JP2002122809A - 投射型表示装置 - Google Patents
投射型表示装置Info
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- JP2002122809A JP2002122809A JP2000318138A JP2000318138A JP2002122809A JP 2002122809 A JP2002122809 A JP 2002122809A JP 2000318138 A JP2000318138 A JP 2000318138A JP 2000318138 A JP2000318138 A JP 2000318138A JP 2002122809 A JP2002122809 A JP 2002122809A
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単板式投射型表示装置において可動部のない
静寂かつ信頼性の高い構成の高画質フルカラー投射型表
示装置を提供する。 【解決手段】 光の反射の状態を制御することにより画
像を表示する光変調デバイス３と、該光変デバイスに対
して光を照射する照明装置１と、該光変調デバイスに照
射された光の反射光を投影する投影光学系４と、を備
え、該光変調デバイスで形成される画像を投射表示する
投射型表示装置において、該光変調デバイスとしては各
画素を形成するミラーの傾斜量を制御することにより光
変調を行うタイプのミラーアレイデバイスを用い、異な
る方向から各色光にて該ミラーアレイデバイス３を照明
し、その反射光の少なくとも１部を投射レンズ等の投影
手段内に導き、該投影手段にてスクリーン等の被投影表
示手段に所定の画像を投影表示する。
静寂かつ信頼性の高い構成の高画質フルカラー投射型表
示装置を提供する。 【解決手段】 光の反射の状態を制御することにより画
像を表示する光変調デバイス３と、該光変デバイスに対
して光を照射する照明装置１と、該光変調デバイスに照
射された光の反射光を投影する投影光学系４と、を備
え、該光変調デバイスで形成される画像を投射表示する
投射型表示装置において、該光変調デバイスとしては各
画素を形成するミラーの傾斜量を制御することにより光
変調を行うタイプのミラーアレイデバイスを用い、異な
る方向から各色光にて該ミラーアレイデバイス３を照明
し、その反射光の少なくとも１部を投射レンズ等の投影
手段内に導き、該投影手段にてスクリーン等の被投影表
示手段に所定の画像を投影表示する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は投射型表示装置に関
し、より詳細にはミラーアレイデバイスを光変調手段と
して使用し、フルカラーの画像をスクリーン等の表示面
に具現する投射型表示装置に関する。
し、より詳細にはミラーアレイデバイスを光変調手段と
して使用し、フルカラーの画像をスクリーン等の表示面
に具現する投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マルチメディア時代の到来により、あら
ゆる場面で画像表示装置が用いられている。一般に、光
を変調して画像を形成する表示装置は２種類に大別され
る。その１種類は直視型画像表示装置であって直視型Ｃ
ＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ ＲａｙＴｕｂｅ）、直視型ＬＣ
Ｄなどがあり、他の１種類は投射型表示装置であってＬ
ＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）
やＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅ
ｖｉｃｅ）、ＡＭＡ（Ａｃｔｕａｔｅｄ Ｍｉｒｒｏ
ｒ Ａｒｒａｙ；ＡＭＡ）などの反射型ミラーデバイ
スがある。
ゆる場面で画像表示装置が用いられている。一般に、光
を変調して画像を形成する表示装置は２種類に大別され
る。その１種類は直視型画像表示装置であって直視型Ｃ
ＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ ＲａｙＴｕｂｅ）、直視型ＬＣ
Ｄなどがあり、他の１種類は投射型表示装置であってＬ
ＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）
やＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅ
ｖｉｃｅ）、ＡＭＡ（Ａｃｔｕａｔｅｄ Ｍｉｒｒｏ
ｒ Ａｒｒａｙ；ＡＭＡ）などの反射型ミラーデバイ
スがある。
【０００３】この投射型表示装置の応用例としては、大
画面化が容易なため、プレゼンテーション用途等にフロ
ントプロジェクタが、家庭シアター用途等にリアプロジ
ェクタが普及してきている。このような、液晶パネルや
反射型ミラーデバイスを利用した投射型表示装置は、光
源からの光で光変調デバイスとしての液晶パネルや反射
型ミラーデバイスを照明し、その透過光あるいは反射光
を投影光学系を通してスクリーン等に入射させ画像形成
するものである。
画面化が容易なため、プレゼンテーション用途等にフロ
ントプロジェクタが、家庭シアター用途等にリアプロジ
ェクタが普及してきている。このような、液晶パネルや
反射型ミラーデバイスを利用した投射型表示装置は、光
源からの光で光変調デバイスとしての液晶パネルや反射
型ミラーデバイスを照明し、その透過光あるいは反射光
を投影光学系を通してスクリーン等に入射させ画像形成
するものである。
【０００４】ところで、前記直視型ＣＲＴ装置は画像の
質は優れるが、画面の大型化により装置の重量と容積が
増加し、その製造コストが上昇するという問題点があ
る。これに比べて、投射型液晶表示装置は光学的な構造
が簡単であって比較的薄く形成することができ、その重
量及び容積を減らせるという利点がある。しかしなが
ら、前記ＬＣＤは通常、直線偏光を利用するので、光の
利用効率が、１〜５％しかないという問題点があった。
又、液晶分子は、応答速度が遅く、液晶層が加熱しやす
いという問題点もある。
質は優れるが、画面の大型化により装置の重量と容積が
増加し、その製造コストが上昇するという問題点があ
る。これに比べて、投射型液晶表示装置は光学的な構造
が簡単であって比較的薄く形成することができ、その重
量及び容積を減らせるという利点がある。しかしなが
ら、前記ＬＣＤは通常、直線偏光を利用するので、光の
利用効率が、１〜５％しかないという問題点があった。
又、液晶分子は、応答速度が遅く、液晶層が加熱しやす
いという問題点もある。
【０００５】従って、前記問題点を解決するために、Ｄ
ＭＤまたはＡＭＡなどの反射型ミラーデバイスを用いた
投射型表示装置が開発された。現在、このような投射型
表示装置は５％〜１０％程度の光利用効率を得ることが
できる。また、光変調が、入射される光の偏光具合に影
響されないだけでなく反射される光の偏光性にも影響を
及ぼさない。
ＭＤまたはＡＭＡなどの反射型ミラーデバイスを用いた
投射型表示装置が開発された。現在、このような投射型
表示装置は５％〜１０％程度の光利用効率を得ることが
できる。また、光変調が、入射される光の偏光具合に影
響されないだけでなく反射される光の偏光性にも影響を
及ぼさない。
【０００６】この反射型ミラーデバイスのうちのＡＭＡ
は、大きくバルク形と薄膜形がある。前記バルク形のＡ
ＭＡはＤａｅ−Ｙｏｕｎｇ Ｌｉｍによる米国特許第
５，４６９，３０２号に開示されている。バルク形ＡＭ
Ａは多層セラミックを薄く切断して内部に金属電極が形
成されたセラミックウェーハをトランジスタが内蔵され
たアクティブマトリックス（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉ
ｘ）上に装着した後、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）方法
で加工し、その上部にミラーを設けたものである。
は、大きくバルク形と薄膜形がある。前記バルク形のＡ
ＭＡはＤａｅ−Ｙｏｕｎｇ Ｌｉｍによる米国特許第
５，４６９，３０２号に開示されている。バルク形ＡＭ
Ａは多層セラミックを薄く切断して内部に金属電極が形
成されたセラミックウェーハをトランジスタが内蔵され
たアクティブマトリックス（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉ
ｘ）上に装着した後、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）方法
で加工し、その上部にミラーを設けたものである。
【０００７】一方、図３に示すように、薄膜型ＡＭＡは
米国特許第５，８１５，３０５号に開示されている。図
３を参照すると、前記薄膜型ＡＭＡは、アクティブマト
リックス３１、該アクティブマトリックス３１の上部に
形成されたアクチュエータ３３、及び前記アクチュエー
タ３３の上部に形成されたミラー３５を有する。
米国特許第５，８１５，３０５号に開示されている。図
３を参照すると、前記薄膜型ＡＭＡは、アクティブマト
リックス３１、該アクティブマトリックス３１の上部に
形成されたアクチュエータ３３、及び前記アクチュエー
タ３３の上部に形成されたミラー３５を有する。
【０００８】前記アクティブマトリックス３１は基板３
７、基板３７の上部に形成されたＭ×Ｎ（Ｍ，Ｎは正の
整数）個のトランジスタ（図示せず）、及びそれぞれの
トランジスタの上部に形成されたＭ×Ｎ個の接続端子３
９を有する。
７、基板３７の上部に形成されたＭ×Ｎ（Ｍ，Ｎは正の
整数）個のトランジスタ（図示せず）、及びそれぞれの
トランジスタの上部に形成されたＭ×Ｎ個の接続端子３
９を有する。
【０００９】前記アクチュエータ３３はアクティブマト
リックス３１の上部に前記接続端子３９を有して形成さ
れた支持部４１、一方の側の下端が支持部４１に取り付
けられ、他方の側がアクティブマトリックス３１と平行
に形成された第１電極４３、前記支持部４１の内部に前
記接続端子３９と前記第１電極４３を連結するように形
成された配線又は伝導管４９、第１電極４３の上部に形
成された変形層４５、変形層４５の上部に形成された第
２電極４７、第２電極４７の一方の側の上部に形成され
たスペーシング（ｓｐａｃｉｎｇ）部材５１、及びスペ
ーシング部材５１に一方の側の下端が取り付けられ他方
の側が第２電極４７と平行に形成された支持層５３を有
する。この第２電極４７は図示しない配線によってアク
ティブマトリクス３１に接続されている。そして、ミラ
ー３５は支持層５３の上部に形成される。
リックス３１の上部に前記接続端子３９を有して形成さ
れた支持部４１、一方の側の下端が支持部４１に取り付
けられ、他方の側がアクティブマトリックス３１と平行
に形成された第１電極４３、前記支持部４１の内部に前
記接続端子３９と前記第１電極４３を連結するように形
成された配線又は伝導管４９、第１電極４３の上部に形
成された変形層４５、変形層４５の上部に形成された第
２電極４７、第２電極４７の一方の側の上部に形成され
たスペーシング（ｓｐａｃｉｎｇ）部材５１、及びスペ
ーシング部材５１に一方の側の下端が取り付けられ他方
の側が第２電極４７と平行に形成された支持層５３を有
する。この第２電極４７は図示しない配線によってアク
ティブマトリクス３１に接続されている。そして、ミラ
ー３５は支持層５３の上部に形成される。
【００１０】そして、このアクティブマトリックス３１
を通じて各画素の第１電極４３に画像信号に応じた所定
の電気信号（電圧）を印加することにより、各画素アク
チュエーター３３が所定角度傾斜し、これに伴って各画
素ミラー３５も傾斜するものである。
を通じて各画素の第１電極４３に画像信号に応じた所定
の電気信号（電圧）を印加することにより、各画素アク
チュエーター３３が所定角度傾斜し、これに伴って各画
素ミラー３５も傾斜するものである。
【００１１】このような薄膜型ＡＭＡは半導体製造工程
を利用して製造されるため、ミラーアレーの質も完全に
なり、普通の室内照明条件下でディジタル画像を高輝度
と高コントラストにディスプレイするに充分な光をスク
リーン上に伝送することが可能になっている。薄膜型Ａ
ＭＡは、換言すれば、顕微鏡的なミラーと関連して薄膜
圧電アクチュエータを利用する反射型の光モジュレータ
であり、高コントラストを提供するための充分な傾斜角
度及び高輝度を提供するための充分な光利用効率を得る
ように開発されてきた。また、単一パターンからなるミ
ラーの３００，０００個以上の画素にかけて大規模集積
の均等度を有するようにも開発されてきた。
を利用して製造されるため、ミラーアレーの質も完全に
なり、普通の室内照明条件下でディジタル画像を高輝度
と高コントラストにディスプレイするに充分な光をスク
リーン上に伝送することが可能になっている。薄膜型Ａ
ＭＡは、換言すれば、顕微鏡的なミラーと関連して薄膜
圧電アクチュエータを利用する反射型の光モジュレータ
であり、高コントラストを提供するための充分な傾斜角
度及び高輝度を提供するための充分な光利用効率を得る
ように開発されてきた。また、単一パターンからなるミ
ラーの３００，０００個以上の画素にかけて大規模集積
の均等度を有するようにも開発されてきた。
【００１２】次に、このような薄膜型ＡＭＡ及びＤＭＤ
等の反射型ミラーデバイスを用いて投射型表示装置を構
成することについては、その代表的な構成は例えば特開
平８−２１９７７号公報に開示されている。つまり、白
色照明光を回転カラーフィルターにて時分割的に色分解
し、これの各色光を該反射型ミラーデバイスに照明し、
その反射光を各画素ミラーの傾斜駆動に従って、投影レ
ンズ開口内に導いたり、またはそこから外したりして、
所定のフルカラー投射画像を得るというものである。
等の反射型ミラーデバイスを用いて投射型表示装置を構
成することについては、その代表的な構成は例えば特開
平８−２１９７７号公報に開示されている。つまり、白
色照明光を回転カラーフィルターにて時分割的に色分解
し、これの各色光を該反射型ミラーデバイスに照明し、
その反射光を各画素ミラーの傾斜駆動に従って、投影レ
ンズ開口内に導いたり、またはそこから外したりして、
所定のフルカラー投射画像を得るというものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平８−２１９７７号公報に示されるような従来構
成例では、フルカラー画像を投影するに際して、照明系
が、色分解の為に、少なくとも回転フィルタ、回転フィ
ルター駆動モーター、回転同期信号処理系から構成さ
れ、構造が複雑であると共に、回転フィルターという〜
１００００ｒｐｍレベルの高速回転駆動部が在るので、
振動騒音と信頼性の面で問題を有していた。
た特開平８−２１９７７号公報に示されるような従来構
成例では、フルカラー画像を投影するに際して、照明系
が、色分解の為に、少なくとも回転フィルタ、回転フィ
ルター駆動モーター、回転同期信号処理系から構成さ
れ、構造が複雑であると共に、回転フィルターという〜
１００００ｒｐｍレベルの高速回転駆動部が在るので、
振動騒音と信頼性の面で問題を有していた。
【００１４】そこで、本発明は、静寂かつ信頼性の高い
構成の高画質フルカラー投射型表示装置を提供すること
を課題としている。
構成の高画質フルカラー投射型表示装置を提供すること
を課題としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の投射型表示装置は、表面に回折格子を有す
る傾斜可能な画素ミラーを複数有し、該複数の画素ミラ
ーによって光変調を行うミラーアレイデバイスと、前記
ミラーアレイデバイスを照明する照明手段と、前記照明
手段により照明された前記ミラーアレイデバイスからの
反射光を投影する投影手段とを備える。
めの本発明の投射型表示装置は、表面に回折格子を有す
る傾斜可能な画素ミラーを複数有し、該複数の画素ミラ
ーによって光変調を行うミラーアレイデバイスと、前記
ミラーアレイデバイスを照明する照明手段と、前記照明
手段により照明された前記ミラーアレイデバイスからの
反射光を投影する投影手段とを備える。
【００１６】ここに、前記投影手段は絞り手段を有し、
前記画素ミラーが傾斜していないときは、前記反射光の
実質的にすべてを遮蔽する。
前記画素ミラーが傾斜していないときは、前記反射光の
実質的にすべてを遮蔽する。
【００１７】又、前記投影手段は絞り手段を有し、前記
画素ミラーが最も傾斜したときは、前記反射光の実質的
にすべてを遮蔽する。
画素ミラーが最も傾斜したときは、前記反射光の実質的
にすべてを遮蔽する。
【００１８】又、前記画素ミラーの傾斜角を変えること
により、色を切替える。
により、色を切替える。
【００１９】又、前記画素ミラーの傾斜角を変えること
により、各色での階調表示を行う。
により、各色での階調表示を行う。
【００２０】又、前記画素ミラーを所定角度に傾斜させ
て、黒表示を行う。
て、黒表示を行う。
【００２１】又、前記画素ミラーからの各色光を時間混
色して１画素分のカラー表示を行う。
色して１画素分のカラー表示を行う。
【００２２】又、隣り合う複数の前記画素ミラーからの
各色光を混色して１画素分のカラー表示を行う。
各色光を混色して１画素分のカラー表示を行う。
【００２３】又、前記回折格子は階段格子である。
【００２４】又、前記反射回折光が分布する方向と前記
画素ミラーの傾斜方向は同じ面内になる。
画素ミラーの傾斜方向は同じ面内になる。
【００２５】又、前記画素ミラーからの各色の回折光の
分離方向に、前記画素ミラーの傾斜によって前記各色の
回折光が偏向される。
分離方向に、前記画素ミラーの傾斜によって前記各色の
回折光が偏向される。
【００２６】又、本発明のミラーアレイデバイスは、表
面に回折格子を有する傾斜可能な画素ミラーを複数有
し、該複数の画素ミラーによって光変調を行う。ここ
に、前記回折格子は階段格子である。又、前記画素ミラ
ーによる反射回折光が分布する方向と前記画素ミラーの
傾斜方向は同じ面内になる。又、前記画素ミラーからの
各色の回折光の分離方向に、前記画素ミラーの傾斜によ
って前記各色の回折光が偏向される。
面に回折格子を有する傾斜可能な画素ミラーを複数有
し、該複数の画素ミラーによって光変調を行う。ここ
に、前記回折格子は階段格子である。又、前記画素ミラ
ーによる反射回折光が分布する方向と前記画素ミラーの
傾斜方向は同じ面内になる。又、前記画素ミラーからの
各色の回折光の分離方向に、前記画素ミラーの傾斜によ
って前記各色の回折光が偏向される。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００２８】本発明の投射型表示装置は、図１に示すよ
うに、薄膜型圧電アクチュエーターにより各画素ごとに
光の反射の方向を制御することにより画像を表示する薄
膜型ＡＭＡ３と、ＡＭＡ３に対して白色光を照射する白
色照明装置１と、ＡＭＡ３に照射された光の反射光であ
るR(赤）、G(緑）、B(青）の各回折光を投影する投影光
学系４とを備えており、これらによって、フルカラー画
像をスクリーン上に表示するように構成している。
うに、薄膜型圧電アクチュエーターにより各画素ごとに
光の反射の方向を制御することにより画像を表示する薄
膜型ＡＭＡ３と、ＡＭＡ３に対して白色光を照射する白
色照明装置１と、ＡＭＡ３に照射された光の反射光であ
るR(赤）、G(緑）、B(青）の各回折光を投影する投影光
学系４とを備えており、これらによって、フルカラー画
像をスクリーン上に表示するように構成している。
【００２９】ここで使用する薄膜型ＡＭＡ３は、図2Aの
拡大図に示すように各画素ミラー３５は表面にフォトリ
ソグラフィによるパターニングと反射膜の蒸着にて形成
された反射型回折格子３６を有している。この回折格子
３６の格子定数は７９０ｎｍ、格子の段差は１３５ｎ
ｍ、表面はＡｌ蒸着面とし、該格子のパターンについて
はこの回折光が分布する方向βと該ミラー３５の傾斜駆
動方向が同じ面内、個々では紙面内になるように形成し
ている。これにより、R、G、の各回折光が分離する方向
に、ミラー35の傾斜によって各回折光を偏向することが
できる。
拡大図に示すように各画素ミラー３５は表面にフォトリ
ソグラフィによるパターニングと反射膜の蒸着にて形成
された反射型回折格子３６を有している。この回折格子
３６の格子定数は７９０ｎｍ、格子の段差は１３５ｎ
ｍ、表面はＡｌ蒸着面とし、該格子のパターンについて
はこの回折光が分布する方向βと該ミラー３５の傾斜駆
動方向が同じ面内、個々では紙面内になるように形成し
ている。これにより、R、G、の各回折光が分離する方向
に、ミラー35の傾斜によって各回折光を偏向することが
できる。
【００３０】ここで、回折格子３６の材料を高反射率材
料又は透明材料とすると好適である。一方、回折格子３
６の材料の反射率又は透過率が中間的な値である場合に
は、凸部、凹部、側部をすべて高反射率材料でコーティ
ングするとよい。
料又は透明材料とすると好適である。一方、回折格子３
６の材料の反射率又は透過率が中間的な値である場合に
は、凸部、凹部、側部をすべて高反射率材料でコーティ
ングするとよい。
【００３１】更に、この回折格子は、図2Bに示すような
階段格子３６であってもよい。階段格子３６を用いれ
ば、各色光の分離度が向上する。従って、後述するＨｅ
-Ｃｄレーザーに替えてタングステンランプ、メタルハ
ライドランプ、ハロゲンランプ、高圧水銀ランプ等を光
源とすることも可能となる。
階段格子３６であってもよい。階段格子３６を用いれ
ば、各色光の分離度が向上する。従って、後述するＨｅ
-Ｃｄレーザーに替えてタングステンランプ、メタルハ
ライドランプ、ハロゲンランプ、高圧水銀ランプ等を光
源とすることも可能となる。
【００３２】このようなＡＭＡ３の各画素ミラー35の圧
電アクチュエーターに所定のタイミングでビデオ信号ま
たはモニター信号が印加され、これに応じてＡＭＡ内の
各画素ミラー３５は所定量の傾斜動作を逐次行う。
電アクチュエーターに所定のタイミングでビデオ信号ま
たはモニター信号が印加され、これに応じてＡＭＡ内の
各画素ミラー３５は所定量の傾斜動作を逐次行う。
【００３３】図５にはこの画素ミラーアクチュエーター
に印加する駆動電圧とその際に生じる画素ミラーの傾斜
角との関係を示している。これから判るように、アクチ
ュエーターに駆動電圧を印加しないデフォルト状態では
画素ミラーの傾斜はなく傾斜角はゼロであるが、負電圧
を加えた場合には正電圧を加えた場合とは逆方向にミラ
ーが傾く特性を有している。
に印加する駆動電圧とその際に生じる画素ミラーの傾斜
角との関係を示している。これから判るように、アクチ
ュエーターに駆動電圧を印加しないデフォルト状態では
画素ミラーの傾斜はなく傾斜角はゼロであるが、負電圧
を加えた場合には正電圧を加えた場合とは逆方向にミラ
ーが傾く特性を有している。
【００３４】また、投影光学系４の入り口開口言いかえ
ると絞り又はこれに相当する部材の開口において、各画
素からの反射光束がその開口に入るか入らないかで投影
画像のＯＮ／ＯＦＦが決まり、さらに該光束が該開口に
より部分的に捕捉される場合は、各色の光束の捕捉割合
で画像の階調表示が決まる。
ると絞り又はこれに相当する部材の開口において、各画
素からの反射光束がその開口に入るか入らないかで投影
画像のＯＮ／ＯＦＦが決まり、さらに該光束が該開口に
より部分的に捕捉される場合は、各色の光束の捕捉割合
で画像の階調表示が決まる。
【００３５】また、白色照明装置１は、波長６３６ｎｍ
（Ｒ）、５３４ｎｍ＆５３８ｎｍ（Ｇ）、４４２ｎｍ
（Ｂ）の複数の発振波長を有するＨｅ‐Ｃｄレーザーと
ビームエキスパンダーにて構成され、出射光束は所定量
広がっている。
（Ｒ）、５３４ｎｍ＆５３８ｎｍ（Ｇ）、４４２ｎｍ
（Ｂ）の複数の発振波長を有するＨｅ‐Ｃｄレーザーと
ビームエキスパンダーにて構成され、出射光束は所定量
広がっている。
【００３６】白色照明装置１から上記Ｒ、Ｇ、Ｂ三色の
光を含む白色光が広がり光束として出射され、コリメー
ターレンズ２０にて集光作用を受けた後、凹面ミラー２
１に至る。このミラー２１にて集光反射され、図示のご
とく集束しつつＡＭＡ３を照明する。この際の照明光軸
の該ＡＭＡ３中心に対する入射角は２０°に設定した。
ここで、ＡＭＡ３内の各画素ミラーが所定の静止状態で
はＡＭＡ３からの反射光は各画素ミラーの回折格子の作
用を受けるため、図示のごとく色光により異なる角度に
反射することで色分解され、光学系４の入り口開口に至
る際には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各反射回折光束がそれぞれ分離
した状態になる。凹面ミラー２１によってR、G、Bに分
かれている各光束の集光点は、投射光学系の入り口開口
の前であっても後ろであってもよいが、各色の階調を行
うためには、入り口開口からある程度離れていて、入り
口開口付近で所定の大きさになるように設定する。
光を含む白色光が広がり光束として出射され、コリメー
ターレンズ２０にて集光作用を受けた後、凹面ミラー２
１に至る。このミラー２１にて集光反射され、図示のご
とく集束しつつＡＭＡ３を照明する。この際の照明光軸
の該ＡＭＡ３中心に対する入射角は２０°に設定した。
ここで、ＡＭＡ３内の各画素ミラーが所定の静止状態で
はＡＭＡ３からの反射光は各画素ミラーの回折格子の作
用を受けるため、図示のごとく色光により異なる角度に
反射することで色分解され、光学系４の入り口開口に至
る際には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各反射回折光束がそれぞれ分離
した状態になる。凹面ミラー２１によってR、G、Bに分
かれている各光束の集光点は、投射光学系の入り口開口
の前であっても後ろであってもよいが、各色の階調を行
うためには、入り口開口からある程度離れていて、入り
口開口付近で所定の大きさになるように設定する。
【００３７】この色分解の原理を１つの画素ミラー表面
について図2Aに示した。ここでミラー３５に入射する白
色光束Ｌ（正確にはＲＧＢ３スペクトルの合成光）の反
射光は該ミラー３５上に形成された反射型回折格子３６
の回折作用を受けて、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光ごとに異なる方
向に反射することによる色分解がなされる。但し、強度
の比較的弱い高次光については、ここでは無視してお
り、図示もしていない。因みに本例では、各色光の１次
回折方向の分離角度はほぼ８°であった。さらに、該画
素ミラー３５は矢印αに示されるように第１電極４３に
印加される電圧により傾斜すると、該色分解後の反射回
折光Ｒ、Ｇ、Ｂは、矢印βで示されるようにこの画素ミ
ラー３５の傾斜量に応じた量だけ偏向され、色分解状態
のまま、その反射方向を変化させる（正確にはＲ、Ｇ、
Ｂ各色の回折光の反射方向が変化する際に、各ＲＧＢ光
間の分離角度も若干変化する）。従って、各画素ミラー
３５が傾斜動作（傾斜方向は図中のＲＧＢ光束分離方向
に一致）をすると、そのミラー傾斜角度と該入り口開口
通過後の投射光学系４からの出射光束量つまり投影画像
の明るさとの関係は図４に示すような関係になる。つま
り、該ミラーの傾斜角度がマイナス方向（画素ミラーア
クチュエーターへ負電圧印加時）からプラス方向（画素
ミラーアクチュエーターへ正電圧印加時）へ変化するに
従い、Ｂ光が徐々に出射し、次にＧ光に切り替わり、さ
らにＲ光になり、最大傾斜で全ての光束が該開口から外
れて、光束がほとんど出射しない状態（黒表示）になる
という特性が得られる。なお、電圧を印加しない傾斜角
度０°で、光束が全く出射しないか殆ど出射しない状態
（黒表示）とすることも可能である。
について図2Aに示した。ここでミラー３５に入射する白
色光束Ｌ（正確にはＲＧＢ３スペクトルの合成光）の反
射光は該ミラー３５上に形成された反射型回折格子３６
の回折作用を受けて、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光ごとに異なる方
向に反射することによる色分解がなされる。但し、強度
の比較的弱い高次光については、ここでは無視してお
り、図示もしていない。因みに本例では、各色光の１次
回折方向の分離角度はほぼ８°であった。さらに、該画
素ミラー３５は矢印αに示されるように第１電極４３に
印加される電圧により傾斜すると、該色分解後の反射回
折光Ｒ、Ｇ、Ｂは、矢印βで示されるようにこの画素ミ
ラー３５の傾斜量に応じた量だけ偏向され、色分解状態
のまま、その反射方向を変化させる（正確にはＲ、Ｇ、
Ｂ各色の回折光の反射方向が変化する際に、各ＲＧＢ光
間の分離角度も若干変化する）。従って、各画素ミラー
３５が傾斜動作（傾斜方向は図中のＲＧＢ光束分離方向
に一致）をすると、そのミラー傾斜角度と該入り口開口
通過後の投射光学系４からの出射光束量つまり投影画像
の明るさとの関係は図４に示すような関係になる。つま
り、該ミラーの傾斜角度がマイナス方向（画素ミラーア
クチュエーターへ負電圧印加時）からプラス方向（画素
ミラーアクチュエーターへ正電圧印加時）へ変化するに
従い、Ｂ光が徐々に出射し、次にＧ光に切り替わり、さ
らにＲ光になり、最大傾斜で全ての光束が該開口から外
れて、光束がほとんど出射しない状態（黒表示）になる
という特性が得られる。なお、電圧を印加しない傾斜角
度０°で、光束が全く出射しないか殆ど出射しない状態
（黒表示）とすることも可能である。
【００３８】画素ミラー傾斜角と投影明るさとの関係を
利用すれば各色での階調表示が可能である。
利用すれば各色での階調表示が可能である。
【００３９】又、画素ミラー傾斜角と画素ミラー駆動電
圧との間には図５で示されるように、比例関係がある。
そこでこれら２つの関係から画素ミラー駆動電圧と投影
明るさとの関係は図６に示す関係になる。
圧との間には図５で示されるように、比例関係がある。
そこでこれら２つの関係から画素ミラー駆動電圧と投影
明るさとの関係は図６に示す関係になる。
【００４０】したがって、本実施形態によれば、各画素
ミラーへの駆動電圧のコントロールのみで色切り替えと
各色光での階調表示が可能となる。つまり、６図中勾配
Ｓｂ（駆動電圧‐Ｖｂ１〜‐Ｖｂ２）を用いてＢ画像の
階調表示を、勾配Ｓｇ（駆動電圧‐Ｖｂ１〜０）を用い
てＧ画像の階調表示を、勾配Ｓｒ（駆動電圧Ｖｒ１〜Ｖ
ｒ２）を用いてＲ画像の階調表示を行い、さらに駆動電
圧Ｖｂｋにて黒表示を行なうのである。
ミラーへの駆動電圧のコントロールのみで色切り替えと
各色光での階調表示が可能となる。つまり、６図中勾配
Ｓｂ（駆動電圧‐Ｖｂ１〜‐Ｖｂ２）を用いてＢ画像の
階調表示を、勾配Ｓｇ（駆動電圧‐Ｖｂ１〜０）を用い
てＧ画像の階調表示を、勾配Ｓｒ（駆動電圧Ｖｒ１〜Ｖ
ｒ２）を用いてＲ画像の階調表示を行い、さらに駆動電
圧Ｖｂｋにて黒表示を行なうのである。
【００４１】このような本形態においては、例えば、Ｒ
ＧＢＲＧＢ…の面順次で原色画像フレーム表示を行なう
ことにより、時間混色によりフルカラー表示を行なって
も良いし、モザイク的に各画素ごとに表示色を決めてお
いて、空間混色にてフルカラー表示を行なっても良い。
前者の場合には高速駆動にて単位時間当たりのフレーム
数を通常の３倍以上にするが、ＡＭＡ３本来の解像度に
て表示できるメリットがある。一方、後者の場合には、
駆動速度については通常と同じで構わない。また、本形
態においてはハード的には１つの本構成のままで、ＡＭ
Ａ３各画素への駆動信号（電圧）を変えるのみで、この
ような異なる混色モードでのカラー再現（表示）、また
はそれらの切り替えを容易に行なうことができる。ま
た、本実施形態によれば、各画素ミラーの傾斜角を図４
中のθｒ°、０°、θｂ°、θｂｋ°の４つにのみ絞
り、これらに対応した４つの駆動電圧でのみ各画素ミラ
ーを駆動することで黒表示を含む色切り替えのみに画素
ミラー傾斜駆動を用い、階調表示はフレーム周波数を前
２例の場合のさらに再現（表示）階調数倍とする高速駆
動により、単位時間あたりの表示回数にて時間平均的に
階調を再現する（デジタル時間階調）ことにて、フルカ
ラー表示を達成することも可能となる。
ＧＢＲＧＢ…の面順次で原色画像フレーム表示を行なう
ことにより、時間混色によりフルカラー表示を行なって
も良いし、モザイク的に各画素ごとに表示色を決めてお
いて、空間混色にてフルカラー表示を行なっても良い。
前者の場合には高速駆動にて単位時間当たりのフレーム
数を通常の３倍以上にするが、ＡＭＡ３本来の解像度に
て表示できるメリットがある。一方、後者の場合には、
駆動速度については通常と同じで構わない。また、本形
態においてはハード的には１つの本構成のままで、ＡＭ
Ａ３各画素への駆動信号（電圧）を変えるのみで、この
ような異なる混色モードでのカラー再現（表示）、また
はそれらの切り替えを容易に行なうことができる。ま
た、本実施形態によれば、各画素ミラーの傾斜角を図４
中のθｒ°、０°、θｂ°、θｂｋ°の４つにのみ絞
り、これらに対応した４つの駆動電圧でのみ各画素ミラ
ーを駆動することで黒表示を含む色切り替えのみに画素
ミラー傾斜駆動を用い、階調表示はフレーム周波数を前
２例の場合のさらに再現（表示）階調数倍とする高速駆
動により、単位時間あたりの表示回数にて時間平均的に
階調を再現する（デジタル時間階調）ことにて、フルカ
ラー表示を達成することも可能となる。
【００４２】このように本形態によれば、１枚のＡＭＡ
を用い、回転カラーフィルター等の可動部なしで、フル
カラー画像の投影表示をすることが可能となり、可動部
がないため、静粛かつ高信頼性であるとともに所謂単板
式のシンプルな構成の投射表示装置を構成することがで
きるようになる。
を用い、回転カラーフィルター等の可動部なしで、フル
カラー画像の投影表示をすることが可能となり、可動部
がないため、静粛かつ高信頼性であるとともに所謂単板
式のシンプルな構成の投射表示装置を構成することがで
きるようになる。
【００４３】以上説明した実施形態に関して、以下の変
形例や応用例がある。
形例や応用例がある。
【００４４】（１） ミラーデバイスとして薄膜型AMA
の代わりにバルクAMAやDMDを用いる。
の代わりにバルクAMAやDMDを用いる。
【００４５】（２） 光学素子として凹面鏡の変わりに
凸レンズを用いる。
凸レンズを用いる。
【００４６】（３） 背面投射形又は前面投射形のプロ
ジェクターとする。
ジェクターとする。
【００４７】
【発明の効果】以上説明した本発明によると、静寂かつ
高信頼性である高画質フルカラー投射型表示装置を提供
することが可能となる。
高信頼性である高画質フルカラー投射型表示装置を提供
することが可能となる。
【図１】本発明の実施例に係る投射型表示装置のシステ
ム構成図。
ム構成図。
【図２Ａ】本発明ＡＭＡ（Ａｃｔｕａｔｅｄ Ｍｉｒｒ
ｏｒ Ａｒｒａｙ）における反射光色分離と反射角度変
調動作原理説明断面図。
ｏｒ Ａｒｒａｙ）における反射光色分離と反射角度変
調動作原理説明断面図。
【図２Ｂ】画素ミラー上の階段格子の断面図。
【図３】薄膜型ＡＭＡの断面構成図。
【図４】ＡＭＡ画素ミラーの傾斜角と投影明るさとの相
関特性図。
関特性図。
【図５】ＡＭＡ画素ミラーの画素駆動電圧と画素ミラー
傾斜角との相関特性図。
傾斜角との相関特性図。
【図６】ＡＭＡ画素ミラーの画素駆動電圧と投影明るさ
との相関特性図。
との相関特性図。
１ 白色照明装置 ２０ コリメーターレンズ ２１ 凹面鏡 ３ 薄膜型ＡＭＡ ３３ アクチュエーター ３５ 画素ミラー ３６ 反射型回折格子 ４ 投影光学系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/14 Ｇ０３Ｂ 21/14 Ｚ 33/12 33/12
Claims (15)
- 【請求項１】 表面に回折格子を有する傾斜可能な画素
ミラーを複数有し、該複数の画素ミラーによって光変調
を行うミラーアレイデバイスと、前記ミラーアレイデバ
イスを照明する照明手段と、前記照明手段により照明さ
れた前記ミラーアレイデバイスからの反射光を投影する
投影手段とを備えることを特徴とする投射型表示装置。 - 【請求項２】 前記投影手段は絞り手段を有し、前記画
素ミラーが傾斜していないときは、前記反射光の実質的
にすべてをを遮蔽することを特徴とする請求項１記載の
投射型表示装置。 - 【請求項３】 前記投影手段は絞り手段を有し、前記画
素ミラーが最も傾斜したときは、前記反射光の実質的に
すべてをを遮蔽することを特徴とする請求項１記載の投
射型表示装置。 - 【請求項４】 前記画素ミラーの傾斜角を変えることに
より、色を切替えることを特徴とする請求項１記載の投
射型表示装置。 - 【請求項５】 前記画素ミラーの傾斜角を変えることに
より、各色での階調表示を行うことを特徴とする請求項
４記載の投射型表示装置。 - 【請求項６】 前記画素ミラーを所定角度に傾斜させ
て、黒表示を行うことを特徴とする請求項４記載の投射
型表示装置。 - 【請求項７】 前記画素ミラーからの各色光を時間混色
して１画素分のカラー表示を行うことを特徴とする請求
項１乃至６記載の投射型表示装置。 - 【請求項８】 隣り合う複数の前記画素ミラーからの各
色光を混色して１画素分のカラー表示を行うことを特徴
とする請求項１乃至６記載の投射型表示装置。 - 【請求項９】 前記回折格子は階段格子であることを特
徴とする請求項１記載の投射型表示装置。 - 【請求項１０】 前記反射回折光が分布する方向と前記
画素ミラーの傾斜方向は同じ面内になることを特徴とす
る請求項１記載の投射型表示装置。 - 【請求項１１】 前記画素ミラーからの各色の回折光の
分離方向に、前記画素ミラーの傾斜によって前記各色の
回折光が偏向されることを特徴とする請求項１記載の投
射型表示装置。 - 【請求項１２】 表面に回折格子を有する傾斜可能な画
素ミラーを複数有し、該複数の画素ミラーによって光変
調を行うことを特徴とするミラーアレイデバイス。 - 【請求項１３】 前記回折格子は階段格子であることを
特徴とする請求項１２記載のミラーアレイデバイス。 - 【請求項１４】 前記画素ミラーによる反射回折光が分
布する方向と前記画素ミラーの傾斜方向は同じ面内にな
ることを特徴とする請求項１２記載のミラーアレイデバ
イス。 - 【請求項１５】 前記画素ミラーからの各色の回折光の
分離方向に、前記画素ミラーの傾斜によって前記各色の
回折光が偏向されることを特徴とする請求項１２記載の
ミラーアレイデバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318138A JP2002122809A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 投射型表示装置 |
| US09/981,409 US6712473B2 (en) | 2000-10-18 | 2001-10-17 | Mirror array device and projection type display apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318138A JP2002122809A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 投射型表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002122809A true JP2002122809A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18796809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000318138A Pending JP2002122809A (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 投射型表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6712473B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002122809A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006512602A (ja) * | 2002-12-30 | 2006-04-13 | シンヴェント・アクチェセルスカベット | 設定変更可能な回折光学素子 |
| WO2007088988A1 (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-09 | Nikon Corporation | 空間光変調装置及びこれを用いた表示装置 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100512398B1 (ko) * | 2002-07-25 | 2005-09-07 | 임용근 | 반사형 디스플레이 장치 |
| JP3997880B2 (ja) * | 2002-10-07 | 2007-10-24 | 三菱電機株式会社 | 投射型画像表示装置 |
| US7209230B2 (en) | 2004-06-18 | 2007-04-24 | Luckoff Display Corporation | Hand-held spectra-reflectometer |
| ES2368929T3 (es) * | 2004-06-23 | 2011-11-23 | Quin Media Arts And Sciences Inc. | Formación de imágenes escultóricas con mosaicos ópticos. |
| US7626581B2 (en) * | 2004-09-27 | 2009-12-01 | Idc, Llc | Device and method for display memory using manipulation of mechanical response |
| US7233394B2 (en) | 2005-06-20 | 2007-06-19 | Luckoff Display Corporation | Compact spectrometer |
| TWM315842U (en) * | 2006-12-29 | 2007-07-21 | Innolux Display Corp | Light guide plate and backlight module and liquid crystal display device |
| US9146155B2 (en) * | 2007-03-15 | 2015-09-29 | Oto Photonics, Inc. | Optical system and manufacturing method thereof |
| US8351789B2 (en) * | 2007-07-23 | 2013-01-08 | Nistica, Inc. | High resolution digital optical encoder/decoder |
| US8086080B2 (en) * | 2007-07-23 | 2011-12-27 | Nistica, Inc. | Multiple function digital optical switch |
| CN102084290A (zh) | 2008-03-18 | 2011-06-01 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有光谱深度的校准相机 |
| US8182896B2 (en) * | 2009-10-05 | 2012-05-22 | Dri-Design, Llc | Method and apparatus for making optical tiles |
| TWI715599B (zh) | 2016-07-12 | 2021-01-11 | 台灣超微光學股份有限公司 | 光譜儀模組及其製作方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970003007B1 (ko) | 1993-05-21 | 1997-03-13 | 대우전자 주식회사 | 투사형 화상표시장치용 광로조절장치 및 그 구동방법 |
| HU220516B1 (hu) * | 1993-10-29 | 2002-03-28 | Daewoo Electronics Co. Ltd. | Vékonyréteggel működtetett tükörelem-elrendezés és eljárás annak előállítására |
| AU693125B2 (en) * | 1993-11-09 | 1998-06-25 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Thin film actuated mirror array for use in an optical projection system and method for the manufacture thereof |
| US5682265A (en) * | 1994-02-18 | 1997-10-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Diffractive microstructures for color separation and fusing |
| US5481396A (en) * | 1994-02-23 | 1996-01-02 | Aura Systems, Inc. | Thin film actuated mirror array |
| US5467146A (en) | 1994-03-31 | 1995-11-14 | Texas Instruments Incorporated | Illumination control unit for display system with spatial light modulator |
| JPH09130732A (ja) * | 1995-11-01 | 1997-05-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | シーンチェンジ検出方法および動画像編集装置 |
| JPH09284684A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 単板式カラー液晶ディスプレイ装置 |
| US5999335A (en) * | 1996-11-06 | 1999-12-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Projecting apparatus |
| US5815305A (en) | 1997-03-10 | 1998-09-29 | Daewoo Electronics Co., Ltd. | Thin film actuated mirror array in an optical projection system and method for manufacturing the same |
| JP3012841B1 (ja) | 1998-11-04 | 2000-02-28 | 日本アイ・ビー・エム株式会社 | 単板式カラープロジェクタ |
| JP3069860B1 (ja) | 1999-05-24 | 2000-07-24 | 日本アイ・ビー・エム株式会社 | 単板式カラープロジェクタ |
-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000318138A patent/JP2002122809A/ja active Pending
-
2001
- 2001-10-17 US US09/981,409 patent/US6712473B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2007206434A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Nikon Corp | 空間光変調装置及びこれを用いた表示装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6712473B2 (en) | 2004-03-30 |
| US20020054276A1 (en) | 2002-05-09 |
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