JPH0451226A - 投射型画像表示装置 - 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投射型画像表示装置に
関する。

［従来の技術］ 従来の投射型画像表示装置には、薄膜トランジスタをマ
トリックス状に配列して構成した液晶パネルを駆動する
液晶パネル型のものや、ＣＲ７画面を光学的に拡大投射
するＣＲＴ型などがあった。

また、空間光変調素子を用いた投射型画像表示装置も開
発されており（例えば５ＰＩＥ　　ｖｏｌ。

６８４　　ｐｐ９６−１００．　１９８６）、単一のレ
ーザ光を書き込み用光源として、これを水平垂直方向に
走査する静止画用のものと、ＣＲＴ書き込み型の動画用
のものとがあった。

またＬＥＤアレイを用いた表示装置としては、直視型の
小型デイスプレィがあった（例えば、特開昭６４−７８
０４０）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし従来技術では、小型でかつ高精細な投射型画像表
示装置を実現することはできなかった。

液晶パネル型は、高解像度化のためには画素数を上げね
ばならないが、明るさを確保して画素数を上げると液晶
パネルが大きくなり小型であるという利点が失われてし
まう。また逆に小型化を確保しながら画素数を増やすと
開口率の低下によって明るさが落ちてしまうとともに、
薄膜トランジスタの歩どまりが著しく低下し、コストの
上昇につながってしまう。またＣＲＴ型の場合には、解
像度は満足されるものの充分な明るさを得ることに限界
がある。さらに小型化を実現することは、ＣＲＴ自体の
大きさから困難である。

また、空間光変調素子を用いたレーザ書き込み型は、可
動部が多く、水平垂直の２軸に走査する必要があるため
小型化が困難である。さらに動画用にするためには、非
常に高速かつ精密にレーザビームを走査する必要があり
、画像信号との同期が極めて難しい。空間光変調素子を
用いたＣＲＴ書き込み型は、光学的な拡大表示と同様に
、ＣＲＴの大きさの影響で小型化が困難であるとともに
、設置調整やコンバージェンス調整が必要であり、さら
に地磁気の影響をうけるという問題点を有していた。ま
た、ＬＥＤアレイを用いた表示装置は、光パワーが弱い
ため、投射型画像表示装置には使用されていなかった。

そこで本発明はこのような問題点を解決するためのもの
で、その目的とするところは、小型でかつ高精細な投射
型画像表示装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の投射型画像表示装置は、 入射光量に応じて導電率が変化する光伝導体を書。

き込み層に、電界強度により屈折率が変化する電気光学
材料を読みだし層にする空間光変調素子と、前記空間光
変調素子の書き込み用光源として複数の発光体を直線状
に配置して構成した発光手段と、前記発光手段を構成す
る発光体を駆動するための発光体駆動手段と、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、前記発光手段より発せられた放射光を集光するため
の集光光学手段と、前記発光手段から発せられた光を偏
向するための偏向手段と、画像信号に基づき前記発光体
駆動手段と偏向手段を同期させるための同期手段と、前
記偏向手段により偏向された前記発光手段からの光を前
記空間光変調素子の書き込み層に結像するための結像光
学手段と、前記空間光変調素子に書き込まれた画像を読
みだし層から再生するための再生光学手段からなること
を特徴とする投射型画像表示装置。

［実施例］ 以下本発明について図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の投射型画像表示装置の実施例を示すブ
ロック図である。図中符号１００はコンポジットまたは
ＲＧＢなどのビデオ信号や、コンピュータの端末に表示
される画像信号であり、映像信号とともに水平、垂直の
同期信号が含まれている。ここでは単純化して画像信号
１００が画像情報処理手段１０１により第２図（ａ）に
示す２値のデジタル画像に変換され、また水平垂直の同
期信号も分離されたものとして説明する。第２図（ａ）
においては、各行の各列が画像の一画素に対応する。第
２図（ｂ）に示すように水平同期信号２０２はａ列の前
に、垂直同期信号２０１は１行ａ列の前に出力されると
する。例えば１行目の走査線の場合、画像データ２０３
はｃ−ｆの画素に対する部分１であり他は０である。−
走査線分の画素は、この画像信号では８個であるため、
発光手段の発光素子の数も、画素数と同じ８個でよい。

直線状の発光手段１０２は、１０　ｄ　ｏ　ｔ　／　ｍ
ｍ以上の分解能を有する発光素子、または光スィッチか
ら構成されている。第１図における発光手段１０４の例
としては、直線状に配列されたモノリシック型の発光ダ
イオード（以後ＬＥＤアレイと略す）やプラズマ、半導
体レーザ、電解発光素子のＥＬ、および光シヤツターと
して動作する液晶シャッターなどがある。ＬＥＤアレイ
の線密度は、既に１５ｄｏｔ／ｍｍ以上が可能であり、
約４５ｍｍで６４０本の解像度が実現できる。

第３図は、発光手段にＬＥＤアレイ３０１を用いた一実
施例である。３０１’はＬＥＤアレイを発光面側から見
た図であり、第２図の画像を表示するためにＬＥＤの数
は一行分の画素数と同じ８個である。ＬＥＤアレイ３０
１か゛ら発せられた光は、振動ミラー３０２によって１
０８の空間光変調素子上を走査していく。第４図のタイ
ミングチャートも含めて詳細に説明する。前述したよう
に画像信号処理手段からは、垂直同期信号２０１と水平
同期信号２０２と画像データ２０３が送られてくる。ま
ず、垂直同期信号２０１に同期して空間光変調素子１０
８のＳ上に光が反射されるように振動ミラーの角度を設
定する。ここで図中の矢印りの方向にミラーを回転する
と角度センサー３０３がインデックス信号４０１を発生
する。水平同期信号２０２に同期させるために振動ミラ
ーをさらに矢印りの方向に回転させていく、垂直同期パ
ルスのあとに第１行の始まりを示す水平同期パルスがは
いり、その後第１行の画像データが送られてくる。この
画像データ２０３は、水平同期信号２０２をもとにつく
られたクロック信号３２０を用いてシフトレジスタ３０
４に転送される。

１行目の画像データをラッチ回路３０５に保持するラッ
チタイミング３２１は、第２行目の、水平同期パルスを
基準にして作成するが、画像データのラッチは、第２行
目の画像データが送られてくる前には、終了している。

第２行目の画像がシフトレジスタ３０４に入力されてい
る間に振動ミラー３０２は矢印りの方向に回転していき
、空間光変調素子の１の位置にＬＥＤアレイ３０１から
の光を反射させるように振動ミラー駆動回路３０８を用
いて角度を設定する。この角度センサー３０３からのパ
ルスをもとに発光タイミング信号３２２が作成され、Ｌ
ＥＤ駆動回路３０６に送られる。

ＬＥＤアレイ３０１の発光は、発光タイミング信号３２
２がＨＩＧＨの期間中、行われる。このようにして第７
行まで光を偏向したのち矢印Ｈの方向にミラーをもどし
、次の画像データに対して走査を続けていく、また発光
タイミング信号３２２は、発光時間を調整することがで
きるため、空間光変調素子の感度補正に使用できる。こ
こで偏向手段１０６は振動ミラーを例として示している
が、多面鏡やホログラムを用いることもできる。第３図
において画像信号と振動ミラー３０２とが同期した状態
でＬＥＤアレイ３０１から各走査線の画像データを含ん
だ光が発せられたが、ＬＥＤからの光は放射光であるの
で、これを集光するためにＬＥＤアレイからの光の出射
方向に集光光学手段１０５である集光レンズ３０９を配
置し光を集める。集光された光は、振動ミラー３０２と
空間光変調素子１０８の間に配置された結像レンズ３１
０によって空間光変調素子１０８の書き込み層に結像す
る。第８図（ａ）に示すように振動ミラー３０２の角度
によって反射面から空間光変調素子１０８までの距離が
異なり走査速度が変化する。

このため８０１に示す像面湾曲（周辺部の間隔が広い）
と輝度の分布（中心部が明るく周辺部が暗くなる）が生
じる。この補正もまた結像レンズが行い、第８図（ｂ）
に示すように空間光変調素子が配置される８００の平面
上に歪のない像８０２を形成する。結果として第３図に
示すように空間光変調素子上には、２次元の書き込み光
が３１１のように形成される。振動ミラー３０２とＬＥ
Ｄアレイ３０１の発光タイミング、発光時間の調整によ
り像面湾曲や輝度の補正を行う手法もあるが、発光時間
は階調表現に用いるために結像レンズ３１０を用いて光
学的に補正している。結像レンズ３１０と集光レンズ３
０９は、図中では１枚のレンズで構成されているが、複
数のレンズを用いて収差、歪曲をできる限り少なくして
いる。

ここで第５図を用いて空間光変調素子について説明する
。第５図は、空間光変調素子の断面図である。空間光変
調素子は、光伝導層を介して２次元画像を液晶などの電
気光学層に書き込むタイプのものである。ここでは、電
気光学層として液晶を用いる０画像信号の情報を含んだ
書き込み光１２１は、前述した各手段により光伝導層５
０１に投影されるが、書き込み光のあてられた部分は、
光強度に応じて光伝導層５０１のインピーダンスが低下
し高い電圧が液晶５０５にかかる。この状態において再
生光学系からの偏向した読みだし光１２２が入射すると
、液晶にかかる電界に応じて読みだし光の偏光状態が変
調され画像が再生されることになる。また遮光層５０３
は、読みだし光が光電導層に入射することを防ぐために
、反射層５０４は読みだし光を反射するために設けであ
る。

第３図の実施例の説明にもどる。ＬＥＤアレイ３０１か
らの光が振動ミラー３０２により走査され、結像光学手
段である結像レンズ３１０により空間光変調素子１０８
の書き込み層に結像する。

第１図における再生光学手段１０９は、第３図中の光！
３１２と偏光ビームスプリッタ−３１３からなる。光源
からの読みだし光は、偏光ビームスプリッタ−３１３で
空間光変調素子１０８の方向に反射され、直線偏光とな
って空間光変調素子１０８に入射する。液晶によって偏
光状態が変調されたのち反射層５０４で反射され、偏光
ビームスプリッタ−３１３をとおり再生画像が得られる
。

この光源３１２からの光は、ＬＥＤアレイ３０１からの
光パワーより非常に強くできるため、スクリーンに拡大
投影しても充分に明るい画像を観察できる。また、空間
光変調素子の液晶が偏光板を用いず光の透過、散乱によ
る高分子分散液晶のような場合には、偏光ビームスプリ
ッタではなく単なるビームスプリッタ−でよい。

第６図は、本発明のカラー化を示す一実施例である。第
６図（ａ）においてＲＧＢの画像データが各ＬＥＤアレ
イに入力され一走査線に対応した書き込み光が出力され
て空間光変調素子１０８′に書き込み画像が形成される
。本実施例では、第６図（ｂ）に示すようにＲＧＢのそ
れぞれの書き込み用光源に対応するＬＥＤアレイを一列
に並べ、ＬＥＤアレイからの書き込み光を一枚の振動ミ
ラー３０２′で偏向する点が特徴であり、ＲＧＢそれぞ
れに偏向手段を有する場合に比べて画像信号と振動ミラ
ーの同期を容易にとれる。つまり同期信号を基準とし１
つの振動ミラー３０２゛を制御するだけであり、各色の
画像間での同期や調整が不用になる。また部品点数も減
り、信頼性が向上する。

第７図は、第６図のカラ一対応の実施例における再生光
学手段を示す例である。再生光−７１７０１からの光は
７０６．７０７．７０８のミラーによってＲＧＢの各色
に分けられ、偏光ビームスプリッタ−３１３′をとおり
、各々の空間光変調素子１０８′に入射する。空間光変
調素子１０８′は、第６図（ａ）の説明のように各色の
画像データによって書き込み層に画像が形成されている
ため、読みだし光は液晶によって変調されて反射される
。

各色に対する画像が偏光ビームスプリッタ−３１３゛を
とおったのち７０３．７０４．７０５のミラーで合成さ
れる。最後に投射レンズ７０２によって拡大された画像
がスクリーン上に表示され画像信号から画像が再生され
る。

［発明の効果］ 以上、説明したように本発明によれば空間光変調素子の
書き込み用光源として直線上に高密度に配列した発光手
段を用いるために、高精細な表示を行うことができる。

また発光素子の数が必要な一走査線の画素の数だけでよ
いためマトリックス状に発光素子を構成する画像表示装
置に比べ歩どまりが格段に向上する。さらに、可動部も
低速であり１箇所だけであるため故障も少なく、画像と
偏向手段の同期が容易に行える。またＣＲＴ書き込み型
の投射型画像表示装置に必要なコンバージェンス調整や
地磁気に対する補正が不用となるうえ、小型になるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における投射型画像表示装置の構成を
明示するためのブロック図。 第２図は、本発明の詳細な説明するための画像信号の例
を示す図。 第３図は、本発明の実施例を示す図。 第４図は、本発明の詳細な説明するためのタイミング図
。 第５図は、本発明に用いる空間光変調素子の構成図。 第６図は、本発明のカラ一対応の実施例を示す図。 第７図は、本発明のカラ一対応の実施例に用いる再生光
学手段を示す図。 第８図は、本発明の結像光学手段を説明するための図。 １００・・−画像信号 １０１・・・画像信号処理手段 １０２・・・発光体駆動手段 １０３・・・同期手段 １０４・・・発光手段 １０５・・・集光光学手段 １０６・・・偏向手段 １０７・・・結像光学手段 １０８・・・空間光変調素子 １０９・・・再生光学手段 ３０１・・・ＬＥＤアレイ ３０２・・・振動ミラー ３１２・・・光源 ３１３・・・偏光ビームスプリッタ− 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（化１名）第１図 第２図（ｂ） 第７図 爪

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）入射光量に応じて導電率が変化する光伝導体を書
   き込み層に、電界強度により屈折率が変化する電気光学
   材料を読みだし層にする空間光変調素子と、 （ｂ）前記空間光変調素子の書き込み用光源として複数
   の発光体を直線状に配置して構成した発光手段と、 （ｃ）前記発光手段を構成する発光体を駆動するための
   発光体駆動手段と、 （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）前記発光手段より発せられた放射光を集光するた
   めの集光光学手段と、 （ｆ）前記発光手段から発せられた光を偏向するための
   偏向手段と、 （ｇ）画像信号に基づき前記発光体駆動手段を画像信号
   に同期させるための同期手段と、 （ｈ）前記偏向手段により偏向された前記発光手段から
   の光を前記空間光変調素子の書き込み層に結像するため
   の結像光学手段と、 （ｉ）前記空間光変調素子に書き込まれた画像を読みだ
   し層から再生するための再生光学手段からなることを特
   徴とする投射型画像表示装置。