JPS6160636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数個の原色画像投影機と、複数個
の原色発光面に各々対応して設けられた複数個の
画像拡大投影レンズおよび指向性投影スクリーン
を備え、投影スクリーン上で複数の原色画像の合
成を行つてカラー画像を得る画像投影装置に関す
るものであり、特にカラーテレビジヨン投影装置
として用いて有用なものである。

第１図は従来のこの種の投影装置を示し、ここ
で、１は投影スクリーン、２，３，４は各々原色
画像を映出する原色発光面と拡大投影光学系を内
蔵した投影機で、例えば投影機２は赤、投影機３
は青、投影機４は緑の画像の発光面を有し、それ
ぞれの原色画像が投影スクリーン１上に拡大投影
され、かつ合成されてカラー画像が得られるもの
である。このような画像投影装置においては、投
影機２，３，４の光軸は投影スクリーン１の中心
軸に対してある角度をもつており、各投影光線は
斜めに入射する。すなわち、投影スクリーン１の
中心軸（法線）１′と、投影機２，３，４の光軸
２′，３′，４′とは有限の角度を有している。

投影機２，３，４が同一水平面内にインライン
配置されるか、もしくは正三角形か二等辺三角形
にデルタ配置されている場合の平面図を第２図に
示す。

投影機４の光軸４″は、投影スクリーン１の中
心軸１′に一致し、投影機２，３の光軸２″，３″
は投影スクリーン１の中心軸１′とそれぞれ角度
ΔＳ_Hを有する。

第３図および第４図は投影スクリーン１として
透過形スクリーンを使用した場合に、投影スクリ
ーン１上の画像を観察者５が見た場合の投影スク
リーン１上の輝度分布の様子を説明するものであ
る。投影機２のみに注目すれば、投影スクリーン
１の中央６および水平方向の両端７，８にそれぞ
れ投影機２から入射する光線６′，７′，８′が投
影スクリーン１上で透過散乱される。

このとき、投影スクリーン１の輝度指向性が全
くなければ、第３図に示す如く、投影スクリーン
１上のすべての点で無指向性を示す指向分布曲線
９に従つてあらゆる方向に等しく透過散乱され
る。従つて観察者５は、投影機２の発光面および
光学系が中央および周辺に関して均一な投影照度
を有するものである限り光線６″，７″，８″の大
きさが等しいので画面全体を同じ明るさで見るこ
とができる。このとき、投影スクリーン１の中心
軸１′と投影機２の光軸２′が角度ΔＳ_Hを有する
ために光線６′，７′，８′に光路差を生じ、投影
スクリーン１上の各位置６，７，８での入射照度
に幾分の差を生ずるが、ΔＳ_Hが小さい範囲では
ほとんど問題とならず、投影スクリーン１上の明
るさは均一となる。

しかしながら、第４図に示す如く、投影スクリ
ーン１が曲線９′で示されるような輝度指向性を
有する指向性スクリーンの場合には、投影スクリ
ーン１で透過散乱された光線の最大輝度の方向は
矢印１０で示されるように光線６′，７′，８′の
延長上になりかつそれからずれた方向への輝度分
布が小さくなる。従つて、この場合には観察者５
に到達する光線６″，７″，８″の大きさは各々異
なることになり、投影スクリーン１上の画像は矢
印６，７，８の比率に等しい画面上の輝度
分布を有する。すなわち、観察者５から見て投影
スクリーン上の画像は大まかに言えば、画面の右
半分で明るく、左半分で暗くなる。

同様なことが投影機３に関しても言える。すな
わち観察者５から投影スクリーン１を見ると、画
面の左半分で明るく、画面の右半分で暗くなる。
投影機４に関しては、画面の中央で最も明るく、
左右の両端で暗い画像が見られる。

さらに垂直方向では、第１図のような逆三角形
のデルタ配置の場合、投影スクリーン１を見る観
察者５にとつて、投影機２，３による画像は画面
の上半分で明るく、下半分で暗い。投写機４によ
る画像は、逆に下半分で明るく、上半分で暗い。

上述したような現象により指向性を有する投影
スクリーンに各々異なつた発光色を有する投影機
２，３，４から原色画像を投影して投影スクリー
ン上でカラー画像を得る装置においては、必然的
に投影スクリーン上で、画像の色むらを生ずる。
すなわち、投影スクリーン１上での画像の色あい
の均一性がそこなわれる。この色あいの不均一性
という欠点は、画面上の輝度の不均一性よりも著
しく画質を劣化させるものである。

上述の色むらを解消する具体的かつ実現可能な
方法として、投影機の光出力面の近傍に局部的光
遮へい手段を設けて用いることができる。すなわ
ち、例えば第５図に示す如く、投影機２の前方に
近接して、光遮へい板１１を設ける。

投影機２の光軸２′をＺ軸とすると、この、Ｚ
軸に直交する平面上に光遮蔽板１１が置かれる。
この平面上に互いに直交する座標Ｘ軸およびＹ軸
をとる。Ｘ軸およびＹ軸の方向は任意に定めるこ
とができるが、好ましくは、Ｘ軸もしくはＹ軸の
一方を投影スクリーン１の水平方向、他方を垂直
方向とするか、あるいは投影スクリーン１の中心
軸１′と交わり、座標原点Ｏを通る直線をＸ軸も
しくはＹ軸の一方とするのがよい。

上述した光遮蔽板１１はＸ−Ｙ座標平面上にあ
り、第６図に示されるようなものが使用できる。
ａはＹ軸方向に透過率もしくは吸収率の特定の分
布を有し、Ｘ軸方向には一様で、かつＹ軸方向の
透過率もしくは吸収率の分布はＸ軸に対して非対
称である。またはｂに示すものは、Ｘ軸方向に透
過率もしくは吸収率の特定の分布を有し、Ｙ軸方
向には一様で、かつＸ軸方向の透過率もしくは吸
収率の分布はＹ軸に対して非対称である。あるい
はｃに示すものは、Ｘ軸とＹ軸の両方向に同一
の、もしくは異つた特定の透過率もしくは吸収率
の分布を有し、本質的には、ａ，ｂの構成に分離
され、合成される構造を有するものとすることが
できる。

しかしながら、この様な特定の透過率もしくは
吸収率の分布を有する光遮蔽板１１の製作は難か
しく、また使用する投影スクリーン１の指向性や
投影機２，３，４の配置によるΔＳ_Hが変つた場
合に、その都度光遮蔽板１１の光学特性を変える
必要が生じる。

そこで、本発明は指向性に有する投影スクリー
ンを用いた場合に生じる色むらを簡単な局部的光
遮蔽手段を用いて補正することのできる装置を提
供することを目的とするものである。

すなわち本発明においては、投影管の像の位置
によつて投影レンズから投影スクリーンに向つて
出力される光束に違いがあること、すなわち中央
の像に対しては投影レンズのほぼ全面から、周辺
の像に対しては投影レンズの局部的な一部の面か
らのみ光線が出力されるということを利用して、
局部的な光遮蔽板により色むらを補正するもので
ある。

第７図、第８図に本発明の実施例を示す。

第７図ａは投影用光学系として屈析レンズ系を
使用する実施例ｂはシユミツト光学系を使用する
実施例である。ここでは投影機２についてのみ示
しているが、同様なものを投影機３，４として用
いる。図中、１２，１３は螢光体を塗布した原色
発光面１４，１５に原色画像を映出する投影用の
ブラウン管、１６，１７は投影レンズ、１８，１
９は色むら補正用の局部的光遮蔽板を示す。この
光遮蔽板１８，１９は投影レンズ１６，１７前方
に配置するものに限られず、後方に配置し、もし
くは投影レンズ１６，１７の内部に含ませること
も可能である。

光遮蔽板１８，１９の形状は光学系の有効口径
面積の一部分に第８図ａ，ｂ，ｃに示すように、
投影スクリーン１の指向性に応じて、最適なもの
を選ぶことが可能である。その構成体としては、
その光軸に対して非対称な不透明もしくは半透明
で一様な透過率もしくは吸収率を有する平板を使
用することによつて、投影スクリーン１上の画像
の色むらがほとんど目立たない程度に改善するこ
とが可能である。これらの光遮蔽板１８，１９
は、その構成より明らかな様に容易に作ることが
可能である。

その作用を第４図の従来例のものと対比して説
明するとブラウン管１２，１３の発光面１４，１
５より発光された光束は、今局部的な光遮蔽板１
８，１９として第８図ａのようなものが使用され
ているとすると、投影レンズ１６，１７より出力
される光束は、点線で示すレンズ径に対して１
８，１９の部分が遮蔽される。そこで、左端ロよ
り発光された光束は、遮蔽板１８，１９がない場
合は点線で示されたレンズ径のおおむね右半分よ
り光束が出力される。従つて、光遮蔽板１８，１
９による作用は前記よりも大きく作用する。これ
はロからのレンズ出力の光束に対する遮蔽板１
８，１９の占める面積の割合が、中央イのレンズ
出力光束に対する遮蔽板１８，１９の占める面積
の割合よりも大きく、従つて遮蔽効果がより大き
く作用し、スクリーン上では中央イの場合の輝度
低下に比べてより輝度が低下する。

従つて、第４図におけるスクリーン１上の端部
７での明るさは端部６での低下に比べてさらに大
きく低下することになる。

一方、右端ハより発光した光束はレンズのおお
むね左半分から出力される。そのため、この光束
には遮蔽板１８，１９の光遮蔽作用はほとんど起
らず、第４図のスクリーン１上の端面８における
明るさの低下は起らない。

以上により光学系の一部に局部光遮蔽板１８，
１９を設けることにより、スクリーン１に到達す
る光束を制御することができ、前記例ではスクリ
ーン上の位置８，６，７の順に順次暗くする様に
働らき従来の欠点であつたスクリーン１での色む
らを簡単な構成により解消することができる。こ
の局部的光遮蔽板１８，１９は、スクリーン１の
指向特性や光軸のずれに応じて容易に作成でき、
変更も容易である。

また、第７図において光遮蔽板１８，１９を左
右方向に移動させることにより中央イと両端ロ及
びハに対応したスクリーン１上での明るさをそれ
ぞれ異なつた比率で変えることが可能で、たとえ
ば使用するスクリーン１の指向特性が変わつて
も、色むらのない補正が可能となる。

本発明による透過光量遮蔽手段は、投影機から
の出力光量を部分的に遮蔽するものであり、投影
スクリーン上の画像の輝度を幾分でも低下させる
ものであることにかわりはない。しかしながら、
本発明による透過光量遮蔽手段の作用による出力
光量の損失は、主として投影スクリーン上の画面
の周辺に生ずるものであつて、画面中央部の輝度
の低下をほとんど生じさせないようにする事は可
能である。

例えば、緑発光の投影機を中央に、赤および青
発光の投影機をその左右に配置し水平方向に３個
の投影機を一例に並べた画像投影装置において
は、緑発光の投影機は、投影スクリーンに正対し
ているために、透過光量遮蔽手段を何ら必要とし
ない。また、赤および青発光の投影機に関しては
前述したような透過光量遮蔽手段を用いることが
できる。この場合に、投影スクリーン上の画像の
輝度は、画面中央部では言うまでもなく、画面周
辺部でもほとんど低下する事がない。この理由
は、スクリーン上に白色を再現する緑、赤、青の
輝度の比率が異なり投影スクリーン上の画面の輝
度はほとんど緑の成分で定められてしまうからで
ある。したがつて、緑発光の投影機に対して、本
発明の透過光量遮蔽手段をまつたく作用させない
か、もしくは、若干の光量損失をともなう程度に
作用させ、赤、青発光の投影機に対して透過光量
遮蔽手段を十分に作用させ、投影スクリーン上の
画像の色むらを取り除くような画像投影装置の構
成は最も好ましいものである。

以上、３個の投影機により投影スクリーン上に
画像を拡大投影し、カラー画像を得る装置に関し
て説明したが、２個の投影機、もしくは４個以上
の投影機を使用して投影スクリーン上に画像を拡
大投影し、かつ色の合成によりカラー画像を得る
装置に関しても原理的には同一であり、本発明に
よる透過光量遮蔽手段を用いる事ができる。

さらに、投影スクリーンとして、本文において
は、透過形指向性スクリーンに関して述べたが、
反射形指向性スクリーンに関しても同様である。

上述した如く、本発明によれば、投影スクリー
ン上で色むらのない、明るいカラー画像を得るこ
とができ、しかも簡単な構成で安価に製造できる
画像投影装置を得ることができる。

とりわけ、投影スクリーン上の高輝度な画像を
必要とするテレビジヨン投影装置に関しては、作
用効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数個の発光面と、各々対応する光学
系と、前記光学系により拡大投影かつ合成された
画像を得る投影スクリーンから成る画像投影装置
の構成例を示す斜視図、第２図、第３図、第４図
は投影スクリーン上の画像に色むらが生ずること
を定性的に説明する図、第５図、第６図ａ，ｂ，
ｃは色むら補正手段の一例の構成図、第７図ａ，
ｂは本発明の一実施例における画像投影装置の断
面図、第８図ａ，ｂ，ｃは同装置における透過光
量遮蔽手段の具体的な構造の例を示す正面図であ
る。 １……投影スクリーン、１′……中心軸、２，
３，４…投影機、２″，３″，４″……光軸、１
２，１３……ブラウン管、１４，１５……原色発
光面、１６，１７……投影レンズ、１８，１９…
…局部的光遮蔽板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ異なつた原色の画像を映出する原色
   発光面を有する複数個の投影機と、指向性を有す
   る投影スクリーンと、上記複数個投影機の各原色
   発光面の画像を上記投影スクリーン上に投影して
   上記投影スクリーンでカラー画像を合成する複数
   個の投影レンズとを有し、上記複数個の投影レン
   ズのうち少なくとも一つの投影レンズの付近に、
   その光軸に対して非対称な不透明もしくは半透明
   な部分を有し、上記投影機の光軸が上記投影スク
   リーンの中心軸からずれていることにより生じる
   色むらを補正する局部的光遮へい手段を設けた画
   像投影装置。