JP3224433B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

ディスプレイ装置

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JP3224433B2
JP3224433B2 JP30329392A JP30329392A JP3224433B2 JP 3224433 B2 JP3224433 B2 JP 3224433B2 JP 30329392 A JP30329392 A JP 30329392A JP 30329392 A JP30329392 A JP 30329392A JP 3224433 B2 JP3224433 B2 JP 3224433B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、小型で解像度の高い
画像を表示するディスプレイ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、この種のディスプレイ装置として
は、カラー液晶ディスプレイ装置や、ビームインデック
ス形式のカラー陰極線管がある。このうち、カラー液晶
ディスプレイ装置は次世代のディスプレイ装置として大
きな期待を集めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のディスプレイ装
置は以上のように構成されているので、カラー液晶ディ
スプレイ装置においては、画素の微細化は困難なことで
あり、現存する最も微細なものでも、画素のサイズは数
10μm2 である。これを用いてテレビジョンカメラの
ビューファインダ用に対角20mm程度の小型ディスプ
レイ装置を構成する場合、画面の水平方向の画素数は3
00〜400画素、垂直方向は約250画素とするのが
限界である。水平方向の画素数は赤緑青の3色の合計値
であるから、1色あたりでは上記の1/3になり、カメ
ラの画像デバイスの分解能が大幅に下廻るディスプレイ
装置しか構成し得ないことになる。
【0004】また、垂直方向の解像度に関しても、カラ
ー液晶ディスプレイ装置では、NTSC方式の有効走査
線約500本の内、半分の250本に相当する画素しか
設けられないのが通例であり、テレビジョンカメラのピ
ント合わせの目的に対しては十分でないという問題点が
あった。
【0005】カラー液晶ディスプレイ装置のもう一つの
欠点は、製造歩留りが悪いという点である。これは、良
好なコントラスト比を得るために、一つの画素に対して
少なくとも1個薄膜トランジスタが設けられているが、
この薄膜トランジスタの個々の不良率が100万分の3
であったとしても、10万画素のカラー液晶ディスプレ
イ装置全体では、30%の不良率ということになり、廉
価化を妨げる要因になっている。また、通常のカラー陰
極線管にあっては、画素即ち蛍光体の面積は、カラー液
晶ディスプレイ装置の20倍くらいあり、小型高解像度
に対する障害はさらに大きいなどの問題点があった。
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】請求項,請求項および請求項の発明
は、さらに画像品質の高いディスプレイ装置を得ること
を目的とする。
【0010】請求項の発明は、さらに、小型に構成可
能なディスプレイ装置を得ることを目的とする。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【課題を解決するための手段】 請求項の発明に係るデ
ィスプレイ装置は、赤,緑,青の3色に発光する3ライ
ンの発光体と、特定周波数のみ反射するダイクロイック
ミラーをその発光体の間隔の1/21/2 近傍の間隔で配
置し、その赤,緑,青の3色に発光する3ラインの発光
体からの各々の1水平走査線分の画像光を1線に重ね合
わせる第2の光学手段とを備えたものである。
【0015】請求項の発明に係るディスプレイ装置
は、1線に重ね合わさった画像光の光軸を中心にスリッ
トを配置したものである。
【0016】請求項の発明に係るディスプレイ装置
は、垂直偏向手段をガルバノミラーとしたものである。
【0017】請求項の発明に係るディスプレイ装置
は、垂直偏向手段をポリゴンミラーとしたものである。
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【作用】 請求項の発明におけるディスプレイ装置は、
第2の光学手段として、特定周波数のみ反射し、発光体
の間隔の1/21/2 近傍の間隔で配置されたダイクロイ
ックミラーを用いることにより、ミラーに対する入射角
度が45度近傍となり、ミラーの反射効率を良好にし、
画像品質を高める。
【0022】請求項の発明におけるスリットは、1線
に重ね合わさった画像光中の散乱光を除去し、画像品質
を高める。
【0023】請求項の発明におけるガルバノミラー
は、自ら回転駆動源を有するので、垂直偏向手段におけ
る回転駆動源が不要となり、さらに、小型可能にする。
【0024】請求項の発明におけるポリゴンミラー
は、ミラーにて反射するので損失光量が少なく、画像品
質を高める。
【0025】
【実施例】実施例1. 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
において、1はビデオ信号(画像信号)、2はビデオ信
号1をRGB信号に変換するRGBデコーダ、3a,3
b,3cはそれぞれのRGB信号をデジタル値に変換す
るA/D変換器であり、RGBデコーダ2およびA/D
変換器3a,3b,3cにより画像信号変換手段を構成
する。4a,4b,4cはA/D変換器3a,3b,3
cにより変換されたRGB信号のそれぞれのデジタル値
の書き込み周波数と読み出し周波数を変化させることに
より画像信号を時間的に1/3に圧縮するラインメモリ
(画像信号圧縮手段)である。
【0026】5はラインメモリ4a,4b,4cにより
圧縮された画像信号を順次切換えることにより読み出す
スイッチ、6は画像信号をアナログ値に変換するD/A
変換器、7はそのアナログ値に変換された画像信号を増
幅し、ディスプレイ12に出力する増幅器であり、上記
スイッチ5,D/A変換器6,増幅器7により画像信号
供給手段を構成する。また、8はビデオ信号1より水平
同期信号HDおよび垂直同期信号VDを抽出する同期分
離回路、9は水平同期信号HDを入力しラインメモリ4
a,4b,4cに書き込みおよび読み込みのタイミング
を出力すると共に、偏向ドライバ10に水平偏向タイミ
ングHT,垂直偏向タイミングVTを出力するタイミン
グパルスジェネレータである。10はその偏向ドライバ
であり、水平偏向タイミングHT,垂直偏向タイミング
VTを入力し、ディスプレイ12の水平偏向コイル13
および垂直偏向コイル14に水平偏向波形Hおよび垂直
偏向波形Vを出力する。
【0027】12R,12G,12Bはディスプレイ1
2の表面に設けられた3ラインの発光体、15は発光体
12R,12Bにより発光された光を反射するミラー、
16は発光体12Gより発光された光を透過すると共
に、ミラー15により反射された発光体12Rの光を反
射する赤反射ダイクロイックミラー、17は赤反射ダイ
クロイックミラー16からの光を透過すると共に、ミラ
ー15により反射された発光体12Bの光を反射する青
反射ダイクロイックミラーであり、ミラー15,赤反射
ダイクロイックミラー16,青反射ダイクロイックミラ
ー17により第1の光学手段を構成する。18は青反射
ダイクロイックミラー17からの1線に重ね合わさった
画像光を垂直方向に偏向させるポリゴンプリズム、19
はそのポリゴンプリズム18を垂直同期信号VDに同期
して駆動するポリゴンプリズム駆動装置であり、ポリゴ
ンプリズム18およびポリゴンプリズム駆動装置19に
より垂直偏向手段を構成する。20はポリゴンプリズム
18により垂直方向に偏向された画像光を適当な見やす
い大きさになるように拡大する接眼レンズである。
【0028】次に動作について説明する。図1におい
て、ビデオ信号1はRGBデコーダ2によりRGB信号
に変換され、それぞれのA/D変換器3a,3b,3c
によりデジタル値に変換される。ここでA/D変換器3
a,3b,3cはRGB用に3つ付加する必要はなく、
時分割でA/D変換を行うことにより、1つのA/D変
換器でも実現できる。このA/D変換された各RGB信
号のデジタル値をラインメモリ4a,4b,4cに書き
込み、書き込み周波数と読み出し周波数を変化させるこ
とにより画像信号を時間的に1/3に圧縮する。このラ
インメモリ4a,4b,4cは読み出しが書き込みを追
い越さないように2ライン分のメモリ容量を持った方が
よい。書き込み周波数はラインメモリ4a,4b,4c
への書き込みクロックWCLK、読み出し周波数は読み
出しクロックRCLKにより決定される。例えば、この
ラインメモリ4a,4b,4cの読み出し周波数を書き
込み周波数の3倍にすることにより、時間的に1/3倍
の画像圧縮が行われる。
【0029】画像圧縮された画像信号はスイッチ5によ
り順次読み出され、ビデオ信号1の1水平同期信号期間
相当で、画像圧縮された3つのRGB信号の送出が終了
する。この信号がD/A変換器6を経てアナログ値に変
換され、増幅器7による増幅後、ディスプレイ12に画
像信号11として出力される。また、同期分離回路8は
ビデオ信号1より水平同期信号HDおよび垂直同期信号
VDを抽出し、水平同期信号HDをタイミングパルスジ
ェネレータ9に、垂直同期信号VDをポリゴンプリズム
駆動装置19にそれぞれ送出する。タイミングパルスジ
ェネレータ9はラインメモリ4a,4b,4cの書き込
みおよび読み出しタイミングや、スイッチ5のRGB圧
縮信号の順次読み出しのタイミングを図ったり、偏向ド
ライバ10へ水平偏向タイミングHT,垂直偏向タイミ
ングVTを出力する。偏向ドライバ10ではタイミング
パルスジェネレータ9からの水平偏向タイミングHT,
垂直偏向タイミングVTによりディスプレイ12の水
平,垂直の偏向を行うための水平偏向波形Hおよび垂直
偏向波形Vをディスプレイ12の水平偏向コイル13お
よび垂直偏向コイル14に出力する。
【0030】図2は以上説明した図1の各部のタイミン
グを示す図であり、ビデオ信号1はRGBデコーダ2に
よりそれぞれのRGB信号に変換されている、また、こ
の3つのRGB信号はA/D変換器3a,3b,3cに
よりA/D変換され、ラインメモリ4a,4b,4cに
蓄えられ、さらに、ラインメモリ4a,4b,4cへの
書き込み周波数と読み出し周波数を相対的に変化させる
ことによりRGB圧縮信号に示すように画像圧縮され
る。画像圧縮された信号はスイッチ5により順次切り換
えられ、D/A変換器6によりアナログ信号に変換さ
れ、さらに、増幅器7により増幅されディスプレイ12
に出力される。これらのタイミングと同期して、図2に
示すように水平偏向波形H,垂直偏向波形Vを偏向ドラ
イバ10で作り、水平偏向コイル13および垂直偏向コ
イル14に出力する。また、図3にディスプレイ12の
正面図を示す。このように、ディスプレイ12には画像
圧縮されたそれぞれR,G,B信号に対応した3ライン
の発光体12R,12G,12Bが設けられており、そ
れぞれの発光体は水平偏向波形Hの1波長期間で表示さ
れ、したがって、垂直偏向波形Vの1波長期間で3ライ
ンの発光体12R,12G,12Bの表示1行程(1画
面に相当)が行われる。
【0031】このように構成されたディスプレイ12を
図4に示すようにカラープリンタのヘッドとして用い、
インクを転写することにより、従来ではRで1回,Gで
1回,Bで1回走査しなければならないのが、1回の走
査で印字可能となり高速印字させることができる。
【0032】次に第1の光学手段以降の動作について説
明する。図1において、ディスプレイ12に表示された
3ラインの発光体12R,12G,12Bによるライン
画像は、ミラー15,赤反射ダイクロイックミラー1
6,青反射ダイクロイックミラー17により赤,緑,青
の各色に分解され、図1の右方からみた場合、同一場所
からライン発光が行われ重なり合ったように見える。こ
れにより1水平走査線分のカラー画像が表示される。光
学的垂直偏向を行うために設けられたポリゴンプリズム
18は、この例では4角形の場合を示しており、1水平
走査線分のカラー画像を光学的垂直偏向を行うことによ
り画像を得る。ポリゴンプリズム駆動装置19はビデオ
信号の垂直同期信号VDの1/4速度でポリゴンプリズ
ム18を回転させる。
【0033】今、図1のようにポリゴンプリズム18の
一辺の長さをd、入射角をθ、屈折角をδ、ポリゴンプ
リズム18の屈折率をnとするとポリゴンプリズム18
の出射光の垂直偏向の変位yは、 y=dsin(θ−δ)/cosδ sinδ=sinθ/n となり、垂直偏向の変位yは発光体12R,12G,1
2Bの横幅との比率が、テレビジョン画面の所定の縦横
比になるようにポリゴンプリズム18のパラメータが決
定されている。接眼レンズ20は、小さいテレビジョン
画面を適当な見やすい大きさになるように拡大するため
のものである。
【0034】なお、図1の光の光路は近軸光線として図
示している。近軸光線のみの場合、目で視覚し得るのは
垂直走査線の中央部のみということになり不都合であ
る。しかし、実際には第1の光学手段の出力光は、ある
程度の拡がりを持っているため、この実施例の場合に必
要とする10数mmの垂直走査の範囲内では、支障は生
じない。図5に第1の光学手段および垂直偏向手段の斜
視図を示す。
【0035】なお、上記実施例では、ディスプレイ12
としてカラーディスプレイを用いたものを示したが、白
黒ディスプレイを用いてもよい。図6に白黒ディスプレ
イに対応した第1の光学手段の構成図を示す。発光体1
2Rから発射された白黒光は、まずミラー15により反
射され、次に、赤反射ダイクロイックミラー16により
赤色成分の光のみ反射され観察者の目に入る。また、発
光体12Bから発射された白黒光は、まずミラー15に
より反射され、次に、青反射ダイクロイックミラー17
により青色成分の光のみ反射され観察者の目に入る。さ
らに、発光体12Gから発射された白黒光は、まず赤反
射ダイクロイックミラー16により赤色成分の光が除去
され、次に、青反射ダイクロイックミラー17により青
色成分の光が除去され緑色成分の光のみ観察者の目に入
る。以上のように、ダイクロイックミラーを用い、発光
体12R,12G,12Bより出射された白黒光を各々
原色光に分解することにより、観察者はカラーディスプ
レイとして見ることができる。なお、白黒光を発射する
発光体12R,12G,12Bに、それぞれ赤緑青の光
学フィルタを設ける構成としても観察者はカラーディス
プレイとして見ることができる。
【0036】このように構成されたディスプレイ装置で
は、例えば、従来用いられていたRGBに対応した3つ
の画素およびマスク部が不要となり、したがって、水平
方向では3倍以上の解像度を得ることができる。また、
垂直方向の解像度は、ポリゴンプリズム18の1辺の長
さdおよび回転数に応じて調整することができ、従来技
術に比べて優れた解像度が得られる。なお、上記ディス
プレイ12はライン表示できるものであれば何でも良
く、例えば表示管やライン方向に高密度に画素を配置し
た液晶ディスプレイ等であってもよい。また、ディスプ
レイ12はRGB信号の輝度レベルを表示すればよく、
赤,緑,青に発光する必要はない。
【0037】実施例2. 7はミラーを重ね合わせた場合の構成図であり、この
ような構成はカラーディスプレイにのみ対応できる。図
において、12はカラーディスプレイ、12G,12
R,12Bはそれぞれ緑,赤,青に発光する3ラインの
発光体、21はミラー、22は赤色成分の光のみ反射す
る赤反射ダイクロイックミラー、23は青色成分の光の
み反射する青反射ダイクロイックミラーであり、これら
は3ラインの発光体12G,12R,12Bの間隔aの
1/21/2 近傍の間隔で重ね合わせて配置されている。
また、24はミラーであり、これらミラー21,24お
よび赤反射ダイクロイックミラー22,青反射ダイクロ
イックミラー23により第2の光学手段が構成される。
25,26は赤反射ダイクロイックミラー22および青
反射ダイクロイックミラー23より乱反射した光を示
す。27はその乱反射した光を遮るスリットである。
【0038】次に動作について説明する。カラーディス
プレイ12は緑,赤,青に発光する3ラインの発光体1
2G,12R,12Bを有しており、間隔aで配置され
ている。また、青反射ダイクロイックミラー23,赤反
射ダイクロイックミラー22ミラー21は上記間隔aの
1/21/2 倍である1/21/2 a近傍の間隔で配置さ
れ、青反射ダイクロイックミラー23は発光体12Bよ
り出射される青色成分の光のみ、赤反射ダイクロイック
ミラー22は発光体12Rより出射される赤色成分の光
のみ、ミラー21は全光を反射する。このように反射さ
れた光は重なり合い、スリット27を介してミラー24
により、図1に示したポリゴンプリズム18に送出され
る。ここで、3ラインの発光体12G,12R,12B
から出射された光の光路長がそれぞれ違うが、3ライン
の発光体12G,12R,12Bの間隔aを小さくし、
その光路長が無視できるようにするか、または、補正用
のレンズを挿入すれば光路長の問題は回避することがで
きる。
【0039】このように構成された第2の光学手段にお
いては、各ミラー間隔を3ラインの発光体12G,12
R,12Bの間隔aの1/21/2 近傍の間隔で配置する
ことにより、カラーディスプレイ12と各ミラーの成す
角θを45度にすることができ、反射効率を高めること
ができる。また、各ミラーを重ねて配置することによ
り、構成を小さくすることができ、さらに、実施例1の
第1の光学手段に比べて、各ミラーの調整が容易とな
り、画質を良好する。また、スリット27により、各ミ
ラーからの乱反射された光25,26を除去することが
できるので、さらに、画質を良好にすることができる。
【0040】なお、上記実施例2ではディスプレイとし
てカラーディスプレイ12を用いたが、白黒の3ライン
の発光体12G,12R,12Bに光学フィルターを用
いれば、白黒ディスプレイであっても同様の効果が得ら
れる。
【0041】実施例3. 8は垂直偏向手段にガルバノミラー28を用いた構成
図であり、図9はガルバノミラー28の構成図である。
図において、28aはミラー、28bは磁石、28cは
コイル、28dは発振器である。このように、ガルバノ
ミラー28は直付けのコイル28cと磁石28bによる
電磁誘導によっで駆動するので、新たに駆動装置を設け
る必要がなくなり、小型にすることができる。
【0042】実施例4. 10は垂直偏向手段にポリゴンミラー29を用いた構
成図である。このポリゴンミラー29はミラーなのでプ
リズムよりも光の反射率がよく、さらに、画質を良好に
することができる。
【0043】実施例5.図11はこの発明をプロジェク
タに応用した場合の構成図であり、図において、30は
スクリーンである。即ち、接眼レンズ5からその焦点距
離f以上離れて実像を結ぶ位置がある。この位置にスク
リーン30を置くとスクリーン30上に画像が得られ
る。
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【発明の効果】 請求項の発明によれば、赤,緑,青の
3色に発光する3ラインの発光体と、特定周波数のみ反
射するダイクロイックミラーをその発光体の間隔の1/
1/2近傍の間隔で配置し、その赤,緑,青の3色に発
光する3ラインの発光体からの各々の1水平走査線分の
画像光を1線に重ね合わせる第2の光学手段とを備える
ように構成したので、発光体の間隔の1/21/2 近傍の
間隔で配置されたダイクロイックミラーを用いることに
より、ミラーの反射効率を良好にすることができ、画像
品質の高いディスプレイ装置が得られる効果がある。
【0048】請求項の発明によれば、1線に重ね合わ
さった画像光の光軸を中心にスリットを配置するように
構成したので、スリットは、1線に重ね合わさった画像
光中の散乱光を除去することができ、さらに、画像品質
の高いディスプレイ装置が得られる効果がある。
【0049】請求項の発明によれば、垂直偏向手段を
ガルバノミラーとするように構成したので、ガルバノミ
ラーは自ら回転駆動源を有するため、垂直偏向手段にお
ける回転駆動源が不要となり、さらに、小型に構成でき
るディスプレイ装置が得られる効果がある。
【0050】請求項の発明によれば、垂直偏向手段を
ポリゴンミラーとするように構成したので、ポリゴンミ
ラーはミラーにて反射するため、損失光量を少なくする
ことができ、さらに、画像品質の高いディスプレイ装置
が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるディスプレイ装置を
示すブロック構成図である。
【図2】図1の各部のタイミングを示す図である。
【図3】この発明の一実施例によるディスプレイの正面
図である。
【図4】この発明の一実施例によるディスプレイをプリ
ンタのヘッドとして用いた場合を示す斜視図である。
【図5】第1の光学手段および垂直偏向手段を示す斜視
図である。
【図6】白黒ディスプレイに対応した第1の光学手段を
示す構成図である。
【図7】この発明の一実施例による第2の光学手段の構
成図である。
【図8】垂直偏向手段にガルバノミラーを用いた場合の
構成図である。
【図9】図8のガルバノミラーの構成図である。
【図10】垂直偏向手段にポリゴンミラーを用いた場合
の構成図である。
【図11】この発明をプロジェクタに応用した場合の構
成図である。
【符号の説明】
1 ビデオ信号(画像信号) 2 RGBデコーダ(画像信号変換手段) 3a,3b,3c A/D変換器(画像信号変換手段) 4a,4b,4c ラインメモリ(画像信号圧縮手段) 5 スイッチ(画像信号供給手段) 6 D/A変換器(画像信号供給手段) 7 増幅器(画像信号供給手段) 12R,12G,12B 発光体 15 ミラー(第1の光学手段) 16 赤反射ダイクロイックミラー(第1の光学手段) 17 青反射ダイクロイックミラー(第1の光学手段) 18 ポリゴンプリズム(垂直偏向手段) 19 ポリゴンプリズム駆動装置(垂直偏向手段) 21,24 ミラー(第2の光学手段) 22 赤反射ダイクロイックミラー(第2の光学手段) 23 青反射ダイクロイックミラー(第2の光学手段) 27 スリット 28 ガルバノミラー 29 ポリゴンミラー

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号を3原色に分離する画像信号変
    換手段と、その分離された3原色の1水平走査分の画像
    信号を各々時間的に1/3倍またはそれ以上に圧縮する
    画像信号圧縮手段と、その圧縮された3原色の画像信号
    を順次1水平走査線分の区間に、平行に配置された赤,
    緑,青の3色に発光する3ラインの発光体に供給する画
    像信号供給手段と、特定周波数のみ反射するダイクロイ
    ックミラーを上記発光体の間隔の1/21/2 近傍の間隔
    で配置し、上記赤,緑,青の3色に発光する3ラインの
    発光体からの各々の1水平走査線分の画像光を1線に重
    ね合わせる第2の光学手段と、その1線に重ね合わさっ
    た画像光を上記画像信号に同期して垂直方向に偏向させ
    る垂直偏向手段とを備えたディスプレイ装置。
  2. 【請求項2】 1線に重ね合わさった画像光の光軸を中
    心にスリットを配置したことを特徴とする請求項記載
    のディスプレイ装置。
  3. 【請求項3】 垂直偏向手段をガルバノミラーとしたこ
    とを特徴とする請求項1又は請求項2記載のディスプレ
    イ装置。
  4. 【請求項4】 垂直偏向手段をポリゴンミラーとしたこ
    とを特徴とする請求項1又は請求項2記載のディスプレ
    イ装置。
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