JP3961449B2 - 光スキャナを備える画像表示装置 - Google Patents
光スキャナを備える画像表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3961449B2 JP3961449B2 JP2003158433A JP2003158433A JP3961449B2 JP 3961449 B2 JP3961449 B2 JP 3961449B2 JP 2003158433 A JP2003158433 A JP 2003158433A JP 2003158433 A JP2003158433 A JP 2003158433A JP 3961449 B2 JP3961449 B2 JP 3961449B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- image display
- optical system
- spectrometer
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0808—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more diffracting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
- G02B27/102—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources
- G02B27/1026—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with reflective spatial light modulators
- G02B27/1033—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with reflective spatial light modulators having a single light modulator for all colour channels
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/1086—Beam splitting or combining systems operating by diffraction only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/12—Beam splitting or combining systems operating by refraction only
- G02B27/126—The splitting element being a prism or prismatic array, including systems based on total internal reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/149—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
- G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3111—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources
- H04N9/3117—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources by using a sequential colour filter producing two or more colours simultaneously, e.g. by creating scrolling colour bands
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示装置に係り、より詳細には電気的映像信号により映像を具現する1つのディスプレイディバイスを利用して3つのディスプレイディバイスを利用する3板式カラー画像表示装置のような光効率及び解像度を達成できる単板式カラー画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は従来の単板式カラー画像表示装置の一例を示した図面であり、図2は図1のマイクロレンズアレイ及び液晶表示素子での光路を示した図面である。図面を参照すれば、従来の単板式カラー画像表示装置は、照明光学系と、互いに傾いて配列された3枚の二色ミラー4R,4G,4Bと、マイクロレンズアレイ10と、液晶表示素子20とを含んで構成される。
【0003】
前記照明光学系は白色光源であるランプ1と、前記ランプ1の一側を覆い包むように設けられた球面鏡2と、前記ランプ1から出射されて直接的に入射される発散光及び前記球面鏡2にて反射されて入射される発散光を集束させて平行光に変えるコンデンサレンズ3よりなる。
【0004】
前記照明光学系から出射された白色光は3枚の二色ミラー4R,4G,4Bにより赤色光R(Red)、緑色光G(Green)、青色光B(Blue)の三原色に分離される。二色ミラー4Rは前記照明光学系側から入射される白色光のうち赤色光Rは反射させて残りの色光は透過させる。二色ミラー4Gは二色ミラー4Rを透過した色光のうち緑色光Gを反射させて残りの色光、すなわち青色光Bを透過させる。二色ミラー4Bは青色光Bを反射させる。
【0005】
前記3枚の二色ミラー4R,4G,4Bは互いにθほど傾いていて扇の骨組み形をなす。すなわち、二色ミラー4Gに対して二色ミラー4Rは−θ、二色ミラー4Bは+θほど傾いて配されている。ここで、+は反時計方向、−は時計方向を意味する。
【0006】
従って、緑色光Gの主光線に対して赤色光Rの主光線は−θ、青色光Bの主光線は+θほど傾いたものであり、マイクロレンズアレイ10に入射する。
【0007】
マイクロレンズアレイ10は、マイクロレンズ要素10aをなす多数のシリンドリカルレンズが水平方向に配列されたものである。このマイクロレンズアレイ10は相異なる傾きで入射される赤色光R、緑色光G、青色光Bを液晶表示素子20の信号電極21R,21G,21B上にストライプ状に集束させる。
【0008】
前記液晶表示素子20は2枚の透明なガラス基板24,25間に液晶層23がサンドイッチされた構造であり、液晶層23両面には透明伝導膜22と信号電極21R,21G,21Bとがマトリックス構造に形成されている。
【0009】
上記の通りに構成された従来の単板式カラー画像表示装置にて、照明光学系から入射される白色光は3枚の二色ミラー4R,4G,4Bにより三原色に分離されて液晶表示素子20の信号電極21R,21G,21Bに集束される。信号電極21R,21G,21Bは赤色光R、緑色光G、青色光Bの主光線の入射角差のために、水平方向に一定間隔で配列されるが、R,G,B信号電極21R,21G,21Bはサブ画素であり、R,G,B信号電極21R,21G,21Bが集まって1つの映像画素をなす。
【0010】
上記の通りに単位マイクロレンズ10aにR,G,B三原色に該当する3つのサブ画素が対応し、この3つのサブ画素がフィールドレンズ5と投射レンズ6とによりスクリーン7に結像されれば、サブ画素3つがセットをなして1つの映像画素として見られるようになる。従って、視聴者は全体が映像画素で構成されたカラー画像を見る。
【0011】
ところで、前記のような従来の単板式カラー画像表示装置は、3つのサブ画素が1つの映像画素をなすので、液晶表示素子の解像度が1/3に落ちる。従って、例えば特許文献1及び特許文献2に開示されているカラーホイールを使用した投射型単板式画像表示装置と比較し、同じ解像度を実現するためには液晶表示素子20の物理的な解像度を3倍ほど大きくしなければならない。
【0012】
従って、上記の通りに液晶表示素子20の物理的解像度が3倍高まれば、開口率が悪くなるために光効率が下がり、量産収率が下がって製造コストが上昇する問題点がある。また、液晶表示素子20を物理的解像度が3倍になるべく製造しなければならないために液晶表示素子20が大きくなりがちであり、かように液晶表示素子20を大きくするならば、コンデンサレンズ3やフィールドレンズ5または投射レンズ6を大きく構成しなければならないために製造コストが高くなる問題点がある。
【0013】
【特許文献1】
米国特許第5,633,755号公報
【特許文献2】
米国特許第5,159,485号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明がなそうとする技術的課題は、3板式カラー画像表示装置より低コストでありコンパクトな単板式カラー画像形成装置を具現すると共に、解像度と光効率とを高めて低コストであって高輝度高画質の投射型単板式カラー画像表示装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するために本発明は、光を放出する照明光学系と、回転軸を中心に所定角度のシーソー運動を周期的に反復して前記照明光学系から入射する光を波長により異なる回折角度に回折及び反射させて光を分離する分光計と、前記分光計から分離された光を平行光に形成させるリレイレンズ系と、前記リレイレンズ系から入射する光から画像を形成する画像光学系と、前記画像光学系にて反射された光をスクリーンに投射させる投射光学系とを含むことを特徴とする画像表示装置を提供する。
【0016】
ここで、前記分光計は前記照明光学系から入射する光を波長により回折及び反射させる光スキャナである。前記分光計は垂直同期信号により順次駆動される複数の光スキャナアレイよりなりうる。
【0017】
前記光スキャナは前記照明光学系から入射する光を波長により回折及び反射させて光を分離するホログラム膜が表面に形成され、前記ホログラム膜は反射型ホログラム膜であることが望ましい。
【0018】
前記光スキャナは前記照明光学系から入射する光を波長により回折及び反射させて光を分離する回折格子膜が表面に形成される。
【0019】
前記光スキャナは前記分光計が原位置に戻ってくる復帰時間の間光を放出しないように駆動されうる。
【0020】
前記分光計の復帰時間は1周期の1/10であるか、1周期の1/2に設定されうる。
【0021】
ここで、前記照明光学系は、赤色光、緑色光及び青色光を含んだ複数の色光を放出する複数の光源と、前記光源の前方に位置し、前記色光を同軸に進めて白色光に形成するカラーフィルタと、前記白色光を集束して前記分光計に進める集束レンズとを含む。
【0022】
前記光源は発光ダイオード(LED)またはレーザダイオード(LD)やアークランプでありうる。
【0023】
前記リレイレンズ系は、前記分光計にて反射された光を光軸と平行に進めるコリメーティングレンズと、前記コリメーティングレンズを通過した光を前記画像光学系に一対一に対応すべく進めるフライレンズと、前記フライレンズを通過した光を平行光に形成するフィールドレンズとを備えうる。
【0024】
前記リレイレンズ系は、前記分光計にて反射された光を光軸と平行に進めるコリメーティングレンズと、前記コリメーティングレンズを通過した光を前記画像光学系に一対一に対応すべく進めるフライレンズと、前記フライレンズを通過した光を平行光に形成するフィールドレンズとを備える。
【0025】
前記フライレンズは1つの光スキャナ当たり2つのレンズレットに対応すべく形成されることが望ましい。
【0026】
ここで、前記画像光学系は、前記リレイレンズ系を通過した光を変調して画像を形成するパネルと、前記リレイレンズ系と前記パネルの光路間に位置して前記リレイレンズ系から入射する光を前記パネルに入射させ、前記パネルから反射された光を投射光学系に進める光路分割手段とを含む。
【0027】
本発明は、照明光学系とリレイレンズ系間に波長により光を回折及び反射させる分光計を備えて白色光を各色光に分離して単一のパネルに一対一に対応させることにより完全なカラー画像を形成でき、低コストであって高輝度高画質の投射型単板式カラー画像表示を具現できる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例による単板式カラー画像表示装置を図面を参照して詳細に説明する。
図3は、本発明の第1実施例による単板式カラー画像表示装置を示した構成図である。
【0029】
図3を参照すれば、本発明の第1実施例による単板式カラー画像表示装置は、光を放出する照明光学系31と、回転軸を中心に一定角度に傾く回転運動を周期的に反復して照明光学系31から入射する光を波長により異なる回折角度に回折及び反射させて光を分離する分光計33と、分光計33から分離された光を平行光に形成させるリレイレンズ系35と、リレイレンズ系35から入射する光を変調して画像を形成する画像光学系37、及び画像光学系37にて反射された光をスクリーン(図示せず)に投射させる投射光学系39よりなる。
【0030】
照明光学系31は赤色光、緑色光及び青色光を含んだ複数の色光を放出する複数の光源31−1と、光源31−1の前方に位置し、前記色光を同軸に進めて白色光に形成するカラーフィルタ31−2、及び前記白色光を集束して前記分光計に進める集束レンズ31−3を含む。
【0031】
光源31−1は赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ出射する3つのLEDまたはLDのような個別的発光素子32a,32b,32cよりなることが望ましい。
【0032】
カラーフィルタ31−2は相異なる光路に並んで入射する赤色光、緑色光及び青色光のうち2色光の光路をいずれか1光の光路に移動させて白色光に形成して同じ1光路に進める。カラーフィルタ31−2以外に同じ機能を果たすダイクロイックXまたはクロスプリズムまたはTIR(Total Internationl Reflection)プリズムなどが色分離合成系で使われうるが、本発明ではこれを通称してカラーフィルタ31−2として使用する。
【0033】
集束レンズ31−3はカラーフィルタ31−2から入射する白色光を分光計33に集束させる。
【0034】
分光計33は前記集束レンズ31−3から入射する光を波長により回折及び反射させるホログラム膜または回折格子膜が形成された表面を有する光スキャナ34よりなる。光スキャナ34は印加される垂直駆動信号により所定角度に傾く回転運動を周期的に反復して光を回折及び反射させて光を波長により分離させる。
【0035】
図4は、本発明の実施例によるカラー画像表示装置に使われる光スキャナを図示する。
【0036】
図4を参照すれば、光スキャナ34は、基板45と、基板45の上面に設けられたステージ41aと、ステージ41aの両側に連結される1対の回転軸42と、ステージ41aの底面に並んで配列される駆動コーム電極43と、駆動コーム電極43と交互して基板45の上面に並んで配列される固定コーム電極44とを備える。また、ステージ41aの上面にはホログラム膜41が形成されるが、ホログラム膜41の代わりに凹凸が形成された回折格子膜が形成される。
【0037】
ステージ41aは駆動コーム電極43と固定コーム電極44間の静電気的引力(別名として、クーロン力)により左右回転軸42を中心に所定角度φを最大傾斜角として有するシーソー運動を行う。すなわち、回転軸42を中心に左側に位置する駆動コーム電極43と固定コーム電極44間に引力が作用すれば左に傾き、右側に位置する駆動コーム電極43と固定コーム電極44間に引力が作用すれば右に傾く。かようなシーソー運動を反復的に誘導するために左側と右側の駆動コーム電極43と固定コーム電極44間に反復的に電圧を印加して交代で静電気的引力を発生させる。
【0038】
ここで、ステージ41aはほぼ8°から10°間の最大傾斜角φであり、光スキャナ34は60Hzの垂直走査速度で駆動されうる。
【0039】
図5Aは光スキャナに印加される垂直走査信号の一例を示したグラフであり、図5Bは図5Aに示された垂直走査信号により光スキャナが垂直走査をする方式を説明した図面である。
【0040】
図5A及び図5Bを参照すれば、垂直走査信号が1周期Tの間光スキャナ34に印加されれば、光スキャナ34は0°から9°まで回転してシーソー運動をする。まず、垂直走査信号が図5Aに示されたようにグラフの実線に沿って9/10Tの間与えられれば、ステージ41aは、例えば左側(0°)から右側(9°)に傾いて図5Bに示されたように実線に沿って上段から下段に光をパネル37に走査する。その後、垂直走査信号が図5Aに示されたようにグラフの点線に沿って1/10Tの復帰時間の間印加されれば、ステージ41aは右側(9°)から左側(0°)に図5Bに示されたように点線に沿って復帰するが、この復帰時間の間には照明光学系31から光が印加されない。このように左側から右側に反復されるシーソー運動を通じて光スキャナ34は映像を具現する。
【0041】
しかし、かような光スキャナ34のシーソー運動は復帰時間の間光がパネルに走査されずに効率的ではないので、図6Aに示されたように復帰時間の間にも光が走査される駆動方式を採用することが望ましい。
【0042】
図6Aは光スキャナ34に印加される垂直走査信号の他の例を示したグラフであり、図6Bは図6Aに示されたような垂直走査信号が印加される場合に光スキャナ34がパネルに光を走査する方式を示した図面である。
【0043】
図6Aを参照すれば、光スキャナ34に垂直走査信号が図6Aに示されたようにグラフの実線に沿って1/2周期の間印加されれば、ステージ41aは、例えば左側(0°)から右側(9°)に傾きつつ、図6Bに示されたように光をパネル37の上部から下部に走査する。その後、光スキャナ34に再び垂直走査信号が図6Aに示されたようにグラフの実線に沿って1/2周期の間印加されれば、ステージ41aは右側(9°)から左側(0°)に傾きつつ、図6Bに示されたように光をパネル37の下部から上部に走査する。かような光スキャナ34の駆動方法は、図5Aに示された方式で駆動される場合、浪費される復帰時間の間にも光が走査されて光スキャナ34の駆動速度の限界をある程度克服できる長所がある。
【0044】
本発明の実施例によるカラー画像形成装置では、光スキャナ34が図5A及び図6Aに示された方式のように、駆動されつつ同時にステージ41aの上面に形成されたホログラム膜41にて白色光が波長により異なる回折角度Δθに回折されることにより赤色、緑色、青色の各色光に分離されてパネル37に水平に走査される。例えば、波長により5°ほどの回折角度Δθの差で回折されうる。
【0045】
ホログラム膜41は参照光と物体光とが干渉して記録されたホログラムに記録する時の前記参照光のような入射角を有する再生光を照射し、ホログラムにて回折及び反射させて物体を再生する反射型ホログラムに形成される。ホログラム膜41に替えてアルミニウムまたは鉛のような金属膜に物理的な凹凸を直接的に形成した回折格子膜をステージ41aの上面に付着させることもできる。しかし、ステージ41aの上面に積層される分光器はこれに限定されずに各色光の波長により光を分離できればよい。
【0046】
すなわち、本発明の実施例による画像形成装置は、光スキャナ34の上面に分光器を設け、光変調器に使われるパネルに1つだけ備えても解像度と光効率とを向上させることができる。
【0047】
照明光学系31を出射した光は、分光計33にて回折及び反射され、波長により光路が分離された後、リレイレンズ系35に入射する。
【0048】
また図3を参照すれば、リレイレンズ系35は光スキャナ34から異なる角度に反射された光の光路を光軸38に対して平行に形成するコリメーティングレンズ35−1と、コリメーティングレンズ35−1を通過した各色光をパネル37の全面に対して一対一に対応させる第1及び第2フライレンズ35−2,35−3と、第1及び第2フライレンズ35−2,35−3を通過した光を平行光に形成してパネル37に進める第1及び第2フィールドレンズ35−4,35−5を含む。
【0049】
ここで、第1及び第2フライレンズ35−2,35−3の上面には2つのレンズレット30a,30bが配列されるのが、このレンズレット30a,30bは1つの光スキャナ34に2つずつ対応すべく設けられる。
【0050】
コリメーティングレンズ35−1は光スキャナ34の中心と焦点距離ほど離隔されて位置し、所定角度に入射する各色光を光軸38に対して平行に進める。
【0051】
コリメーティングレンズ35−1、第1及び第2フライレンズ35−2,35−3、第1及び第2フィールドレンズ35−4,35−5を順に通過した光は、画像光学系37に入射して光変調されることにより画像を生成する。
【0052】
示されたように、画像光学系37はリレイレンズ系35を通過した光を映像電気信号により変調して画像を形成するパネル37−1と、リレイレンズ系35とパネル37−1の光路間に位置してリレイレンズ系35から入射する光をパネル37−1に入射させ、パネル37−1から反射された光を投射光学系36に進める光路分割手段37−2とを備える。ここで、パネル37−1にDMD(Digital Micromirror Device)素子と光路分割手段37−2にTIRプリズムを備えたり、パネル37−1にLCOS(Liquid Crystal On Silicon)と光路分割手段37−2にPBS(Polarization Beam Splitter)を備えうる。
【0053】
投射光学系39には投射レンズ36が備わり、パネル37−1にて反射されて光路分割手段37−2を通じて出射する光をスクリーン(図示せず)に照射してパネル37−1にて再現された画像を再現する。
【0054】
再び画像が再現される経路を説明すれば、照明光学系31から出射された光は分光計33にて異なる回折角度に回折及び反射されて波長により光が分離され、分離された色光はリレイレンズ系35を通過しつつ平行光に形成されて画像光学系37に入射する。画像光学系37は入射された各色光を変調して投射光学系39に進め、投射光学系39は生成された画像をスクリーン(図示せず)に照射して画像を拡大する。
【0055】
図7は、本発明の第2実施例によるカラー画像表示装置を示した図面である。
図7を参照すれば、本発明の第2実施例によるカラー画像表示装置は、白色光を出射する照明光学系51と、前記白色光の発光面積に対応する面積をなすべく複数の光スキャナ54a,54b,54c,54d,54eがアレイに配列された分光計53と、分光計53にて回折及び反射されつつ分離された各色光を平行光に形成させるリレイレンズ系55と、リレイレンズ系55を通過した光を変調して画像を生成する画像光学系57と、画像光学系57から出射された光をスクリーンに投射して画像を具現する投射光学系59とを備える。
【0056】
照明光学系51は白色光を出射するランプ型光源としてアークランプ51−1を備える。アークランプ51−1は中心部に位置する発光源52aの周辺にアーク型反射鏡52bが覆い包んでいる形態で発光源52aから放出された光が直接平行光に出射したり、反射鏡52bに反射されて平行光に放出されうるように形成される。アークランプ51−1の前方には所定光学素子51−2がさらに設けられて入射する光を均一な平行光に形成できる。所定光学素子51−2はフライレンズアレイまたはコンデンサレンズなどになりうる。
【0057】
分光計53は印加される垂直同期信号により複数の光スキャナ54a,54b,54c,54d,54eが順次駆動されて所定角度のシーソー運動を反復して光を波長により分離する。光スキャナ54a,54b,54c,54d,54eの構造と各光スキャナ54a,54b,54c,54d,54eが垂直走査信号により駆動される方式とは本発明の第1実施例によるカラー画像表示装置での光スキャナ34と同一なので、ここでは説明を省略する。ただし、本発明の第2実施例によるカラー画像表示装置では光スキャナがアレイで構成され、光スキャナ54a,54b,54c,54d,54eを駆動する垂直走査信号が順次印加される点で本発明の第1実施例によるカラー画像表示装置での光スキャナ34の駆動方式と相異する。
【0058】
リレイレンズ系55はコリメーティングレンズ55−1と、第1及び第2フライレンズ55−2,55−3、及び第1及び第2フィールドレンズ55−4,55−5よりなり、各レンズの機能は本発明の第1実施例によるリレイレンズ系35と同一である。ただし、第1及び第2フライレンズ55−4,55−5に形成されるレンズレット50が光スキャナ54a,54b,54c,54d,54e一つ当たり2つずつ対応すべく形成されるので、ここでは5つの光スキャナ54a,54b,54c,54d,54eに対して10のレンズレット50aが形成される点が相異する。第1及び第2フライレンズに形成されるレンズレットの数は光スキャナ数の2倍に配列されるので、さらに多くの数の光スキャナで光スキャナアレイを構成する場合、レンズレットの数はその2倍に形成できる。
【0059】
画像光学系57は入射光を変調して画像を生成するパネル57と入射光と出射光とを分離させる光路分割手段57−2とを備え、投射光学系59は投射レンズよりなる。パネル57と光路分割手段57−2及び投射レンズ56の機能は本発明の第1実施例によるカラー画像表示装置にて説明したのと同一である。
【0060】
【発明の効果】
本発明の実施例による単板式カラー画像形成装置は、所定角度のシーソー運動を反復して入射光の波長により相異なる回折角度に回折及び反射させて光を分離する分光計を備え、1つのパネルだけで高輝度と高画質の画像を再現できる。従って、低コストで軽量のコンパクト化されたカラー画像形成装置を提供できる。
【0061】
前記の説明にて多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定するものと見るより、望ましい実施例の例示として解釈されるべきである。
【0062】
例えば、本発明が属する技術分野にて当業者ならば、発明の技術的思想により多様な分光器を採用できるであろう。ゆえに、本発明の範囲は説明された実施例により定められるのではなく、特許請求範囲に記載された技術的思想により定められるべきである。
【0063】
前述の如く、本発明にて提供される単板式カラー画像形成装置は所定角度のシーソー運動を反復する光スキャナの表面に光を分離させられるホログラム膜のような光分離膜を形成して白色光を各波長により異なる回折角に回折及び反射させパネルの水平走査ラインに対して一対一に対応させることにより、1つのパネルだけで高輝度と高画質の完全な画像を表現できる。従って、かような画像形成装置は低コストでコンパクトに製造できるという長所も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の単板式カラー画像表示装置の一例を示した図面である。
【図2】 図1のマイクロレンズアレイ及び液晶表示素子での光路を示した図面である。
【図3】 本発明の実施例による画像表示装置を示した構成図である。
【図4】 本発明の第1実施例による画像表示装置に備わる光スキャナを示した斜視図である。
【図5A】 本発明の実施例による光スキャナの第1駆動方式を示したグラフである。
【図5B】 本発明の実施例による光スキャナの第1駆動方式による垂直走査を示した図面である。
【図6A】 本発明の実施例による光スキャナの第2駆動方式を示したグラフである。
【図6B】 本発明の実施例による光スキャナの第2駆動方式による垂直走査を示した図面である。
【図7】 本発明の第2実施例による画像表示装置を示した構成図である。
【符号の説明】
30a,b レンズレット
31 照明光学系
31−1 光源
31−2 カラーフィルタ
31−3 集束レンズ
32a,b,c 発光素子
33 分光計
34 光スキャナ
35 リレイレンズ系
35−1 コリメーティングレンズ
35−2,3 第1及び第2フライレンズ
35−4,5 第1及び第2フィールドレンズ
36 投射レンズ
37 画像光学系
37−1 パネル
37−2 光路分割手段
38 光軸
39 投射光学系
Claims (14)
- 光を放出する照明光学系と、
回転軸を中心に所定角度のシーソー運動を周期的に反復して前記照明光学系から入射する光を波長により異なる回折角度に回折及び反射させて光を分離する分光計と、
前記分光計から分離された光を平行光に形成させるリレイレンズ系と、
前記リレイレンズ系から入射する光から画像を形成する画像光学系と、
前記画像光学系にて反射された光をスクリーンに投射させる投射光学系とを含み、
前記分光計は、前記照明光学系から入射する光を波長により回折及び反射させて、垂直同期信号により順次駆動される複数の光スキャナのアレイよりなることを特徴とする画像表示装置。 - 前記光スキャナは前記照明光学系から入射する光を波長により回折及び反射させて光を分離するホログラム膜が表面に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記ホログラム膜は反射型ホログラム膜であることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記光スキャナは前記照明光学系から入射する光を波長により回折及び反射させて光を分離する回折格子膜が表面に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記光スキャナは前記分光計が原位置に戻ってくる復帰時間の間光を放出しないことを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記照明光学系は前記分光計が原位置に戻ってくる復帰時間の間光を放出しないことを特徴とする請求項4に記載の画像表示装置。
- 前記分光計の復帰時間は1周期の1/10であることを特徴とする請求項5あるいは6に記載の画像表示装置。
- 前記分光計の復帰時間は1周期の1/2であることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記分光計の復帰時間は1周期の1/2であることを特徴とする請求項4に記載の画像表示装置。
- 前記光源はアークランプであることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記リレイレンズ系は、
前記分光計にて反射された光を光軸と平行に進めるコリメーティングレンズと、
前記コリメーティングレンズを通過した光を前記画像光学系に一対一に対応すべく進めるフライレンズと、
前記フライレンズを通過した光を平行光に形成するフィールドレンズとを備えることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記リレイレンズ系は、
前記分光計にて反射された光を光軸と平行に進めるコリメーティングレンズと、
前記コリメーティングレンズを通過した光を前記画像光学系に一対一に対応すべく進めるフライレンズと、
前記フライレンズを通過した光を平行光に形成するフィールドレンズとを備えることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記フライレンズは1つの光スキャナ当たり2つのレンズレットに対応すべく形成されることを特徴とする請求項12に記載の画像表示装置。
- 前記画像光学系は、
前記リレイレンズ系を通過した光を変調して画像を形成するパネルと、
前記リレイレンズ系と前記パネルの光路間に位置して前記リレイレンズ系から入射する光を前記パネルに入射させ、前記パネルから反射された光を投射光学系に進める光路分割手段とを含むことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020020034647A KR100850708B1 (ko) | 2002-06-20 | 2002-06-20 | 광스캐너를 구비하는 화상 표시 장치 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004029784A JP2004029784A (ja) | 2004-01-29 |
JP3961449B2 true JP3961449B2 (ja) | 2007-08-22 |
Family
ID=29717713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003158433A Expired - Fee Related JP3961449B2 (ja) | 2002-06-20 | 2003-06-03 | 光スキャナを備える画像表示装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030234751A1 (ja) |
EP (1) | EP1377074A3 (ja) |
JP (1) | JP3961449B2 (ja) |
KR (1) | KR100850708B1 (ja) |
CN (1) | CN1204435C (ja) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100965884B1 (ko) * | 2004-01-14 | 2010-06-24 | 삼성전자주식회사 | 광픽업 |
WO2006022620A1 (en) * | 2004-07-22 | 2006-03-02 | Thomson Licensing | Discrete high switching rate illumination geometry for single imager microdisplay |
KR100565076B1 (ko) * | 2004-08-05 | 2006-03-30 | 삼성전자주식회사 | 레이저 반점을 제거한 조명계 및 이를 채용한 프로젝션시스템 |
US7265908B2 (en) * | 2005-12-19 | 2007-09-04 | Coherent, Inc. | Apparatus for projecting a line of light from a diode-laser array |
KR20080018491A (ko) * | 2006-08-24 | 2008-02-28 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이장치 및 백라이트 유닛 |
JP5200349B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2013-06-05 | ソニー株式会社 | 投射装置および画像表示装置 |
KR100827983B1 (ko) * | 2006-12-18 | 2008-05-08 | 삼성전기주식회사 | 광원 출력 시간을 조정한 스캐닝 디스플레이 장치 및 그방법 |
JP5168936B2 (ja) | 2007-02-22 | 2013-03-27 | 株式会社日立製作所 | 投射型表示装置及び照明装置 |
US8086080B2 (en) | 2007-07-23 | 2011-12-27 | Nistica, Inc. | Multiple function digital optical switch |
US8351789B2 (en) * | 2007-07-23 | 2013-01-08 | Nistica, Inc. | High resolution digital optical encoder/decoder |
KR20090039310A (ko) * | 2007-10-18 | 2009-04-22 | 삼성전기주식회사 | 디스플레이 장치 및 빔 틸트 보상 방법 |
JP5386815B2 (ja) * | 2007-11-15 | 2014-01-15 | ソニー株式会社 | 投射型表示装置および映像表示方法 |
TWI403821B (zh) | 2009-10-28 | 2013-08-01 | Young Optics Inc | 照明系統及投影裝置 |
CN102052604B (zh) * | 2009-10-30 | 2013-07-10 | 扬明光学股份有限公司 | 照明系统及投影装置 |
CN102156378A (zh) * | 2010-02-11 | 2011-08-17 | 北京中视中科光电技术有限公司 | 一种大屏幕投影系统 |
CN102096293B (zh) * | 2011-01-30 | 2012-06-27 | 河南科技大学 | 三片式lcos激光投影显示用光学引擎 |
US20130265795A1 (en) | 2012-01-16 | 2013-10-10 | Scott A. Chalmers | High-lifetime broadband light source for low-power applications |
KR101873748B1 (ko) | 2012-01-17 | 2018-07-03 | 엘지전자 주식회사 | 프로젝터 및 프로젝터에서 이미지 처리 방법 |
CN103453395A (zh) * | 2012-05-30 | 2013-12-18 | 财团法人工业技术研究院 | 光源装置 |
JP6229929B2 (ja) * | 2013-09-09 | 2017-11-15 | 大日本印刷株式会社 | 照明装置および投射装置 |
JP6383166B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2018-08-29 | 株式会社Screenホールディングス | 光照射装置および描画装置 |
US10133187B2 (en) | 2015-05-29 | 2018-11-20 | SCREEN Holdings Co., Ltd. | Light irradiation apparatus and drawing apparatus |
CN105045406A (zh) * | 2015-09-12 | 2015-11-11 | 侯明鑫 | 一种光投影键盘和鼠标 |
GB2547923B (en) * | 2016-03-02 | 2021-06-16 | Bae Systems Plc | Co-aligning laterally displaced radiation beams |
AU2017227069B2 (en) | 2016-03-02 | 2021-07-15 | Bae Systems Plc | Co-aligning laterally displaced radiation beams |
US10620408B2 (en) | 2017-07-11 | 2020-04-14 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Compact orthoscopic VNIR/SWIR lens |
US10345144B2 (en) * | 2017-07-11 | 2019-07-09 | Bae Systems Information And Electronics Systems Integration Inc. | Compact and athermal VNIR/SWIR spectrometer |
CN110275295B (zh) * | 2018-03-14 | 2022-09-16 | 蒋晶 | 衍射显示系统 |
CN111885364B (zh) * | 2020-06-24 | 2023-08-15 | 歌尔微电子有限公司 | 微投影设备及电子设备 |
CN113485063A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-08 | 歌尔股份有限公司 | 一种光机光路系统及其控制方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5159485A (en) * | 1990-12-31 | 1992-10-27 | Texas Instruments Incorporated | System and method for uniformity of illumination for tungsten light |
JPH08251520A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-09-27 | Nikon Corp | ビデオプロジェクター |
JP3418508B2 (ja) * | 1995-11-28 | 2003-06-23 | シャープ株式会社 | 投影型画像表示装置 |
JPH09185016A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-15 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 光アイソレータ |
US6278538B1 (en) * | 1997-05-16 | 2001-08-21 | U.S. Philips Corporation | Optical scanner |
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 |
JP3372883B2 (ja) * | 1999-01-08 | 2003-02-04 | エヌイーシービューテクノロジー株式会社 | プロジェクタ装置 |
JP3433127B2 (ja) * | 1999-03-12 | 2003-08-04 | 日本ビクター株式会社 | 画像投射表示装置 |
JP4306020B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2009-07-29 | コニカミノルタオプト株式会社 | 表示光学装置 |
RU2256202C2 (ru) * | 1999-08-11 | 2005-07-10 | Лакофф Дисплей Корпорейшн | Дифракционный дисплей, дифракционное устройство, способ формирования дисплея и способ формирования различных дифрагированных лучей |
JP2002040360A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-06 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 照明装置およびこれを用いた投写型表示装置 |
JP2002148554A (ja) * | 2000-11-03 | 2002-05-22 | Samsung Electronics Co Ltd | 光スキャナ及びこれを適用したレーザ映像投射装置並びにその駆動方法 |
NO321629B1 (no) * | 2000-11-30 | 2006-06-12 | Tomra Systems Asa | Anordning for bruk ved spektroskopi |
KR100370407B1 (ko) * | 2002-05-03 | 2003-01-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 광스캐너 |
US6893133B1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-05-17 | Yin S. Tang | Single panel color image projection system |
-
2002
- 2002-06-20 KR KR1020020034647A patent/KR100850708B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-03-31 EP EP03007319A patent/EP1377074A3/en not_active Withdrawn
- 2003-03-31 CN CNB031081940A patent/CN1204435C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-04-15 US US10/413,157 patent/US20030234751A1/en not_active Abandoned
- 2003-06-03 JP JP2003158433A patent/JP3961449B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1377074A3 (en) | 2005-12-14 |
EP1377074A2 (en) | 2004-01-02 |
KR100850708B1 (ko) | 2008-08-06 |
KR20030097329A (ko) | 2003-12-31 |
US20030234751A1 (en) | 2003-12-25 |
JP2004029784A (ja) | 2004-01-29 |
CN1467533A (zh) | 2004-01-14 |
CN1204435C (zh) | 2005-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3961449B2 (ja) | 光スキャナを備える画像表示装置 | |
JP3953979B2 (ja) | ダイクロイックミラーホイールを用いた照明光学系およびこれを具備する画像表示装置 | |
JP3571016B2 (ja) | マイクロミラーデバイス及びこれを採用したプロジェクター | |
KR100860983B1 (ko) | 단판식 칼라 화상 표시장치 | |
US7891818B2 (en) | System and method for aligning RGB light in a single modulator projector | |
EP1860889B1 (en) | Projection display system | |
US6614580B2 (en) | Modulation of light out of the focal plane in a light modulator based projection system | |
JP4031481B2 (ja) | 投影型表示器 | |
JP2003057745A (ja) | 単板式カラー画像表示装置 | |
WO2006044064A1 (en) | Pixelated color management display | |
JP2001201716A (ja) | 反射型プロジェクター | |
JP2003280095A (ja) | 照明系及びこれを採用したプロジェクションシステム | |
JP2006011475A (ja) | 画像ディスプレーシステム、ディスプレーシステム用光偏向装置、および画像形成方法 | |
JP2010526323A (ja) | 2軸ミラーカラー選択性小型ミラー結像器 | |
US6650460B2 (en) | Projection type display apparatus | |
KR100454616B1 (ko) | 프로젝터 | |
US7810933B2 (en) | Image projection apparatus | |
JP2000098325A (ja) | 投写型カラー画像表示装置 | |
US20070052619A1 (en) | Color display apparatus using two panels | |
JPH11311746A (ja) | 光スイッチングデバイスおよび画像表示装置 | |
US7090353B1 (en) | System and method for improved digital projection | |
JP2008033334A (ja) | 超薄型ディスプレイシステム | |
JP2000105362A (ja) | カラー画像表示方式、画像表示装置および光照射装置 | |
JP2004170549A (ja) | 単板式画像表示装置及び単板式投写型画像表示装置 | |
JP2007298979A (ja) | カラー高解像度スキャニングディスプレイシステム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060919 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20061219 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20061222 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070319 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070417 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070516 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |