JPH0777667A

JPH0777667A - 画像転写装置

Info

Publication number: JPH0777667A
Application number: JP5225588A
Authority: JP
Inventors: Narumasa Yamagishi; 成多山岸; Yoshito Miyatake; 義人宮武
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】表示画像を光学的に転写する画像転写装置に
おいて、画像劣化を抑えながらも転写距離の短縮を可能
にすることで装置の小型化とコストダウンを図る。【構成】画像表示面の前方に第１、第２、第３の同一
平面上に構成され、光軸がそれぞれ平行な微小レンズの
集合体であるマイクロレンズアレイ１７、１９、２４か
ら成っており、第１のマイクロレンズアレイ１７は第２
のマイクロレンズアレイ１９に物点を形成し、第３のマ
イクロレンズアレイ２４で実像を画像転写面に形成する
投写型画像表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光書き込み型画像表示装
置において、光書き込み型ライトバルブと画像表示装置
とを光学的に連結する光学手段の構成に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のライトバルブを用いた投写型画像
表示装置の主なものは画像表示部に透過型液晶ライトバ
ルブを用いてきた。この様な構成においては構造が比較
的簡単で小型化を実現しやすい反面、解像度と明るさを
両立させるのが困難であった。

【０００３】従って解像度と明るさの両立が必要な本格
大画面映像、高解像度モニターなどの用途に前記透過型
液晶ライトバルブにかわって反射型光書き込み液晶ライ
トバルブを用いた投写型画像表示装置が注目されてきて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】反射型光書き込み液晶
ライトバルブを用いた投写型画像表示装置において、画
像の書き込み部の構成は図８に示したように画像を表示
する陰極線管１と光書き込み液晶ライトバルブ２と陰極
管の画像を転写する光学系３によりなる。このとき前記
光学系３が光書き込み液晶ライトバルブ２に像を結ぶた
めには陰極線管１と光学系３間に距離が必要であるため
現在の投写型画像表示装置ではセット自体の大型化の要
因の一つになっている。

【０００５】この問題点を解決するために図９にあるよ
うにファイバーを束ねて板状に構成されるファイバー光
プレート７を前記書き込み光学系３のかわりに用いるも
のが考案されている。この構成によれば陰極線管８と光
書き込み液晶ライトバルブ９の間の距離が大幅に短縮で
きるが、画像の拡大倍率が上がるとファイバーの１つ１
つが見えて画質を劣化させるという問題が生じる。また
加えてファイバー光プレート７の生産工数がかかる、等
の理由から前記書き込み光学系に置き換わるのは困難な
状況にある。

【０００６】従って本発明の目的は、小型で高精細、高
画質な画像の得られる投写型画像表示装置を実現するた
めに、上記問題点を克服する画像転写装置を提供するこ
とである。

【０００７】また本発明の画像転写装置は投写型画像表
示装置のみの用途に限らず、複写機、ファックス等の印
字装置等にも同様な利点を提供できる技術である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明の画像転写装
置は、同一平面上に構成され光軸がそれぞれ平行な微小
なレンズの集合体であるマイクロレンズアレイからなっ
ており、第１のレンズアレイは第２のレンズアレイに物
点を形成し第３のマイクロレンズアレイで実像を形成す
るよう構成されていることを特徴とする画像転写装置で
ある。

【０００９】また前記第２のマイクロレンズアレイは、
マイクロレンズ形成面においてマイクロレンズ有効部以
外には遮光処理が施されていてもよい。

【００１０】さらに第２のマイクロレンズアレイは、２
つのマイクロレンズアレイを接着して構成されていても
よい。

【００１１】第２の発明は、画像表示装置を第１のマイ
クロレンズアレイ側に配置、第３のマイクロレンズアレ
イ側の像面に書き込み型液晶ライトバルブを配置された
第一の手段記載の画像転写装置と、ライトバルブの第３
のマイクロレンズアレイ側と反対側に投写レンズを設け
て構成される投写型画像表示装置とすることで前記投写
型画像表示装置の大型化に関する問題の解決を図る。

【００１２】

【作用】本発明によれば大きな画質劣化なく画像を転写
できるだけでなく、画像表示面から転写光学系を経て結
像面までの距離を大幅に短縮しながらも、転写装置にお
ける光学系の簡略化、更にこれを用いたセット全体小型
化が可能となることからコストダウンが図ることが可能
となる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下に第１の発明である画像転写装置の一
実施例について図面を用いて説明する。図１は第一の実
施例の構成図であり、図２はその原理説明図である。

【００１４】１３は陰極線管であり前面内面に設けられ
た蛍光面１４には図にはない制御回路により電子ビーム
を走査し画像を表示する。蛍光面１４とフェースプレー
ト１５を隔てた他面側には蛍光面１４の中心を通る光軸
に対し平行にそれぞれの光軸を持つマイクロレンズ１６
の集合体である第一のマイクロレンズアレイ１７が配置
されている。前記第１のマイクロレンズアレイ１７のマ
イクロレンズ１６が物点をその位置に形成するようにマ
イクロレンズ１８を配置した第二のマイクロレンズアレ
イ１９が備えられている。更に前記第２のマイクロレン
ズアレイ１９のマイクロレンズ１８から出射された光が
回転軸２０、２１に支持された感光紙２２に実像を形成
するようにマイクロレンズ２３を備えたマイクロレンズ
アレイ２４が配置されている。

【００１５】この様に構成することで陰極線管１３の蛍
光面１４上の画像を感光紙２２上に転写することが可能
となる。この際、従来例の図８と比較すると一つのレン
ズで画像を転写する場合に対して、レンズの結像距離を
大幅に縮小できる。また図９にあるファイバー光プレー
トを用いた構成のものと比較すると、結像面のおいてフ
ァイバーの継ぎ目の像が生じないため、画質劣化なく画
像転写を行うことが可能となる。

【００１６】前記の実施例において図２にあるよう、前
記第１、第２、第３のマイクロレンズアレイ１７、１
９、２４の焦点距離をそれぞれｆ₁、ｆ₂、ｆ₃、画像
表示面から第１のマイクロレンズアレイの間隔をｄ₀₁、
第１、第２のマイクロレンズアレイの間隔をｄ₁₂、第３
のマイクロレンズアレイ、感光紙の間隔をｄ₃₄、第１、
第２のマイクロレンズアレイ１７、１９の間の屈折率を
ｎとすると、

【００１７】

【数１】

【００１８】

【数２】

【００１９】の関係が成り立っている。ちなみにｆ₁と
ｆ₂が等しい時には配置する際に間隔を確保できない
（レンズの薄肉化）。また、

【００２０】

【数３】

【００２１】の際にはｄ₀₁＝∞、ｄ₃₄＝∞となることか
ら上記条件を満足させる必要がある。また、第２のマイ
クロレンズアレイ１９のマイクロレンズ１８は、第１の
マイクロレンズアレイ１７のマイクロレンズ１６により
集光された光を通すことから、第１のマイクロレンズア
レイ１７のマイクロレンズ１６よりも有効径が小さく構
成されている。更に、第２のマイクロレンズアレイ１９
上に配列されたマイクロレンズ１８のピッチに比べて、
その有効径は小さい。すなわち隣合うレンズ有効部はお
互いに干渉していないように構成されている。

【００２２】さて本実施例では光源に相当するものとし
て、例えば陰極線管１３が用いられているが、陰極線管
１３のように発せられる光に指向性がない場合には、マ
イクロレンズアレイ１７、１９、２４が全ての光を有効
に使える訳ではなく、使えない光は有害光としてフレア
の原因となり、転写画像のコントラストの低下を招いて
しまう。

【００２３】そこで図３に示すように、第２のマイクロ
レンズアレイ１９のマイクロレンズ形成面において、マ
イクロレンズ有効部以外には遮光層が施され、この構成
により有害光による転写像のフレアの発生を抑えること
ができる。この遮光層を施すにあたり、マイクロレンズ
アレイの両面、片面を問わない。

【００２４】次に、コントラストを低下させる要因の
内、たとえば図４にあるように第１のマイクロレンズア
レイ１７上のマイクロレンズ１６に入射した光は、本来
第２のマイクロレンズアレイ１９上のマイクロレンズ１
８に集光されるのが望ましいが、実際には図中において
破線で示したように第２のマイクロレンズアレイ１９上
の隣接するマイクロレンズに入射し迷光が発生すること
が考えられる。従って例えば図５に示すような光を遮光
する材料によりなる遮光装置をマイクロレンズアレイ１
７と１９間において備えれば所定のマイクレンズに光が
伝わる。また、前記遮光装置の材料は光を吸収する材料
であることが望ましい。

【００２５】さらに第３の例としては陰極線管１３のフ
ェースプレート１５の空気との接触面、各マイクロレン
ズアレイ１７、１９、２４と空気との接触面において表
面反射によるフレアの発生が予想される。したがって図
６に示したように転写される物体、第１、第２、第３の
マイクロレンズアレイ１７、１９、２４、像面の間を高
屈折率材で充填し、空気との接触面でのフレアの発生を
抑えることができる。また充填する範囲は図６のように
全てを充填せずともその効果があることは言うまでもな
い。

【００２６】本実施例においては、第１のマイクロレン
ズアレイ１７と第３のマイクロレンズアレイ２４は共用
して用いることも可能と考えられるが、第２のマイクロ
レンズアレイは先に示した（数１）、（数２）から明ら
かなように第１、第３のマイクロレンズアレイ１７、２
４と同じものを用いることは不可能である。しかし、第
２のマイクロレンズアレイ１９は２つのマイクロレンズ
アレイ１７、２４と同じものを接着して成ることによ
り、第１、第３のマイクロレンズアレイ１７、２４と同
じマイクロレンズアレイを使用することができる。こう
することで型代の節約が可能となり、また接着している
ことからレンズの位置合わせ後には１つのレンズアレイ
として取り扱うことができる。

【００２７】またマイクロレンズアレイの作成には大き
く分けて成型によりレンズを形成する手段、屈折率を部
分的に変化させてレンズ効果をもたせる手段の２つがあ
るが、本発明においては特に第１、第３のマイクロレン
ズアレイ１７、２４において光利用効率をあげるために
無効域を小さくできる屈折率分布型のマイクロレンズア
レイの方が望ましい。また第２のマイクロレンズアレイ
１９においも取扱性、接着の作業性等から考慮すると屈
折率分布型のほうが好ましい。

【００２８】（実施例２）次に第２発明の一実施例につ
いて図面を用いて説明する。

【００２９】図７は光書き込み型液晶ライトバルブを用
いた投写型画像表示装置の構成図である。２９は陰極線
管であり、前面内面に設けられた蛍光面３０には図には
ない制御回路により電子ビームを走査し、画像を表示す
る。蛍光面３０とフェースプレート３１を隔てた他側に
は転写光学系３２が光書き込み型液晶ライトバルブ３３
の書き込み面３４に前記画像を転写する。また、前記光
書き込み型液晶ライトバルブ３３は書き込み面３４に光
が照射されるとその明るさに応じて表示面３５の液晶が
入射した光の偏光方向を変えることができる。この表示
面３５には光源３６から反射傘３７により反射傘３７の
開口方向に発せられ、コールドミラー３８で反射される
ことにより赤外線成分を除去された後、偏光ビームスプ
リッター３９により偏光ビームスプリッターの反射面４
０に対し平行な偏光成分（図中紙面に対し上下方向の偏
光、以下Ｓ偏光成分という）のみの光が入射するよう構
成されている。さらに、偏光ビームスプリッター４０の
出射面４１側には、光書き込み型液晶ライトバルブ３３
の書き込み面３４を通る光軸４２をその光軸に持ち、前
記表示面３５上の像を拡大投写できる投写レンズ４３が
設けられている。

【００３０】この様に構成することで陰極線管２９の蛍
光面３０上に表示される画像を転写光学系３２により光
書き込み型液晶ライトバルブ３３の書き込み面３４に転
写する。光源３６から発せられた光は偏光ビームスプリ
ッター３９によりＳ偏光成分だけが表示面３５に入射す
る。ここで表示面３５は書き込み面３４において光の照
射されていた部分、即ち白表示されていた部分に相当す
る部分に入射する光だけが偏光方向を偏光ビームスプリ
ッターの反射面４０に対し垂直な偏光成分（図中紙面に
対し平行方向の偏光、以下Ｐ偏光成分という）に変換さ
れる。表示面３５で反射された光は再び偏光ビームスプ
リッター３９に入射する。このとき変換されずにＳ偏光
のまま戻った偏光方向の光は再度光源３６側に反射され
るが、Ｐ偏光に変換された光は反射面４０を透過し、投
写レンズ４３に入射する。この様にして陰極管２９によ
る画像を高輝度化し、拡大投写ができる。

【００３１】実施例２において転写光学系３２は実施例
１と同様の構成を採り、蛍光面３１の中心を通る光軸に
対し平行にそれぞれの光軸を持つマイクロレンズ４４の
集合体である第一のマイクロレンズアレイ４５と、前記
第一のマイクロレンズアレイ４５のマイクロレンズ４４
が物点をその位置に形成するようにマイクロレンズ４６
を配置した第二のマイクロレンズアレイ４７と、更に第
二のマイクロレンズアレイ４７のマイクロレンズ４６か
ら出射された光が光書き込み型液晶ライトバルブ３３の
書き込み面３４に実像を形成するように第３のマイクロ
レンズ４８を備えた第３のマイクロレンズアレイ４９と
から成っている。

【００３２】この様に構成することで、従来の転写レン
ズを採用した光書き込み型液晶ライトバルブを用いた投
写型画像表示装置の構成図である図８に比べると結像に
要する距離を大きく短縮することができる。これにより
装置全体の大きさが抑えられるとともに、コストダウン
も見込める。本実施例では白黒表示になるが、カラー表
示を実現するために赤、緑、青それぞれついて同様の構
成を採るときにその効果はさらに顕著になることは言う
までもない。

【００３３】

【発明の効果】第１の発明において、大きな画質劣化な
く画像を転写できるだけでなく、画像表示面から転写光
学系を経て結像面までの距離を大幅に短縮しながらも、
転写装置における光学系の簡略化が可能となることから
コストダウンが図ることが可能となる。

【００３４】また転写される物体として設けた画像表示
装置を第１のマイクロレンズアレイ側に配置され、第３
のマイクロレンズアレイ側の像面に書き込み型液晶ライ
トバルブを配置された第１の発明の構成からなる画像転
写装置と、ライトバルブの第３のマイクロレンズアレイ
側と反対側に投写レンズを設けて構成されることを特徴
とする投写型画像表示装置とすることで画像書き込みに
必要な書き込み距離を短縮出来ることから装置全体の小
型化が図れるだけでなく、コストダウンも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例における画像転写装置の
構成図

【図２】同画像転写装置のマイクロレンズアレイの配置
を示す図

【図３】同画像転写装置のマイクロレンズアレイの構成
図

【図４】同画像転写装置においての有害光が発生するし
くみを示す図

【図５】第１の発明の画像転写装置における有害光除去
手段の一例を示す図

【図６】同画像転写装置における有害光除去手段の他の
例を示す図

【図７】第２の発明の一実施例である画像転写装置の構
成図

【図８】従来の画像表示装置の一例を示す図

【図９】従来の画像表示装置の他の例を示す図

【符号の説明】

１、８、１３、２９陰極線管２、９、３３光書き込み液晶ライトバルブ３、３２転写光学系４、１０、３９偏光ビームスプリッター５、１１、４４投写レンズ６、１２、３６光源７ファイバー光プレート１４、３０蛍光面１５、３１フェースプレート１６、４５第１のマイクロレンズアレイ１７、４４第１のマイクロレンズアレイ上のマイクロ
レンズ１８、４６第２のマイクロレンズアレイ上のマイクロ
レンズ１９、４７第２のマイクロレンズアレイ２０、２１回転軸２２感光紙２３、４８第３のマイクロレンズアレイ上のマイクロ
レンズ２４、４９第３のマイクロレンズアレイ２５遮光層２６遮光材２７高屈折率材２８鏡筒３４光書き込み液晶ライトバルブの書き込み面３５光書き込み液晶ライトバルブの表示面３７反射傘３８コールドミラー４０偏光ビームスプリッター反射面４１偏光ビームスプリッター出射面４２光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一平面上に構成されて光軸がそれぞれ
平行な微小なレンズの集合体であるマイクロレンズアレ
イが複数で構成され、第１のマイクロレンズアレイは第
２のマイクロレンズアレイに物点を形成し、そして第３
のマイクロレンズアレイで実像を形成することを特徴と
する画像転写装置。
【請求項２】第２のマイクロレンズアレイのマイクロ
レンズ有効部以外に遮光処理が施されていることを特徴
とする請求項１記載の画像転写装置。
【請求項３】第２のマイクロレンズアレイは、第１、
または第３のマイクロレンズアレイ同士、または第１と
第３のマイクロレンズアレイを接着して構成されること
を特徴とする請求項１記載の画像転写装置。
【請求項４】画像表示装置と、ライトバルブと、同一
平面上に構成されて光軸がそれぞれ平行な微小なレンズ
の集合体である複数のマイクロレンズアレイとを有し、
前記画像表示装置の画像を第１のマイクロレンズアレイ
は第２のマイクロレンズアレイに物点を形成し、そして
第３のマイクロレンズアレイで実像を形成するよう配置
され、前記第３のマイクロレンズアレイ側の像面に液晶
ライトバルブを配置したことを特徴とする投写型画像表
示装置。