JPS63225220A - 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〉 開示技術はテレビのカラー画像をコンパクトでハンディ
−で携帯自在な装置により投影する技術分野に属する。

く要旨の概要〉 而して、この出願の発明はハロゲンランプ等の光源から
スクリーン側に投影レンズを設置し、両者の間に複数枚
の色別の画像を形成する液晶パネルが介装されているカ
ラー画像投影装置に関する発明でおり、特に、光源側か
ら設定距離前方に緑（Ｇ）用と赤（Ｒ）用の２枚のグイ
クロイックミラーを互いに交叉して設け、或は、該ダイ
クロイツクミラーに代えて互いに交叉する反射面を有す
るダイクロイックプリズムを設け、光源の後部からダイ
クロイックミラーの両側、或は、ダイクロイックプリズ
ムの両側にかけて全反射ミラーを囲繞して設け、又、投
影レンズ側を除く３万位に色別の液晶パネルを設は少く
とも１つの液晶パネルに色フィルタを付設して光の有効
利用を図ることが出来るようにしたカラー画像投影装置
に係る発明でおる。

〈従来技術〉 周知の如く、近時産業用、民生用を問わず、情報量が激
増し、これに伴って情報処理装置の技術開発には目覚ま
しいものがあり、機構部の各要素のマイクロ化と装置の
巨大化が両側面にて著しく発達されてきつつある。

このうち、感覚器官の内で最も情報摂取に適している視
覚が作用するテレビは情報処理技術の最先端を行くよう
になってきており、ブラウン管方式の限界化に対して液
晶画像処理技術に伴う液晶テレビの開発は益々盛んにな
ってきている。

而して、ブラウン管テレビに比し、液晶テレビは液晶パ
ネルのマイクロ化に伴う画像形成技術が一方において直
視型でのスクリーン狭小による見難さの制約から、液晶
パネルの光透過性を利用したスクリーンへの拡大投影タ
イプの画像投影装置の開発が急速に行われるようになっ
ている。

ところで、上述の如く、液晶パネルのマイクロ化に伴う
装置のコンパクト化が図られる過程で、青く以下Ｂと略
称）、赤く以下Ｒと略称）、及び、緑（以下Ｇと略称）
の三原色の原画像の各々を独立に形成して光透過により
、投影レンズを介し１つの光軸に集光してスクリーン上
に拡大投影する技術が、例えば、実公昭５３−１４０９
１＠公報考案や特開昭５７−５４８８号公報発明等に見
られるように開発されてきてはいる。

しかしながら、これらの技術は原画像がブラウン管によ
って形成されるために、装置のコンパクト化が出来骨な
いという問題があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 又、前述した如く、液晶パネルのマイクロ化に伴う投影
装置の全体のコンパクト化は単に装置のケーシングの小
型化や携帯や格納に便利なハンディ−なサイズにし得る
ばかりでなく、装置内部での光路の集約化や光源から投
影レンズまでの距離の短縮化により拡大率の増大を図る
ことによって投影レンズから比較的短い距離に設置する
、或は、設置されたスクリーンに対して投影装置を近接
させても充分に鑑賞に耐え得る画像の明るさや鮮明さが
なくてはならないが、光路短縮と共にこれらの要望に答
えるだけの技術が開発されておらず、実用化され得るハ
ンディ−なカラー画像投影装置に対する要望が極めて強
くなってきた。

更に、従来技術ではず光源からあらゆる方向に発する光
のうち１方向のものだけを利用するため、光の無駄が多
いという不具合があった。

〈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液晶パネ
ルの光透過の特性を利用したスクリーン上への拡大画像
投影の問題点を解決すべき技術的課題とし、液晶パネル
の物理的性質を巧みに利用することを前提としながらも
、これに併せてダイクロイックミラーやダイクロイック
プリズムの光反射の選択的に作用するｖ１能を併せて両
者共働作用により光の集約化、短縮化を図ると共に、装
置のコンパクト化、ハンディ−化が図れるようにしなが
ら拡大率をも向上させ、光の有効利用を図り、画像の明
るさをも増大させることが出来るようにして情報産業に
おける画像形成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。

く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、液晶パネルに形成され
たテレビ画像をコンパクトでハンディ−な画像投影装置
により屋外等の所定のスクリーン上に簡易に拡大して投
影するに際し、投影装置のケーシング内に設けたハロゲ
ンランプ等の光源を点灯し、その白色光を光源の周囲か
ら前方にかけて設けた全反射ミラーにより内部で集光し
、前方の９０°以下の交叉角で交叉づる一対のＲとＧの
ダイクロイックミラーの後部に設けられたＲ用とＧ用の
色フィルタ、及び、液晶パネルと該ＲとＧの液晶パネル
に９０”以上の開き角度、或は、９０°の開き角度で光
軸方向に関し略コの字状に設けたＢ用の色フィルタ、及
び、液晶パネルとを透過し、各々Ｇ、Ｂ、Ｒの画像情報
を有した光はＧ用とＲ用の交叉する各ダイクロイックミ
ラーに於いてＢの光は直進透過し、ＧとＲの光は反射し
て３色の光は一軸に集光され、この間、周囲の全反射ミ
ラーを介して各液晶パネルに入射して透過する光はロス
なくフレネルレンズ等の集光レンズにより集光され、投
影レンズにより直接、或は、全反射ミラーを介しスクリ
ーン上に拡大投影され、その際、該スクリーンには偏光
パネルが外面に張設され、裏面は偏光保持、の乱反射面
等にされて外光の明るい野外でも鮮明に投影されたカラ
ー画像が鑑賞され得るようにされ、而して、上述ダイク
ロイックミラーを透過、反射する各色の光については該
ダイクロイックミラーに代えて９０”以下の角で交叉す
る反射面を有するダイクロイックプリズムにし、色づれ
やむらのない鮮明な画像が１ｑられ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。

図示態様は略方形の所謂弁当箱型の開閉自在なコンパク
トでハンディ−なタイプのものであり、第１〜６図に示
す実施例において、１はカラー画像投影装置でおり、こ
の出願の発明の要旨を成し、その略方形のケーシング２
の下部のケーシング本体３内には機構部のほとんどが収
納されており、その上面には図示しないストッパにより
所定の角度に開く折りたたみ式の一対の蓋の一方の小サ
イズの益４の内面には全反射ミラー５が添接され、他方
の大サイズの蓋６の外面には偏光板７が、又、内側には
偏光保持の反射面８を有する透過型スクリーン９が添接
されて野外等の明るい部位に於いても拡大投影されたカ
ラー画像を視認鑑賞することが出来るものである。

而して、ケーシング本体３内邪に於いては基部両側に液
晶テレビの電子駆動装置１０とバッテリー装＠１１等が
設けられ、両者の間には保護ガラス１２を有する光源と
してのハロゲンランプ１３が設けられており、図上右方
向には集光レンズのフレネルレンズ１４を付設したＢ用
の液晶パネル１５が設けられると共にその両側（第１図
では上下側に）Ｇ用とＲ用の液晶パネル１６と１７がそ
れぞれフレネルレンズ１８．１９を有して９０’以上の
開き角度で光軸方向に略コの字状に隣接して設置され、
更に、それらの液晶パネル１５．１６．１７の内側には
互いに交叉するＧ用のダイクロイックミラー２０とＲ用
のダイクロイックミラー２１とがダイクロイック反射面
として設けられている。

尚、一対のダイクロイックミラーとしてＧ用のダイクロ
イックミラー２０とＲ用のダイクロイックミラー２１を
設けたのは第５図に示す様に、各ダイクロイックミラー
は製造上の制約から厚みｔが必って、その反射面にＭ着
されたコーティングがあり、したがって、入射するＧと
Ｒの光は一様に反射され像が歪む所謂死角は生じないが
、直進して２０．２１の厚み部分１，１によりδ＝□の
ＣＯ８θ 死角が生ずる。

そして、この直進光Ｂの死角δは、ダイクロイックミラ
ー２０．２１の交叉角２θが９０’の場合δ−＝／Ｔｔ
なり、交叉角２θが小となれば死角δも小となる。

そして、これらの関係は幾何学的にＲ，Ｇ、８のいづれ
の組合せにおいても同様な死角関係が生ずることは勿論
のことである。

ところで、第２図に示す様に、目の網膜に於ける色に対
する識別感覚は、例えば、昭和６１年５月２０日株式会
社朝倉書店発行の「画像工学ハンドブック」３２．３３
頁に記載されているように、Ｗｌ膜中心に於いてはＢに
対する第３色覚異常で青色が他の色との区別が困難であ
り、その外側では次にＧの正常色覚領域で外側がＲに対
する第２色覚異常領域とされる生理学的な器官特性があ
り、したがって、目のｍ膜に於ける色の識別感覚は青が
他の色との識別感覚で最も鈍いことになり、そのため、
この出願の発明においてはＢをダイクロイックミラーに
対する直進光として、ＧとＲを側方から反射、入射させ
るようにし、それによって大きな死角δを生ずるＢを直
線にし、スクリーン上に僅かに線を形成するＢをして識
別困難性を逆に積極的に利用しており、したがって、ダ
イクロイックミラーはＢの光を直進光にしてスクリーン
上の線の発生、特に、ダイクロイックミラーの交叉部に
於いて生ずる線の視覚上の識別困難性を有効に利用して
いるものである。

又、ハロゲンランプ１３の後部から両側を経て液晶パネ
ル１５．１６．１７を囲繞してダイクロイックミラー１
６．１７の両先端の両側部にかけてはハロゲンランプ１
３からの光が全て内側で反射して液晶パネル１５．１６
．１７のいづれにも入射するように曲折した凹型の全反
射ミラー２２が設けられている。

したがって、液晶パネル１５．１６．１７、及び、ダイ
クロイックミラー２０．２１の交叉角は上述の如くした
ものである。

そして、ダイクロイックミラー２０．２１の前部には投
影レンズ２３が設けられている。

又、ケーシング本体３内部の投影レンズ２３の前部に第
６図に示す様に、全反射ミラー２４が介装されている。

尚、Ｂの液晶パネル１５にはＢ用の色フィルタ２５が添
接されているが、それは第４図に示す様に、直進光はＧ
とＲの光が除去された光が投影レンズ２３に入射するが
、１００％Ｂのみではなく、ＧとＲに近い色の光がダブ
ラて透過するために、Ｂの色合いのみを透過させるべく
設けであるものである。

即ち、ＧとＲの光はダイクロイックミラー２０と２１に
よる反射のため、フィルタリングされて波長のバンド幅
が狭くなり、そのため色度がシャープになるが、Ｂの光
は直進光でバンド幅が狭くならないためである。

そして、これらの光路については第１図の直線に記す通
りである。

尚、各液晶パネル１５．１６．１７は各々Ｂ、Ｇ、Ｒの
光のみの画像を形成するために、各画素の配列は緻密に
され、一般のカラー液晶パネルの３倍の集積度を有する
ものである。

〈実施例−作用〉 上述構成において、例えば、野外等にて放送テレビの画
像を鑑賞するに際しては一対の蓋４．６を図示しないス
トッパまで一定角度に開き、バッテリー装置１１のスイ
ッチを入れて電子駆動装置１０を作動させることにより
、各８１Ｇ、Ｒの液晶パネル１５．１Ｇ、１７には各々
Ｂ、Ｇ１Ｒのテレビ画像が色別に形成され、光源のハロ
ゲンランプ１３が点灯されると、その白色光は四方に放
則するが囲繞して設置されている全反射ミラー２２によ
り反射集光されて、各フレネルレンズ１４、ｉａ、１９
から各液晶パネル１５．１６．１７を通り、第１段のダ
イクロイックミラー２０．２１に入射されて９０°以下
で交叉するＧのダイクロイックミラー２０．　Ｒのダイ
クロイックミラー２１によりＧの光とＲの光のほとんど
が反射されてＢの光はＢ用の色フィルタ１５を通過して
直進する。

そして、両側に反射されたＧの光とＲの光は反射して１
つの光軸に集光され、一旦全反射ミラー３１による反射
を得た後、ロスのない明るさで投影レンズ２３を通過し
、蓋４の全反射ミラー５により反射されて他の蓋６のス
クリーン９に入り、その液晶パネル７を透過して視認さ
れ、この際、外乱光は偏光板と偏光保持反射面８により
ほとんど反射されないために、Ｇ、Ｂ、Ｒの光情報の入
り交じったカラー画像がスクリーン９上に投影されて鑑
賞されることが出来る。

、そして、鑑賞終了後はスイッチを切り、蓋４．６をケ
ーシング本体３に折りたたむことにより、弁当箱型にコ
ンパクトなハンディ−なケースにされて所定に持ち運ば
れる。

而して、当該実施例において、−軸に集光するダイクロ
イックミラー２０．２１に於いては第５図に示す様に、
前述した如く各ダイクロイックミラー２０１２１に厚み
ｔがあるために、δの死角が形成され、前述した如く視
覚状Ｂの光による他の色の識別が劣るＢを直進光として
用いているものの僅かで必るが該タヒ角δによる線がス
クリーン上にも形成され、鑑賞に好ましくない場合が出
るおそれがある。

そこで、これに対処するに第７図に示す実施例の様に、
第１図に示す実施例のダイクロイックミラー２（）、２
１の代わりに互いに交叉するダイクロイック反射面２５
．２６を有するダイクロイックプリズム２８．２９．３
０を該ダイクロイック反射面２５．２６を密接させて設
置することにより、上述実施例同様にＢ用の液晶パネル
１５、Ｇ用の液晶パネル１６、Ｒ用の液晶パネル１７か
ら各々の形成画像情報を有する光がダイクロイックプリ
ズム２８．２つ、３０に入射すると、Ｂの光は直進して
透過し、Ｇの光、及び、Ｒの光は各々反射面２５．２６
から反射して光軸に集光されて投影レンズ２３に入射さ
れ、この場合、ダイクロイックプリズム２８．２９．３
０の各ダイクロイック反射面２５．２６は相互に密接に
厚みがないために、第５図に示した様な死角δが形成さ
れず、したがって、投影される画像上にも当該死角δに
よる線は現れず、スクリーン上には歪みのない、又、児
難い線等の現れない鮮明なカラー画像を形成させて視認
することが出来る。

又、第８図に示す実施例は、液晶パネル１５．１６．１
７を直角コの字型に配設し、ハロゲンランプ１３の投影
レンズ２３側と反対側に凹面鏡１２′　を設けて投影レ
ンズ２３側、及び、その両側に液晶パネル１５．１６．
１７とは逆向きの直角コの字型にコンデンサレンズ３１
．３１．３１を配設しハロゲンランプ１３、及び、ダイ
クロイックミラー２０１２１の両側にハの字型の全反射
ミラー２２’　、２２’・・・を一対づつ設けてハロゲ
ンランプ１３からの光を全て平行光線になるようにした
態様でおり、各液晶パネル１５．１６．１７の前に偏光
パネル３２．３２．３２を併設し、より光の利用度が高
く、又、各機構部の設計、及び、製造がよりし易くなる
ようにした態様である。

而して、かかる実施態様においては、全反射ミラー２２
’　、　２２’・・・を画像投影の際には開き、持ち運
び等の携帯に際してはケーシングに折りたたみ小型コン
パクト化することも出来る。

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、各液晶パネルをカ
ラー画像形成用ではなく、モノクローム画像形成用にす
ることにより、モノクロ−゛ム画像投影にすることが出
来るようにしたり光源から液晶パネルを経てダイクロイ
ックミラーの光まで平面反射ミラーヲ上設して光のロス
をより少くしたりする管種々の態様が採用可能である。

又、適用対象は放送によるテレビ画像の拡大投影のみな
らず、ビデオテレビの拡大投影に対しても適用可能であ
り、スクリーンは直視型、或は、反Ｉ’ｌｌに用いるこ
とは勿論のことであり、当業者にとり単なる設計変更の
対象にすぎないものである。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に液晶テレビの
カラー画像投影装置において、光源の後方から前方のダ
イクロイック反射面にかけて全反射ミラーを囲繞し、内
部にて２枚のダイクロイック反射面を交叉設けたことに
より、光源からの光が液晶パネルのいづれかに入って投
影レンズまでの光路を短縮することが出来、光の拡散に
よるロスを確実に押え、光の有効利用が出来るという優
れた効果が奏される。

又、液晶パネルと投影レンズとの間の距離をも短くする
ことが出来るために、拡大率を大きくすることが出来、
ハンディ−でコンパクトな携帯用等の投影装置であって
も比較的短い距離のスクリーンに対しても大きな画像投
影を行うことが出来るという優れた効果が秦される。

したがって、在来態様に比し、スクリーン上に投影され
たカラー画像は明るく鮮明であるという効果も秦される
。

特に、一対のダイクロイック反射面をＧとＲのダイクロ
イック反射面とすることにより視角上地の色はど敏感で
ないＢの光を直進させることが出来、したがって、結果
的に高価なダイクロイックミラーやプリズムを２枚のみ
用いることが出来て低コストのカラー画像投影装置を得
ることが出来るという効果も奏される。

更に、直進光Ｂはダイクロイックミラーの死角があって
も、スクリーン上に色ムラせず線の生ずることが出来る
が、更にＢの色フィルタを入れることにより、より鮮明
なカラー画像が再生出来る。

而して、反射、透過されるダイクロイックミラーの３つ
のカラー画像情報を有する色画像を一軸の光軸に集光す
るに互いに交叉する反射面を有するダイクロイックプリ
ズムを用いることにより、各反射面の交叉部に反射光の
死角が生ずることがなく、したがって、スクリーン上に
投影される画像に当該死角に基づく線等が現れず、その
ため、拡大されて投影された画像が見難い等ということ
がなく、鮮明で均一な画像の鑑賞が行え得るという優れ
た効果が秦される。

更に又、ハロゲンランプ等の光源に投影レンズ向きとそ
の両側にコンデンサレンズを設けて全ての光が平行に照
射するようにしたことにより、光の利用度が高く、より
明るく鮮明な画像がスクリーン上に投影されるという効
果があり、又、ダイクロイック反射面に対する液晶パネ
ルの配設を９０°に出来る等の設計、及び、製造組み付
は等に自由度が大きく得られるという効果があるばかり
でなく、ケーシングの両側に配設する全反射ミラーを画
像投影時は聞き、携帯や搬出、格納等の際にはケーシン
グに折りたたむことが出来るために、場所を取らず取り
扱いがし易いという優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の詳細な説明図であり、第１図は
１実施例の全体概略平面模式図、第２図は光の色の視角
分布図、第３図は全体概略斜視図、第４図は赤、青、緑
の波長分布のグラフ図、第５図はダイクロイックミラー
に対する青、緑、赤の入射光の交角模式図、第６図は第
３図側面透視図、第７図は別の実施例の第１図相当概略
平面図、第８図は他の実施例の第１図相当概略平面図で
ある。 １３・・・光源、　　２３・・・投影レンズ、２０、２
１・・・ダイクロイックミラー、１５．１６．１１・・
・液晶パネル、 １・・・カラー画像投影装置、 ２２・・・全反射ミラー、　　２５・・・色フィルタ、
２８．２９．３０・・・ダイクロイックプリズム、３１
・・・コンデンサレンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と投影レンズとの間に複数枚のダイクロイッ
   ク反射面と液晶パネルが介装されているカラー画像投影
   装置において、光源側から所定距離の前方で投影レンズ
   との間に２つのダイクロイック反射面を交叉して設け、
   而して光源の側部から該２つのダイクロイック反射面の
   両側にかけて複数の全反射ミラーを囲繞して配設し、更
   に上記ダイクロイック反射面の投影レンズ側を除く３側
   に液晶パネルを配設し少くとも中央の液晶パネルには色
   フィルタを付設したことを特徴とするカラー画像投影装
   置。
2. （２）光源と投影レンズとの間に複数枚のダイクロイッ
   ク反射面と液晶パネルが介装されているカラー画像投影
   装置において、光源側から所定距離の前方で投影レンズ
   との間に２つのダイクロイック反射面を交叉して設け、
   而して光源の側部から該２つのダイクロイック反射面の
   両側にかけて複数の全反射ミラーを囲繞して配設し、更
   に上記ダイクロイック反射面の投影レンズ側を除く３側
   に液晶パネルを配設し少くとも中央の液晶パネルには色
   フィルタを付設し、一方上記光源に投影レンズ向きとそ
   の両側向きの３つのコンデンサレンズを併設したことを
   特徴とするカラー画像投影装置。