JPH0451008A - 画像表示装置 - 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、２次元画像を表示する画像表示装置において
、小型でありながら高精細な画像を表示することができ
る装置に関する。

［従来の技術］ 従来の画像表示装置では、表示体の部分に、電子ビーム
を蛍光面に当てて画像を表示する陰極線管（以下ＣＲＴ
とする）や、後方に置かれた光源からの光を液晶シャッ
タの開閉を利用して透過させたり遮断したりして画像を
表示する液晶パネルなどの、２次元の表示体を用いるも
のが主であったが、これに対して米国特許４，９０２，
０８３や特開昭６４−７８０４０に記載されているよう
に、１次元に配置された光源が発する光の列を、振動ミ
ラーを使って光の列と垂直な方向に反射して、さらにそ
の反射位置を少しずつずらしていくことによって、２次
元画像を表示するという表示装置があった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記米国特許４，９０２，０８３に記載
されている共振型の振動ミラーを用いて光を反射させる
場合は、振動ミラーを振動させる周波数が共振周波数に
固定であるため調整ができない。例えば、ビデオ信号の
場合には、ビデオ信号側のワウフラッタやジッタなどの
周波数変動成分を吸収しなければならないのだが、共振
型の振動ミラーの場合には調整ができないので、ビデオ
信号との同期を取る場合には、ビデオ信号の方を操作し
て共振周波数に同期させなければならないため、動画像
を表示するのが極めて困難であった。

また、前記米国特許４，９０２，０８３と前記特開昭６
４−７８０４０に記載されている表示装置においては、
発光手段が１次元つまり発光素子が１列に並んでいるア
レイであるため、数個の発光素子を組み合わて１画素を
構成して階調表示やカラー表示を行なう場合、発光素子
を列の方向つまり１方向にしか組み合わせることがでな
いため、１画素の縦横の長さを同じにすることが難しく
、最終的に表示される２次元画像の縦横比が変化してし
まうという問題があった。さらに、振動ミラーを使用し
ているため、１周期の振動につき１枚分の画像しか表示
することができず、またビデオ信号と同期させるために
は、たとえば振動周波数を厳密に６０［Ｈｚ］に設定し
なければならないという問題があった。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、小
型軽量でありながら従来のＣＲＴを用いた表示装置と同
等の解像度を持つ画像表示装置を提供するところにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の画像表示装置は、画像を表示するために発光体
を縦または横方向に複数配置して構成した発光手段と、
前記発光体を駆動するための発光体駆動手段と、前記発
光体が発した光を偏向するための偏向手段と、前記発光
体駆動手段に送る画像情報を処理する画像情報処理手段
と、前記発光体駆動手段と前記偏向手段と前記画像情報
処理手段との同期を取るための同期制御手段と、前記発
光体が発した光を結像させるための結像光学系とからな
ることを特徴とする。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を表わすブロック図である
。画像情報１０は表示する２次元画像１７のもとになる
情報のことであるが、コンピュータの出力装置に表示さ
れる文字、数字や静止画のように、−度画像メモリ上に
たくわえてから出力するＲＧＢ信号や、電子スチルカメ
ラなどが出力する静止画のビデオ信号や、ビデオカメラ
などが出力するビデオ信号や、テレビジョン放送信号を
受信して処理された映像信号などの情報があげられる。

発光手段１４は第３図（ａ）や第３図（ｃ）の実施例で
示したように、複数の発光体を組み合わせて１つの画素
２０を構成する。第３図の例では、１画素を３個の発光
体３０で構成している。さらに、その画素２０を縦また
は横の一方向に複数個配置して画素２０の列を構成する
。そして、第３図（ｂ）に示したように、各画素の列を
複数列配置して、発光手段１４を構成している。第３図
（ｂ）の実施例では、画素２０の列が０１と０２の２列
で一つの発光手段１４を構成している。発光手段１４の
詳細は第３図を用いて後述する。

画像情報処理手段１１は、第４図（ｂ）に示したように
画像情報１０を水平方向と垂直方向に細かく分割する。

第４図（ａ）は表示するもとになる画像情報１０の一例
であり、アルファベットのＥをを含む２次元画像を表示
する場合をあげている。第４図（ｂ）はＥという文字が
表示されている２次元画像を、水平方向と垂直方向に細
かく分割したようすを示している。

発光体駆動手段１２は、画像処理手段１１が分割した１
列分の画像情報と、発光手段１４を構成する１列分の画
素を対応させて、発光体を光らせる。第４図（ｃ）の実
施例では、画素の列が０１と０２の２列であるため、発
光体駆動手段１２は、画像情報１０の２列分の情報に対
応した発光体３０を発光させる。第４図（ｃ）の画素２
０の列Ｇ１は、第４図（ｂ）の３列目に対応しており、
第４図（ｃ）の画素２０の列Ｇ２は、第４図（ｂ）の４
列目に対応して発光している例である（図の黒く塗られ
ている部分が発光している部分である）また、１つの画
素２０は複数の発光体３０で構成されているので、階調
表示やカラー表示をすることができる。階調表示とカラ
ー表示の実施例についての詳細は第３図を用いて後述す
る。

偏向手段１６は同期制御手段１３で、画像情報処理手段
１１と発光体駆動手段１２との間で同期を取りながら、
偏向の角度を少しずつ変えていく。

同期系の詳細については第７図と第８図を用いて後述す
る。発光手段１４より発せられた光の列は、偏向手段１
６で観察位置の方向に偏向される。光の列は、偏向角の
変化にともない、観察位置に対して、たとえば上から下
へに向かって少しずつ位置を変えながら結像される。偏
向手段１６の詳細については第６図を用いて後述する。

結像光学系１５は、画像が最適な位置に結像するように
調整するものである。第１図では、結像光学系１５が偏
向手段１６の前後に配置されているが、どちらか一方で
もよい。

第２図は本発明の一実施例における虚像系の構成を示す
概略図である。この図では、発光手段１４は画素２０が
図面に対して垂直方向に２列配置されているものとする
。結像光学系１５は、観察者２３の位置で正しく像が結
像するように配置する。この実施例では偏向手段１６を
、反射鏡２１と、反射鏡２１を回転させるモータ２２で
構成している。反射鏡２１は正四角柱の４つの側面を鏡
面にして、上下の面の中心を通る軸Ｏを中心軸として、
矢印Ｒの方向に回転するものとしているが、反射鏡２１
を構成する鏡面の数は何面でもよい。

また、モータ２２は直流モータやステンピングモータな
どを使用することができる。

発光手段１４から発せられた光の列を、結像光学系１５
を通して結像位置に結像している。この結像位置には観
察者２３がおり、虚像を見ることになる。虚像系の場合
、画像が直接観察者２３の網膜上に結像するため、結像
光学系１５の位置を調節することにより、観察者２３に
大きく拡大した画像を認識させることができる。視野の
範囲を広く覆うような画像を認識させると、臨場感が向
上する。例えば、虚像系の応用例としては、ビデオカメ
ラなどに使用されているビューファインダなどがある。

現在、ビューファインダには小型の液晶パネルが使用さ
れているが、画素が荒く、画像も小さいために、撮影の
対象が認識しすらい。

そこで、本実施例の虚像系を用いて構成すると、高精細
な画像を拡大表示できるため、撮影対象がより一層認識
しやすくなる。また、第９図のように、−度、観察位置
に置かれた透過型のスクリーン９０に結像させた実像を
、観察者２３に見せる形をとってもよい。実像系の場合
は、画像を結像させる位置が、常にスクリーン９０の位
置であるため、結像光学系１５は固定したままでよい。

第３図は本発明の一実施例における発光手段を示す概略
図である。第３図（ａ）と第３図（ｃ）はそれぞれ、１
つの画素２０を発光体３ｏを３個用いて構成した例を示
している。また、第３図（ｂ）は第３図（ａ）で示した
画素の列を０１と０２の２列もつ実施例であり、第３図
（ｄ）は第３図（ｃ）で示した画素の列を０１と０２の
２列もつ実施例である。

第３図では説明を容易にするために、１つの画素を構成
する３個の発光体３ｏにそれぞれに１、Ｋ２、Ｋ３とい
う番号を付けた。この３個の発光体３０で階調表示を行
なう場合、例えば０３個とも光らせない、■に１だけを
光らせる、■に１とに２を光らせる、０３個とも光らせ
るという■から■の４種類の制御を行なうことにより、
デジタル式に４階調を表現することができる。さらに、
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の明るさを、Ｋ２はに１の２倍、Ｋ３
はに１の４倍である発光体３ｏを用いると、第１表で示
したようにデジタル式に８階調を表現することができる
。第１表ではに１の明るさをＮとしているので、Ｋ２と
に３の明るさはそれぞれ２Ｎ、４Ｎになる。また、第１
表では○の部分の発光体３０が発光していることを示す
（×部分の発光体３０は消えている）。

第１表 また、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の発光体３０に、それぞれ赤、
緑、青に発光するものを用いて画素を構成すれば、カラ
ー画像を表示することができる。

発光手段１４を構成している画素の間隔は、十分な解像
度を得るために、例えば４００［ＤＰＩ］という密度を
実現するならば、長さ１　［ｍｍ］の中に約１６個の画
素を配置する。発光体３０には、ＬＥＤ、ＬＣＤ、ＥＬ
などの小型で高輝度のものを用いることができる。例え
ば、ＬＥＤの場合だと、超小型のＬＥＤを高密度に配置
したＬＥＤアレイなどを用いることができる。

第４図は本発明の一実施例における画像情報と発光手段
との対応を示す図である。第４図（ａ）は表示するもと
になる画像情報１０である。いま、アルファベットのＥ
を含む２次元画像を表示する場合を例にあげる。画像情
報処理手段１１によって、第４図（ａ）の画像情報１０
は、第４図（ｂ）のように水平方向と垂直方向に細かく
分割される。

第４図（ｂ）では、水平方向の列を区別するために１〜
１２の番号が、また、垂直方向の列を区別するためにａ
　−ｎの番号が付けである。発光手段１４の画素を水平
方向に配置する場合、画像情報１０の水平方向の分割数
は、発光手段１４を構成する１列分の画素の数に対応さ
せる。発光手段１４の画素を垂直方向に配置する場合は
、画像情報１０の垂直方向の分割数は、発光手段１４を
構成する１列分の画素の数に対応させる。

例えば、第４図（ｂ）の２列目の情報をもとに発光手段
１４０１列分の画素２０を光らせるときは、ｂからｍま
でに対応する画素２０の発光体３０を光らせれば良い。

このようにして、第１列から第１２列まで順番に走査し
ていく。第４図（ｃ）は、発光手段１４が、第３図（ｂ
）で示した実施例と同じように構成したものであり、第
４図（ｂ）の分割された画像情報１０に対応して発光し
ている例である。画素の列はＧ１と０２の２列あるので
、分割した画像情報１０の２列分の情報を一度に発光す
ることができる。この場合、画素の列が２列であるため
、１列であるときに比べて、偏向角を変化させる回数が
半分で済むので制御しやすくなる。

第５図は本発明の偏向手段の一実施例を示す図である。

偏向手段１６は反射鏡２１と、反射鏡２１を回転させる
モータ２２で構成されている。モータ２２の内部にはロ
ータリエンコーダが組み込まれており、モータ２２の回
転にともないパルスを発生する。このパルスを使って、
偏向手段１６の偏向角の制御を行なう。矢印Ｈは発光手
段１４の画素２０が並んでいる方向、つまり光の列の方
向を示している。画素２０はモータ２２の回転軸に対し
て平行に配置されている。矢印りは光の列が反射鏡２１
で反射し、Ｐの位置で結像するようすを示している。

反射鏡２１のように正多角柱の側面に鏡面を設けて、上
下の面の中心を通る軸を回転軸としているものを一般に
ポリゴンミラーと呼んでいる。現在、レーザービームプ
リンタの内部でも、レーザー光をポリゴンミラーを使っ
て反射させて走査を行なっているが、レーザー光は点光
源なので、鏡面は回転軸方向に小さくても良いが、本発
明の場合、光の列を一度に反射するため、鏡面は回転軸
方向に対し、発光手段１４に合わせて長く構成するとい
う違いがある。第５図（ａ）は鏡面が４面ある反射鏡２
１の例であり、第５図（ｂ）は鏡面が６面ある反射鏡２
１の例である。鏡面の数は、発光手段の画素２０の列の
数に対応させて構成するが何面でも良い。鏡面の数が増
えると、モータ２２が１回転する間に表示できる画像の
数が増えるため、回転数を少なくすることができるので
、従来例であげた振動型のミラーを用いるより制御しや
すくなる。

第６図は、本発明の一実施例における発光手段から発せ
られた光の列が偏向手段によって偏向されるようすを示
す図である。第６図では、第５図の実施例で示したポリ
ゴンミラーを用いた構成を示している。第６図（ａ）は
偏向のようすを斜め上から見た図であり、第６図（ｂ）
は第６図（ａ）とおなし偏向のようすを真横から見た図
である。

いま光の列は矢印Ｈ方向に並んでいるものとする（第６
図（ｂ）では図面に垂直方向に並んでいるものとする）
。反射鏡２１のある一つの鏡面を２１′　とすると、鏡
面２１゛で反射された光の列りは、２１′がＭｌの状態
のときにはＰｌの位置に結像する。次に、反射鏡２１の
矢印Ｒ方向の回転にともない鏡面２１′の角度が変わっ
てＭ２の状態となり、この状態の時に反射された光の列
しはＰ２の位置に結像する。こうして、反射鏡２１０角
度を変えるのに同期させて発光手段１４の発光タイミン
グを変えていくことによって、結像位置は矢印りの方向
に移動し、残像現象によって２次元画像が表示されるこ
とになる。

第７図は本発明の一実施例における同期制御系を示すブ
ロック図であり、第８図は第７図の同期制御系の信号を
説明するためのタイミングチャートである。第７図と第
８図は偏向手段１６に第５図で示したポリゴンミラーを
用いた場合の実施例であり、以下第７図と第８図の両方
を用いて同期制御系を説明する。

画像情報処理手段１１は、分割された画像信号７２を発
光体駆動手段１２に送り、また、垂直同期信号７４と水
平同期信号７５を同期制御手段１３に送る。垂直同期信
号７４は画像情報の一番最初の点を表示するためのタイ
ミング信号であり、水平同期信号７５は分割した各列の
一番最初の点を表示するためのタイミング信号である。

ロータリーエンコーダ７０はモータ２２の回転にあわせ
て原点信号７６と角度検出信号７７を発生し、同期制御
手段１３へ送る。原点信号７６は、モータ２２が１回転
するごとに１回発生する信号であり、角度検出信号７７
はモータ２２のある回転角度に対して１回発生する信号
であり、例えば回転角１度に対して１回発生すると仮定
すると、１回転につき３６０回発生する信号である。

同期制御手段１３は、入力されたそれぞれの信号をもと
に、同期を取った信号を発生させる。まず、原点信号７
６を基準とし、角度検出信号７７をカウントして、反射
鏡２１の各鏡面の始まりを示す鏡面切り換え信号８３を
発生させ、垂直同期信号７４との同期を取る。次に、鏡
面切り換え信号８３を基準とし、角度検出信号７７をカ
ウントして、１つの鏡面に対応した、１つの画像の分割
された各列の表示を開始するタイミングを示す、列表示
信号８４させ、水平同期信号７５と同期させる。さらに
、列表示信号８４を基準にして、ロード信号７８を発生
させ、画素の列の数に対応した分割された画像情報７２
をロード信号７８に同期させてシフトレジスタに読み込
む。次に、ロード信号７８に同期させてラッチ信号７９
を発生させ、ラッチ信号７９に同期させて、シフトレジ
スタに読み込んだ画像情報を発光体３０のそれぞれの駆
動回路に一度に送りこむ。そして、ラッチ信号７９に同
期させて発光タイミング信号８０を発生させて、発光タ
イミング信号８０に同期させて各発光体３０を発光させ
る。また、垂直同期信号７４と水平同期信号７５に同期
させて回転制御信号８１を発生させ、モータ駆動手段７
１は回転制御信号８１に同期させてモータ駆動信号８２
を発生させてモータの回転を制御する。

［発明の効果］ 以上、説明したように本発明によれば、例えばパーソナ
ルコンピュータのＣＲＴに普通に用いられている、横方
向に６４０画素、縦方向に４００画素という配列で、２
５６０００個の画素数を持つ画像の表示を行なう場合で
も、必要とする画素数が、例えば画素の列が２列の場合
だと１２８０画素で済むため、２次元の表示体で必要と
するような膨大な数の画素を用意する必要がない。その
ため、画素を構成する発光体の駆動回路や制御回路が非
常に簡略化でき、小型、軽量化するには最適の構成であ
る。また、発光体の絶対数が少なくて良いため、発光手
段を製造する際の歩留まりが向上する。さらに、階調を
つけた画像やカラーの画像を表示することができ、虚像
系の構成にすると大きく拡大した高精細画像を見せるこ
とができるため、現在小さな液晶パネルを使用して実像
を見せているビデオカメラのビューファインダなどにも
ちいると、撮影の対象がよりはっきりと認識できるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を表わすブロック図、第２
図は本発明の一実施例における虚像系の構成を示す概略
図、第３図は本発明の一実施例における発光手段を示す
概略図、第４図は本発明の一実施例における画像情報と
発光手段との対応を示す図、第５図は本発明の偏向手段
の一実施例を示す図、第６図は、本発明の一実施例にお
ける発光手段から発せられた光の列が偏向手段によって
偏向されるようすを示す図、第７図は本発明の一実施例
における同期制御系を示すブロック図、第８図は第７図
の同期制御系の信号を説明するためのタイミングチャー
トを示す図、第９図は本発明の一実施例における実像系
の構成を示す図である。 ・・・画像情報 ・・・画像情報処理手段 ・・・発光体駆動手段 ・・・同期制御手段 ・・・発光手段 １５・・・結像光学系 １６・・・偏向手段 １７・・・２次元画像 ２０・・・画素 ２１・・・反射鏡 ２２・・・モータ ２３・・・観察者 ３０・・・発光体 ７０・・・ロータリーエンコーダ ７１・・・モータ駆動手段 ７２・・・分割された画像情報 ７３・・・発光体駆動信号 ７４・・・垂直同期信号 ７５・・・水平同期信号 ７６・・・原点信号 ７７・・・角度検出信号 ７８・・・ロード信号 ７９・・・ラッチ信号 ８０・・・発光タイミング信号 ８１・・・回転制御信号 ８２・・・モータ駆動信号 ８３・・・鏡面切り換え信号 ８４・・・列表示信号 ９０・・・スクリーン 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部（他１名）ａｂｃｄｅｆｇ
ｈｉｊｋｌｍｎ 第５図（ａ） 第５図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）画像を表示するために発光体を縦または横方向に
   複数配置して構成した発光手段と、 （ｂ）前記発光体を駆動するための発光体駆動手段と、 （ｃ）前記発光体が発した光を偏向するための偏向手段
   と、 （ｄ）前記発光体駆動手段に送る画像情報を処理する画
   像情報処理手段と、 （ｅ）前記発光体駆動手段と前記偏向手段と前記画像情
   報処理手段との同期を取るための同期制御手段と、 （ｆ）前記発光体が発した光を結像させるための結像光
   学系とからなることを特徴とする画像表示装置。