JPH01149089A

JPH01149089A - 投影表示方法および表示装置

Info

Publication number: JPH01149089A
Application number: JP62307480A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Tsutsumi; 孝義堤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1989-06-12

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−数の液晶ライトバルブを用いて像を投影
・表示する方法および表示装置に関し、より詳しくは、
フルカラー画像を投影表示する方法およびその装置に関
する。

［開示の概要］本明細書及び図面は、液晶ライトバルブを用いて像を投
影表示する方法及び表示装置において、映像情報を複数
の液晶ライトバルブを用いて投影光学系に生じさせるこ
とにより、ビデオ画像を交互に、もしくは一部又はすべ
てとを重ね合せて投影する技術を開示するものである。

［従来の技術］従来より、光導電体と液晶とを主要な構成要素とする液
晶ライトバルブに、陰極線管（ＣＲＴ）からの照射光を
用いて映像情報を書き込み、投影用光源からの照射光を
用いて投影映像を形成する表示方法が知られている。こ
の方法はＣＲＴからの照射光を直接投影する方法と比較
して、高輝度の画面が得られる等の利点を有する。

一方、ＣＲＴによる直接投影においては、フルカラー表
示が容易であるのに対して、液晶ライトバルブを用いる
方法においては、カラー映像を得ることが困難であった
０本発明者らは、このような問題点を解決するため、単
一の液晶ライトバルブを用いた投影表示方法および表示
装置を提案した。

［発明が解決しようとする問題点］前記表示装置は、既に公知の三個の液晶ライトバルブを
用いた表示装置に比べて著しくコンパクトなものである
が、例えば、全体として暗い場面と、全体として明るい
場面とが混在する原映像を続けて投影表示する場合や、
同装置を用いる際に投影表示スクリーンの周囲をやむな
く明るくしたい場合などは、投影像がやや見にくくなる
ことがあった。また、長時間にわたる投影表示において
は、書き込み光源たるＣＲＴや投影光源たるランプから
の発熱が無視し得す、液晶ライトバルブの寿命が短くな
ってしまう等の欠点があった。

本発明は、従来技術にもとづく表示方法および装置の上
記欠点を除去すべく追及した結果見いだされたものであ
る。

すなわち、本発明の目的は、従来技術に比してより高輝
度の投影表示方法および表示装置を提供することにあり
、とりわけ、従来技術に比してコンパクトさを失わずに
高輝度のフルカラー映像を投影表示できる方法および表
示装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、投影表示する原映像の明る
さに応じて輝度を変えることのできる投影表示方法およ
び表示装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、表示スクリーン周辺の明る
さに応じて輝度を変えることのできる投影表示方法及び
表示装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、従来技術に比してより低出
力の光源を用いても高輝度の映像が得られる投影表示方
法および表示装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、用いられる液晶ライトバル
ブや投影光源ランプの寿命を従来技術に比して長くする
ことが可能な投影表示方法および表示装置を提供するも
のである。

［問題点を解決するための手段］本発明は複数の映像情報を投影表示する方法および装置
に関し、第１の発明である方法にあっては、複数の液晶
ライトバルブを用いて複数映像を投影表示する方法にお
いて、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を用いることを特徴
とする投影表示方法である。

（Ａ）時間的に変化するまたは変化しない複数の映像情
報を、時分割しあるいは時分割せずに入力し、該複数の
映像情報を第１および第２の照射光としてそれぞれ面順
次に出力し、該第１および第２の照射光をそれぞれ第１
及び第２の液晶ライトバルブに導入する書き込み工程、
（Ｂ）単一または複数光源からの時分割されていない複
数の照射光を、上記複数映像情報が時分割されている場
合には該複数映像情報と同期させ、それ以外の場合には
同期の必要なしに、それぞれ時分割選択し、あるいは複
数光源を前記のごとく同期させないしは同期の必要なし
にそれぞれ時分割選択点灯する投影光源系から第１およ
び第２の照射光をそれぞれ第１および第２の液晶ライト
バルブに導入する工程、（Ｃ）第１および第２の液晶ライトバルブにおいて、書
き込み工程からの第１および第２の照射光によって投影
光源系からの第１および第２の照射光をそれぞれ空間変
調する工程、（Ｄ）投影光学系において、前記第１および第２の液晶
ライトバルブからの第１および第２の変調光を拡大、投
影する工程、（Ｅ）該投影光学系からの投影光を受光・結像して所望
の投影像をスクリーンに表示する工程。

（Ｆ）前記第２の変調光を、前記第１の変調光の一部ま
たはすべてと重ね合わせて、もしくは交互に投影表示す
る工程。

また、第２の発明である装置にあっては、複数の液晶ラ
イトバルブを用いた投影表示装置において、以下の（ａ
）〜（ｄ）の機構を備えたことを特徴とする表示装置で
ある。

（ａ）時間的に変化するまたは変化しない複数の映像情
報を１時分割しあるいは時分割せずに入力し、該複数の
映像情報を照射光として面順次に出力し、該照射光を液
晶ライトバルブに導入する複数の書き込み光源系、（ｂ）単一または複数光源からの時分割されていない複
数の照射光を、上記複数映像情報が時分割されている場
合には該複数映像情報と同期させ、それ以外の場合には
同期の必要なしに、それぞれ時分割選択し、あるいは複
数光源を前記のごとく同期させないしは同期の必要なし
にそれぞれ時分割選択点灯する投影光源系、（ｃ）前記
複数の書き込み光源系からの照射光によって単一または
複数の投影光源系からの第１および第２の照射光をそれ
ぞれ空間変調する第１および第２の液晶ライトバルブ、（ｄ）前記投影光源系からの第１および第２の照射光を
それぞれ第１および第２の液晶ライトバルブに導き、該
第１および第２の液晶ライトバルブからの第１および第
２の変調光を拡大、投影する投影光学系。

とりわけ、本発明の投影表示方法及び表示装置において
は、前記複数の映像情報が時間的に分割されたＲ、Ｇ、
Ｂ（以下赤はＲ２緑はＧ、青はＢと記す）各色ごとの画
像情報である。

［作　用］以下、図面に従って本発明の基本構成を更に詳細に説明
する。

第３図および第４図は、本発明の表示装置の基幹部分の
構成を示した模式図であり、第５図は第３図および第４
図において入力信号を時分割映像信号に変換する方法の
一例を示す模式図である。

以下、まずビデオ映像を投影表示する方法について、第
３図と第５図を用いて述べるが、後述するごとく、第３
図の構成のかわりに第４図の構成を用いてもよい。

まず、入力された時分割されていない画像信号２１（−
例としてＲＧＢ信号を示す、）を、時分割機構１によっ
そ時分割された時分割画像信号２３に変換する。この時
分割機構ｌは公知の技術によって構成すればよく、たと
えば、第５図に示すごと〈ｌフィールド（１／１ｌｉＯ
秒）ごとにＲＧＢ各信号を時間圧縮して、時間圧縮した
色信号２２のＲ’、　Ｇ’、　Ｂ’倍信号し、Ｇ’、Ｂ
’両信号をＲ′信号に対してそれぞれ１／３フイールド
、２／３フイ一ルド分ずつ遅らせてＧ″、Ｂ″信号とし
、Ｒ’、Ｇ″、Ｂ″各信号（これをサブフィールド信号
とする）に、互いに区別回部なマーカー信号Ｍｌ、　Ｍ
２．　Ｍ３を付して線順次に時分割映像信号２３として
出力する。一方、時分割機構１は、時分割色選択機構５
に対して同期信号２４を発する。この同期信号は、最も
簡単には、相互識別可能な上記のマーカー信号ＭＩ＋　
Ｎ２＋　Ｍ３でよい。

時分割機構１より出力された時分割映像信号２３は、Ｃ
ＲＴ　２に入力され、ＣＲＴ　２は時分割映像信号２３
に応じて時分割された各色ごとの映像情報（サブフィー
ルド情報）を面順次に照射光３１として出力する。

本構成の場合、ＣＲＴ　２に入力される信号は上記のご
とく線順次であり、かつ後述するように、液晶ライトバ
ルブ（以下、ＬＣＬＶと記す）３はＣＲＴからの照射光
３１を受光してＬＧＬＶ入射光３４を変調するが、照射
光３１の色属性を伝達する必要がない、ないしは伝達し
得ないため、ＣＲＴ　２としては七ツクローム用の機器
を用いれば充分である。

また、ＯＲＴ　２における電子ビームを水平および垂直
偏向させる機構に関しては、色ごとのサブフィールド情
報に対応して、通常のフィールド画表示の１／３の時間
でそれぞれ偏向させていくのはいうまでもない、これに
対応して、蛍光体の発光もサブフィールド（１／１８０
秒程度）内に事実上減衰するように蛍光体材料を規定す
る必要がある。

以上の説明では、フィールド画を単位としたが、フレー
ム画を単位とする構成であっても、同様の作用は容易に
実現しうる。また、入力される信号は、ＨＴＳＣ信号で
あってもよく、その場合には、適当な回路を時分割機構
ｌに設けて、直接時間圧縮信号Ｒ’、　Ｇ’、　Ｂ’ま
たはＲ’、　Ｇ’、　Ｂ″を得ることも可能である。

ＣＲＴ　２からの照射光３１は、バイアス電圧を予め印
加したＬＣＬＶ３の光導電層側に入射される。　ＬＣＬ
Ｖ３の光導電層は、ＣＲＴ２かもの照射光強度に応じて
導電性が変化し、それに応じてＬＣＬＶの液晶セルの両
面の各部に印加される電圧が変化する。液晶セルは、印
加される電圧に応じて光学的性質が変化するので、上記
のＬＣＬＶ３においては、液晶セルの光学的性質が各部
ごとに異な・ることになり、後述するＬＣＬＶ入射光３
４を空間変調する。

光導電層と液晶セルとの間に反射層（図示せず）を設け
ることによって、空間変調光、すなわちＬＣＬＶ出射変
調光３５は入射光側に反射され、後述する偏光ビームス
プリッタ（以下、ＰＢＳと記す）６の方に向って出射さ
れる。ところで、ここにおいては、ＬＣＬＶの構成およ
び作用は、本構成において必要不可欠なものに限って述
べたのであって、本構成のＬＣＬＶが従来技術のＬＣＬ
Ｖの構成および作用と異なっている、ないしはそれらの
一部を欠いていることを示すものではない。むしろ本構
成のＬＣＬＶは、従来技術のＬＣＬＶの構成をほぼその
まま利用することができることに特徴がある。

一方、キセノンランプ４から発せら゛れる白色光３２か
ら時分割色選択機構５によってＲ，Ｇ、　Ｈの三色を時
分割して順次選択する。時分割色選択機構５としては、
たとえば、Ｒ，Ｇ、　Ｈの三色のカラーフィルターを順
次光路中に導入する機構、より具体的には、同カラーフ
ィルターｎ組を円周方向に順次配列した円盤を、毎秒６
０／ｎ回転させる機構が簡便であるが、これに限定され
ることなく公知の色選択機構を用いることができる。た
とえば、圧電体ＰＬＺＴへの印加電圧を制御することに
よって、Ｒ，Ｇ、　Ｂ各色の透過率を変化させる機構や
、Ｒ２Ｏ，Ｂ各色に発色するエレクトロクロミック材料
を光路に対して垂直に積層し、順次電圧印加して色を選
択する機構などが考えられ、他の技術も利用可能である
。さらには、光源と色選択機構との両件用をあわせても
つ機構として、Ｒ，Ｇ、　Ｂ三色のランプを順次点滅さ
せたり、順次シャッターで点灯を遮断する機構も有効で
ある。また、同機構におけるＲ、　Ｇ、　Ｂ三色の光源
として、発光ダイオードを用いてもよい。

このようにして時分割された時分割選択光３３をＰＢＳ
　６に導き、各色のＳ−偏光成分のみを反射させる。こ
の反射光を、光導電層の導電性変化にともなって光学的
性質が空間的に変化しているＬＣＬＶの液晶セルにＬＣ
ＬＶ入射光３４として入射する。このＬＣＬＶ入射光３
４が液晶セル中で、空間変調され反射層によって出射さ
れるにあたって、本構成においては、偏光方向が変化し
ていることが必須である。このとき用いるのに適する液
晶の動作モードは、たとえば、混成電界効果形液晶セル
や強誘電性液晶セルである。

このようにしてＬＣＬＶを出射した変調光３５はｐ−偏
光成分を有し、ＰＢＳ　６を通過して、ｐ−偏光成分の
みのＰＢＳ透過光４１となる。これを投影光学系７に導
き、投影光４２として表示スクリーン８に照射、結像さ
せる。投影光学系７は、各種投影表示装置で開示ないし
は実施されている光学系と本質的に同一のものを広く使
用することができる０表示スクリーン８も通常の使用に
供せられているものをそのまま用いてもよい。

以上の説明において、投影光学系７までに至る各機構が
組み込まれてなる装置が、本発明の基本構成である。

一方、第４図は、本発明の別の基本構成を示したもので
ある０本構成においては、ＰＢＳ　６を経由したのちに
時分割色選択機構５を作用させるところに特徴がある。

その他の機構は第３図の構成と同様であり、同一符号は
同等部分を示す。

第１図および第２図は、本発明の実施例を示した図であ
る。以下これら実施例図面に基づき説明する。

第１図は、第３図の基本構成に基づいたー態様を示した
図である０本態様は、ＰＢＳ　６を透過したｐ−偏光の
光路上に、第２のＣＲＴ２’およびＬＣＬＶ３′を設け
たところに特徴がある。この態様では、第３図の基本構
成では全く利用されていないｐ−偏光成分が利用されて
おり、投影表示画像の輝度が相対的に向上する。このた
め、第３図の構成では輝度の不足する場合などに用いる
と、表示画像の品位向上に寄与できる。

本態様を用いた投影表示は、たとえば、第５図の時分割
映像信号発生方法によって実現できる。

すなわち、ＣＲＴ２’に入力される時分割映像信号２３
′は、　ＯＲＴ　２に入力される時分割映像信号２３と
同一でよい。

第２図は、第４図の基本構成に基づいた態様を示した図
である０本態様は、ＰＢＳ　６を透過したｐ−偏光の光
路上に、第２（７）ＣＲＴ　２’　　、ＬＧＬＶ３’　
　、オよび時分割色選択機構５′を設けたところに特徴
がある。この態様でも、ｐ−偏光成分が活用されている
ために、投影表示画像の輝度がより向上する。

本態様に適用される時分割映像信号の発生方法は、第５
図および第６図に示されている。第５図の方法を用いる
と、前記第１図の態様同様、ＣＲＴ２とＣＲＴ２’に全
く同一の時分割映像信号２３゜２３′が付与されるが、
第６図の方法を用いると、ＣＲＴ２’には、Ｒ，Ｇ、　
Ｈの順序が異なる時分割映像信号２３′が付与される。

この場合でも輝度の向上は第５図の方法を用いた場合と
同様であるが、同じ色光が相対的に長時間表示される□
ので、チラつき感が軽減されるなどの利点がある。

第１図および第２図の態様において、従来例と同様の輝
度で表示する場合は、いずれも１時分割映像信号２３′
を「全面路」とする、（あるいは、２３′を送らない）
　、　ＬＧＬＶ３’への電圧印加を中止する、等の方法
が容易に適用できる。

［実施例］以下、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１第１図に示した装置を用いて、下記の方法で、高輝度の
投影表示映像を実現した。

テレビカメラで撮影した映像信号を、時分割機構１によ
って時分割映像信号２３（および２３′）として、高輝
度ＣＲＴ　２および２′に入力した。同ＣＲＴの出力光
を、同ＣＲＴのフェースプレートにそれぞれ密着させて
設けたＬＣＬＶ３および３′の、ＣｄＳからなる光導電
層側より導入した。同ＬＣＬＶには、１０ＫＨｚのバイ
アス電圧を印加した。

一方、ｔｏｏｏｗのキセノンランプから発生する白色光
を時分割色選択し、そのＳ−偏光成分をＰＢＳで反射さ
せてｌｃ：ＬＶ３の液晶層側から、またｐ−偏光成分を
ＰＢＳを透過させてＬＧＬＶ３’の液晶層側から、それ
ぞれ入射したところ、映像信号の変調をうけた出射光が
スクリーン上に投影表示された。投影表示された映像は
、スクリーン上で５本ＩＣ１１の解像度と１８：１のコ
ントラストを有していた。

以上の投影表示を、室内光の照明下で確認したのち、室
内光を消した状態でＣＲＴ２’への入力を中止したとこ
ろ、ＬＣ：ＬＶ３による変調のみでも良好な投影表示が
得られた。このように、投影表示画面の周囲の明るさに
応じて適切な明るさで投影表示画像を得ることができた
。

実施例２第２図に示した装置を用いて、実施例１と同様の信号処
理を行ったところ、スクリーン上５本／ｃｍの解像度を
有する投影表示画像が、コントラスト１７：１で得られ
た。投影表示を続行中に画面全体がきわめて明るい場面
になったので、時分割映像信号２３′を切ってＣＲＴ２
’への入力を中止したところ、適切な明るさで表示画像
を見ることができた。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明の投影表示方法およ
び表示装置を用いることによって、以下に掲げる効果が
得られた。

■従来技術と同程度のコンパクトさでより高輝度のフル
カラー投影表示画像が得られた。

■投影表示する環境の明るさに応じて、投影表示画像の
輝度を変えることが容易に実現でき、常に適正な明るさ
の映像を得ることができた。

■投影表示する原画像の明るさに応じた輝度変更が容易
に実現でき、常に適正な明るさの映像を得ることができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の表示装置の一実施例態様
を示す模式図、第３図および第４図は本発明の表示装置
の基幹部分の構成を示す模式図、第５図および第６図は
第１図〜第４図の構成において入力信号を時分割映像信
号に変換する方法の例を示す模式図である。工：入力信号の時分割機構２．２’：陰極線管（ＣＲＴ）３．３’：液晶ライトバルブ（ＬＣＬＶ）４：キセノン
ランプ５．５’：時分割色選択機構６：偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７：投影光学系　　　　８：表示スクリーン２１：画像
信号（フィールド信号）２２：時間圧縮した色信号（サブフィールド信号）２３、２３’　　：時分割映像信号２４、２４’　　：同期信号　　３１．３１’　　：照
射光３２：白色光　　　　　　３３：時分割色選択光３
４、３４’　　：　ＬＣＬＶ入射光

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の液晶ライトバルブを用いて映像を投影表示
する方法において、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を用い
ることを特徴とする投影表示方法。（Ａ）時間的に変化するまたは変化しない複数の映像情
報を、時分割しあるいは時分割せずに入力し、該複数の
映像情報を第１および第２の照射光としてそれぞれ面順
次に出力し、該第１および第２の照射光をそれぞれ第１
及び第２の液晶ライトバルブに導入する書き込み工程、（Ｂ）単一または複数光源からの時分割されていない複
数の照射光を、上記複数映像情報が時分割されている場
合には該複数映像情報と同期させ、それ以外の場合には
同期の必要なしに、それぞれ時分割選択し、あるいは複
数光源を前記のごとく同期させないしは同期の必要なし
にそれぞれ時分割選択点灯する投影光源系から第１およ
び第２の照射光をそれぞれ第１および第２の液晶ライト
バルブに導入する工程、（Ｃ）第１および第２の液晶ライトバルブにおいて、書
き込み工程からの第１および第２の照射光によって投影
光源系からの第１および第２の照射光をそれぞれ空間変
調する工程、（Ｄ）投影光学系において、前記第１および第２の液晶
ライトバルブからの第１および第２の変調光を拡大、投
影する工程、（Ｅ）該投影光学系からの投影光を受光・結像して所望
の投影像をスクリーンに表示する工程、（Ｆ）前記第２の変調光を、前記第１の変調光の一部ま
たはすべてと重ね合わせて、もしくは交互に投影表示す
る工程。
（２）前記複数の映像情報が、色分離された映像情報で
ある特許請求の範囲第１項記載の投影表示方法。
（３）前記複数の照射光が、色分離された照射光である
特許請求の範囲第１項記載の投影表示方法。
（４）前記所望の投影像が、フルカラー映像である特許
請求の範囲第１項記載の投影表示方法。
（５）前記投影光源系からの第１および第２の照射光が
、同じ順序に時分割された色光である特許請求の範囲第
１項記載の投影表示方法。
（６）前記投影光源系からの第１および第２の照射光が
、異なる順序に時分割された色光である特許請求の範囲
第１項記載の投影表示方法。
（７）上記時分割された色光が赤、緑、および青である
特許請求の範囲第５項または第６項記載の投影表示方法
。
（８）複数の液晶ライトバルブを用いた投影表示装置に
おいて、以下の（ａ）〜（ｄ）の機構を備えたことを特
徴とする表示装置。（ａ）時間的に変化するまたは変化しない複数の映像情
報を、時分割しあるいは時分割せずに入力し、該複数の
映像情報を照射光として面順次に出力し、該照射光を液
晶ライトバルブに導入する複数の書き込み光源系、（ｂ）単一またほ複数光源からの時分割されていない複
数の照射光を、上記複数映像情報が時分割されている場
合には該複数映像情報と同期させ、それ以外の場合には
同期の必要なしに、それぞれ時分割選択し、あるいは複
数光源を前記のごとく同期させないしは同期の必要なし
にそれぞれ時分割選択点灯する投影光源系、（ｃ）前記複数の書き込み光源系からの照射光によって
単一または複数の投影光源系からの第１および第２の照
射光をそれぞれ空間変調する第１および第２の液晶ライ
トバルブ、（ｄ）前記投影光源系からの第１および第２の照射光を
それぞれ第１および第２の液晶ライトバルブに導き、該
第１および第２の液晶ライトバルブからの第１および第
２の変調光を拡大、投影する投影光学系。
（９）前記複数の映像情報が、色分離された映像情報で
ある特許請求の範囲第８項記載の表示装置。
（１０）前記複数の照射光が、色分離された照射光であ
る特許請求の範囲第８項記載の表示装置。
（１１）前記投影光源系からの第１および第２の照射光
が、同じ順序に時分割された色光である特許請求の範囲
第８項記載の表示装置。
（１２）前記投影光源系からの第１および第２の照射光
が、異なる順序に時分割された色光である特許請求の範
囲第８項記載の表示装置。
（１３）上記時分割された色光が赤、緑および青である
特許請求の範囲第１１項または第１２項記載の表示装置
。