JP3441073B2 - カラー表示装置 - Google Patents
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Description
置などのカラー表示装置は周知である。カラー・テレビ
ジョンの1変形は蛍光ピクセル・スクリーンが収められ
た真空管を含んでいる。スクリーンは各ピクセルにおけ
るそれぞれの原色の3つの蛍光ドットを有している。各
々がそれぞれの原色ドットに対応している3本の電子銃
を用いる。この構成は複雑で、かさばり、高価なもので
ある。カラー・プロジェクション装置は通常、白色光源
によって照射されたスクリーンに投影されるカラー・ス
ライドを用いている。このようなスライドが適している
のが静止画像だけであるため、このことはテレビジョン
信号に役立つものではない。
知であるが、必要とされる品質の大きさの表示装置を製
造するのは困難である。大面積の画像を得るためには、
各々がそれぞれの原色で照射される3枚の液晶表示装置
を用いることが知られている。各表示装置からの光はス
クリーンに投影され、スクリーンにおいて、原色が重ね
合わされ、カラー画像を生じる。これは相互に正確に整
合した3つの光学部分を必要とするので、光学的に複雑
なものである。
テムも周知である。国際特許第WO88/06391号として公告
された国際特許願第PCT/US88/00142号はこのようなシス
テムの1つに関するものである。これは白色光源と、個
別の赤、緑および青のビームを規定するダイクロイック
・ミラーのアレイを含んでいる。ビームは光学スイッチ
と呼ばれるそれぞれの偏光子を通過する。該偏光子は電
気信号入力にしたがって偏光回転を行ったり、行わなか
ったりして、「オフ」または「オン」状態をもたらすよ
うになされている。ビームはその後再度組み合わされ
て、単一のビームを形成し、偏光解析器を通過する。解
析器は光を回転偏光によって光弁へ反射し、偏光が変化
していない光を透過する。赤、緑および青のビームは順
次偏光回転させられ、任意の時点で、光弁が3色のうち
の1色の光を受光するようにする。陰極線管は光弁を照
射して、その内部に画像を形成し、該画像は赤、緑およ
び青の入射光を投影スクリーンなどに反射する。このシ
ステムは複雑であって、望ましくない。これは5つの偏
光選択装置と3枚のカラー選択(ダイクロイック)ミラ
ーを必要とする。
が光源からの異なる色のビームによって照射される表示
システムに関する。光源は単一のフィルタ付きの白色光
源であっても、あるいは複数のカラー光源であってもよ
い。液晶シャッタが光源に隣接して配列されており、単
色光のビームが表示マトリクスを照射できるようにする
ため、光ブロック・モードと光透過モードに切り替え可
能である。液晶シャッタが光源に隣接している場合、液
晶シャッタは光源を加熱することによって影響を受ける
ことがある。さらに、白色光源を用いている実施例の効
率は1/9すなわち11%にすぎない。これはシャッタに入
射する光のうち利用されるのが1/3だけであり、利用さ
れる光のうち1/3だけがシャッタを通過するからであ
る。
ラー照射ビームをもたらすために赤、緑および青のフィ
ルタを備えた液晶シャッタを介して白色光で表示装置を
照射する表示システムに関するものである。この装置の
表示効率も11%にすぎない。
る。
あって、各々が波長間隔の共通セットに対応しており、
カラー画像を形成するように組み合わせることのできる
セットをもたらすようになされている表示要素と、 (b)前記波長間隔の光によって表示要素を照射して、
光学読取りをもたらすようになされており、波長間隔を
空間的に分散する光発生手段と、 (c)光発生手段に組み込まれた1つまたは複数の光源
の実像が現れる位置に配置された空間光変調手段とを備
えており、 空間変調手段が空間的に分散した光を受光し、フレー
ムを同時に表示するのに適切な波長間隔の時間依存選択
をもたらすようになされていることを特徴とするカラー
表示装置であり、特に、 (a)光学読取り用情報のフレームの連続したセットで
あって、各々が波長間隔の共通セットに対応しており、
カラー画像を形成するように組み合わせることのできる
セットをもたらすようになされている表示要素と、 (b)前記波長間隔のセットの光によって表示要素を照
射して、光学読取りをもたらすようになさた光発生手段
であって、少なくとも一つの光源と、波長間隔をスペク
トル的に分散させ、前記少なくとも一つの光源の各実カ
ラー画像を形成する分散手段とを備える、該光発生手段
と、 (c)前記実カラー画像が現れる位置に配置され、前記
実カラー画像からの光を変調し、空間変調手段が空間的
に分散した光を受光し、波長間隔と同時に表示されるフ
レームに適切な波長間隔の時間依存選択をもたらすよう
になされている該空間光変調手段とを備えることを特徴
とするカラー表示装置である。
表示要素だけを必要とする単純な構成のカラー表示装置
であるという利点を備えている。空間光変調手段が空間
的に分散した光を受光するのであるから、従来の技術の
ような偏光装置ないしダイクロイック・ミラーを必要と
せずに必要な波長間隔を受け入れ、かつ他の波長間隔を
排除することができる。
の光源の実像が現れる位置に配置されている。したがっ
て、変調手段は光源のいかなる加熱によっても影響を受
けない。
るようになされ、かつ該光源とその実像の間の光路に配
置された分散手段とを組み込んでいることもできる。
された映写レンズを含んでいることができ、また光発生
手段は表示要素を照射し、少なくとも1つの光源から
の、全体的に映写レンズに向かっている収束光をもたら
すようになされた集光レンズ・システムを含んでいるこ
とができる。集光レンズ・システムは2枚の集光レンズ
を備えていてもよい。光源は白色光源でよく、光発生手
段は光源からの光を分散して、前記波長間隔をもたらす
ようになされた分散手段を含んでいてもよく、変調手段
を光源の実像がそれぞれの波長間隔において集光レンズ
・システムによって作成される位置に配置することがで
きる。
例を単なる例として、添付図面を参照して以下で説明す
る。
のカラー表示装置が示されている。装置10は3つの光源
12R、12Gおよび12B(総括的に「光源12」と呼ぶ)を組
み込んでおり、これらはそれぞれ赤、緑および青の光を
もたらす。緑色光源12Gは集光レンズ16と映写レンズ18
の光軸である軸14上に配置されている。赤色光源12Rお
よび青色光源12Bは緑色光源12Gから等距離に、また対向
する側面にあり、光源12は軸14に対して直角に延びてい
る平面内に配置されている。
液晶空間光変調器20も組み込んでいる。位置20Pは光源1
2のすぐ近くに隣接している。位置20Qはレンズ16によっ
て形成される光源12の結像面である。この結像面は映写
レンズ18の近傍にある(ただし、これとは連続していな
い)。
に隣接して配置されている。要素22はテレビジョン・フ
ォーマットの画像情報を担持している液晶表示装置であ
り、該表示装置は入射ビームによる光学読取りに適した
ものである。
光源24によって透過要素ないし表示装置22へ供給され
る。信号は連続した信号フレーム・セットで構成されて
おり、各セットは情報の3つの連続したフレームを組み
込んでいる。各フレーム・セットはカラー画像を1つを
作成するのに必要な画像情報を含んでいる。セット内の
情報の3つのフレームの各々はそれぞれの原色、すなわ
ち赤、緑または青に対応している。テレビジョン信号と
同期して、駆動信号はTV信号源24によって、位置20Pに
ある変調器20へ供給される。変調器20は3つの部分(図
示せず)を有しており、これらの部分の各々は駆動信号
によって制御されて光学的に不透明または透明となるこ
とができる。駆動信号は変調部分の光学的状態を制御し
て、赤色光源12R、緑色光源12Gおよび青色光源12Bが光
を光源22に一時に1つずつ、かつ順次供給するようにす
る。すなわち、1つの変調部分が透明なとき、他の2つ
は不透明であり、駆動信号は各部分を順次不透明から透
明に切り替える。変調器20はしたがって、高速で、位置
を変更できるシャッタとして作用する。
び点線28Bのそれぞれによって示されるように表示装置2
2を通過する。集光レンズ16は光源12の実像を位置20Qに
形成する。映写レンズ18は表示装置22の実像をスクリー
ン30に形成する。表示装置22から出て、映写レンズ18を
通過する光線は表示装置の像がスクリーン30に形成され
るのに寄与する。結果として、表示装置22が照射される
方向は重要なものではなく、したがって、光源12が大き
すぎないことを条件として、光源12の総合サイズでもな
い。同じ理由から、集光レンズ16から映写レンズ18まで
の距離は特に正確である必要はない。この精度は集光効
率だけに影響を及ぼす。しかしながら、変調器20が20Q
に配置されている場合、レンズ16によって作成された光
源12の結像面に配置されることが重要である。また、表
示装置22、映写レンズ18およびスクリーン30の相対位置
が、下記の周知の等式を満たしていることも重要であ
る。 1/u+1/v=1/f (1) ただし、 u=映写レンズ18と表示装置22の間の物体距離 v=映写レンズ18とスクリーン30の間の像距離 f=映写レンズの焦点距離
あった像がスクリーン30に現れるようにすることができ
る。
調器20が赤色光28Rを透過するが、緑色光28Gおよび青色
光28Bをブロックするのと同時に、カラー画像の赤色光
に対応する情報の各フレームが表示装置22に到達するよ
うにする。同様に、表示装置22が緑色光または青色光の
それぞれでの照射のための情報の形態を担持していると
きに、緑色光28Gまたは青色光28Bを変調器20によって透
過させる(各場合に、他の2つの色をブロックして)。
したがって、TV信号は各セッソが赤のフレーム、青のフ
レームおよび緑のフレームを順次含んでいるフレームの
セットからなっている。各フレームは各場合の該当する
色の光で連続してスクリーン30に表示される。
0Qに配置された空間光変調器20を備えていることもでき
る。相違点は、表示装置22が3色すべての光を同時に受
光するが、変調器20が20Qにある光源12の3つの実カラ
ー像の2つからの光をブロックすることである。結果と
して、一時に3色のうち1色だけがスクリーン30に到達
する。色の選択は、したがって、変調前ではなく、変調
後に行われるが、それ以外の作動は上述のものと同じで
ある。
形態の本発明の代替実施例が示されている。装置40は白
色光源42を組み込んでおり、該光源は第1集光レンズ44
の焦点面に配置されている。レンズ44からの光は高分散
プリズム46を通って第2集光レンズ48へ、そこから透過
性液晶表示装置50へ到達する。表示装置50を透過した光
は空間光変調器52および映写レンズ54を通過する。変調
器52は第2集光レンズ48の焦点面に配置されている。ス
クリーン56は映写54からの光を受光する。スクリーンは
式(1)にしたがってレンズ54および表示装置50に関し
て配置されている。テレビジョン信号源(図示せず)は
フレーム信号の連続したセットを表示装置50に供給し、
また駆動信号を変調器52へ供給する。
されている光源42からの白色光は第1集光8レンズ44に
よってほぼ平行にされる。光58はプリズム46によって分
散され、赤と青の光はそれぞれ実線および鎖線で示され
る。光源42の分散カラー像は第2集光レンズ48の焦点面
に作成され、赤と青の像はそれぞれ実線および鎖線の交
点59および60で示されている。これらの像は変調器52上
で重ねられ、該変調器は赤色高、緑色高および青色光の
像のそれぞれをブロックまたは透過するように配置され
た部分(図示せず)を有している。プリズム46によって
もたらされる分散は、光源42の赤、緑および青の像が互
いに相当程度まで重なり合わないようにするのに十分な
ものである。
形態の光源42の場合、フィラメントの像の分散寸法はフ
ィラメントの幅、すなわち横断寸法となる。その結果、
フィラメントの赤、緑および青の像は互いに横断方向に
変位されたほぼ平行な長手方向寸法を有する。これは2
つの利点をもたらす。すなわち、他の場合のものよりも
小さい映写レンズ54を使用することができ、かつカラー
画像の重なりを少なくすることである。
関して説明したように、テレビジョン信号源(図示せ
ず)によって制御される。その結果、変調器52が赤、緑
および青の波長間隔を順次透過すると、連続した単一の
カラー・フレームが画面上に現れ、表示装置50は連続し
た単一のカラー・フレームを担持する。装置40はしたが
って、図1の装置10と等価であり、20Qに変調器を備え
ており、離散したカラー光源12が白色光源42と分散要素
46に置き換えられている。
せるのに適当な順序ブレーズされた屈折回折格子に置き
換えることによって、装置40を改変することもできる。
平坦なスクリーン56を広角装置の湾曲スクリーンに置き
換えることもできる。
はない。適切なカラー画像を作成するために可視スペク
トル(400−700nm)の妥当な範囲をカバーする複数の波
長間隔を用いる必要がある。どの間隔を選択した場合で
も、各テレビジョン・フレームはこれを照射する関連波
長間隔に適切な画像の詳細を担持していなければならな
い。装置10および40は異なる波長間隔におけるドウェル
時間を可変とすることによって調節して、カラー制御を
行うことができる。
時間間隔ではなく、変調器52によって作成された空間か
変間隔を含んでいる。この代替策においては、変調器52
を制御して、光が通過してスクリーン56に到達する1つ
または複数の透明な照射領域の大きさを変えることが可
能である。これには有限な大きさの典型的な市販の光源
とともに使用した場合に、他の利点が得られる可能性が
ある。このような光源は変調器52において異なる色の像
の重なり具合を増加させる。重畳領域は上述の空間間隔
を変える変調器52によって低減または排除される。
方へ出る光を第1集光レンズ44へ反射させる凹面鏡を用
いることによって改善することもできる。表示装置22お
よび50は透過性ではなく、反射モードの装置であっても
よい。この場合、本発明の装置は折り返された光路を有
することとなる。 [図面の簡単な説明]
Claims (5)
- 【請求項1】(a)光学読取り用情報のフレームの連続
したセットであって、各々が波長間隔の共通セットに対
応しており、カラー画像を形成するように組み合わせる
ことのできるセットをもたらすようになされている表示
要素と、 (b)前記波長間隔のセットの光によって表示要素を照
射して、光学読取りをもたらすようになさた光発生手段
であって、少なくとも一つの光源と、波長間隔をスペク
トル的に分散させ、前記少なくとも一つの光源の各実カ
ラー画像を形成する分散手段とを備える、該光発生手段
と、 (c)前記実カラー画像が現れる位置に配置され、前記
実カラー画像からの光を変調し、空間変調手段が空間的
に分散した光を受光し、波長間隔と同時に表示されるフ
レームに適切な波長間隔の時間依存選択をもたらすよう
になされている該空間光変調手段とを備えることを特徴
とするカラー表示装置。 - 【請求項2】光発生手段が白色光源と、この光源からの
光を分散するようになされ、かつ該光源とその実像の間
の光路に配置された分散手段とを組み込んでいることを
特徴とする、請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】表示要素の像を受像手段に投影するように
なされた映写レンズを含んでおり、光発生手段が表示要
素を照射し、少なくとも1つの光源からの、全体的に映
写レンズに向かっている収束光をもたらすようになされ
た集光レンズ・システムを含んでいることを特徴とす
る、請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】集光レンズ・システムが2枚の集光レンズ
を備えていることを特徴とする、請求項3に記載の装
置。 - 【請求項5】少なくとも1つの光源が白色光源であり、
光発生手段が光源からの光を分散して、前記波長間隔を
もたらすようになされた分散手段を含んでおり、変調手
段が光源の実像がそれぞれの波長間隔において集光レン
ズ・システムによって形成される位置に配置されること
を特徴とする、請求項4に記載の装置。
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