JPS62189447A - ライトバルブ投影装置 - 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】 発明の分野 この発明は入射光を回折させて、変調情報に従う投影像
を形成する変形可能な透明な光変調媒質を用いたライト
バルブ（光弁）投影装置に関する。

更に特定して云えば、この発明はこの様な装置として、
光変調媒質がディスクに重なる流体であり、該流体上の
ラスクー走査をする電子ビームによって情報が書込まれ
て回折格子を形成し、該口折格子が光線を制御して、重
畳された情報を伝達する装置に関する。更に具体的に云
えば、この発明はライトバルブ投影装置の光変調流体を
加熱して、その温度を保つことに関する。ライトバルブ
投影装置が正しく動作する為には、正しい粘度及び光伝
達特性を持たせる為に、光変調流体の温度制御が必要で
ある。

従来技術の説明 ライトバルブ投影装置の一般的な原理及び機構は米国特
許第３．４３７．７４６号に記載されている。こういう
形式のライトバルブ投影装置では、テレビジョン画像を
伝達する効率のよい光変調制御層として作用する為には
、光変調流体を非常に特定された温度に持って来ると共
に、その温度に保たなければならない。流体の温度（こ
れが粘度を制御する）、流体の深さ、テレビジョン・フ
ィールドの速度及び電気並びに機械的な応答速度の決め
手となる関係が前掲米国特許の第１１図及び第１２図に
示されている。この米国特許には、制御層として使われ
る流体の特性に関するこの他の重要な関係も説明されて
いる。こういう要求に応える様な一連の光変調流体が開
発されており、何れも４０乃至６５℃の温度範囲で動作
する。この様な流体の具体的な例が米国特許第３，２８
８゜９２７号、同第３，３１７．６６４号、同第３゜３
１７．６６５号、同第３，５４１．９９２号、及び同第
３，７６１．６１６号に記載されている。

こういう流体は、米国特許第３，７６４，５４９号及び
同第３，９２８．３９４号に記載されている様な添加剤
を含んでいてもよい。一般的に、光変調流体は特定の添
加剤で変性した非常に特殊な化合物であって、電子ビー
ムによってアドレスされるライトバルブの有効な制御層
の性質を作るのに要求される電気機械的な性質及び粘弾
性を持っている。

いろいろな理由で、高真空のライトバルブの外被は硝子
で作られる。従来の装置では、流体を約２０℃の周囲温
度から約６０℃の所望の動作温度まで加熱する為に、可
撓性の電気的抵抗加熱マットを使っていた。こういう装
置が、後側ハウジング及びフェースプレートの内、光変
調流体の溜めを構成する部分で構成された、ライトバル
ブの外波の外面に取付けられている。こういう抵抗加熱
マットは硝子外波を介して熱を伝導することに頼ってい
るが、硝子外波も光変調流体も熱の不良導体であるから
、これによる光変調流体への熱伝達の割合はごく遅く、
流体の所望の温度を遥かに越える値まで加熱器の温度を
高めることが必要である。この方法の温度上昇速度は、
硝子外波並びに後側ハウジングをフェースプレートに結
合する硝子フリット封じ材料の熱応力の限界によって制
限されている。この結果、２０℃の周囲温度からの典型
的な加熱サイクルには、外被の硝子成分に応力を加えず
に、光変調流体の６０℃の動作温度を達成する為に、４
０分か＼ることがある。硝子の差別的な温度分布が、こ
の過程を促進する為に使うことが出来る電力に対する基
本的な制約であった。更に、流体が最終的に動作温度に
達した時、流体よりも温度が一層高い加熱装置に存在す
る過剰の熱の為、温度が更に上昇することがある。この
他、テレビジョンのフレーム速度の変化によって要求さ
れる様な、又はこの他の温度に関係するパラメータの変
更を行なう為に要求される光変調流体の温度変化は熱系
統の伝導による加熱の応答時間が長い為に、速やかに達
成するのが困難であった。必要なのは、硝子の破損を招
くことなく、初期のウオームアツプ時間を短縮する様に
、光変調流体を速やかに且つ効率よく加熱し、その後一
旦所望の動作温度に達したら、典型的には０．　５℃の
ごく限られた範囲内に光変調流体の温度を制御する手段
である。

発明の要約 従って、この発明の目的は、ライトバルブ投影装置で光
変調流体を加熱する装置として、従来側われていたもの
よりも動作が一層速く且つ一層制御の利く装置を提供す
ることである。

この発明の別の目的は、ライトバルブ投影装置の光変調
流体を加熱してその温度を制御する方式として、必要と
する電力が最小限であり、紙庫で′あるが非常に信頼性
の高い方式を提供することである。

この発明の別の目的は、ライトバルブ投影装置の光変調
流体を加熱する方式として、ライトバルブの硝子外被の
熱応力を減少すると共に、熱的なオーバシュートを最小
限に抑えることによって、流体の熱による望ましくない
劣化を少なくする方式を提供することである。

この発明では、硝子外被の外側で、光変調流体に接近し
て、加熱用赤外線の源を配置する。この発明では、ライ
トバルブ投影装置に使われる硝子外被及び光変調流体材
料の放射エネルギの透過を分析した結果、可視領域及び
近赤外線領域の放射は硝子を透過するが、流体によって
吸収されることが判った。特定の波長の放射エネルギか
ら流体が熱を吸収するという測定結果に越づいて、この
発明では、流体の温度を６０℃の動作温度に高めるのに
要求されるエネルギを計算し、その結果、最小限の入力
電力を用いて、放射エネルギによって流体の塊を容易に
加熱することが出来ることが判った。こういう考えの有
効性を証明する為の一連の試験で、白熱灯の源を使って
、ライトバルブ投影装置の硝子外被を介して流体を照射
した。この試験の実証する所から、この発明は硝子外被
に熱応力を発生せずに、光変調流体を所望の動作温度に
速やかに加熱する方式になることが結論された。更に、
熱応答時間が速いことにより、動作温度を一層精密に制
御することが出来、ライトバルブ投影装置の動作条件の
変化によって要求された時、動作温度を変更することが
出来る。

この発明では、流体が所望の温度に達した時に赤外線源
をターンオフすることが出来、この装置には引続いて流
体に熱を供給する様な熱容量が殆んどないから、光変調
流体の温度を一層正確に制御することが出来る。流体の
内、熱が最もよく利用される部分に赤外線放射を集束す
ることにより、一層の制御を達成することが出来る。赤
外線の方向は、レンズ、鏡を使うことにより、又は光学
繊維素子を使うことによって達成し得る。更に、複数個
の赤外線源を用いて、光変調媒質に一層一様で制御され
た加熱作用を加えることが出来る。

この発明の赤外線源は、近赤外線スペクトルの放射を発
生する帯域が狭い源であってもよいし、スペクトルの可
視部分を除去するフィルタと組合せた帯域の広い源であ
ってもよい。集束及び枦光作用により、赤外線又は広帯
域の源からの光の可視部分は、スペクトルの可視部分が
書込み面と干渉しない様に位置ぎめすることか出来る。

これによって、他の場合にはスクリーンの投影像に現わ
れて来る様な、加熱源からの放射による干渉が防止され
る。

この発明の上記並びにその他の目的、面及び利点は、以
下図面について好ましい実施例を詳しく説明する所から
、更によく理解されよう。

発明の好ましい実施例の詳しい説明 第１図には単−銃カラーφテレビジョン争ライトバルブ
投影装置が図式的に示されている。この装置は、キセノ
ン−ランプ１０．密封ライトバルブ１２及びシュリーレ
ン投影レンズ１４を有する。

密封ライトバルブ１２の中に、電子銃１６、入力スロッ
ト１８、偏向板２０．回転ディスク２２及び流体貯蔵部
２４があり、回転ディスクの上に光変調流体の制御層が
沈積される。ランプ１ｏからの光がカラーψフィルタ板
２６及びレンチキュラやレンズ２８に投射されてから、
ライトバルブ１２に入る。シュリーレン投影レンズがシ
ュリーレン・レンズ２９、出力カラー選択バー３０及び
投影レンズ３１を含む。第１図の下半分は、光本体及び
ライトバルブの断面を示す。一番下に示すスペクトル線
図は、ライトバルブに入る前に、光が予め）Ｐ光される
様子を示す。

第１図に示す１実施例のライトバルブ投影装置では、緑
の光を入力バー板１８の水平スロットに通し、制御層３
２上のラスター線の幅を変調することによって、制御す
る。これは、垂直偏向板に高周波の搬送波を印加し、緑
ビデオ信号によって変調することによって行なわれる。

マゼンタ（赤と緑）の光が入力バー板１８の垂直スロッ
トを通過し、電子スポットを水平方向に速度変調するこ
とにより、ラスクー線に対して直角に作られた回折格子
によって変調される。これは、水平偏向板に１６ＭＩＩ
ｚ（青に対して１２　ＭＨｚ　）の信号を印加し、それ
を赤ビデオ信号で変調することによって行なわれる。制
御層３２に作られる溝は、青部分を阻止しながら、スペ
クトルの赤部分を板３０の出力スロットで回折させるの
に適正な間隔を持つている。搬送波が１２ＭＩＩｚの場
合、青の光がスロット３０を通過し、赤が阻止される。

この為、同時の重畳された３原色の映像が同じ電子ビー
ムを用いて書込まれ、完全に整合した金色の映像として
スクリーン３３に投影される。１本の走査用電子ビーム
を操作することによって、流体の表面上の各々の画素の
中に小さな回折格子を書込むことにより、色が発生され
る。こういう格子が透過光を出力バーに現われるスペク
トルの色に分解し、そこで空間的なフィルタ作用により
、所望の色がスクリーンに達する様にする。この方法は
、特別に整合を必要とせずに、１個の制御層の上に全色
テレビジョン映像を書込むことが出来る様にする。

上の説明から判る様に、光変調流体が、ライトバルブ投
影装置の正しい動作の決め手である。この流体は、テレ
ビジョン画像の伝達用の効率のよい光変調制御層として
作用する為には、非常に特定の温度範囲に持って来ると
共に、その範囲に保たなければならない。硝子外被の内
、貯蔵部２４を形成する部分に取付けた給電式抵抗加熱
マットを使うことが、過去２０年以上の常套手段であっ
た。この方式は目的を達成したが、前に述べた様な重大
な欠点がある。伝導による加熱は本質的に、光変調流体
を加熱する特に有効な方法ではない。

硝子は、伝導によって熱を伝達することが要求される時
、比較的良好な熱絶縁体である。流体でぬれた区域では
、硝子と直列の真空も良好な熱絶縁体である。流体が硝
子と接触している所でも、流体自体が不良伝熱媒質であ
るから、熱伝達は特に良好ではない。その正味の影響と
して、流体を加熱する為には、加熱器は流体の動作温度
に希望するよりもずつと高い温度まで駆動しなければな
らない。外部ヒーターからの直接伝導を用いる別の加熱
手段も考えられた。ライトバルブの製造に携わる者の中
には、硝子外被の内部に何かを持込むことについては非
常な懸念がある。その懸念とは、十分な完全さで硝子金
属間の封じを作ること、並びにライトバルブとその変調
用流体内に粒子状物質又は不純物の新たな源が入り込む
ことという問題である。

この発明の試験では、フェースプレート３４及び後側ハ
ウジング３５の硝子は比較的近赤外線領域をよく透過す
ることが判った。第２図は波長の関数としての、ライト
バルブの硝子の典型的な光透過率特性を示すグラフであ
る。この発明の試験では、光変調流体がこの領域の吸収
もよいことが判った。第３図は、波長の関数として、光
変調流体の典型的な光透過率、従って吸収特性を示すグ
ラフである。

この発明の装置では、貯蔵部２４内にある光変調流体の
温度は、赤外線源によって周囲温度から動作温度まで加
熱され、その後動作温度に保たれる。第１図で、赤外線
放射の源を管球３６で示してあり、これは赤外線放出器
又は光出力の広いスペクトルを持つ白熱灯であってよい
。管球３６が、貯蔵部２４に接近して、硝子外被の後側
ハウジング３５の近くに示されているが、管球は、管球
４０で示す様に、フェースプレート４０の近くに配置し
てもよい。この代りに、管球３６．４０の両方を使って
、第１図で見て、その両側から貯蔵部２４に対する指向
性の赤外線放射の源としてもよい。片側又は反対側又は
両側、又はフェースプレート３４が後側３５と接合され
る近辺で貯蔵部の籾に沿って、２つ以上の管球を用いて
もよいし、或いはこれらの組合せによって、最適の所望
の性能を達成することが出来る。

随意選択によって設けられるフィルタ３７が管球３６と
貯蔵部２４内の光変調流体の間に示されている。このフ
ィルタは光スペクトルの内の所望の部分だけを通過させ
、可視スペクトルを阻止する。この為、このフィルタは
ライトバルブ投影装置と干渉する惧れのある光を阻止す
る。然し、特定の赤外線源の放射特性に応じて、又はそ
の源の放射が貯蔵部２４内の流体にどの程度よく集束さ
れるかに応じて、フィルタは必要でないことがある。

源（１つ又は膜数）から放射された赤外線エネルギの集
束は、反射器、鏡、レンズ又は光学繊維を用いて達成す
ることが出来る。この代りに、自動焦点合せの赤外線源
を用いてもよく、そうすれば別の集束作用は必要ではな
い。第１図には、光を流体２４内の特定の点に差し向け
る為の、抛物面反射器の様な随意選択の反射器３８が示
されている。特定の用途で反射器が必要と判った場合、
ライトバルブ投影装置の金属ハウジングの内面（図面に
示してない）を研磨して、この作用を持たせることが出
来る。勿論、管球４０と貯蔵部２４の間のレンズ４１で
示す様に、レンズを用いて、赤外線放射の集束作用を行
なうことが出来る。このレンズは光学繊維に置き換えて
もよい。

第４図はライトバルブ１２を更に詳しく示す平面図であ
る。このライトバルブの外被が後側円筒４２を持ち、そ
の１端に電子銃１６が端板４４内で中心合せされて、硝
子フリットを用いて後側円筒４２に密封されている。後
側円筒は、他端で、後側ハウジング３５に密封されてい
るが、それに対して偏心している。フェースプレート３
４が後側ハウジング３５に封着され、ライトバルブの外
被を完成する。

後側円管を後側ハウジングに偏心して取付けることによ
り、光変調流体に対する貯蔵部２４が形成される。ディ
スク２２が、外被内でフェースプレートの直ぐ背後で、
後側ハウジング３５とフェースプレート３４からの集成
体の中心線上で回転する。こうしてディスク２２が貯蔵
部２４内にある流体の中を絶えず回転し、この為、流体
の制御層がディスクの上に沈積される。回転ディスク２
２と後側ハウジン゛グ３５の間にじゃま板４６があり、
これが貯蔵部２４を互いに連通ずる２つの容積に分離す
る。じゃま板４６と後側ハウジング３５の間の容積を、
全体を４８で示すポンプ及びフィルタ集成体により圧送
して濾過する。この為、じゃま板４６はそれとフェース
プレート３４の間にある流体を、ポンプ及びフィルタ集
成体４８によって起る撹拌から隔離し、ディスク２２を
ぬらす流体を比較的静かな状態に保ち、こうして所望の
均一な深さに制御層が沈積される様に促進する。

後側ハウジング３５に取付けられたハウジング４９は、
例としてこの発明の赤外線源を収容しているが、当業者
であれば、赤外線源をライトバルブ投影装置のハウジン
グ（図面に示してない）内に別個に取付けることが出来
ることが理解されよう。

第５図は貯蔵部２４の拡大断面図で、光変調流体の温度
を測定し且つ監視する熱電対に考えられる１つの配置場
所を示している。この場合、熱電対５１が実際には、回
転ディスク２２に直接接する表面の直下で、フェースプ
レート３４内に埋込まれている。これは、流体内に汚染
を持込まずに、貯蔵部２４にある光変調流体の温度を良
好に直接的に測定する。勿論、この目的の為に熱電対を
配置し得る場所はこの他に数多くあり、特定の用途の要
求に応じて、２つ以上の熱雷対を用いてもよい。典型的
には、熱雷対５１の出力を監視して、赤外線源に対する
電力は、所望の動作温度を達成し且つ維持するのに必要
な様にＨ整される。動作温度を変更することが必要にな
った場合も、同様な手順をとる。勿論、これは調節自在
の基準をＦ９つ簡単な帰還回路によって達成することが
出来る。

この発明を好ましい実施例について説明したが、当業者
であれば、この発明の範囲内で種々の変更を加えること
が出来ることが理解されよう。例えば、当業者であれば
、この発明の赤外線加熱と共に、この他の加熱方法を用
いることが出来ることが理解されよう。その１つの例は
、赤外線加熱によって流体をその動作温度まで速やかに
加熱し、その後は従来使われていた様な可撓性マット形
電気抵抗加熱器の様な他の加熱素子により、流体の温度
を維持することである。更に、この発明をカラー・ライ
トバルブ装置に用いた場合を説明したが、この発明が白
黒又は単色ライトバルブ装置にも同じく用いることが出
来ることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

□゛　　第１図は光変調流体を加熱する赤外線源を用い
たライトバルブ投影装置の簡略断面図、第２図はライト
バルブ投影装置に使われる硝子の典型的な光透過早特性
を波長の関数として示すグラフ、 第３図はライトバルブ投影装置に使われる光変調流体の
典型的な光透過早特性を波長の関数として示すグラフ、 第４図は第１図のライトバルブ投影装置に使われるライ
トバルブの構成を更に詳しく示す平面図、第５図は第４
図に示すライトバルブの貯蔵部の詳細図で、光変調流体
の熱を測定並びに監視する為の熱電対の場所を示してい
る。 主な符号の説明 ２２：ディスク ２４：貯蔵部 ３２：制御層 ３３ニスクリーン ３６：管球

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ディスクに重なる光変調流体に情報を印加し、入射
   光が情報によって変調されて可視スクリーンに投影され
   、前記ディスクが前記光変調流体の貯蔵部を形成する硝
   子外被内で回転し、前記ディスクが前記流体内で回転し
   て該ディスク上に前記流体の制御層を沈積する様になっ
   ており、該制御層はラスター区域まで回転し、該ラスタ
   ー区域内で走査線に沿って電荷を沈積することによって
   情報が書込まれて、ディスクの平面内の１対の座標軸と
   平行な、直交関係を持つ回折格子を形成し、前記外被の
   外部で前記貯蔵部に隣接して赤外線加熱手段を配置して
   前記流体を加熱し、該加熱手段は前記外被を透過する波
   長及び前記光変調流体を加熱する波長の放射を作る様に
   したライトバルブ投影装置。 ２）特許請求の範囲１）に記載したライトバルブ投影装
   置に於て、前記赤外線加熱手段からの赤外線放射を前記
   光変調流体の上に集束する手段を有するライトバルブ投
   影装置。 ３）特許請求の範囲２）に記載したライトバルブ投影装
   置に於て、前記集束する手段が、前記赤外線加熱手段の
   近くに配置された反射器であるライトバルブ投影装置。 ４）特許請求の範囲２）に記載したライトバルブ投影装
   置に於て、前記集束する手段が前記赤外線加熱手段の近
   くに配置されたレンズであるライトバルブ投影装置。 ５）特許請求の範囲１）に記載したライトバルブ投影装
   置に於て、前記赤外線加熱手段が、前記光変調媒質の加
   熱作用を一層一様にする様に配置された複数個の源で構
   成されているライトバルブ投影装置。 ６）特許請求の範囲１）に記載したライトバルブ投影装
   置に於て、前記赤外線加熱手段が少なくとも１つの白熱
   灯を有するライトバルブ投影装置。 ７）特許請求の範囲１）に記載したライトバルブ投影装
   置に於て、前記赤外線加熱手段が広いスペクトルを持つ
   光源及び該源からの可視光をろ光する手段で構成されて
   いるライトバルブ投影装置。 ８）特許請求の範囲１）に記載したライトバルブ投影装
   置に於て、前記貯蔵部内の流体の温度を測定する手段を
   有するライトバルブ投影装置。