JPH06258636A - 投写型表示装置 - Google Patents

投写型表示装置

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JPH06258636A
JPH06258636A JP5044096A JP4409693A JPH06258636A JP H06258636 A JPH06258636 A JP H06258636A JP 5044096 A JP5044096 A JP 5044096A JP 4409693 A JP4409693 A JP 4409693A JP H06258636 A JPH06258636 A JP H06258636A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display device
optical
diffraction grating
dot
optical phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP5044096A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Amako
淳 尼子
Tomio Sonehara
富雄 曽根原
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP5044096A priority Critical patent/JPH06258636A/ja
Publication of JPH06258636A publication Critical patent/JPH06258636A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ドットノイズやドット欠陥が光学的に補間され
た投写型表示装置を提供することを目的とする。 【構成】本発明の投写型表示装置は、複数のドットマト
リクス表示体と、前記表示体と投写レンズの間に配置さ
れた複数の光学的位相フィルタとを備えて成ることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学的位相フィルタを備
えた投写型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ドットマトリクス表示体の後
ろに光学的位相フィルタを1枚だけ配置した構成の直視
型表示装置が提案されている(例えば、U.S.A. Patent
No. 5046827)。そこでは、透過型平面回折格子を光学
的ローパスフィルタとして機能させることにより、ドッ
トノイズが除かれて、見やすい映像が得られる旨が記述
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】広く知られているよう
に、回折格子型フィルタのMTF(Modulation Transfe
r Function)は光の波長に依存して変動する。それにも
かかわらず、この変動をいかに補正するかという点につ
いては、従来の表示装置では考慮されていなかった。こ
のために、色光毎にドットの回折像の位置が異なり、充
分な色再現性が得られなかった。この色ずれの現象は、
直視型表示装置よりも投写型表示装置において、より多
くの不快感を視認者へ与える。
【0004】本発明の目的はこれらの問題点を解決する
ものであって、簡便な手段により表示体におけるドット
の配列ならびにドットの欠陥が目立たない投写型表示装
置を提供するところにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の投写型表
示装置は、複数の色光と複数のドットマトリクス表示体
を有する投写型表示装置において、前記複数の色光の全
てを合成する以前に、光路上に、光学的位相フィルタを
少なくとも1枚配置して成ることを特徴とする。
【0006】本発明の第2の投写型表示装置は、前記第
1の表示装置において、前記光学的位相フィルタは、前
記表示体のドット構造に起因するドットノイズを除く所
定の位相分布を有する位相型回折格子であることを特徴
とする。
【0007】本発明の第3の投写型表示装置は、前記第
1の表示装置において、前記光学的位相フィルタは、前
記表示体のドット構造に起因するドットノイズを除く所
定の位相分布と、前記所定の位相分布とは別の位相分布
とを有する位相型回折格子であることを特徴とする。
【0008】本発明の第4の投写型表示装置は、前記第
2または第3の表示装置において、前記光学的位相フィ
ルタは、2値の位相分布を有する透過型回折格子である
ことを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、実施例により本発明の詳細を示す。
【0010】(実施例1)図1に本発明の構成を示す。
同図は、投写型液晶表示装置の光学系である。まず、こ
の光学系の構成について説明しておく。
【0011】本構成では、ランプ101からの光を曲面
ミラー102で集光して、ダイクロイックミラー10
3、104により、3つの色光(BGR)を得ている。
それぞれの色光は、対応する液晶表示体108、10
9、110を照明し、ふたたびダイクロイックプリズム
111で合成されて、投写レンズ112へ向かう。10
5、106、107は平面ミラーであり、RGBの色光
をそれぞれに対応する液晶表示体へ導くためにある。
【0012】液晶表示体はいずれも、TFT(薄膜トラ
ンジスタ)駆動方式のカラー液晶表示体である。ドット
数は320×220、ドットピッチは、副走査方向がpx=34
μm、主走査方向がpy=48μmである。ドットの配列
は、図3に示すように、走査線1本おきに半ピッチずれ
た配列(デルタ配列)である。
【0013】本発明の特徴は、液晶表示体とダイクロイ
ックプリズムの間に、色光毎にそれぞれ特性が異なる光
学的位相フィルタを配置した点にある。図1において、
113、114、115が光学的位相フィルタである。
【0014】本実施例では、光学的位相フィルタを表面
レリーフ型回折格子として作製した。この位相型回折格
子は、光学的ローパスフィルタとしての機能を有する。
すなわち、各ドットに対してその複製像を発生させ、こ
の複製像がドットとドットの継ぎ目(遮光部)を補間す
るように設計、配置されている。
【0015】回折格子のレリーフ形状は、一般には、矩
形状や正弦波形状であることが多いが、そうである必然
性はない。たとえば、必要とするMTF特性を制限条件
として加えて、反復計算(例えば、Science 220, 671-6
79(1983))により回折格子の位相構造を最適化すること
もできる。これらの設計事項は、表示装置の使用目的に
合わせて、ドットの周囲へどのように光を分散させるか
を考慮して決める。
【0016】図3から、色毎に発生するドットノイズを
解消するには、例えば図4に示すように、複製像を発生
させればよいことが分かる。すなわち、点像分布がこう
なるように、回折格子の位相分布を決定すればよいこと
になる。
【0017】われわれは、MTFの代わりに点像分布を
光束条件として与えて、反復計算によりフィルタの位相
分布を求めた。光束条件の与え方は、例えば、図4にお
いて、中心の点像の強度を1/4(図中の大きな丸)、
すぐ両側の2つの点像の強度を1/8、残りの6つの点
像の強度を1/12(図中の小さな丸)という具合であ
る。得られた位相分布を図5に示す。2値のレリーフ型
回折格子である。斜線部分の位相値が2.134ラジアン、
他の部分は0ラジアンである。この例では、標本数が3
2×32であるが、標本数を増やすことは可能である。
【0018】つぎに、回折格子の周期を決めよう。その
ためには、1次回折像(図4のA)の位置が重要にな
る。この位置を決めるには、ドットのピッチならびに開
口部の形状、面積を考慮する。
【0019】ここでは、1次回折像がドットの継ぎ目に
くるように決めた。この時、回折格子の周期gx、gy
次式で与えられる。
【0020】 gx=2λ[z+t/ns]/px ・・・・(1) gy=2λ[z+t/ns]/py ・・・・(2) ここで、λは波長、zは液晶表示体の表面から位相型回
折格子のレリーフ面までの距離、tとnはそれぞれ液晶
表示体の基板の厚みと屈折率、pxとpyはそれぞれ液晶
表示の縦横のドットピッチをあらわす。
【0021】本実施例では、z=5.0mm、t=1.2m
m、ns=1.46、px=34μm、py=48μmである。B
GRの色光の中心波長をそれぞれλB=0.45μm、λG
0.55μm、λR=0.61μm、とすると、回折格子の周期
はつぎのように求まる。
【0022】・色光Bに対して、gx=154μm、gy=1
09μm。
【0023】・色光Gに対して、gx=188μm、gy=1
33μm。
【0024】・色光Rに対して、gx=209μm、gy=1
48μm。
【0025】これらの回折格子の作製には、ホトポリマ
法や射出成形法が利用できる。例えば、成形材料の屈折
率を1.5とすると(波長依存はないとする)、位相値が
2.134ラジアンの時、回折格子のレリーフの高さhはつぎ
のように定まる。
【0026】・色光Bに対して、h=0.332μm。
【0027】・色光Gに対して、h=0.406μm。
【0028】・色光Rに対して、h=0.450μm。
【0029】本発明によれば、BGRの色光別に回折格
子を設計、作製することができるので、位相型回折格子
の光学的フィルタリング機能によるドットノイズ除去の
効果に加えて、新たに以下の効果が生まれる。
【0030】(1)BGRの色光別に回折格子を設計で
きるので、回折格子のフィルタリング特性の波長依存性
を軽減でき、いっそう高品位な映像が得られる。
【0031】(2)液晶表示体からプリズムまでの距離
をかせぐことにより回折格子を液晶表示体から離して
(5〜10mmくらい)配置できる。すなわち、回折格子
の周期が長くなり、最適計算に要する標本数をその分多
くとることができる。このため、設計の自由度が向上し
て、性能が高い回折格子が得られる。
【0032】(実施例2)図2に本発明の構成を示す。
同図は、実施例1とは異なる、投写型液晶表示装置の光
学系である。まず、この光学系の構成について説明して
おく。
【0033】本構成では、ランプ201からの光をミラ
ー202で集光して、ダイクロイックミラー203、2
04により、3つの色光(BGR)を得ている。それぞ
れの色光は、対応する液晶表示体207、208、20
9を照明し、ふたたびダイクロイックミラー210、2
11で合成されて、投写レンズ212へ向かう。20
5、206はミラーであり、RGBの色光を液晶表示体
へ導くためにある。なお、液晶表示体には実施例1と同
じものを使用したので、ここでは説明を省略する。
【0034】本発明の特徴は、液晶表示体とダイクロイ
ックミラー(色合成側)の間に、色光毎にそれぞれ特性
が異なる光学的位相フィルタを配置した点にある。図2
において、213、214、215が光学的位相フィル
タである。光学的位相フィルタには、実施例1と同じも
のを使用したので、ここでは説明を省略する。
【0035】なお、図2では、BGRの色光毎に光学的
位相フィルタを配置したが、例えば、3つのうちの2つ
の色光を合成した後に光学的位相フィルタを配置するこ
とも可能である。例えば、図2におけるBGの色光につ
いては、これらをダイクロイックミラー210で合成し
た後に光学的位相フィルタを配置するのである。こうす
れば、必要な光学的位相フィルタの数を2つに減らすこ
とができる。
【0036】本発明によれば、BGRの色光別に回折格
子を設計、作製することができるので、位相型回折格子
の光学的フィルタリング機能によるドットノイズ除去の
効果に加えて、新たに以下の効果が生まれる。
【0037】(1)BGRの色光別に回折格子を設計で
きるので、回折格子のフィルタリング特性の波長依存性
を軽減でき、いっそう高品位な映像が得られる。
【0038】(2)液晶表示体からダイクロイックミラ
ーまでの距離をかせぐことにより回折格子を液晶表示体
から離して(2〜100mmくらい)配置できる。すなわ
ち、回折格子の周期が長くなり、最適計算に要する標本
数をその分多くとることができる。このため、設計の自
由度が向上して、性能が高い回折格子が得られる。
【0039】(実施例3)本発明の特徴は、ドットノ
イズを除く位相分布と収差を補正する位相分布とを同
時に有する光学的位相フィルタを、実施例1または2の
投写型液晶表示装置の光学系へ配置した点にある。ここ
で問題にする収差とは、液晶表示体の構成要素である基
板の反りあるいは歪に起因するものである。
【0040】ドットノイズを除く位相分布をφ、収差を
補正する位相分布を△φで表すことにしよう。この時、
光学的位相フィルタに記録すべき位相分布φtotalは次
式で与えられる。
【0041】φtotal=φ+△φ ・・・・(3) この位相分布を量子化することにより、例えば、レリー
フ型回折格子として光学的位相フィルタを実現できる。
なお、液晶表示体の表示領域において、△φはゆるやか
に分布しているので、位置合わせに特別な配慮は必要と
しない。
【0042】以上、投写型液晶表示装置を引用しなが
ら、本発明の表示装置の実施例を紹介した。これらの他
にも、本発明は、プラズマ表示体やLEDアレイ表示体
を有する表示装置にたいしても、広く応用が可能であ
る。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、複数の色光と複数のド
ットマトリクス表示体を応用した投写型表示装置におい
て、光学的位相フィルタを用いてドットノイズおよびド
ット欠陥を除くことにより、心理評価値が高い映像を提
供することができる。
【0044】従来技術に対する本発明の特徴を以下にま
とめた。
【0045】(1)色光毎に設計、作製された光学的位
相フィルタを、全ての色光を合成する以前に、液晶表示
体から投写レンズに至る光路上に配置した点にある。こ
うすることにより、フィルタ特性の波長依存性を軽減で
き、映像の質を大幅に向上させることができる。
【0046】(2)ドットノイズを除く位相分布と収差
を補正する位相分布とを同時に有する光学的位相フィル
タを配置することにより、収差が除かれて、映像の質が
さらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例の構成図である。
【図3】液晶表示体におけるドットの配列を示す図であ
る。
【図4】光学的位相フィルタの回折像を示す図である。
【図5】光学的位相フィルタの位相分布を示す図であ
る。
【符号の説明】
101 ランプ 102 曲面ミラー 103 ダイクロイックミラー 104 ダイクロイックミラー 105 ミラー 106 ミラー 107 ミラー 108 液晶表示体(B) 109 液晶表示体(G) 110 液晶表示体(R) 111 ダイクロイックプリズム 112 投写レンズ 113 位相型回折格子(B) 114 位相型回折格子(G) 115 位相型回折格子(R) 201 ランプ 202 曲面ミラー 203 ダイクロイックミラー 204 ダイクロイックミラー 205 ミラー 206 ミラー 207 液晶表示体(B) 208 液晶表示体(G) 209 液晶表示体(R) 210 ダイクロイックミラー 211 ダイクロイックミラー 212 投写レンズ 213 位相型回折格子(B) 214 位相型回折格子(G) 215 位相型回折格子(R) 301 ドット 302 開口部分 303 遮光部分

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の色光と複数のドットマトリクス表示
    体を有する投写型表示装置において、前記複数の色光の
    全てを合成する以前に、光路上に、光学的位相フィルタ
    を少なくとも1枚配置して成ることを特徴とする投写型
    表示装置。
  2. 【請求項2】前記光学的位相フィルタは、前記表示体の
    ドット構造に起因するドットノイズを除く所定の位相分
    布を有する位相型回折格子であることを特徴とする請求
    項1に記載の投写型表示装置。
  3. 【請求項3】前記光学的位相フィルタは、前記表示体の
    ドット構造に起因するドットノイズを除く所定の位相分
    布と、前記所定の位相分布とは別の位相分布とを同時に
    有する位相型回折格子であることを特徴とする請求項1
    に記載の投写型表示装置。
  4. 【請求項4】前記光学的位相フィルタは、2値の位相分
    布を有する透過型回折格子であることを特徴とする請求
    項2または3に記載の投写型表示装置。
JP5044096A 1993-03-04 1993-03-04 投写型表示装置 Pending JPH06258636A (ja)

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JP5044096A JPH06258636A (ja) 1993-03-04 1993-03-04 投写型表示装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0752608A4 (en) * 1994-12-27 1998-01-14 Seiko Epson Corp PROJECTION TYPE VISUAL
KR100503209B1 (ko) * 1996-05-24 2005-10-27 소니 가부시끼 가이샤 투사형 액정표시장치

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