JP3149500B2 - 光変調装置 - Google Patents

光変調装置

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JP3149500B2
JP3149500B2 JP01024292A JP1024292A JP3149500B2 JP 3149500 B2 JP3149500 B2 JP 3149500B2 JP 01024292 A JP01024292 A JP 01024292A JP 1024292 A JP1024292 A JP 1024292A JP 3149500 B2 JP3149500 B2 JP 3149500B2
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博久 北野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーディスプレイや
カラー画像記録装置等に組み込まれて使用される光変調
装置に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】従来より、PLZT等の電気光学
効果を有する材料で構成された光シャッタアレイが知ら
れている。そして、この光シャッタアレイとカラーフィ
ルタパネルとで光変調装置を構成し、カラーディスプレ
イに組み込むことが考えられる。ところが、カラーフィ
ルタパネルは構造が複雑で取付けの際の位置合わせが難
しく、かつ、高価であるという問題点がある。
【0003】そこで、本発明の課題は、安価で、かつ、
カラーディスプレイやカラー画像記録装置等に容易に組
み込むことができる光変調装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段と作用】以上の課題を解決
するため、本発明に係る光変調装置は、 (a)光源と、 (b)電気光学効果を有する材料からなる光シャッタア
レイと、 (c)入射部が直線状に形成され、前記光源からの照射
光を前記光シャッタアレイへ導くための光ファイバアレ
イと、 (d)分光透過率が異なる複数のフィルタ領域がそれぞ
れ少なくとも2分割されると共に、該分割されたフィル
タ領域を回転方向に並設したフィルタと、 (e)前記フィルタを回転させるための駆動手段とを備
え、 (f)前記フィルタが、前記光源と前記光ファイバアレ
イの直線状入射部との間に、フィルタの径方向を入射部
の長手方向に揃えた状態で配置され、かつ、前記光ファ
イバアレイの入射部が少なくとも2分割され、該分割さ
れた直線状入射部が前記分割されたフィルタ領域に対向
ていること、 を特徴とする。
【0005】以上の構成において、光源から放射された
白色光はフィルタを透過して光ファイバアレイの入射部
に導かれる。フィルタは分光透過率が異なる複数のフィ
ルタ領域、例えば赤色、緑色、青色フィルタ領域を回転
方向に並設している。従って、白色光が赤色フィルタ領
域を透過した場合は赤色光に変わり、緑色フィルタ領域
を透過した場合は緑色光に変わり、青色フィルタ領域を
透過した場合は青色光に変わる。そして、フィルタを駆
動手段により回転させると、光の色が赤、緑、青に繰り
返し切り替わる。このフィルタは従来のカラーフィルタ
パネルと比較して構造が簡略である。
【0006】また、フィルタはその径方向を光ファイバ
アレイの入射部の長手方向に揃えた状態で配置されてい
るため、入射部が二つの異なるフィルタ領域に跨がって
いる時間が短く、光の色が切り替わるために必要な時間
が短くてすむ。
【0007】
【実施例】以下、本発明に係る光変調装置の実施例を添
付図面を参照して説明する。各実施例において同一部品
及び同一部分には同じ符号を付した。 [第1実施例、図1〜図4]図1は第1実施例の光変調
装置の全体構成図である。光変調装置は、概略、光源
1、熱線吸収フィルタ2、円板状フィルタ3、フィルタ
3を回転駆動させるモータ4、光ファイバアレイ5、偏
光子7、検光子8、光シャッタアレイ9及び結像用レン
ズアレイ10から構成されている。光源1には、ハロゲ
ンランプ、蛍光灯あるいはメタルハライドランプ等が使
用される。光源1から放射された白色光は、熱線吸収フ
ィルタ2を透過してフィルタ3に集光される。
【0008】フィルタ3は光ファイバアレイ側に配設さ
れたモータ4によって軸4aを中心にして回転させられ
る。白色光はフィルタ3を透過することにより、赤、
緑、青の単色光に変わり、光ファイバアレイ5の入射部
5aに導かれる。光ファイバアレイ5は多数本の光ファ
イバで構成され、入射部5a,出射部5bは光ファイバ
束が直線状に一列に配置されており、特に出射部5bは
主走査方向(矢印Xで示す)に沿って配置されている。
光ファイバアレイ5に入射した単色光は、出射部5bか
ら出射され、偏光子7を透過して光シャッタアレイ9に
集光される。
【0009】光シャッタアレイ9はガラス基板の中央部
に電気光学効果を有するPLZTを素材としたシャッタ
素子11(図3参照)が列状に配設されており、赤色、
緑色、青色の画像情報に基づいて所定の電圧を印加され
たシャッタ素子11を透過した単色光のみが検光子8を
透過する。そして、光シャッタアレイ9を透過した単色
光は、結像レンズアレイ10でさらに集光されて、ディ
スプレイの画面又は感光体ドラム表面に結像される。デ
ィスプレイの画面上には所定の画像が可視像として形成
され、感光体ドラムの表面には所定の画像が静電潜像と
して形成されることになる。
【0010】図2はフィルタ3を示す正面図である。フ
ィルタ3は頂角120゜の扇形をしたそれぞれ透過型青
色フィルタ領域3a、赤色フィルタ領域3b、緑色フィ
ルタ領域3cを有しており、従来のカラーフィルタパネ
ルと比較して簡略な構造になっている。フィルタ3はモ
ータ4によって軸4aを中心にして反時計回り方向(矢
印aで示す)に回転駆動される。
【0011】光ファイバアレイ5はその直線状入射部5
aの長手方向をフィルタ3の径方向に揃えた状態で配置
されている。この場合、フィルタ3と光ファイバアレイ
5との位置合わせにおいては、高精度の位置決めは必要
とされない。入射部5aの長手方向とフィルタ3の径方
向が揃えられているので、光ファイバアレイ5に入射す
る単色光の色を短い時間で切り替えることができる。従
って、無駄な時間を費やすことがなく、シャッタ素子1
1を有効に駆動することができる。光源1から放射され
た白色光は回転駆動しているフィルタ3を透過すると単
色光に変わり、光ファイバアレイ5の入射部5aに入射
する。すなわち、白色光がフィルタ3の青色フィルタ領
域3aを透過した場合は青色光に変わり、赤色フィルタ
領域3bを透過した場合は赤色光に変わり、緑色フィル
タ領域3cを透過した場合は緑色光に変わる。しかもこ
の単色光はフィルタ3の回転に合わせて赤、緑、青の順
に周期的に切り替わる。
【0012】図3は、以上の構成からなる光変調装置の
制御回路ブロック図である。制御回路は、概略、ドライ
バ回路14、ラッチ回路15、シフトレジスタ16及び
CPU17で構成されている。シャッタ素子11の一方
は共通電極12を介して接地され、他方は個別電極13
を介してシャッタ素子11を個々に駆動するドライバ回
路14に接続している。CPU17からのクロック信号
CLKを受けたシフトレジスタ16は、CPU17から
画像情報を1ビット毎に順次読み込む。赤、緑、青色の
うちの1色の1走査分の画像情報がシフトレジスタ16
に読み込まれると、CPU17からラッチパルスLSが
ラッチ回路15に発信される。ラッチパルスLSを受け
たラッチ回路15はシフトレジスタ16に読み込まれた
1走査分の画像情報をラッチしてドライバ回路14に出
力する。
【0013】ドライバ回路14には、CPU17からシ
ャッタ素子11の駆動電圧Vhが印加され、かつ、シャ
ッタ素子11の照射時間を設定する制御信号BRKが発
信される。ドライバ回路14において、前記1走査分の
画像情報と制御信号BRKに基づいてシャッタ素子11
毎に駆動電圧Vhを印加するかどうかが選択される。駆
動電圧Vhを印加されたシャッタ素子11はオンして、
光源からの光はシャッタ素子11を透過してディスプレ
イの画面又は感光体ドラム表面に結像される。駆動電圧
Vhを印加されなかったシャッタ素子11はオフの状態
であり、光源1からの光はシャッタ素子11によって遮
られる。
【0014】図4は光変調装置のタイミングチャートで
ある。画像情報はフィルタ3の回転に合わせて、赤色
光、緑色光、青色光の順に1走査分毎にレジスタ16に
読み込まれる。レジスタ16に読み込まれた1走査分の
画像情報は、ラッチ回路15を介してドライバ回路14
に出力される。例えば、1走査分の赤色光の画像情報D
ATA(赤)が出力された場合、ドライバ回路14にお
いて、制御信号BRKのオン状態ON(赤)と画像情報
DATA(赤)に基づいてシャッタ素子11毎にオン、
オフが選択される。これに合わせて、光源1から放射さ
れた白色光は、フィルタ3の赤色フィルタ領域3bを透
過して赤色光に変わった後、光ファイバアレイ5内を通
ってシャッタ素子11に入射する。同様にして、緑色光
の画像情報DATA(緑)及び青色光の画像情報DAT
A(青)に対応して、緑色光及び青色光をシャッタ素子
11に入射させることによりカラー表示を行うことがで
きる。
【0015】また、光の色が切り替わる移行時間Aにシ
ャッタ素子11がオン状態になることを防止するため、
少なくとも移行時間Aの間は制御信号BRKはオフ状態
にされている。以上のように、この光変調装置は、従来
のカラーフィルタパネルと比較して構造が簡単なフィル
タ3を使用できるため、安価で、かつカラーディスプレ
イやカラー画像記録装置等に容易に組み込むことができ
る。
【0016】[第2実施例、図5〜図7]図5は第2実
施例の光変調装置の全体構成図である。円板状フィルタ
23の出射側には、光ファイバアレイ5の入射部5aが
2分割された状態で配設され、各色フィルタ領域を検出
するためのセンサ31R,31G,31Bが配設されて
いる。
【0017】図6はフィルタ23を示す正面図である。
フィルタ23は中央部に遮光部25を有し、この遮光部
25の対向する位置にスリット状開口部25a,25b
を設けている。遮光部25に重なる位置にセンサ31
R,31G,31Bは配設されている。こうして、遮光
部25とセンサ31R,31G,31Bとで同期信号発
生用チョッパを構成している。さらに、フィルタ23は
遮光部25の周囲に扇形をした透過形青色フィルタ23
a,23d、赤色フィルタ23b,23e、緑色フィル
タ23c,23fを有している。フィルタ23はモータ
4によって軸を中心にして反時計回り方向(矢印aで示
す)に回転駆動される。光ファイバアレイ5は、2分割
された直線状入射部5aの長手方向をフィルタ23の径
方向に揃えた状態で配置されている。これにより、フィ
ルタ23の径は、第1実施例の円板状フィルタ3より小
さくできる。
【0018】光源1から放射された白色光は回転駆動し
ているフィルタ3を透過すると単色光に変わり、光ファ
イバアレイ5の入射部5aに入射する。そして、白色光
の一部は遮光部25の開口部25a,25bを通ってセ
ンサ31R,31G,31Bに達する。センサ31R,
31G,31Bは受光すると、それぞれ赤色フィルタ領
域検出信号、緑色フィルタ領域検出信号、青色フィルタ
領域検出信号をCPU17に出力する。そして、例えば
センサ31Rから赤色フィルタ領域検出信号が出力され
た後は、白色光はフィルタ23の赤色フィルタ領域23
b,23eを透過して赤色光に変わり、光ファイバアレ
イ5の入射部5aに入射することになる。
【0019】図7は光変調装置のタイミングチャートで
ある。画像情報はフィルタ23の回転に合わせて赤色
光、緑色光、青色光の順に1走査分毎にレジスタ16に
読み込まれる。レジスタ16に読み込まれた1走査分の
画像情報は、ラッチ回路15を介してドライバ回路14
に出力される。例えば、1走査分の赤色光の画像情報D
ATA(赤)が出力された場合、ドライバ回路14にお
いて制御信号BRKのオン状態ON(赤)と画像情報D
ATA(赤)に基づいてシャッタ素子11毎にオン,オ
フが選択される。制御信号BRKはCPU17がセンサ
31Rから出力された赤色フィルタ領域検出信号を受信
した後、所定時間オン状態ON(赤)にされる。これに
合わせて、光源1から放射された白色光は、フィルタ2
3の赤色フィルタ領域23b,23eを透過して赤色光
に変わった後、光ファイバアレイ5内を通ってシャッタ
素子11に入射する。同様にして、緑色光の画像情報D
ATA(緑)に対して、緑色光を緑色フィルタ領域検出
信号と制御信号BRKに基づいて駆動されているシャッ
タ素子11に入射させる。青色光の画像情報DATA
(青)に対して、青色光を合わせて青色フィルタ領域検
出信号と制御信号BRKに基づいて駆動されているシャ
ッタ素子11に入射させる。
【0020】この結果、前記第1実施例の光変調装置と
同様の作用、効果を奏すると共に、光の色変化とシャッ
タ素子11の駆動とのタイミングずれが防止でき、より
確実な動作をする光変調装置が得られる。 [第3実施例、図8]図8に示す円板状フィルタ43
は、光ファイバアレイ5の入射部5aを4分割した場合
に使用されるものである。フィルタ43はそれぞれ4個
の青色フィルタ領域43a,43d,43g,43j、
赤色フィルタ領域43b,43e,43h,43k、緑
色フィルタ領域43c,43f,43i,43lを有し
ている。各フィルタ領域43a〜43lは時計回り方向
に青、赤、緑の順に繰り返して配置されている。
【0021】そして、光ファイバアレイ5の入射部5a
を4分割することにより、フィルタのサイズを前記第
1,第2実施例より小さくすることができる。 [第4実施例、図9]光変調装置においては、光源のス
ペクトル特性、フィルタの透過率、被記録部材の分光感
度等の影響により、赤色光、緑色光、青色光の出力強度
を適当に調整することがある。図9に示す円板状フィル
タ53は、光変調装置からの赤色光と青色光の出力強度
が緑色光より強くなるようにしたものである。フィルタ
53は、頂角θ(1)の扇形をした青色フィルタ領域5
3a、頂角θ(2)の扇形をした赤色フィルタ領域53
b、頂角θ(3)の扇形をした緑色フィルタ領域53c
を有している。ここに、頂角はθ(1)=θ(2)>θ
(3)の条件を満たす。すなわち、青色及び赤色フィル
タ領域53a,53bを緑色フィルタ領域53cより大
きくして、青色光及び赤色光が出力される時間を緑色光
より長くすることにより、赤色光及び赤色光の出力強度
を緑色光より強くできる。このとき、シャッタ素子11
の制御信号BRKも、青色光及び赤色光のON状態の時
間を緑色光のON状態の時間より長く設定しておく。
【0022】[他の実施例]なお、本発明に係る光変調
装置は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨
の範囲内で種々に変形することができる。フィルタの形
状は円板状のものに限定されるものではなく、矩形状の
ものであってもよい。ただし、円板状にすれば、回転時
の風切り音や、占有エリアが小さくてすむという長所が
ある。
【0023】また、図6の円板状フィルタ23は遮光部
25を中央部に設けているが、光源1の配光特性等を考
慮して外周部に設けてもよい。さらに、光ファイバアレ
イの入射部はファイバ束を直線状に一列に配置する必要
はなく、直線状に2列以上配置してもよい。
【0024】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、分光透過率が異なる複数のフィルタ領域を有す
るフィルタを使用したので、従来のカラーフィルタパネ
ルと比較して簡略な構造となり、安価で、かつカラーデ
ィスプレイやカラー画像記録装置等に容易に組み込むこ
とができる光変調装置が得られる。
【0025】また、フィルタの径方向と光ファイバアレ
イの直線状入射部の長手方向とを揃えたので、光ファイ
バアレイに入射する光の色を短い時間で切り替えること
ができる。さらに、光ファイバアレイの入射部を複数に
分割すれば、フィルタの径を小さくすることができ、小
型の光変調装置が得られる。
【0026】また、一部開口部を設けた遮光部と各フィ
ルタ領域を検出するためのセンサとで構成された同期信
号発生用チョッパをフィルタに設ければ、光の色変化と
光シャッタアレイの駆動とのタイミングずれが防止で
き、光変調装置はより確実な動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光変調装置の第1実施例を示す全
体構成図。
【図2】図1に示した光変調装置に使用されるフィルタ
の正面図。
【図3】図1に示した光変調装置の制御回路のブロック
図。
【図4】図1に示した光変調装置のタイミングチャー
ト。
【図5】本発明に係る光変調装置の第2実施例を示す全
体構成図。
【図6】図4に示した光変調装置に使用されるフィルタ
の正面図。
【図7】図4に示した光変調装置のタイミングチャー
ト。
【図8】本発明に係る光変調装置の第3実施例に使用さ
れるフィルタの正面図。
【図9】本発明に係る光変調装置の第4実施例に使用さ
れるフィルタの正面図。
【符号の説明】
1…光源 3…フィルタ 3a…青色フィルタ領域 3b…赤色フィルタ領域 3c…緑色フィルタ領域 4…モータ 5…光ファイバアレイ 5a…入射部 9…光シャッタアレイ 11…シャッタ素子 23…フィルタ 23a,23d…青色フィルタ領域 23b,23e…赤色フィルタ領域 23c,23f…緑色フィルタ領域 43…フィルタ 43a、43d,43g,43j…青色フィルタ領域 43b,43e,43h,43k…赤色フィルタ領域 43c,43f,43i,43l…緑色フィルタ領域 53…フィルタ 53a…青色フィルタ領域 53b…赤色フィルタ領域 53c…緑色フィルタ領域
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/00 G02B 27/00 B41J 3/16 - 3/18 B41J 3/21

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、 電気光学効果を有する材料からなる光シャッタアレイ
    と、 入射部が直線状に形成され、前記光源からの照射光を前
    記光シャッタアレイへ導くための光ファイバアレイと、 分光透過率が異なる複数のフィルタ領域がそれぞれ少な
    くとも2分割されると共に、該分割されたフィルタ領域
    を回転方向に並設したフィルタと、 前記フィルタを回転させるための駆動手段とを備え、 前記フィルタが、前記光源と前記光ファイバアレイの直
    線状入射部との間に、フィルタの径方向を入射部の長手
    方向に揃えた状態で配置され、かつ、前記光ファイバア
    レイの入射部が少なくとも2分割され、該分割された直
    線状入射部が前記分割されたフィルタ領域に対向してい
    ること、 を特徴とする光変調装置。
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