JPH05273579A

JPH05273579A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH05273579A
Application number: JP10227492A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakano; 淳中野; Kazunari Otawara; 一成大田原; Yuuichi Kuromizu; 勇一黒水; Toshio Konno; 俊男昆野
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】最低感度を有する液晶ライトバルブを用いる
場合に、解像度の低下を招くことなく、簡便な構成でバ
イアス光の照射を行って表示画面の明るさの向上を図
る。【構成】光源２０の出力光はフィルタ２２に入射し、
これによって読出し光とバイアス光とが選択されて出力
される。これらの光は、偏光ビームスプリッタ２４の作
用によって液晶ライトバルブ１８に入射する。入射した
光のうち、バイアス光は誘電体ミラーを透過して光導電
体側に入射し、最低感度に相当する光照射が行われる。
この状態で発光素子アレイ１０から出力された光が光学
系１２，垂直偏向器１４の作用によって液晶ライトバル
ブ１８上に画像が書き込まれる。画像は、前記読出し光
によって読み出されてスクリーン２８に投影される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光書込み型の液晶ライ
トバルブを用いた大画面の投写型ディスプレイに好適な
画像表示装置に関し、更に具体的には前記液晶ライトバ
ルブが画像情報変換のための最低感度を有する場合に好
適な画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光書込み型の液晶ライトバルブが画像情
報変換のための最低感度を有する場合の画像表示装置と
しては、特願平２−１７０６６１号として出願された光
画像情報変換装置がある。これによれば、光書込み型の
液晶ライトバルブにおける画像の光書込み感度を向上さ
せるためには、一定限度の照度のバイアス光を照射する
ことが液晶駆動に有効であることが指摘されている。

【０００３】そして、感度向上の第１の方法として、画
像の書込み側，すなわち液晶ライトバルブの光導電体側
からバイアス光を照射する方法が開示されている。ま
た、第２の方法として、読出し光が一様に透過する誘電
体ミラーを設けて読出し光の一部が光変調体（液晶）側
から光導電体側に透過するようにし、これをバイアス光
として利用する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では次のような不都合がある。まず、第１
の方法では、書込み光用の光源以外にバイアス光用の光
源を用意しなければならず、装置の小型化や省力化にと
って不都合である。また、第２の方法では、格別のバイ
アス光用の光源を用意する必要はないが、読出し光を一
様に光導電体側に透過する誘電体ミラーを用いているた
めに読出し光を画像の投写光として１００％利用するこ
とができない。

【０００５】このため、表示画面の明るさが低下するこ
とになる。画面の明るさの向上を図るためにより強い読
出し光で読み出すことも考えられるが、この場合には誘
電体ミラーを透過する光量を最低照度に調整するために
誘電体ミラーを厚く形成する必要がある。ところが、誘
電体ミラーが厚くなると光導電体と光変調体との距離が
大きくなって、今度は解像度の低下を招くことになる。

【０００６】本発明は、これらの点に着目したもので、
解像度の低下を招くことなく、簡便な構成でバイアス光
の照射を行って表示画面の明るさの向上を図ることがで
きる画像表示装置を提供することを、その目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、２つの透明電極間に少なくとも光導電
体，誘電体ミラー，光変調体を備えた光書込み型の液晶
ライトバルブに読出し用光源から出力された読出し光を
照射して画像を読み出す画像表示装置において、前記光
変調体の有する最低感度に対応するバイアス光を、前記
読出し用光源の出力光における前記誘電体ミラーの透過
波長帯域から選択し、前記読出し光とともに前記液晶ラ
イトバルブに照射する光学手段を備えたことを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】本発明によれば、バイアス光は読出し用光源の
出力光から得られ、液晶ライトバルブの誘電体ミラーの
透過波長帯域に設定される。このバイアス光は、誘電体
ミラーの反射波長帯域に設定されている読出し光ととも
に液晶ライトバルブに照射される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明による画像表示装置の実施例に
ついて、添付図面参照しながら詳細に説明する。＜第１実施例＞最初に、図１乃至図３を参照しながら本
発明の第１実施例について説明する。図１には、第１実
施例の構成が示されている。同図において、変換対象と
なる画像は、発光素子アレイ１０からライン状に出力さ
れるようになっている（矢印ＦＡ）。この画像光は、光
学系１２を介して垂直偏向器（ポリゴンミラー）１４に
入射するようになっている。

【００１０】垂直偏向器１４は、モータ１６によって回
転駆動されるように構成されており、この駆動によって
線状光が入射面上を走査するように液晶ライトバルブ１
８に入射するようになっている（矢印ＦＢ）。これらに
よって、液晶ライトバルブ１８に対する画像の書込みが
行なわれるようになっている。

【００１１】次に、液晶ライトバルブ１８に対する画像
の読出しは、光源２０から出力される光によって行なわ
れるようになっている（矢印ＦＣ）。この光の出力側に
は後述するフィルタ２２が設けられており、更にその光
透過側には偏光ビームスプリッタ２４が配置されてい
る。この偏光ビームスプリッタ２４によって液晶ライト
バルブ１８に対する読出し光及びバイアス光の入射が行
われ、また液晶ライトバルブ１８で変調を受けた読出し
光の出力が行われるようになっている（矢印ＦＥ）。変
調された読出し光は、光学系２６を介してスクリーン２
８に投射され、画像の表示が行なわれるようになってい
る。

【００１２】以上の各部のうち、液晶ライトバルブ１８
は、例えば図２（Ａ）に示すような構成となっている。
同図において、反射防止膜３０，３２付きのガラス基板
３４，３６には、透明電極３８，４０が各々形成されて
いる。そして、これらの透明電極３８，４０間には、光
導電体４２，誘電体ミラー４４，光変調体４６が各々積
層して形成されている。更に、透明電極３８，４０間に
は、駆動用の電源４８が接続されている。

【００１３】これらのうち、光導電体４２は例えばアモ
ルファスシリコンによって形成されており、光変調体４
６は例えばネマティック液晶によって形成されている。
また、誘電体ミラー４４は、例えば同図（Ｂ）に示すよ
うに、屈折率の異なる複数の層４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ
が交互に複数積層された構成となっている。これによっ
て、所定波長帯域の読出し光が反射されるように特性が
設定されている。なお、詳細については、例えば特願平
２−１４６６２号特許出願に開示されている。

【００１４】次に、図３を参照しながらフィルタ２２に
ついて説明する。光源２０からは、例えば同図のグラフ
ＧＡで示すような強度分布の光が出力されるものとす
る。また、液晶ライトバルブ１８の誘電体ミラー４４
は、同図のΔＬで示す波長帯域の光を反射する特性に設
定されているものとする。ここで、フィルタ２２は、同
図のグラフＧＡの読出し光からＤＬで示される波長帯域
の光を選択的に透過する特性に設定されている。すなわ
ち、誘電体ミラー４４で反射される波長帯域ΔＬの読出
し光の他に、その上下のｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌの帯域部分である
バイアス光も透過する特性を有している。そして、バイ
アス光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌの幅は、液晶ライトバルブ１８が有
する最低感度に対応して設定されている。

【００１５】次に、以上のように構成された第１実施例
の動作について説明する。液晶ライトバルブ１８の画像
読出側では、光源２０から出力された光がフィルタ２
２，偏光ビームスプリッタ２４を介して液晶ライトバル
ブ１８に照射されている。詳述すると、光源２０から出
力された光はまずフィルタ２２に入射し、これによるフ
ィルタリングによって前記ＤＬの波長帯域に制限され
る。すなわち、フィルタ２２からは、読出し光ΔＬとバ
イアス光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌが出力されることになる。これら
の光は、偏光ビームスプリッタ２４の作用によって液晶
ライトバルブ１８に入射する（図２矢印ＦＤ）。入射し
た光は、光変調体４６を透過して誘電体ミラー４４に入
射する。

【００１６】ところが、この誘電体ミラー４４は、入射
光のうちの読出し光ΔＬは反射するものの、バイアス光
ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌは透過するように特性が設定されている。
このため、バイアス光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌが誘電体ミラー４４
を透過して光導電体４２側に入射することになる（図３
矢印Ｆ１参照）。これによって、上述した最低感度に相
当する光が液晶ライトバルブ１８の光導電体４２の全体
に照射されることとなる。

【００１７】かかる状態下で、発光素子アレイ１０から
ライン状の画像光が出力される。この光は、光学系１２
を介して垂直偏向器１４に入射する。そして、この光
は、垂直偏向器１４の回転に伴って液晶ライトバルブ１
８の入射面上を垂直方向に走査し、これによって液晶ラ
イトバルブ１８の光導電体４２に対する画像の書込みが
行なわれる。液晶ライトバルブ１８では、かかる画像の
光強度分布に対応して光導電体４２の導電率が変化し、
更に光変調体４６の光の変調分布が変化するようにな
る。このとき、仮に書込み画像の光強度が前記最低感度
以下であっても、バイアス光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌの作用によっ
て良好に光透過率変化が生じるようになる。

【００１８】次に、以上のようにして液晶ライトバルブ
１８に書き込まれた画像情報は、上述した読出し光ΔＬ
によって読み出される。すなわち、液晶ライトバルブ１
８に入射した読出し光ΔＬは、光変調体４６によって書
込み画像に対応する光変調を受け、誘電体ミラー４４に
入射する。そして、更に誘電体ミラー４４で反射されて
（図３矢印Ｆ２参照）、液晶ライトバルブ１８から偏光
ビームスプリッタ２４側に出力される。この変調された
読出し光ΔＬは、偏光ビームスプリッタ２４を透過する
とともに、光学系２６によってスクリーン２８に照射さ
れる。これによって、読出し画像がスクリーン２８に投
影表示されることとなる。

【００１９】以上のように、第１実施例によれば、フィ
ルタ２２の作用によって、誘電体ミラー４４で反射され
る読出し光ΔＬの波長成分と、誘電体ミラー４４を透過
するバイアス光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌの波長成分とを含む光が得
られる。これらが誘電体ミラー４４に入射すると、バイ
アス光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌがそれを透過し、これが液晶ライト
バルブ１８に作用する。

【００２０】これによって、その最低感度以下の光強度
の画像に対しても良好に書込み，読出しを行なうことが
でき、忠実な画像再現を行なうことができる。また、画
像の読出し光は、従来通り誘電体ミラー４４で反射され
てスクリーン２８に投影されるので良好な明るさが得ら
れる。また、誘電体ミラー４４を厚く構成する必要もな
いので、解像度の低下も生じない。

【００２１】＜第２実施例＞次に、図４を参照しながら
本発明の第２実施例について説明する。なお、前記第１
実施例と同様の構成部分又は第１実施例に対応する構成
部分には、同一の符号を用いることとする。

【００２２】同図において、被写体５０の画像光は矢印
ＦＢのように液晶ライトバルブ１８に入射するが、この
ときフィルタ２２から出力された読出し光ΔＬ，バイア
ス光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌが、光学系５２を介して矢印ＦＣのよ
うに液晶ライトバルブ１８に照射される。このバイアス
光ｄ₁Ｌ，ｄ₂Ｌによって、最低感度相当の光強度が確保
され、被写体５０の画像は良好に液晶ライトバルブ１８
に書き込まれることとなる。画像の読出しは、読出し光
ΔＬによって前記実施例と同様に行われ、変調を受けた
読出し光ΔＬは矢印ＦＥで示すようにスクリーン２８に
照射されて画像の投影が行なわれる。

【００２３】＜第３実施例＞次に、図５及び図６を参照
しながら、本発明の第３実施例について説明する。この
第３実施例は、図５に主要構成を示すように、本発明を
カラー画像表示に適用したものである。同図において、
Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各画像が書き込まれる
液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂの画像読出側
には、色分解合成光学系５６が配置されている。そし
て、この色分解合成光学系５６の合成光の入出力側には
偏光ビームスプリッタ５８が配置されている。また、偏
光ビームスプリッタ５８の読出し光入射側には光源６０
が設けられている。なお、偏光ビームスプリッタ５８の
変調読出し光出力側の光学系やスクリーンは図示されて
いない。

【００２４】これらのうち、液晶ライトバルブ５４Ｒ，
５４Ｇ，５４Ｂは、前記図２のような構成となっている
が、各誘電体ミラーは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの読出し光
を反射するように特性が設定されている。詳述すると、
光源６０の出力光の強度分布は、例えば図６にグラフＧ
Ｂで示すようになっている。これのうち、波長帯域Δ
Ｒ，ΔＧ，ΔＢの光が、液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４
Ｇ，５４Ｂの各誘電体ミラーで各々反射されるようにな
っている。

【００２５】次に、光源６０から出力された光のうち、
偏光ビームスプリッタ５８で反射された光が色分解合成
光学系５６に入射するようになっている。この入射光の
うち、まずＲの読出し光ΔＲは、ダイクロイックミラー
５６Ｒで反射されるとともに、ダクト６２で液晶ライト
バルブ５４Ｒに入射するようになっている。このとき、
ダイクロイックミラー５６Ｒは、図６に示すようにｄ₁
Ｒ，ｄ₂Ｒの波長部分もバイアス光として反射するよう
に特性が設定されている。

【００２６】次に、Ｂの読出し光ΔＢは、ダイクロイッ
クミラー５６Ｂで反射されるとともに、ダクト６４で液
晶ライトバルブ５４Ｂに入射するようになっている。こ
のとき、ダイクロイックミラー５６Ｂは、図６に示すよ
うにｄ₁Ｂ，ｄ₂Ｂの波長部分もバイアス光として反射す
るように特性が設定されている。

【００２７】更に、いずれのダイクロイックミラー５６
Ｒ，５６Ｂでも反射されなかった光はフィルタ５６Ｇに
入射するようになっている。このフィルタ５６Ｇでは、
Ｇの読出し光ΔＧが透過して液晶ライトバルブ５４Ｇに
入射するようになっている。このとき、フィルタ５６Ｇ
は、図６に示すようにｄ₁Ｇ，ｄ₂Ｇの波長部分もバイア
ス光として透過するように特性が設定されている。

【００２８】なお、バイアス光ｄ₁Ｒ，ｄ₂Ｒ，ｄ₁Ｇ，
ｄ₂Ｇ，ｄ₁Ｂ，ｄ₂Ｂの幅は、それらがバイアス光とし
て入射したときに液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５
４Ｂの最低感度に相当する光量が得られるように設定さ
れる。具体的には、光源６０の強度分布や液晶ライトバ
ルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂの光導電体の分光感度特性
などが考慮される。例えば、光源６０の強度が比較的高
い場合はバイアス光の波長帯域幅は狭く設定される。ま
た、光導電体の分光感度が比較的低い場合はバイアス光
の波長帯域幅は広く設定される。

【００２９】次に、以上のように構成された第３実施例
の動作について説明する。各液晶ライトバルブ５４Ｒ，
５４Ｇ，５４Ｂには、光源６０から出力された光が偏光
ビームスプリッタ５８，色分解合成光学系５６を各々介
して入射する（矢印ＦＧ）。詳述すると、まずＲについ
ては、ダイクロイックミラー５６Ｒの作用によって読出
し光ΔＲ及びバイアス光ｄ₁Ｒ，ｄ₂Ｒが各々選択され、
これらが液晶ライトバルブ５４Ｒに入射する。液晶ライ
トバルブ５４Ｒでは、入射光のうちバイアス光ｄ₁Ｒ，
ｄ₂Ｒが誘電体ミラーを透過して光導電体に入射する。

【００３０】また、Ｂについては、ダイクロイックミラ
ー５６Ｂの作用によって読出し光ΔＢ及びバイアス光ｄ
₁Ｂ，ｄ₂Ｂが各々選択され、これらが液晶ライトバルブ
５４Ｂに入射する。液晶ライトバルブ５４Ｂでは、入射
光のうちバイアス光ｄ₁Ｂ，ｄ₂Ｂが誘電体ミラーを透過
して光導電体に入射する。更に、Ｇについては、フィル
タ５６Ｇの作用によって読出し光ΔＧ及びバイアス光ｄ
₁Ｇ，ｄ₂Ｇが各々選択され、これらが液晶ライトバルブ
５４Ｇに入射する。液晶ライトバルブ５４Ｇでは、入射
光のうちバイアス光ｄ₁Ｇ，ｄ₂Ｇが誘電体ミラーを透過
して光導電体に入射する。

【００３１】液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ
では、これらバイアス光ｄ₁Ｒ，ｄ₂Ｒ，ｄ₁Ｇ，ｄ₂Ｇ，
ｄ₁Ｂ，ｄ₂Ｂの作用によって仮に書込み画像の光強度が
前記最低感度以下であっても、良好に光透過率変化が生
じるようになる。このような状態で、各液晶ライトバル
ブ５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに、図１や図４などに示した
方法で色分解後のＲ，Ｇ，Ｂの各画像が書き込まれる
（矢印ＦＨ〜ＦＪ）。液晶ライトバルブ５４Ｒ，５４
Ｇ，５４Ｂに各々書き込まれた画像は、読出し光ΔＲ，
ΔＧ，ΔＢによって各々読み出され、色分解合成光学系
５６の作用で合成される。そして、合成後のカラー画像
がスクリーンに投影されることになる（矢印ＦＫ）。

【００３２】次に、本実施例の試作例について説明す
る。透明電極３８付きのガラス基板３４上に、ａ−Ｓｉ
（アモルファスシリコン）によって光導電体４２を形成
する。次に、その上に、液晶ライトバルブ５４Ｒの場合
は、読出し光ΔＲを反射する厚みとなるようにＳｉとＳ
ｉＯ₂を交互に複数積層して誘電体ミラー４４を得る。
液晶ライトバルブ５４Ｇの場合は、読出し光ΔＧを反射
するために更にＴｉＯ₂層が１層形成されて誘電体ミラ
ー４４を得る。また、液晶ライトバルブ５４Ｂの場合
は、読出し光ΔＢを反射するためにＴｉＯ₂層が２層形
成されて誘電体ミラー４４を得る。そして、これらの上
に液晶の配向膜が形成される。そして、これと、他の配
向膜付透明電極４０が形成されたガラス基板３６との間
にネマチック液晶が充填されて、光変調体４６が形成さ
れる。

【００３３】このようにして得た液晶ライトバルブを用
いるとともに、光源としてハロゲンランプを用い、上述
した特性のフィルタなどを用いて、液晶ライトバルブに
書込まれた画像情報の読出しを行った。その結果、読出
し光ΔＲ，ΔＧ，ΔＢのみを用いる従来の場合と比較し
て、投影画面の明るさを保ったまま、画像の書込み感度
（暗時の読出し光強度に対する光書込み時の読出し光強
度の比が最大となる光強度（μＷ／ｃｍ²）の逆数）が
向上した。

【００３４】＜他の実施例＞なお、本発明は、何ら上記
実施例に限定されるものではなく、例えば次のようなも
のも含まれる。（１）前記実施例では、読出し光の前後にバイアス光ｄ
₁，ｄ₂の波長帯域を設定したが、フィルタやダイクロイ
ックミラーの設計の観点からいずれか一方のみとしても
よい。また、それらの波長帯域を比較的広く設定すると
ともに、減衰フィルタを用いて所望のバイアス光強度を
得るようにしてもよい。（２）その他、各光学系の配置や設計，液晶ライトバル
ブの構成や各構成部分の材料など、同様の作用を奏する
ように種々設計変更が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による画像
表示装置によれば、最低感度に対応するバイアス光照射
を、読出し用光源の出力光のうちの誘電体ミラーを透過
する読出し光が含まれない波長領域の光を利用して行う
こととしたので、解像度の低下を招くことなく、簡便な
構成でバイアス光の照射を行って表示画面の明るさの向
上を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像表示装置の第１実施例を示す
構成図である。

【図２】前記第１実施例における液晶ライトバルブの構
成例を示す説明図である。

【図３】前記第１実施例の主要部の作用を示す説明図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例を示す構成図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す構成図である。

【図６】前記第３実施例の主要部の作用を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１０…発光素子アレイ、１２，２６，５２…光学系、１
４…垂直偏向器、１８，５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ…液晶
ライトバルブ、２０，６０…光源（読出し用光源）、２
２，５６Ｇ…フィルタ（光学手段）、２４，５８…偏光
ビームスプリッタ、２８…スクリーン、３４，３６…ガ
ラス基板、３８，４０…透明電極、４２…光導電体、４
４…誘電体ミラー、４６…光変調体、４８…電源、５０
…被写体、５６…色分解合成光学系、５６Ｒ，５６Ｂ…
ダイクロイックミラー（光学手段）、６２，６４…ダク
ト、ΔＬ，ΔＲ，ΔＧ，ΔＢ…読出し光、ｄ₁Ｌ，ｄ
₂Ｌ，ｄ₁Ｒ，ｄ₂Ｒ，ｄ₁Ｇ，ｄ₂Ｇ，ｄ₁Ｂ，ｄ₂Ｂ…バ
イアス光、ＦＡ〜ＦＥ，ＦＧ〜ＦＫ，Ｆ１，Ｆ２…矢
印、ＧＡ，ＧＢ…グラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒水勇一神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番地日本ビクター株式会社内 (72)発明者昆野俊男神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番地日本ビクター株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの透明電極間に少なくとも光導電
体，誘電体ミラー，光変調体を備えた光書込み型の液晶
ライトバルブに読出し用光源から出力された読出し光を
照射して画像を読み出す画像表示装置において、前記光
変調体の有する最低感度に対応するバイアス光を、前記
読出し用光源の出力光における前記誘電体ミラーの透過
波長帯域から選択し、前記読出し光とともに前記液晶ラ
イトバルブに照射する光学手段を備えたことを特徴とす
る画像表示装置。