JPH03265831A

JPH03265831A - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH03265831A
Application number: JP2064076A
Authority: JP
Inventors: Noboru Hagiwara; 萩原　昇; Shigenobu Sakai; 酒井　重信
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-11-26
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2895557B2

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１この発明は、表示装置の表示画像を光学系を用いて大型
スクリーンに拡大投写する投写型表示装置に関するもの
である。

［従来の技術］従来この種の発明は、特願昭６２−１．５９１２０号に
見られるような構成となっている。

すなわち、第１０図において、光源４１から発散した光
はコンデンサレンズ４２によりコリメトされ、液晶ライ
トバブル等の表示装置４３に光を照射し、投写レンズ４
４により拡大投写し、スクリーン４５」二に画像を結像
させていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、以下のような問題を有している。

第１に、スクリーン４５上の明るさは投写光源の明るさ
と投写面積の大きさに関係するが、表示装置４３の性能
から光源輝度には限りがある。したがって、大画面表示
を行う場合は明るくできないため、スクリーン４５上に
おいては十分な画質が得られなかった。

第２に、投写表示の精細度は表示装置４３の精細度によ
り決まるが、表示装置４３の精細度は、その時点の製造
技術等で一義的に決まってしまうため、それ以上の高精
細度化は実現できなかった。

第１１図は表示装置４３を構成する液晶ライトバブルの
構造図であり、液晶セル４３ａを２枚の偏光板４３ｂ、
４３ｃで挟んだ構造を基本とする。４３ｄは光反射板で
ある。

第１２図（ａ）、（ｂ）は液晶ライトバブルの原理図で
ある。液晶分子の長軸方向が２枚のガラス基板の間で９
０°ねじれるようにした液晶セル４３ａをツイストテッ
ドネマティック（ＴＮ）配列セルと呼ぶ。ＴＮ配列セル
では、液晶分子の軸方向に一致する直線偏光が液晶セル
４３ａに入射すると、液晶セル４３ａを通り抜ける間に
偏光方向が螺旋のねじれにしたがって９０″′ねじれる
ような効果を受ける。このＴＮ液晶セルに第１２図（ａ
）のスイッチＳＷを閉じて電圧を加えると、第１２図（
ｂ）に示すように液晶分子の長軸方向が電界の方向に傾
き始め、数ボルト以上の電圧で電極面付近を除いた大部
分の液晶分子が電界方向に並んで螺旋ねじれが解消され
る。第１２図（ａ）、（ｂ）に示したように、直交した
偏光板４３ｂ　　４３ｃの間にＴＮ液晶セルを置いた場
合について考える。電圧が加わっていない第１２図（ａ
）の状態では、入射光の偏光方向が９０度回転して偏光
板４３ｃを通り抜けることができる。

しきい値よりも大きな電圧が加わると、第１２図（ｂ）
のように入射光の偏光方向がそのまま変化せずに偏光板
４３ｃに到達するので、偏光板４３Ｃによって遮断され
て通り抜けることができない。一方、偏光板４３ｂと４
３ｃの偏光方向が互いに平行となるように配置すると、
光の透過と遮断の関係が直交させた場合と丁度逆の関係
になる。いずれにしても、このような液晶ライ１−バブ
ルの場合においては、偏光板４３ｂ、４３ｃの存在によ
り光の利用率は高々５０％であるという問題点を有して
いた。

この発明の目的は、大画面表示可能な投写表示装置の高
輝度化、高精細度化の安価な手段を提供するとともに、
光利用率の向上を計ることにある。

［課題を解決するための手段］この発明に係る投写型表示装置は、少なくとも１つの光
源からなる第１の光源部と、この第１の光源部からの光
をＮ（Ｎは２以上の整数）個の光に分割して第２の光源
とする光分配部と、この光分配部からの第２の光源の各
光を変調するためのＮ個の光変調器からなる光変調部と
、原画像の表示データを任意にサンプリングして複数の
表示データ群に分割して光変調部へ入力信号を供給する
画像分配機能部と、Ｎ個の光変調器の出力を光学的に合
成するための画像合成部と、この画像合成部で合成した
画像を投写するための投写機能部とを具備したものであ
る。

また、画素分配機能部は、原画像の表示データ群を連結
した画素の集団として、あるいは連続しない画素の集団
として、複数の表示データ群に分割するものである。

さらに、画像分配機能部は、原画像の表示データ群を複
数の同じ表示データ群とするものである。

［作用］この発明においては、第１の光源部からの光はＮ個に分
割されて第２の光源が作られ、この第２の光源の各光を
用いて分割された複数の表示データ群を光変調器が変調
し、最後に画像合成部で合成され投写される。

そして、画像分配機能部により原画像の表示データを連
結した画素の集団として複数のデータ群に分割して拡大
投射する。また、原画像の表示データを連続しない画素
の集団として複数の表示データ群に分割して各画素の輝
度のバラツキを軽減する。さらに、同一の表示データ群
に分割することにより輝度が向上する。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

この図において、１は原画像の映像データであり、パソ
コン、ＶＴＲ等の映像信号を示す。２は画像分配機能部
であり、原画像の映像データ１を任意にサンプリングし
、３１〜３８からなる複数の表示データ群３に分割して
、この表示データ群３を４Ｉ〜４Ｎからなる複数の光変
調部４に分配する。３は前記画像分配機能部２で任意の
整数ｎ群に分割された表示データ群であり、各々の区別
は添字１〜ｎで表す（３、〜３ｎ　；この発明では複数
の同一構成要素を用いる場合、各々の構成要素は同じ番
号を使用し、個別の識別には添字（１，２，３，・・・
・・・ａ、ｂ、ｃ、・・・・・・等を用いることにする
）。４は光変調部であり、表示データ群３と同じ数だけ
用意される（４．〜４ｎ１゜５は前記各光変調部４の変
調像表示群（５１〜５ｎ）である。６は画像合成機能部
であり、各光変調部４の変調像表示群５．〜５ｎを人力
とし、光学的に合成して原画像を再生する。７は前記画
像合成機能部６の出力信号であり、原画像の再生像であ
る。８は投写機能部であり、画像合成機能部６の出力信
号７をスクリーン１５上に拡大投写する。９は前記光変
調部４の先人力源となる第１の光源部であり、ｍ（ｍ≧
１）個の光源からなる。１０は前記第１の光源部９の光
出力である。

１１はビームスプリッタやハーフミラ−などからなる光
分配部であり、ｍ個の光源からの光をｎ（ｎ≧１）個に
分割する。１２は前記光分配部１１の出力であり、光変
調部４の直接入力となる第２の光源部（１２，〜１２ｏ
）を構成する。

第２図はこの発明の他の実施例であり、第１の光源が２
個で、光分配部１１に偏光ビームスプリッタを用いて４
個の第２の光源を作成し、４つの光変調部４．〜４４を
用いたもので、主として光学系の構成を示した例である
。第２図において、９は第１の光源部であり、その光は
光分配部１１に入力される。光分配部１１に入力した光
は、偏光ビームスプリッタによりＳ波（Ｒ３）とＰ波（
ＴＰ）に２分している。２１は光の経路を変更するため
に設置したミラーである。４は透過型の液晶デイスプレ
ィなどからなる光変調部であり、この図では省略しであ
る画像分配機能部２の出力信号により入射光が変調され
る。また、この場合の液晶デイスプレィを構成する偏光
板（図示せず）は光変調部４に入力される光信光面に合
った偏光面を有することとする。６．は偏光ビームスプ
リッタで構成した画像合成機能部であり、光変調部４、
．４２で変調された表示データを光学的に合成する。６
゜も偏光ビームスプリッタで構成した画像合成機能部で
あり、光変調部４３．４４で変調された表示データを光
学的に合成する。６３はハーフミラ−で構成した画像合
成機能部であり、画像合成機能部６□、６２の出力を光
学的に合成して合成画像７を得る。従って、合成画像７
に光変調部４１，４□、４３および４４の合成像を得る
ことになる。この合成像はここでは省略しである投射機
能部８に人力され、スクリーン上に投射されることにな
る。この結果、従来の液晶デイスプレィでは偏光板で吸
収されていたＳ波（またはＰ波）も有効に使うことがで
き、光の利用率を向上させることができる。

第３図、第４図はこの発明の請求項　（２）に記載した
この発明の詳細な説明図であり、光変調部が４個の場合
である。第３図において、１６個の画素（■〜［相］）
からなる原画素（ｓ）は連続した画素の集団として（ａ
＞、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の表示データ群に分割
される。各表示データ（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）および（
ｄ）は各独立に画像合成機能部６上に投写され、第４図
の（Ａ）、（Ｂ）（Ｃ）および（Ｄ）として結像される
。これら４つの映像を互いに位置合わせすることにより
（第４図では（Ａ）を基準に他の映像を矢印の方向に移
動）、原画像（第３図（Ｓ））の投写像（Ｓ）を得るこ
とができる。これは、結果的には精細度の低いデイスプ
レィを複数用いることにより、より精細度の高いデイス
プレィ（ここでは２倍の精細度）を実現できたことにな
る。

第５図、第６図はこの発明の請求項　（３）に記載した
発明の詳細な説明図であり、光変調部が４個の場合であ
る。第５図において、１６個の画素（■〜［相］）から
なる原画像（Ｓ）は連続しない画素の集団として、（ａ
）、（ｂ）、（Ｃ）および（ｄ）の表示データ群に分割
される。各表示データ（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）および（
ｄ）は各々独立に画像合成機能部上に投写され、第６図
の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）として結像され
る。第６図において、網目を掛けて示した部分が映像の
部分であり、■〜［相］の映像部分に相当する。白色部
分は映像でない部分で実際には暗い部分である（理想的
には光のない暗部）。すなわち、この部分は実際の画素
の内で、ＣＲＴではブラックストライブなどのため、ま
た、液晶デイスプレィにおいては配線領域のため、必ず
存在する映像を表示しない暗部に相当する。

第７図は実際のＴＰＴ　（薄膜トランジスタ）型液晶デ
イスプレィの画素のレイアウト図例である。第７図にお
いて、３１は光が透過する実効的な画素領域である。３
２はゲート線に対応した横方向の配線領域であり、３３
はソース線に対応した縦方向の配線領域を示す。このよ
うに、ＴＦＴ型液晶デイスプレィの場合、ゲート綿、デ
ータ線が縦横にマトリックス状に配置されるとともに、
ＴＰＴが存在するため映像を表示しない領域が存在する
。この領域を実際に光が透過する領域と同じようにレイ
アウトすると（ここでは分かり易くなるため、画素領域
の４分のｌを光が透過するものと仮定する）。その投写
映像は第８図のように１なる。

第８図は、第６図（Ａ）、（Ｂ）の映像を合成した図で
あり、互いの位置を調整して重ねると（Ｅ）となる。同
様に（Ｃ）、（Ｄ）の映像を互いに重ねると（Ｆ）とな
る。更に、（Ｅ）、（Ｆ）を互いに重ねる（結局は（Ａ
）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）を互いに重ねることに
相当する）と（Ｇ）となり、原画像（ｓ）の投写像を得
ることができる。これは第４図の場合と同様に、精細度
の低いデイスプレィを複数用いることにより、より精細
度の高いデイスプレィ（ここでは２倍の精細度）を実現
できたことになる。

第９図はこの発明の請求項　（４）に記載した発明の詳
細な説明図であり、光変調部４が４個の場合である。第
９図において、４個の画素（■〜■）からなる原画像（
ｓ）は全く同一データとして（ａ）、（ｂ）、（ｃ）お
よび（ｄ）の表示データ群に分配される。各表示データ
（ａ）（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は各々独立に光変調
部に人力され、その変調された結果は画像合成機２油部で光学的に重畳・合成された合成像（ｅ）を得る。

これは、結果的には輝度の低いデイスプレィを複数用い
ることにより、より高輝度のデイスプレィ（ここでは４
倍の輝度値）を実現できたことになる。

以上は全てモノクロデイスプレィを前提に説明してきた
が、カラーの場合はＲ，Ｇ、Ｂをスクリン状に併置する
方式、Ｒ，Ｇ、Ｂ光をスクリーンの同一領域に重ねて投
写する方法等が考えられるが、モノクロの場合と全く同
様に考えられる。

［発明の効果１以上述べたように、この発明よれば、偏光ビームスプリ
ッタ等の使用により人力光を偏光軸の異なる光に分けた
後、その偏光軸に合った偏光板を有する液晶デイスプレ
ィを使用して光変調し、再び偏光ビームスプリッタ等で
光学的に合成するため、光を偏光板の部分で吸収するこ
となく光の利用率を大幅に改善できる（請求項（１））
。

さらに、この発明により大画面あるいは高精細な原画像
をそれよりの精細度の落ちるディスブレイを複数使用す
ることによって拡大投写できるという利点がある（請求
項　（２＋　、　（３］　）。

また、同一表示像を同一場所に重畳・合成できるためス
クリーン上の輝度を上げたり、階調表示レベルを増大す
ることができ、明るい高画質の表示像を得ることができ
る（請求項（４））。

この結果、光利用率の高いデイスプレィを実現できると
ともに、複数デイスプレィを用いた大画面合成や高精細
度デイスプレィの実現、複数デイスプレィの同時投影に
よる画質（階調表示、カラ表示）向上および高輝度デイ
スプレィの実現等に顕著な貢献が期待できる（請求項　
（１）〜（４））。

さらに、高精細度、高画質な画像を合成した後で投写し
ているため、投写映像ザイズを容易に任意ザイズに可変
する等使い勝手の良い投写型表示装置を実現することが
できる（請求項　（１）〜（４））。

また、画面の構成において、マルチビジョンシステム等
を容易に構成できる（請求項（２））が、デイスプレィ
の明るさのバラツキが問題となった場合には、請求項　
（３）に記載の構成とすると、各表示機能部の表示に対
して画素毎に合成しているため、デイスプレィ間の輝度
バラツキの影響を軽減でき、全体として良好な画面を鑑
賞できる等の利点がある（請求項　（３））。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による投写型表示装置の原理図、第２
図はこの発明の位置実施例を示す図、第３図、第５図は
この発明の動作説明図、第４図。第６図および第８図は画像の合成法に関する説明図、第
７図はＴＰＴ型液晶デイスプレィの画素のレイアウト例
を示す図、第９図はこの発明の動作説明図、第１０図は
従来技術における投写型表示装置の原理図、第１１図は
同じく液晶ライトバルブの構造図、第１２図は同じく液
晶ライトバルブの動作原理の説明図である。図中、１は原画像の映像データ、２は画像分配機能部、
３は表示データ郡、４は光変調部、５は変調像表示部、
６は画像合成機能部、７は画像合成機能部出力信号、８
は投写機能部、９は第１の　５光源部、１０は第１の光源部の光出力、１１は光分配部
、１２は第２の光源部、２１はミラーである。６（Ａ）（Ｃ）図（Ｓ）（ｄ）第（Ｂ）（Ｓ）（Ｄ）第５図第図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）第９６５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１つの原画像を投写して表示する投写型表示装置
において、少なくとも１つの光源からなる第１の光源部
と、この第１の光源部からの光をＮ（Ｎは２以上の整数
）個の光に分割して第２の光源とする光分配部と、この
光分配部からの第２の光源の各光を変調するためのＮ個
の光変調器からなる光変調部と、前記原画像の表示デー
タを任意にサンプリングして複数の表示データ群に分割
して前記光変調部へ入力信号を供給する画像分配機能部
と、Ｎ個の光変調器の出力を光学的に合成するための画
像合成部と、この画像合成部で合成した画像を投写する
ための投写機能部とを具備したことを特徴とする投写型
表示装置。
（２）画像分配機能部は、原画像の表示データを連続し
た画素の集団として複数の表示データ群に分割し、画像
合成部は、前記分割された表示データ群を原画像と相似
状になるように合成することを特徴とする請求項（１）
に記載の投写型表示装置。
（３）画像分配機能部は、原画像の表示データを連続し
ない画素の集団として複数の表示データ群に分割し、画
像合成部は、前記分割された表示データ群を原画像と相
似状になるように合成することを特徴とする請求項（１
）に記載の投写型表示装置。
（４）画像分配機能部は、原画像の表示データを複数の
同じ表示データ群とし、画像合成部は前記表示データ群
を重畳することを特徴とする請求項（１）に記載の投写
型表示装置。