JPS63247720A - 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、赤の三原色に白色光源からの光を分
光してそれぞれに対応する白黒の画像を透過させて集光
し、投影レンズによりスクリーン上に拡大して投影する
カラー画像の技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はハ［１グンランプ等の白色光
源にコンデンサレンズ等を介して第一の三原色分光用の
ダイクロイックミラーが設けられて、赤、青：緑（以下
Ｒ，Ｂ、Ｇと略称）の色別の光に分光し、次いで、第二
の集光用のダイクロイックミラーにより一軸に集光し、
これらの第一と第二のダイクロイックミラーの間の光路
にモノクロ−ム用の画像形成素子の液晶パネルを介装さ
せて、第二のダイクロイックミラーの前方に設けられた
投影レンズによりスクリーン上に拡大した画像を投影す
るようにしたカラー画像投影装置に関する発明であり、
特に、各モノクローム画像形成用の液晶パネル等の素子
が各々の前後の光路に於いて同数の反射、透過のミラー
履歴の経路を有し、各色別についての光度、照度等が均
一にされ、更には、第一のダイクロイックミラーのＲ用
のダイクロイックミラーに対応する第二のダイクロイッ
クミラーがコールドミラーにされて、各ダイクロイック
ミラーが機能低下をきたさないようにしたカラー画９投
影装置に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、テレビ画像は情報伝達の手段として最も多
くの情報を高精度に伝達し得る手段として急速に発達し
、民生用、産業用を問わず、不測に拡大普及するように
されており、個人や小グループの鑑賞用から不特定多数
による鑑賞に耐えられるようなスクリーン上への拡大画
像の投影技術が望まれ、二分（勇がするようになってい
るが、拡大画像の投影において、ブラウン管方式のテレ
ビではその明るさが不足する等の理由から近時ダイクロ
イックミラーを透過する光に画像情報を乗せてスクリー
ン上に拡大投影する技術が開発され実用段階になるよう
にされてきている。

而して、当然のことではあるが、画像情報はモノクロー
ム画像よりもカラー画像の方が情報量が多いために、当
該拡大画像のスクリーン上への投影においても、カラー
画像の拡大投影が研究開発の対象になってきている。

而して、一つのカラー液晶パネルにカラー画像を形成さ
せてハロゲンランプ等の光源からの光を透過させてカラ
ー画像情報を乗せて投影レンズによるスクリーン上への
投影は当該カラー液晶パネルがモノクローム液晶パネル
に比して各画素が粗いためにスクリーン上の投影画像が
鮮明で実用化に難点があるために、画素の細かいモノク
ローム液晶パネルをＲ，Ｂ、Ｇ用にセットして各々ハロ
ゲンランプ等の白色光源からの光を色フィルターを介し
て三原色にした後、各投影レンズを介してスクリーン上
に重畳させてカラー画像を得るようにした技術があるが
、光源、コンデンサレンズ、偏光パネル、投影レンズ等
を各三原色ごとにセットされねばならず、装置が大がか
りになり、且つ、光軸合せが難しく色ずれ等が生じ易い
等の不都合さがあるために、例えば、出願人の先願発明
である特願昭６０−２３３５３号公報発明に見られるよ
うに、ダイクロイックミラーの高反射率、光吸収性の良
さ等の利点を用いたダイクロイックミラー内蔵のカラー
画像投影装置が開発されるようになってきた。

即ち、かかるカラー画像投影装置を第４図により略説す
ると、カラー画像投影装置１は反射ミラー２を有するハ
ロゲンランプの光源３からの白色光はコンデンサレンズ
４．４を通り第一のダイクロイックミラー５のＲ用、Ｂ
用、Ｇ用の各ダイクロイックミラー５１．５２．５３に
よりＲ，Ｂ、Ｇの各三原色に分光され、各々対向する第
二のダイクロイックミラー群５′のＲ用、Ｂ用、Ｇ用の
ダイクロイックミラー５１’　、５２’　、５３’　に
より順次−軸に集光され、而して、第一のダイクロイッ
クミラー群５と第二のダイクロイックミラー５′の各々
のダイクロイックミラーの光路の間に前後に偏光パネル
６．６をセットされたＲ用、Ｂ用、Ｇ用のモノクローム
液晶パネル７．７′、７１が介装されて各光路の三原色
の光に画素の密度の高い色別の画像情報を乗せて集光さ
れ、投影レンズ８によりスクリーン９に投影されてカラ
ー画像を重畳し、拡大された鮮明なカラー画像を鑑賞す
るようにされている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、核種在来技術は当該第４図に示す様に、
第一のダイクロイックミラー群５と第二のダイクロイッ
クミラー群５′のと間に於いて各三原色の光路の投影レ
ンズ８からの距離が同一になるように各液晶パネル７．
７′、７′をセットすることは出来るものの、Ｒの光路
については一回のダイクロイックミラー５１による履歴
と一回のダイクロイックミラー５１′　による履歴、Ｂ
の光路に於いては三回のダイクロイックミラー５１．５
２による履歴と三回のダイクロイックミラー５１′　と
５２′による履歴、Ｇの光路については三回のダイクロ
イックミラー５１．５２．５３の履歴と三回のダイクロ
イックミラー５１’　、５２’　、５３’の履歴を経る
ために、各光路のダイクロイックミラーの履歴が異なり
、したがって、色別光路に於ける光の光度やロスの程度
が異なり、スクリーン９上での拡大カラー画像の鮮明の
度合や色のコントラストが微妙に異なり、充分でないと
いう不具合があり、その調整には著しく手間を要すると
いう不具合がめった。

そして、各液晶パネル７．７′、７″に各々前後一対の
偏光パネル６．６を装備するために、装置が複雑でコス
ト高になるという不都合さもあった。

又、偏光パネルや液晶パネルは温度による機能変化を受
は易いために装置内部の降温を図る必要があるが、第一
のダイクロイックミラー５の前設に赤外線吸収フィルタ
ーを設けて全ての光路に於ける熱上昇を避けるようにす
ると、当該赤外線吸収フィルターを付設せねばならず、
それだけ部品点数が多くなり、上述問題を増加させるよ
うに働くというマイナスがあ゛った。

又、当該第４図に示す様に、各光路に於いて投影レンズ
８からの距離を等しくして各液晶パネル７．７′、７″
をセットするために、第一のダイクロイックミラー５と
第二のダイクロイックミラ−５′群間の距離を大きくせ
ねばならず、装置が大きくなるという難点があった。

〈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カラー画
像投影装置の問題点を解決すべき技術的課題とし、反射
率が良く、光吸収率の低いダイクロイックミラーの分光
と集光機能を利用しながらも画素の細かいモノクローム
ダイクロイックミラーを用いコンパクトで機構が簡単で
あり、しがも、昇温効果に加えて鮮明、且つ、バランス
の良いカラー画像を光のロスなく確実にスクリーン上に
拡大投影することが出来るようにして情報産業にあける
画像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構成
は前述問題点を解決するために、カラー画像投影装置の
ケース内一端寄りに設けられたハロゲンランプ等の光源
からの白色光は反射ミラー、及び、コンデンサレンズに
より第一のダイクロイックミラー群に入射され、第一の
Ｒ用のダイクロイックミラーによりＲは反射され、透過
したＢとＧの光は第二のダイクロイックミラーによりＢ
が反射されＧは透過し、該Ｇは第三の全反射ミラーによ
り反射されて各々Ｒ，Ｂ、Ｇの三原色に分光され、次い
で、各々対向する第二のダイクロイックミラー群のＲ用
のダイクロイックミラー、若しくは、コールドミラーに
よりＲは反射され、この場合、コールドミラーに於いて
は赤外線を透過させて装置外に逃がし装置内部の昇温を
避け、第二のダイクロイックミラーはＢを反射集光し、
第三のダイクロイックミラーは更にＧを反射集光し、而
して、Ｒ用の液晶パネル等の画像形成素子は第二のダイ
クロイックミラー群の第一のダイク１コイツクミラー、
若しくは、コールドミラーの後部に、又、Ｂ用の液晶パ
ネル等の画像形成素子は第一のダイクロイックミラー群
の第二のダイクロイックミラーと第二のダイクロイック
ミラー群の第二のダイクロイックミラーの間に介装され
、又、Ｇ用の液晶パネル等の画像形成素子は第一のダイ
クロイックミラー群の第二のダイクロイックミラーと第
三のダイクロイックミラーの間に介装されて各々各光路
の三原色の光にモノクローム画像情報を乗せてカラー画
像化し、第二のダイクロイックミラー群の第三のダイク
ロイックミラーから投影レンズを介してスクリーン上に
各三原色別のカラー画像を重畳して拡大画像を投影する
ようにし、而して、各光路に於いては各モノクローム液
晶パネルがその前後でのミラー履歴を各々三回づつ等し
く経ることにより、各三原色別の光路は等しくされ、し
かも、ダイクロイックミラーの平均した履歴作用により
光のロスがなく、明るく鮮明で色ずれのない拡大カラー
画像の投影を行うようにされ、各液晶パネルには前後に
偏光パネルを付設せず、光源側と投影レンズ側に一つづ
つ設けることにより機構を簡単にし、コスト化を図り、
光のロスを減少させ、明るく鮮明なカラー画像の拡大投
影が行えるようにした技術的手段を講じたものである。

〈実施例−構成〉 次に、この出願の発明の実施例を図面に基づいて説明す
れば以下の通りである。尚、第４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図に示す実施例は基本的態様であり、この出願の発
明の要旨の中心を成すカラー画像投影装置１′は図示し
ないケーシングの実測寄りに凹面鏡の反射ミラー２を有
する光源としての白色光のハロゲンランプ３が設けられ
ており、その前部のコンデンサレンズ４．４′の間には
赤外線フィルター９が設けられ、更に、偏光パネル６′
を介して第一のダイクロイックミラー群５Ｉが設けられ
ている。

而して、該第−のダイクロイックミラー群５″は光源３
寄りから４５°の角度に傾斜設置されているＲ用のダイ
クロイックミラー５１、Ｂ用のダイクロイックミラー５
２、及び、全反射ミラー１０が可及的に短い設計距離で
設置されており、これに対向して第二のダイクロイック
ミラー群５１が設けられ、各々第一のダイクロイックミ
ラー群５″のダイクロイックミラーに対応してＲ用の全
反射ミラー１１、Ｂ用のダイクロイックミラー５２’　
、Ｇ用のダイクロイックミラー５３′が各々４５°傾斜
して設けられており、その設定距離前方には偏光パネル
６′を前設して投影レンズ８が設けられてスクリーン９
に対向している。

而して、この出願の発明においては、第一のダイクロイ
ックミラー群５“と第二のダイクロイックミラー群５１
、及び、両者の間に画像形成素子としての液晶パネルが
配設されており、Ｒ用の液晶パネル７は第二のダイクロ
イックミラー群５″の全反射ミラー１１の前部に於いて
光軸に直角に、又、Ｂ用の液晶パネル７′は第一のダイ
クロイックミラー群５″のダイクロイックミラー５２と
第二のダイクロイックミラー群５”のダイクロイックミ
ラー５２′の間に光軸に直角に、又、Ｇ用の液晶パネル
７″は第一のダイクロイックミラー群５″のＢ用のダイ
クロイックミラー５２の前部に光軸に直角に配設され、
それぞれ投影レンズ８からの距離が等距離におるように
設けられている。

尚、当該第１図に於ける表示は模式的であるために、数
学的な距離の表示はなされていない。

したがって、各液晶パネルの光路に於ける前後のミラー
履歴は等しくなるようにされており、Ｒ用の液晶パネル
７にとっては第一のダイクロイックミラー群５１のダイ
クロイックミラー５１、及び、全反射ミラー１１、並び
に、第二のダイクロイックミラー群５Ｎのダイクロイッ
クミラー５２’　、５３’の前後二つの光透過、反射の
履歴を経るようにされ、Ｂ用の液晶パネル７′、に於い
てその前部に於いての第一のダイクロイックミラー群５
１のダイクロイックミラー５１．５２、及び、第二のダ
イクロイックミラー群５１のダイクロイックミラー５２
′　、５３′、そして、Ｇ用の液晶パネル７′に於いて
は第一のダイクロイックミラー群５′のダイクロイック
ミラー５１．５２、及び、第一のダイクロイックミラー
群５″の全反射ミラー１０、第二のダイクロイックミラ
ー群５１のダイクロイックミラー５３′の二回を経るよ
うにされており、その結果、各液晶パネル７’、７’の
各光路に於けるミラー履歴の透過、反射履歴はそれぞれ
二回づつと均等にされている。

尚、当該実施例における全反射ミラー１０．１１と各ダ
イクロイックミラーの反射率は等しく設計され、又、光
吸収率も同じようにされている。

そのため、投影レンズ８に入射する各光路の集光された
光は、全て同じ同一の光度にされていることになる。

〈実施例−作用〉 上述構成において、各液晶パネル７．７′、７“にはモ
ノクローム画像が形成され、ハロゲンランプ３からの白
色光は全反射ミラーにより反射ざれてコンデンサレンズ
４．４を通り赤外線フィルター９により熱線を除去され
、偏光パネル６′を通り第一のダイクロイックミラー群
５Ｎに入り、第一のダイクロイックミラー群５′により
Ｒは反射され、ＢとＧは透過し、第二のダイクロイック
ミラー５２に於いてＢは反射され、Ｇは透過して全反射
ミラー１０により反射され、それぞれＲ，Ｂ、Ｇは分光
されて第二のダイクロイックミラー群５２に入射し、Ｒ
は全反射ミラー１１により反射し、Ｂはダイクロイック
ミラー５２′　に反射されて集光し、更に、Ｇはダイク
ロイックミラー５３′　に反射されて集光され、投影レ
ンズ８により偏光パネル６′を経てスクリーン９上に重
畳する。

而して、この間、各光路に於いては光軸に直角に設けら
れた液晶パネル７．７′、７Ｍによりモノクローム画像
情報を１９でカラー化され、投影レンズ８には各Ｒ，Ｂ
、Ｇのカラー画像が一軸に集光し、偏光パネル６′を経
てスクリーン９上に重畳し拡大されたカラー画像として
投影される。

而して、各光路に於いては、上述した如く、対応するＲ
の液晶パネル７、Ｂの液晶パネル７′、Ｇの液晶パネル
７″はその前後におけるミラー履歴が二回づつ経るよう
にされているために、光の反射率、吸収率が同様であり
、しかも、反射率が高く吸収率が低いために、投影レン
ズ８を経てスクリーン９に拡大されて重畳するカラー画
像は三原色のいづれにおいても同一光度であることによ
り色ずれはなく、コントラストも良く、しかも、各液晶
パネル７．７’、７’がモノクローム液晶パネルである
ために、画素が細かく鮮明な画像の視認を得ることが出
来る。

而して、第２図に示す実施例は別の基本的実施例の態様
であり、上述第１図に示す実施例に対してコンデンサレ
ンズ４．４間に赤外線フィルター９を介装せず、これに
代えて第二のダイクロイックミラー群５１のＲ光の全反
射ミラー１１に代えてコールドミラー１１′を設は赤外
線を透過させるようにした態様であり、したがって、コ
ールドミラー１１′　は赤外線透過とＲ光を反射させる
機能を併せ有し、したがって、部品点数が少く、コンパ
クト化が図れるようにした態様である。

次に、第３図に示す実施例は上述第２図に示す基本的実
施例を具体化した実施例の態様でおり、カラー画像投影
装置１″はそのケーシング１２の内部に各機構部を収納
セットしており、ハロゲンランプ３の上部の隅部には電
源コンバータ１３が設けられ、投影レンズ８の下側の隅
部にはモノクローム画像形成用の電子駆動装置１４が設
けられており、第一のダイクロイックミラー群５′の第
一のダイクロイックミラー５１の下側、及び、第二のダ
イクロイックミラー群５″の第一のコールドミラー１１
′の上部には換気孔１５．１５′が形成されており、ハ
ロゲンランプ３の前後にはコンデンサレンズ４と全反射
ミラー２が一体的に形成されている態様であって、ハン
ディ−でコンパクトであり、携帯格納に便利でおって移
動式に出来、野外でも使用出来る態様である。

尚、この出願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、原画形成素子の液
晶パネルはスライド用のモノクロームフィルムも均等で
おり、液晶パネルに冷却装置をつける等種々の態様が採
用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に原画のモノク
ローム画像をモノクローム液晶パネル等の画像形成素子
に形成させてハロゲンランプ等の光源からの白色光を第
一のダイクロイックミラー群によりＲ，Ｂ、Ｇに分光し
、第二のダイクロイックミラー群により集光して投影レ
ンズによりスクリーンに重畳投影するに際し、各モノク
ローム液晶パネルを第一、第二のダイクロイックミラー
群、及び、当該ダイクロイックミラー群にその各光路の
前後における光の透過、反射のミラー履歴を同じように
したことにより、各光路の光の反射、吸収か同程度にな
るために、−軸に集光されてカラー画像情報を有する光
は各三原色について同程度の光度となり、したがって、
スクリーン上に重畳される拡大されたカラー画像は色ず
れはなく、又、設ｈ」通りの明るさで各モノクローム液
晶パネルの画素の細かさによる鮮明な画像を鑑賞するこ
とが出来るという優れた効果が秦される。

そして、各ダイクロイックミラーや全反射ミラーコール
ドミラーは光吸収性が少く、反射率が良いために光損失
が少く、光のエネルギーの効率が良く、冷却ランニング
コストも少くて済むという優れた効果が秦される。

又、ダイクロイックミラーによる一軸集光によりずれの
ない鮮明なカラーダイクロイックミラーを得ることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図はこの出願の発明の詳細な説明図であり、第
１図は１実施例の基本態様の模式図、第２図は別の実施
例の基本態様の模式図、第３図は置体的実施例の断面側
面図、第４図は従来技術に基づくカラー画像投影装置の
模式図である。 ３・・・白色光源、 ５′・・・第一のダイクロイックミラー群、５“・・・
第二のダイクロイックミラー群、７・・・液晶パネル、
　　８・・・投影レンズ、１１′　・・・コールドミラ
ー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）白色光源に前設された第一の三原色分光用のダイ
   クロイックミラー群とその前方に設けられた集光用の第
   二のダイクロイックミラー群との間に赤緑青の三つ画像
   形成素子が設けられ第二のダイクロイックミラー群の前
   部に投影レンズが設けられているカラー画像投影装置に
   おいて、上記各画像形成素子の各々がその光路の前後に
   て同数のミラー経路を有していることを特徴とするカラ
   ー画像投影装置。
2. （２）白色光源に前設された第一の三原色分光用のダイ
   クロイックミラー群とその前方に設けられた集光用の第
   二のダイクロイックミラー群との間に赤緑青の三つ画像
   形成素子が設けられ第二のダイクロイックミラー群の前
   部に投影レンズが設けられているカラー画像投影装置に
   おいて、上記各画像形成素子の各々がその光路の前後に
   て同数のミラー経路を有しており、而して第一のダイク
   ロイックミラー群の赤用のダイクロイックミラーに対応
   する第二のダイクロイックミラー群のミラーがコールド
   ミラーにされていることを特徴とするカラー画像投影装
   置。