JPH0412078B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景 本発明は一般にシユリーレン暗視野型のライト
バルブ投影装置に関するものであり、更に詳しく
は２つのライトバルブを使つた装置であつて、そ
のうちの１つのライトバルブが改良された光透過
性スロツト構成を有する入力マスクを構成する光
学瞳を持ち、対応する出力パルスと協同して、入
力マスクおよび出力マスク中の利用し得るスロツ
トを完全に利用する。 シユリーレン投写レンズを使つたライトバルブ
投影装置の一般的な原理と機構はたとえば米国特
許第3437746号に述べられている。このようなシ
ステムは、１つのライトバルブを利用するもの
で、粘性のある光変調媒体の共通領域すなわち制
御層ならびに共通の電子ビームを使つて、複数の
同時に発生する電気信号に応答して光ビームの原
色成分の点ごとの透過を同時に制御するための変
形を制御層に生じさせて、カラー像を投影する。 ライトバルブ投影装置では、フイルタを通つた
光が、小レンズの配列で構成されたレンチキユラ
ーレンズによつて入力バープレートまたは入力マ
スクのスロツトに集束されて、入力マスクを通過
する。電子ビームによつて制御層に書込まれた回
折格子によつて光線が回折されたか否かに応じ
て、出力バープレートまたは出力マスクは光線を
阻止または通過させる。入力マスクと出力マスク
の構成は相補的である。すなわち、出力マスクの
不透明領域は入力マスクのスロツト（すなわち透
明領域）と整合すると共に、出力マスクのスロツ
トは入力マスクの透明領域と製造する。入力マス
クの構成に応じてカラーフイルタ・プレートとレ
ンチキユラーレンズの構成が規定される。 単一ライトバルブ全色投影装置は代表的な変調
光出力が約1200ルーメンであり、多くの用途に受
入れることができる。しかし、もつと高い光出力
と解像度が要求されるシミユレータ・デイスプレ
イ、アリーナ・デイスプレイ、および幅が20フイ
ートを超える大観衆用スクリーンのようないくつ
かの用途がある。このような用途に対しては２個
のライトバルブを用いた多重ライトバルブ
（MLV）投影装置が使用される。ライトバルブの
うち１つは緑色の光を作るために用いられ、別の
１つは赤と青の色（マゼンタ）を作るために用い
られる。このようなMLV投影装置は2000ルーメ
ンの光出力に達することができるが、一貫した充
分な余裕はない。光源、二色性カラーおよび効率
の変化、ライトバルブの効率、ならびに走査速度
によつて、2000ルーメンの出力に達するか否かが
きまる。このようなMLV投影装置は米国特許第
3265811号に述べられている。 第１図には、青と赤の２色のライトバルブが示
されている。第１図を参照して簡単に述べると、
入力マスク２０のスロツトは、「赤スロツト」と
呼ばれる水平方向に配向されたスロツトがプレー
トの中心に位置し、「青スロツト」と呼ばれる垂
直方向に配向されたスロツトが赤スロツトの上と
下に位置するように配列される。前述したよう
に、出力マスクは入力マスクに対して相補的であ
る。すなわち、出力マスクの不透明なバーは入力
マスク２０のスロツトを整合する。従来技術の入
力マスク２０の拡大図が第２図に示されている。
説明のため、入力マスク２０の一部を取り去つて
レンチキユラーレンズ装置１６および１８の小レ
ンズすなわちレンチキユール１９の配列を示して
いる。この形式の入力マスクでは、水平スロツト
２２が小レンズの列とそれぞれ整合し、隣り合う
スロツト２２は不透明なバー２４によつて隔てら
れている。 第２図に示される構成、すなわち５つの水平ス
ロツト２２が入力マスク２０の第１の領域すなわ
ち中心部分を占め、かつ不透明なバー３２によつ
て隔てられた７つの垂直スロツト３０が中心部分
より上の部分と下の部分よりなる第２の領域に配
置されるという構成は、最高の光出力ではなくて
可能な最高の解像度を得るための妥協的設計であ
る。水平スロツト２２および垂直スロツト３０は
小レンズの頂点に１つずつ対応するように配置さ
れ、スロツトの幾何学的透過率は25％である。す
なわち、入力スロツトは小レンズの中心から中心
までの間隔の25％を占める。525本の走査速度の
場合、水平スロツト２２に対するピーク瞬時変調
光効率は28.43％（第２次、第２次および第３次
の光線の利用を含む）であるが、1023本の走査速
度の場合、ピーク効率は22.86％に下ることがわ
かつた。これは、２次光線の利用に対応する回折
角も出力バー（またはそれと１対１の関係にある
入力スロツト）の角度間隔に対応し、２次光線が
完全に阻止されるからである。 発明の要約 ライトバルブ投影装置は、入力マスクとそれに
対して相補的な出力マスクを有するシユリーレン
暗視野型の２色ライトバルブを含む。２色ライト
バルブは光学瞳を有し、光学瞳は第１および第２
の方向に配列された複数の小レンズで構成された
小レンズのアレーを含んでいる。入力マスクの第
１の領域には第１の方向に伸びるスロツトが設け
られ、また第２の領域には第２の方向に伸びるス
ロツトが設けられている。各領域のスロツトは不
透明なバーによつて隔てられている。光フイルタ
手段が設けられ、上記第１の領域のスロツトに第
１の色を通し、上記第２の領域のスロツトに第２
の色を通す。入力マスクは、第１の領域のスロツ
トを、第１の方向に配列された小レンズに対して
非対称に配置することによつて従来の入力マスク
に比べて改良される。この改良の効果は第１の色
の光出力が大幅に大きくなることである。 好適実施例の説明 カラーデイスプレイを作るための多重ライトバ
ルブ（MLV）投影装置はシユリーレン暗視野型
の２個の別々のライトバルブを含む。一方のライ
トバルブは第１の原色（たとえば緑）を発生し、
他方のライトバルブは２色（たとえば赤と青）を
発生する。再び第１図および第２図を参照する
と、本発明を適用できる代表的な２色ライトバル
ブ投影装置が示されている。この装置は順に、楕
円反射器１２をそなえた、白色光を発生するラン
プ１０、カラーフイルタ・プレート１４、ランプ
側とは反対側の表面上に第１の小レンズ１７のア
レーを配置した第１のレンチキユラーレンズ・プ
レート１６および入力瞳を含み、入力瞳はランプ
側の表面上に第２の小レンズ１９のアレーが配置
され、反対側の表面上に入力マスク２０が配置さ
れた第２のレンチキユラーレンズ・プレート１８
で構成される。第２図に示す従来の入力マスク２
０では、第１の領域すなわち中心部分に、不透明
なバー２４によつて隔てられた複数の水平方向に
伸びる第１のスロツト２２が設けられている。マ
スクの中心には、第１図に破線で概略的に示した
電子銃２８のために開口が設けられている。入力
マスク２０の第２の領域が中心部分より上の部分
と下の部分を含み、この第２の領域には複数の垂
直方向に伸びる第２のスロツト３０が形成され
て、不透明なバー３２によつて隔てられている。
第２図にはまた、入力マスク２０の一部を破断し
て、第２のレンチキユラー・プレート１８の第２
の小レンズ１９が水平方向に伸びる行と垂直方向
に伸びる列として配列されて小レンズのアレーを
形成する様子を示してある。５個の水平スロツト
２２が入力マスクの中心部分に形成され、７個の
垂直スロツト３０が入力マスク２０の中心部分よ
り上の部分と下の部分に形成されている。水平ス
ロツト２２および垂直スロツト３０はともに第２
の小レンズ１９の頂点のそれぞれに整合するよう
に配置される。スロツト２２および３０は第２の
小レンズ１９の中心から中心までの間隔の25％の
幾何学的透明度、すなわち幅をそなえている。し
かし、第２の小レンズ１９はほぼ長方形で、縦横
比が３対４であるので、水平スロツト２２は垂直
スロツト３０に比べて３対４の比だけ互いに近接
しかつ狭くなつている。 第２のレンチキユラーレンズ・プレート１８は
ライトバルブ３４の密閉エンベロープの一部を形
成する。ライトバルブ３４の中には電子銃２８、
入力マスク２０、偏向プレート３６、回転デイス
ク３８、および流体タンク４０が含まれている。
回転デイスク３８がタンク４０を通つて回転する
につれて、回転デイスク３８の上に制御オイル層
が形成される。電子銃２８からの電子ビーム（図
示しない）によつて制御層ラスタ面４２の上に情
報が書き込まれる。シユリーレン・レンズ４６、
出力カラー選択マスク４８、および投写レンズ５
０を含むシユリーレン投写レンズ系４４が、ライ
トバルブ３４の、電子銃２８とは反対側の端に固
定される。出力マスク４８は入力マスク２０の相
補になつている。すなわち、出力マスク４８の
（第１図に概略的に示す）水平スロツトおよび垂
直スロツトが入力マスク２０の不透明な水平バー
２４および垂直バー３２とそれぞれ整合し、また
出力マスク４８の水平バーおよび垂直バーが入力
マスクの水平スロツト２２および垂直スロツト３
０と整合する。もちろん出力マスク４８には中心
の開口がない。したがつて、制御層が乱されない
場合、すなわち制御層に情報が書き込まれない場
合には、出力マスク４８のバーは入力マスク２０
のスロツト２２および３０を通つた光を阻止し、
ライトバルブ投影装置からの光出力はない。これ
がシユリーレン暗視野型のライトバルブ投影装置
の基本的な特徴である。 第１図および第２図に示された２色ライトバル
ブ投影装置の例では直交回折軸および適当な空間
炉波作用を使つて、画素の色と強度を独立に制御
する。ライトバルブ３４の入力瞳は色に関して空
間炉波作用により分割されて、フイルタ・プレー
ト１４からの赤色光が水平スロツト２２を通過
し、フイルタ・プレート１４からの青色光が垂直
スロツト３０を通過するようにする。高周波搬送
波、たとえば525本の走査速度の場合は48MHzお
よび96MHz、1023本の走査速度の場合は96MHzの
搬送波が偏向プレート３６のうちの垂直プレート
に印加され、赤色映像信号によつて変調される。
電子ビームは制御層ラスタ面４２の上に変調され
たラスタすなわち第１の回折格子を形成する。調
波関係にある搬送波信号、たとえば525本の走査
速度の場合は12MHz、1023本の走査速度の場合は
24MHzのような分数調波の搬送波を水平プレート
に印加して、これを青色映像信号で変調すること
によつて電子ビームを水平方向に速度変調するこ
とにより、第１の格子に直交して第２の回折格子
が形成される。制御層ラスタ面４２上の第１の回
折格子は赤色光を垂直方向に回折する。これによ
り、赤色光は出力マスク４８に形成された相補的
な水平スロツトを通過する。一方、制御層ラスタ
面４２上の第２の回折格子は青色光を水平方向に
回折して、出力マスクの相補的な垂直スロツトを
通過させる。 上述のMLV投影装置の２色ライトバルブは通
常のものである。装置の光出力は２色ライトバル
ブの赤色光出力によつて制御される。更に詳しく
言うと、入力マスク２０とそれに対して相補的な
出力マスク４８の構成によつて制限される。 入力マスク２０の幾何学的透過率は25％であ
り、実際の入力透過率は43％である。実際の透過
率が幾何学的透過率より高くなるのは、５つの水
平スロツトの各々が関連する１行の第１の小レン
ズの頂点の上に中心合わせされていて、行の小レ
ンズの行が入射光の一部を対応する水平スロツト
２２に集束するからである。下記の表は赤色光
を通す入力マスク２０の５つの水平スロツトにつ
いて、525本と1023本の線走査の場合の第１次、
第２次および第３次の回折光の利用率とピーク効
率のパーセントを示す。

【表】 このように入力マスク２０の構成では、1023本
の高解像度の場合の赤色光出力は525本の標準的
な解像度の場合より効率が低くなる。というのは
第２次の回折光が完全に阻止され、第３次の回折
光の透過が大幅に減少するからである。 第３図および第４図はマスクの中心部分に形成
した４つの水平スロツト６２により大幅に赤色光
出力を高くする改良された構成の本発明による入
力マスク６０を示す。この入力マスク６０の中心
部分に設けられる水平スロツトの数が従来の入力
マスク２０に比べて少なくなつているが、入力マ
スク６０では525本と1023本の線走査の場合にお
いて最初の３つの次数の回折光の利用率が最適化
されている。 第３図では、入力マスク６０の一部を破断し
て、第２のレンチキユラーレンズ・プレート１８
および水平方向の行と垂直方向の列に配列された
第２の小レンズ１９をも示している。レンズ・プ
レート１８および第２の小レンズ１９は従来のも
のである。そして前に述べたように、小レンズの
縦横比は３対４である。入力マスク６０の水平ス
ロツト６２の幾何学的透過率は50％である。すな
わち、各水平スロツトの幅は小レンズの隣接した
行の間の中心から中心までの距離の50％である。
簡単に述べると、各水平スロツト６２の幅は小レ
ンズ１９の小さい方の寸法の50％である。第４図
は入力マスク６０と第２のレンチキユラーレン
ズ・プレート１８の一部を示す。小レンズ１９の
うち入力マスクの不透明な部分の後に小レンズは
破線で囲んで示してある。水平スロツト６２はレ
ンチキユラーアレーの小レンズ１９の行に対して
非対称に配置される。外側の２つの水平スロツト
６２ａは小レンズの隣り合う行の中心間の距離の
12.5％だけ外側に形成される。内側の２つの水平
スロツト６２ｂは12.5％だけ内側に形成される。
不透明なバー６４により水平スロツト６２が互い
に隔てられる。内側の２つの水平スロツト６２ｂ
を隔てているバー６４は外側の水平スロツト６２
ａと内側の水平スロツト６２ｂを隔てている不透
明なバー６４より広い。第４図によりはつきりと
示されているように、中心のバー６４は小レンズ
の中心の行を完全に覆うようになつている。合計
５行の小レンズ１９がマスク６０の中心部に対応
している。 入力マスク６０の中心部より上と下にある部分
には７個の垂直スロツト６６が形成され、垂直ス
ロツトは不透明なバー６８によつて隔てられてい
る。垂直スロツト６６は小レンズ１９の頂点に対
して対称に配置される、すなわち小レンズの頂点
に中心合わせされている。垂直スロツト６６は水
平スロツト６２に対してほぼ直角である。垂直ス
ロツト６６の幾何学的透過率は、従来のマスク２
０では25％であるのに対して、本発明のマスク６
０では小レンズ１９の大きい方の寸法に沿つた小
レンズの中心間の間隔の29％まで増加した。マス
クには電子銃（図示しない）を入れるため中心開
口７０が設けられている。水平スロツト６２の幾
何学的透過率を50％に倍増すると共に、小レンズ
の行の頂点に対してスロツト６２を非対称に配置
し、更に小レンズの中心の行を見えないように覆
つたことにより、実際の入力透過率が55.59％に
なり、525本の線走査と1023本の線走査の両方の
場合において４つのスロツト６２を通る赤色光の
ピーク効率が増大するという予想外の結果が生じ
た。このような結果を表に示す。

【表】 1023本の高解像度線走査では、赤色光の効率が
従来の入力マスク２０の場合の22.86％に対して、
本発明の入力マスク６０の場合には29.52％とな
り、赤色光出力が少なくとも30％改善される。垂
直スロツト６６の幾何学的スロツト幅が増加する
ため、入力マスク６０の青色光出力も従来の入力
マスク２０に比べて約14％改善される。出力マス
ク（図示しない）は、その中に中心開口がないと
いう点を除けば、入力マスクに対して相補的にな
つている。 赤色と青色の光についての２色ライトバルブの
説明を行なつてきたが、本発明はこれらの色に限
定されない。カラーフイルタ・プレートの特性に
応じて任意の補色を使うこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は入力マスクと出力マスクを含む代表的
な従来技術のライトバルブ投影装置の概略構成図
である。第２図はレンチキユラーレンズ・プレー
トの小レンズを示すため一部を破断した従来の入
力マスクの拡大図である。第３図はレンチキユラ
ーレンズ・プレートの小レンズを示すため一部を
破断した本発明による入力マスクの拡大図であ
る。第４図は第３図の入力マスクの一部を破断し
た部分拡大図である。 ［主な符号の説明］、１９……小レンズ、６０
……入力マスク、６２ａ……外側の水平スロツ
ト、６２ｂ……内側の水平スロツト、６６……垂
直スロツト、６４，６８……不透明なバー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力マスクおよびそれと相補的な出力マスク
   を有するシユリーレン暗視野型２色ライトバルブ
   を含むライトバルブ投影装置において、２色ライ
   トバルブに対する光学瞳が、 第１および第２の方向に配列された複数の小レ
   ンズよりなる小レンズのアレーと、 上記第１の方向に伸びる複数の第１のスロツト
   が形成された第１の領域および上記第２の方向に
   伸びる複数の第２のスロツトが形成された第２の
   領域を有し、上記第１および第２の領域のそれぞ
   れの上記スロツトが不透明なバーによつて互いに
   隔てられている入力マスクと、 上記第１の領域の上記第１のスロツトに第１の
   色を通し、上記第２の領域の上記第２のスロツト
   に第２の色を通すための光フイルタ手段とを含
   み、 上記入力マスクの上記第１領域の上記第１スロ
   ツトが上記第１の方向に配列された上記小レンズ
   に対して非対称に配置されていることを特徴とす
   る、上記第１の色の光出力を改善したライトバル
   ブ投影装置。 ２ 上記第１領域の上記第１スロツトの各々の幾
   何学的幅が上記第２領域の上記第２スロツトの幾
   何学的幅より大きい請求項１記載のライトバルブ
   投影装置。 ３ 上記第１の領域が上記入力マスクの水平方向
   に伸びる中心部分よりなる請求項１記載のライト
   バルブ投影装置。 ４ 上記第２の領域が上記入力マスクの上記中心
   部分より上の部分と下の部分よりなる請求項３記
   載のライトバルブ投影装置。 ５ 上記マスクの上記中心部分に４つのスロツト
   が形成され、そのうちの外側の２つのスロツトは
   第２の領域の隣接部分に近くなるように非対称に
   配置され、内側の２つのスロツトは互いに近くな
   るように非対称に配置されている請求項３記載の
   ライトバルブ投影装置。 ６ ５行の小レンズが上記入力マスクの上記の水
   平方向に伸びる中心部分に対応しており、中心１
   行の小レンズが上記の２つの内側のスロツトを隔
   てる不透明なバーによつて完全に覆われている請
   求項５記載のライトバルブ投影装置。 ７ 隣り合う上記の内側のスロツトと外側のスロ
   ツトがそれぞれ、隣り合う行の小レンズの中心間
   の垂直方向間隔に対して約12.5パーセントだけ非
   対称にずらされている請求項６記載のライトバル
   ブ投影装置。 ８ 各スロツトの幅が隣り合う行の小レンズの中
   心間の垂直方向間隔の約50パーセントである請求
   項７記載のライトバルブ投影装置。 ９ 上記中心部分より上と下の上記部分に形成さ
   れた上記スロツトが上記中心部分に形成された上
   記スロツトに対してほぼ直角である請求項４記載
   のライトバルブ投影装置。 １０ 上記中心部分より上と下の上記部分に形成
   された上記スロツトは上記第２の方向に配列され
   た上記小レンズの列に対して対称に配置されてい
   て、それぞれの幅が隣り合う列の小レンズの中心
   間の水平方向の間隔の約29パーセントである請求
   項９記載のライトバルブ投影装置。 １１ カラーで表示すべき画像がシユリーレン暗
   視野型の２個の別々のライトバルブからの光の相
   加によつて形成され、第１のライトバルブが赤と
   青の光を発生し、第２のライトバルブが緑の光を
   発生し、上記第１のライトバルブが入力マスクお
   よびそれと相補的な出力マスクを有しているライ
   トバルブ投影装置において、上記第１のライトバ
   ルブに対する光学瞳が、 行と列に配列された複数の小レンズよりなる小
   レンズのアレーと、 水平方向に伸びる中心部分に上記小レンズの行
   の方向に伸びる複数の第１のスロツトが形成さ
   れ、また中心部分より上と下の部分に上記小レン
   ズの列の方向に伸びる複数の第２のスロツトが形
   成されており、上記中心部分および上記中心部分
   より上と下の上記部分に形成された上記スロツト
   が不透明なバーによつて互いに隔てられている入
   力マスクと、 上記中心部分の上記第１のスロツトに赤色光を
   通し、上記中心部分より上と下の上記部分の上記
   第２のスロツトに青色光を通すための光フイルタ
   手段とを含み、 上記中心部分の上記第１のスロツトが行に配列
   された上記小レンズに対して非対称に配置され、
   上記中心部分の上記第１のスロツトの各々の幾何
   学的幅が上記中心部分より上と下の上記部分の上
   記第２のスロツトの幾何学的幅より大きいことを
   特徴とする、第１のライトバルブからの赤色光出
   力を改善したライトバルブ投影装置。 １２ 上記複数の第１のスロツトが上記マスクの
   上記中心部分に形成された４つの水平方向に配置
   されたスロツトであり、これらのスロツトのう
   ち、上記中心部分より上の部分に隣接した一方の
   外側スロツトが該上の部分に向つて外側に非対称
   に配置され、他方の外側スロツトが上記中心部分
   より下の部分に向つて外側に非対称に配置され、
   内側の２つのスロツトが互いに向つて内側に非対
   称に配置されている請求項１１記載のライトバル
   ブ投影装置。 １３ ５行の小レンズが上記入力マスクの上記の
   水平方向に伸びる中心部分に対応し、中心の１行
   の小レンズが上記内側の２つのスロツトを隔てる
   不透明なバーによつて完全に覆われている請求項
   １２記載のライトバルブ投影装置。 １４ 隣り合う上記内側および外側のスロツトが
   それぞれ、隣り合う行の小レンズの中心間の垂直
   方向の間隔に対して約12.5パーセントだけ非対称
   にずらされている請求項１３記載のライトバルブ
   投影装置。 １５ 上記第１のスロツトの各々の幅が隣り合う
   行の小レンズの中心間の垂直方向の間隔の約50パ
   ーセントである請求項１４記載のライトバルブ投
   影装置。 １６ 上記中心部分より上と下の上記部分に形成
   された上記第２のスロツトは小レンズの列に対し
   て対称に配置されていて、それぞれの幅が隣り合
   う列の小レンズの中心間の水平方向の間隔の約29
   パーセントである請求項１５記載のライトバルブ
   投影装置。