JPH05292439A - 液晶投射型ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で小型の液晶投写型ディスプレイ
装置を得る。 【構成】 液晶デバイスによる１次元の変調手段４をラ
イトバルブとして用い、この１次元の変調手段４で変調
した１水平走査線分の映像信号をポリゴンミラー等の垂
直偏向手段６を用いてスクリーン８上に２次元の映像を
投写する。 【効果】 変調手段が１次元の液晶デバイスを用いるた
め、小型化が容易で、かつ低コストの投写型ディスプレ
イ装置を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写型ディスプレイ装
置に係り、特に液晶パネルをライトバルブとして用いた
液晶投写型ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大画面のテレビジョン映像の
再生を実現する方式として陰極線管を用いた投射型ディ
スプレイ装置がある。この形式の投射型ディスプレイ装
置は陰極線管の画面上に形成した高輝度再生映像を光学
系によりスクリーン上に拡大投写するものであるため、
大型で消費電力が大きく高価であり、さらに光量が不十
分であるという欠点がある。

【０００３】このような陰極線管を用いた投写型ディス
プレイ装置における上記欠点を改善するために、例えば
特開平２−２９０３９０号公報，特開平２−２９０３９
１号公報に開示されたように、液晶パネルをライトバル
ブとして用いた液晶投射型ディスプレイが開発されてい
る。上記従来の液晶投写型ディスプレイ装置は、ライト
バルブとしての液晶パネルにビデオ信号を再生し、光源
からの光を上記液晶パネルに再生した映像で変調して、
これを光学系によりスクリーン上に拡大投写する構成と
されている。

【０００４】そして、カラー映像の再生を行う場合に
は、３原色の色光に対してそれぞれ別個の液晶パネルを
用意し、上記各色光に対応して各液晶パネルで変調され
た映像を光学的に重ね合わせて表示するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記液晶投写型ディス
プレイ装置に関する従来技術においては、ライトバルブ
としての液晶パネルは２次元の映像を表示し、この映像
をスクリーン上に投写するものであるため、２次元表示
の液晶パネルを必須とし、また、カラー映像を表示する
ものでは上記液晶パネルを少なくとも原色の数（一般に
は、赤，緑，青に対応する３枚）が必要とされるので、
構成が複雑となり、投写光学系のレジストレーション調
整が難しく、かつ小型化，低価格化がが困難であるとい
う問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消した小型で低価格の液晶投射型ディスプレイ装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による液晶投写型ディスプレイ装置は、水平
方向に延在する１本の水平光を生成する水平光生成手段
（光源２，集光レンズ３）と、１水平走査分のビデオ信
号により前記水平光を変調する１次元光変調手段（４）
と、前記１次元光変調手段（４）とこの１次元光変調手
段（４）で変調された変調光を投写するスクリーン
（８）との間に設けて前記スクリーン（８）への前記変
調光の投写角度を垂直方向に変化させる垂直偏向手段
（６）と、前記１次元光変調手段（４）に前記ビデオ信
号の変調制御信号を与えると共に前記垂直偏向手段
（６）に前記変調光の投写角度を制御する偏向制御信号
を与える制御手段（１）と、を備えたことを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明による液晶投写型ディスプレ
イ装置をカラー映像のディスプレイ装置とするものにお
いては、第１，第２，及び第３の色光に対応した水平方
向に延在する３本の水平色光を生成する水平色光生成手
段（光源２，ミラー３１およびダイクロイックミラー３
２，３３、または光源２，ダイクロイックミラー３４，
３５およびミラー３６）と、前記第１の色光に対応した
ビデオ信号で前記第１の色光を変調する第１の１次元色
光変調手段（４１）と、前記第２の色光に対応したビデ
オ信号で前記第２の色光を変調する第２の１次元色光変
調手段（４２）と、前記第３の色光に対応したビデオ信
号で前記第２の色光を変調する第３の１次元色光変調手
段（４３）と、前記第１の１次元色光変調手段（４１）
と前記第２の１次元色光変調手段（４２）および第３の
１次元色光変調手段（４３）によりそれぞれ変調された
３本の水平色光を合成して１次元の水平光束を得る水平
色光合成手段（ダイクロイックミラー５１，５２および
ミラー５３、またはダイクロイックプリズム５４）と、
前記水平色光合成手段とこの水平色光合成手段で合成さ
れた水平光束を投写するスクリーン（８）との間に設け
て前記スクリーン（８）への前記水平光束の投写角度を
垂直方向に変化させる垂直偏向手段（ポリゴンミラー６
０、または振動ミラー６２）と、前記第１の１次元色光
変調手段（４１）と前記第２の１次元色光変調手段（４
２）および第３の１次元色光変調手段（４３）に前記ビ
デオ信号の変調制御信号を与えると共に前記垂直偏向手
段（ポリゴンミラー６０、または振動ミラー６２）に前
記水平光束変調光の投写角度を制御する偏光制御信号を
与える制御手段（１）と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記にように構成した本発明によれば、液晶ラ
イトバルブは水平方向の１次元（水平方向）表示機能の
みであり、この液晶ライトバルブを通過した変調光をポ
リゴンミラーあるいは振動ミラーで垂直方向に偏向して
投写するものであるため構成が極めて簡単であり、ま
た、カラーの表示とするものでは、３原色の光源に対し
てそれぞれ１次元（水平方向）の液晶ライトバルブを用
意して、各液晶ライトバルブの水平走査線対応画像を光
学的に合成して、垂直方向に拡大投写による走査をする
ことで液晶投射型ディスプレイを実現する。

【００１０】このように、必要となる液晶デバイスは水
平方向画素数の画素をもった１次元の液晶ライトバルブ
であり、色光のレジストレーションも容易で、構成を大
幅に簡略化して小型化が可能されると共に、そのコスト
も低減される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明による液晶投写型ディ
スプレイ装置の第１実施例の光学系を説明する模式図で
あって、１は制御手段、２は光源、３は集光レンズ、４
は１次元光変調手段、５はミラー、６は垂直偏向手段、
７はｆ- θレンズ、８はスクリーンである。

【００１２】同図において、光源２からの光は集光レン
ズ３で集光され、１次元光変調手段４に入射する。この
１次元光変調手段４は水平方向の１次元に延在する液晶
デバイスであり、水平方向画素数の画素のみを有するラ
イトバルブである。一方、表示すべきビデオ信号９は制
御手段１２に入力し、その輝度信号Ｂが生成されると共
に制御信号（水平同期信号Ｃ_H と垂直同期信号Ｃ_V ）が
分離される。

【００１３】上記輝度信号Ｂと水平同期信号Ｃ_H は１次
元光変調手段４に入力され、光源２からの光を変調し、
ミラー５を介して垂直偏向手段６に指向される。垂直偏
向手段６は所謂ポリゴンミラー（回転多面鏡）あるいは
振動ミラーから構成され、１次元光変調手段４からの変
調光を垂直方向にその投写角度を前記制御手段１からの
垂直同期信号Ｃ_V に同期して変化させることにより、ｆ
- θレンズ７を介してスクリーン８上に拡大投写する。

【００１４】上記１次元光変調手段４に与えられる輝度
信号Ｂは、水平同期信号Ｃ_H の入力ごとに更新され、前
記ビデオ信号がインターレース方式の場合は１垂直同期
信号Ｃ_V 当たり１フィールドの映像を、また順次方式の
ビデオ信号の場合は１垂直同期信号Ｃ_V 当たり１フレー
ムの映像をスクリーン８に再生するように供給される。
この構成により、モノクロのビデオ信号をスクリーン上
に再生できる。

【００１５】図２は本発明による液晶投写型ディスプレ
イ装置の第２実施例であるカラー液晶投写型ディスプレ
イ装置の光学系を説明する模式図であって、１は制御手
段、２は光源、３は集光レンズ、３１はミラー、３２，
３３はダイクロイックミラー、４１，４２，４３はそれ
ぞれ赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）に対応する１次元色
光変調手段、５１，５２はダイクロイックミラー、５３
はミラー、６０はポリゴンミラー、６１はポリゴンミラ
ー駆動装置、７はｆ- θレンズ、８はスクリーンであ
る。

【００１６】同図において、光源２からの光は集光レン
ズ３を通りダイクロイックミラー３３，３２およびミラ
ー３１で３原色に対応する色光ｒ，ｇ，ｂに分けられ、
それぞれの原色に対応する１次元色光変調手段（液晶ラ
イトバルブ）４１，４２，４３で変調される。すなわ
ち、ダイクロイックミラー３３は青（Ｂ）のみの色光を
反射し、ダイクロイックミラー３２は緑（Ｇ）のみの色
光を反射し、ミラー３１は赤（Ｒ）の色光を反射するフ
ィルターあるいは反射層を備え、これらの各色光をそれ
ぞれ対応する１次元色光変調手段（液晶ライトバルブ）
４１，４２，４３に与える。

【００１７】変調された３つの色光は、ダイクロイック
ミラー５１，５２とミラー５３によって１本の水平走査
映像に対応する光束に合成される。上記１次元光変調手
段４１，４２，４３に与えられるカラー信号（駆動信号
Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂ）は、水平同期信号Ｃ_H の入力ごとに
更新され、前記ビデオ信号９がインターレース方式の場
合は１垂直同期信号Ｃ_V 当たり１フィールドの映像を、
また順次方式のビデオ信号の場合は１垂直同期信号Ｃ_V
当たり１フレームの映像をスクリーン８に再生するよう
に供給される。この構成により、カラーテレビジョン信
号をスクリーン上に再生できる。

【００１８】ポリゴンミラー６０はガラスまたはアルミ
ニウム等の金属を研磨，切削した鏡面を有し、制御手段
１から駆動装置６１に与えられる垂直同期信号Ｃ_V に同
期して上記光束の投写角度を変化させることにより、ｆ
- θレンズ７を介してスクリーン８上に拡大投写する。
このｆ- θレンズ７は、等角速度偏向をスクリーン８上
で等速度走査に変換するために用いられる。

【００１９】なお、１次元光変調手段４１，４２，４３
のそれぞれとスクリーンとの間の距離はポリゴンミラー
６０との間の光路長はスクリーン８上に正しく映像を投
写するために等しい距離とする。例えば、ＮＴＳＣ方式
のテレビ信号をインターレース走査で表示する場合は、
ポリゴンミラー６０の鏡面の繰り返し周波数は６０Ｈｚ
である。この場合、スクリーンに表示される水平走査映
像の表示周期はおよそ３０ｍｓであるので、表示画像に
フリッカを生じることはない。

【００２０】図３は本発明の実施例における制御手段の
構成を説明するブロツク図であって、特に図２に示した
カラー液晶投写型ディスプレイ装置のための制御手段を
示す。同図において、この制御手段１は入力するビデオ
信号信号Ｖを同期分離回路１１とクロマ回路１２に与え
る。

【００２１】同期分離回路１１は入力ビデオ信号から水
平同期信号Ｈと垂直同期信号Ｖを抽出し、コントローラ
１３に与える。コントローラ１３は、入力した水平同期
信号Ｈと垂直同期信号Ｖに基づいて１次元色光変調手段
を制御するためのライトバルブ制御信号Ｃ_H とポリゴン
ミラーの駆動装置に与えるポリゴンミラー制御信号Ｃｖ
を生成する。

【００２２】一方、クロマ回路１２は入力ビデオ信号を
処理して原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する。この原色信号
Ｒ，Ｇ，Ｂは同期信号に同期した極性反転回路１４で極
性反転処理され、１次元色光変調手段４１，４２，４３
の駆動信号Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂを生成する。図４は本発明
の実施例における１次元色光変調手段の構成を説明する
ブロツク図であって、図２における１次元色光変調手段
４１の構成を示す。なお、１次元色光変調手段４２，４
３の構成も同様である。

【００２３】同図において、４１０は１水平走査線分の
画素と対応した容量をもつシフトレレジスタ、４１１は
サンプルホールド回路、４１２は１次元液晶アレイ（Ｌ
ＣＤアレイ）である。この１次元色光変調手段４１は、
１水平走査線分の駆動信号Ｄｒ（すなわち、赤（Ｒ）色
光変調信号）を前記制御手段１から入力する制御信号Ｃ
_H の画素タイミング制御の下にサンプルホールド回路４
１１にロードし、これを制御信号Ｃ_Hの水平同期信号Ｈ
のタイミングでサンプルホールド回路４１１にホールド
する。

【００２４】サンプルホールド回路４１１にホールドさ
れた駆動信号Ｄｒは、１次元ＬＣＤアレイ４１２に対し
て１水平走査線分が並列に供給される。これにより、１
次元ＬＣＤアレイ４１２を透過する光は、上記サンプル
ホールド回路４１１にホールドされた駆動信号Ｄｒによ
って変調されることになる。これを前記３原色について
実行することで、各原色に対応する色光がビデオ信号の
各色成分で変調された３本の水平方向に延在する変調色
光として出力され、これを光学系（ダイクロイックミラ
ー５１，５２とミラー５３）で合成して１水平走査線分
のカラー映像が得られる。

【００２５】図５は本発明による液晶投写型ディスプレ
イ装置の第３実施例である他のカラー液晶投写型ディス
プレイ装置の光学系を説明する模式図であって、前記図
２と同一符号は同一部分に対応し、６２は振動ミラー、
６３は振動ミラー駆動装置である。同図に示した実施例
は、垂直偏向手段を振動ミラーとした点を除いて前記図
２および図３，図４で説明した実施例と同様である。

【００２６】すなわち、本実施例は１次元色光変調手段
（液晶ライトバルブ）４１，４２，４３で変調された変
調色光を合成した後、これを制御手段１から供給される
垂直制御信号Ｃｖで駆動される駆動装置６３により垂直
方向に振動される振動ミラー６２で垂直方向に走査さ
れ、スクリーン８上に投写されるように構成したもので
ある。

【００２７】この振動ミラー６２の振動数は、前記と同
様にＮＴＳＣ方式のテレビ信号をインターレース走査で
表示する場合は、６０Ｈｚである。そして、この場合も
同様に、スクリーン８に表示される水平走査映像の表示
周期はおよそ３０ｍｓであるので、表示画像にフリッカ
を生じることはない。図６は本発明による液晶投写型デ
ィスプレイ装置の第４実施例であるさらに他のカラー液
晶投写型ディスプレイ装置の光学系を説明する模式図で
ある。

【００２８】この実施例は、３つの原色に対応する変調
色光の合成を前記した各実施例における平面ミラーによ
るものに換えて、ダイクロイックプリズム５４を用いた
光学系とした点で前記各実施例と異なる。すなわち、本
実施例では、１次元色光変調手段（液晶ライトバルブ）
４１，４２，４３で変調された変調色光をダイクロイッ
クプリズム５４を用いて合成し、これをポリゴンミラー
６０で垂直走査することによりスクリーン８上にカラー
映像を投写するように構成したものである。

【００２９】このダイクロイックプリズム５４を用いる
ことにより、前記各実施例よりもさらにコンパクトな構
成とすることができる。図７は本発明による液晶投写型
ディスプレイ装置の第５実施例であるさらにまた他のカ
ラー液晶投写型ディスプレイ装置の光学系を説明する模
式図である。この実施例は、前記図６の実施例に示した
構成において、その垂直偏向手段を振動ミラーとした点
において構成が異なるのみである。

【００３０】この実施例も上記図６の実施例と同様の効
果を奏する。なお、本発明は、以上の各実施例に示した
光学系に限定されるものではなく、１次元色光変調手段
（液晶ライトバルブ）を用いるという本発明の要旨を逸
脱することなくたの既知の光学系を用いることができ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
必要となる液晶デバイスは水平方向画素数の画素をもっ
た１次元の液晶ライトバルブであるため、液晶ライトバ
ルブとしての１次元光変調手段または１次元色光変調手
段は、水平方向の１次元表示機能のみであり、この液晶
ライトバルブを通過した変調光をポリゴンミラーあるい
は振動ミラーで垂直方向に偏向して投写するものである
ため構成が極めて簡単であり、また、カラーの表示とす
るものでは、３原色の光源に対してそれぞれ１次元（水
平方向）の液晶ライトバルブを用意して、各液晶ライト
バルブの水平走査線対応画像を光学的に合成して、垂直
方向に拡大投写による走査をするものであるため複数色
光のレジストレーションをとることも容易であり、構成
が簡単な液晶投射型カラーディスプレイ装置を容易かつ
安価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による液晶投写型ディスプレイ装置の
第１実施例の光学系を説明する模式図である。

【図２】 本発明による液晶投写型ディスプレイ装置の
第２実施例であるカラー液晶投写型ディスプレイ装置の
光学系を説明する模式図である。

【図３】 本発明の実施例における制御手段の構成を説
明するブロツク図である。

【図４】 本発明の実施例における１次元色光変調手段
の構成を説明するブロツク図である。

【図５】 本発明による液晶投写型ディスプレイ装置の
第３実施例である他のカラー液晶投写型ディスプレイ装
置の光学系を説明する模式図である。

【図６】 本発明による液晶投写型ディスプレイ装置の
第４実施例であるさらに他のカラー液晶投写型ディスプ
レイ装置の光学系を説明する模式図である。

【図７】 本発明による液晶投写型ディスプレイ装置の
第５実施例であるさらにまた他のカラー液晶投写型ディ
スプレイ装置の光学系を説明する模式図である。

【符号の説明】

１・・・・制御手段、１１・・・・同期分離回路、１２
・・・・クロマ回路、１３・・・・コントローラ、１４
・・・・極性反転回路、２・・・・光源、３・・・・集
光レンズ、３１・・・・ミラー、３２，３３・・・・ダ
イクロイックミラー、４・・・・１次元光変調手段、４
１，４２，４３・・・・それぞれ赤（Ｒ），緑（Ｇ），
青（Ｂ）に対応する１次元色光変調手段、４１０・・・
・シフトレジスタ、４１１・・・・サンプルホールド回
路、４１２・・・・１次元ＬＣＤアレイ、５・・・・ミ
ラー、６・・・・垂直偏向手段、５１，５２・・・・ダ
イクロイックミラー、５３・・・・ミラー、６０・・・
・ポリゴンミラー、６１・・・・ポリゴンミラー駆動装
置、６２・・・・振動ミラー、６３・・・・振動ミラー
駆動装置、７・・・・ｆ- θレンズ、８・・・・スクリ
ーン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向に延在する１本の水平光を生成
   する水平光生成手段と、 １水平走査分のビデオ信号により前記水平光を変調する
   １次元光変調手段と、 前記１次元光変調手段とこの１次元光変調手段で変調さ
   れた変調光を投写するスクリーンとの間に設けて前記ス
   クリーンへの前記変調光の投写角度を垂直方向に変化さ
   せる垂直偏向手段と、 前記１次元光変調手段に前記ビデオ信号の変調制御信号
   を与えると共に前記垂直偏向手段に前記変調光の投写角
   度を制御する偏向制御信号を与える制御手段と、 を備えたことを特徴とする液晶投写型ディスプレイ装
   置。
2. 【請求項２】 第１，第２，及び第３の色光に対応した
   水平方向に延在する３本の水平色光を生成する水平色光
   生成手段と、 前記第１の色光に対応したビデオ信号で前記第１の色光
   を変調する第１の１次元色光変調手段と、 前記第２の色光に対応したビデオ信号で前記第２の色光
   を変調する第２の１次元色光変調手段と、 前記第３の色光に対応したビデオ信号で前記第２の色光
   を変調する第３の１次元色光変調手段と、 前記第１の１次元色光変調手段と前記第２の１次元色光
   変調手段および第３の１次元色光変調手段によりそれぞ
   れ変調された３本の水平色光を合成して１次元の水平光
   束を得る水平色光合成手段と、 前記水平色光合成手段とこの水平色光合成手段で合成さ
   れた水平光束を投写するスクリーンとの間に設けて前記
   スクリーンへの前記水平光束の投写角度を垂直方向に変
   化させる垂直偏向手段と、 前記第１の１次元色光変調手段と前記第２の１次元色光
   変調手段および第３の１次元色光変調手段に前記ビデオ
   信号の変調制御信号を与えると共に前記垂直偏向手段に
   前記水平光束の投写角度を制御する偏向制御信号を与え
   る制御手段と、を備えたことを特徴とする液晶投写型デ
   ィスプレイ装置。