JPH01131592A - レーザー書き込み型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数のレーザー書き込み型ライトバルブ像を合
成し投影する表示装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のレーザー書き込み型ライトバルブを用いた表示装
置は、昭和５８年電子通信学会総合全国大会講演論文集
、分冊５．Ｐ、６Ｂ　（１９８３）や、５ＩＤ８６ダイ
ジユストＰ、３６８に記述されているように、フルカラ
ー表示が不可能か、またはレーザースキャン系や投影光
学系を同一平面内に配置したものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし前述の従来技術では、フルカラー表示のように複
数の波長分離を必要とする場合、光軸上に複数の波長分
離膜を直列に配置しなければならず、さらに各ライトバ
ルブをスキャニングするレーザー光学系を同一平面内に
配置するため、空間、部品点数共に大きな装置となった
。また投影レンズとライトバルブ間の光路が長いため、
長い投影距離を必要とした。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、コ／バクトで光学素子の少ない
、また短い距離で大きく拡大投影可能なレーザー書き込
み型表示装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のレーザー書き込み型表示装置は、各光書き込み
型ライトバルブから等価な位置に置かれた２種類の波長
分離膜を十字状に組み合わせた波長分離膜を有すること
を特徴とする。

また、レーザー走査系は、単一走査システムによって偏
向されたレーザー光を、各光書き込み型ライトバルブに
分配する十字状に形成されたレーザー光分離膜を存する
ことを特徴とする。

さらに、光書き込み型ライトバルブ上に形成された画像
は、レーザー古き込み光学系と同一の鏡像関係を有する
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記の構成によれば、１つのレーザー書き込み
系において偏向されたレーザー光は、十字状に形成され
たレーザー光分離膜によって各ライトバルブに分配され
、同時に３つの光書き込み型ライトバルブを、光学的に
等価にアドレスする。

さらに、　光書き込み型ライトバルブ上のｉｉ！ｉｉ像
は、２任類の波長分離膜を十字状に組み合わせた波長分
離膜によって合成される。この波長分離膜は投影光を色
光に分解する作用と、上述の合成作用を同時に行なうも
のである。このためコ／バクトな光学システムを実現で
きた。

また、単一レーザー走査システムから出射する古き込み
レーザー光は、レーザー光分離膜によって分配されるが
、この時の走査方向、つまり像形成方向が、光書き込み
型ライトバルブ上の形成像と同一の鏡像関係となる光学
系であるため、各ライトバルブからの像をスクリーン上
で一致させることができる。このため各ライトバルブを
独立に画像変調すると、フルカラー表示を得ることがで
きる。

〔実施例〕

第１図は本発明のレーザー書き込み型表示装置の構成図
である。また第２図は第１図の投影系だけを下側から見
た平面図である。さらに、第３図（ａ）は第１図のレー
ザー書き込み光学系をスクリーン側から見た側面図であ
る。さらにまた第３図（ｂ）はレーザー書き込み光学系
を上方から見た平面図である。

投影光学系の構成は、２種類の分離膜２０１と２０２を
十字状に組み合わせた波長分離膜１０１から光学的に等
価な位置に３枚の反射型ライトバルブ１０２が配置され
、もう−辺には投影レンズ１０５、投射用光源１０３か
らの投射光と変調後の光を分けるシュリーレンストップ
兼反射鏡１０４が設置される。１０６は投影用スクリー
ンである。

レーザー書き込み系は、レーザー光源１０７、コリメー
ト光学系１０８、Ｘスキャナー１０９、Ｙスキャナー１
１０、補正光学系１０５から成るＸ−Ｙ偏向系と、３つ
のライトバルブにレーザービームを分配する分離膜１１
３と、光路変更ミラー１１２，１１４から構成されてい
る。

投影光学系を初めに説明する。投射用光源１０３から出
射した投射光は、シュリーレンストップを兼ねた鏡１０
４によって反射され、投影レンズ１０５を経て波長分離
膜１０１に入射する。本実施例では、波長分離膜として
、第１表に示す２種類のグイクロイックコーティングを
施したキューブ型のプリズムを用いた。

第１表 プリズム素材　　　　　　　　ＢＫ−７青反射コーティ
ング　４５°入射に対し５０％透過波長５００ｎｍ 赤反射コーティング　４５°入射に対し５０％透過波長
５７０ｎｍ 偏光性　　　　　　　Ｐ、Ｓ偏光選択性を抑制第２図に
示すようにプリズムに入射した白色投射光は、破線１０
７のコーティング層で青成分の光が反射され、実線１０
８のコーティング層で赤成分の光が反射される。このた
め第２図の下側のライトバルブには青、上側のライトバ
ルブは赤、左側のライトバルブには緑の光が入射する。

反射型ライトバルブにより画像変調された色光は、再び
プリズムに入射する。プリズムでは、投射光を色光に分
解した過程の逆に、第１図破線１０７のコーティング層
で青の画像光が反射され、実線１０８のコーティング層
で、赤の画像光が反射される。緑の画像光はプリズムを
通過する。こうして合成が行なわれる。合成光は投影レ
ンズ通過後、シュリーレンストップにおいてライトバル
ブ上で反射された光のみが開口部を通過し、散乱を受は
光路が曲がった光はストップされ、スクリーンに達しな
い。こうしてカラー画像を形成することができる。

シュリーレンストップの使用法は、第２図の方法−二限
定されない。例えば反射光をストップし、散乱された光
の一部を通過させ、ネガ−ポジを反転させてもよい。

次にレーザー書き込み系を説明する。第１図、第３図（
ａ）（ｂ）に示すように、レーザー光源１０７から発射
された書き込み光は、コリメート光学系１０８を経て、
Ｘスキャナー、　ＹスキャナーによってＸ−Ｙ偏向を受
ける。本実施例ではレーザー光によりラスター走査を行
なうため、ポリゴンスキャナーを用いた。第２表にＸ及
びＹスキャナーの概要を示す。ベクタースキャンを行な
う場合には、これらをガルバノスキャナー等に変更し作
動させることができる。

第２表 Ｘスキヤリ゛− 面数　　　２５面 直径　　　４０ｍｍ 回転数　　８１００Ｏｒｐｍ 軸受　　　静圧空気軸受 Ｙスキャナー 面数　　　６面 直径　　　２５ｍｍ 回転数　　６０Ｏｒｐｍ 同期　　　Ｘスキャナーに同期 １０５は偏向光の収差を減少し、ライトバルブ上に等速
走査を行なうための補正光学系である。

実際にはＸスキャナーとＹスキャナー間にも補助的な補
正レンズを入れることもできる。

このようにしてＸ−Ｙ偏向されたレーザー光は光路変更
ミラー１１２を経て、ビーム分配素子１１３に入射する
。　第３表に、本実施例で用いたビーム分配素子の佳様
を示す。

第３表 プリズム素材　ＢＫ−７ コーティング　アルミニウム蒸着による半透過ミラー 入射・出射面　減反射コーティング 書き込みレーザー光は、第３図（ａ）（ｂ）に示すよう
に、十字状の半透過ミラー層３０１によって反射、分配
される。この時レーザービームは必ず２回、半透過ミラ
ーを通過、反射する。このため３つのライトバルブに分
配されるレーザー光強度は等しくなるように半透過ミラ
ーの透過率、反射率は進ばれているａまた、不要反射光
がライトバルブに出向すしないように入射、出射面は減
反９すコーティングを施されている。

分配されたレーザー光は、出射面に対し４５゜の傾射を
もって設置された２つの光路変更ミラー１１４によって
２回折り曲げられ、ライトバルブ１０２の書き込み面に
入射する。このような配置は、投射光の入射方向と書き
込みレーザー光の入射方向を２つの分離膜１０１，１１
３に対し揃エテいるため、共通の書き込みレーザー光で
描かれた３枚のライトバルブ上の画像は、スクリーン上
で完全に一致する。第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）にそのメ
カニズムを示す。破線の矢印、頭、尾印４０１はＹスキ
ャンの方向、実線の矢印、頭、尾印４０２は、Ｘスキャ
ンの方向を示す。　第４図（２Ｌ）ハヒーム分配素子１
１３によって入射ビーム４０３のＸ−Ｙスキャン方向が
分配後どのように変わるかを示している。なお４０４は
レーザービームの進行方向を示している。第４図（ｂ）
は分配素子１１３通過後、光路変更ミラー１１４により
レーザービームの方向が曲げられ、ライトバルブ１０２
上に照射されるまでのＸ−Ｙスキャン方向を示している
。１０１は前述の波長分離膜である。次に第４図（Ｃ）
はライトバルブ１０２から、波長分離膜１０１、投影レ
ンズ１０５を経テスクリーン１０６上に投影されるまで
のＸ−Ｙスキャン方向を示している。第４図（Ｃ）中の
左側ライトバルブと上側、下側ライトバルブは、Ｘスキ
ャノ方向が反対である鏡像関係のスキャン方向を有する
。このため波長分離膜１０１において３つのライトバル
ブ像を同じＸ−Ｙスキャン方向を保ったまま合成するこ
とができる。このように１つのスキャン系で３つのライ
トバルブを同時にＸ−Ｙスキャノし、かつ３つのライト
バルブ像のＸ−Ｙスキャン方向が完全に重畳できる光学
系が実現された。

次に本実施例で用いた光書き込み型ライトバルブについ
て説明する。第５図に光書き込み型ライトバルブの断面
図を示す。透明ガラス基板５０５上に電圧印加電極であ
る透明ＴＬ極５０４が付設され、片側には光導電体層５
０１、光分Ｍミラーδ０２が積層されている。この２枚
の基板はスペーサ５０６で封止され、基板間には液晶５
０３が挾持されている。また、各ライトバルブには駆＠
電源５０７が接続されている。この駆動電源５０７は、
四き込ろレーザー光５０８の書き込みタイミングに同期
して、消去、書き込み、保持等の機能化電圧波形を発生
する。１０９は読み出し光である。第５図のライトバル
ブのより詳細な構成を第４表に示す。

第４表 表示モード　　Ｐ型スメクチックの散乱−透過モードを
用いた反射型光導電体層　　プラズマＣＶＤ積層 高抵抗アモルファスＳｊ （ボロンの微量ドープ） 光分濯ミラー　Ｓ　ｉ／Ｓ　ｉＯｚ誘電体多層膜可視光
反射 各読み出し色光に反射ピークを存する。

液晶層　　　　Ｐ型スメクチックＡ液晶（シアノビフェ
ニル系混合液晶） カルボン酸の第４級アンモニウム塩を微量添加配向処理
　　　垂直配向処理 透明基板　　　コーニング７０５９ガラス電圧印加［極
　ＩＴＯスパッタ膜 スペーサー　　７μナイロンフイルム 駆動は第４表のライトバルブについては以下のように行
なう。動的散乱を生じさせる交流電圧によって消去（散
乱）シ、次に透明化させるより高い交流電圧を印加した
状態で書き込みレーザー光を照射し、照射位置を透明化
させる。次に保持を行なう。透明化電圧印加時に、電圧
の波高値あるいはパルス幅をビデオ変調することによっ
て、ライトバルブ上に中間調を含む画像を書き込むこと
ができる。従って各ライトバルブの書き込み時の電圧を
別々にビデオ変調することによって、３原色画像を形成
し、これらの合成を行なってフルカラーの表示が可能と
なる。

光書き込み型ライトバルブとして用いることができるの
は、第４表に示した例に限定されない。

例えば、スメクチックＡ液晶の熱書き込み型ライトバル
ブ、（ＳＩＤ８６　　ダイジェスト　Ｐ、　３６３に記
述）、光導電型ネマチック液晶ライトバルブ（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒ　　Ｖｏｌ
、２２　（１９７３）Ｐ、９０に記述）、やＲＵＴ　Ｉ
　ＣＯＮと称される光導電メカニカル変形型ライトバル
ブ（ＩＥＥＥ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｊｏｎ　　ｏｆ　　
ｔｈｅ　　ＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅ　　　Ｖｏｌ
、ＥＤ−１９（１９７２）Ｐ、１００３に記述）等の光
書き込み型ライトバルブ等も原理的に応用可能である。

また上述の実施例ではビデオ情報をライトバルブの駆動
電圧によって与えたが、レーザー光の強度ニよって与え
ることもできる。この場合は、第３図（ａ）、（ｂ）に
記述した分解後のレーザービームの光路中に強度変調素
子を設置し、これらを独立に変調すれ；ずよい。このよ
うな強度変調素子としては、液晶、電気光学結晶、ＴＩ
Ｒ（内部全反射制御素子）等を用いることができる。さ
らに強度変調素子は書き込みレーザービームを任意のア
ドレス点において変調する必要があるため、素子全面に
わたって均一に強度変調をするように設計される。

このように１つのレーザースキャン系で３枚のライトバ
ルブを光学的にアドレスするため、各ライトパルプでの
、画素のレジストレージ−１ノが正確に行なわれるばか
りか、合成後の画素レジストレーションも極めて正確に
行なわれ、色ずれ等の問題が生じにくい。各ライトバル
ブ間のレジストレーン２ノは、書き込み光分離膜と波長
分離膜、光路変更ミラーの角度、位置調整によって実現
されている。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、十字状に組み合わさ
れた波長分離膜、書き込みレーザー光分離膜を用いるこ
とにより、コンパクトな光”？−系、少ない光学素子で
フルカラーレーザー古き込み型表示装置が実現された。

また１スキヤンシステムで同時に３つまでのライトバル
ブをアドレスするため、スキャン系の占めるコストを大
幅に低減できる。さらに、光学的なアドレスを行なうた
め、高精細表示装置で問題になる磁場、電場による色ず
れは皆無であり、正確なレジストレージ１ノか得られて
いる。

さらにまた、本発明は散乱モード、反射鏡モード、偏光
モードと多様な光ｉＦ＆込み型ライトバルブに対応する
ことが可能であり、光量、コントラスト、応答性など、
表示モードの特徴を活かし、ニーズに合致した、表示装
置を提供するものである。

また、　投射用光源は基本的に１つで済み、保守、コス
トの面でも育利な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザー書き込み型表示装置の斜視構
成図である。 第２図は投影系の平面図。 第３図はレーザー書き込み系の構成図である。 第３図（ａ）は側面図、第３図（ｂ）は平面図である。 第４図はレーザー書き込み系の走査方向を説明するため
の図である。 第４図（ａ）はレーザー光分に素子回りの平面図。 第４図（ｂ）は光書き込み型ライトバルブ周辺の側面図
。 第４図（Ｃ）は投影系の平面図である。 第５図は光書き込ろ型ライトバルブの１例の断面図であ
る。 以　　上 出卯人　セイコーエプソン株式会社 ／ｌλ　　　　　／１３ 第３図′ 第３図 東） ＣＩ）） ＋ｏＡ （Ｃン 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像形成のためのレーザー走査系と複数の光書き
   込み型ライトバルブ、画像を合成投影する光学系を構成
   要素とするレーザー書き込み型表示装置において、各光
   書き込み型ライトバルブから等価な位置に置かれた２種
   類の波長分離膜を十字状に組み合わせた波長分離素子を
   有することを特徴とするレーザー書き込み型表示装置。
2. （２）前記レーザー走査系は、単一走査システムによっ
   て偏向されたレーザー光を、前記光書き込み型ライトバ
   ルブに分配する十字状に形成されたレーザー光分離素子
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   レーザー書き込み型表示装置。
3. （３）前記光書き込み型ライトバルブ上に形成された画
   像は、前記レーザー書き込み光学系と同一の鏡像関係を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザー書き込み型表示装置。