JP2003315693A - Image display element and projector device using the same - Google Patents

Image display element and projector device using the same

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JP2003315693A
JP2003315693A JP2002124272A JP2002124272A JP2003315693A JP 2003315693 A JP2003315693 A JP 2003315693A JP 2002124272 A JP2002124272 A JP 2002124272A JP 2002124272 A JP2002124272 A JP 2002124272A JP 2003315693 A JP2003315693 A JP 2003315693A
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JP
Japan
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light
image display
transparent substrate
fresnel lens
transparent
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002124272A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Murayama
任 村山
Koichi Kimura
宏一 木村
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication of JP2003315693A publication Critical patent/JP2003315693A/en
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  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display element which can be made thin with an inexpensive and simple structure and a projector device which uses the same and to thereby reduce the total cost and overall size of the projector device. <P>SOLUTION: The image display element 100 is provided with a transparent substrate 21, an optical modulation part 15 which is provided on one surface of the transparent substrate 21 and optically modules incident light through electromechanical operation, and a Fresnel lens 19 which is provided on the other surface of the transparent substrate 21 and refracts light transmitted through the transparent substrate 21. Then the projector device is equipped with the image display element 100, a light source which introduces the light into the image display element 100, and a signal processing part which converts image data into a driving signal for the optical modulation part 15, and the projector device performs ON/OFF control over the optical modulation part 15 according to the image data to enlarge and project a formed image through the Fresnel lens 19. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、導入した光を電気
機械動作によって光変調して画像を形成する画像表示素
子及びこれを用いたプロジェクタ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display element for optically modulating introduced light by electromechanical operation to form an image, and a projector device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】静止画又は動画をスクリーンに投影して
拡大画像を表示するものにプロジェクタ装置がある。こ
の種のプロジェクタ装置には、投影画像の元となる画像
を液晶表示素子(LCD)を用いて表示し、このLCD
に光源からの光を透過させて、LCDに形成した画像を
スクリーンに拡大結像させて投影するものがある。
2. Description of the Related Art There is a projector device for displaying a magnified image by projecting a still image or a moving image on a screen. In this type of projector device, an image that is a source of a projected image is displayed using a liquid crystal display element (LCD),
In some cases, the light from the light source is transmitted, and the image formed on the LCD is enlarged and formed on the screen for projection.

【0003】LCDは、導電性透明膜を形成した一対の
透明基板間に、配向した液晶を入れて封止し、これを偏
光方向を直交させた偏光板で挟み、導電性透明膜に電圧
を印加することで、液晶分子を基板に対して垂直に配向
し、光源からの光の透過率を変化させることにより画像
を表示する。ところが、LCDは、光源からの光を偏光
板や配向した液晶分子同士の間に透過させるため、光利
用効率が低下すると共に、液晶の注入・配向等の煩雑な
製造工程が必要であり、しかも、印加電圧が高く、且つ
高速駆動が困難な欠点があった。
In an LCD, an oriented liquid crystal is put between a pair of transparent substrates having a conductive transparent film and sealed, and this is sandwiched between polarizing plates whose polarization directions are orthogonal to each other, and a voltage is applied to the conductive transparent film. By applying, the liquid crystal molecules are aligned vertically to the substrate, and the transmittance of light from the light source is changed to display an image. However, the LCD transmits the light from the light source between the polarizing plate and the aligned liquid crystal molecules, so that the light utilization efficiency is lowered and a complicated manufacturing process such as injection and alignment of the liquid crystal is required. However, there are drawbacks that the applied voltage is high and it is difficult to drive at high speed.

【0004】そこで、LCDと比較して高速変調が可能
で、デジタル画像を高画質で表示することに優れ、光源
からの導入光を電気機械動作によって光変調する光変調
部を備えたプロジェクタ装置が提案されている。このプ
ロジェクタ装置は、図13に示すように、ガラス基板等
からなる透明基板1の一方の面に光変調部3を設け、透
明基板1の他方の面に、透明基板1から離間させてレン
ズ5を対向配置し、図中右方の図示しない光源から出射
した光をレンズ5によって屈折させ、その屈折光を光変
調部3に透過させることにより、光変調部3に形成した
画像7aを、図示しないスクリーンに投影画像7bとし
て拡大結像する。
Therefore, a projector device is provided which is capable of high-speed modulation as compared with an LCD, is excellent in displaying a digital image with high image quality, and has an optical modulator for optically modulating the introduced light from the light source by electromechanical operation. Proposed. In this projector device, as shown in FIG. 13, a light modulator 3 is provided on one surface of a transparent substrate 1 such as a glass substrate, and the other surface of the transparent substrate 1 is separated from the transparent substrate 1 by a lens 5. Are arranged opposite to each other, light emitted from a light source (not shown) on the right side of the drawing is refracted by the lens 5, and the refracted light is transmitted to the light modulating portion 3, whereby an image 7a formed on the light modulating portion 3 is illustrated. The image is enlarged and formed as a projected image 7b on the screen.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気機
械動作によって光変調する光変調部を備えた上記のプロ
ジェクタ装置は、透明基板の他方の面に、レンズを離間
させて対向配置しているため、レンズを透明基板に対し
て確実に固定する保持構造及びそのためのスペースが必
要になると同時に、レンズを高精度に位置決めしなけれ
ばならず、レンズの組付け作業性が悪く、製造コストが
高くなる問題があった。また、透明基板に対して、別体
のレンズを離間させて配置しているため、透明基板とレ
ンズとの距離が光学的に長くなり、プロジェクタ装置の
要部が薄型化困難となって、プロジェクタ装置全体の小
型化が行えない問題があった。
However, in the above projector device provided with the light modulator for performing the light modulation by the electromechanical operation, the lenses are arranged opposite to each other on the other surface of the transparent substrate. A holding structure for securely fixing the lens to the transparent substrate and a space therefor are required, and at the same time, the lens has to be positioned with high precision, so that the lens assembling workability is poor and the manufacturing cost is high. was there. Further, since the separate lens is arranged apart from the transparent substrate, the distance between the transparent substrate and the lens becomes optically long, and it becomes difficult to reduce the thickness of the main part of the projector device. There was a problem that the entire device could not be downsized.

【0006】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、安価で且つ簡素な構造によって薄厚化が可能な画像
表示素子及びこれを用いたプロジェクタ装置を提供し、
もって、プロジェクタ装置全体のコスト低減、小型化を
図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an image display element which is inexpensive and can be thinned by a simple structure, and a projector device using the same.
Therefore, it is an object to reduce the cost and downsize the entire projector device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項1記載の画像表示素子は、透明基
板と、該透明基板の一方の面に設けられ導入した光を電
気機械動作によって光変調する光変調部と、前記透明基
板の他方の面に設けられ該透明基板を透過する光を屈折
させるフレネルレンズとを具備したことを特徴とする。
An image display device according to a first aspect of the present invention for achieving the above object is a transparent substrate and an electromechanical device provided with light introduced on one surface of the transparent substrate. It is characterized by comprising a light modulator for performing light modulation by an operation, and a Fresnel lens provided on the other surface of the transparent substrate and refracting light transmitted through the transparent substrate.

【0008】この画像表示素子では、透明基板の他方の
面にフレネルレンズを設けることで、光変調動作に影響
を与えない側の透明基板の一面を利用して光学系が組み
付けられ、別体のレンズを対面させて設けていた従来構
造に比べ、レンズの組付け作業性が良好になり且つレン
ズとの距離が短くなる。これにより、画像表示素子が簡
素化され、安価且つ薄厚(小型)にできる。
In this image display device, by providing a Fresnel lens on the other surface of the transparent substrate, the optical system is assembled using one surface of the transparent substrate on the side that does not affect the light modulation operation, and a separate body is formed. As compared with the conventional structure in which the lenses are provided facing each other, the workability of assembling the lens is improved and the distance to the lens is shortened. As a result, the image display element can be simplified and can be made inexpensive and thin (small).

【0009】請求項2記載の画像表示素子は、前記フレ
ネルレンズが、前記透明基板と一体に形成されているこ
とを特徴とする。
An image display device according to a second aspect of the invention is characterized in that the Fresnel lens is formed integrally with the transparent substrate.

【0010】この画像表示素子では、透明基板とフレネ
ルレンズとが一部材で構成可能となる。フレネルレンズ
を透明基板と一体に形成するには、透明基板へ食刻して
もよく、一体成形加工してもよい。これにより、透明基
板とフレネルレンズとが、同一の媒質となって且つ両者
の間に境界面も存在しなくなり、境界面での反射が皆無
となって高い透過率が得られるようになる。
In this image display device, the transparent substrate and the Fresnel lens can be constructed by one member. To form the Fresnel lens integrally with the transparent substrate, the transparent substrate may be etched or integrally molded. As a result, the transparent substrate and the Fresnel lens become the same medium, and there is no boundary surface between them, so that there is no reflection at the boundary surface and a high transmittance can be obtained.

【0011】請求項3記載の画像表示素子は、前記透明
基板とは別体で形成したフレネルレンズを、前記透明基
板の他方の面に貼着したことを特徴とする。
An image display device according to a third aspect of the present invention is characterized in that a Fresnel lens formed separately from the transparent substrate is attached to the other surface of the transparent substrate.

【0012】この画像表示素子では、フレネルレンズを
透明基板とは別体で形成することにより、それぞれの部
材に適した材質の選択が可能となる。また、それぞれの
部材に最適な製造方法が採用可能となり、生産性を高め
て製造コストの低減が可能になる。さらに、予め製造し
た異仕様のフレネルレンズの中から所望のものを選択し
て貼着できるようになり、多種多様の画像表示素子の製
造に柔軟に対応可能となる。
In this image display device, the Fresnel lens is formed separately from the transparent substrate, so that the material suitable for each member can be selected. Further, it becomes possible to adopt an optimum manufacturing method for each member, which makes it possible to improve productivity and reduce manufacturing costs. Further, it becomes possible to select and attach a desired one from pre-manufactured Fresnel lenses of different specifications, and it is possible to flexibly deal with the manufacture of a wide variety of image display elements.

【0013】請求項4記載の画像表示素子は、透明基板
と、該透明基板の一方の面に設けられ導入した光を電気
機械動作によって光変調する光変調部と、前記透明基板
の他方の面に固着した第1の透明平板と、該第1の透明
平板の面に対して平行に前記透明基板を挟んで配置した
第2の透明平板と、前記第1及び第2の透明平板の側面
を囲む周壁部材とを具備し、前記光変調部を収容する収
容空間を形成すると共に、前記第1又は第2の透明平板
のいずれかの外面にフレネルレンズを設けたことを特徴
とする。
According to another aspect of the image display device of the present invention, a transparent substrate, a light modulator provided on one surface of the transparent substrate for optically modulating introduced light by electromechanical operation, and the other surface of the transparent substrate. A first transparent flat plate fixed to the first transparent flat plate, a second transparent flat plate arranged in parallel to the surface of the first transparent flat plate with the transparent substrate interposed therebetween, and side faces of the first and second transparent flat plates. A surrounding wall member is provided to form an accommodation space for accommodating the light modulator, and a Fresnel lens is provided on an outer surface of either the first or second transparent flat plate.

【0014】この画像表示素子では、光変調部が封止さ
れる収容空間内に収容され、外部雰囲気から遮断でき、
光変調部の可動薄膜等に埃等等の付着や変質等が防止で
き、光変調動作の信頼性が高められる。また、封止体の
透明平板を利用して光学系が組み付けられ、別体のレン
ズを対面させて設けていた従来構造に比べ、レンズの組
付け作業性が良好になり、且つレンズとの距離が短くな
る。これにより、画像表示素子が簡素化され、安価且つ
薄厚(小型)にできる。
In this image display device, it is housed in a housing space in which the light modulator is sealed and can be shielded from the external atmosphere.
It is possible to prevent dust and the like from adhering to the movable thin film or the like of the light modulation portion, and to improve the reliability of the light modulation operation. Also, compared to the conventional structure in which the optical system is assembled by using the transparent flat plate of the sealing body and the separate lens is provided facing, the workability of assembling the lens is improved and the distance from the lens is improved. Becomes shorter. As a result, the image display element can be simplified and can be made inexpensive and thin (small).

【0015】請求項5記載の画像表示素子は、前記フレ
ネルレンズが、前記第1又は第2の透明平板のいずれか
と一体に形成されていることを特徴とする。
An image display device according to a fifth aspect of the invention is characterized in that the Fresnel lens is formed integrally with either the first or second transparent flat plate.

【0016】この画像表示素子では、透明平板とフレネ
ルレンズとが一部材で構成可能となる。フレネルレンズ
を透明基板と一体に形成するには、透明基板へ食刻して
もよく、一体成形加工してもよい。これにより、透明基
板とフレネルレンズとが、同一の媒質となって且つ両者
の間に境界面も存在しなくなり、境界面での反射が皆無
となって高い透過率が得られるようになる。
In this image display device, the transparent flat plate and the Fresnel lens can be constructed by one member. To form the Fresnel lens integrally with the transparent substrate, the transparent substrate may be etched or integrally molded. As a result, the transparent substrate and the Fresnel lens become the same medium, and there is no boundary surface between them, so that there is no reflection at the boundary surface and a high transmittance can be obtained.

【0017】請求項6記載の画像表示素子は、前記透明
平板とは別体で形成したフレネルレンズを、前記第1又
は第2の透明平板に貼着したことを特徴とする。
An image display device according to a sixth aspect of the invention is characterized in that a Fresnel lens formed separately from the transparent flat plate is attached to the first or second transparent flat plate.

【0018】この画像表示素子では、フレネルレンズと
透明平板とを別体で形成することにより、それぞれの部
材に適した材質の選択が可能となる。また、それぞれの
部材に最適な製造方法が採用可能となり、生産性を高め
て製造コストの低減が可能になる。さらに、予め製造し
た異仕様のフレネルレンズの中から所望のものを選択し
て貼着できるようになり、多種多様の画像表示素子の製
造に柔軟に対応可能となる。
In this image display element, by forming the Fresnel lens and the transparent flat plate separately, it is possible to select the material suitable for each member. Further, it becomes possible to adopt an optimum manufacturing method for each member, which makes it possible to improve productivity and reduce manufacturing costs. Further, it becomes possible to select and attach a desired one from pre-manufactured Fresnel lenses of different specifications, and it is possible to flexibly deal with the manufacture of a wide variety of image display elements.

【0019】請求項7記載の画像表示素子は、前記フレ
ネルレンズと前記光変調部との距離が、前記フレネルレ
ンズの焦点距離よりも短いことを特徴とする。
An image display device according to a seventh aspect is characterized in that a distance between the Fresnel lens and the light modulation section is shorter than a focal length of the Fresnel lens.

【0020】この画像表示素子では、フレネルレンズに
より拡大された像を、正立虚像として観察することがで
きる。
With this image display device, the image magnified by the Fresnel lens can be observed as an erecting virtual image.

【0021】請求項8記載の画像表示素子は、前記光変
調部が、基板に対して接近・離間方向に移動自在に支持
された可動部と、前記可動部及び基板の双方にそれぞれ
対峙して設けた一対の電極とを具備し、前記電極間に駆
動電圧を印加することで発生する静電気力によって、前
記可動部を前記基板に対して吸引動作させ、導入光に対
する透過率を光学的干渉効果により変化させることを特
徴とする。
In the image display device according to the present invention, the light modulating section faces the movable section supported by the movable section so as to move toward and away from the substrate, and the movable section and the substrate, respectively. A pair of electrodes provided, and the electrostatic force generated by applying a drive voltage between the electrodes causes the movable portion to perform an attracting operation with respect to the substrate, thereby reducing the transmittance with respect to the introduced light by an optical interference effect. It is characterized by changing by.

【0022】この画像表示素子では、静電気力によって
可動部が基板に対して吸引動作され、導入光に対する透
過率が変化する。このような光学的干渉効果による光変
調を行うことで、画像表示素子の小サイズ化、低電圧
化、表示動作の高速化が可能になる。
In this image display element, the movable portion is attracted to the substrate by the electrostatic force, and the transmittance for the introduced light changes. By performing optical modulation by such an optical interference effect, it becomes possible to reduce the size of the image display element, reduce the voltage, and speed up the display operation.

【0023】請求項9記載のプロジェクタ装置は、請求
項1〜請求項8のいずれか1項記載の画像表示素子を用
いたプロジェクタ装置であって、前記画像表示素子に光
を導入する光源と、表示用の画像データを前記光変調部
の駆動用信号に変換する信号処理部とを備え、前記画像
データに応じて前記光変調部をオン・オフ制御して形成
した画像を、前記フレネルレンズによって拡大結像させ
て投影することを特徴とする。
A projector device according to a ninth aspect is a projector device using the image display element according to any one of the first to eighth aspects, wherein a light source for introducing light into the image display element, A signal processing unit for converting display image data into a drive signal for the light modulation unit, and an image formed by on / off controlling the light modulation unit according to the image data is formed by the Fresnel lens. It is characterized in that the image is enlarged and projected.

【0024】このプロジェクタ装置では、光変調部に形
成した画像が透明基板又は透明平板に設けたフレネルレ
ンズによって拡大されて投影される。そして、光変調部
が簡素な構造となるため、画像表示素子はレンズとの距
離が短くなる。これにより、プロジェクタ装置の要部が
薄型となり、プロジェクタ装置全体の小型化が可能とな
る。
In this projector device, the image formed on the light modulator is enlarged and projected by the Fresnel lens provided on the transparent substrate or the transparent plate. Since the light modulator has a simple structure, the distance between the image display element and the lens is short. As a result, the main part of the projector device becomes thin, and the entire projector device can be downsized.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像表示素子
及びこれを用いたプロジェクタ装置の好適な実施の形態
について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明
に係る画像表示素子の断面図、図2は図1の画像表示素
子を搭載したプロジェクタ装置の概略構成を示す図、図
3は画像表示素子とその光変調部の一部拡大図、図4は
光変調部の個々の素子構成の一例とその動作を説明する
断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of an image display device and a projector device using the same according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of an image display device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a projector device equipped with the image display device of FIG. 1, and FIG. 3 is a partially enlarged view of the image display device and its light modulating portion. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating an example of an individual element configuration of the light modulator and its operation.

【0026】本実施形態の画像表示素子100は、図1
に示すように、透明基板21と、この透明基板21の一
方の面に設けられ導入した光を電気機械動作によって光
変調する光変調部15と、透明基板21の他方の面に設
けられ透過する光を屈折させるフレネルレンズ19とを
備えて成る。透明基板21は、導入される光に対して透
明であればよく、例えば、ガラス基板やプラスチック基
板等を用いることができる。
The image display device 100 of this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the transparent substrate 21, the light modulator 15 provided on one surface of the transparent substrate 21 for optically modulating the introduced light by electromechanical operation, and provided on the other surface of the transparent substrate 21 to transmit the light. And a Fresnel lens 19 for refracting light. The transparent substrate 21 should just be transparent with respect to the introduced light, for example, a glass substrate, a plastic substrate, etc. can be used.

【0027】図2は、上記画像表示素子100をプロジ
ェクタ装置に適用した一構成例である。このプロジェク
タ装置150は、画像表示素子100と、画像表示素子
100に光を導入する光源11と、画像表示素子100
の光変調部15に画像データを駆動用信号に変換して送
出する信号処理部17と、入力される種々の形態の画像
信号をRGBの画像データ形態に変換する入力画像信号
処理部18とを備え、画像データに応じて光変調部15
をオン・オフ制御することで形成した画像7aを、フレ
ネルレンズ19によって拡大し、投影画像7bとして図
示しないスクリーンに拡大投影する。なお、フレネルレ
ンズ19は、光変調部15の光入射側又は光出射側のい
ずれに配設するものであってもよく、本実施形態では、
フレネルレンズ19を透明基板21の光入射側に配設し
ている。
FIG. 2 shows an example of the configuration in which the image display device 100 is applied to a projector device. The projector device 150 includes an image display element 100, a light source 11 that introduces light into the image display element 100, and the image display element 100.
A signal processing unit 17 for converting image data into a drive signal and transmitting the same to the light modulation unit 15 and an input image signal processing unit 18 for converting input image signals of various forms into RGB image data forms. The light modulator 15 is provided according to the image data.
The image 7a formed by ON / OFF control is enlarged by the Fresnel lens 19 and enlarged and projected as a projected image 7b on a screen (not shown). The Fresnel lens 19 may be disposed on either the light incident side or the light emitting side of the light modulator 15, and in the present embodiment,
The Fresnel lens 19 is arranged on the light incident side of the transparent substrate 21.

【0028】光変調部15は、図3に示すように、光変
調素子16が縦横に2次元配列されてなり、個々の光変
調素子16がそれぞれ個別に信号処理部17によってオ
ン・オフ制御される、所謂、単純マトリクス駆動で制御
される。個々の光変調素子16は、例えば図4に示すよ
うに、透明基板21上に可撓性を有する可動薄膜(可動
部)23が支柱24を介して支持され、透明基板21に
対して接近・離反方向に移動自在になっている。この可
動薄膜23と透明基板21との双方には、それぞれ対峙
する面から、透明電極25,26と誘電体多層膜27,
28とがそれぞれこの順で設けられている。即ち、可動
薄膜23と透明基板21の間には、一対の透明電極2
5,26とその内側に一対の誘電体多層膜27,28と
が設けられている。
As shown in FIG. 3, the light modulator 15 is composed of two-dimensionally arranged light modulators 16 and each of the light modulators 16 is individually on / off controlled by a signal processor 17. It is controlled by so-called simple matrix drive. In each of the light modulation elements 16, as shown in FIG. 4, for example, a movable thin film (movable portion) 23 having flexibility is supported on a transparent substrate 21 via a pillar 24 so as to approach the transparent substrate 21. It is movable in the separating direction. Both the movable thin film 23 and the transparent substrate 21 are arranged in such a manner that the transparent electrodes 25, 26 and the dielectric multilayer film 27,
28 and 28 are provided in this order. That is, a pair of transparent electrodes 2 is provided between the movable thin film 23 and the transparent substrate 21.
5, 26 and a pair of dielectric multilayer films 27, 28 provided inside thereof.

【0029】透明電極26は、変調する光に対して透明
であればよく、例えばITO等からなる。誘電体多層膜
27,28は、例えばSiO2/TiO2の多層積層体か
らなる。そして、透明電極25,26間に駆動電圧を印
加すると、各透明電極25,26間に静電気力が発生
し、可動薄膜23が図4(a)に示す状態から、図4
(b)に示すように透明基板21側へ吸引されて移動す
る。このような電気機械動作により、可動薄膜23と透
明基板21との間の空隙29の厚みをtOffからto n
変更することで、導入光に対する光変調素子の光学的特
性を変化させて光のオン・オフ制御を行う。つまり、可
動薄膜23を撓ませることにより、多層膜干渉(ファブ
リペロー干渉)を発生させて光変調を行う。なお、この
光変調素子16の詳細については、例えば特開平11−
258558号公報に説明されているので、適宜これを
参照されたい。
The transparent electrode 26 is transparent to the modulated light.
It may be made of ITO or the like. Dielectric multilayer film
27 and 28 are, for example, SiO2/ TiO2Is it a multilayer stack of
Consists of Then, a drive voltage is applied between the transparent electrodes 25 and 26.
When applied, an electrostatic force is generated between the transparent electrodes 25 and 26.
Then, from the state in which the movable thin film 23 is shown in FIG.
As shown in (b), the transparent substrate 21 is sucked and moved.
It By such an electromechanical operation, the movable thin film 23 and the transparent thin film are transparent.
The thickness of the gap 29 between the bright substrate 21 andOffTo to nTo
By changing it, the optical characteristics of the light modulation element for the introduced light can be changed.
The on / off control of light is performed by changing the sex. In other words, yes
By bending the moving thin film 23, multilayer film interference (fab
The optical modulation is performed by generating the Repeller interference. In addition, this
For details of the light modulator 16, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-
As described in Japanese Patent No. 258558,
Please refer.

【0030】上記の光変調素子16を一画素とし、各光
変調素子16を信号処理部17から出力される駆動電圧
によって電気機械動作させることで、画像データに基づ
いた画像7aが表示される。
An image 7a based on image data is displayed by electromechanically operating each of the light modulation elements 16 described above with one pixel and driving voltage output from the signal processing section 17 to each light modulation element 16.

【0031】ところで、画像表示素子100は、前述し
たようにフレネルレンズ19を透明基板21の他方の面
に設けているが、フレネルレンズ19と透明基板21と
を一体に構成してもよい。その場合、フレネルレンズ1
9は、透明基板21の他方の面を食刻又は一体成形する
ことによって形成できる。これにより、素子構成を簡略
化できると共に、透明基板21とフレネルレンズ19と
の間に境界面が存在しなくなり、境界面での反射が皆無
となって高い光透過率を得ることができる。また、フレ
ネルレンズ19を、透明基板21とは別体に形成し、透
明基板21の他方の面に貼着するものであってもよい。
この場合には、それぞれの部材に適した材質が選択で
き、設計自由度を高められる。また、予め用意した焦点
距離等の異なる複数のフレネルレンズ19の中から所望
のものを選択して貼着できるようになり、画像表示素子
100の適用対象を広範にでき、汎用性を持たせること
ができる。そして、このフレネルレンズ19は、フレネ
ルレンズ19と光変調部15との距離が、フレネルレン
ズ19の焦点距離よりも短いものを用いる。これによ
り、フレネルレンズ19により拡大された像を、正立虚
像として観察することができる。
In the image display device 100, the Fresnel lens 19 is provided on the other surface of the transparent substrate 21 as described above, but the Fresnel lens 19 and the transparent substrate 21 may be integrally formed. In that case, Fresnel lens 1
9 can be formed by etching or integrally molding the other surface of the transparent substrate 21. As a result, the element structure can be simplified, and the boundary surface between the transparent substrate 21 and the Fresnel lens 19 does not exist, so that there is no reflection on the boundary surface and a high light transmittance can be obtained. Further, the Fresnel lens 19 may be formed separately from the transparent substrate 21 and attached to the other surface of the transparent substrate 21.
In this case, a material suitable for each member can be selected, and the degree of freedom in design can be increased. In addition, it becomes possible to select and attach a desired one from a plurality of Fresnel lenses 19 having different focal lengths prepared in advance, so that the image display device 100 can be applied to a wide range and can be versatile. You can As the Fresnel lens 19, a distance between the Fresnel lens 19 and the light modulator 15 is shorter than the focal length of the Fresnel lens 19. Thereby, the image magnified by the Fresnel lens 19 can be observed as an erecting virtual image.

【0032】次に、画像表示素子100を駆動するため
の信号処理について説明する。図5に信号処理部17の
構成を表すブロック図を示した。入力画像信号処理部1
8に入力される画像信号としては、通常、ビットマップ
形式のRGB信号、輝度信号Yと色信号Cを合成したコ
ンポジット・ビデオ信号(Y/C信号)、或いはJPE
G等の圧縮データ信号等がある。RGB信号はそのまま
画像データ30として利用できるが、圧縮データ信号
は、伸長処理部32で伸長してY/C信号に変換し、Y
/C信号は、YC/RGB変換部34でRGB信号に変
換する。これらの変換処理はソフトウェアによってもハ
ードウェアによっても行える。
Next, the signal processing for driving the image display element 100 will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the signal processing unit 17. Input image signal processing unit 1
The image signal to be input to 8 is usually an RGB signal in bitmap format, a composite video signal (Y / C signal) obtained by combining a luminance signal Y and a color signal C, or JPE.
There are compressed data signals such as G. The RGB signal can be used as it is as the image data 30, but the compressed data signal is expanded by the expansion processing unit 32 and converted into a Y / C signal, and Y
The / C signal is converted into an RGB signal by the YC / RGB conversion unit 34. These conversion processes can be performed by software or hardware.

【0033】信号処理部17は、主に、データフォーマ
ット変換部31と、単純マトリクス駆動タイミング発生
部33と、信号レベル変換部35とを有している。デー
タフォーマット変換部31では、入力される画像データ
30を、その濃淡パターンに応じて各光変調素子へのオ
ン・オフ信号に変換する。このとき、良好な階調表現の
ために、予め用意されたルックアップテーブルLUTを
参照して、適宜階調変換することで最適化を図ることが
ある。単純マトリクス駆動タイミング発生部33では、
マトリクス配列された各光変調素子へのオン・オフ信号
を単純マトリクス駆動用信号として生成し、信号レベル
変換部35では、生成された単純マトリクス駆動用信号
を所定の駆動信号に電圧レベルを変換して光変調部15
に送出する。これにより、画像データ30に基づく画像
7aが画像表示素子100に表示される。
The signal processor 17 mainly has a data format converter 31, a simple matrix drive timing generator 33, and a signal level converter 35. The data format conversion unit 31 converts the input image data 30 into an on / off signal for each light modulation element according to the gradation pattern. At this time, for good gradation expression, optimization may be performed by referring to a look-up table LUT prepared in advance and appropriately converting the gradation. In the simple matrix drive timing generator 33,
An on / off signal to each light modulation element arranged in a matrix is generated as a simple matrix drive signal, and the signal level conversion unit 35 converts the generated simple matrix drive signal into a predetermined drive signal in voltage level. Light modulator 15
Send to. As a result, the image 7a based on the image data 30 is displayed on the image display element 100.

【0034】ここで、図6〜図9を参照して画像表示素
子100を単純マトリクス駆動するための具体的な制御
方法を説明する。図6は印加電圧に対する光透過率のヒ
ステリシス特性を示す説明図、図7は光変調素子を2次
元配列した光変調部の一部分を示す図、図8は光変調素
子への入力信号をまとめて示す説明図、図9は光変調素
子への画像データ書込み用信号を示す説明図である。可
動薄膜を静電気力によって変形及び弾性復帰させる際、
電極25,26への印加電圧と可動薄膜23の変位との
関係はヒステリシス特性を示す。従って、印加電圧Vgs
と光透過率Tとの関係も、図6に示すようなヒステリシ
ス特性を示す。
Here, a specific control method for driving the image display device 100 in a simple matrix will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a hysteresis characteristic of light transmittance with respect to an applied voltage, FIG. 7 is a diagram showing a part of a light modulator in which light modulators are two-dimensionally arranged, and FIG. 8 is a summary of input signals to the light modulator. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an image data writing signal to the light modulation element. When deforming and elastically restoring the movable thin film by electrostatic force,
The relationship between the voltage applied to the electrodes 25 and 26 and the displacement of the movable thin film 23 shows a hysteresis characteristic. Therefore, the applied voltage Vgs
And the light transmittance T also show a hysteresis characteristic as shown in FIG.

【0035】このヒステリシス特性によれば、光変調素
子16は、印加電圧VgsがVth(L)以下であると、OF
F(光遮蔽)状態を維持する。一方、印加電圧VgsがV
s (H) 以上になると、光変調素子16はON(光透過)
状態に飽和する。その後、光変調素子16は、印加電圧
VgsがVth(H) 以上ではON状態を維持したままとな
る。そして、印加電圧VgsがVs (L) 以下になると、光
変調素子16はOFF状態に飽和する。即ち、光変調素
子16は、印加電圧VgsがVth(H) とVth(L) との間の
範囲であれば、印加電圧Vgsの履歴によって、T(O
N)、T(OFF)の二つの状態を得ることができる。
なお、印加電圧Vgsの極性が負の場合には、上述と縦軸
対象の特性になる。
According to this hysteresis characteristic, the optical modulator 16 has OF when the applied voltage Vgs is Vth (L) or less.
The F (light shielding) state is maintained. On the other hand, the applied voltage Vgs is V
Above s (H), the light modulation element 16 is ON (light transmission)
Saturate to the state. After that, the light modulation element 16 remains in the ON state when the applied voltage Vgs is Vth (H) or higher. Then, when the applied voltage Vgs becomes Vs (L) or less, the light modulation element 16 is saturated in the OFF state. That is, if the applied voltage Vgs is in the range between Vth (H) and Vth (L), the light modulation element 16 may generate T (O) depending on the history of the applied voltage Vgs.
Two states, N) and T (OFF), can be obtained.
When the polarity of the applied voltage Vgs is negative, the characteristics are symmetrical with the above and the vertical axis.

【0036】上記特性の光変調素子16を、図7に示す
ように、説明の簡略化のため2行2列のマトリクスの各
交点Tr(1,1)、Tr(1,2)、Tr(2,1)、Tr(2,2)にそれぞ
れ配置した構成とする。なお、各光変調素子16は一画
素の領域に対応させてある。
As shown in FIG. 7, the optical modulator 16 having the above characteristics is shown in FIG. 7. For simplification of the description, the intersections Tr (1,1), Tr (1,2) and Tr (1,2) of the 2 × 2 matrix are shown. 2, 1) and Tr (2, 2), respectively. Each light modulation element 16 corresponds to one pixel area.

【0037】同じ行に配列された光変調素子16の可動
薄膜23側の電極26は、それぞれ共通に接続して走査
電極としてある。この走査電極には電位Vg が印加され
る。また、同じ列に配列された光変調素子16の透明基
板21側の電極25は、それぞれ共通に接続して信号電
極としてある。この信号電極には電位Vb が印加され
る。従って、各光変調素子16に印加される電極25,
26間の電圧Vgsは(Vb −Vg )となる。このマトリ
クス状の光変調素子16を駆動するには、走査信号に従
って、行順次に走査電極を走査し、これと同期させ、走
査された走査電極に対応するデータ信号を信号電極に印
加する。
The electrodes 26 on the movable thin film 23 side of the light modulation elements 16 arranged in the same row are commonly connected to each other to serve as scanning electrodes. A potential Vg is applied to this scan electrode. Further, the electrodes 25 on the transparent substrate 21 side of the light modulation elements 16 arranged in the same column are commonly connected to each other to serve as signal electrodes. A potential Vb is applied to this signal electrode. Therefore, the electrodes 25 applied to each light modulation element 16,
The voltage Vgs between 26 becomes (Vb-Vg). In order to drive the matrix-shaped light modulation element 16, the scan electrodes are scanned row by row in accordance with the scan signals, and in synchronization with this, a data signal corresponding to the scanned scan electrodes is applied to the signal electrodes.

【0038】ここで、図8に示すように、走査電極に
は、リセット信号、選択信号、非選択信号の三種類の信
号(電圧)が与えられる。リセット信号は、光変調素子
16の以前の状態に拘わらず、その行の光変調素子16
をOFF(光遮蔽)にする。この時の走査電極の電圧を
Vg(r)とする。
Here, as shown in FIG. 8, three kinds of signals (voltages) of a reset signal, a selection signal, and a non-selection signal are applied to the scan electrodes. The reset signal is applied to the light modulation element 16 of the row regardless of the previous state of the light modulation element 16.
Is turned off (light shield). The voltage of the scan electrode at this time is Vg (r).

【0039】選択信号は、その行にデータを書き込むた
めの信号である。この信号と同時に、信号電極に印加さ
れた電圧に従い、光変調素子16の状態がON(光透
過)又はOFF(光遮蔽)に決定される。この時の走査
電極の電圧をVg(s)とする。非選択信号は、選択がなさ
れないときの信号である。この時、信号電極の電圧に拘
わることなく光変調素子16の状態は変わらず、前の状
態が維持される。この時の走査電極の電圧をVg(ns) と
する。
The selection signal is a signal for writing data in the row. Simultaneously with this signal, the state of the light modulation element 16 is determined to be ON (light transmission) or OFF (light shielding) according to the voltage applied to the signal electrode. The voltage of the scan electrode at this time is Vg (s). The non-selection signal is a signal when no selection is made. At this time, the state of the light modulation element 16 does not change regardless of the voltage of the signal electrode, and the previous state is maintained. The voltage of the scan electrode at this time is Vg (ns).

【0040】一方、信号電極には、ON信号、OFF信
号の二種類の信号(電圧)が与えられる。ON信号は、
選択された行の光変調素子16に対し、光変調素子16
の状態をON(光透過)にする。この時の信号電極の電
圧をVb(on) とする。OFF信号は、選択された行の光
変調素子16に対し、光変調素子16の状態をOFF
(光遮蔽)にする。但し、実際には、直前で光変調素子
16がリセットされることを想定しているので、光変調
素子16の状態をOFF(光遮蔽)にする場合は、前の
状態(OFF状態)を維持する信号でよい。この時の信
号電極の電圧をVb(off)とする。
On the other hand, two kinds of signals (voltage), an ON signal and an OFF signal, are applied to the signal electrode. ON signal is
With respect to the light modulation elements 16 in the selected row, the light modulation elements 16
Is turned on (light transmission). The voltage of the signal electrode at this time is Vb (on). The OFF signal turns off the state of the light modulation element 16 with respect to the light modulation element 16 of the selected row.
Set to (light shield). However, in reality, since it is assumed that the light modulation element 16 is reset immediately before, when the state of the light modulation element 16 is turned off (light blocking), the previous state (OFF state) is maintained. The signal to do is all right. The voltage of the signal electrode at this time is Vb (off).

【0041】以上の走査電極電圧、信号電極電圧の組み
合わせにより、光変調素子16の電極間電圧Vgsは、以
下の6種類の電圧に分けられる。また、電極間電圧Vgs
と透過率の特性により、特定の条件が与えられることに
なる。 Vgs(r-on) =Vb(on) −Vg(r) ≦ Vs(L) Vgs(r-off) =Vb(off)−Vg(r) ≦ Vs(L) Vgs(s-on) =Vb(on) −Vg(s) ≧ Vs(H) Vgs(s-off) =Vb(off)−Vg(s) ≦ Vth(L) Vgs(ns-on) =Vb(on) −Vg(ns) ≦ Vth(L) Vgs(ns-off)=Vb(off)−Vg(ns) ≧ Vth(H)
The inter-electrode voltage Vgs of the light modulation element 16 can be divided into the following six types of voltages by the combination of the scan electrode voltage and the signal electrode voltage described above. Also, the voltage between electrodes Vgs
And the characteristics of transmittance give specific conditions. Vgs (r-on) = Vb (on) -Vg (r) ≤ Vs (L) Vgs (r-off) = Vb (off) -Vg (r) ≤ Vs (L) Vgs (s-on) = Vb (on) −Vg (s) ≧ Vs (H) Vgs (s-off) = Vb (off) −Vg (s) ≦ Vth (L) Vgs (ns-on) = Vb (on) −Vg (ns) ≤ Vth (L) Vgs (ns-off) = Vb (off) -Vg (ns) ≥ Vth (H)

【0042】以上の各条件を、図8にまとめて示した。
例えば、走査電極電圧Vg がリセットVg(r)で、信号電
極電圧Vb がON即ちVb(on) の場合には、Vs(H)より
大きい値の信号電極電圧Vb (図中太実線41)から、
Vs(H)とVth(L) との間の値の走査電極電圧Vg (図中
太実線43)が減算され、その値(図中太実線45)が
Vs(L)より小さくなる。即ち、 Vgs(r-on)≦Vs(L) となる。その他同様にして、6種類の電圧が定まること
になる。
The above conditions are shown in FIG.
For example, when the scan electrode voltage Vg is reset Vg (r) and the signal electrode voltage Vb is ON, that is, Vb (on), the signal electrode voltage Vb (thick solid line 41 in the figure) having a value larger than Vs (H) ,
The scan electrode voltage Vg (thick solid line 43 in the figure) having a value between Vs (H) and Vth (L) is subtracted, and the value (thick solid line 45 in the figure) becomes smaller than Vs (L). That is, Vgs (r-on) ≦ Vs (L). In the same manner as above, six kinds of voltages are determined.

【0043】次に、このような電極間電圧Vgsと透過率
との関係を利用して、光変調素子16を2次元に配置し
たマトリクスにデータを書き込む方法を説明する。マト
リクスとしては、図7に示した2行2列のマトリクスを
用いてデータの書き込みを行うことを考える。マトリク
スの各光変調素子16には、以下のON、OFFデータ
を書き込むものとする。 Tr(1,1) → ON Tr(1,2) → OFF Tr(2,1) → OFF Tr(2,2) → ON
Next, a method of writing data in a matrix in which the light modulation elements 16 are two-dimensionally arranged by utilizing the relationship between the inter-electrode voltage Vgs and the transmittance will be described. It is considered that data is written using the matrix of 2 rows and 2 columns shown in FIG. 7 as the matrix. The following ON / OFF data is written in each light modulation element 16 of the matrix. Tr (1,1) → ON Tr (1,2) → OFF Tr (2,1) → OFF Tr (2,2) → ON

【0044】マトリクスには、図9に示すような波形の
電圧を印加する。例えば、1行目Vg(1)には、 t1:リセット電圧 t2:選択電圧 t3:非選択電圧 t4:非選択電圧 を印加する。1列目Vb(1)には、 t1:don't care t2:ON電圧 t3:OFF電圧 t4:don't care を印加する。これにより、各光変調素子16に所望のデ
ータが行順次で書き込まれる。
A voltage having a waveform as shown in FIG. 9 is applied to the matrix. For example, t1: reset voltage t2: selection voltage t3: non-selection voltage t4: non-selection voltage is applied to the first row Vg (1). T1: don't care t2: ON voltage t3: OFF voltage t4: don't care are applied to the first column Vb (1). As a result, desired data is written in each light modulation element 16 row by row.

【0045】即ち、例えば上述の1行1列目のマトリク
スTr(1,1)の場合では、Vgs:Vb(1)−Vg(1)であるか
ら、 t1:リセット電圧(OFF) t2:ON t3=状態維持 t4=状態維持となる。
That is, for example, in the case of the matrix Tr (1,1) in the first row and first column described above, since Vgs: Vb (1) -Vg (1), t1: reset voltage (OFF) t2: ON t3 = state maintenance t4 = state maintenance.

【0046】従って、t2におけるONの状態が維持
(メモリー)され、その結果、マトリクスTr(1,1)は光
変調素子16が「ON」の状態となる。その他、同様に
して、他のマトリクスTr(1,2)は「OFF」、Tr(2,1)
は「OFF」、Tr(2,2)は「ON」の状態となる。以上
のように、走査電極を行順次でONにし、それと同期さ
せて信号電極から任意の電位を印加することで、所望の
画像表示が行える。
Therefore, the ON state at t2 is maintained (memory), and as a result, the matrix Tr (1,1) is in the "ON" state of the light modulation element 16. Similarly, other matrix Tr (1,2) is “OFF”, Tr (2,1)
Is "OFF" and Tr (2,2) is "ON". As described above, a desired image can be displayed by turning on the scanning electrodes row by row and applying an arbitrary potential from the signal electrodes in synchronization with the ON.

【0047】なお、本実施形態のプロジェクタ装置15
0は、図10に示すように、ビデオカメラ37から出力
されるビデオ信号(アナログ信号)を、A/D変換部3
9でデジタル画像化して画像データ30に変換し、この
画像データ30を上述したように信号処理部17で処理
して、画像表示素子100に表示させる構成としてもよ
い。また、前述の例は単純マトリクス駆動による表示制
御の説明であるが、画素毎にトランジスタ等の能動素子
を設けたアクティブ駆動方式による表示制御の構成であ
っても良い。その場合には、光変調素子にヒステリシス
特性を持たせずに変位のアナログ制御による画像表示が
可能になる。
The projector device 15 of this embodiment is used.
0 indicates that the video signal (analog signal) output from the video camera 37 is converted into an A / D converter 3 as shown in FIG.
9 may be converted into a digital image and converted into image data 30, and the image data 30 may be processed by the signal processing unit 17 as described above and displayed on the image display element 100. Further, although the above-mentioned example describes the display control by the simple matrix drive, the display control may be performed by the active drive system in which an active element such as a transistor is provided for each pixel. In that case, it is possible to display an image by analog control of displacement without providing the light modulation element with a hysteresis characteristic.

【0048】このように、本実施形態の画像表示素子1
00によれば、透明基板21の一方の面に光変調部15
を設け、他方の面にフレネルレンズ19を設けたので、
光変調動作に関与しない側の透明基板21の一面を有効
利用できる。このため、透明基板21とは別体にレンズ
を対面させて設けていた従来構造に比べ、レンズを透明
基板に固定する保持構造及びそのためのスペースが不要
となり、また、レンズを高精度に位置決めする必要もな
いので、レンズの組付け作業が簡単となり、製造コスト
を抑えた簡単な構成にできる。そして、この画像表示素
子100を用いてプロジェクタ装置150を構成するこ
とにより、投影動作を行うプロジェクタ装置の要部を薄
型化でき、その結果、プロジェクタ装置全体を小型、薄
型化することができる。
Thus, the image display device 1 of this embodiment
00, the light modulator 15 is formed on one surface of the transparent substrate 21.
Since the Fresnel lens 19 is provided on the other surface,
The one surface of the transparent substrate 21 that is not involved in the light modulation operation can be effectively used. Therefore, as compared with the conventional structure in which the lens is provided separately from the transparent substrate 21 so as to face it, a holding structure for fixing the lens to the transparent substrate and a space therefor are unnecessary, and the lens is positioned with high accuracy. Since it is not necessary, the lens assembling work becomes simple, and the manufacturing cost can be reduced to a simple structure. By configuring the projector device 150 using the image display element 100, the main part of the projector device that performs the projection operation can be made thinner, and as a result, the entire projector device can be made smaller and thinner.

【0049】次に、本発明に係る画像表示素子の第2実
施形態を説明する。図11は本発明に係る画像表示素子
の第2実施形態を示す断面図、図12は図11に示した
画像表示素子の変形例を示す断面図である。本実施形態
による画像表示素子200は、透明基板21と、この透
明基板21の一方の面に設けた光変調部15と、透明基
板21の他方の面に固着したガラス等の透明平板(第1
の透明平板)45と、透明平板45の面に対して平行に
透明基板21を挟んで配置されたガラス等の透明平板
(第2の透明平板)47と、透明平板45,47の側面
を囲む周壁部材48とを備え、透明平板45,47と周
壁部材48によって光変調部15を収容する収容空間4
3を形成している。そして、透明基板21の固着された
透明平板47の外面にはフレネルレンズ19を設けてい
る。
Next, a second embodiment of the image display device according to the present invention will be described. 11 is a sectional view showing a second embodiment of the image display device according to the present invention, and FIG. 12 is a sectional view showing a modification of the image display device shown in FIG. The image display device 200 according to the present embodiment includes a transparent substrate 21, a light modulator 15 provided on one surface of the transparent substrate 21, and a transparent flat plate such as glass (first plate) fixed to the other surface of the transparent substrate 21.
Transparent transparent plate) 45, a transparent flat plate (second transparent flat plate) 47 made of glass or the like arranged in parallel to the surface of the transparent flat plate 45 with the transparent substrate 21 interposed therebetween, and the side faces of the transparent flat plates 45, 47 are surrounded. An accommodation space 4 that includes a peripheral wall member 48 and that accommodates the light modulator 15 by the transparent flat plates 45 and 47 and the peripheral wall member 48.
3 is formed. The Fresnel lens 19 is provided on the outer surface of the transparent flat plate 47 to which the transparent substrate 21 is fixed.

【0050】このフレネルレンズ19も、前述の画像表
示素子100の場合と同様に、透明平板47の外面をフ
レネルレンズ形状に食刻又は一体成形することによっ
て、透明平板47と一体に形成することもでき、その場
合には、素子構成が簡略化されると共に高い光透過率を
得ることができる。また、フレネルレンズ19は、透明
平板47と別体で形成して透明平板47の外面に貼着す
るものであってもよく、所望の仕様のレンズを選択的に
使用して、設計自由度を向上することができる。
This Fresnel lens 19 can also be formed integrally with the transparent flat plate 47 by etching or integrally molding the outer surface of the transparent flat plate 47 into a Fresnel lens shape, as in the case of the image display device 100 described above. In that case, the element structure can be simplified and a high light transmittance can be obtained. Further, the Fresnel lens 19 may be formed separately from the transparent flat plate 47 and attached to the outer surface of the transparent flat plate 47, and a lens having desired specifications can be selectively used to increase the degree of freedom in design. Can be improved.

【0051】なお、画像表示素子200は、図12に示
すように、フレネルレンズ19が光変調部15側の光出
射側となる透明平板47に配設された構成の画像表示素
子300としてもよい。
As shown in FIG. 12, the image display element 200 may be an image display element 300 having a structure in which the Fresnel lens 19 is arranged on the transparent flat plate 47 on the light emitting side of the light modulating section 15 side. .

【0052】本実施形態による画像表示素子200,3
00によれば、前述した第1実施形態の構成の効果に加
えて、光変調部15が封止体49の収容空間43内に密
閉されて収容されるため、外部雰囲気から遮断でき、光
変調部15の可動薄膜23等の部位に塵埃等の異物が付
着することが防止できる。また、収容空間43内に希ガ
ス等を封入することで、素子部材の化学変化等による劣
化を防止できる。これにより、光変調動作の信頼性が高
められ、長期にわたって安定した動作が得られるように
なる。
Image display devices 200, 3 according to the present embodiment
According to 00, in addition to the effect of the configuration of the first embodiment described above, since the light modulator 15 is housed in the housing space 43 of the sealing body 49 in a sealed manner, it can be shielded from the external atmosphere, and the light modulation can be performed. It is possible to prevent foreign matter such as dust from adhering to the movable thin film 23 and the like of the portion 15. Further, by enclosing a rare gas or the like in the accommodation space 43, it is possible to prevent the element member from being deteriorated due to a chemical change or the like. As a result, the reliability of the light modulation operation is enhanced, and stable operation can be obtained for a long period of time.

【0053】なお、以上説明した各実施形態における光
変調部は、干渉膜の電気機械動作により光変調を行う光
変調素子を用いているが、本発明はこれに限らず、例え
ば、特開平11−258558号公報に記載のように、
可撓性を有する遮光膜が電界の印加により撓んで遮光状
態と光透過状態を作り出す素子構成や、同じく遮光膜自
体が電界の印加によりスライドして光変調する遮光型の
光変調素子であってもよい。また、全反射導光板に可動
薄膜を近接可能に設け、可動薄膜の近接/離間動作によ
る光カップリング作用によって全反射条件を変化させて
光変調を行う構成であってもよい。
The optical modulator in each of the above-described embodiments uses an optical modulator that performs optical modulation by the electromechanical operation of the interference film, but the present invention is not limited to this, and, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 11 As described in JP-A-258558,
An element structure in which a light-shielding film having flexibility is bent by application of an electric field to create a light-shielding state and a light-transmitting state, or a light-shielding light modulation element in which the light-shielding film itself slides and modulates light by application of an electric field Good. Alternatively, a movable thin film may be provided in the total reflection light guide plate so that the movable thin film can be brought close to the total reflection light guide plate, and the total reflection condition is changed by the optical coupling action of the moving thin film approaching / separating operation to perform optical modulation.

【0054】さらに、本発明に係る画像表示素子は、プ
ロジェクタ装置に適用する以外にも、他の表示用途に対
しても本画像表示素子を適宜適用することができる。
Further, the image display element according to the present invention can be appropriately applied to other display applications besides being applied to the projector device.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る画像表示素子によれば、透明基板の一方の面に、導入
した光を電気機械動作によって光変調する光変調部を設
け、透明基板の他方の面に、透明基板を透過する光を屈
折させるフレネルレンズを設けたので、光変調動作に影
響を与えない側の透明基板の一面を利用して光学系を組
み付けることができ、別体のレンズを対面させて設けて
いた従来構造に比べ、レンズの組付け作業性を良好にし
且つレンズとの距離を短くすることができる。この結
果、画像表示素子を簡素化して、安価且つ薄厚にするこ
とができる。
As described in detail above, according to the image display device of the present invention, the transparent substrate is provided on one surface with an optical modulator for optically modulating the introduced light by electromechanical operation. Since a Fresnel lens that refracts light that passes through the transparent substrate is provided on the other surface of the substrate, the optical system can be assembled using one surface of the transparent substrate that does not affect the light modulation operation. As compared with the conventional structure in which the body lenses are provided facing each other, the workability of assembling the lenses can be improved and the distance to the lenses can be shortened. As a result, the image display element can be simplified and can be made inexpensive and thin.

【0056】本発明に係るプロジェクタ装置によれば、
上記画像表示素子と、この画像表示素子に光を導入する
光源と、画像データを光変調部の駆動用信号に変換する
信号処理部とを備え、画像データに応じて光変調部をオ
ン・オフ制御することで形成した画像を、フレネルレン
ズによって拡大して投影するので、光変調部が安価且つ
簡素な構造になるのに加え、画像表示素子が薄厚となる
ので、投影動作を行うプロジェクタ装置の要部を薄型化
でき、その結果、プロジェクタ装置全体を小型化するこ
とができる。
According to the projector device of the present invention,
The image display device, a light source for introducing light into the image display device, and a signal processing unit for converting image data into a drive signal for the light modulation unit are provided, and the light modulation unit is turned on / off according to the image data. Since the image formed by control is magnified and projected by the Fresnel lens, the light modulator has an inexpensive and simple structure, and since the image display element is thin, a projector device that performs a projection operation can be used. The main part can be thinned, and as a result, the entire projector device can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る画像表示素子の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an image display device according to the present invention.

【図2】図1の画像表示素子を搭載したプロジェクタ装
置の概略構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a projector device equipped with the image display element of FIG.

【図3】画像表示素子とその光変調部の一部拡大図であ
る。
FIG. 3 is a partially enlarged view of an image display element and a light modulation section thereof.

【図4】光変調部の個々の素子構成の一例とその動作を
説明する断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of an individual element configuration of an optical modulator and its operation.

【図5】信号処理部の構成を表すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a signal processing unit.

【図6】光変調素子の印加電圧に対する光透過率のヒス
テリシス特性を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a hysteresis characteristic of light transmittance with respect to an applied voltage of the light modulation element.

【図7】光変調素子を2次元配列した光変調部の一部分
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a part of a light modulator in which light modulators are two-dimensionally arranged.

【図8】光変調素子への入力信号をまとめて示す説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram collectively showing input signals to the light modulation element.

【図9】光変調素子への画像データ書込み用信号を示す
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a signal for writing image data to the light modulation element.

【図10】画像データをビデオカメラから得ることを示
すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing obtaining image data from a video camera.

【図11】本発明に係る画像表示素子の第2実施形態を
示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing a second embodiment of the image display element according to the present invention.

【図12】図11に示した画像表示素子の変形例を示す
断面図である。
12 is a cross-sectional view showing a modified example of the image display element shown in FIG.

【図13】従来のプロジェクタ装置を示す要部構成図で
ある。
FIG. 13 is a main part configuration diagram showing a conventional projector device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 光源 13 画像表示素子 15 光変調部 16 光変調素子 17 信号処理部 19 フレネルレンズ 21 透明基板 23 可動薄膜(可動部) 24 支柱 25,26 透明電極 27,28 誘電体多層膜 29 空隙 30 画像データ 31 データフォーマット変換部 33 単純マトリクス駆動タイミング発生部 35 信号レベル変換部 43 収容空間 45,47 透明平板 48 周壁部材 49 封止体 100,200,300 画像表示素子 150 プロジェクタ装置 11 light source 13 Image display device 15 Light modulator 16 Light modulator 17 Signal processing unit 19 Fresnel lens 21 Transparent substrate 23 Movable thin film (movable part) 24 props 25,26 transparent electrode 27,28 Dielectric multilayer film 29 void 30 image data 31 Data format converter 33 Simple matrix drive timing generator 35 signal level converter 43 accommodation space 45,47 transparent plate 48 peripheral wall members 49 sealed body 100,200,300 Image display device 150 projector device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H041 AA05 AB00 AB38 AC06 AZ05 AZ08 2K103 AA05 AA16 AB07 BB03 BC24 BC47 CA18 CA29 5C058 AB06 AB07 BA01 EA02 EA12 EA27 EA51    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H041 AA05 AB00 AB38 AC06 AZ05                       AZ08                 2K103 AA05 AA16 AB07 BB03 BC24                       BC47 CA18 CA29                 5C058 AB06 AB07 BA01 EA02 EA12                       EA27 EA51

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板と、 該透明基板の一方の面に設けられ導入した光を電気機械
動作によって光変調する光変調部と、 前記透明基板の他方の面に設けられ該透明基板を透過す
る光を屈折させるフレネルレンズとを具備したことを特
徴とする画像表示素子。
1. A transparent substrate, an optical modulator provided on one surface of the transparent substrate for optically modulating introduced light by electromechanical operation, and provided on the other surface of the transparent substrate to transmit the transparent substrate. And a Fresnel lens for refracting the light that is generated.
【請求項2】 前記フレネルレンズが、前記透明基板と
一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の
画像表示素子。
2. The image display device according to claim 1, wherein the Fresnel lens is formed integrally with the transparent substrate.
【請求項3】 前記透明基板とは別体で形成したフレネ
ルレンズを、前記透明基板の他方の面に貼着したことを
特徴とする請求項1記載の画像表示素子。
3. The image display device according to claim 1, wherein a Fresnel lens formed separately from the transparent substrate is attached to the other surface of the transparent substrate.
【請求項4】 透明基板と、 該透明基板の一方の面に設けられ導入した光を電気機械
動作によって光変調する光変調部と、 前記透明基板の他方の面に固着した第1の透明平板と、 該第1の透明平板の面に対して平行に前記透明基板を挟
んで配置した第2の透明平板と、 前記第1及び第2の透明平板の側面を囲む周壁部材とを
具備し、 前記光変調部を収容する収容空間を形成すると共に、前
記第1又は第2の透明平板のいずれかの外面にフレネル
レンズを設けたことを特徴とする画像表示素子。
4. A transparent substrate, a light modulator provided on one surface of the transparent substrate for optically modulating introduced light by electromechanical operation, and a first transparent flat plate fixed to the other surface of the transparent substrate. A second transparent flat plate arranged in parallel with the surface of the first transparent flat plate with the transparent substrate sandwiched therebetween; and a peripheral wall member surrounding side surfaces of the first and second transparent flat plates. An image display element, characterized in that a housing space for housing the light modulator is formed and a Fresnel lens is provided on an outer surface of either the first or second transparent flat plate.
【請求項5】 前記フレネルレンズが、前記第1又は第
2の透明平板のいずれかと一体に形成されていることを
特徴とする請求項4記載の画像表示素子。
5. The image display element according to claim 4, wherein the Fresnel lens is formed integrally with either the first transparent plate or the second transparent flat plate.
【請求項6】 前記透明平板とは別体で形成したフレネ
ルレンズを、前記第1又は第2の透明平板に貼着したこ
とを特徴とする請求項4記載の画像表示素子。
6. The image display device according to claim 4, wherein a Fresnel lens formed separately from the transparent flat plate is attached to the first or second transparent flat plate.
【請求項7】 前記フレネルレンズと前記光変調部との
距離が、前記フレネルレンズの焦点距離よりも短いこと
を特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の
画像表示素子。
7. The image display device according to claim 1, wherein a distance between the Fresnel lens and the light modulator is shorter than a focal length of the Fresnel lens.
【請求項8】 前記光変調部が、基板に対して接近・離
間方向に移動自在に支持された可動部と、前記可動部及
び基板の双方にそれぞれ対峙して設けた一対の電極とを
具備し、 前記電極間に駆動電圧を印加することで発生する静電気
力によって、前記可動部を前記基板に対して吸引動作さ
せ、導入光に対する透過率を光学的干渉効果により変化
させることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか
1項記載の画像表示素子。
8. The light modulation section includes a movable section movably supported in a direction toward and away from the substrate, and a pair of electrodes provided so as to face each of the movable section and the substrate. Then, the movable part is attracted to the substrate by an electrostatic force generated by applying a drive voltage between the electrodes, and the transmittance with respect to the introduced light is changed by an optical interference effect. The image display element according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 請求項1〜請求項8のいずれか1項記載
の画像表示素子を用いたプロジェクタ装置であって、 前記画像表示素子に光を導入する光源と、表示用の画像
データを前記光変調部の駆動用信号に変換する信号処理
部とを備え、 前記画像データに応じて前記光変調部をオン・オフ制御
して形成した画像を、前記フレネルレンズによって拡大
結像させて投影することを特徴とするプロジェクタ装
置。
9. A projector device using the image display element according to claim 1, wherein a light source for introducing light into the image display element, and image data for display are provided. A signal processing unit for converting into a drive signal for the light modulation unit, and an image formed by on / off controlling the light modulation unit according to the image data is enlarged and projected by the Fresnel lens. A projector device characterized by the above.
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