JPH0283534A

JPH0283534A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0283534A
Application number: JP23562888A
Authority: JP
Inventors: Chiharu Ito; 千春伊藤; Tomio Sonehara; 富雄曽根原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-03-23

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］本発明は光導電体層と液晶層を有する光記録型の液晶ラ
イトバルブを用いフルカラー画像の表示を行なう側像形
成装置の改良に関する。

［従来の技術］従来の光導電体層と液晶層を有する光記録型の液晶ライ
トバルブを用いてフルカラー画像の表示を行なう側像形
成装置は、特開昭５８−１５０９３７に示されているよ
うに複数の色選択偏光ビームスプリッタと、ダイクロイ
ックセパレータを組合せ、白色光を単色化し液晶ライト
バルブに導くというものであった。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら上述の従来技術では、多数の光学素子を用
いているため装置の大型化は免れなく、さらに、各光学
素子に少なからず存在する光の吸収、散乱により光源か
らの光の利用効率が低下し、表示画面上で所望の明るさ
を得るためには高輝度な光源を用いなくてはならないと
いう課題を有する。

そこで本発明はこのような課題を解決するものであり、
その目的とするところは、簡素な構成により液晶ライト
バルブに照射する光源を単色化する事が可能な光学素子
を備えた側像形成装置を提供することにある。

本発明の側像形成装置は１）光導電体層と液晶層を有し光学的に画像形成を行な
う反射型液晶ライトバルブを複数用いてカラー画像の表
示を行なう側像形成装置において、前記複数の反射液晶
ライトバルブ上に照射され前記複数の反射型液晶ライト
バルブ上に形成された画像を可視化する読み出し光をＲ
，Ｇ、　　Ｂ、に相当する波長に単色化する波長分離と
、前記複数の反射型液晶ライトバルブにより反射され゛
たＲ、　　Ｇ、Ｂ、の波長に相当する光の合成を同時に
行なうダイクロイック素子を有することを特徴とする。

２）前記ダイクロイック素子が直交する二種類の波長選
択面を有することを特徴とする。

３）前記光導電体層に光学的画像情報を供給する手段と
して陰極線管を用いることを特徴とする。

４）前記光導電体層がアモルファスシリコンにより形成
されていることを特徴とする。

５）前記反射型液晶ライトバルブと、前記陰極線管を光
学的に結合する手段として王立等倍結像光学系を用いる
ことを特徴とする。

［実施例１］本発明の実施例における側像形成装置を第１図から第３
図に従って説明する。

１０１．１０２．１０３は光導電体層と液晶層を有し光
学的に画像の形成を行なう反射型液晶ライトバルブであ
り、第２図に示されているように、透明基板２０１上に
工Ｔｏから成る透明電極２０２を形成し、光導電層２０
３、誘電体多層膜からなる光分離ミラー２０４を作製す
る。その後対向基板として工ＴＯから成る透明電極２０
５を形成した透明基板２０６を介して液晶２０７を封入
する。液晶２０７は本実施例ではツイストネマチック液
晶を用いており液晶のツイスト角は光分離ミラー２０４
と透明電極２０５上に形成した図示していない配向膜に
より規定されておりこのツイスト角は５８°から６８°
の間に設定されている。

２０８は光導電体層に照射される書き込み光、２０９は
読み出し光を示している。また２１０は透明電極２０２
．２０５を介して液晶ライトバルブに電界を印加するた
めの電源である。液晶ライトバルブの詳細な構成を第１
表に示す。本実施例では光導電体層としてボロンを少量
添加したイントリンシックなアモルファスシリコンを採
用したが、ＰＩＮ構造のものでも良いし、他に、ＣｄＳ
、Ｓｅ、０ＰＣ１単結晶シリコン、ＢＳＯ等も使用でき
る。また、液晶層においてもネマチック液晶の他に、強
誘電性液晶、ゲストホスト液晶、コレステリック液晶、
スメクチックＡ液晶等でもよい。

第１表１０４．１０５．１０６はそれぞれ反射型液晶ライトパ
ルプと画像供給手段である陰極線管１０７．１０８．１
０９の管面を光学的に結合する王立等倍結像光学系であ
り、具体的には屈折率分布型ロッドレンズを平面上に多
数配置したロッドレンズアレイを用いている。また、ロ
ッドレンズアレイ以外にも屈折率分布によりレンズ特性
を示すマイクロレンズを平面上に多数形成したマイクロ
レンズアレイを複数枚用いて構成した王立等倍結像光学
系による結合手段を用いることも可能であり、また、複
数の微小径のファイバーを平面上に配列させたファイバ
ーマイクロプレートにより結合することも可能である。

１１０．１１１．１１２はそれぞれ反射型液晶ライトパ
ルプ１０１．１０２．１０３を駆動するための電源であ
り、第２図の２１０と同様に反射型液晶ライトバルブ内
の透明電極を介して電界を印加する。陰極線管１０１．
１０２．１０３上には図示していない映像信号源から画
像のＲＧＢに相当する信号による画像が表示され、この
画像は前述のロッドレンズアレイによって反射型液晶ラ
イトパルプに導かれ光導電体層に照射される。それぞれ
の陰極線管に供給される映像信号は通常のビデオ信号を
色復調しＲＧＢ信号に分離した後、各色ごとに陰極線管
のいずれかに供給され、各陰極線管上にはＲＧＢのいず
れかの成分の白黒画像が表示される。光導電体層に光照
射が行なわれた部分では光導電体層のインピーダンスの
変化が起こり液晶層とのインピーダンスの比が変化し光
来照射時には液晶層には電界はほとんどかかっていなか
ったものが光を照射することによって電界がかかるよう
になり液晶の配列状態が変化し、液晶層側から入射する
光は誘電体多層ミラーで反射され出射する間に液晶によ
るリターデーションを受は画像が形成される。上記の画
像形成の原理については前述の従来技術及び関連文書に
詳しく記載されている通りである。

このようにして反射型液晶ライトパルプ１０１．１０２
．１０３上には表示をしようとしている画像のＲＧＢに
相当する画像情報が形成さる。１１３は上述の画像情報
を視覚化するための読み出し光源であり、キセノンラン
プ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等を用いる
。この読み出し光源は光源から発せられる光の利用効率
を高めるためにリフレクタ−を付加するとよりよく、さ
らに、反射型液晶ライトパルプや、その他の光学部品に
吸収される熱を遮断するための赤外線フィルター　反射
型液晶ライトパルプ内の液晶の劣化を防ぐための紫外線
遮断フ゛イルター等を付加するとさらによい。読み出し
光源１１３から発せられた読み出し光は偏光ビームスプ
リッタ１１４でＳ偏光およびＰ偏光に分離される。第１
図では偏光ビームスグリツタにより反射されるＳ偏光成
分を表示に使用する場合について示しているが、Ｐ偏光
成分をしようする場合は、後述する投射レンズと前述の
読み出し光源の配置を交換することで可能となり以下に
述べる事項は全く同様に成り立つ。

また、偏光ビームスプリッタ１１４は可視光の全域にわ
たり良好な偏光特性を有することが望ましく光源から発
せられた光の白色性を充分に保持しなくてはならない。

偏光ビームスプリッタ１１４を通過した光はダイクロイ
ック素子であるダイクロイックプリズム１１５に入射し
ＲＢＧの三色に分離され、それぞれの単色化された光は
反射型液晶ライトバルブに照射される。第３図はダイク
ロイックプリズム１１５周辺を示した図である。ダイク
ロイックプリズム１１５は４つの直角プリズムを張り合
わせてあり、各ブロックの張り合わせ面３０１．３０２
は誘電体多層膜によるコーティングが成され、直交した
二種類の波長分離面として機能する。張り合わせ面３０
１上に形成された誘電体多層膜は白色光内のＲ（赤）に
相当する波長の光を反射しそれ以外の波長の光を透過す
るように設定されており、張り合わせ面３０２上に形成
された誘電体多層膜は白色光内のＢ（青）に相当する波
長の光を反射しそれ以外の波長の光を透過するように設
定されている。従って、偏光ビームスプリッタ１１４を
通過した光３０３は、ダイクロイックプリズム１１５で
波長により分離され、３０４は赤色光（Ｒ）、３０５は
青色光（Ｂ）となり、張り合わせ面３０１．３０２の双
方を通過した光３０６は緑色光（Ｇ）となってそれぞれ
の反射型液晶ライトバルブに照射される。前述したよう
に反射型液晶ライトバルブ１０１．１０２．１０３には
画像のＲＧＢそれぞれに対応した画像が形成されるが、
第３図では１０１上にＲ１１０２上にＢ、１０３上にＧ
の画像を形成する場合を示している。ダイクロイックプ
リズム１１５で波長分離された光３０４．３０５．３０
６はそれぞれの反射型液晶ライトバルブに入射し、誘電
体多層ミラーで反射される間に液晶によるリターデーシ
ョンを受は再度ダイクロイックプリズムに入射する。３
０７．３０８．３０９はそれぞれ反射型液晶ライトバル
ブにより反射された光を示している。緑（Ｇ）の画像情
報を含む光３０９はそのままダイクロイックプリズムを
透過し、赤（Ｒ）の画像情報を含む光３０７はダイクロ
イックプリズム内の張り合わせ面３０１上の誘電体多層
膜により反射され、青（Ｂ）の画像情報を含む光３０８
はダイクロイックプリズム内の張り合わせ面３０２上の
誘電体多層膜により反射され、ＲＧＢそれぞれの光が３
１０のように合成され偏光ビームスグリツタ１１４に再
度入射する。偏光ビームスプリッタ１１４に入射したＲ
ＧＢ三色が合成された光は、反射型液晶ライトバルブに
入射した光の中で偏光面が９０°回転した光のみが透過
し、投射レンズ１１６に導かれスクリーン１１７上に表
示される。従って、反射型液晶ライトバルブ内で陰極線
管からの光によって応答した部分に照射された読み出し
光は偏光ビームスプリッタ１１４で遮断されるためスク
リーン１１８上では黒く表示され、陰極線管１０７．１
０８．１０９上の画像とスクリーン１１７上の画像は白
黒が反転するので、陰極線管に表示する画像の信号の白
黒の成分をあらかじめ反転させておく必要がある。また
、本実施例のようにダイクロイックプリズムを用いる場
合には反射型液晶ライトバルブ１０１．１０３上に形成
される画像とスクリーン１１７上の画像は鏡像関係にあ
るため陰極線管１０７．１０９上に表示する画像の左右
をあらかじめ反転するか、陰極線管内の陰極線の走査方
向を反対にする等の措置が必要である。

以上の構成に従って作製した側像形成装置は反射型液晶
ライトバルブ上に形成された画像を読み出す読み出し光
学系が簡素化されたために非常に小型化されたとともに
、表示されるカラー画像は余分な光学素子による光の吸
収、散乱等がなくなり高輝度なものと成ったとともに、
光学素子による色分散も軽減され色再現性にも優れたも
のとなった。また、陰極線管と反射型液晶ライトバルブ
を光学的に結合する手段として王立等倍結像光学系を用
いたので結合手段により反射型液晶ライトバルブ上に形
成される画像の解像度が限定されることがなく高解像度
な表示ができた。さらに、光導電体層としてアモルファ
スシリコンを用いたため、アモルファスシリコンの感度
波長域と陰極線管から発せられる光との整合性よく、特
殊な蛍光体を使用した陰極線管を用いずに反射型液晶ラ
イトバルブを十分応答させることができた。

［実施例２］第４図に本発明の他の実施例を示す。４０１はビームス
プリッタ、４０２は偏光板であり、他の構成は第１図に
示したものと同じである。本実施例では実施例１におい
て偏光ビームスプリッタの役割をビームスプリッタ４０
１、と偏光板４０２に分担した。実施例１で用いた偏光
ビームスプリッタは広範囲な波長範囲にわたって均一な
偏光特性を有していることが必要で、通常このような偏
光ビームスプリッタは非常に高価になる。従って、本実
施例に示したようにビームスプリッタと偏光板を用いる
とより安価に装置を構成することが出来る。

［実施例３］第５図は本発明の他の実施例を示す図であり５０１はビ
ームスプリッタ、５０２．５０３、及び５０４は偏光板
である。他の構成要素については実施例１と同じである
。通常、反射型液晶ライトバルブを最も高コントラスト
な状態にするためには偏光板との角度をライトバルブご
とに微妙に調節しなくてはならない。これは液晶層のギ
ャップ制御等の製造上の問題であるが装置としては製造
上のばらつきを吸収できる構成であることが望ましい場
合もあり、本実施例に示したように反射型液晶ライトバ
ルブごとに偏光板を用意し、組み立て段階で偏光板の角
度を微調整するとより高コントラストな表示が可能とな
る。

［実施例４］第６図は本発明の他の実施例を示す図である。

６０１はビームスプリッタ、６０２．６０３は偏光板で
あり、他の構成は実施例１と同じである。

実施例１から３では偏光ビームスプリッタもしくは偏光
板の構成上、反射型液晶ライトバルブに陰極管の光が照
射されていないときに表示画面が白くなり、陰極線管の
光が照射された部分が黒になる表示方法しかできないが
本実施例のように２枚の偏光板を用いることにより白黒
を反転させることが出来る。

［実施例５］第７図に本発明の他の実施例を示す。７０１は読み出し
光源から発せられる光を集光するレンズ、７０２は反射
鏡、７０３は読み出し光を平行光にし、かつ、ダイクロ
イックプリズムと投射レンズを結合するためのレンズで
あり他の構成要素は実施例２と同様である。実施例２で
用いたビームスプリッタは比較的大型のものになり高価
なため、同等な機能を反射鏡とレンズで代換する事によ
り、より低価格な装置構成とすることも可能である。

また、第５図、第６図に示した例においてもビームスプ
リッタを本実施例で示したもので置き換えられることも
可能である。

［発明の効果］以上に示したように本発明によれば、反射型液晶ライト
バルブ上に形成された画像を読み出す読み出し光学系が
簡素化されたために装置の小型化、低価格化が図られた
とともに、表示されるカラー画像は余分な光学素子によ
る光の吸収、散乱等がなくなり高輝度なものと成り、光
学素子による色分散も軽減され色再現性・にも優れたも
のとなった。

また、陰極線管と反射型液晶ライトバルブを光学的に結
合する手段として正立等倍結像光学系を用いたので結合
手段により反射型液晶ライトバルブ上に形成される画像
の解像度が限定されることがなく高解像度な表示ができ
た。さらに、光導電体層としてアモルファスシリコンを
用いたため、アモルファスシリコンの感度波長域と陰極
線管から発せられる光との整合性よく、特殊な蛍光体を
使用した陰極線管を用いずに反射型液晶ライトバルブを
十分応答させることができた。さらに、光の利用効率が
向上したために読み出し光源の光量を少なくすることが
でき、その結果として読み出し光が発する熱による装置
性能の低下を防ぐことができ信頼性が向上したとともに
、装置の冷却機構への負荷が低減され、この観点からも
低価格化、小型化に貢献できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の側像形成装置の一実施例を示す図。第２図は本発明の実施例に係わる反射型液晶ライトパル
プを示す図。第３図は本発明の実施例に係わるダイクロイックプリズ
ムの周辺を示す図。第４図は本発明に側像形成装置の他の実施例を示す図。第５図は本発明に側像形成装置の他の実施例を示す図。第６図は本発明に側像形成装置の他の実施例を示す図。第７図は本発明に側像形成装置の他の実施例を示す図。１０１．１０２、１０３　　・・反射型液晶ライバルブ１０４．１０５．１０６・・・セルフォックレンズアレ
イ１０７．１０８．１０９・・・陰極線管１１５　・・・
・　・・・・・・ダイクロイックプリズム２０３　・・・　・・　・　・光導電体層２０７　・・
・・・・・・・・液晶層以上

Claims

【特許請求の範囲】１）光導電体層と液晶層を有し光学的に画像形成を行な
う反射型液晶ライトバルブを複数用いてカラー画像の表
示を行なう画像形成装置において、前記複数の反射液晶
ライトバルブ上に照射され前記複数の反射型液晶ライト
バルブ上に形成された画像を可視化する読み出し光をＲ
、Ｇ、Ｂ、に相当する波長に単色化する波長分離と、前
記複数の反射型液晶ライトバルブにより反射されたＲ、
Ｇ、Ｂ、の波長に相当する光の合成を同時に行なうダイ
クロイック素子を有することを特徴とする画像形成装置
。２）前記ダイクロイック素子が直交する二種類の波長選
択面を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の画像形成装置。３）前記光導電体層に光学的画像情報を供給する手段と
して陰極線管を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の画像形成装置。４）前記光導電体層がアモルファスシリコンにより形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の側像形成装置。５）前記反射型液晶ライトバルブと、前記陰極線管を光
学的に結合する手段として正立等倍結像光学系を用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形成
装置。