JPH0812343B2 - 画像投影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、壁面やスクリーン上に液晶パネル等の原
画パネルに形成されたモノクローム画像をカラー画像と
してスクリーン上に拡大投影する装置の光学系の構造の
技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この発明は前方に設けたスクリーンに対しス
クリーン側の下位に設けたハロゲンランプ等の光源から
の光を投影レンズの後部に設けたダイクロイックプリズ
ムに対し、前面入射とし該ダイクロイックプリズム内の
光透過反射面により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に反
射、透過分光してそれぞれのモノクローム式の液晶パネ
ル等の原画パネルに入射して反射させた後、投影レンズ
によりスクリーン上に拡大してカラー画像を投影するよ
うにした画像投影装置に関する発明であり、特に、ダイ
クロイックプリズム内に非直角の光透過反射を有し、そ
の両側面と後面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）用のモ
ノクローム式の液晶パネル等の反射原画パネルを直接的
に添設され、前面にはダイクロイックプリズムに対する
平行入射光線を入射させることが出来るようにし、コン
パクトで高輝度で各光学機構部の位置ずれ等がなく、コ
ントラストが向上することが出来るようにした画像投影
装置に係る発明である。

〈従来の技術〉 周知の如く、近代社会に於いては産業社会にあって
も、市民社会にあっても、物社会から情報社会に急激に
移行し、情報伝達等の情報処理が極めて重要になってき
ており、電子光学の急速な研究発達により映像による情
報処理や伝達があらゆる方面で利用されつつあり、近時
所謂ブラウン管方式による少人数直接伝達態様や液晶テ
レビ等による携帯性の良さや個人使用性の向上に伴う大
量伝達態様が分極化してそれぞれの利点を生かしながら
発展する勢いにある。

一方、液晶パネル等の発達により該液晶パネル等の原
画パネルの光透過性を利用しスクリーンに原画パネル画
像を拡大投影して多数の視聴者にインパクト裡に情報を
伝達する方式が単に娯楽、教育情報伝達ばかりでなく、
産業情報や研究情報の伝達に重要な機能を果たすように
なってきつつある。

かかる、画像投影方式による情報処理は画像投影装置
の精度に左右されることが多く、特に、投影レンズを介
してスクリーン上に拡大投影する態様がとられているた
めに、装置フレーム内の各光学機構部の位置ずれは極め
て大きく画像精度に影響し、輝度や明るさ等に大きなマ
イナスを及ぼすものである。

例えば、第13図に示す様に、画像投影装置１によりス
クリーン２上に拡大画像を投影するに、装置フレーム３
内の所定部位に設けられた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の原画パネルとして液晶パネル4,4′,4″に所定
の電子駆動装置５を介してモノクローム画像装置を形成
させ、ハロゲンランプ等の光源６より反射ミラー8,
8′、ダイクロイックミラー9,9,9,9を介し投影レンズ10
により合成してカラー画像を投影するようにしている技
術がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 さりながら、前述した如く該種画像投影装置１におい
ては装置フレーム３内に於ける光学機構としてその製作
時に液晶パネル4,4′,4″と反射ミラー8,8′やダイクロ
イックミラー9,9…の芯出し精度が著しく困難で、高い
熟練度を要し、そのうえ、保守点検、整備が著しく煩瑣
であるという不都合さがあり、加えて操作上位置合せが
極めて難しい難点があるうえに、光路が長く装置が大型
になりコンパクト化が図れず取り扱いが難しいという不
具合があった。

〈発明の目的〉 この発明の目的は上述従来技術に基づく近時の情報伝
達処理の極めて重要なシステムに与かる液晶パネル等に
形成された画像をスクリーン等に投影レンズを介して拡
大投影する装置の問題点を解決すべき技術的課題とし、
コンパクトで携帯等に便利で据え付けが自在に行え、し
かも、保守、点検、整備等がスムーズに行え、各光学機
構部の取合や調節がし易く、高輝度を維持し、充分な明
るさを保持し、良好なコントラストが得られるように
し、高精細なカラー画像等がスクリーン上へ拡大投影出
来るようにして情報産業における画像処理技術利用分野
等に益する優れた画像投影装置を提供せんとするもので
ある。

〈課題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
発明の構成は前述課題を解決するために、画像投影装置
により液晶パネル等の原画パネルに形成された画像を投
影レンズを介しスクリーン上に拡大投影してカラー画像
等を得るに際し、前方側下部に設けられたハロゲンラン
プ等の光源からの入射光は装置フレーム内に設けられた
ダイクロイックプリズムの前面に設けられた光透過性の
傾斜式反射板等に入射してその表面からの反射光をスク
リーンへの投影光から除去し、更に、集光レンズにより
平行光線としダイクロイックプリズム内し入射し、その
内部の光透過、及び、反射面により赤（Ｒ）、青（Ｂ）
は反射され、両側面に添設された原画パネルとしてのモ
ノクローム液晶パネルに透過した後ミラーにより反射し
て逆光路をとる。

そして、ダイクロイックプリズムの反射面が非直角的
に交叉していることにより入射光が赤（Ｒ）、及び、青
（Ｂ）の両方の反射面で反射する緑（Ｇ）成分の光が前
方に戻って投影光に混入するのを防止し、直進する緑
（Ｇ）成分は緑（Ｇ）用のモノクローム原画パネルとし
ての液晶パネルに入射して後ミラーにより反射し、この
間各光学機構部の境界面にはエチレングリコール等の充
填材が介装されていることにより表面反射が防止されて
コントラスト向上に寄与し、又、各原画パネルの裏面に
接続された反射ミラーは銅板等の表面積の大きな冷却部
材により冷却されることにより、原画パネルの昇温を防
止し画像保持機能の低下を阻止、ダイクロイックプリズ
ムから出光する光は投影レンズによりスクリーン上に所
定に拡大投影されてカラー画像等が高輝度、且つ、充分
な明るさで良好なコントラストで視認することが出来る
ようにし、又、赤（Ｒ）、青（Ｂ）は反射特性の強いＳ
偏光にされ、緑（Ｇ）の入射光は透過特性の強いＰ偏光
とし、或いは、全ての（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を統一さ
れた偏光方向とし画像の不可視機能を付与させることが
出来るようにした技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この発明の実施例を第１乃至12図に基づいて説
明すれば以下の通りである。

尚、第13図と同一態様部分は同一符号を用いて説明す
るものとする。

第１乃至３図に示す実施例において、１′はこの発明
の１つの中心をなす画像投影装置であり、図示態様に於
いては主要な光学的機構部を示すものであって、図示し
ない適宜のプラスチック製等の装置フレーム内に装備さ
れるようにされており、図示しない前方のスクリーンに
対向して投影レンズ10が設けられ、装置フレームの内部
中心寄りに光透過入射面の交叉面12,12′を非直角に有
するダイクロイックプリズム81がその前面に光透過性の
傾斜板83を有し、投影レンズ10の下側に設けられ、リフ
レクター６、集光レンズ７′を装備するハロゲンランプ
等の光源３からの入射光線13に対するコンデンサレンズ
80を前設しており、該傾斜板83により表面反射光線の投
影レンズ10側への入射光線13′への混入を防止するよう
にされ、又、ダイクロイックプリズム81の両側、及び、
後面にはインサートプリズム82,882,82を介し原画パネ
ルとしてモノクローム液晶パネル41,41′,41″が直接的
に添設され、又、それらの背面には適宜の反射ミラー11
が各々添設され、更に、その後面には銅板等の冷却パネ
ル15が各々添設されて液晶パネル41,41′,41″の画像形
成機能が低下しないようにされている。

尚、第３図に示す様に、各モノクロームの液晶パネル
41,41′,41″に於いては内側の液晶42に対しその両側の
ガラス基板43,43を介して偏光板45,45が設けられている
が、インサートプリズム82、及び、反射ミラー11との境
界部には、例えば、エチレングリコール等の光透過材45
が介装されて光の表面反射を防止してコントラストの向
上を図ることが出来るようにされている。

上述構成を第４図以下の各論的な図面に従ってその機
能を説明すると、第４図に示す様に、三原色のモノクロ
ーム原画パネルとして液晶パネル41,41′,41″がインサ
ートプリズム82,82,82を介してしてダイクロイックプリ
ズム81にエポキシ系接着剤等により固設されていること
で当該ダイクロイックプリズム81は勿論のこと、傾斜板
83等に対するずれがなく、初期組付、及び、メンテナン
スにおける位置調整が不要であり、入射経路13、及び、
反射経路13′の光路が最短距離に出来、装置がコンパク
トで小型化することが出来る。

又、第5a図に示す様に、ダイクロイックプリズム81の
前面に光透過性の傾斜板83が設けられていることによ
り、入射光13の表面反射光13″が、第5b図に示す在来態
様の如く、ダイクロイックプリズム81から出射する光1
3′へ混入することがなく、光源側に戻されることによ
り、表面反射光を除去出来、コントラストが向上する。

又、第6a図に示す様に、インサートプリズム82、及
び、反射ミラー15に対し、その間の境界部分にエチレン
グリコール等の光透過性の充填材45を介装することによ
り境界面に於ける表面反射が防止され、第6b図に示す様
な表面反射13″が防止されて正規の反射光13′に混入す
るような虞れは全くない。

このことは当該第6b図に示す境界面の空気層14の介在
による屈折率の変化による表面反射が防止される効果で
もある。

而して、第7a図に示す様に、この発明に於いてはダイ
クロイックプリズム81はこの光透過反射面12,12′が第7
b図に示す様な在来態様の直角交叉ではなく、非直角の
設定角度の交叉状態にされているために、赤（Ｒ）反斜
面12、及び、青（Ｂ）反射面12′に於ける緑（Ｇ）成分
の反射光13を除去出来るために、第7b図に示す様な在
来態様の如く、当該緑（Ｇ）の反射光13の投影レンズ
10側への混入を防止出来、鮮明なカラー画像を得ること
が出来る。

ところで、当該第８図に示す様に、ダイクロイックプ
リズム81に於いて反射面12,12′に於ける赤（Ｒ）、及
び、青（Ｂ）の反射光成分はＳ偏光成分が強く、これに
対し、透過光（Ｇ）はＰ偏光成分が強いために液晶パネ
ル41,41′,41″の偏光性をこれに合せるようにしておけ
ば、光のロスが少くて済み明るい画像が得られる。

而して、従来一般には液晶パネルの偏光パネルは特に
これらの偏光性を規定してはいないがために光のロスが
あったのに対し、この発明に於いては赤（Ｒ）、及び、
青（Ｂ）の液晶パネル41,41′の偏光パネル44はＳ偏光
成分を強くし、透過光の緑（Ｇ）の偏光パネル44につい
てはＰ偏光成分の強いものにしておくことにより当該第
８図に示す様に、反射光と透過光について光のロスがな
い赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の画像が得られる。

而して、第９図に示す様に、ダイクロイックプリズム
81の前面に添設した傾斜パネル83の所定距離スクリーン
寄り前方に集光レンズ80をセットすることにより、ダイ
クロイックプリズム81、及び、各液晶パネル41,41′,4
1″にほぼ垂直な入射光13′を照射させることが出来、
それぞれ所定の機能がフルに発揮出来るものである。

したがって、該集光レンズ80がない場合に、ダイクロ
イックプリズム81や液晶パネル41,41′,41″に斜めに入
射光が入るようになり、液晶パネルの特性がフルに発揮
出来ない等というデメリットが避けられる。

そして、第10図に示す実施例は投影レンズ10に対する
出射光の偏光方向を同一方向に統一させて光特性を良く
するようにした態様であり、光透過反射面12,12′に於
いて２回反射する赤（Ｒ）と青（Ｂ）の偏光方向をＳ−
45度とし、これに対し、１回反射の緑（Ｇ）の偏光方向
についてはＳ＋45度にして全ての出射光の偏光をＳ＋45
度にして偏光方向を統一し、光特性を向上させ、偏光メ
ガネをかける人のみが視認出来る不可視画像の形成が出
来るようにする。

そして、第11図に示す実施例は各液晶パネル41,41′,
41″の画像特性を良好に維持するためにその昇温防止を
図るべく、これらの背面に銅板製等の冷却材11,11,11を
添設した態様であるが、該各冷却板11の背面には多数の
細いフイン11′,11′…を植設したものであり、画像形
成機能を向上させることが出来るようにしたものであ
る。

又、第12図に示す実施例は各液晶パネル41,41′,41″
の前面に色フイルタ−15,15,15を添設して画像色特性を
向上させるようにした態様である。

尚、この発明の実施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、原画パネルについては
液晶パネルに他のスライドフイルム等が使用出来る等種
々の態様が採用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、基本的に小型の液晶パネル
等の原画パネルに形成された画像にハロゲンランプ等の
光源からの光を透過させて投影レンズによりスクリーン
上に拡大投影する装置に於いて、ダイクロイックプリズ
ムに対しその両側面、及び、後面に３枚の液晶パネル等
のモノクローム原画パネルを直接添設させて前面入射前
面反射方式をとることにより、装置フレーム内の光路が
著しく短くなると共に装置がコンパクトで小型化され、
しかも、液晶パネル等の位置合せや芯出し等が不要であ
り、装置全体が一種のソリッドステートにされて耐久性
が良く、しかも、常に初期設計通りの性能がフルに発揮
され、コントラストが良く高輝度で明るい画像を得るこ
とが出来るという優れた効果が奏される。

そして、ダイクロイックプリズムを用いることによる
最大効率をフルに利用し、画像の明るさや輝度を高める
ことが出来るという効果がある。

更に、ダイクロイックプリズムの前面に光透過性の傾
斜式反射板を設けることにより、前面反射光のスクリー
ンへの混入を防止出来、明るい鮮明な色合いのカラー画
像等を得ることが出来る効果もある。

又、内部の光学部品の境界面に光透過材等の充填材等
を介装することにより、境界面での表面反射が防止さ
れ、又、境界面での屈折率の差による表面反射が防止さ
れてコントラストが向上出来るという効果がある。

更に、ダイクロイックプリズム内の光透過反射交叉面
を非直角にすることにより、赤（Ｒ）や青（Ｂ）の反射
面に於いて混入する緑（Ｇ）成分の反射光を除去出来、
色合いの鮮明な画像が得られる効果がある。

而して、ダイクロイックプリズムの光透過反射面の側
面、及び、後面に添設する液晶を原画パネルとして場合
には、赤、青の原画パネルについてはその偏光パネルを
Ｓ偏光用に、又、背面の緑の原画パネルについてはその
偏光パネルをＰ偏光用にすることにより光の反射、及
び、透過特性を利用して光のロスを少くして明るい画像
を得ることが出来るとう優れた効果が奏される。

又、原画パネルに色フイルターを添設することにより
ダイクロイックプリズムでは調整不可能の調整をするこ
とが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１乃至12図はこの発明の実施例の説明図であり、第１
図は基本的実施例の拡大平面図、第２図は同側面図、第
３図は第２図Ａ部拡大断面図、第４乃至12図は各機構部
の詳細断面図であり、第４図は基本的光学機構部の取合
い断面図、第5a図は傾斜板のダイクロイックプリズムと
の取合い断面図、第5b図は第5a図対比従来技術の断面
図、第6a図は境界面反射防止機構部の断面図、第6b図は
第6b図対比従来技術の断面図、第7a図はダイクロイック
プリズムの非直角の光反射面断面図、第7b図は従来技術
に基づく機構配列の光反射面断面図、第８図は赤
（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の偏光平断面図、第９図は
集光レンズ配設取合い平断面図、第10図は偏光光路縦断
面図、第11図は液晶パネルに対する冷却材配列平断面
図、第12図は色フイルター添設概略平断面図、第13図は
従来技術に基づく画像投影装置の概略模式断面図であ
る。 １′……画像投影、２……スクリーン 10……投影レンズ、12,12′……光透過反射面 13……前面入射光線、13′……前面反射光線 41,41′,41″……原画パネル、45……光透過材 80……集光レンズ、81……ダイクロイックプリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 隆 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭63−292187（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前設の下側の光源とスクリーンに対し投影
   レンズを介して配設したダイクロイックプリズムが反射
   式原画パネルを併設されている前面入射前面反射式の画
   像投影装置において、内部に交叉する光透過反射面を有
   するダイクロイックプリズムが赤、緑、青用の３枚のモ
   ノクローム原画パネルを３面に添設され、而して上記ダ
   イクロイックプリズムの前面に光透過性の傾斜式反射板
   が付設されていることを特徴とする画像投影装置。