JPS6146689A - カラ−画像投写装置 - 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】 本発明は複数個の光学チャンネルを具え、これらの各光
学チャンネルが原則的には単色タイプのものとする画像
表示管と、該表示管の画像を投写スクリーン上に投写す
る投写レンズ系とを具えており、前記スクリーンをすべ
てのチャンネルに共通とすると共に該スクリーン十にて
個々の画像を重畳させて１つのカラー画像を形成するよ
うにし、前記投写レンズ系と前記投写スクリーンとの間
に放射ｉｍ路を折り曲げる複数個の反射器を配置したカ
ラー画像投写装置に関するものである。さらに本発明は
斯種のカラー画像投写装置に使用する投写レンズ系にも
関するものである。

斯種のカラー画像投写装置については、例えば米国特許
第４，４００，７２３号明細書に開示されている。

これに記載されている装置は、−列に配列されて各々が
青、赤及び録画像をそれぞれ発生する３個の陰極線管を
具えている。これら３つの各画像の拡大像は別個の投写
レンズ系によって共通の投写スクリーン上に形成される
。投写レンズ系と投写スクリーンとの間には、投写レン
ズ系から出るビームを上向きに反射する第１ミラーと、
この第１ミラーにて反射されたビームを投写スクリーン
に向けてほぼ水平方向に反射する第２ミラーとをこの順
序で配置している。これらの第１及び第２ミラーによっ
て投写レンズ系と投写スクリーンとの間の放射通路が１
折り曲げられ」、これにより、実質上所要の像拡大を図
る斯かる放射通路の長さを短縮することなく投写装置を
小容積のキャビネット内に収納させることができる。

最近のカラー画像投写装置に用いられている投写レンズ
系の各素子は透明プラスチック製とするのが好適とされ
ている。これらの投写レンズ系はガラス素子を用いる投
写レンズ系よりも這かに軽量で、しかも寸法も小さい。

しかし、プラスチック素子で構成する投写レンズ系では
、はぼ」（色のビームによってしかシャープ像を形成で
きず、換言するに、これらの投写レンズ系は色収差を呈
する。ガラス素子で構成する投写レンズ系は色消しして
色収差を最小とすることができるが、これには種々のレ
ンズ素子に対し異なるタイプのガラスを使用する如き追
加の工程が必要である。

発光効率が高いために陰極線管に発光層として使用する
のに好適なけい光体は所定のスペクトル幅を有しており
、このことは電子ビームでの励起時に斯かるけい光体が
純粋な赤、緑及び青色光、即ち成る特定波長の光を放射
するだけでなく、所望波長付近の範囲内における波長の
光成分も放射することを意味する。この最後に述べた光
成分は関連する色の投写レンズ系によっては投写スクリ
ーン上にシャープに結像させることはできない。

投写スクリーン上に投写される赤、緑及び青色の３つの
シャープな像には、シャープでない異なる色のスプリア
ス画像が重畳されることになる。この結果、投写スクリ
ーン上に形成されるカラー画像の鮮鋭度は最適なもので
な（なる。

投写スクリーンにおけるスプリアス像は、投写レンズ系
と投写スクリーンとの間の光学チャンネルに、所望波長
の光だけを透過して他の波長の光は吸収する透過フィル
タを配置することによって低減させることができる。し
かし、斯種のフィルタではスプリアス像を僅かに低減し
得るだけであり、斯種フィルタの透過率−波長特性は十
分に急峻なものではないため、スプリアス像は有効に除
去されない。さらに、光学チャンネルに斯様なフィルタ
を用いることは、追加の素子の導入及び反射を起す２つ
の追加表面の導入を意味することになる。

本発明の目的は放射通路に追加の素子を用いることなく
、前記スプリアス像を殆ど完全になくすカラー画像投写
装置を提供することにある。

本発明は冒頭にて述べた種類のカラー画像投写装置にお
いて、少なくとも１つの光学チャンネルにおける少なく
とも１個の反射器を、該反射器に関連するチャンネルが
伝達すべき波長のみを反射する波長選択反射器としたこ
とを特徴とする。

実際上、例えばカラーテレビジョン投写に最もよく用い
られるカラー画像投写装置は赤、緑及び青色画像をそれ
ぞれ発生する３個の陰極線管を貝えている。青画像の形
成に用いられるけい光体のスペクトル幅は十分に広く、
しかも投写レンズ系に用いられるプラス千ツク及び投写
スクリーンに用いられる材料は、特に光スペクトルの青
−紫領域では実質上分散作用を呈するために上述したよ
うなスプリアス像は特に青チャンネルに形成されること
を確めた。これがため、本発明の好適例では青画像に対
するチャンネルにおける反射器を波長選択反射器として
、この反射器により殆ど青色光のみを反射せしめるよう
にする。

波長選択反射器はダイクロイックミラーとするのが好適
である。ダイクロイックミラーは急峻な反射率−波長特
性を呈するため、これはカラー画像投写装置におけるカ
ラーフィルタとして使用するのに極めて好適である。

カラーテレビジョン投写装置にダイクロイックミラーを
用いることは、例えば米国特許第４，３００，１５６号
明細書から既知である。これに記載されている投写装置
におけるダイクロイックミラーは表示管の直ぐ後ろに配
置されており、これらのミラーは３つの単色画像を１つ
のカラー画像に合成するのに仕え、このカラー画像は単
一の非色消し投写レンズによってスクリーン上に投写さ
れる。斯かる従来の投写装置は各々が別個の投写レンズ
を有している３個の光学チャンネルを具えるものでなく
、ダイクロイックミラーは別個のチャンネルにおける光
をろ波するために用いられるものではない。

上記米国特許第４，３００．１５６号明細書に記載され
ている投写装置では、異なるカラー画像を着色レンズに
よって投写スクリーン上にシャープに結像できないと云
う問題を、表示管の位置を変えて、これらの表示管に与
えられる偏向信号の大きさを適合させることによって解
決するようにしている。

これに対し、本発明によれば、複数個のレンズ群から成
るカラー画像投写装置用の投写レンズ系において、２つ
のレンズ群の間に波長選択反射器を配置し、該反射器に
より投写レンズ系に指定される光学チャンネルによって
伝達すべき波長の光だけを反射せしめるようにしたこと
を特徴とする。

以下図面につき本発明を説明する。

第１図に略図的に斜視図をもって示す本発明によるカラ
ーテレビジョン投写装置はカラーテレビジョン受像機１
を具えている。この受像機の入力端子は、例えばアンテ
ナ２に接続して赤、緑及び青信号に分けられるカラープ
レビジョン信号を受信する。これらの信号を３個の画像
表示管、本例では３個の陰極線管３．４及び５に供給し
て、これらの陰極線管の各けい光スクリーン上に青、緑
及び赤色画像を形成する。これらの画像を関連する投写
レンズ系６．７及び８によって投写スクリーン１５上に
投写する。図面の明瞭化のために各陰極線管から出るビ
ームの内の主光線だけを示しである。投写レンズ系６，
７．８と投写スクリーン１５との間には、各陰極線管３
〜５から出るビームを斜め上方に反射する第１ミラー９
，１０及び］１と、これらの反射ビームを投写スクリー
ンに向けて反射する第２ミラー１２．１３及び１４を配
置する。第１及び第２ミラーによって放射通路を１折り
曲げる」ことにより、斯かる放射通路の長さを短くする
ことなく比較的浅いキャビネット内に投写装置を収納さ
せることができる。

３つの単色画像は重畳させる必要があるため、−列に配
置する３個の表示管は互いに僅かながら向き合うように
、即ち管３及び５のスクリーンに対する法線が管４のス
クリーンに対する法線に対して小角度を成すように配置
する。

投写スクリーン１５では、３ビームから成る光がＸ一方
向、即ち観察者Ｗに対して水平方向には比較的大きな角
度にわたり散乱されるが、斯かる光は２方向、即ち観察
者に対して垂直の方向には小角度で散乱されるだけであ
る。観察者Ｗは陰極線管３，４及び５によって発生され
る像の拡大重畳画像を知覚する。

投写レンズ系６，７及び８の素子は透明プラスチック類
として、これらの投写レンズ系が着色レンズ系であるか
のように、即ちこれらの投写レンズ系が投写スクリーン
上にそれぞれ純粋な青、赤及び緑の画像に対するシャー
プな像のみを形成するものとするのが好適である。しか
しこれらのレンズ系によっては、異なる色の画像は投写
スクリーン上にシャープに結像されない。

例えば、第２ａ、　２ｂ及び２Ｃ図は、それぞれ組成が
ｙ２０３１　Ｈａの赤色けい光体、組成がＺｎ５ｉＯ，
、Ｍｎの緑色けい光体及び組成がＺｎ５ｉ、　Ａｇの青
色けい光体のスペクトル特性を示したものである。これ
から明らかなように、特に青色けい光体は広いスペクト
ルを有している。このようなけい光体を具えている表示
管３から出る光の一部分だけは投写レンズ系により投写
スクリーン上にシャープに結像させることができる。さ
らに、投写レンズに用いられるプラスチック及び投写ス
クリーンに用いられる例えばＰＭＭＡ　（ポリメチルメ
タクリレ−日のような材料は、光スペクトルの青−紫領
域内ではこの光スペクトルの他の領域内におけるよりも
例えば二倍のような溝かに高い光分散作用を呈する。

これがため特殊な手段を講じないと、青チャンネルにス
プリアス画像、特に青色でない画像が起生し、このよう
なスプリアス画像は投写スクリーン上にシャープに結像
されないため、観察者によって知覚される合成画像の鮮
鋭度は低減する。

斯様な欠点をなくすために、本発明によれば好ましくは
青チャンネルにおける反射器の１つ、例えば反射器９を
ダイクロイックミラーとする。この反射器は陰極線管が
放射する光の内の青色光だけを反射し、残りの他の光は
透過する。この透過光はミラー９の裏側に塗布した例え
ば黒ペンキのような光吸収層によって吸収せしめること
ができる。

第３図は青チヤンネル用のダイクロイックミラーの一例
を示したものであり、これはガラス基板１９上に１１枚
の層２１〜３１を堆積して構成する。層２１２３．２５
，２７．２９及び３１は酸化チタン（ＴｉＯｚ）製とし
、層２２　、２４　、２６　、２８及び３０は二酸化シ
リコン（ＳｉＯ□）製とする。層２１〜３１のすべての
厚さは基準波長λ。

のほぼＡとし、本例の場合にはこの基準波長λ。

を約５００ｎｍとする。基板１９の裏側には不所望な光
を吸収する艶消し黒ペンキの層２０を塗布することがで
きる。

第４図は第３図に示したダイクロイックミラーに対する
反射係数Ｒを波長λの関数として示したものである。こ
れから明らかなように、スペクトルの青領域に対する反
射係数は高くなるが、５００ｎｍ帯以上の波長の光に対
する反射係数は急激に低下する。

第２ｂ図から明らかなように、緑表示管に用いられるけ
い光体も比較的広いスペクトルを有している。このこと
からして、緑チャンネルでも鮮鋭度の劣る不所望な画像
が形成されることになる。

しかし、これらの画像は青チャンネルにおけるものほど
には煩られしくない。その理由は、緑けい光体のスペク
トル幅は肯けい光体のスペクトル幅よりも狭く、しかも
光スペクトルの縁領域に対する投写レンズ系における材
料による光分散度及び投写スクリーン材料による分散度
は光スペクトルの青領域に対するものよりも這かに小さ
いからである。緑チャンネルにおけるスプリアス像の発
生は、この緑チャンネルにおける第１反射器、即ち第１
図の反射器１０をダイクロイックミラーとして構成する
ことによりなくすことができる。

第５図は緑チヤンネル用のダイクロイックミラーの一例
を示したものであり、これはガラス基板４０上に８枚の
薄い層４１〜４８を堆積して構成する。

層４２，４４．４６及び４８は酸化シリコン（Ｓｉ（ｈ
）製とし、層４２．４４及び４６の厚さは約１／４λ。

とじ、層４８の厚さは約λ。とする。層４３．４５及び
４７は酸化チタン（ＴｉＯ□）製とし、層４３及び４５
の厚さは約３／４λ。

とじ、層４７の厚さは約１／４λ。とする。厚さを約３
／４λ。とする層４１はＩＩＢＮ（メルク（Ｍｅｒｃｋ
）社製）なる商標名で知られている酸化ジルコニウム（
Ｚｒ（ｈ）と酸化チタン（ＴｉＯ□）との合金製とする
。この場合にも基板４０の裏側を光吸収層（図示せず）
で覆うことができる。

第６図は第５図に示したダイクロイックミラーに対する
反射係数Ｒを波長λの関数として示したものである。こ
の特性曲線はスペクトルの青領域とスペクトルの赤領域
の双方に向う２つの急峻な側部を具えているため、斯か
るミラーはスペクトルの縁領域の部分の光しか反射しな
い。

原則的にはカラーチャンネルにおける任意の反射器をダ
イクロイックミラーと置換することができる。しかし、
該当するチャンネルにおける最小寸法の反射器、即ち当
面の画像拡大系における投写レンズ系に最も近いミラー
をダイクロイックミラーと置換するのが有利である。

投写装置の容積は、第７図に略図的に示したような特殊
な投写レンズ系を用いれば縮小することができる。なお
、第７図はカラー画像投写装置の断面を示しているため
、この図からは１チャンネル分しか見ることができない
。前述したように、各投写レンズ系は例えば３つのよう
な複数のレンズ群から成り、これらの各レンズ群は１個
以上のレンズ素子で構成する。これらのレンズ群の内の
１つのレンズ群はレンズ系全体の屈折力を決定するが、
他の２つのレンズ群は前記レンズ群の収差を補正する。

これらのレンズ群の間に反射器を配置６ 置することは既知であるため、投写レンズ系から出るビ
ームが既に適当な方向を向くようにして、カラー画像投
写装置の他の反射器を、投写装置が一層コンパクトとな
るような角度及び距離に配置することができ、第７図に
斯種の投写レンズ系を５０にて示しである。各々１個づ
つのレンズから成る種々のレンズ群を５１．５２及び５
３にて示してあり、レンズ系内の反射器を５４にて示し
である。第７図に示す投写装置では、第１図の投写装置
と同様に反射器９をダイクロイックミラーとして構成す
ることができる。しかし反射器５４をダイクロイックミ
ラーとすることもできる。この場合にはダイクロイック
ミラーが包囲空所内に配置されるため、これは損傷され
ることがない。

本発明を陰極線管形態の３個の表示管を具えているカラ
ーテレビジョン投写装置につき説明したが、本発明投写
装置はテレビジョン画像以外に、ディジタルデータの如
き像を投写させるのにも好適である。さらに投写装置は
３個以上のカラーチャンネルで構成することもできる。

概して本発明は、カラー画像が３個以上の表示管によっ
て形成され、これらの表示管の内の少なくとも１個の表
示管が発生する画像の単色性が満足する程度でない場合
に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカラーテレビジョン投写装置の一
例を示す概略的斜視図； 第２ａ、　２ｂ及び２ｃ図はそれぞれ投写装置の表示管
に用いられるけい光体のスペクトル特性図；第３図は青
チヤンネル用のダイクロイックミラーの一例を示す断面
図； 第４図は第３図のダイクロイックミラーの反射係数を波
長の関数として示す特性図； 第５図は緑色チャンネル用のダイクロイックミラーの一
例を示す断面図； 第６図は第５図のダイクロイックミラーの反射係数を波
長の関数として示す特性図； 第７図は本発明による投射レンズ系を具えている投写装
置の一例を概略的に示す断面図である。 １・・・カラーテレビジョン受像機 ２・・・アンテナ　　　　　３，４．５・・・陰極線管
６，７．８・・・投写レンズ系　９．１０．１１・・・
第１ミラー１２、１３．１４・・・第２ミラー　１５・
・・投写スクリーン１９、４０・・・ガラス基板　　２
０・・・艶消し黒ペンキ層２１〜３１・・・青チヤンネ
ル用ダイクロイックミラー構成層４１〜４８・・・青チ
ヤンネル用ダイクロイックミラー構成層５０・・・投射
レンズ系　　　５１．５２．５３・・・レンズ群５４・
・・反射器 特　許　出　願　人　　ノース・アメリカン・フィリッ
プス・コンシューマ−・エレクトロニクス・ コーポレーション 同　　出　願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルー
イランベンファブリケン ＦｌＯ，１ −〇ロロト■りぐ−へ−〇〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個の光学チャンネルを具え、これらの各光学チ
   ャンネルが原則的には単色タイプのものとする画像表示
   管と、該表示管の画像を投写スクリーン上に投写する投
   写レンズ系とを具えており、前記スクリーンをすべての
   チャンネルに共通とすると共に該スクリーン上にて個々
   の画像を重畳させて１つのカラー画像を形成するように
   し、前記投写レンズ系と前記投写スクリーンとの間に放
   射通路を折り曲げる複数個の反射器を配置したカラー画
   像投写装置において、少なくとも１つの光学チャンネル
   における少なくとも１個の反射器を、該反射器に関連す
   るチャンネルが伝達すべき波長のみを反射する波長選択
   反射器としたことを特徴とするカラー画像投写装置。 ２、赤、緑及び青画像をそれぞれ発生する３個の画像表
   示管を具えている特許請求の範囲第１項に記載のカラー
   画像投写装置において、青画像に対するチャンネルにお
   ける反射器を、殆ど青色光のみを反射する波長選択反射
   器としたことを特徴とするカラー画像投写装置。 ３、録画像に対するチャンネルにおける反射器を、殆ど
   緑色光のみを反射する波長選択反射器としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１又は２項のいずれかに記載の
   カラー画像投写装置。 ４、少なくとも１つの光学チャンネルにおける投写レン
   ズ系に最も近い所に配置する反射器を波長選択反射器と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいず
   れかに記載のカラー画像投写装置。 ５、波長選択反射器をダイクロイックミラーとしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記
   載のカラー画像投写装置。 ６、波長選択反射器をガラス基板上に１１枚の層を堆積
   して構成したダイクロイックミラーとし、前記各層の厚
   さをほぼ１／４λ＿０とし、基板から数えて奇数番目の
   層はＴｉＯ＿２製とし、かつ偶数番目の層はＳｉＯ＿２
   製として、ここにλ＿０を約５００ｎｍの基準波長とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のカラ
   ー画像投写装置。 ７、波長選択反射器をガラス基板上に８枚の層を堆積し
   て構成したダイクロイックミラーとし、基板から数えて
   １〜８番目の各順次の層の組成及び厚さを： １、ＺｒＯ＿２とＴｉＯ＿２との合金　３／４λ＿０２
   、ＳｉＯ＿２　１／４λ＿０ ３、ＴｉＯ＿２　３／４λ＿０ ４、ＳｉＯ＿２　１／４λ＿０ ５、ＴｉＯ＿２　３／４λ＿０ ６、ＳｉＯ＿２　１／４λ＿０ ７、ＴｉＯ＿２　１／４λ＿０ ８、ＳｉＯ＿２　λｏ としたことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   カラー画像投写装置。 ８、複数個のレンズ群から成るカラー画像投写装置用の
   投写レンズ系において、２つのレンズ群の間に波長選択
   反射器を配置し、該反射器により投写レンズ系に指定さ
   れる光学チャンネルによって伝達すべき波長の光だけを
   反射せしめるようにしたことを特徴とする投写レンズ系
   。