JPH04503579A - ビデオカラー映像再生光学システム - 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】 ビデオカラー映像再生光学システム 本発明はビデオカラー映像再生光学システムに関するものである。さらに詳しく は、本発明は光源と、それぞれの原色、赤、緑、青に対応する画素から成る光電 変調器と、この光電変調器全体を照射するためのコリメーション光学手段とを含 むビデオカラー映像再生光学システムに関するものである。

このような光学システムは、ビデオ映写器とも呼ばれるビデオカラー映像を大サ イズのスクリーン上に投影する装置においても、または直接映写にも使用する事 ができる。第１の場合、この光学システムは視野レンズと、対物レンズと、スク リーンとに組合わされる。第２の場合、好ましくは光電変調器の下流に配置され たデフユーザを含む。

実際に使用されているこの型の光学システム、特にビデオ映写器の主たる問題点 は得られた映像が暗い事である。実際にビデオ映写器の場合に、１２００ルーメ ンの電源に対してスクリーンに達する光束は最高５０ルーメンである。このよう に低い輝度は、主として変調器を照明する光波の偏光と、輝度を約１／３低下さ せる色のろ過作用とである。

このような問題点を解決するため、特にビデオ映写器においては、光源の原色成 分を２色鏡によって分解する。

しかしこの技法は、４個の２色鏡と、それぞれ１つの原色成分を変調する３個の 光電変調器とを使用する必要がある。これは機械的調整の問題を伴う。しかも得 られた装置が比較的長い焦点距離を示す。

本発明の目的は、各画素にその色の特定光線のコレクタを組合わせてこの画素を 通る光束を３倍に増大する事によって高輝度の光学システムを提供してこの問題 を解決するにある。

また本発明の目的は、大スクリーンに対するビデオカラー映像映写装置にも直接 映写にも使用される新規なビデオカラー映像再生光学システムを提供するにある 。

従って、本発明の目的は、光源と、それぞれカラー赤、緑、青に対応する画素か ら成る光電変調器と、光電変調器全体を照射するためのコリメーション光学手段 とを含むビデオカラー映像再生光学システムにおいて、さらに各原色成分、赤、 緑、青の光線を光電変調器の画素に対して集束する事のできる波長選択性のホロ グラフィックレンズ組立体を含む光学システムにある。

本発明の他の実施態様によれば、ホログラフィックレンズ組立体は、原色成分、 赤、緑、青に対して増感された感光性材料の厚い層の中に重ね合わされた３枚の ホログラムによって構成される。

この場合、各ホログラムはガボールホログラム記録技法と、つぎに接触複写を使 用して記録される。

本発明のさらに他の実施態様によれば、ホログラフィックレンズ組立体は、単一 の色に対して感光性の材料の厚い層の中に重ね合わされた３枚のホログラフィッ クレンズによって構成される。この場合、各レンズは好ましくは少なくとも２つ のホログラフィック格子から成る。

各ホログラフィック格子は２本の光束の干渉によって記録され、これらの光束の 二等分線は記録されるストレータムの配向であり、また前記光束の交差角度は所 望のピッチを記録するように選定される。

本発明のさらに他の実施態様によれば、光電変調器は液晶スクリーンによって構 成されるが、他の光電変調器、特に光電効果を有する強誘電素子を使用する事も できる。

さらに本発明によれば、本発明の光学システムは光電変調器の下流に配置された デフユーザを含む。この場合、この光電システムは直接映写のために使用される 。

さらに本発明の光学システムは視野レンズ、対物レンズおよびスクリーンと共に 使用される。この場合、この光学システムは映写器として使用される。

この装置においては、ホログラフィックレンズの焦点距離が下記に等しく： ｆｏ−ｄ／α ここに、ｄは画素のサイズ、αはコリメート光束の拡散角度とする。この焦点距 離は任意でなく、光損失を完全に防止するために必要である。実際に、これより 大きな焦点距離であれば、対応のカラー画素のサイズｄより大きなスポット上に 集束する光の損失を伴う。これより短い焦点距離は、光束の拡散が大きすぎて、 対物レンズによって捕集されえない。図１に図示のように、相異なるカラーの画 素が配列されている場合、この焦点距離ｆＯの値に対して光電変調器から出る光 束の拡散角度は３倍される。

以下、本発明を図面に示す実施例について説明するが本発明はこれらの実施例に 限定されるものではない。

図１は本発明による光学システムを含む映写装置の概略図、 図２は本発明によるホログラムの第１実施態様を示す概略図、 図３、図４および図５は本発明によるホログラフィ・ツクレンズの第２実施態様 の概略図、 図６は直接映写に使用される本発明による光学システムの断面概念図である。

図１に図示のように、本発明によるビデオカラー映像映写装置は主として光源１ を含み、この光源１は反射部材２と組合わされて、光電変調器３の全面を均一に 照明するように、部分的にコリメートされた照射光束ｆを放出する。この光電変 調器３は図示の実施態様においては、赤−緑一青トリブレットを表示する液晶ス クリーンから成る。このスクリーンは業界公知である。図１に図示のように、こ のスクリーン３は視野レンズ４に組合わされ、このレンズ４は光源１に対して液 晶スクリーン３の反対側に配置されている。前記の各要素は公知のように対物レ ンズ５に組合わされ、この対物レンズが投影スクリーン（図示されず）上に、液 晶スクリーン３に書き込まれた映像を投影する。本発明によれば、光源１と光電 変調器３との間にホログラフィックレンズ６が配置され、その機能は光電変調器 の対応のカラー画素上に光を集束するにある。

図１に図示のように、光源１から出たコリメートされた光束は拡散角度αを成す 。光電変調器３がサイズＤの画素を有する液晶スクリーンによって構成されてい れば、ホログラフィツクレンズ６全体は光電変調器３から、ｆｏ−ｄ／αとして 選定された焦点距離ｆＯに配置されなければならない。ここに、ｆＯはホログラ フィックレンズ全体の焦点距離を示す。実際に、これより大きな焦点距離であれ ば、対応のカラー画素のサイズｄより大きなスポット上に集束する光の損失を伴 う。これより短い焦点距離は、光束の拡散が大きすぎて、対物レンズによって捕 集されえない。図１に図示のように、相異なる色の画素が配列されている場合、 この焦点距離ｆＯの値に対して光電変調器から出る光束の拡散角度は３倍される 。

すなわちこの拡散角度は３ａとなる。

図２乃至図５についてホログラフィックレンズ組立体６の種々の実施態様を説明 する。ホログラフィックレンズは、赤、緑、青の各成分の光を光電変調器３の対 応画素上に集束するために波長選択性でなければならない。

従ってホログラフィックレンズ６は、照明に対して屈折率変動をもって対応する 物質、例えば照明がゼラチンの水分を変動させる重クロム酸ゼラチンまたは照射 作用によって芳香族ケトンと結合するメタクリル酸エステルで調製される。

この場合、屈折率の変動は数パーセントに達する事ができる。従って１００％の 効率を得るためには、数１０ミクロンの厚さで十分である。故に、これより大き な厚さにおいては、数枚のホログラムを重ね合わせる事ができる。

従って図２に図示の本発明の第１実施態様によれば、ホログラフィックレンズ組 立体は、赤、緑、青の３原色成分に対して増感された前記のような材料の厚い層 の中に重ね合わされた３枚のホログラムによって構成される。

この場合に、各ホログラムはガボールホログラムの記録技術を使用して記録され る。図２に図示のように、単色光の平行光束ｆが液晶スクリーン３のカラーフィ ルタのマスクと同様のマスク７を照明する。光束ｆの光波と回折光束ｆ′の光波 とのビーティングを生じて、感光性物質層６の中に光線６ａ、６ｂを得る事がで きる。

一般に、原色成分、赤、緑、青に対するホログラム材料のすぐれた感光性を得る 事は困難である。実際上、特に赤色はほとんどアクチニソクでなく、使用される 材料は一般に青色、すなわち紫外線に対してのみ感光性である。さらに長い波長 に対する増感は顔料を含有させる事によって実施され、この顔料は複雑な化学反 応を生じる可能性があるので記録後に破壊しなければならない。この場合、好ま しくは図３乃至図５に図示の方法を使用してホログラフィックレンズを調製する 。その場合、各色に対応する各ホログラフィックレンズを少なくとも２格子に分 解する事が好ましい。図３に図示のように、このような分解は、サイズｄの画素 上に光を集束させるために各レンズに要求される解像度が非常に低い事によって 可能となる。この場合、１ノンズの解像度と使用されるマスクの数との間に適当 な妥協を得る。図４に図示のように、各格子は２光束ｆ１とｆ２の干渉によって 記録され、その二等分線Ｂか記録されるべきストレータムの配向に対応し、これ らの光束の成す角度βは所望のピッチｐを記録するように選定される。実際上、 ホログラムにおいては、下記の関係式が得られる： １　β −翼　−讃ｃｓｔｅ Ｐ　λ ここに、ｐはストレータムのピッチ、βは２光束ｆ１と１２間の干渉角度、λは 使用された光束の波長である。

所望のホログラムを作成するためには、適当なマスクを使用する。すなわち、赤 色を記録するためには、液晶スクリーン上の赤色画素に対応する赤色部分を遮蔽 するマスクＭを使用する。このようにして図５に図示のように、少なくとも６格 子の重畳によって所望のホログラフィックレンズ格子を調製する。この図におい て、３はトリブレット赤（Ｒ）、緑（Ｖ）、青（Ｂ）から成る液晶スクリーンを 示す。この場合、光はホログラム１０を通してろ過され、点線は青フィルタのス トレータムに対応し、連続線は緑フィルタのストレータムに対応し、破線は赤フ ィルタのストレータムに対応する。従って、色に対応して相違したストレータム ピッチを有する１０の型のホログラム構造が得られる。

つぎに図６について、本発明による光学システムの他の実施態様を説明する。実 際上、本発明による光学システムは直接映写装置で使用される。この場合、装置 は反射装置２２．２２゛　に組合わされた光源２１．２１°　と、本発明による 部分的にコリメートされた平行光束を得るためのコリメーション要素２３と、前 記のように調製されたホログラフィックレンズ格子２４と、公知のように偏光子 ２０ｂ１本来のスクリーン２０ａおよびアナライザ２０ｃから成る液晶スクリー ン２４とによって構成される。場合によってはデフユーザ２５をこの装置に組合 わせる事ができる。このデフユーザは任意の型（スリガラス）とし、または非常 に細かな円筒形レンズ格子あるいはこれらの２個の格子を必要に応じて水平およ び垂直拡散図式を得るように交差させた構造とする事ができる。

この装置において、ホログラフィックレンズ格子は前述のようにして調製される 。従ってコリメートされた光束は、３層に重ね合わされたホログラフィックレン ズによって、対応の色の画素上に集束される。この場合、ホログラムと、液晶ス クリーンから成る光電変調器との間隔は重要な問題ではない。

ＩＧ−４ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．光源（１）と、それぞれの色、赤、緑、青に対応する画素から成る光電変調 器（３）と、光電変調器全体を照射するためのコリメーション光学手段（２）と を含むビデオカラー映像再生光学システムにおいて、さらに各原色成分、赤、緑 、青の光線を光電変調器の画素に対して集束する事のできる波長選択性のホログ ラフィックレンズ組立体（６）を含む事を特徴とする光学システム。
2. ２．ホログラフィックレンズ組立体は、原色成分、赤、緑、青に対して増感され た感光性材料の厚い層の中に重ね合わされた３枚のホログラムによって構成され る事を特徴とする請求項１に記載の光学システム。
3. ３．各ホログラム（６）はがボールホログラム記録技法を使用して記録される事 を特徴とする請求項２に記載の光学システム。
4. ４．ホログラフィックレンズ組立体は、単一の色に対して感光性の材料の厚い層 の中に重ね合わされた３枚のホログラフィックレンズ（１０）によって構成され る事を特徴とする請求項１に記載の光学システム。
5. ５．各レンズ（１０）は少なくとも２つのホログラフィック格子（１０Ａ，１０ Ｂ）に分解される事を特徴とする請求項４に記載の光学システム。
6. ６．各ホログラフィック格子は２本の光束（Ｆ１，Ｆ２）の干渉によって記録さ れ、これらの光束の二等分線（Ｂ）は記録されるストレータムの配向であり、ま た前記光束の交差角度（β）は所望のピッチを記録するように選定される事を特 徴とする請求項４または５のいずれかに記載の光学システム。
7. ７．感光性材料は重クロム酸ゼラチンまたは照射作用で芳香族ケトンに結合する メタクリル酸エステルの共重合体から成るグループから選定される事を特徴とす る請求項１乃至６のいずれかに記載の光学システム。
8. ８．光電変調器（３）は液晶スクリーンによって構成される事を特徴とする請求 項１乃至７のいずれかに記載の光学システム。
9. ９．さらに光電変調器の下流に配置されたデフユーザ（２５）を含む事を特徴と する請求項１乃至８のいずれかに記載の光学システム。
10. １０．請求項１乃至８のいずれかに記載の光学システムを視野レンズ、対物レン ズおよびスクリーンと共に含む事を特徴とする請求項映写器。
11. １１．ホログラフィックレンズの焦点距離が下記に等しく： ｆｏ＝ｄ／α ここに、ｄは画素のサイズ、αはコリメート光束の拡散角度とする事を特徴とす る請求項１０に記載の映写器。