JPS6392190A - カラ−テレビ画像投影装置 - 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〉 開示技術は白黒テレビの画像をカラー化してスクリーン
上に鮮明に拡大して投影する装置の構造技術分野に属す
る。

く要旨の概要〉 而して、この出願の発明はケースの内部所定位置に設置
された光源とスクリーンに対接して設けられた投影レン
ズとの間に赤、青、緑の色別に反射するダイクロイック
ミラーを介装した複数の色別光系統の各々に、画像形成
用の電子制御装置の駆動源に接続されたモノクローム液
晶パネルを介装して１つのイメージレンズの同一光軸上
にその画像を結像するようにしたカラーテレビ画像投影
装置に関する発明であり、特に、白色光の色分解におい
て、一対のダイクロイックミラーを赤、青色の反ｑｌ用
に緑色に対しては全反射ミラーを用いダイクロイックミ
ラーのサイズを小型化し、その設定数を少くするように
し、更には、モノクローム液晶パネルを光源と投影レン
ズ間に設置して鮮明で明るいカラー画像をスクリーン上
に投影することが出来るようにしたカラーテレビ画像投
影装置に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、産業社会や市民社会に於て情報伝達は著る
しく重要な機能を有するようになってぎてあり、このう
ちテレビ画像は極めて有効で一時に多量の情報を伝達す
ることが出来るために広く用いられているが、これまで
のブラウン管タイプのテレビ画像はブラウン管のサイズ
が一定であるために、個人、或は、少数のグループに対
する情報伝達機能しか持ってあらず、スクリーン上に拡
大した画像を投影して不特定多数の人に多量の情報を一
挙に伝達する機能を有する技術の出現が期待されてきた
。

これに対処するに、例えば、ビデオテレビプロジェクタ
等も開発されているが、明るさが不充分である不具合が
あり、しかも、側方からのｐＡ認はし難いという難点が
おり、鮮明な拡大画像の投影であって、カラー画像とし
て投影されることが望まれていた。

而して、近時液晶パネルを用いた液晶テレビが出現され
、所謂ポケットテレビ等の小型テレビが実用化されるよ
うになり、液晶パネルが光透過性であることから液晶パ
ネルに光源からの光を透過させて投影レンズにより拡大
画像をスクリーン上に拡大する技術が研究され、一部試
験的には実用化されるようにすらなってきている。

しかしながら、カラー液晶テレビはその画素が粗いため
に、スクリーン上の投影された拡大画像もきめが粗く、
ちらつき易くて視認するに目が疲れるという不具合がお
った。

そのため、技術開発の当然の勢いとしてきめの細かいモ
ノクローム液晶パネルに対する光源からの光を透過させ
てスクリーン上にカラー化した影像を拡大投影する技術
が開発されるようになってきている。

而して、この場合、１つの光源からの光を赤（Ｒ）、青
、（Ｂ）、緑（Ｇ）（以下単にＲ，Ｂ、Ｇと略称）の色
別光系統に別けてそれぞれモノクローム液晶パネルにＲ
，Ｂ、Ｇの光を透過させ、投影レンズによりスクリーン
上に拡大投影して重畳するようにし、カラー画像を投影
する技術が研究され、例えば、特開昭６０−３２９１号
発明にみられるように、この色別光系統に特定の色の波
長のみを反射させ、他の色の光は透過させる所謂ダイク
ロイックミラーを用いた技術が用いられている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、該種ダイクロイックミラーを用いた色系
統別のモノクローム液晶パネルに対する光透過に基づく
カラーブレビ画像投影は原理的に３つのダイクロイック
ミラーを用いねばならない。

さりながら、ダイクロイックミラーは市販されてはいる
ものの、極めて高価であり、特に、そのサイズが大きく
なればなるほど高価であるために、結果的に投影装置が
コスト高につく不利点があり、潜在的に大きな需要に対
する量産供給体制が実現出来ない障害となっている難点
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モノクロ
ーム液晶パネル利用のカラー化した画像のスクリーン上
への拡大投影の問題点を解決すべき技術的課題とし、モ
ノクローム液晶パネルの画素の細かさの利点を利用し、
低廉価で量産体勢で供給出来る利点をも利用し、更に、
ダイクロイックミラーの良さを生かしながらも、可及的
にその使用数を少くし、又、サイズを小さくし、それに
もかかわらず、何らカラー化された画像の拡大投影に支
障をきたざないようにし、投影レンズを１つにして装置
全体をコンパクトにし、コストダウンを図ることが出来
、情報の安定伝達を確立することが出来るようにして情
報産業におけるテレビ技術利用分野に益する優れたカラ
ーテレビ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）小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ｊホ問題点を解決するために、光源からの光は集
光レンズにより絞られて熱線反射フィルターにより赤外
線を除去されて反射された光は第１段の一対のダイクロ
イックミラーの中間に焦点を有するように絞られて、該
−対のダイクロイックミラーのそれぞれにより、例えば
、ＲとＢとが反射されＧは透過して全反射ミラーにより
反射され、ダイクロイックミラーのサイズを小さくし、
その数を少くし、各々駆動装置により同期作動するモノ
クローム液晶パネルの原画を通過し、そのプロセスにお
いて、モノクローム液晶パネルに添設されたフレネルレ
ンズ等の集光レンズにより絞られて後段の一対のダイク
ロイックミラーの間に焦点を有するような集光レンズの
作用により、結果的に前段と後段の各々のダイクロイッ
クミラーも最小のサイズのものが、しかも、一対づつの
み設定数を少くして用いられ、他は全反射ミラーにより
同一光軸にて光源と投影レンズから等距離にモノクロー
ム液晶パネルが配設されていることによりイメージレン
ズにより結像され、投影レンズによりあおり作動を介し
歪のないカラー画像をスクリーン上に拡大して投影され
、鮮明なカラー画像が不特定多数の人により側方からも
視認することが出来、而して、各色別の光系統に於いて
はそれぞれＲ，Ｂ、Ｇの色フィルターを介装することに
よりシャープで鮮明なカラー画像がスクリーン上に光源
され、而して、ダイクロイックミラーの第１段階以降の
部分と光源からの集光レンズによる光反射部分は遮断さ
れ、コールドミラーや熱線反射フィルターにより熱発生
部が離隔されて冷却されるようにし、各色別系統に於け
るモノクローム液晶パネルの作動機能が熱によりｊｏわ
れない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１実施例を図面に基づいて説明
すれば以下の通りである。

図示実施例はモノクローム液晶パネルに形成されるモノ
クローム画像をスクリーン上に歪なく拡大し、正面は勿
論のこと、側方からもシャープで鮮明できめの細かいカ
ラー化された画像を視認することが出来るようにするカ
ラーテレビ画像投影装置１の態様でおり、第１図に示す
様にハンドル２を有して可搬式にされ、そのポータプル
なケース３の内部にはモノクロームの放送、或は、ビデ
オテープからのテレビ画像をカラー化してスクリーン上
に拡大投影する機構部が全て収納されているコンパクト
な形状にされている。

而して、ケース３の側面視の一側寄りにはモノクローム
液晶パネルに対する画像形成用の周知の電子装置から成
る駆動部４が設けられ、その下部には交流直流交換器（
ＡＣアダブチ−）５が設けられている。

又、中央の光系統部６を介しての仙側寄りには光源部７
が設けられ、その−側面の内側上部にはモータ１０が設
けられ、プーリ、ベルト等のミッション１１を介して冷
却ファン１２が設けられ、ケース３の下部の吸気口１３
から外気を導入し、上部の排気口１４から外気を排気し
て光源部７内の発生熱を強制的に冷却することが出来る
ようにされている。

そして、モータ１０の下部−側寄りに周知の白色光の光
源１５が設けられて、その下部には第一段の集光レンズ
１６が設けられると共に、更にその下段には吹込焦点形
成用の第二段の集光レンズ１７が設けられ、その下部に
は周知のコールドミラー１８が設けられて赤外線のみを
通過させ、その伯の光は反射させて光系統部６内の昇温
を防止するようにされている光源部７と、光系統部６と
は熱伝導性の低い石綿製等の熱遮断壁１９が設けられて
その下部に一体延設のコールドミラー１８の側部には該
コールドミラー１８からの反射光線を通過させ、更に、
赤外線を反射させる市販の熱線反０＝Ｊフィルター２０
が配設されて光源部７と光系統部６の熱遮断を行い、光
系統部６内の昇温を上記コールドミラー１８、冷却ファ
ン１２と三重に防止するようにされている。

そして、光系統部６の下部には光源部７よりからＲのみ
を反射し、他は透過させる市販のダイクロイックミラー
２１、及び、Ｂのみを反射させてＧを透過するダイクロ
イックミラー２２、及び、通常の全反則ミラー２３が設
けられてそれぞれ光源１５奇りの白色光から各々Ｒ，Ｂ
、Ｇのみを３つの色系統別に反ｑ４するようにされてい
る。

蓋し、ダイクロイックミラーの機能は横軸に波長λと透
過率（縦軸）については第２．３．４図に示す様にＲ，
Ｂに比しＧの透過率が悪く、したがって性能とコストの
点からＧについては全反射ミラーが好ましいからである
。

而して、各々のダイクロイックミラー２１．２２、及び
、全反射ミラ−２３上部にはＲ色フィルター２４．８色
フィルター２５．０色フィルター２６が設けられて各々
反射されるＲ、Ｂ、Ｇの色彩をシャープにするようにダ
イクロイックミラー２１．２２、全反射ミラー２３と共
動して各色系統を確実にするように機能している。

色フィルターに入射する光はダイクロイックミラーによ
り、既にＲ，Ｂ、Ｇに分解されているので、光の損失は
少い、即ち、従来の如く、白色光を色フィルターに透過
すると当該の包収外の光はフィルターに吸収され損失が
大きい。

而して、第二段の集光レンズ１７の焦点距離は第−Ｒダ
イクロイックミラー２１と第二のＢダイクロイックミラ
ー２２の中間にその焦点を有するようなレンズにされて
おり、高価なダイクロイックミラーを２枚のみに、しか
も、そのサイズを可及的に小さくすることにより、コス
トダウンを図れることが出来るように機能しており、最
後の全反射ミラー２３がダイクロイックミラーではなく
、機能に実質的な影響が無いことによりダイクロイック
ミラーの枚数を少くされて低コスト化を図るようにされ
ている。

そして、ダイクロイックミラー２１．２２、全反射ミラ
ー２３の上部の所定位置であって、光源１５から等距離
の位置にはこれまで実用化可能に開発されている同一機
能のモノクローム液晶パネル２７．２８．２９が設置さ
れて駆動装置４に接続されてそれぞれＲ，Ｂ、Ｇ画像に
対応する同一のモノクローム原画を同期的に形成するよ
うにされており、更に、各モノクローム液晶パネル２７
．２８．２９の下面には集光レンズとしてのフレネルレ
ンズ３０．３１．３２が添設されて各モノクローム液晶
パネル２７．２８．２９を透過する光を絞りこむように
されている。

そして、各モノクローム液晶パネル２７．２８．２９の
上部所定の位置にはこれに対応して全反射ミラー３３、
Ｂのみを反射するダイクロイックミラー３４、Ｇのみを
反則するダイクロイックミラー３５が設けられてそれら
の反射光が同軸上に在るように角度を設定されており、
ダイクロイックミラー３５の駆動装置４寄りに設定位置
に設けられたイメージレンズ３６に対して各モノクロー
ム液晶パネル２７．２８．２９は等距離に在るようにさ
れると共に、各液晶パネルの透過光がダイクロイックミ
ラー３４と次のダイクロイックミラー３５との間に焦点
を持つようにフレネルレンズ３１．３２があり、しかも
、全反射ミラー３３、ダイクロイックミラー３４、ダイ
クロイックミラー３５による同一光軸上の像がイメージ
レンズ３６によって結像されるような光の絞りを与える
ような各フレネルレンズ３０１３１．３２にされている
。

したがって、前段のダイクロイックミラー２１．２２同
様に後段のダイクロイックミラー３４．３５も可及的に
そのサイズを小さくされ、そのうえ、全反射ミラー３３
を用いること１こより２枚のみのダイクロイックミラー
とされ、画像投影装置１のダイクロイックミラーは全て
で４枚であり、全ての反射をダイクロイックミラーで行
う場合の６枚に比し２枚数が少いうえにそのサイズも可
及的に小ざくされて高価なダイクロイックミラー使用に
よるコストダウンを図ることが出来るようにされている
。

そして、光系統部６にはコールドミラー１８、熱線反射
フィルター２０により赤外線が入って来ないために各モ
ノクローム液晶パネル２７．２８．２９の赤外線による
温度上昇を介しての機能低下が生じず、常に安定した原
画形成開催を維持することが出来る。

そして、ケース３の駆動部４の上部には遮光ベローズ３
７を介してあおり装置を成す円筒３８が投影レンズ３９
を有して調節ネジ４０により姿勢変位自在にされており
、図示しないスクリーンに対する側方からの視認可能な
歪のない画像を投影することが出来るようにされている
。

〈実施例−構成〉 上述構成において、室内の型面や野外の所定のスクリー
ンに対して放送テレビやビデオテレビのモノクローム画
像をカラー化し拡大して投影するに際し、スクリーンに
対向する所定位置にカラーテレビ画像投影装置１をセッ
トし、プラグ８を電源に差し込んで交流直流交換器５を
介して駆動装置４を稼動すると、各モノクローム液晶パ
ネル２７．２８．２９には同期的に同一モノクローム画
像画成され、光源部７に於ては光源１５が点灯して白色
光を投すると共に、モータ１０が回転して冷却ファン１
２を回転させ、吸気口１３から外気を吸入し、排気口１
４から排気して光源１５、及び、駆動モータ１０による
発熱を強制冷却する。

そして、光源１５からの白色光は集光レンズ１６より第
二段の集光レンズ１７を経てコールドミラー１８で赤外
線を透過させ、赤外線以外の光を反射させ、更に、熱線
反則フィルター２０を透過して更に、赤外線を除去する
ように二重の発熱抑止を図りダイクロイックミラー２１
に入射する。

したがって、冷却ファン１２、コールドミラー１８、熱
線反則フィルター２０、及び、熱遮熱壁１９により光源
部７内の熱は光系統部６には三重、四重に入熱されず、
又、光源部７に於ては冷却ファン１２を介して外気導入
による冷却が図られる。

而して、光系統部６に於ては第一段のダイクロイックミ
ラー２１に入射した白色光のうちＲのみが反則され、Ｂ
とＧは通過し、第二段のダイクロイックミラー２２によ
りＢのみが反射され、残りのＧは全反射ミラー２３によ
り効率良く反射されて３系統の色別光系統にＲ，Ｂ、Ｇ
が同一作動で同期的に原画を形成している各モノクロー
ム液晶パネル２７．２８．２９を通り、その裏面に添設
されている集光レンズとしてのフレネルレンズ３０．３
１．３２に絞られて第二段の全反則ミラー３３、ダイク
ロイックミラー３４、ダイクロイックミラー３５に入射
される。

その間、各色別光系統に於てはＲ，Ｂ、Ｇに対する色フ
イルタ−２４，２５，２６が介装されていることにより
、最もシャープな色合いのＲ，、Ｂ、Ｇが全反射ミラー
３３、ダイクロイックミラー３４、ダイクロイックミラ
ー３５に入射され、それぞれ反射されて同一光軸上にイ
メージレンズ３６に入射され、投影レンズ３９に結像し
、調節ネジ４０により所定のあおり作用を与えられて図
示しないスクリーン上に歪のない拡大画像を各々投影さ
れるが、同一光軸上であるために、図示しないスクリー
ン上に於ては重畳され、したがって、各モノクローム液
晶パネル２７．２８．２９に形成されたモノクローム画
像はカラー化されて投影され、しかも、色フイルタ−２
４，２５，２６によりシャープな色合いにされ、そのう
え、原画がモノクローム液晶パネル２７．２８．２９に
形成されているために、画素が細かであることにより、
スクリーン上に於てもきめの細かな鮮明な画像として投
影される。

そして、光系統部６には赤外線が入っておらず、又、遮
熱壁１９、及び、熱線反則フィルター２０により光源部
７内の熱風が光系続部６内に入ることがないために、温
度は上昇せず、したがって、各モノクローム液晶パネル
２７．２８．２９の画像形成機能は何ら経時的に損われ
ることはない。

勿論、全反射ミラー３３、ダイクロイックミラー３４．
３５を介してのモノクローム液晶パネル２７．２８．２
９のイメージレンズ３６、及び、光源１５からの距離は
同一距離に在るために、重畳された画像のずれ等はなく
、際立った鮮明さの画像が拡大し投影されることになる
。

又、スクリーン上に投影される画像はあおり機構により
投影されるために、側方からの全て直前からの視認と同
様に鮮明な拡大画像を視認することが出来る。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るもの
でないことは勿論であり、例えば、駆動装置にビデオ装
置を接続する専任々の態様が採用可能でおる。

そして、設計変更的には色別光系統の各モノクローム液
晶パネルに添設する集光レンズは、フレネルレンズ以外
にも通常の凸レンズを設ける等も可能である。

又、使用態様は窄内や野外は勿論のこと、船舶、航空機
、或は、自動車等にも装置することが出来ることも勿論
のことでおる。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に３つのモノク
ローム液晶パネルに対し１つの白色光源からの光をダイ
クロイックミラーを介してＲ，Ｂ、Ｇの色別光系統に透
過し、各々の色合いにカラー化して得たモノクロームの
きめ細かな画像を投影レンズによりスクリーン上に重畳
して拡大投影することにより、きめ鮮明なカラー化され
た画像を観賞することが出来るという効果が奏され、又
、カラー液晶テレビに比し低コストのモノクローム液晶
テレビを利用することにより低価格化して提供すること
が出来るという効果が秦される。

又、モノクローム液晶パネルを用いることにより、画像
投影装置がポータプル式に出来、装置仝休をコンパクト
化することが出来る利点もある。

而して、白色光源をダイクロイックミラーにより色別系
統に分けるに際し２つのダイクロイックミラーを用いて
赤色と青色を反射させ、反射効率の悪い緑に対しては全
反射ミラーを用いるようにしたことにより、ダイクロイ
ックミラーを一対にしてもそのサイズを小さくすること
が出来、ダイクロイックミラー自体の数を少くし、高価
なダイクロイックミラーを低価格化することが出来、装
置全体のコストダウンを図ることが出来るという優れた
効果が秦される。

又、色系銃側のモノクローム液晶パネルを光源と投影レ
ンズから等距離に設けるように３つの像を色ずれなく、
鮮明に投影することが出来る効果もあり、上述２つのダ
イクロイックミラーを小サイズにしてコストダウンを図
ることも出来る効果が奏される。

更に、投影レンズに対しダイクロイックミラーによる色
別反射像も同軸上に結像するようにしたことにより、重
畳された実像が歪なく鮮明に投影することが出来る優れ
た効果が秦される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の１実施例の説明図であり、第１
図は全体概略１！断面図、第２．３．４図はダイクロイ
ックミラーの色別波長と透過率の特性グラフ図である。 １５・・・光源、　３９・・・投影レンズ、２１・・・
ダイクロイックミラー、　　４・・・駆動装置、２７・
・・モノクローム液晶パネル、 １・・・カラーテレビ画像投影装置、 ２３・・・全反射ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と投影レンズとの間にダイクロイックミラー
   を介装した複数の色別光系統の各々に駆動装置に接続さ
   れたモノクローム液晶パネルを介装したカラーテレビ画
   像投影装置において、光源からの白色光を二枚のダイク
   ロイックミラーを用いて赤色光と青色光を反射分離し、
   緑色に対しては全反射ミラーを用いることを特徴とする
   カラーテレビ画像投影装置。
2. （２）光源と投影レンズとの間にダイクロイックミラー
   を介装した複数の色別光系統の各々に駆動装置に接続さ
   れたモノクローム液晶パネルを介装したカラーテレビ画
   像投影装置において、画像を重畳する手段として二枚の
   ダイクロイックミラー、一枚の全反射ミラーを用い、而
   してダイクロイックミラーと全反射ミラーをそれらの画
   像が一軸上にあるように配列したことを特徴とするカラ
   ーテレビ画像投影装置。