JPH065929B2 - ライトバルブ投影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は入射光を回折させて、変調情報に従う投影像
を形成する変形可能な透明な光変調媒質を用いたライト
バルブ（光弁）投影装置に関する。更に特定して云え
ば、この発明はこの様な装置として、光変調媒質がディ
スクに重なる流体であり、該流体上のラスター走査をす
る電子ビームによって情報が書込まれて回折格子を形成
し、該回折格子が光線を制御して、重畳された情報を伝
達する装置に関する。更に具体的に云えば、この発明は
ライトバルブ投影装置の光変調流体を加熱して、その温
度を保つことに関する。ライトバルブ投影装置が正しく
動作する為には、正しい粘度及び光伝達特性を持たせる
為に、光変調流体の温度制御が必要である。

従来技術の説明 ライトバルブ投影装置の一般的な原理及び機構は米国特
許第３４３７７４６号に記載されている。こういう形式
のライトバルブ投影装置では、テレビジョン画像を伝達
する効率のよい光変調制御層として作用する為には、光
変調流体を非常に特定された温度に持って来ると共に、
その温度に保たなければならない。流体の温度（これが
粘度を制御する）、流体の深さ、テレビジョン・フィー
ルドの速度及び電気並びに機械的な応答速度の決め手と
なる関係が前掲米国特許の第１１図及び第１２図に示さ
れている。この米国特許には、制御層として使われる流
体の特性に関するこの他の重要な関係も説明されてい
る。こういう要求に応える様な一連の光変調流体が開発
されており、何れも４０乃至６５℃の温度範囲で動作す
る。この様な流体の具体的な例が米国特許第３２８８９
２７号、同第３３１７６６４号、同第３３１７６６５
号、同第３５４１９９２号、及び同第３７６１６１６号
に記載されている。こういう流体は、米国特許第３７６
４５４９号及び同第３９２８３９４号に記載されている
様な添加剤を含んでいてもよい。一般的に、光変調流体
は特定の添加剤で変性した非常に特殊な化合物であっ
て、電子ビームによってアドレスされるライトバルブの
有効な制御層の性質を作るのに要求される電気機械的な
性質及び粘弾性を持っている。

いろいろな理由で、高真空のライトバルブの外被は硝子
で作られる。従来の装置では、流体を約２０℃の周囲温
度から約６０℃の所望の動作温度まで加熱する為に、可
撓性の電気的抵抗加熱マットを使っていた。こういう装
置が、後側ハウジング及びフェースプレートの内、光変
調流体の溜めを構成する部分で構成された、ライトバル
ブの外被の外面に取付けられている。こういう抵抗加熱
マットは硝子外被を介して熱を伝導することに頼ってい
るが、硝子外被も光変調流体も熱の不良導体であるか
ら、これによる光変調流体への熱伝達の割合はごく遅
く、流体の所望の温度をかに越える値まで加熱器の温
度を高めることが必要である。この方法の温度上昇速度
は、硝子外被並びに後側ハウジングをフェースプレート
に結合する硝子フリット封じ材料の熱応力の限界によっ
て制限されている。この結果、２０℃の周囲温度からの
典型的な加熱サイクルには、外被の硝子成分に応力を加
えずに、光変調流体の６０℃の動作温度を達成する為
に、４０分かゝることがある。硝子の差別的な温度分布
が、この過程を促進する為に使うことが出来る電力に対
する基本的な制約であった。更に、流体が最終的に動作
温度に達した時、流体よりも温度が一層高い加熱装置に
存在する過剰の熱の為、温度が更に上昇することがあ
る。この他、テレビジョンのフレーム速度の変化によっ
て要求される様な、又この他の温度に関係するパラメー
タの変更を行なう為に要求される光変調流体の温度変化
は熱系統の伝導による加熱の応答時間が長い為に、速や
かに達成するのが困難であった。必要なのは、硝子の破
損を招くことなく、所期のウォームアップ時間を短縮す
る様に、光変調流体を速やかに且つ効率よく加熱し、そ
の後一旦所望の動作温度に達したら、典型的には０．５
℃のごく限られた範囲内に光変調流体の温度を制御する
手段である。

発明の要約 従って、この発明の目的は、ライトバルブ投影装置で光
変調流体を加熱する装置として、従来使われていたもの
よりも動作が一層速く且つ一層制御の利く装置を提供す
ることである。

この発明の別の目的は、ライトバルブ投影装置を光変調
流体を加熱してその温度を制御する方式として、必要と
する電力が最小限であり、低廉であるが非常に信頼性の
高い方式を提供することである。

この発明の別の目的は、ライトバルブ投影装置を光変調
流体を加熱する方式として、ライトバルブの硝子外被の
熱応力を減少すると共に、熱的なオーバシュートを最小
限に抑えることによって、流体の熱による望ましくない
劣化を少なくする方式を提供することである。

この発明では、硝子外被の外側で、光変調流体に接近し
て、加熱用赤外線の源を配置する。この発明では、ライ
トバルブ投影装置に使われる硝子外被及び光変調流体材
料の放射エネルギの透過を分析した結果、可視領域及び
近赤外線領域の放射は硝子を透過するが、流体によって
吸収されることが判った。特定の波長の放射エネルギか
ら流体が熱を吸収するという測定結果に基づいて、この
発明では、流体の温度を６０℃の動作温度に高めるのに
要求されるエネルギを計算し、その結果、最小限の入力
電力を用いて、放射エネルギによって流体の塊を容易に
加熱することが出来ることが判った。こういう考えの有
効性を証明する為の一連の試験で、白熱灯の源を使っ
て、ライトバルブ投影装置の硝子外被を介して流体を照
射した。この試験の実証する所から、この発明は硝子外
被に熱応力を発生せずに、光変調流体を所望の動作温度
に速やかに加熱する方式になることが結論された。更
に、熱応答時間が速いことにより、動作温度を一層精密
に制御することが出来、ライトバルブ投影装置の動作条
件の変化によって要求された時、動作温度を変更するこ
とが出来る。

この発明では、流体が所望の温度に達した時に赤外線源
をターンオフすることが出来、この装置には引続いて流
体に熱を供給する様な熱容量が殆んどないから、光変調
流体の温度を一層正確に制御することが出来る。流体の
内、熱が最もよく利用される部分に赤外線放射を集束す
ることにより、一層の制御を達成することが出来る。赤
外線の方向は、レンズ、鏡を使うことにより、又は光学
繊維素子を使うことによって達成し得る。更に、複数個
の赤外線源を用いて、光変調媒質に一層一様で制御され
た加熱作用を加えることが出来る。

この発明の赤外線源は、近赤外線スペクトルの放射を発
生する帯域が狭い源であってもよいし、スペクトルの可
視部分を除去するフィルタと組合せた帯域の広い源であ
ってもよい。集束及び光作用により、赤外線又は広帯
域の源からの光の可視部分は、スペクトルの可視部分が
書込み面と干渉しない様に位置ぎめすることが出来る。
これによって、他の場合にはスクリーンの投影像に現わ
れて来る様な、加熱源からの放射による干渉が防止され
る。

この発明の上記並びにその他の目的は、面及び利点は、
以下図面について好ましい実施例を詳しく説明する所か
ら、更によく理解されよう。

発明の好ましい実施例の詳しい説明 第１図には単一銃カラー・テレビジョン・ライトバルブ
投影装置が図式的に示されている。この装置は、キセノ
ン・ランプ１０、密封ライトバルブ１２及びシュリーレ
ン投影レンズ１４を有する。密封ライトバルブ１２の中
に、電子銃１６、入力スロット１８、偏向板２０、回転
ディスク２２及び流体貯蔵部２４があり、回転ディスク
の上に光変調流体の制御層が沈積される。ランプ１０か
らの光がカラー・フィルタ板２６及びレンチキュラ・レ
ンズ２８に投射されてから、ライトバルブ１２に入る。
シュリーレン投影レンズがシュリーレン・レンズ２９、
出力カラー選択バー３０及び投影レンズ３１を含む。第
１図の下半分は、光本体及びライトバルブの断面を示
す。一番下に示すスペクトル線図は、ライトバルブに入
る前に、光が予め光される様子を示す。

第１図に示す１実施例のライトバルブ投影装置では緑の
光を入力バー板１８の水平スロットに通し、制御層３２
上のラスター線の幅を変調することによって、制御す
る。これは、垂直偏向板に高周波の搬送波を印加し、緑
ビデオ信号によって変調することによって行なわれる。
マゼンタ（赤と緑）の光が入力カバー板１８の垂直スロ
ットを通過し、電子スポットを水平方向に速度変調する
ことにより、ラスター線に対して直角に作られた回折格
子によって変調される。これは、水平偏向板に１６MHz
（青に対して１２MHz）の信号を印加し、それを赤ビデ
オ信号で変調することによって行なわれる。制御層３２
に作られる溝は、青部分を阻止しながら、スペクトルの
赤部分を板３０の出力スロットで回折させるのに適正な
間隔を持っている。搬送波が１２MHzの場合、青の光が
スロット３０を通過し、赤が阻止される。この為、同時
の重畳された３原色の映像が同じ電子ビームを用いて書
込まれ、完全に整合した全色の映像としてスクリーン３
３に投影される。１本の走査用電子ビームを操作するこ
とによって、流体の表面上の各々の画素の中に小さな回
折格子を書込むことにより、色が発生される。こういう
格子が透過光を出力バーに現われるスペクトルの色に分
解し、そこで空間的なフィルタ作用により、所望の色が
スクリーンに達する様にする。この方法は、特別に整合
を必要とせずに、１個の制御層の上に全色テレビジョン
映像を書込むことが出来る様にする。

上の説明から判る様に、光変調流体が、ライトバルブ投
影装置の正しい動作の決め手である。この流体は、テレ
ビジョン画像の伝達用の効率のよい光変調制御層として
作用する為には、非常に特定の温度範囲に持って来ると
共に、その範囲に保たなければならない。硝子外被の
内、貯蔵部２４を形成する部分に取付けた給電式抵抗加
熱マットを使うことが、過去２０年以上の常套手段であ
った。この方式は目的を達成したが、前に述べた様な重
大な欠点がある。伝導による加熱は本質的に、光変調流
体を加熱する特に有効な方法ではない。硝子は、伝導に
よって熱を伝達することが要求される時、比較的良好な
熱絶縁体である。流体でぬれた区域では、硝子と直列の
真空も良好な熱絶縁体である。流体が硝子と接触してい
る所でも、流体自体が不良伝熱媒質であるから、熱伝達
は特に良好ではない。その正味の影響として、流体を加
熱する為には、加熱器は流体の動作温度に希望するより
もずっと高い温度まで駆動しなければならない。外部ヒ
ーターからの直接伝導を用いる別の加熱手段も考えられ
た。ライトバルブの製造に携わる者の中には、硝子外被
の内部に何かを持込むことについては非常な懸念があ
る。その懸念とは、十分な完全さで硝子金属間の封じを
作ること、並びにライトバルブとその変調用流体内に粒
子状物質又は不純物の新たな源が入り込むことという問
題である。

この発明の試験では、フェースプレート３４及び後側ハ
ウジング３５の硝子は比較的近赤外線領域をよく透過す
ることが判った。第２図は波長の関数としての、ライト
バルブの硝子の典型的な光透過率特性を示すグラフであ
る。この発明の試験では、光変調流体がこの領域の吸収
もよいことが判った。第３図は、波長の関数として、光
変調流体の典型的な光透過率、従って吸収特性を示すグ
ラフである。

この発明の装置では、貯蔵部２４内にある光変調流体の
温度は、赤外線源によって周囲温度から動作温度まで加
熱され、その後動作温度に保たれる。第１図で、赤外線
放射の源を管球３６で示してあり、これは赤外線放出器
又は光出力の広いスペクトルを持つ白熱灯であってよ
い。管球３６が、貯蔵部２４に接近して、硝子外被の後
側ハウジング３５の近くに示されているが、管球は、管
球４０で示す様に、フェースプレート４０の近くに配置
してもよい。この代りに、管球３６，４０の両方を使っ
て、第１図で見て、その両側から貯蔵部２４に対する指
向性の赤外線放射の源としてもよい。片側又は反対側又
は両側、又はフェースプレート３４が後側３５と接合さ
れる近辺で貯蔵部の縁に沿って、２つ以上の管球を用い
てもよいし、或いはこれらの組合せによって、最適の所
望の性能を達成することが出来る。

随意選択によって設けられるフィルタ３７が管球３６と
貯蔵部２４内の光変調流体の間に示されている。このフ
ィルタは光スペクトルの内の所望の部分だけを通過さ
せ、可視スペクトルを阻止する。この為、このフィルタ
はライトバルブ投影装置と干渉する惧れのある光を阻止
する。然し、特定の赤外線源の放射特性に応じて、又は
その源の放射が貯蔵部２４内の流体にどの程度よく集束
されるかに応じて、フィルタは必要でないことがある。

源（１つ又は複数）から放射された赤外線エネルギの集
束は、反射器、鏡、レンズ又は光学繊維を用いて達成す
ることが出来る。この代りに、自動焦点合せの赤外線源
を用いてもよく、そうすれば別の集束作用は必要ではな
い。第１図には、光を流体２４内の特定の点に差し向け
る為の、抛物面反射器の様な随意選択の反射器３８が示
されている。特定の用途で反射器が必要と判った場合、
ライトバルブ投影装置の金属ハウジングの内面（図面に
示してない）を研磨して、この作用を持たせることが出
来る。勿論、管球４０と貯蔵部２４の間のレンズ４１で
示す様に、レンズを用いて、赤外線放射の集束作用を行
なうことが出来る。このレンズは光学繊維に置き換えて
もよい。

第４図はライトバルブ１２を更に詳しく示す平面図であ
る。このライトバルブの外被が後側円筒４２を持ち、そ
の１端に電子銃１６が端板４４内で中心合せされて、硝
子フリットを用いて後側円筒４２に密封されている。後
側円筒は、他端で、後側ハウジング３５に密封されてい
るが、それに対して偏心している。フェースプレート３
４が後側ハウジング３５に封着され、ライトバルブの外
被を完成する。

後側円管を後側ハウジングに偏心して取付けることによ
り、光変調流体に対する貯蔵部２４が形成される。ディ
スク２２が、外被内でフェースプレートの直ぐ背後で、
後側ハウジング３５とフェースプレート３４からの集成
体の中心線上で回転する。こうしてディスク２２が貯蔵
部２４内にある流体の中を絶えず回転し、この為、流体
の制御層がディスクの上に沈積される。回転ディスク２
２と後側ハウジング３５の間にじゃま板４６があり、こ
れが貯蔵部２４を互いに連通する２つの容積に分離す
る。じゃま板４６と後側ハウジング３５の間の容積を、
全体を４８で示すポンプ及びフィルタ集成体により圧送
して過する。この為、じゃま板４６はそれとフェース
プレート３４の間にある流体を、ポンプ及びフィルタ集
成体４８によって起る攪拌から隔離し、ディスク２３を
ぬらす流体を比較的静かな状態に保ち、こうして所望の
均一な深さに制御層が沈積される様に促進する。後側ハ
ウジング３５に取付けられたハウジング４９は、例とし
てこの発明の赤外線源を収容しているが、当業者であれ
ば、赤外線源をライトバルブ投影装置のハウジング（図
面に示してない）内に別個に取付けることが出来ること
が理解されよう。

第５図は貯蔵部２４の拡大断面図で、光変調流体の温度
を測定し且つ監視する熱電対に考えられる１つの配置場
所を示している。この場合、熱電対５１が実際には、回
転ディスク２２に直接接する表面の直下で、フェースプ
レート３４内に埋込まれている。これは、流体内に汚染
を持込まずに、貯蔵部２４にある光変調流体の温度を良
好に直接的に測定する。勿論、この目的の為に熱電対を
配置し得る場所はこの他に数多くあり、特定の用途の要
求に応じて、２つ以上の熱電対を用いてもよい。典型的
には、熱電対５１の出力を監視して、赤外線源に対する
電力は、所望の動作温度を達成し且つ維持するのに必要
な様に調整される。動作温度を変更することが必要にな
った場合も、同様な手順をとる。勿論、これは調節自在
の基準を持つ簡単な帰還回路によって達成することが出
来る。

この発明を好ましい実施例について説明したが、当業者
であれば、この発明の範囲内で種々の変更を加えること
が出来ることが理解されよう。例えば、当業者であれ
ば、この発明の赤外線加熱と共に、この他の加熱方法を
用いることが出来ることが理解されよう。その１つの例
は、赤外線加熱によって流体をその動作温度まで速やか
に加熱し、その後は従来使われていた様な可撓性マット
形電気抵抗加熱器の様な他の加熱素子により、流体の温
度を維持することである。更に、この発明をカラー・ラ
イトバルブ装置に用いた場合を説明したが、この発明が
白黒又は単色ライトバルブ装置にも同じく用いることが
出来ることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は光変調流体を加熱する赤外線源を用いたライト
バルブ投影装置の簡略断面図、 第２図はライトバルブ投影装置に使われる硝子の典型的
な光透過率特性を波長の関数として示すグラフ、 第３図はライトバルブ投影装置に使われる光変調流体の
典型的な光透過率特性を波長の関数として示すグラフ、 第４図は第１図のライトバルブ投影装置に使われるライ
トバルブの構成を更に詳しく示す平面図、 第５図は第４図に示すライトバルブの貯蔵部の詳細図
で、光変調流体の熱を測定並びに監視する為の熱電対の
場所を示している。 主な符号の説明 ２２：ディスク ２４：貯蔵部 ３２：制御層 ３３：スクリーン ３６：管球

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクに重なる光変調流体に情報を印加
   し、入射光が情報によって変調されて可視スクリーンに
   投影され、前記ディスクが前記光変調流体の貯蔵部を形
   成する硝子外被内で回転し、前記ディスクが前記流体内
   で回転して該ディスク上に前記流体の制御層を沈積する
   様になっており、該制御層はラスター区域まで回転し、
   該ラスター区域内で走査線に沿って電荷を沈積すること
   によって情報が書込まれて、ディスクの平面内の１対の
   座標軸と平行な、直交関係を持つ回折格子を形成し、前
   記外被の外部で前記貯蔵部に隣接して赤外線加熱手段を
   配置して前記流体を加熱し、該加熱手段は前記外被を透
   過する波長及び前記光変調流体を加熱する波長の放射を
   作る様にしたライトバルブ投影装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲１）に記載したライトバル
   ブ投影装置に於て、前記赤外線加熱手段からの赤外線放
   射を前記光変調流体の上に集束する手段を有するライト
   バルブ投影装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲２）に記載したライトバル
   ブ投影装置に於て、前記集束する手段が、前記赤外線加
   熱手段の近くに配置された反射器であるライトバルブ投
   影装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲２）に記載したライトバル
   ブ投影装置に於て、前記集束する手段が前記赤外線加熱
   手段の近くに配置されたレンズであるライトバルブ投影
   装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲２）に記載したライトバル
   ブ投影装置に於て、前記赤外線加熱手段が、前記光変調
   媒質の加熱作用を一層一様にする様に配置された複数個
   の源で構成されているライトバルブ投影装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲１）に記載したライトバル
   ブ投影装置に於て、前記赤外線加熱手段が少なくとも１
   つの白熱灯を有するライトバルブ投影装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲１）に記載したライトバル
   ブ投影装置に於て、前記赤外線加熱手段が広いスペクト
   ルを持つ光源及び該源からの可視光を光する手段で構
   成されているライトバルブ投影装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲１）に記載したライトバル
   ブ投影装置に於て、前記貯蔵部内の流体の温度を測定す
   る手段を有するライトバルブ投影装置。