JPS5891424A - 符号プロジエクタ−装置のレンズ構造物 - 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】 本発明は共通のスクリーン領域上に異なった符構造物に
おける改善に関する。

過去においては、符号プロジェクタ−装置は多数の数字
や、文字や、記号を表示するために、天童の多数のユニ
ットを用いて採用されてきた。先行技術の装置の１つの
タイプにおいては、各々の投影ユニットが長方形のヴユ
ーインダスクリーンを組込んでおシ、仁のスクｌＪ、−
ンは全体的なディスプレーパネル内のある領域を占有し
、各々の前記領域が単一の文字、数字、あるいは記号の
ために確保されている。各々のユニットによって投影さ
れた特定の数字、あるいは文字を選択することによって
、各種の多数の数字や文字が光示される。

各々のユニットが比較的大型の選択された文字あるいは
数字含金て表示することができなければならないので、
内部構造は複雑になっている。またさらに複雑なことに
は、数字や文字の間の間隔を従来通９のものにするｆこ
めに、ディスプレーユニットを一緒にして密接に包み込
まなければならない。

他のタイプの先行技術装置においては、密＊に詰まって
いることの問題は、複数個の符号を共通のディスプレー
スクリーン上に重ねるために、多数の収斂投影装置の個
々のレンズを支持したレンズ板を採用することによって
解決される。このタイプの符号プロジェクタ−装置は、
１９６２年６月２６日付の、米国特許第３，０４１，６
００および１９６６年４月５日付の米国特許第３，２４
４，０７１全参照するとわかるであろう。これらの先行
技術によるプロジェクタ−装置においては、符号！ロジ
エクター装置を集合的に形成しているレンズ板の上に形
成された各種のレンズが、球面状の表面を有するように
形成されている。これらの球面状のレンズ表面は、プロ
ジェクタ−装置内の全ての要素が適当に整列されている
場合には、ディスル−スクリーン上に比較的鮮明な符号
が表示されることになる。しかしながら、先行技術の装
置に関しては、球面レンズ装置は装置内の全てのｌ’Ｘ
が適当に整列されていない場合には、スクリーン上にぼ
やけ九像あるいは陰影を作シ出すことがある。

特に、前記光源は一般的にはフィラメントランダであり
、このランプの製作途中においてフィラメントは終始一
貫した位置にあるとは限らない。

先行技術によるレンズ構造物に関していうと、投影光の
一部分は、フィラメントが不適当な位置に・あるがゆえ
に、前部投影レンズの開口絞シの外側に出ることがある
。このようなことが生じると、投影スクリーン上の像は
明瞭にならないであろう。

従って先行技術においては、ランプの個々の位置ｔＩＩ
ｌｌｌＮ節して、投影光が前部投影レンズの開口絞シの
中へ入るように、フイラメン）を適当に位置づけること
を確実にするために、光源を正確に組立てることが必要
となる。もしフィラメントが正確に調節されていなけれ
に１投影光は真の光ではなくなシ、これによってスクリ
ーン上に陰影ができたシあるいはほやけた像が投影され
ることになるであろう。ランデを交換する度に、上述し
た問題をなくするために多数のランプの位置を試して調
節しなけれはならない。

本発明に投影レンズ装置の一部として少なくとも１つあ
るいはそれ以上の非球面状のレンズ表面を用いることに
よシ、前述した先行技術の問題を克服するものである。

非球面状のレンズ表面を用いると、レンズ装置はもつと
大きな開口絞シを有することにな夛、従って、フィラメ
ントの位置が不整列になっていても、投影光を前部投影
レンズの開口絞りの中へ入れることができるであろう。

本質的には、フィラメントの不整列を詐答する限度會よ
シ大きくするためには、よシ広い開口絞シを与えて、隅
部における、また対角線方向での誤像をよシ少なくする
ことができる。従って、本発明のレンズ投影装置の特定
の設計は、フィラメントの位置に関して感度がより小さ
くなっている。

先行技術においては悪いランプと考えられていたランプ
でさえも、開口絞シが大きいと像の投影場を横切る光線
の収差が極めて少なくなるので、陰影やほやけのない像
が得られるであろう。

本発明のレンズ構造物はフィラメントの位置に関して感
度が小さくなっておシ、このことによってよシ安価な光
源を使用することができ、これらのより安価な光ｆｉは
普通ではフィラメントの位装置と同じ程正確には製作で
きないものである。さらに他の利点として社、本発明の
レンズ投影装置は先行技術装置よシも若干短くて、従っ
てよシ軽量な装置となプ、従ってレンズ投影装置の中で
附加的なコンパクト性と明かるさとを提供することにな
る。

上で示したように、少なくとも１つあるいはそれ以上の
レンズ異面は非球面状になっている。特に、後部の集光
レンズの前面が非球面状表面を有し、もし１つ以上の非
球面状表面を設けることが望ましい場合には、後部投影
レンズの前面にも非球面状表面を持たせるとよい。

本発明の１つの特定の実施例においては、後部集光レン
ズおよび後部投影レンズの両方の前面が非球面状表面を
有している。さらにこの１つの実施例においては、完全
な均一性を与えるために、全てのレンズ構成要素を同一
の材料で作っている。

特に、全てのレンズ構成要Ｓｔボリヵーメネート材料か
ら鋳造しているが、他のレンズ材料および特別に他のプ
ラスチック製レンズ材料を用いることもできる。

本発明管より明確に理解するために、以下の説明と図面
とを参照するとよいであろう。

第１図を詳細に参照すると、符号デロジェク・ター１０
が示されておシ、これは外部ハウジング１２を含み、前
記外部ハウジングはハウジング１２の前面を横切って取
付けられた長方形の半透明のヴユーインダスクリーン１
４に一支持している。前記スクリーン１４は保持具１６
によって所定位置に保持されている。前記ヴユーイング
スクリーン１４は後方から符号の投影像を受領める′が
、スクリーン１４上の符号は前方から見ることになって
いる。前記スクリーン１４はスクリーンの後備の上にお
いて、従来的なつや消し面會有していてもよい。

スクリーン１４から遠い方のハウジング端部においては
、コンパクトになった小さなランプ１８の一群がそれと
対応的になったソケット２０の一群の中に取付けられて
いてもよい。個々の前記ランプに対する電気的な結合部
は、各ソケット２００４ｊＬ部からのびた端子２２によ
って作られている。

前記複数個のランプ１８とヴユーイｙゲスクリーン１４
との中間には、本発明の非球面レンズ構造を形成してい
るレンズ構造物２４が般けられている。前記レンズ構造
物２４は複数個の分離的な部材から形成されておシ、ま
たこれらの各部材は複数個の個々の光線路を提供するた
めの複数個の要素を含んでおシ、従っていずれか１つあ
るいはわらゆる数の複数個の符号を、長方形のヴユーイ
ングスクリーン１４上へｐ選択的に投影するための、複
数個の収斂投影装置金つくり出すことができる。前記レ
ンズ構造物２４を形成している各種部材は、第２図にお
いて分解として示されている。

ランデ１８に最も近いレンズ構造物２４の個々の部材か
ら始まって、ヴユーインダスクリーン１４の方へ向かっ
て進んでいくその個々の部材は以下の様なものである。

最初の部材は後部の集光レンズ板２６であり、これは複
数個の個々の＃′！！は同一のレンズ２８を含んでいる
。前記側々のレンズ２８はレンズ板２６の中で一体構造
的に形成されている。後部集光レンズ板２６に隣接して
前部集光レンズ板３０が位置し、これはまたフィルム部
材３２の支持体としても作用する。前記フィルム３２は
、各々が個々のレンズ２′８の位置に対応して位置した
複数個の個々の符号管含んでいてもよい。前部集光レン
ズ板３０は第１図に示しえよすな単一の単位表面を有し
ているが、しかし前記レンズ板３０の個々の部分は後部
集光レンズ２８に対応した前部集光レンズとして作用す
る。従って前記レンズ板２６と３０とは一緒になって集
光装置を形成し、個々のランプ２８か、らの光を、各槙
の符号を有したフィルム３２上の複数の分離的な位置へ
向けさせることができる。

フィルム３２の前方ＫＦｉ、前記フィルム３２上に形成
された個々の符号を投影させて、前部ヴユーイングスク
リーン１４において見ることができるようにするための
投影レンズ装置が設けられている。前記投影レンズ装置
は後部投影レンズ板３４と前部投影レンズ板３６とを含
む。これらのレンズ板の各々は、前記レンズ板３４の中
へ一体構造的に形成された後部投影レンズ３８や、前記
レンズ板３６の中へ一体構造的に形成された前部投影レ
ンズ４０のような、複数個のレンズを含んでいる。

第１図および第２図でわかるように、前記４枚のレンズ
板部材２６．３Ｇ、３４，３６の全ては、それぞれ枠部
分４２，４４，４６，４Ｂのような枠部分を含んでいる
。これらの枠部分４２から４８までは全て、これら複数
のレンズ板を適当に組立てて単位的なレンズ構造物２４
にすることを確実にするためのインターロックキ一部分
を含んでいる。前記枠部分４２から４８まではまた、個
個の符号を適当に投影させるために、各種の個々の一体
構造的なレンズを適当に離隔配置することをも確実にす
る。さらに、これらの離隔配置されたレンズ板の間には
、レンズ構造物の他の部分も適当に位置していてよい。

特に、上述しえように、フィルム３２は前部集光レンズ
板３０に隣接して位置し、ま九前記フィルムは実際的に
は帥部集光レンズ板３０と後部投影レンズ板３４との間
に位置している。前部投影レンズ板３６と後部投影レン
ズ板３４との中間には、複数個の他の部材が位置しても
よい。特に、Ｗ、１図および第２図に示したように、前
記レンズ板３４と３６との間には格子部材５０が位置し
ており、前記格子部材は、個個の投影路と数の一致した
複数個の分離路５２を有している。この分離路５２鉱、
個々の投影路間における光の間違った伝達を減少させる
ことによって、個々の符号を懺示するのを援助している
。

フィルム３２から投影される領々の符号に対して特別な
色の背景を提供するために、複数個の色フイルタ−５４
から６０までを用いてもよい。特にフィルター５４は黄
色のフィルターで、フィルター５６は青色のフィルター
で、フィルター５８は緑色のフィルターで、フィルター
６０は赤色のフィルターであってもよい。これらの個々
のフィーターが存在するように、切抜き部分を′含んで
ぃする。個々の符号間における光の間違った伝達をさら
に無くすために、最終的な格子板６２を含んでいてもよ
い。同様に、前部投影レンズ板３６の外部にもまた格子
部材６４ｔ−含んでいてもよく、この格子部材は個々の
符号投゛影路に対応した複数個の開口部を含み、これが
また再び全ての光の間違った伝達分を区別し、これを無
くするための補助となる。

レンズ構造物２４において、前記側々のレンズ板２６．
３０，３４．３６Ｆｉ各々、ｔｌは、スクリーン１４の
中心からの半径上において球面的に曲縁を描いている。

しかしながら、これらのレンズ板上に形成された個々の
レンズは、個々の符号を適当に投影するために、個々の
曲面を有している。

先行技術においては、これらの個々のレンズは球面状に
形成された。本発明のレンズ構造物においては、少なく
とも１枚、好ましくは２枚のレンズの表面は非球面形状
を有している。特に、個々の後部集光レンズ２８の各々
の前面は非球面形状を有し、またさらに、個々の投影レ
ンズ３８の各々の前面も非球面形状を有している。この
ことは、複数声の個々のレンズ投影装置の内の１つを通
っていく光線パターンを示した第３図および第４図を参
照すると、もつと明確になる。

第６図は光源におけるフィラメントの位置を示した平面
６６から、個々の位置における後部集光レンズ２８と、
前部集光レンズ板３０と、個々の符号の位置におけるフ
ィルム３２と、後部投影レンズ３８と、前部投影レンズ
４０とを通過する、完全な光線路を示し１いる。理想的
には、光源１８は中心位置に適当に位置していて、フィ
ルム３２上に収められた個々の符号を宮めたレンズ装置
の中を光が投影し、従ってスクリーン１４上に明確でか
つシャープな符号像を与えるようになっている。不都合
なことに、平面６６によって表されたフィラメントはい
ろいろ異なった位置にあって、従って装置を通って投影
される光の部分は、前部投影レンズ４０の実効的な開口
絞シの外側にあるかもしれない。前述したように、この
ことは先行技術によるレンズ構造物の場合、フィラメン
トを組立て工程中に正確に位置づけしなければならない
ことを意味している。さらに、個々のランプを交換する
度に、投影光の全てが前部投影レンズ４０の開口絞シの
中に入るように、適当なランプ１個が見つかるまで複数
個のランプについて試してみなければならない。

本発明においては、第６図および第４図に示したように
、少なくとも１個のレンズの表面は非球面状になってい
て、レンズ装置をフィラメントの非整列に対してよシ許
容性があるものにすることができる。特に、少なくとも
個々の後部集光レンズ２８の各々の前面６８は非球面状
の表面を有している。本発明の好ましい実施例において
は、後部投影レンズの前面７０もまた非球面状の表面を
有するように形成されている。第６図でわかるように、
平面６６によって示された実際的なフィラメント位置が
、中心より下の位置から発している光線によって示され
るように中心を外れていても、非球面状の表面を用いる
ことによって、前部投影レンズ４０を通過する時の光線
は、依然としてレンズ４０の実効開口絞りの中に位置す
る仁とになる。第３図に示した装置の全体的な開口絞り
は、非球面状の表面を用いているので、先行技術による
装置の場合よりも大きく、従ってフィラメントの位置が
不整列になっていても、光の投影はこのよシ大きな全体
的な開口絞りの中に入るであろう。

また、後部集光レンズ２８の非球面状表面６８を使用す
ると、光線が個々の宍示符号を有したフィルム３２を通
過する時に、適当に焦点を結ぶような光線を提供するこ
とができる。第４図に示したよう罠、光線がフィルム３
２に対して適当に向けられると、このことは本装置の投
影レンズ部分を通して投影された光線が、ヴユーインダ
スクリーン１４において適当に焦点を結ぶ光線となるこ
とを確実にするための補助となる。後部投影レンズの非
球面状表面７０を使用すると、これもま九ヴユーイング
スクリーン１４においてよシ鮮明な像を確実に得るため
の補助となる。先行技術においては、像がはやけること
のある場所は、中心位置から対角線方向ＪｆＣＧつたよ
うな隅の端部である。

非球面状表面を使用すると、これらの隅における光線の
収差を大きく減少させ、従って像の明瞭さ會改善するこ
とになる。

本発明に関していうと、非球面状表面を使用しており、
設計はフィラメントの位置およびランプに対してさえも
感度が小さくなっておシ、このようなことは先行技術に
おいてはまずいこととして考えられていたが、非球面状
表面を使用していて光線の収差がかなシ少なくなるので
、陰影やほやけのない像が得られるであろう。一般的に
は、フィラメントの不斃合のために開口絞シの位置にお
いてはやけが存在すると、スクリーン上に陰影あるいは
はやけが生じることがいえる。フィルムにはやけがある
と、スクリーン上にはやけが生じるであろう。

装置における全てのレンズに対してポリカーボネートを
用いたレンズ装置の特定例に関し、次の表は個々のレン
ズの特性、非球面状表面についての公式、および２つの
特別な非球面状表面についての定数を示している。

前述の表および定数は本発明の好ましい実施例に関する
ものであるが、非球面状表面を用いた本発明の他の実施
例を作ってもよいことがわかるはずである。例えば、先
行技術による装置を上廻った改善された特性を生み出す
本発明の付加的な実施例が、前記好ましい実施例と同様
な配置を用いて設計されておシ、この場合、集光レンズ
は２つの分離的なレンズを含み、後部集光レンズの前面
として形成された非球面状異面を有しており、また投影
レンズは２つの分離的なレンズを含み、後部投影レンズ
の前面として形成され九非球面状表面を有している。こ
れらの付加的な実施例においては、アクリル材料のよう
なポリカーボネート以外の材料を用いてもよく、また別
の表面形状の組合わせを用いてもよい。

他の設計では、前部と後部の非球面状表面を有した単一
の集光レンズと、６個の分離的なレンズからなる投影レ
ンズとを用いた配置となっておシ、後部投影レンズの前
面は非球面状表面を有している。さらに他の設計では、
２個のレンズとして形成された集光レンズと、２個のレ
ンズとして形成された投影レンズとを含み、前部集光レ
ンズの後面と後部集光レンズの前面とが非球面状表面を
有し、また前部投影レンズの後面と後部投影レンズの前
面とが非球面状表面を有している。

このように本発明は、改善された符号表示を得るために
、非球面状表面を有した少なくとも１個のレンズを含ん
だ符号プロジェクタ−装置に関するレンズ構造物を提供
しようとするものである。

ここで示した本発明の特別な実施例においては、全部で
１２個の個々の符号が表示され、各々の符号は分離され
たチャネルを通して伝達される。この特別な実施例にお
いては、１２個のチャネルは前部スクリーンにおいて重
ねられ、個々のランプの励磁状態に応じて、特定の１つ
の符号あるいは符号の組合わせが前部スクリーンに表示
される。

本発明？：特定の構造的な実施例を参照しながら記述し
、また多数のその他のレンズ構造物の例について記述し
てきたが、各種の応用および修正が可能であることがわ
かるはずであり、また本発明は添付した特許請求の範囲
によって単に限定されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造を遠近法によって描くために１部
分的に省略した符号プロジェクタ−装置の断面図、第２
図は本発明のレンズ投影装置の分解図、第５図は単一の
投影装置に関するレンズ要素と、そのレンズ装置を通過
する光線のパターンとを説明する図、第４図は投影部分
に関するレンズ要素と、フィルムから表示スクリーンへ
の光線のパターンとを示す図である。 図において、 １０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・符号プ
ロジェクタ−装置１８・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・光源２４・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・レンズ構造物２６．４４・・・・・・集光レン
ズ板 ２８．３０・・−・・集光レンズ ３８．４０・・・・・・投影レンズ ４６．４８・・・・・・投影レンズ板 であふ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　並列的関係になって取付けられた複数個の光
   源と、複数個の対応的な集光レンズと、複数個の対応す
   る投影レンズと、限られた体積の中で多数の分離的でか
   つ個別的に完全な投影装置を形成するために、前記光源
   と前記投影レンズとの間に配置され九複数個の対応的な
   符号形成装置とからなる符号プロジェクタ−装置のため
   のレンズ構造物において、 （１）前記複数個の個々の集光レンズを内部において形
   成してやる少なくとも１つの集光レンズ板と、 （釦　前記複数個の個々の投影レンズを内部において形
   成している少なくりも１つの投影レンズ板 とを含み、前記完全な投影装置の各々は、前記集光レン
   ズ板の中に形成された個々の集光レンズの内の１つと、
   前記投影レンズ板の中に形成された対応的な個々の投影
   レンズの内の１つとを含んでおシ、前記完全な投影装置
   の各々のレンズ表面の少なくとも１つは非球面状表面と
   し１形成されておシ、これによって前記投影装置は対応
   する光源の位置に関して感度がより小さくなっているこ
   とを特徴とするレンズ構造物。 （２）　　特許請求の範囲第１項記載のレンズ構造物に
   おいて、前記非球面状表面は集光レンズの表面の内の１
   つとして形成されているレンズ構造物。 （３）％許請求の範囲第１項記載のレンズ構造物におい
   て、前記非球面状表面は集光レンズと投影レンズの両方
   の表面として形成されているレンズ構造物。 （４）　　特許請求の範囲第１項興載のレンズ構造物に
   おいて、前記集光レンズに前部と後部の集光レンズ板を
   含み、前記投影レンズは前部と後部の投影レンズ板を含
   み、前記非球面状表面は１つの集光レンズの表面の内の
   １つとして形成されているレンズ構造物。 （５）％許請求の範囲第４項記載のレンズ構造物におい
   て、繭記非球面状表面は後部集光レンズの前面として形
   成されているレンズ構造物。 （６）特許請求の範囲第１項記載のしｌズ構造物におい
   て、前記集光レンズは前部と後部の集光レンズ板を含み
   、前記投影レンズは前部と後部の投影レンズ板を含み、
   前記非球面状表面は１つの集光レンズと１つの投影レン
   ズとの少なくとも両方の表面として形成されているレン
   ズ構造物。 （７）゛　　特許請求の範囲第６項記載のレンズ構造物
   において、前部非球面状表面は後部集光レンズおよび後
   部投影レンズの前面として形成されているレンズ構造智
   。 （８）　　特許請求の範囲第７項記載のレンズ構造物に
   おいて、次の表およびデータに基づいて構成されたレン
   ズ構造物。 （９）符号プロジェクタ−装置において、（１）１列に
   なって取付けられた複数個の光源と、（１１）　　前記
   光源に隣接して、前記光源の列と対応的な列になって取
   付けられた複数個の集光レンズと、 （１１Ｄ　　前記集光レンズに隣接して、前記光源の列
   と対応的な列になって取付けられた複数個の投影レンズ
   と、 ０ｖ　　前記複数個の集光レンズと前記複数個の投影レ
   ンズとの中間に取付けられた、前記光源の列と対応的な
   列になって形成された複数個の符号を有したフィルム とｔ含み、前記光源と、集光レンズと、投影レンズと、
   フィルムとは、限られた体積の中で多数の分離的でかつ
   個別的に完全な投影装置を形成しておシ、前記複数個の
   個々の集光し／ズは単−的な集光レンズ板として形膚さ
   れ、前記複数個の個々の投影レンズは単−的な投影レン
   ズとして形成され、前記完全な投影装置の各々は前記列
   内の個々の集光レンズの内の１つと、前記列内の対応掬
   な個々の投影レンズの内の１つとを含んでおり、前記完
   全な投影装置の各々のレンズ表面の少なくとも１つは非
   球面状表面として形成されておシ、これによって前記投
   影装置は前記列内の対応する光源の位置に関して感度が
   より小さくなっているととｔ−特徴とする符号プロジェ
   クタ−装置。 （ト）特許請求の範囲第９項記載の符号プロジェクタ−
   装置において、前記非球面状表面は集光レンズの表面の
   内の１つとして形成されている符号プロジェクタ−装置
   。 （１１）　　＃許錆求の範囲第９項記載の符号プロジェ
   クタ−装置において、前記非球面状表面は集光レンズと
   投影レンズの両方の表面として形成されている一符号プ
   ロジェクター装置。 （２）特許請求の範囲第９項記載の符号プロジェクタ−
   装置において、前記集光レンズは前部と後部の集光レン
   ズ板を含み、前記投影レンズは前部と後部の投影レンズ
   板を含み、前記非球面状表面は１つの集光レンズの表面
   の内の１つとして形成されている符号プロジェクタ−装
   置。 ｃＬｌ　　特許請求の範囲第１２項記載の符号プロジェ
   クタ−装置において、前記非球面状表面は後部集光レン
   ズの前面として形成されている符号プロジェクタ−装置
   。 ａ４　　％許請求の範囲第９項記載の符号プロジェクタ
   −装置において、前記集光レンズは前部と後部の集光レ
   ンズ板を含み、前記投影レンズは前部と後部の投影レン
   ズ板を含み、前記非球面状表面は１つの集光レンズと１
   つの投影レンズとの少なくとも両方の表面として形成さ
   れている符号プロジェクタ−装置。 （２）特許請求の範囲第１４項記載の符号プロジェクタ
   −装置において、前部非球面状異面は後部集光レンズお
   よび後部投影レンズの前面として形成されている符号プ
   ロジェクタ−装置。 （ｌｆｔ　　特許請求の範囲＠１５項記載の符号？ロジ
   エクター装置において、−次の表およびデータに基づい
   て構成された符号プロジェクタ−装置。