JPH05150209A - Image display device and its display method - Google Patents

Image display device and its display method

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Publication number
JPH05150209A
JPH05150209A JP3340335A JP34033591A JPH05150209A JP H05150209 A JPH05150209 A JP H05150209A JP 3340335 A JP3340335 A JP 3340335A JP 34033591 A JP34033591 A JP 34033591A JP H05150209 A JPH05150209 A JP H05150209A
Authority
JP
Japan
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light
laser
image
display device
optical switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP3340335A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Priority to KR1019920021858A priority patent/KR0125452B1/en
Priority to US07/979,780 priority patent/US5537258A/en
Publication of JPH05150209A publication Critical patent/JPH05150209A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the large-area color display device which generates an image of high quality with high contrast and chroma and small color blurring and facilitates its maintenance, inspection, adjustment, etc. CONSTITUTION:Laser light corresponding to the primary colors of light is used as the source light of the color display device and, preferably, polarized in one direction; and the beams of respective laser devices 110-112 are put together into one axis by using optical devices 107-109, etc., such as half-mirrors; and this beam is given proper divergence by an optical device 105 and irradiate a reflection type two-dimensional optical switch device 103 such as a light valve and its reflected light is projected on a screen 101. A display device 104 such as a CRT operating the two-dimensional optical switch device and the respective laser devices 110-112 are connected to a video controller 117 by cables 113-116 so that the respective lasers emit laser light pulses at proper timing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は外部からの映像情報を有
する光によって2次元的に光学反射特性を変化させ、こ
れにプローブ光として外部から光を照射することによっ
てこの反射特性に応じた映像を反射させる装置(反射型
の2次元光学スイッチ装置)、およびそのような反射型
2次元光学スイッチ装置と投影用光源を有する投影型画
像表示装置と、その装置において使用される画像表示方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention two-dimensionally changes optical reflection characteristics by light having image information from the outside, and irradiates this with light from the outside as probe light to obtain an image according to the reflection characteristics. The present invention relates to a device for reflecting light (reflection-type two-dimensional optical switch device), a projection-type image display device having such a reflection-type two-dimensional optical switch device and a projection light source, and an image display method used in the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電気的な画像表示装置としてはブ
ラウン管等の陰極線管(CRT)が知られていた。CR
Tは、電子銃から放射された電子ビームを電場や磁場等
の作用によって任意の方向に偏向せしめ、それによって
画像を表示するものである。この方法は極めて簡単であ
り、かつ、明瞭な画像が得られるために、その発明から
70年以上経過した現在でも表示装置の主要な部分を占
めている。
2. Description of the Related Art As a conventional electric image display device, a cathode ray tube (CRT) such as a cathode ray tube has been known. CR
T is for deflecting an electron beam emitted from an electron gun in an arbitrary direction by the action of an electric field, a magnetic field, or the like, thereby displaying an image. Since this method is extremely simple and a clear image can be obtained, it is still a major part of the display device even more than 70 years after its invention.

【0003】近年は、映像ソフトの発達とともに、より
大画面で画像の品質の高い表示装置が求められる傾向が
ある。この点で、CRTは優れているとは言い難い。と
いうのは、電子線の走査によって画像を得るために真空
装置が必要であり、その耐久性を考慮すると、CRTは
かなりの大型のものが要求される。例えば、対角30イ
ンチのものでは、CRTのガラスの厚みも1cmを超え
るようになり、全体の重量も100kgを優に超える。
In recent years, with the development of video software, there is a tendency for a display device having a larger screen and higher image quality. In this respect, it is hard to say that CRT is excellent. This is because a vacuum device is required to obtain an image by scanning with an electron beam, and in consideration of its durability, a CRT of considerably large size is required. For example, in the case of a diagonal of 30 inches, the thickness of the glass of the CRT becomes more than 1 cm, and the total weight easily exceeds 100 kg.

【0004】この困難を解決するために、近年、投影型
の表示装置(プロジェクションディスプレー)が提案さ
れ、普及している。この投影型表示装置、特にライトバ
ルブと呼ばれる1種の2次元光増幅装置を使用した装置
は、一般的には図10に示されるような構成を有し、比
較的小さな装置で、例えば100インチ以上の大画面を
得ることができる。
In order to solve this difficulty, a projection type display device (projection display) has been proposed and spread in recent years. This projection type display device, particularly a device using one type of two-dimensional light amplification device called a light valve, generally has a configuration as shown in FIG. 10, and is a relatively small device, for example, 100 inches. The above large screen can be obtained.

【0005】現在、市販されているライトバルブを使用
したプロジェクションディスプレー装置では、図10に
示すように、通常、赤(R)、緑(G)、青(B)の光
の3原色に対応した専用の3枚のCRTとそれに付随し
たライトバルブ装置を使用し、光学系にて1つの画面に
合成して拡大表示される。そのために、この3枚のライ
トバルブおよびそれに付随する光学系は高精度の位置合
わせ精度を要求され、具体的には1μm程度の精度が要
求される。
As shown in FIG. 10, a projection display device using a light valve currently on the market generally corresponds to the three primary colors of light of red (R), green (G) and blue (B). Using three dedicated CRTs and their associated light valve devices, they are combined into one screen by the optical system and enlarged and displayed. Therefore, the three light valves and the optical system attached thereto are required to have highly accurate alignment accuracy, specifically, about 1 μm.

【0006】このようなプロジェクションディスプレー
装置では、CRT等の映像表示装置によって、映像を表
示し、これを対角3〜10インチ程度のライトバルブに
照射して、ライトバルブに2次元映像を表示し、このラ
イトバルブに入射して、映像情報に応じて反射した光を
4〜5m離れたスクリーン上に約100インチの画面に
拡大して表示する。このため、100インチの表示画面
が粗く、ぼやけた表示とならないように拡大する前の表
示用のライトバルブは高精細な表示のおこなえるものが
用いられる。しかしながら、通常のライトバルブは、そ
の作製コストを抑制するため、例えば、アモルファスシ
リコンやCdSeのような光導電性を有する薄膜と、液
晶のような電気光学材料とを積層して形成しただけのも
のが用いられた。
In such a projection display device, an image is displayed by an image display device such as a CRT, and a light valve having a diagonal of about 3 to 10 inches is irradiated with the image to display a two-dimensional image on the light valve. The light incident on the light valve and reflected according to the image information is enlarged and displayed on a screen of about 100 inches on a screen 4 to 5 m away. For this reason, a 100-inch display screen is rough, and a light valve for display before enlargement is used so as not to give a blurred display, which is capable of high-definition display. However, in order to suppress the manufacturing cost of the ordinary light valve, for example, it is simply formed by laminating a photoconductive thin film such as amorphous silicon or CdSe and an electro-optical material such as liquid crystal. Was used.

【0007】このようなライトバルブでは、光導電層の
抵抗率が低いと、部分的な光の照射によって生じた光起
電力による電子も周囲に拡散してしまい、像がぼけるこ
とがあった。この問題を避けるためには、静電複写機に
使用される感光ドラムのように十分に高い抵抗率が要求
されるのであるが、そのような高い抵抗を有する材料を
用いた場合には、画素単位の抵抗容量積が大きく、映像
の速度にライトバルブがついてゆけないこととなる。
In such a light valve, if the resistivity of the photoconductive layer is low, the electrons generated by the photoelectromotive force generated by the partial irradiation of light may diffuse into the surroundings, resulting in a blurred image. In order to avoid this problem, a sufficiently high resistivity is required as in the photosensitive drum used in an electrostatic copying machine. However, when a material having such a high resistance is used, the pixel The unit product of resistance and capacitance is large, and the light valve cannot keep up with the image speed.

【0008】また、このような光導電材料の導電率は入
射光に対して極めて非線型性が強く、微妙な濃淡を表示
することは非常に難しかった。特にライトバルブに入射
する光はアナログ的に映像情報が含まれているため、階
調表示は極めて難しかった。
Further, the conductivity of such a photoconductive material is extremely non-linear with respect to incident light, and it is very difficult to display a subtle shading. In particular, since the light incident on the light valve contains image information in an analog manner, gradation display was extremely difficult.

【0009】図10をもとに、従来のライトバルブディ
スプレー装置の画像表示ついて説明する。装置は、光源
203とCRT等の表示装置214〜216とそれに付
随したライトバルブ装置211〜213、および複雑な
光学装置からなる。
An image display of a conventional light valve display device will be described with reference to FIG. The device comprises a light source 203, display devices 214 to 216 such as a CRT, light valve devices 211 to 213 attached thereto, and a complicated optical device.

【0010】まず、光源(通常はメタル・ハライドラン
プが用いられる)203から光学装置204によって極
めて平行度の高い光線が作られ、これは、紫外線フィル
ター205および赤外線フィルター206を透過して、
偏光半透膜207に入射する。そして、ここで、一部の
光は反射して、図面下に向かい、緑色フィルター208
によって緑色のみが透過して、ライトバルブ211に入
射し、映像情報にしたがって反射し、緑色フィルターを
透過したのち、再び、偏光半透膜207に入射し、その
一部が図面上方に進む。もちろん、この半透膜によって
反射してしまい、透過できない光線も多い。
First, a light source (usually a metal halide lamp) 203 produces an extremely highly parallel light beam by an optical device 204, which passes through an ultraviolet filter 205 and an infrared filter 206,
It is incident on the polarized semi-transparent film 207. Then, here, a part of the light is reflected and goes toward the bottom of the drawing, and the green filter 208
Thus, only the green color is transmitted and is incident on the light valve 211, is reflected according to the image information, is transmitted through the green filter, and is then incident on the polarization semi-transmissive film 207 again, and a part thereof proceeds to the upper part of the drawing. Of course, there are many light rays that cannot be transmitted because they are reflected by this semipermeable membrane.

【0011】一方、光源方向から偏光半透膜207に入
射した光の他の部分は、これを透過し、赤色は反射する
が、青色に対しては透明なミラー209に到達する。そ
して、ここで、赤色は反射されて、図面下方のライトバ
ルブ212に向かい、その他の色は透過して図面左のラ
イトバルブへ向かう。そして、青色フィルター210に
よって、青色のみがライトバルブ213に到達する。
On the other hand, the other part of the light incident on the polarized semi-transparent film 207 from the light source direction passes through this, reflects red light, and reaches the mirror 209 transparent to blue light. Then, here, the red color is reflected and goes to the light valve 212 on the lower side of the drawing, and the other colors are transmitted and goes to the light valve on the left side of the drawing. Then, only the blue color reaches the light valve 213 by the blue filter 210.

【0012】このようにして各ライトバルブに到達した
赤色光および青色光は、映像情報に応じた信号をライト
バルブから受け取り、もときた光路を逆に進み、半透膜
207によってその一部が反射され、先の緑色光ととも
に光学装置202に進み、拡大されて、スクリーン20
1に投影される。
The red light and the blue light thus reaching each light valve receive a signal corresponding to the image information from the light valve, travel in the reverse direction of the original light path, and are partially transposed by the semipermeable membrane 207. The reflected light travels to the optical device 202 together with the green light and is magnified to the screen 20.
Projected to 1.

【0013】この方式の最大の問題点は、光源のスペク
トルがほとんど白色光であるので、そこから、RGBの
3色を抽出するという構成を有しているために光の多く
が映像に用いられないまま、熱となってしまうことであ
る。このため、既存のライトバルブディスプレー装置の
画面は暗く、通常の室内照明のもとでは映像を表示する
ことが出来ないので、映像表示時には部屋を暗くする必
要がある。
The biggest problem with this method is that since the spectrum of the light source is almost white light, and the three colors RGB are extracted from it, most of the light is used for images. Without it, it becomes heat. For this reason, the screen of the existing light valve display device is dark, and an image cannot be displayed under normal room lighting. Therefore, it is necessary to darken the room when displaying an image.

【0014】より、明るい画面を得ようとするには光源
をより強力なものとすることや、色フィルターの透過ス
ペクトル幅を拡げることが考えられるが、前者の方式
は、さらなる装置の発熱をもたらし、消費電力の増加
と、冷却のための装置の負担の増加のために経済的でな
い。一方、後者の方法では、得られる色彩の範囲が狭め
られる。
In order to obtain a brighter screen, it is conceivable to use a stronger light source or to widen the transmission spectrum width of the color filter, but the former method causes further heat generation of the device. It is not economical due to the increase in power consumption and the burden on the device for cooling. On the other hand, the latter method narrows the range of colors that can be obtained.

【0015】従来のライトバルブディスプレー装置で
は、カラー表示をおこなう場合に、色フィルターを使用
するため、画面の明るさとの兼ね合いから、表示される
色の範囲は従来のCRTに比較して狭い。図7は各種表
示装置で得られる色の多彩さを示したものである。中央
の*印は白色光を表す。白色光は全ての波長の光がて混
合された光である。そして、周囲にゆくにしたがって、
光の単色性が強まり、鮮やかな光となる。最外周の曲線
は単色光を示す。この曲線の内部の各3角形が各表示装
置で得られる色の範囲を表す。図から明らかなように、
従来のライトバルブディスプレー(カラーフィルターラ
イトバルブと書かれたもの)は、CRTに比べて小さな
3角形である。これは、RGB3色の各フィルターを透
過する光がスペクトル幅の広い光であることに由来す
る。RGB3色によって表現される光は、その3色を頂
点とする3角形の内部に限られる。また、色彩を豊かに
しようと、フィルターの帯域幅を狭めるとフィルターを
通過する光量自体が減り、画像が暗くなってしまう。
In the conventional light valve display device, since a color filter is used when performing color display, the range of displayed colors is narrower than that of a conventional CRT in consideration of the brightness of the screen. FIG. 7 shows the variety of colors obtained by various display devices. The * mark in the center represents white light. White light is light that is a mixture of light of all wavelengths. And as you go around,
The monochromaticity of light is strengthened, resulting in bright light. The outermost curve shows monochromatic light. Each triangle inside this curve represents the range of colors available on each display. As is clear from the figure,
A conventional light valve display (written as a color filter light valve) is a smaller triangle than a CRT. This is because the light transmitted through each of the RGB three-color filters has a wide spectrum width. The light expressed by the three RGB colors is limited to the inside of a triangle having the three colors as vertices. Further, if the bandwidth of the filter is narrowed in order to enrich the color, the amount of light passing through the filter is reduced and the image becomes dark.

【0016】これに対し、CRTは図中の点線の3角形
で示されるが、ライトバルブディスプレーよりもかなり
大きい。これは、CRTでは電子線によって励起した発
光材料中のd軌道やf軌道の内殻電子の光学遷移によっ
て発光するものであり、この発光が極めて鋭い線スペク
トルであるためである。このように、色彩の表現の自由
度、および画面の明るさという点でライトバルブディス
プレーをはじめとする色フィルターを使用する表示装置
はCRTに劣っている。
On the other hand, the CRT, which is shown by a dotted triangle in the figure, is considerably larger than the light valve display. This is because the CRT emits light due to the optical transition of inner shell electrons of d orbit and f orbit in the light emitting material excited by the electron beam, and this light emission has an extremely sharp line spectrum. As described above, a display device that uses a color filter such as a light valve display is inferior to a CRT in terms of freedom of color expression and screen brightness.

【0017】一方、光源を理想的なスペクトル幅の狭い
3原色を含むもの、例えば、直視型のLCDで用いられ
るような3色冷陰極蛍光管を用いることも考えられる
が、ライトバルブディスプレー装置においては、投影の
必要から光源は点光源であることが要求されるので、現
実には適切な光源がない。
On the other hand, it is also conceivable to use a light source containing three primary colors having an ideal narrow spectral width, for example, a three-color cold cathode fluorescent tube used in a direct-view LCD, in a light valve display device. In reality, there is no suitable light source because the light source is required to be a point light source due to the necessity of projection.

【0018】また、RGBの3色の画面を最終的に合成
するという点では、高い精度が要求され、保守・整備・
調整に極めて手間がかかる。特に、湿度や気温によって
セッティングは微妙に変化するものであるので、大きな
需要が見込まれる温帯では、逆にその気温・湿度の変化
の大きさのために実際に使用するに際して多大な問題を
抱えている。特に、3インチ以上も光軸系を有する光線
の平行度を全て同じとし、これを厳密に1軸上に合わせ
るということは極めて難しい。また、そのような太い光
軸が3本も装置の中を走り、装置の小型化の最大のネッ
クとなっている。以上の理由から、従来のライトバルブ
ディスプレー装置では100インチ以上の映像を得るこ
とは極めて困難である。
Further, in terms of finally synthesizing RGB three-color screens, high accuracy is required, and maintenance / maintenance /
Adjustment is extremely time-consuming. In particular, the setting changes slightly depending on humidity and temperature, so in the temperate zone where large demand is expected, conversely there is a great problem in actual use due to the large change in temperature and humidity. There is. In particular, it is extremely difficult to make all the parallelism of light rays having an optical axis system equal to or more than 3 inches and exactly align them on one axis. Also, three such thick optical axes run inside the device, which is the biggest bottleneck in downsizing the device. For the above reasons, it is extremely difficult to obtain an image of 100 inches or more with the conventional light valve display device.

【0019】さらに、このような高度な調整を必要とす
る光学系の価格はべらぼうで、装置の価格の半分を占め
るようになる。また、その保守・点検はプロ級の技術が
要求され、一般の消費者はもちろん、家電販売要員です
ら困難である。したがって、低価格のライトバルブディ
スプレーを製造するには、光学系が簡単で調整の容易な
ものにする必要がある。
Further, the price of the optical system which requires such a high degree of adjustment is low, and it occupies half of the cost of the apparatus. In addition, the maintenance and inspection requires professional-grade technology, which is difficult for general consumers as well as home electronics sales staff. Therefore, in order to manufacture a low-priced light valve display, the optical system needs to be simple and easy to adjust.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のべた
ようなライトバルブディスプレー装置の問題点を解決す
るためになされたものである。すなわち、本発明では、
保守・点検・調整が容易なプロジェクション装置を提案
する。また、それは価格の低いものであることが望まし
い。より、好ましくは、それは小型のもので、設置に問
題の無いようなものが望ましい。例えば、多大な発熱を
伴うものでは、設置する場所に多くの制約が加わる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the above-described light valve display device. That is, in the present invention,
We propose a projection device that is easy to maintain, inspect, and adjust. It is also desirable that it be low in price. More preferably, it is desirable that it is small and has no problem in installation. For example, in the case where a large amount of heat is generated, many restrictions are added to the place of installation.

【0021】本発明の他の目的は、このような装置の駆
動方法・表示方法を提案することである。特に、豊富な
色彩再現性を十分に引き出すには、従来にも増して、階
調表示技術が要求される。本発明では、優れた階調表示
技術ならびにそのための装置を提案する。
Another object of the present invention is to propose a driving method / display method for such a device. In particular, to sufficiently bring out rich color reproducibility, gradation display technology is required more than ever before. The present invention proposes an excellent gradation display technique and a device therefor.

【0022】[0022]

【問題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、以下の技術思想を採用する。すなわ
ち、ライトバルブの階調表示性を向上させるために、ア
ナログ階調方式でなく、デジタル階調方式を採用する。
したがって、本発明では採用すべきデジタル階調方式の
好ましい実施形態について記述する。
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following technical ideas. That is, in order to improve the gradation display property of the light valve, the digital gradation method is adopted instead of the analog gradation method.
Therefore, the present invention describes a preferred embodiment of the digital gradation method to be adopted.

【0023】また、従来のライトバルブが応答速度とい
う点で問題があったことに対し、高速応答性を維持しつ
つ、画像のにじみ・ぼけの少ない新しいライトバルブ装
置を提供する。そして、高速応答性という利点は、特に
デジタル階調方式にはなくてはならないものである。
Further, in contrast to the conventional light valve having a problem in response speed, there is provided a new light valve device which maintains high speed responsiveness and has little image blurring and blurring. The advantage of high-speed response is indispensable for the digital gradation method.

【0024】さらに、従来は、ライトバルブへのプロー
ブ光(入射光)が色フィルターによって選択されたスペ
クトルのブロードな低質な光であったが、本発明は、そ
れをよりスペクトル幅の狭い光線、例えばレーザー光を
使用することで克服する。そして、本発明のさらなる目
的の一つである保守・点検・調整の容易さを確保するた
めに従来の方法とは全くことなる光学装置を提供する。
Further, in the past, the probe light (incident light) to the light valve was broad spectrum and low quality light selected by a color filter, but the present invention uses it as a light beam having a narrower spectrum width. Overcoming, for example, by using laser light. Then, an optical device which is completely different from the conventional method is provided in order to ensure the ease of maintenance, inspection and adjustment, which is one of the further objects of the present invention.

【0025】最初に第2の解決方法を以下に示す。先に
も述べたように、従来のライトバルブは、一様な薄膜の
積層体であり、画素間の境界は設けられなかった。その
ため、よほどの高抵抗材料を使用しなければ画素ににじ
みが生じることになった。しかしながら、高抵抗材料を
使用するということは応答速度を低下させるという矛盾
を抱えていた。また、ライトバルブは、プローブ光が反
射することが要求されるのであるが、もっとも利用しや
すい反射材である金属はその低抵抗性のゆえ、利用する
ことができなかった。そのため反射膜としては誘電体多
層反射膜を利用していたが、その反射効率は90%以下
で、しかも、反射されない光は吸収されるのではなく該
反射膜を透過して下地のアモルファスシリコンやCdS
e等の光導電層に到達してしまうので、わざわざ光導電
層の上に遮光膜を同じような高抵抗の半導体材料で形成
する必要があった。
First, the second solution will be described below. As described above, the conventional light valve is a laminated body of uniform thin films and has no boundary between pixels. Therefore, unless a very high resistance material is used, the pixel will be blurred. However, using a high resistance material has a contradiction that the response speed is lowered. Further, the light valve is required to reflect the probe light, but the metal, which is the most easily used reflector, cannot be used because of its low resistance. Therefore, a dielectric multilayer reflective film is used as the reflective film, but its reflection efficiency is 90% or less, and the unreflected light is not absorbed but is transmitted through the reflective film and the underlying amorphous silicon or CdS
Since it reaches the photoconductive layer such as e, it is necessary to purposely form a light-shielding film on the photoconductive layer with the same high resistance semiconductor material.

【0026】本発明ではこのような従来のライトバルブ
に用いられた技術思想を大きく改める。まず、反射材料
としては金属材料を使用する。反射材料として金属材料
を使用することによって、プローブ光の反射効率を上げ
られるだけでなく、反射されない光はすべて金属の中で
吸収されるので、遮光膜などを設ける必要もない。しか
しながら、反射材料として低抵抗の金属材料を使用する
ことは、画素を独立して設けなければならないことを意
味している。したがって、本発明では画素ごとに反射膜
を形成し、相互の反射膜間の導通を遮断する。
In the present invention, the technical idea used for such a conventional light valve is greatly revised. First, a metallic material is used as the reflective material. By using a metal material as the reflecting material, not only the reflection efficiency of the probe light can be increased, but also all the unreflected light is absorbed in the metal, so that it is not necessary to provide a light shielding film or the like. However, the use of a low resistance metal material as the reflective material means that the pixels must be provided independently. Therefore, in the present invention, a reflective film is formed for each pixel to interrupt the conduction between the reflective films.

【0027】本発明の技術思想を取り入れたライトバル
ブの断面を図5に示す。従来と同様に透明な基板501
上に一様な透明導電膜502が設けられて、他方の透明
な基板508上にも同様に一様な透明導電膜507が設
けられて、それによって、液晶材料506を挟持すると
いう構成を有する。液晶材料が分散型(ポリマー)液晶
のように光散乱型の液晶であれば図5に示すような構成
で十分であるが、TN液晶や強誘電性液晶であれば配向
処理をおこなう必要が生じ、また、基板表面に配向膜を
設ける必要がある。
FIG. 5 shows a cross section of a light valve incorporating the technical idea of the present invention. Transparent substrate 501 as in the past
A uniform transparent conductive film 502 is provided on the above, and a uniform transparent conductive film 507 is similarly provided on the other transparent substrate 508, whereby the liquid crystal material 506 is sandwiched. .. If the liquid crystal material is a light-scattering liquid crystal such as a dispersion type (polymer) liquid crystal, the configuration shown in FIG. 5 is sufficient, but if the liquid crystal material is a TN liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal, it is necessary to perform an alignment treatment. Moreover, it is necessary to provide an alignment film on the surface of the substrate.

【0028】本発明では従来と異なって透明導電膜50
2の上に設けられる光導電層504が独立して設けられ
る。そして、光導電層間には絶縁物503が形成されて
絶縁される。この光導電層および絶縁物上に独立して金
属の反射膜505が設けられる。このような構成を有す
ることによって高速応答性に優れたライトバルブが形成
される。光導電層の暗抵抗と明抵抗の比率は103 以上
であることが望ましい。これは光の照射方法に依存す
る。例えば、CRTによってライトバルブに映像を入力
する場合には、CRTの蛍光の発光時間が短ければこの
抵抗比は大きいことがのぞまれる。一方、CRTでも蛍
光の発光時間が長いものや、液晶ディスプレー(LC
D)やプラズマディスプレー(PDP)のように線順次
モードの走査をおこなう場合には、103 以下でも十分
な場合がある。
In the present invention, the transparent conductive film 50 is different from the conventional one.
2 is provided independently of the photoconductive layer 504. Then, an insulator 503 is formed between the photoconductive layers to be insulated. A metal reflection film 505 is independently provided on the photoconductive layer and the insulator. With such a structure, a light valve excellent in high-speed response is formed. The ratio of dark resistance to bright resistance of the photoconductive layer is preferably 10 3 or more. This depends on the light irradiation method. For example, when an image is input to a light valve by a CRT, it is expected that this resistance ratio will be large if the fluorescence emission time of the CRT is short. On the other hand, even CRTs with long fluorescence emission time and liquid crystal displays (LC
In the case of performing the scanning in the line-sequential mode such as D) or the plasma display (PDP), 10 3 or less may be sufficient.

【0029】透明導電膜502および507間に電圧を
印加した状態で、光を照射すると、光導電層の抵抗が低
下して、反射膜(電極としても作用する)505と対向
の透明導電膜507間に静電容量が生じる。光の照射が
終了すると、光導電層は高抵抗となるが、透明導電層間
には電圧がかけられているので反射膜505上に蓄積さ
れた電荷は残り続ける。
When light is irradiated while a voltage is applied between the transparent conductive films 502 and 507, the resistance of the photoconductive layer is lowered and the transparent conductive film 507 opposed to the reflective film (also acting as an electrode) 505. Capacitance occurs between them. When the light irradiation is completed, the photoconductive layer has a high resistance, but since a voltage is applied between the transparent conductive layers, the charge accumulated on the reflective film 505 remains.

【0030】もし、映像情報をキャンセルするのであれ
ば、透明導電膜間の電圧を0とすれば、光導電層の抵抗
は無限ではないので、反射膜505上の電荷は次第に減
少する。もっと積極的に電荷の除去をおこなうには電圧
を0としたまま、全面に光照射をおこなえばよい。さら
に必要であれば、いずれかの透明導電膜をストライプ状
に形成して、独立に電圧が印加されるような構成として
もよい。このような構成を有することによって応答性・
光反射性(コントラスト)に優れたライトバルブ装置と
なる。
If the image information is to be cancelled, if the voltage between the transparent conductive films is set to 0, the resistance of the photoconductive layer is not infinite, so the charge on the reflective film 505 gradually decreases. In order to more positively remove charges, light irradiation may be performed on the entire surface while the voltage is 0. Further, if necessary, one of the transparent conductive films may be formed in a stripe shape so that a voltage is independently applied. Responsiveness and
The light valve device has excellent light reflectivity (contrast).

【0031】次に、本発明の提供するライトバルブディ
スプレー装置について記述する。従来のライトバルブデ
ィスプレー装置では、RGB3色に対応するライトバル
ブに、光が連続的に照射される構造を有していた。その
ため、光学装置が複雑で効果になったことは先に述べた
通りである。これに対し、本発明では、RGB各色に対
応する画面を時間的に分割し1つの画面でおこなわせる
ことを提案する。すなわち、ある特定の時間では、赤
(R)の画面を投影し、次の時間では、緑(G)の画面
を投影し、次の時間では青(B)の画面を投影する。こ
れを繰り返すことによって、視覚的にはカラー映像を得
るのである。
Next, the light valve display device provided by the present invention will be described. In a conventional light valve display device, a light valve corresponding to three colors of RGB has a structure in which light is continuously irradiated. Therefore, the optical device is complicated and effective, as described above. On the other hand, in the present invention, it is proposed that the screen corresponding to each of the RGB colors is temporally divided to be performed on one screen. That is, a red (R) screen is projected at a specific time, a green (G) screen is projected at the next time, and a blue (B) screen is projected at the next time. By repeating this, a color image is visually obtained.

【0032】そのためには、光源である各色レーザー
と、ライトバルブ等の電気的な手法によって光の反射率
を変化させることによって光学的なスイッチングをおこ
なう装置(2次元光学スイッチ装置)とは緊密に連携し
なければならない。
For that purpose, each color laser as a light source and a device (two-dimensional optical switch device) for optically switching by changing the reflectance of light by an electric method such as a light valve are closely connected. We must work together.

【0033】本発明の画像表示装置の概念図を図1に示
す。図1では本発明の根幹となる構成が示されている
が、実際に動作させるにあたってはそれ以外にさまざま
な装置を付加しなければならない。以下、本発明の技術
思想を説明する目的で図1に示された装置を説明する。
A conceptual diagram of the image display device of the present invention is shown in FIG. Although the basic structure of the present invention is shown in FIG. 1, various devices other than the above must be added for actual operation. Hereinafter, the device shown in FIG. 1 will be described for the purpose of explaining the technical idea of the present invention.

【0034】まず、従来とは異なり、本発明では3色の
レーザー光源110〜112を用意する。このレーザー
光源は、パルス的にレーザー光あるいはそれと同等な平
行度を有する単色光を発生させることが要求される。し
たがって、この光源としては、単なるレーザー発振装置
だけに限らず、レーザー発振装置にレーザー増幅装置が
組み合わされた装置であってもよい。また、レーザー発
振装置に、非線型光学装置等の波長変換装置が組み合わ
されたものであってもよい。この場合には、レーザー発
振周波数の2倍、3倍、あるいは4倍の周波数のコヒー
レント光(それぞれ、第2高調波、第3高調波、第4高
調波)が取り出される。同様に、非線型光学効果を利用
して、1つ以上のレーザー発振装置を用いて発生させた
2つの異なる波長のレーザー光を合成することによっ
て、その周波数の和、あるいは差を取り出すことも可能
である。
First, unlike the prior art, three color laser light sources 110 to 112 are prepared in the present invention. This laser light source is required to generate laser light in a pulsed manner or monochromatic light having parallelism equivalent to that. Therefore, this light source is not limited to a simple laser oscillation device, but may be a device in which a laser oscillation device is combined with a laser amplification device. Further, the laser oscillation device may be combined with a wavelength conversion device such as a non-linear optical device. In this case, coherent light (second harmonic wave, third harmonic wave, and fourth harmonic wave) having a frequency twice, three times, or four times the laser oscillation frequency is extracted. Similarly, it is also possible to extract the sum or difference of the frequencies by synthesizing two laser beams of different wavelengths generated by using one or more laser oscillators by utilizing the nonlinear optical effect. Is.

【0035】このような装置によって放射された極めて
平行度の高く、細いビームは、ミラー等の光学装置10
7〜109によって、1軸上に合わされる。この光軸を
合わせる作業は比較的容易におこなわれる。というの
は、この段階では、これらのレーザー光は画像情報を何
ら含んでいないので、光は極めて平行度が高く、また、
ビームも細いからである。従来のライトバルブディスプ
レー装置では、ライトバルブを反射した光を1軸上に合
わせでいたが、その場合には、画像情報による光の回折
等の理由のためにビームの平行度は極めて悪く、また、
光軸自体も大きかったので、光軸合わせは非常に難しか
った。
The extremely highly parallel and thin beam emitted by such a device is reflected by an optical device 10 such as a mirror.
7 to 109 aligns on one axis. The operation of aligning the optical axes is relatively easy. Because at this stage these laser lights do not contain any image information, the light is very parallel and
This is because the beam is also thin. In the conventional light valve display device, the light reflected by the light valve is aligned on one axis, but in that case, the parallelism of the beam is extremely bad because of the diffraction of the light due to the image information and the like. ,
Since the optical axis itself was also large, it was very difficult to align the optical axis.

【0036】ついで、1軸となった光軸は光学装置10
5によって、適当な大きさに光線が拡大される。この光
学装置105は従来、使用されたような高価で精密な光
学機器を用いる必要はなく、単レンズであってもよい。
というのは、この段階においては、既に、ビームは1軸
に合わせられており、以後はその平行度は必要とされな
いからである。したがって、例えば、極めて色収差の大
きなレンズであっても構わない。
Then, the optical axis which has become one axis is the optical device 10.
5, the light beam is expanded to an appropriate size. The optical device 105 does not need to use expensive and precise optical equipment as used conventionally, and may be a single lens.
This is because at this stage the beam is already aligned with one axis and its parallelism is no longer needed. Therefore, for example, a lens having extremely large chromatic aberration may be used.

【0037】その後、ビームは光学装置102を透過
し、ライトバルブ等の2次元光学スイッチ装置103に
入射し、例えばCRT等の表示装置104によって表示
された映像情報に応じて反射する。反射した映像情報を
含んだ光線は再び、光学装置102に入射し、反射され
て前方のスクリーンに投影される。映像は図1のように
スクリーンに投影されてもよいし、また、さらに拡大の
ための光学装置を通してもよい。この場合には、光学装
置は、色収差や樽状収差の少ない上質なレンズを用いる
必要があるが、これは従来の映写機の場合と同じであ
る。
After that, the beam passes through the optical device 102, enters the two-dimensional optical switch device 103 such as a light valve, and is reflected in accordance with the image information displayed by the display device 104 such as a CRT. The light beam containing the reflected image information again enters the optical device 102, is reflected, and is projected on the screen in front. The image may be projected on the screen as in FIG. 1 or may be passed through an optical device for further magnification. In this case, the optical device needs to use a high quality lens with less chromatic aberration and barrel aberration, which is the same as in the case of the conventional projector.

【0038】表示装置104としては、CRT以外にL
CDやPDPを用いてもよく、LCDを用いる場合には
高価なアクティブマトリクス型のかわりに、安価な単純
マトリクス型でもよい。特にLCDやPDPのようなフ
ラットパネルディスプレーを用いると装置の小型化にと
って望ましい。さらに、PDPあるいはアクティブマト
リクス型LCDは高速応答が可能であるので、上質な動
画を表現できる。
As the display device 104, in addition to the CRT, L
A CD or PDP may be used, and when an LCD is used, an inexpensive simple matrix type may be used instead of the expensive active matrix type. In particular, it is desirable to use a flat panel display such as an LCD or PDP for downsizing the device. Further, since the PDP or the active matrix type LCD can respond at high speed, high quality moving images can be expressed.

【0039】これらの表示装置とライトバルブとを接続
するにあたっては、図6(A)に示すように表示画面に
ライトバルブを密着させる方法と同図(B)のように、
表示された映像を光学系604によってライトバルブ上
に結像させる方法の2つが考えられる。前者では密着さ
せると言っても、表示画面とライトバルブの間にはガラ
ス等の材料が挟まれているので像のぼけが生じることが
ある。また、後者ではそのような問題は極めて少ない
が、光学系を使用するため、体積を必要とする。図にお
いて、601aおよび601bはライトバルブ、602
aおよび602bはCRT、603aおよび603bは
CRTの蛍光面を意味している。図6にはCRTの場合
を記述したが、LCDやPDPであっても同様である。
When connecting these display devices and the light valve, as shown in FIG. 6 (A), the light valve is brought into close contact with the display screen.
There are two possible methods of forming an image of the displayed image on the light valve by the optical system 604. In the former case, a material such as glass is sandwiched between the display screen and the light valve, but the image may be blurred even though it is said that they are brought into close contact with each other. In the latter case, such a problem is extremely small, but since it uses an optical system, it requires a volume. In the figure, 601a and 601b are light valves, 602
a and 602b mean CRTs, and 603a and 603b mean fluorescent screens of CRTs. Although the case of the CRT is described in FIG. 6, the same applies to an LCD or a PDP.

【0040】ライトバルブに入射する光は、液晶がTN
液晶やSTN液晶であれば、偏光であることが要求さ
れ、従来ではそのために非コヒーレントな光源と偏光板
を使用して偏光を得ていた。しかしながら、偏光板を透
過すると光量が極端に低下してしまい、結果として画面
が暗くなることが問題であった。しかしながら、レーザ
ーを使用した場合には、レーザーの偏光方向を予め1方
向に揃えておけば、ライトバルブの偏光板に対し、ほと
んど100%の光を透過させることができる。
The light incident on the light valve is TN from the liquid crystal.
In the case of liquid crystal or STN liquid crystal, it is required to be polarized light, and conventionally, polarized light is obtained by using a non-coherent light source and a polarizing plate. However, there is a problem in that the amount of light is extremely reduced when transmitted through the polarizing plate, resulting in a dark screen. However, when a laser is used, if the polarization direction of the laser is aligned in one direction in advance, almost 100% of the light can be transmitted to the polarizing plate of the light valve.

【0041】本発明において、特にレーザーのようなコ
ヒーレントな光源を利用することの利点はまさにこの部
分にあると言える。もっとも、光の散乱を利用する分散
型液晶(ポリマー液晶ともいう)では、偏光を必要とし
ないので、その点ではコヒーレント光であっても、非コ
ヒーレント光であっても変わらない。
In the present invention, it can be said that the advantage of utilizing a coherent light source such as a laser lies in this part. However, since the dispersion type liquid crystal (also referred to as polymer liquid crystal) that utilizes the scattering of light does not require polarization, it does not change whether it is coherent light or non-coherent light.

【0042】さらに、レーザー光は極めて理想的な単色
光であるので、その表現できる(合成できる)色は従来
のCRTに比較しても優れている。その様子を図7に示
す。図中でレーザーライトバルブと示された3角形が、
本発明によって表示できる色の領域を示したものであ
り、光源として、He−Neレーザー(赤)、Nd:Y
AGの第2高調波(緑)、Ar+ イオンレーザー(青)
を用いたものである。従来のライトバルブディスプレー
装置やCRTに比較してより多彩な表示が可能であるこ
とがわかる。特に、従来のCRTでは表示が困難であっ
た、緑色の表示に優れている。
Further, since the laser light is an extremely ideal monochromatic light, its expressible (combinable) color is superior to the conventional CRT. The situation is shown in FIG. The triangle that is shown as a laser light valve in the figure
FIG. 2 is a diagram showing a color region that can be displayed according to the present invention, where a He--Ne laser (red), Nd: Y is used as a light source
Second harmonic of AG (green), Ar + ion laser (blue)
Is used. It can be seen that more versatile display is possible compared to the conventional light valve display device and CRT. In particular, it is excellent in displaying a green color, which is difficult to display in a conventional CRT.

【0043】さて、先述の通り、本発明では、1枚の2
次元光学スイッチ装置で時分割動作させて、RGB各色
の映像を表示するので、2次元光学スイッチ装置と各レ
ーザー装置は緊密に連携して動作しなければならない。
そこで、これらはケーブル113〜116によって画像
制御用装置に接続されている。従来では、各ライトバル
ブのみがこの画像制御装置に接続されていた。
As described above, in the present invention, one sheet of 2
Since the two-dimensional optical switch device is operated in a time-sharing manner to display images of RGB colors, the two-dimensional optical switch device and each laser device must operate in close cooperation.
Therefore, these are connected to the image control device by cables 113 to 116. In the past, only each light valve was connected to this image controller.

【0044】次に、本発明による表示方法について説明
する。図2は本発明の基本的な動作を示したものであ
る。この例ではライトバルブにアナログ的な電圧が印加
されるものとする。
Next, the display method according to the present invention will be described. FIG. 2 shows the basic operation of the present invention. In this example, an analog voltage is applied to the light valve.

【0045】また、表示装置104においては各画素は
いわゆる線準次モードで、上の行から下の行に順に走査
されてゆくものとし、画素Aは画素Bよりも上にあると
する。画素の電圧状態は、『画素A』、『画素B』に示
されるが、ここでは、その詳細は省略する。一方、レー
ザーのパルス発振の様子は図中の『レーザーG』(緑の
発光レーザー)、『レーザーB』(青の発光レーザ
ー)、『レーザーR』(赤の発光レーザー)に示されて
いる。図から明らかなように、各レーザーは間隔を開け
て順にパルス状に発光する。
In the display device 104, each pixel is scanned in the so-called line quasi-order mode in order from the upper row to the lower row, and the pixel A is above the pixel B. The voltage states of the pixels are shown in “pixel A” and “pixel B”, but the details thereof are omitted here. On the other hand, the state of pulse oscillation of the laser is shown by "Laser G" (green emission laser), "Laser B" (blue emission laser), and "Laser R" (red emission laser) in the figure. As is clear from the figure, the lasers emit light in a pulsed manner in order at intervals.

【0046】例えば、赤のレーザーが発光している状態
に注目すると、その期間は極短い。例えば1フレームが
30msecであると、その理論的な最長期間は10m
secであり、実際には5msec以下であることが望
ましい。この制限は主に、表示装置104画像処理上の
問題、およびライトバルブに使用された液晶材料の応答
速度制限から生じる。また、表示を確実におこなうため
に、レーザー光が照射されている間は画像は書き換えら
れないことが必要である。ある意味では、レーザー光の
照射は、画像の書換の合間におこなわれると言える。
For example, paying attention to the state where the red laser emits light, the period is extremely short. For example, if one frame is 30 msec, the theoretical maximum period is 10 m.
sec, and it is desirable that it is actually 5 msec or less. This limitation arises primarily from display 104 image processing problems and the response speed limitations of the liquid crystal material used in the light valve. Further, in order to ensure display, it is necessary that the image is not rewritten while the laser light is being irradiated. In a sense, it can be said that the laser light irradiation is performed between the rewriting of images.

【0047】パルス状のレーザー光を取り出すには、連
続発振レーザー光を光学シャッター装置によって、パル
ス状に取り出してもよいし、パルス状にレーザーを励起
することによっておこなってもよい。あるいはQスイッ
チによって、レーザーの発振状態をパルス状に制御して
もよい。後述するデジタル階調方法においてはレーザー
のパルス幅を制御する必要が生じることがある。一般に
パルス励起やQスイッチ法ではパルス幅を制御すること
はほとんど不可能であるので、機械的あるいは電気的な
光学シャッタを用いると良い。
In order to take out the pulsed laser light, continuous wave laser light may be taken out in a pulsed form by an optical shutter device or may be carried out by exciting the laser in a pulsed form. Alternatively, the oscillation state of the laser may be controlled in a pulsed manner by the Q switch. In the digital gradation method described later, it may be necessary to control the pulse width of the laser. Generally, it is almost impossible to control the pulse width by the pulse excitation or the Q-switch method, so it is preferable to use a mechanical or electrical optical shutter.

【0048】図2の例では、緑のレーザーが照射された
ときには、画素Aは、“4”の電圧状態にあり、画素B
は、“1”の電圧状態にある。さらに、青のレーザーが
照射された時には、どちらも“2”の電圧状態にある。
赤のレーザーが照射されたときには、いずれも“3”の
電圧状態にある。このようにしてカラー表示をおこなう
ことができる。実際には、電圧は不均一性のために場所
によって異なり、また、画素の電圧は時間とともにさま
ざまな理由によって変化してゆくものであり、明瞭な階
調表示をおこなうには、これらを考慮した補正が必要で
ある。
In the example of FIG. 2, when the green laser is irradiated, the pixel A is in the voltage state of "4" and the pixel B is
Is in the voltage state of "1". Furthermore, when irradiated by the blue laser, both are in the "2" voltage state.
When irradiated with the red laser, both are in the voltage state of "3". In this way, color display can be performed. In reality, the voltage varies from place to place due to non-uniformity, and the pixel voltage changes over time for various reasons, and these were taken into consideration in order to perform clear gradation display. Correction is necessary.

【0049】例えば、画素が充電されてから、レーザー
光が照射されるまでの時間を考えた場合、画面の上の方
にある画素Aの方が、画素Bよりも時間が長く、かつ、
その間、透明導電膜には電圧がかけられ続けているの
で、レーザーが照射されたときには電圧の増加が大き
い。また、ライトバルブの透明導電膜をストライプ状に
加工して、各ストライプに印加する電圧を表示装置の線
順次走査に同期させて印加すると、時間が経過するにし
たがって、電圧が降下するので、画素Aの方が画素Bに
比して電圧降下が著しい。そのためにも、光導電層の暗
抵抗と明抵抗の比率は十分に大きいことが必要とされ
る。具体的には行数以上の比率が要求される。例えば1
000行のディスプレーであれば1000以上の抵抗比
が要求される。
For example, considering the time from the charging of the pixel to the irradiation of the laser beam, the pixel A in the upper part of the screen has a longer time than the pixel B, and
During that time, since the voltage is continuously applied to the transparent conductive film, the voltage increases greatly when the laser is irradiated. In addition, when the transparent conductive film of the light valve is processed into stripes and the voltage applied to each stripe is applied in synchronization with the line-sequential scanning of the display device, the voltage drops as time elapses. A has a more significant voltage drop than pixel B. For that purpose, it is necessary that the ratio of the dark resistance and the light resistance of the photoconductive layer is sufficiently large. Specifically, a ratio of more than the number of rows is required. For example, 1
For a display of 000 lines, a resistance ratio of 1000 or more is required.

【0050】また、図2の例では、各色のレーザー光が
照射されるたびに画素の電圧が0となるようになされて
いる。そのためには、例えば、透明導電膜間の電圧を除
去した状態で、ライトバルブに一様な光線を照射すれば
よい。このようなことをおこなうのは、図5に示される
構造を有するライトバルブでは、いったん画素電極50
5に蓄積された電荷は自然放電によって減少するか、再
び、外部から光を入射させて半導体領域504を導電化
させることによって除去する以外には方法がないからで
ある。
Further, in the example of FIG. 2, the pixel voltage is set to 0 every time the laser light of each color is irradiated. For that purpose, for example, a uniform light beam may be applied to the light valve in a state where the voltage between the transparent conductive films is removed. This is because the light valve having the structure shown in FIG.
This is because there is no other method than to remove the charges accumulated in 5 by natural discharge or by making light incident from the outside again to make the semiconductor region 504 conductive.

【0051】以上のような階調表示方法はアナログ階調
と呼ばれるが、アナログ階調では階調表示の程度・信頼
性が低く、本発明のような多彩な表示には向いていな
い。そこで、以下には、本発明に適したデジタル階調方
式による表示表示例を示す。
Although the gradation display method as described above is called analog gradation, the degree and reliability of gradation display are low in analog gradation, and it is not suitable for various kinds of display as in the present invention. Therefore, an example of display display by a digital gradation method suitable for the present invention will be shown below.

【0052】図3に示したものは、デジタル方式の4階
調表示の例である。図3(A)では、1フレームを3分
割し、最初の1/3を赤の映像、真ん中の1/3を青の
映像、最後の1/3を緑の映像に割り当てたものを示し
ている。例えば、画素Aには、赤、青、緑が、それぞ
れ、“4”、“1”、“3”、画素Bにはそれぞれ、
“2”、“3”、“1”のカラー表示をおこなおうとす
れば、最初の赤のレーザーが4回照射する間に、画素A
は4回、画素Bは2回、ON状態となればよい。同様
に、青のレーザーが照射する時には、画素Aは1回、画
素Bは3回、緑のレーザーが照射する時には、画素Aは
3回、画素Bは1回、ON状態となればよい。この場合
には、図に示すような電圧は印加されればよい。図では
自然放電による電圧降下があることが示されている。ま
た、この場合にも画素の電圧はレーザー光の照射ととも
に0となるような操作を必要とする。
FIG. 3 shows an example of digital 4-gradation display. In FIG. 3 (A), one frame is divided into three, and the first 1/3 is assigned to the red image, the middle 1/3 is assigned to the blue image, and the last 1/3 is assigned to the green image. There is. For example, pixel A has red, blue, and green respectively "4", "1", and "3", and pixel B has respectively
If color display of "2", "3", and "1" is performed, pixel A is irradiated during the first irradiation of the red laser four times.
4 times, and the pixel B may be turned on twice. Similarly, when the blue laser irradiates, the pixel A may be in the ON state once, the pixel B may be in the ON state three times, and when the green laser is in the irradiation, the pixel A may be in the three times and the pixel B may be in the ON state once. In this case, the voltage shown in the figure may be applied. The figure shows that there is a voltage drop due to spontaneous discharge. Also in this case, it is necessary to operate so that the voltage of the pixel becomes 0 with the irradiation of the laser beam.

【0053】このような階調表示方法に関しては、本発
明人らの発明である特願昭3−157502、同3−1
57603、同3−157604、同3−15760
5、同3−157606、同3−157607に詳細が
示されている。
Regarding such a gradation display method, Japanese Patent Application Nos. 3-157502 and 3-1 which are the inventions of the present inventors.
57603, 3-157604, 3-15760.
5, 3, 3-157606, and 3-157607.

【0054】図3(B)は、同じ方式の階調表示方法で
あるが、同じく4階調表示をおこなう際に、レーザー光
の照射を最初の1/4フレームの間にG、B、Rを一通
り照射して、以下、これをさらに3回繰り返す方式を示
している。やはり、図に示すような電圧を印加すること
によって、画素Aには、赤、青、緑が、それぞれ、
“4”、“1”、“3”、画素Bにはそれぞれ、
“2”、“3”、“1”のカラー表示をおこなうことが
できる。
FIG. 3B shows a gradation display method of the same method, but in the same manner, when performing 4-gradation display, laser light irradiation is performed in G, B and R during the first ¼ frame. In the following, there is shown a method of irradiating all of the above, and repeating this three more times. Again, by applying a voltage as shown in the figure, red, blue and green are respectively supplied to the pixel A.
For “4”, “1”, “3”, and pixel B,
Color display of "2", "3", and "1" can be performed.

【0055】いずれの方式においても注意しなければな
らないことは、画素に(表示装置の映像情報によって)
印加される電圧が、そのまま、画素の光透過性を反映す
るものではないということである。例えば、30フレー
ム/秒で16階調表示を図3の方法によっておこなおう
とすれば、レーザーのパルスの間隔は2.5msecし
かない。特に、電圧に対して反応の鈍いスーパーツイス
テッドネマティック(STN)液晶や、ツイステッドネ
マティック(TN)液晶を用いた場合には、電圧の変化
に液晶が追随できず、図中に破線で示したような透過特
性を示してしまうことがある。この場合には、全く予期
していなかったときにON状態となってしまい、例え
ば、階調の狂いや色の混合が発生する。特に、図3
(B)のように、各レーザー光を頻繁に換えて照射する
場合には色の混合が激しい。
What must be noted in any of the methods is that the pixel (depending on the image information of the display device) is
That is, the applied voltage does not directly reflect the light transmittance of the pixel. For example, if 16 gradation display is performed at 30 frames / second by the method of FIG. 3, the laser pulse interval is only 2.5 msec. In particular, when a super twisted nematic (STN) liquid crystal or a twisted nematic (TN) liquid crystal, which has a slow response to a voltage, is used, the liquid crystal cannot follow the change in the voltage, as shown by the broken line in the figure. It may show transmission characteristics. In this case, when it is completely unexpected, it will be in the ON state, and, for example, there will be a gradation error and color mixing. In particular, FIG.
When the laser beams are frequently changed and irradiated as in (B), color mixing is intense.

【0056】この問題に対しては、液晶が追随できるま
で駆動速度を低下させるか、強誘電性液晶や反強誘電性
液晶のように動作速度の十分に速い材料を使用すればよ
い。しかしながら、駆動速度の低下は階調度の低下を意
味し、また、画質の低下原因となるのでむやみに速度を
落とすことはできない。また、1フレーム30msec
の条件で64階調の表示をおこなおうとすれば、パルス
の間隔は150μsecであり、最も高速性を誇る強誘
電性液晶であっても、追随するのがやっとという状況で
ある。したがって、より高速で応答する電気光学材料が
求められる。
To solve this problem, the driving speed may be lowered until the liquid crystal can follow, or a material having a sufficiently high operating speed such as a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal may be used. However, a reduction in driving speed means a reduction in gradation and also causes a deterioration in image quality, so the speed cannot be reduced unnecessarily. Also, 1 frame 30 msec
If 64 gradations are to be displayed under the above condition, the pulse interval is 150 μsec, and even the ferroelectric liquid crystal, which boasts the highest speed, can barely follow. Therefore, there is a need for electro-optical materials that respond faster.

【0057】図4もやはりデジタル階調方式に関するも
のであるが、以上とは別な方式に関するものである。こ
こでは、照射するレーザーのパルスの幅、あるいはパル
スの波高を複数用意し、その組合せによって、明るさを
変化させようとするものである。図4では、いずれも8
階調表示の例が示されている。図4(A)では、3つ連
続するレーザーパルスの幅が、順に倍々に増加してゆ
く。また、図4(B)では、3つ連続するレーザーパル
スの波高が、順に倍々に増加してゆく。このようにし
て、例えば、画素Aには、G、B、Rが、それぞれ、
“5”、“3”、“2”、画素Bにはそれぞれ、
“1”、“3”、“6”の階調表示をおこなうことがで
きる。
Although FIG. 4 also relates to the digital gradation system, it relates to a system other than the above. Here, a plurality of pulse widths or pulse wave heights of the laser to be irradiated are prepared, and the brightness is changed by the combination thereof. In FIG. 4, all 8
An example of gradation display is shown. In FIG. 4 (A), the widths of three consecutive laser pulses gradually increase in order. Further, in FIG. 4B, the wave heights of three consecutive laser pulses gradually double. Thus, for example, in pixel A, G, B, and R are
For “5”, “3”, “2”, and pixel B,
It is possible to perform gradation display of "1", "3", and "6".

【0058】一般に、通常のレーザーの動作において、
パルスの幅を変えることや、パルスの波高を変えること
は容易なことではなく、したがって、レーザー発振装置
に何らかの装置を付加することによっておこなわなけれ
ばならない。
Generally, in normal laser operation,
It is not easy to change the pulse width or the pulse height, and therefore, it must be done by adding some device to the laser oscillation device.

【0059】例えば、電気的に光学特性の変化する素子
をレーザー発振装置の内部あるいは外部に装着すること
によってパルスの幅や波高を変化させることができる。
このような素子としては液晶を利用することもできる。
しかしながら、このような素子を具備する場合には十分
に気をつけなければならない。例えば、レーザーのパル
ス幅を変えようとして、レーザー発振装置の内部(共振
器の間)にこのような素子を具備した場合、不透明な状
態では発光は増幅されず、レーザー発振はおこらない
が、透明な状態になった場合にはレーザー発振が起こ
り、いったん発振が開始するとそのエネルギーは急激に
増加する。例えば、レーザー光が1回共振器を往復する
間の利得は10以上となることも珍しくない。その場合
には、共振器の内部の光学スイッチ素子の透明度が高く
ないと、光の一部を吸収して焼損する場合がある。
For example, a pulse width or a pulse height can be changed by mounting an element whose electrical characteristics are changed electrically inside or outside the laser oscillator.
A liquid crystal can be used as such an element.
However, great care must be taken when including such elements. For example, if such an element is provided inside the laser oscillator (between the resonators) in an attempt to change the pulse width of the laser, the emitted light is not amplified in the opaque state, and laser oscillation does not occur, but it is transparent. In this state, laser oscillation occurs, and once the oscillation starts, the energy increases sharply. For example, it is not uncommon for the gain of laser light to reach 10 or more during one round trip of the resonator. In that case, if the transparency of the optical switch element inside the resonator is not high, a part of the light may be absorbed and burned out.

【0060】したがって、レーザーのパルス幅を変化さ
せる場合には、光学シャッターは共振器の外部に取りつ
けることが望ましい。また、このような場合には、レー
ザーをパルス発振で用いることは動作原理上、困難であ
るので連続発振(CW)状態で使用することになるが、
その場合には、光シャッターがOFF状態であると、レ
ーザー光は画像に使用されないまま熱となってしまい、
ロスが生じる。このロスを減らすには、レーザー光の照
射されている時間を、2次元光学スイッチ装置において
画像の書換えに費やされる時間に比して大きくすると良
い。
Therefore, when changing the pulse width of the laser, it is desirable to mount the optical shutter outside the resonator. Further, in such a case, it is difficult to use a laser in pulsed oscillation due to its operating principle, so that it is used in a continuous oscillation (CW) state.
In that case, if the optical shutter is in the OFF state, the laser light becomes heat without being used for the image,
Loss occurs. In order to reduce this loss, it is advisable to make the irradiation time of the laser light longer than the time spent for rewriting an image in the two-dimensional optical switch device.

【0061】一方、レーザーパルスの波高を可変させる
場合には、共振器の内部に電気光学装置を具備すること
によって、制御することはほとんど不可能で、共振器の
外部に共学装置を設けて制御をおこなうことが望まれ
る。例えば、ON状態ではOFF状態の2倍の透過率を
有する電気光学素子を6枚設けることによって、6段階
(1、2分の1、4分の1、8分の1、16分の1、3
2分の1)の光量の調節が可能であり、結果、64階調
の階調表示が可能である。この場合には、液晶のような
比較的透明度の低い材料を用いることも出来る。また、
レーザーをパルス励起やQスイッチ法などの方法によっ
て発振させた場合には、発光は、電気光学素子によって
利用されない部分を除けば、極めて効率的に利用され
る。
On the other hand, in the case of changing the pulse height of the laser pulse, it is almost impossible to control it by providing an electro-optical device inside the resonator. Is desired. For example, in the ON state, by providing six electro-optical elements having twice the transmittance as in the OFF state, six stages (1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, Three
It is possible to adjust the light amount of ½), and as a result, it is possible to display 64 gradations. In this case, a material having relatively low transparency such as liquid crystal can be used. Also,
When the laser is oscillated by a method such as pulse excitation or the Q-switch method, the light emission is used very efficiently except for the portion not used by the electro-optical element.

【0062】[0062]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕青の光源としてAr+ レーザー、緑の光源
としてNd:YAGレーザーの第2高調波、赤の光源と
してHe−Neレーザーの発光を利用した本発明の実施
例を以下に記述する。図8において、804はArガス
の封入された放電管、805はNd:YAGの結晶ロッ
ド、807はHe−Ne放電官である。Nd:YAGの
ロッドの延長上にはKDP、KTPあるいはLiNbO
3 等の非線型光学素子806が挿入され、Nd:YAG
の1.06μmの発振レーザー光の第2高調波(532
nm)を生じるようになっている。この非線型素子は有
機非線型光学材料であってもよい。Nd:YAGの励起
には、クリプトンアークランプによる励起を用いてもよ
いが、半導体レーザーの近赤外光を励起光源として用い
れば、小型で、冷却も容易である。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention using an Ar + laser as a blue light source, a second harmonic of an Nd: YAG laser as a green light source, and an emission of a He-Ne laser as a red light source will be described below. .. In FIG. 8, 804 is a discharge tube filled with Ar gas, 805 is a crystal rod of Nd: YAG, and 807 is a He-Ne discharger. KDP, KTP or LiNbO on the extension of Nd: YAG rod
Non-linear optical element 806 such as 3 is inserted, and Nd: YAG
Second harmonic of lasing laser light of 1.06 μm (532
nm). The non-linear element may be an organic non-linear optical material. Excitation by a krypton arc lamp may be used for excitation of Nd: YAG, but if near-infrared light of a semiconductor laser is used as an excitation light source, it is compact and easy to cool.

【0063】これらの発光体の長軸方向の両端には反射
鏡が設けられ、共振器を構成している。また、図には示
されていないが、各発光体の側面は発光を効率良く反射
して、レーザー発振をおこなうように、反射材で覆われ
ている。この鏡のうち、801〜803は全反射鏡であ
り、811と813はハーフミラーである。また、81
2は、赤外光に対しては全反射であり、可視光に対して
は透明もしくは半透明な材料で構成されている。そし
て、本発明では、各レーザーの発振をパルス的にしか
も、電気的に制御しておこなう必要があることから、各
共振器の内部にはポッケルスセル808〜810が設け
られ、電気的にスイッチングをおこなうような構成にな
っている。
Reflecting mirrors are provided at both ends of these light emitting bodies in the long axis direction to form a resonator. Although not shown in the drawing, the side surface of each light emitting body is covered with a reflecting material so as to efficiently reflect the emitted light and perform laser oscillation. Among these mirrors, 801 to 803 are total reflection mirrors, and 811 and 813 are half mirrors. Also, 81
Reference numeral 2 is a material that is totally reflective to infrared light and transparent or translucent to visible light. In the present invention, since it is necessary to oscillate each laser in a pulsed and electrically controlled manner, Pockels cells 808 to 810 are provided inside each resonator to electrically switch. It is structured to do.

【0064】Ar+ レーザーでは、発振波長は476.
5nm、488nm、514.5nmの3つがある。3
つの発振光が混合された状態では、色の再現性がよくな
いので、不要な波長の光を削除することが望まれる。そ
のため、図には示されていないが、共振器の外部に色フ
ィルターを設けて、出力光を選択したり、あるいは共振
器の内部にエタロンのように光学的な干渉効果によって
波長選択性を示す素子によって、不要な波長の発振その
ものをなくしてしまうことが望まれる。
With the Ar + laser, the oscillation wavelength is 476.
There are three types, 5 nm, 488 nm and 514.5 nm. Three
Since the color reproducibility is poor in the state in which the two oscillated lights are mixed, it is desirable to remove light of unnecessary wavelengths. Therefore, although not shown in the figure, a color filter is provided outside the resonator to select output light, or wavelength selectivity is exhibited inside the resonator by an optical interference effect like an etalon. It is desired to eliminate unnecessary wavelength oscillation itself depending on the element.

【0065】このように、3つの発振装置から出力され
た各色光は、プリズムやハーフミラー等の光学素子81
4〜817によって、1軸上に1本の光線として集めら
れる。各レーザー発振装置内のポッケルスセルが同時に
ONとなれば、3色の混じった光(白色光)が出力され
るのであるが、本発明では、各ポッケルスセルは別々に
ONとなるので、厳密には各色は別々に出力される。こ
れらのレーザー装置からの発振光は、光学装置を経てラ
イトバルブにプローブ光として入射される。
As described above, the respective color lights output from the three oscillating devices are converted into optical elements 81 such as prisms and half mirrors.
4-817 collects as one ray on one axis. If the Pockels cells in each laser oscillator are turned on at the same time, mixed light of three colors (white light) is output. However, in the present invention, since each Pockels cell is turned on separately, strictly speaking, Will output each color separately. Oscillation light from these laser devices is incident on the light valve as probe light via the optical device.

【0066】〔実施例2〕色素レーザーを用いて本発明
を実施する装置の例を図9示す。また、液晶光シャッタ
ーによって、出力パルスの波高を可変させる機構に付い
ても記述する。色素レーザーは、各種紫外レーザーやフ
ラッシュランプ等の励起によって発振する波長可変レー
ザーとして知られており、また、色素を変えることによ
って、各色の発振をえることが容易にできることでも極
めて利用価値が高い。例えば実施例1の例では各色を発
振させるために、あるものは放電励起を、あるものはラ
ンプ励起をおこなわなければならなかった。しかしなが
ら、色素レーザーでは、青色から赤色に到るまで、全て
同じ方式で発振させることができるので装置の構造が簡
単である。色素としては、赤はローダミンB(605〜
635nm)、緑はソディウム・フルオレセイン(53
0〜560nm)、青は7−ヒドロキシクマリン(45
0〜470nm)を用いればよい。もちろん、その他に
も各種色素を利用することができる。
Example 2 An example of an apparatus for carrying out the present invention using a dye laser is shown in FIG. Also, the mechanism for changing the pulse height of the output pulse by the liquid crystal optical shutter will be described. The dye laser is known as a wavelength tunable laser that oscillates when excited by various ultraviolet lasers, flash lamps, and the like, and it is also extremely useful because it can easily oscillate each color by changing the dye. For example, in the example of Example 1, in order to oscillate each color, some had to perform discharge excitation and some had to perform lamp excitation. However, since the dye laser can oscillate in the same manner from blue to red, the structure of the device is simple. As a pigment, red is rhodamine B (605-
635 nm), green is sodium fluorescein (53
0-560 nm), blue is 7-hydroxycoumarin (45
0-470 nm) may be used. Of course, other various dyes can be used.

【0067】これらの色素を光励起して、共振させる
と、かなりブロードなスペクトルの発光が生じるが、そ
のままでは本発明で使用するには不十分であるので、共
振器の中に回折格子やプリズム、エタロン等の波長選択
素子を挿入し、発振波長を選択するようにする。分光用
の波長可変レーザーとして用いる場合には、発振波長幅
も狭く、分光性もよい回折格子が用いられるが、本発明
ではそのような分光に比べると発振波長幅は10倍以上
ブロードでよく、さらに、発振波長は可変である必要は
なく、むしろメンテナンスの容易さが要求されるので、
エタロンが適している。
When these dyes are excited by light to resonate, a light emission having a considerably broad spectrum is generated, but since it is not sufficient for use in the present invention as it is, a diffraction grating or a prism, A wavelength selection element such as an etalon is inserted to select the oscillation wavelength. When used as a wavelength tunable laser for spectroscopy, a diffraction grating having a narrow oscillation wavelength width and good spectral characteristics is used. However, in the present invention, the oscillation wavelength width may be broader by a factor of 10 or more as compared with such spectroscopy. Furthermore, the oscillation wavelength does not have to be variable, but rather easy maintenance is required.
Etalon is suitable.

【0068】本実施例では、色素レーザーの励起光源と
しては、比較的小型の装置の得られる窒素レーザー90
1を用いた。窒素レーザーは通常、パルス放電によって
パルス幅10nsec程度、波長330nm程度の紫外
光を発振させることができる。したがって、パルス放電
のタイミングを各色の発振のタイミング、さらには液晶
パネルの画像処理のタイミングに合わせる。したがっ
て、窒素レーザーの繰り返し周波数は、画像情報に合わ
せて決定される。例えば、図4(B)の方法によって、
毎秒30フレーム、8階調の表示をおこなおうとすれ
ば、窒素レーザーの発振繰り返し周波数は、270Hz
(=30フレーム/秒×3色×3パルス/色)が必要で
ある。
In this embodiment, as the excitation light source of the dye laser, a nitrogen laser 90 which can be obtained by a relatively small device can be obtained.
1 was used. A nitrogen laser can normally oscillate ultraviolet light having a pulse width of about 10 nsec and a wavelength of about 330 nm by pulse discharge. Therefore, the timing of pulse discharge is adjusted to the timing of oscillation of each color and further the timing of image processing of the liquid crystal panel. Therefore, the repetition frequency of the nitrogen laser is determined according to the image information. For example, by the method of FIG.
If a display of 30 frames per second and 8 gradations is performed, the oscillation repetition frequency of the nitrogen laser is 270 Hz.
(= 30 frames / second × 3 colors × 3 pulses / color) is required.

【0069】色素レーザーは、図に示すように色素セル
905、エタロン(波長選択素子)とポッケルス素子の
複合した光学シャッター916、全反射鏡915、ハー
フミラー914という構成を、それぞれ有する。窒素レ
ーザーから得られた紫外光は、シリンドリカルレンズ
(図示せず)等の光学装置によって、細長い形状に加工
され、ミラー902〜904によって、各色素レーザー
905(B)、906(G)、907(R)の色素セル
に照射される。そして、各色素レーザーから出力される
光は、ミラー908〜912によって、1軸上に集めら
れる。
As shown in the figure, the dye laser has a dye cell 905, an optical shutter 916 in which an etalon (wavelength selection element) and a Pockels element are combined, a total reflection mirror 915, and a half mirror 914, respectively. The ultraviolet light obtained from the nitrogen laser is processed into an elongated shape by an optical device such as a cylindrical lens (not shown), and the dye lasers 905 (B), 906 (G), 907 ( The dye cell of R) is irradiated. Then, the light output from each dye laser is collected on one axis by the mirrors 908 to 912.

【0070】さらに、図9の下に図示するように、1軸
上に合わせられたレーザー光は、3つの光学シャッター
が重ね合わせられた光学素子を透過する。この光学素子
には液晶光シャッターを用いてもよい。ただし、各光学
シャッターは、OFF状態であっても、半分の光を透過
するような構造を有していることが求められる。そのた
めには、各光シャッターに微細加工を施して、全体の5
0%の面積に窓を形成してやればよい。例えば、3つの
光学シャッターが全てON状態であるときの透過光量を
1とすれば、1つのシャッターがOFFになったときの
透過光量は、半分であり、2つのシャッターがOFFに
なったときの透過光量は、4分の1である。3つの光学
シャッターとのOFFになった場合には、透過光量は8
分の1になる。このように、光量を可変することによっ
て、図4に示したような階調表示が可能となる。その
後、レーザービームはレンズ918を透過してライトバ
ルブに照射される。
Further, as shown in the lower part of FIG. 9, the laser light aligned on one axis passes through an optical element in which three optical shutters are superposed. A liquid crystal optical shutter may be used for this optical element. However, each optical shutter is required to have a structure that transmits half of the light even when it is in the OFF state. To do this, each optical shutter is finely processed to
A window may be formed in an area of 0%. For example, if the transmitted light amount when all three optical shutters are in the ON state is 1, the transmitted light amount when one shutter is OFF is half, and when the two shutters are OFF. The amount of transmitted light is 1/4. When the three optical shutters are turned off, the amount of transmitted light is 8
It becomes one-third. By varying the light quantity in this way, gradation display as shown in FIG. 4 becomes possible. Then, the laser beam passes through the lens 918 and is applied to the light valve.

【0071】以上の場合においては、光学スイッチ素子
917の透明度には十分な注意を払わなくてはならな
い。レーザーのビームは強力なパルス光であるので、部
分的に不透明な箇所が存在するとその部分から焼損等に
よる破壊が拡がり、素子全体に及ぶ。したがって、レー
ザーの強度(パワー密度やエネルギー密度)と光学スイ
ッチ素子の耐性を十分考慮しなければならない。
In the above cases, the transparency of the optical switch element 917 must be carefully considered. Since the laser beam is a strong pulsed light, if there is a partially opaque portion, the damage due to burning or the like spreads from that portion and spreads over the entire element. Therefore, the strength of the laser (power density or energy density) and the resistance of the optical switching element must be taken into consideration.

【0072】例えば、レーザーのビーム径を1mmとし
て、これを1mの画面に拡大投影する場合には、レーザ
ーのビームのエネルギー密度は、従来のプロジェクショ
ンディスプレー装置(ビーム径は〜1cm)の少なくと
も100倍であり、また、それが、100nsec程度
のパルスであれば、その尖頭出力は、cw的な光源の照
射による従来のプロジェクションディスプレー装置の1
0億倍ものパワー密度である。
For example, when the beam diameter of the laser is 1 mm and the image is enlarged and projected on a screen of 1 m, the energy density of the laser beam is at least 100 times that of a conventional projection display device (beam diameter is 1 cm). If it is a pulse of about 100 nsec, the peak output is 1 of that of a conventional projection display device by irradiating a cw-like light source.
It has a power density of 100 million times.

【0073】したがって、このような強い光を直接、光
学スイッチ素子に入れることが問題である場合には、そ
の前段にレンズ等の光学系を挿入して、ビームのエネル
ギー密度を低くしておくとよい。例えば、ビーム径を1
0倍拡げると、エネルギー密度は100分の1に低下す
る。また、本発明では、この段階では各レーザーから放
射されたレーザー光は1軸上に合わせられ、かつ、何の
映像情報も含んでいないので、その光軸を合わせる作業
は極めて容易である上、光学系も簡単なものでよい。例
えば、図9において、レンズ918と光学スイッチ素子
917の順番を入れ替えるだけでもよい。ただ、その際
には、光学スイッチに照射されるレーザービームの面積
は大きいので、光学スイッチに欠陥がある場合には、そ
れを避けることが難しくなる。
Therefore, when it is a problem to directly enter such strong light into the optical switch element, an optical system such as a lens is inserted in the preceding stage to lower the energy density of the beam. Good. For example, the beam diameter is 1
When it is expanded 0 times, the energy density is reduced to 1/100. Further, in the present invention, at this stage, the laser light emitted from each laser is aligned on one axis and does not include any image information, so that the operation of aligning the optical axis is extremely easy. The optical system may be simple. For example, in FIG. 9, the order of the lens 918 and the optical switch element 917 may be simply exchanged. However, in that case, since the area of the laser beam with which the optical switch is irradiated is large, it becomes difficult to avoid the defect if the optical switch is defective.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によって、全く新しいライトバルブプロジェクションデ
ィスプレー装置が作製される。従来のライトバルブプロ
ジェクショディスプレー装置が、画像情報を付加したの
ちに、光軸を合わせるという構成を有していたのに対
し、本発明のライトバルブプロジェクションディスプレ
ー装置は、光軸を合わせたのちに、画像情報が付加され
るという構成を有しているため、画面のぼけが少なく、
極めて鮮明な画像が得られることを特徴としている。し
かも、振動や温度サイクル等によって、光軸がずれた場
合においても、その調整は容易であり、一般の家庭で使
用するに適している。また、本発明の技術思想から、本
発明でのライトバルブプロジェクションディスプレー装
置は、前方投影型であっても後方投影型(リアパネル
型)であっても構わないことは明らかである。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a completely new light valve projection display device is manufactured. The conventional light valve projection display device has a configuration in which the optical axis is adjusted after adding image information, whereas the light valve projection display device of the present invention is configured after the optical axis is adjusted. Since the image information is added, there is little blurring of the screen,
The feature is that an extremely clear image can be obtained. Moreover, even when the optical axis is displaced due to vibration or temperature cycle, the adjustment is easy, and it is suitable for use in ordinary households. Further, from the technical idea of the present invention, it is obvious that the light valve projection display device according to the present invention may be a front projection type or a rear projection type (rear panel type).

【0075】また、本発明のライトバルブプロジェクシ
ョンディスプレー装置は、理想的な単色光であるレーザ
ー光を使用するため色再現性に優れ、また、その輝度が
強いことから、通常の明るさの室内において画像を表示
するには何ら問題はない。
Further, since the light valve projection display device of the present invention uses an ideal monochromatic laser beam, it has excellent color reproducibility and its brightness is strong, so that it can be used in a room of normal brightness. There is nothing wrong with displaying the image.

【0076】また、本発明のライトバルブプロジェクシ
ョディスプレー装置では、従来のアナログ階調表示方式
に加えて、従来にはない新しいデジタル階調方式を採用
することができるが、この方式は、従来のいかなる階調
表示方式に対しても劣るものではない。また、本発明で
は、ことにカラー表示を目的としたが、この階調表示方
式はカラー映像のみならず、単色表示においてもデジタ
ル階調表示方式として利用できるものである。
Further, in the light valve projection display device of the present invention, in addition to the conventional analog gray scale display system, a new digital gray scale system which has not existed in the past can be adopted. It is not inferior to any gradation display method. Further, in the present invention, the purpose is especially for color display, but this gradation display method can be used as a digital gradation display method not only for color images but also for single color display.

【0077】このように、本発明は、従来のライトバル
ブプロジェクションディスプレー装置にはない数々の新
しい概念を伴った画期的な発明である。同様に本発明で
示したライトバルブは本発明の表示方法に適するばかり
ではなく、従来のライトバルブプロジェクションディス
プレーにも応用できるというフレキシビリティーを有し
ており、また、従来のライトバルブに比して、その特性
は十分に向上しており、従来と同様な表示方法で使用し
てもより高い品質の画質が得られる。
As described above, the present invention is an epoch-making invention accompanied by a number of new concepts which the conventional light valve projection display device does not have. Similarly, the light valve shown in the present invention is not only suitable for the display method of the present invention, but also has the flexibility that it can be applied to the conventional light valve projection display. The characteristics are sufficiently improved, and higher quality image quality can be obtained even when used in the same display method as the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のプロジェクショディスプレー装置の
基本構成を示す。
FIG. 1 shows a basic configuration of a projection display device of the present invention.

【図2】 本発明におけるアナログ的な階調表示方式の
例を示す。
FIG. 2 shows an example of an analog gradation display system according to the present invention.

【図3】 本発明におけるデジタル的な階調表示方式の
例を示す。
FIG. 3 shows an example of a digital gradation display method according to the present invention.

【図4】 本発明におけるデジタル的な階調表示方式の
例を示す。
FIG. 4 shows an example of a digital gradation display system according to the present invention.

【図5】 本発明におけるライトバルブ装置の断面の構
成を示す。
FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a light valve device according to the present invention.

【図6】 本発明におけるライトバルブ装置の配置例を
示す。
FIG. 6 shows an arrangement example of a light valve device in the present invention.

【図7】 各種表示方法における色再現性を示す。FIG. 7 shows color reproducibility in various display methods.

【図8】 本発明における光学系の例を示す。FIG. 8 shows an example of an optical system according to the present invention.

【図9】 本発明における光学系の例を示す。FIG. 9 shows an example of an optical system according to the present invention.

【図10】 従来のプロジェクショディスプレー装置の
例を示す。
FIG. 10 shows an example of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101・・・スクリーン 102、105・・・光学装置 103・・・ライトバルブ装置 104・・・一次表示装置(CRT、LCD、PDP
等) 107、108、109・・・ミラー 110、111、112・・・レーザー装置 113、114、115、116・・・信号ケーブル 117・・・画像制御装置
101 ... Screen 102, 105 ... Optical device 103 ... Light valve device 104 ... Primary display device (CRT, LCD, PDP)
Etc.) 107, 108, 109 ... Mirror 110, 111, 112 ... Laser device 113, 114, 115, 116 ... Signal cable 117 ... Image control device

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のレーザー光を1軸上に合わせられ
る光学系と2次元光学スイッチ装置と画像投影用スクリ
ーンを有し、1軸上のレーザー光を該光学スイッチ装置
に照射し、その反射光をスクリーンに投影することを特
徴とする画像表示装置。
1. An optical system capable of aligning a plurality of laser lights on one axis, a two-dimensional optical switch device, and an image projection screen, and irradiates the laser light on one axis to the optical switch device and reflects the laser light. An image display device characterized by projecting light on a screen.
【請求項2】 請求項1において、各レーザー光は1方
向に偏光しており、かつ、2次元光学スイッチ装置は偏
光板をレーザー光入射側には有しない液晶マトリクス装
置であることを特徴とする画像表示装置。
2. The method according to claim 1, wherein each laser beam is polarized in one direction, and the two-dimensional optical switch device is a liquid crystal matrix device having no polarizing plate on the laser light incident side. Image display device.
【請求項3】 少なくとも1つのパルス状レーザー光発
生装置と反射型の2次元光学スイッチ装置を有する画像
表示装置において、各レーザー光発生装置および2次元
光学スイッチ装置は映像を制御するための装置に接続さ
れたことを特徴とする画像表示装置。
3. An image display device having at least one pulsed laser light generator and a reflective two-dimensional optical switch device, wherein each laser light generator and two-dimensional optical switch device is a device for controlling an image. An image display device characterized by being connected.
【請求項4】 透明な基板上に形成された第1の透明導
電膜と、該透明導電膜上に互いに孤立して形成された複
数の半導体光センサーと、該光センサーに接続した導電
膜とを有する第1の基板と、第2の透明導電膜が形成さ
れた第2の基板と、その間に挟まれた液晶材料と、第1
の基板の裏面から画像情報を有する光を照射するための
装置と、第2の基板の裏面からプローブ用の光を照射す
る装置と、第1の透明導電膜と第2の透明導電膜との間
に電圧を印加するための装置とを有することを特徴とす
る画像表示装置。
4. A first transparent conductive film formed on a transparent substrate, a plurality of semiconductor photosensors formed on the transparent conductive film so as to be isolated from each other, and a conductive film connected to the photosensors. A first substrate having: a second substrate on which a second transparent conductive film is formed; a liquid crystal material sandwiched between the first substrate and the first substrate;
A device for irradiating the back surface of the substrate with light having image information, a device for irradiating the back surface of the second substrate with light for a probe, and a first transparent conductive film and a second transparent conductive film. An image display device comprising: a device for applying a voltage therebetween.
【請求項5】 パルス状レーザー光発生装置と反射型の
2次元光学スイッチ装置を有する画像表示装置におい
て、2次元光学スイッチ装置上での画像の書替えをおこ
なう過程と、画像書替え終了後にパルス状レーザー光を
照射する過程と、レーザー光照射後に2次元光学スイッ
チ装置上の画像を消去する過程と、その後、2次元光学
スイッチ装置上での画像書替えをおこなう過程とを有す
ることを特徴とする画像表示方法。
5. An image display device having a pulsed laser light generator and a reflection type two-dimensional optical switch device, a process of rewriting an image on the two-dimensional optical switch device, and a pulsed laser after the image rewriting is completed. An image display characterized by having a process of irradiating light, a process of erasing an image on a two-dimensional optical switch device after laser light irradiation, and a process of rewriting an image on the two-dimensional optical switch device thereafter. Method.
【請求項6】 2枚の表面に透明導電材料の被膜の形成
された透明基板と、それによって狭持された液晶材料と
を有するライトバルブ光学装置において、該透明導電材
料間に一方向の電圧をかけつつ、画像情報を有する光線
を照射する過程と、その後、プローブ光を照射する過程
と、その後、該透明導電材料被膜間の電圧を除去した状
態で、画像情報を有しない光線を照射する過程とを有す
ることを特徴とする画像表示方法。
6. A light valve optical device comprising a transparent substrate having a transparent conductive material film formed on two surfaces and a liquid crystal material sandwiched by the transparent substrate, wherein a voltage in one direction is applied between the transparent conductive materials. And a step of irradiating a light beam having image information, then a step of irradiating a probe light, and then a light beam having no image information is radiated in a state where the voltage between the transparent conductive material films is removed. An image display method comprising the steps of:
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