に邪
魔になる。そしてこの傾向は、微小画素の大きさがマス
クに比して十分大きかった従来より、製造技術の進歩に
よって微小画素の大きさがより小さくなった最近の微小
画素列による画像において、より顕著である。
つまり、画像上のマスクを邪魔と感じる人の割合が高(
なっている。これは例えば液晶の場合には、スイッチン
グ構造等の必要から、マスク線幅は一定以下にすること
は困難であるのに対し、画素の小型化はさらに進んでい
ること等に起因する。光ファイバについても、断面円形
のファイバの径が小さくなればなる程、ファイバ間のマ
スクの占める割合は高くなり、同様の傾向となる。
このようなマスクのコントラストを下げるために従来、
例えば像をデフォーカスさせる方法が知られているが、
像の全体を均一にデフォーカスさせることは、像の全体
の収差を均一に無くすのと同じく困難であり、例えば像
の中心部において適切なデフォーカス量が得られたとす
ると、周辺部においては、デフォーカス量が過剰であっ
たり、逆に少なくてピントが合ってしまうという現象が
避けられない。
また液晶による投影光学系の場合には、液晶パネルとマ
スクとの距離を太き(することによっても、ある程度マ
スクのコントラストを低下させることができるが、これ
は、小型化、薄型化の要求に反する。
「発明の目的」 本発明は従って、デフォーカス技法によることなく、微
小画素間のマスクのコントラストを低下させることがで
きる装置を得ることを目的とする。
「発明の概要」 本発明は、マスクの像を分割して異なる方向にシフトさ
せて投影または観察すれば、マスクのコントラストが下
がるという事実に着目して完成されたものである。
すなわち本発明は、微小画素列によって画像が形成され
、微小画素間には画像形成に関与しない非発光部分が存
在する微小画素列による画像光学系において、各微小画
素の像または微小画素による全体画像を2個以上に分割
するとともに、これらの分割像を、画像の投影面または
空中像の結像面に、微小画素の大きさの範囲内でシフト
させて投影する分割シフト手段を設けたことを特徴とし
ている。
画像光学系は、微小画素列の透過像を投影光学系を介し
て投影面に投影する投影光学系であっても、微小画素の
空中像を、接眼光学系を介して観察する空中像観察系で
あってもよい。
分割シフト手段は、複数のプリズムを備えた分割シフト
フィルタから構成することができ、この分割シフトフィ
ルタを、投影光学系の絞位置またはその近傍に配設する
と、最も効率的にかつ小型に本発明装置を構成すること
ができる。
分割シフト手段による画像のシフト量は、マスクの線幅
の2倍以下、好ましくは、線幅と路間−とするのが好ま
しい。
また分割シフト手段は、微小画素を2個以上に分割する
ものであることを要する。2個に分割する場合は、コン
トラストを低下させるべきマスクが縦横のいずれにしか
存在しない場合である。このようなケースは例えば、縦
横のマスクの一方が細くてコントラストを低下させる必
要がなく、他方の太いマスクのコントラストのみを低下
させる必要がある場合に生じる。
また分割シフト手段は、微小画素が縦横の縦マスクと横
マスクの間に位置する液晶である場合には、少なくとも
マスクの縦横の方向と略45°をなす4方向に、画像を
分割シフトさせるものとするのが好ましい、この場合、
分割シフト手段は、画像をマスクの縦横の方向と略45
°をなす4方向と、中心のシフトしない像との5個に分
割するもの、あるいは、画像をマスクの縦横の方向と略
45°をなす4方向にのみ分割するものを利用すること
ができる。
さらに微小画素列による画像を直接観察光学系によって
観察する場合、例えば内視鏡においては、観察光学系内
に、各微小画素の像または微小画素による全体画像を3
個以上に分割するとともに、これらの分割像を、微小画
素の大きさの範囲内でシフトさせる分割シフト手段を設
けることによって同様の作用を得ることができる。
「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第17A図
、第17B図は微小画素が液晶11で、その間に縦横の
ブラックマスク12がある液晶パネル10を示すもので
ある。この液晶パネル10は、第1図に示すように、照
明光源14と投影光学系15との間に置かれ、投影光学
系15で拡大された液晶パネル10の像がスクリーン(
投影面)16に投影される。単板式のカラーLCDの場
合、液晶パネルlOの液晶11は、R,G、B用の三色
が規則的に並べられ、これらの液晶11がスイッチング
によって選択的にスクリーン16に投影されてカラー画
像が得られる。三板式のカラーLCDの場合には、投影
光学系15の分割光軸上に、R,G、Bそれぞれの専用
の液晶パネルlOが設けられ、これらが重ね合わされて
スクリーン16上に投影され、カラー画像が得られる。
これらのカラーLCDの原理は周知である。
本発明は、例えば以上のように構成される微小画素によ
る画像の投影光学系において、ブラックマスク12のコ
ントラストを低下させるために、投影光学系15内に、
画像の分割シフト手段を設けたものである。この分割シ
フト手段は、例えば第2A図、第2B図に示す分割シフ
トフィルタ21、第3A図、第3B図に示す分割シフト
フィルタ22から構成することができる。分割シフトフ
ィルタ21は、中心部の平行平面ガラスからなる正方形
の非シフト部分21aと、この非シフト部分21aの周
縁四辺から外方に連続する、4個のプリズムからなるシ
フト部分21bとからなっている。各シフト部分21b
は、液晶パネル10の各液晶11およびブラックマスク
12の像を分割して、ブラックマスク12の縦横の線と
45゛をなす方向にシフトさせるものである。
第1図は、この非シフト部分21aとシフト部分21b
によるスクリーン16上での結像の様子を示すものであ
る。投影光学系15の光軸X上の液晶パネル10から出
た光線のうち、非シフト部分21aを通過した光線(実
線)は、光軸X上において、スクリーン16上に結像す
る。これに対し、シフト部分21bを通った光線(破線
)は、光軸XからSだけシフトした位置に結像する。
従ってこのシフト量Sが適当な値となるように、シフト
部分21bの楔角αを決定すればよい、このシフト部分
21bによる像のシフトの方向は、ブラックマスク12
の縦横の方向と45@をなす方向である。つまり、シフ
ト部分21b間の稜線21cは、ブラックマスク12の
縦横の方向と平行になるように、投影光学系15内に配
設される。
そしてシフト部分21bによる像のシフト量は、最大で
個々の液晶11の大きさの範囲内とする。シフト部分2
1bの大きさにもよるが、シフト量がこの範囲を越える
と、スクリーン16上に投影される全体像の明瞭性が欠
ける。より好ましくは、このシフト量はブラックマスク
12の線幅の2倍以下であるのがよい。
第6A図、第6B図、および第7A図、第7B図は、そ
れぞれブラックマスク12の縦横の線と平行な方向にお
けるブラックマスク12のシフト量が、ブラックマスク
12の線幅の1倍である場合、および2倍である場合(
上記S換算では、シフト量は線幅×J2)の光量分布を
示すもので、液晶パネル10の液晶11は、周囲を含め
、全体が同一の「明」状態であると仮定している。第6
A図、第7A図における矢印は、シフトの方向と大きさ
を示し、また第6B図、第7B図におけるa、bはそれ
ぞれ、非シフト部分21aとシフト部分21bの面積を
示し、分割シフトフィルタ21全体の光量を100とし
ている。
この両具体例から明らかなように、本発明による分割シ
フトフィルタ21がなければ「0」であるはずのブラッ
クマスク12部分の光量、およびその周縁の光量は、平
均化され、ブラックマスク12のコントラストが低下し
ているのが明瞭に認められる。すなわちブラックマスク
12はスクリーン16上において目立たない。
なお第5A図、第5B図は、分割像のシフトの方向をブ
ラックストライプ12の縦横の方向とした場合の、シフ
トの方向と大きさ、および光量分布を示している。この
例によると、各コーナ部に光量「0」の部分が生じ、−
船釣には好ましくないと考えられる。しかしこの光量分
布でも、コーナ部の面積は微小であってこの部分が視覚
に与える影響は少ないと考えられるから、使用すること
が可能である。
第3A図、第3B図の分割シフトフィルタ22は、分割
シフトフィルタ21に比して、中心部に平行平面部を持
たない点が異なる。すなわちこの分割シフトフィルタ2
2は、4個のプリズム部分からなるシフト部分22bか
らなっていて、これらの各シフト部分22bがブラック
マスク12の方向と45°をなす方向に4個の分割像を
作る。
シフト部分22b間の稜線22cをブラックマスク12
の縦横の線と平行な方向に向けるほうが好ましい点は、
分割シフトフィルタ21の場合と同様である。この実施
例は、分割シフトフィルタ21の中心部の非シフト部分
21aの面積を「0」にした実施例に相当する。
第8図は、この第3A図、第3B図の分割シフトフィル
タ22を用いて、第6A図のようにブラックマスク12
の線幅だけシフトさせた場合の光量分布図である。
分割シフトフィルタ21または22は、投影光学系15
内の適宜位置に設けることができるが、特に投影光学系
15の絞位置に設けることが好ましい、絞位置は、投影
光学系15を通過する光線が共通に通る位置で、もっと
も径が小さい。よって液晶11とブラックマスク12の
像を正しくシフトさせてスクリーン16上に結像させる
ことができるとともに、もっとも小さい分割シフトフィ
ルタ21または22で、液晶パネル10の全部の液晶1
1およびブラックストライプ12の像をシフトできる。
第4図はその一例を示すもので、このレンズ系は、投影
光学系15の前方に絞位置があり、ここに分割シフトフ
ィルタ21または22が配設されている。勿論、絞位置
はレンズ系によって異なる。
以上は照明光源14が均一な照度分布を有する理想的な
場合について述べたものであり、このような理想的な照
度分布では、分割シフトフィルタ21または22は、分
割すべき数のシフト部分と、必要に応じて非シフト部分
を持てばよい、しかし現状では、照明光源14としては
均一な照度分布を持つものは得られないのが実情である
。そして照度分布が一様でないと、分割シフトフィルタ
を通過する光量分布が分割された像毎に異なるため、マ
スクの均一なコントラスト低下を得ることができなくな
る。
第9図ないし第15図は、照明光源14の照度が均一で
ないことを前提に、その照度のばらつきによる分割像毎
のマスクのコントラスト低下の差が画面に表われないよ
うにした実施例である。この実施例は、上記実施例にお
ける分割シフトフィルタ21または22を小型にして、
複数(多数)を縦横に整列させた複分割シフトフィルタ
21Aまたは22Aにより、像の分割シフトを行なわせ
るようにしたものである。
第9図は、分割シフトフィルタ要素21°を一断面方向
に整列状に5個有する複分割シフトフィルタ21Aによ
ってこの実施例の原理を示したものである。すなわち、
各分割シフトフィルタ要素21°の非シフト部分21a
°による像は、光軸上に形成され、シフト部分21b°
による像は、光軸から上下にSだけシフトした位置に結
像して重ねられる。このため、照明光源14に照度分布
のばらつきがあったとしても、そのばらつきが特定の像
にだけ表われることはなく、すべての像に均等に分散さ
れることとなり、像全体としては、照明光源14Aの照
度のばらつきによる分割シフトフィルタの像毎の効果の
差が表われない。
この複分割シフトフィルタ21Aまたは22Aの場合、
その設置位置にはより自由度があるが、小型化という点
でやはり投影光学系の絞位置近傍に設けることが好まし
い。
第10図ないし第15図は、この複分割シフトフィルタ
21Aまたは22Aの具体的な形状例を示すものである
。第10A図、11A図、12A図、13A図、14A
図、および第15A図は、それぞれ複分割シフトフィル
タ2LAまたは22Aの平面図であり、これらのB−B
lmに沿う断面図を、第10B図、11B図、12B図
、13B図、14B図、および第15B図に示した。第
10c図は、第10A図のB−B断面の他の形状例を示
す、また第14A図、第15A図の破線は、複分割シフ
トフィルタ21Aの裏面にも、表面と角度を90°異な
らせた同様の溝が形成されていることを示す、これらの
形状例において、平面部は、非シフト部分であり、斜面
部はシフト部分である。
本発明によるコントラスト低下装置は、さらに第1図の
ような投影光学系において、スクリーン16の代わりに
、第18A図、第18B図に例示するフレネルレンズ3
0とレンチキュラーレンズ31を組み合わせた透過型ス
クリーン32を用いる場合のモアレ縞消しに有効である
。すなわちこの透過型スクリーン32は、そのレンチキ
ュラーレンズ31に、画像のコントラストを高めるため
の平行なブラックストライプ31aが付されるために、
このブラックストライプ31aとCRT35のブラック
マスク(あるいは液晶パネル10のブラックマスク12
)により、モアレ縞が発生することがあったが、本発明
によってブラックマスクのコントラストを低下させれば
、このモアレ縞の発生を確実に防止することができる。
なお第18B図において、33.34はミラーである。
以上は、本発明を投影光学系に適用した実施例であるが
、本発明は、空中像を観察する観察光学系、あるいは微
小画素による画像を直接観察する観察光学系にも同様に
適用可能である。すなわち第16図に示すように、接眼
レンズ系18により、投影光学系15の瞳を眼の瞳の位
置に結像させ、共役関係を成立させることにより、観察
光学系にも適用できる。光ファイバによる微小画素列の
場合には、この第16図の液晶パネル10の位置に光フ
ァイバを置けばよい。
なお分割シフトフィルタ21.22、または複分割シフ
トフィルタ2LA、21Bによる画像の分割数は、微小
画素が矩形の場合は、上記例のように4個(中心の非シ
フト部分を含めると5個)とするのがよいが、光ファイ
バのように円形の微小画素の場合は、3個以上とすれば
目的を達することができる。そしてそのシフトの方向お
よび量は、微小画素とマスクの位置関係に応じ、マスク
のコントラストを全体として低下させることができるよ
うに定めればよい。
「発明の効果」 以上のように本発明の微小画素間のマスクのコントラス
ト低下装置によれば、画像のデフォーカスによらず、像
の分割およびシフトによつて、微小画素間に存在する非
発光部分のコントラストを低下させることができる。す
なわち本発明は、像をデフォーカスさせるのではなく、
自体は明瞭な像の分割およびシフトによって、非発光部
分のコントラストを低下させるものであり、分割シフト
は、フィルタ部材によって簡単に行なうことができるか
ら、有用なコントラスト低下装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による微小画素間マスクのコントラスト
低下装置の実施例を示す光路図、第2A図は分割シフト
フィルタの例を示す平面図、第2B図は第2A図のA−
A線に沿う断面図、第3A図は分割シフトフィルタの別
の例を示す平面図、第3B図は第3A図のB−B線に沿
う断面図、第4図は分割シフトフィルタの配設位置の例
を示す投影光学系の光路図、第5A図は分割シフトの方
向とその大きさを示す平面図、第5B図は第5A図の場
合の光量分布の一例を示す平面図、第6A図は分割シフ
トの友、向とその大きさの他の例を示す平面図、第6B
図は第6A図の場合の光量分布を示す平面図、第7A図
は分割シフトの方向とその大きさのさらに他の例を示す
平面図、第7B図は第5A図の場合の光量分布を示す平
面図、第8図は、第3A図、第3B図の分割シフトフィ
ルタによる光量分布の一例を示す平面図、第9図は本発
明の別の実施例を示す、複分割シフトフィルタによる微
小画素間マスクのコントラスト低下装置の光路図、第1
0A図は複分割シフトフィルタの実施例を示す平面図、
第10B図、第10c図は第10A図のB−BiJlに
沿う断面図、第11A図、12A図、13A図、14A
図、および15A図はそれぞれ複分割シフトフィルタの
他の実施例を示す平面図、第11B図、12B図、13
B図、14B図および15B図は、これらのB −B 
liIに沿う断面図、第16図は本発明の他の実施例を
示す光路図、第17A図は第17B図のC部拡大図、第
17B図は液晶パネルの正面図、第18A図は透過型ス
クリーンの模式斜視図、第18B図は第18A図の透過
型スクリーンを有する投影装置の断面図である。 10・・・液晶パネル、11・・・液晶、12・・・ブ
ラックマスク、14・・・照明光源、15・・・投影光
学系、16・・・スクリーン(投影面)18・・・接眼
レンズ系、21.22・・・分割シフトフィルタ、21
 ・・・分割シフトフィルタ要素、2LA、21B・・
・複分割シフトフィルタ、21a・・・非シフト部分、
21b、22b・・・シフト部分、21c、22c・・
・稜線、31・・・レンチキュラーレンズ、32・・・
透過型スクリーン。 特許出願人  旭光学工業株式会社 同     カシオ計算機株式会社 同代理人    三 浦 邦 夫 同   笹山善美 a−4b=100 !J7A図 第 7B図 第 SA図 第5B図 第 A rIA 第6B図 4力鋼シフト a=o  4b=100 竿 図 第10A厄 第10B図 第10C図 C2A=v ;11A図 第12B図 第118図 第15A口 第158Ia 第14A図 第13A図 悄14BP 慣138図 *17A図 竿17B図 第18A章 第188図

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)微小画素列によって画像が形成され、微小画素間
    には画像形成に関与しない非発光部分が存在する微小画
    素列による画像光学系において、各微小画素の像または
    微小画素による全体画像を2個以上に分割するとともに
    、これらの分割像を、画像の投影面または空中像の結像
    面に、微小画素の大きさの範囲内でシフトさせて投影す
    る分割シフト手段を設けたことを特徴とする微小画素列
    による画像光学系の画素間マスクのコントラスト低下装
    置。
  2. (2)請求項1において、画像光学系は、微小画素列の
    透過像を投影光学系を介して投影面に投影する投影光学
    系である画素間マスクのコントラスト低下装置。
  3. (3)請求項1または2において、分割シフト手段は、
    複数のプリズムを備えた分割シフトフィルタからなって
    いる画素間マスクのコントラスト低下装置。
  4. (4)請求項1または2において、分割シフト手段は、
    複数のプリズムを備えた分割シフトフィルタ要素を縦横
    に整列させた複分割シフトフィルタからなっている画素
    間マスクのコントラスト低下装置。
  5. (5)請求項3または4において、分割シフトフィルタ
    または複分割シフトフィルタは、投影光学系の絞位置ま
    たはその近傍に配設されている画素間マスクのコントラ
    スト低下装置。
  6. (6)請求項1において、微小画素は縦横の縦マスクと
    横マスクの間に位置する液晶であり、分割シフト手段は
    、少なくともマスクの縦横の方向と略45°をなす4方
    向に、画像を分割シフトさせる画素間マスクのコントラ
    スト低下装置。
  7. (7)請求項6において、分割シフト手段は、画像をマ
    スクの縦横の方向と略45°をなす4方向と、中心のシ
    フトしない像との5個に分割する画素間マスクのコント
    ラスト低下装置。
  8. (8)請求項6において、分割シフト手段は、画像をマ
    スクの縦横の方向と略45°をなす4方向に分割する画
    素間マスクのコントラスト低下装置。
  9. (9)請求項1において、画像光学系は、微小画素の空
    中像を、接眼光学系を介して観察する空中像観察系であ
    る画素間マスクのコントラスト低下装置。
  10. (10)請求項9において、微小画像の空中像は、投影
    光学系を介して形成され、画像の分割シフト手段は、こ
    の投影光学系内に配設されている画素間マスクのコント
    ラスト低下装置。
  11. (11)微小画素列によって画像が形成され、微小画素
    間には画像形成に関与しない非発光部分が存在する微小
    画素列による画像を、観察光学系を介して観察する画像
    光学系において、観察光学系内に、各微小画素の像また
    は微小画素による全体画像を3個以上に分割するととも
    に、これらの分割像を、微小画素の大きさの範囲内でシ
    フトさせる分割シフト手段を設けたことを特徴とする微
    小画素列による画像光学系の画素間マスクのコントラス
    ト低下装置。
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