JPS63292892A - カラ−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〉 開示技術は緑、青、赤の三原色ごとに分解された画像を
スクリーン上に重畳して投影するコンパクトな装置の構
造技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はダイクロイックミラーヤダイ
クロイツクプリズムのダイクロイック反射体に対して赤
（以下Ｒと略称）、緑（以下Ｇと略称）、青（以下Ｂと
略称）用のモノクローム液晶パネルがそれぞれ全反射ミ
ラーを付設して設けられ、ダイクロイック反射体の前方
にはハロゲンランプ等の白色光の光源とスクリーンに対
する投影用レンズが設けられているカラー画像投影装置
に関する発明であり、特に、ダイクロイックミラーやダ
イクロイックプリズムのダイクロイック反射体がその反
射面をＸ型にされて１つのみ設けられ、その両側と後方
に各々全反射ミラーを付設されたＲ、Ｇ、Ｂ用のモノク
ローム液晶パネルが併設され、更には、ダイクロイック
反射体と光源との間にコールドミラー等の反射ミラーが
介装され、又、各モノクローム液晶パネルにはフレネル
レンズ等の集光レンズが設けられているカラー画像投影
装置に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、近時の市民社会は勿論のこと、産業社会に
おける情報化の傾向は著しいものがあり、各種の情報伝
達技術が急速な勢いで開発されている。

これらの情報伝達技術のうち、感覚的にも知覚的にも最
も効率的な視覚を経て情報伝達されるテレビ技術はブラ
ウン管テレビによる大型化と液晶テレビによるマイクロ
化が分極化されてそれぞれの適応分野に広く利用される
ようになってきてい　　・る。

而して、視覚情報としてのテレビ画像においてはカラー
画像が最もその情報伝達機能、及び、効果において優れ
たものであるが、画像形成画素はカラー画像技術におい
てはきめが荒いために、きめの細かいモノクローム画像
を各Ｒ，Ｇ、Ｂごとに形成させて白色光を分解したＲ、
Ｇ、Ｂ光を照射し、スクリーン上に重畳してカラー化す
る技術が液晶テレビに用いられるようになってきている
が、光が液晶パネルを通過するために、光源からの光路
と液晶パネルからの光路が前後に亘る場合には光路が長
くなり、したがって、液晶テレビ等もマイクロ化の勢い
に逆らって装置が大型化し、コンパクト化が図れないと
いう不具合があった。

そして、光源をＲ１３１Ｂの３光源にすることも、又、
装置のコンパクト化を妨げるために、例えば、特開昭６
１−１３８８５号公報発明にみられるように、ＲｌＧＳ
Ｂの各モノクローム液晶パネルに対するハロゲンランプ
等の白色光源からの入射光路と反射光路を共に前方側に
形成させるようにし、入射光路と反射光路の間にビーム
スプリッタを介装させ、更に、ダイクロイックミラーや
ダイクロイックプリズム等を介装させたコンパクトが図
れる技術が開発されてきているが、かかるビームスプリ
ッタに加えて、ダイクロイックミラーやダイクロイック
プリズムのダイクロイック反射体を複数介装することは
極めてコスト的に高くつくという不利点があり、又、投
影レンズか、らスクリーンまでの反射光路は相当大きく
取り得るものの、光源からビームスプリッタまでの入射
光路は装置内の装備であるために、反射光路に入射光路
を平行に設けることは装置が長くなるという制約が避け
られないという不都合さがあった。

又、光路を短縮するために、モノクローム液晶パネルを
反射型にする態様もあるが、第８図に示す様に、モノク
ローム液晶パネル１の背部に集光レンズとしてのフレネ
ルレンズ２を介して全反射ミラー３を介しその裏面反射
面４により入射光路５からの多光を反射させて反射光路
６の光とダブらせるようにした態様においてはフレネル
レンズ２がモノクローム液晶パネル１の背面にあり、特
に、全反射ミラー３が裏面反射型である場合には、入射
光路５と反射光路６とが液晶パネルを透過する場所が異
なり、反射光は二つの異った画像情報を含むことになり
、結果的にスクリーン上に重畳する三原色の各カラー画
像が二重となって現れるというマイナス点があった。

〈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モノクロ
ーム液晶パネルによるカラー画像投影の問題点を解決す
べき技術的課題とし、ハロゲンランプ等からの白色光の
Ｒ，Ｇ、Ｂの三原色分離の利点とモノクローム液晶パネ
ルの画素のきめ細かさの利点を生かしながらも、装置を
コンパクト化し、又、低コスト化が図れるようにし、鮮
明なカラー画像をスクリーン上に投影することが出来、
簡単な構造により鮮明なカラー画像を得ることが出来る
ようにして情報産業における画像形成技術利用分野に益
する優れたカラー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〉上述目的に沿い
先述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の橘成
は前述問題点を解決するために、ダイクロイックミラー
やダイクロイックプリズムのダイクロイック反射体の前
方に入射光路と反射光路が近接するようにハロゲンラン
プ等の白色光源を設けて白色光がコールドミラー等の反
射ミラーを介してダイクロイック反射体に入射され、昇
温防止を図り、ダイクロイック反射体に入射された白色
光はＲと８は側方に分光され、Ｇは直進する等し、それ
ぞれ対応するモノクローム液晶パネルに入射し、その背
面に設けられた表面反射の全反射ミラーにより再びダイ
クロイック反射体に入射して反射され、その分、各モノ
クローム液晶パネルの前部等に設けられたフレネルレン
ズ等の集光レンズの偏位された姿勢により入射光路とは
僅かに逸れた反射光路が形成されて投影レンズを介し、
更に、全反射ミラーによる等してスクリーン上に、投影
され、各Ｒ，Ｇ、Ｂのカラー化されたモノクローム画像
はスクリーン上に重畳されて鮮明なカラー画像が形成さ
れるようにし、而して、各モノクローム液晶パネルの偏
光パネルについては投影レンズの直前に１枚設け、伯の
各１枚は各モノクローム液晶パネルに設けてその数を少
クシ、更には、各モノクローム液晶パネルについては４
５°の偏光面のねじり角度を設定することにより、全体
として僅かに１枚の偏光パネルのみが介装されるように
され、又−、フレネルレンズ等の集光レンズは各モノク
ローム液晶パネルの前部に併設することにより、各液晶
パネル上に於ける入射光と出射光の位置のずれを小さく
し、コン　　　。

トラストが良く、鮮明なカラー画像がスクリーン上に重
畳されるようにした技術的手段を講じたちのである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第１〜７図に基づいて
説明すれば以下の通りである。

第１．２図に示す実施例において、７はこの出願の発明
の要旨を成すカラー画像投影装置であり、当該態様は液
晶テレビによる透過画像のスクリーン上への拡大投影態
様である。

而して、図示しないケーシングの内部所定部位に設けら
れたダイクロイック反射体としてのダイクロイックプリ
ズム８はその反射面がＸ型に形成されてただ１つのみ設
置されており、その前部以外の側部、即ち、両側部、及
び、後部にはＲ用のモノクローム液晶パネル９、Ｂ用の
モノクローム液晶パネル１０、Ｇ用のモノクローム液晶
パネル１１か配設され、その各々の裏面には第７図に示
す様に、各モノクローム液晶パネル９．１０．１１側の
表面に反射面４′を有する全反射ミラー１３が添接され
ており、又、その前方には集光レンズとしてのフレネル
レンズ１４が設けられている。

そして、直進透過型のＧ用のモノクローム液晶パネル１
１の前方にはフレネルレンズ１４の前部にて色フィルタ
１５が配設されている。

この場合、設計によってフレネルレンズ１４を偏心する
ことにより、コールドミラー１６からの入射光を該コー
ルドミラー１６に僅かに偏位させた投影レンズ２１に集
光させることが出来、したがって、ダイクロイックプリ
ズム８に入射光路と反射光路が形成されるにもかかわら
ず、前方からの入射と前方への反射が行われて装置のコ
ンパクト化が促進される。

尚、該色フィルタ１５はダイクロイック反射体８のＸ型
の反射面によってＲと８の漏れの部分を吸収するための
ものである。

そして、ダイクロイックプリズム８の前方に於いてはそ
の下部にコールドミラー１６が設けられて赤外線１１を
透過するようにして各モノクローム液晶パネル９．１０
．１１の熱影響による機能低下を防止するようにされて
いる。

そして、コールドミラー１６の前部にはコンデンサレン
ズ１８を介して反射用の凹面鏡１９を有する光源として
のハロゲンランプ２０が設けられている。

又、ダイクロイックプリズム８の前方に於いては１枚の
偏光パネル１２′を介して投影レンズ２１が設けられ、
更に、その前部に於いては全反則ミラー２２が設けられ
てスクリーン２３への反射光路６を形成している。

そして、入射光路５側のコールドミラー１６、コンデン
サレンズ１８、偏光パネル、ハロゲンランプと投影レン
ズ２１、及び、全反則ミラー２２とはダイクロイックプ
リズムに近接すると共にそれらの各々の入射光路５と反
射光路６が緊密に近接されて図示しないケーシング内に
コンパクトにセットされている。

したがって、このカラー画像投影装置７に於いては各モ
ノクローム液晶パネル９．１０．１１にはその後部に各
々１枚づつの偏光パネル１２を有しており、その前部の
偏光パネルはダイクロイックプリズム８と投影レンズ２
１との間に設けた１枚の偏光パネル１２′で機能されて
いるために、通常のモノクローム液晶パネル９．１０．
１１に比べて２枚の偏光パネルが省略されて低コスト化
を図るようにされている。

しかしながら、偏光パネル１２′　は反射光路側にある
ために、モノクローム液晶パネル９．１０．１１の前部
に各々偏光パネルが設けられている場合と全く何らその
機能に変わりはないものである。

したがって、各モノクローム液晶パネル９．１０゜１１
には背部のみに偏光パネル１２が設けられており、その
前部には設けられていないものにされている。

〈実施例−作用〉 上述構成において、スクリーン２３上に拡大されたカラ
ー画像を投影するに際し、図示しないスイッチを入れる
ことにより、同じく図示しない電子駆動装置を介して各
モノクローム液晶パネル９、ｉｏ、　１ｉにはモノクロ
ーム画像が形成され、又、ハロゲンランプ２０からは白
色光がコンデンサレンズ１８を介してコールドミラー１
６に照射され、赤外線１７が透過されて可視光線は全反
射されてダイクロイックプリズム８に入射する。

この際、入射光路５の入射光線は第６図に示す様に、ダ
イクロイックプリズム８の前部に介装されている偏光パ
ネル１２′により縦波の偏光が入射され、ダイクロイッ
クプリズム８によりＧは直進し、ＲとＢは反射されてそ
れぞれフレネルレンズ１４を介してモノクローム液晶パ
ネル９．１０．１１に入射され、表面反射の全反射ミラ
ー１３の表面反射面４′に反射されて再びダイクロイッ
クプリズム８によって集光され、投影レンズ２１により
拡大され、全反射ミラー２２により反則されてスクリー
ン２３上に各色別の画像を乗せた画像が重畳されて投影
される。

この際、各モノクローム液晶パネル９．１０．１１に入
射される各色別の光は第７図に示す様に、集光レンズと
しての指定のフレネルレンズ１４に入り、反射後再び透
過する２回透過が行われ、したがって、その絞り効果は
著しく効率的であり１．又、モノクローム液晶パネル９
．１０．１１を２回透過し、全反射ミラー１３による反
射の反射角は小さく、したがって、全ての領域における
反射角は第８図に示す在来態様に比し極めて狭く、した
がって、画像のずれがなく反射され、又、モノクローム
液晶パネル９．１０．１１に於いては２回透過のために
、鮮明な画像を乗せることが出来、第６図に示す様に、
各モノクローム液晶パネル９．１０１１１によりスイッ
チングされない場合には９０’偏光されて各モノクロー
ム液晶パネル９．１０．１１の後部の偏光パネル１２を
通過し、全反射ミラー１３によって反射され、再び偏光
パネル１２を通過し、モノクローム液晶パネル９．１０
１１１を通って全てが偏光パネル１２′を通り、投影レ
ンズ２１により全反射ミラー２２を介してスクリーン２
３に重畳したカラー画像を形成することが出来る。

勿論、各モノクローム液晶パネル９．１０．１１に於け
るスイッチング作用による偏光の遮断通過は在来態様同
様に行われる。

そして、コールドミラー１６による赤外線１７の透過に
より各モノクローム液晶パネル９．１０．１１に於ける
昇温は防止されたそれらの機能は設計通りに維持するこ
とが出来る。

よって、この出願の発明のカラー画像投影装置１によれ
ば、１つのダイクロイックプリズムのグイクロイック反
射体８により、しかも、モノクロ−ム画像が色別に形成
されて投影レンズ２１を介しスクリーン２３上に色ずれ
のない鮮明でコントラストの良いカラー画像が形成され
ることになる。

而して、第６図によって前述した如く、ダイクロイック
反射体の前部に設ける１枚の偏光パネル１２′により偏
光された光は各モノクローム液晶パネル９．１０．１１
のスイツヂング作用により偏光パネル１２の透過制御を
受け、全反射ミラー１３により反射されて偏光パネル１
２の透過制御、及び、モノクローム液晶パネル９．１０
．１１のスイッヂング作用により偏光パネル１２′を透
過、不透過制御されるが、ここで、これまで開発されて
きた技術により各モノクローム液晶パネル９．１０．１
１の偏光角度を９０°から４５°にしたものを設置する
ことにより、モノクローム液晶パネル９．１０１１１に
よりねじられた偏光は全反射ミラー１３により、更に、
４５°ねじられるために、結果的にモノクローム液晶パ
ネル９．１０．１１の背部の偏光パネル１２を省略して
も何ら支障はなく、したがって、この実施例によれば、
モノクローム液晶パネル９．１０．１１に於いてはその
前方に１枚の偏光パネル１２′を付設すれば良く、これ
を用いた実施例は第３図に示す実施例に適用されており
、当該実施例においてはダイクロイックプリズム８の３
つの側面にコの字型に配設された各モノクローム液晶パ
ネル９．１０．１１（当該第３図に於いては側面図のた
め、Ｇ用のモノクローム液晶パネル１１のみが示されて
いる）の各々にはそれぞれ偏光パネルが液晶パネルの接
部に省略されており、ダイクロイックプリズム８の前面
に１枚のみの偏光パネル１２′が設けられいる。

したがって、当該実施例においては各モノクローム液晶
パネル９．１０．１１は４５°ねじれ偏光機能を有する
ものである。

又、液晶パネルの背面にはフレネルレンズと反射鏡を兼
用した集光反射鏡（フレネルミラー）１３′が付設され
ており、入射光５は偏光パネル１２′により直線偏光と
なりダイクロイックプリズム８によりＲ１０１Ｂに分解
された後、直接液晶パネルを透過し、表面反射型の集光
反射鏡（フレネルミラー）１３′により反射し、再び液
晶パネル′８、偏光パネル１２′を透過し、投影レンズ
２１近くで集光し、投影される。

更に、第４図の実施例においては大きな空間を有するダ
イクロイックプリズム８に対しハロゲンランプ２０、及
び、その凹面鏡１９を平行に併設させ、コールドミラー
１６とダイクロイックプリズム８との直前に設けたコン
デンサレンズ１８１との間には、例えば、光ファイバを
集束したライトガイド２４を曲折して介装することによ
り、巧みにダイクロイックプリズム８とハロゲンランプ
２０を近接併設させ、ハロゲンランプ２０からも反射光
源から赤外線を除去すると共にその入射光路５をダイク
ロイックプリズム８に対し最適姿勢で形成することが出
来るようにした態様である。

したがって、当該実施例においても、各モノクローム画
像のスクリーン上への拡大して重畳し、投影する作用効
果には何ら変わりはないものである。

又、第５図に示す実施例（図示の都合上、反射光路の部
分的平面図のみが示されている）は上述各実施例のダイ
クロイックプリズムに代えてダイクロイック反射体とし
てのダイクロイックミラーａ’ｅｘ型に組み合せて１つ
設けた態様であり、１つのダイクロイックミラー８１に
よる入射光路と反射光路を２回透過させる機能に基づく
色彩の鮮明化や各モノクローム画像を投影レンズ２１に
より集光してスクリーン上へ重畳拡大して投影し、鮮明
でコントラストの良い、明るいカラー画像を得ることが
出来る作用効果は上述実施例と何ら変わりはないもので
ある。

尚、この出願の発明の実１１Ｍ態様は上述各実施例に限
るものでないことは勿論であり、例えば、各モノクロー
ム液晶パネルに対するフレネルレンズ等の集光レンズの
前後配設や上述各実施例の部分的入れ換えの組み合せに
よる実施例等径々の態様が採用可能である。

又、各モノクローム液晶パネルにおける画像形成Ｉ能と
してはスライド等もこの出願の発明の均等範囲に入るこ
とは勿論のことである。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的にカラー画像投
影装置がＲ，Ｇ、Ｂ用の各モノクローム液晶パネルを用
いてダイクロイック反射体によりスクリーン上に画像を
拡大投影するに際し、各モノクローム液晶パネルによる
きめの細かい画素を拡大する画像投影であるために、鮮
明な画像が得られるという効果があり、低コスト化が図
れるという利点がある。

而して、この出願の発明においてはハロゲンランプ等の
光源からの白色光を１つのダイクロイックミラーやダイ
クロイックプリズムのダイクロイック反射体により分光
し、且つ、集光することが出来るために、高価なビーム
スプリッタや２つ以上のダイクロイックミラーやダイク
ロイック反射体を設けずとも済むために、著しく低コス
ト化が図れるのみならず、装置がコンパクト化され、し
かも、各モノクローム液晶パネルの後部に全反射ミラー
を形成することにより、ダイクロインク反射体を入射光
路と反射光路が２回透過するために、その光路が著しく
短縮され、装置がコンパクト化になり、液晶パネルを用
いた装置の利点が、更に、助勢されるという優れた効果
が秦される。

加えて、フレネルレンズ等の集光レンズを各モノクロー
ム液晶パネルの前面に付設するような設計にすることに
より、その入射光と反射光が２回絞られて各モノクロー
ム液晶パネルを入射、及び、反射する２回の光透過と相
俟って、光の効率が良く、画像ずれがなく、したがって
、鮮明でコントラストの良い、明るい画像がスクリーン
上に得られるという優れた効果が奏される。

又、各モノクローム液晶パネルの背面に全反射ミラーを
設けたことにより、各モノクローム液晶パネルの背面の
偏光パネルを設計によつ“では省略することが出来、更
に、ダイクロイック反射体を２回光が透過することによ
り、該ダイクロイック反射体と投影レンズとの間に１枚
の偏光パネルを介装することにより、著しく偏光パネル
の数が削減され、この点からも低コスト化が促進出来る
という優れた効果が奏される。

このようにした各要素の総合機能が相俟ることによる装
置のコンパクトがぎりぎりまで集約されることになり、
それだけ装置が小型化し、ハンディで格納や携帯がし易
くなり、又、同一サイズの装置であっても、種々の機能
を充分に集約して装備させることが出来るという優れた
効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図はこの出願の発明の詳細な説明図であり、第
１図は１実施例の要部模式断面側面図、第２図は同平面
図、第３図は別の実施例の模式断面側面図、第４図は他
の実施例の模式断面側面図、第５図は更に他の実施例の
部分断面平面図、第６図は偏光パネルとモノクローム液
晶パネルと全反射ミラーの偏光制御模式斜視図、第７図
はモノクローム液晶パネルと全反射ミラーとフレネルレ
ンズの取り合い部分拡大断面側面図、第８図は従来技術
に基づく第７図相当図である。 ８・・・ダイクロイック反射体、 １３・・・全反射ミラー、 ９、ｉｏ、　１ｉ・・・モノクローム液晶パネル、２０
・・・光源、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイクロイック反射体に全反射ミラーを付設した
   モノクローム液晶パネルが併設され白色光の光源と投影
   レンズとが前方に設けられているカラー画像投影装置に
   おいて、上記ダイクロイック反射体がＸ型で１つ設けら
   れその前方を除く三側に全反射ミラーを付設したモノク
   ローム液晶パネルが併設されていることを特徴とするカ
   ラー画像投影装置。
2. （２）ダイクロイック反射体に全反射ミラーを付設した
   モノクローム液晶パネルが併設され白色光の光源と投影
   レンズとが前方に設けられているカラー画像投影装置に
   おいて、上記ダイクロイック反射体がＸ型で１つ設けら
   れその前方を除く三側に全反射ミラーを付設したモノク
   ローム液晶パネルが併設され、更に該ダイクロイック反
   射体の入射光路に反射ミラーが介装されていることを特
   徴とするカラー画像投影装置。
3. （３）ダイクロイック反射体に全反射ミラーを付設した
   モノクローム液晶パネルが併設され白色光の光源と投影
   レンズとが前方に設けられているカラー画像投影装置に
   おいて、上記ダイクロイック反射体がＸ型で１つ設けら
   れその前方を除く三側に全反射ミラーを付設したモノク
   ローム液晶パネルが併設され、更に上記モノクローム液
   晶パネルに集光レンズが付設されていることを特徴とす
   るカラー画像投影装置。