JPH07181513A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光による入力像を光電効果に依って投影像に
変換する画像表示装置の特に画像転写部を小型化するこ
とで装置全体の小型化、低価格化を実現する。 【構成】 複数の屈折率分布型レンズが光軸と平行に配
列されてなり、画像表示素子１６により与えられた入力
像が電気光学素子８の光導電層面上に等倍転写されるよ
う前記電気光学素子８と前記画像表示素子１６の間に配
置された画像転写素子２を具備することを特徴とする。 【効果】 画像転写距離を大幅に削減でき、画像劣化な
く画像転写を行えることで画質劣化なく小型、低価格の
画像表示装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光による入力像を光電効
果によって投影像に変換する画像表示装置の構成に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の電気光学素子を用いた画像
表示装置として画像表示素子上の画像を従来の転写レン
ズにより電気光学素子の光導電層（光電感応層）上に転
写する構成が主流である。しかし転写画像の画質劣化は
少ないものの、転写レンズその物が大きい上に転写距離
をさらに大きく取る必要があり装置が大型化してしまう
問題点があった。これを解決するため一部の文献では転
写レンズに変えて太さ数ミクロンで屈折率が中心部と周
辺部とで異なるファイバーを束ねたファイバー光プレー
ト（以下ＦＯＰと記す）により画像表示素子と光導電層
を直結する構成をとっている。これにより転写に要する
距離を数センチメートルに抑えることができ、装置の小
型化を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしＦＯＰにも問題
点が大きく分けて以下の３つが上げられる。

【０００４】（１） 第１に転写画像の劣化である。Ｆ
ＯＰは開口率が大きくできる反面、像面と離して構成す
るとピントがぼけてしまうことから像面を密着して構成
する必要がある。従ってファイバーの光を透過しない部
分、ファイバー間の部分が網状に現れこれ自体が画質を
劣化させる上に表示画像とのモアレも発生する可能性が
ある。また非常に多くのファイバーを束ねていく際に配
列に傾きがあると輝度むらが生じて画質を著しく劣化さ
せる。

【０００５】（２） 第２に装置の生産性、信頼性の問
題である。先に述べたようにＦＯＰは像面と離して構成
できないことからＦＯＰに直接画像表示装置の画像表示
面を設ける必要があり、また電気光学素子の光導電面も
同様にＦＯＰ面上に構成する必要がある。現在電気光学
素子の生産における歩留まりは決して楽観できる物では
ない上に硝子面にかえてＦＯＰを用いて画像表示素子と
直結すると機械的なストレスが増えることで更に悪化す
ることが容易に考えられる。

【０００６】（３） 第３にＦＯＰ自体の生産性であ
る。ＦＯＰの構成からくる生産にかかる工数が大きいこ
とと、ファイバーの折れや傾き等が原因となり生じる欠
陥による歩留まりの悪さから、価格が非常に高価になっ
てしまい商品化してもその市場は限られる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記画像転写装
置の小型化に関するもので、液晶層及び光導電層を備え
た電気光学素子を用いて光による入力像を光電効果に依
って投影像に変換する画像表示装置において、複数の屈
折率分布型レンズが光軸と平行に配列されてなり、画像
表示素子により与えられた入力像が前記電気光学素子の
光導電層面上に等倍転写されるよう前記電気光学素子と
前記画像表示素子の間に配置された画像転写素子を具備
することにより構成される。

【０００８】ここで上記画像表示素子は陰極線管、中で
も画像表示面が平坦なもの、あるいは液晶パネルと光源
と導光部から構成される。

【０００９】また前記複数の屈折率分布型レンズ間は光
吸収材が満たされている。更に前記電気光学素子と画像
転写素子間及び画像転写素子と前記画像表示素子間には
液体が充填されており、前記液体は前記電気光学素子と
画像転写素子間及び画像転写素子と前記画像表示素子間
を流動可能に設けられている。

【００１０】上記のように全てを液体で充填せずに画像
転写素子と前記画像表示素子間を冷媒が充填されている
構成でも成り立つ。その際には前記液体に温度変化が生
じた際にその屈折率が変化しても画像転写素子と前記画
像表示素子間の光学的距離が変わらないよう画像転写素
子と前記画像表示素子間の機械的な距離を調整可能に構
成されるか、前記電気光学素子と画像転写素子間の距離
を調整可能に構成されている。

【００１１】上記以外に前記電気光学素子と画像転写素
子間に設けられた窓材と前記画像表示素子間が液体によ
り充填されている。更に前記液体は前記窓材と画像転写
素子間及び画像転写素子と前記画像表示素子間を流動可
能に設けられても構成できる。

【００１２】

【作用】この様に本発明によって構成することで従来の
転写レンズによる構成に比べて画像転写に要する光路長
だけでなく転写レンズそのものの大きさをも小型化でき
ることから装置全体の大幅な小型化が可能となる。その
上画像表示装置の画像表示面と画像転写素子、また電気
光学素子の光導電面と画像転写素子の間は非接触で構成
されていることから接触して構成する際に生じるストレ
ス、または各素子に生じる温度差によるストレスがなく
生産性、信頼性においても問題はない。

【００１３】また、本発明による画像転写素子は小さな
転写レンズの集合体と見なせることから、ＦＯＰのよう
に画像転写素子の形が転写画像に現れることはなく、良
好な転写画像を得ることが出来る。

【００１４】画像転写素子の生産性もＦＯＰのファイバ
ー径が数マイクロメートルなのに比べて本発明における
画像転写素子の屈折率分布型レンズ一つの径は１ミリ前
後と取扱いも容易となり、画像転写素子自体の生産性に
ついても問題ない。

【００１５】上記通り画像表示装置は陰極線管でも液晶
パネルでも可能である。陰極線管では屈折率分布型レン
ズの焦点深度が浅いことと陰極線管からの光の集光効率
を考慮して画像表示面は平坦であることが必要である。
陰極線管を用いれば高解像な光画質な映像を容易に提供
できる上に数々の異なった入力周波数への対応も容易で
ある。また液晶パネルを画像表示装置に用いれば陰極線
管によるそれよりも小型化が可能である。

【００１６】前記複数の屈折率分布型レンズ間は光吸収
材が満たされていることで屈折率分布型レンズの開口数
よりも大きな入射角をもった光が屈折率分布型レンズを
出て迷光となり、隣接する屈折率分布型レンズに入射し
て生じる画質の劣化を防止している。

【００１７】また一般に光が空気中から硝子面に入射す
る際に数％の光が入射面において反射される。本発明に
おいては画像転写距離が短く、特に陰極線管のように発
光角の広い光源を用いる際には入射角の大きい光が入射
する。このため画像転写素子表面での反射率が大きくな
ってこれが有害光となり転写画像のコントラスト劣化を
生じる。従って前記電気光学素子と画像転写素子間及び
画像転写素子と前記画像表示素子間が空気の場合にはそ
れぞれの入射面、出射面に反射防止膜を設けることは最
低必要になる。しかし反射防止膜でも入射角が大きく反
射防止膜の最適入射角と異なる光が入射した際には必ず
しも最適とはいえない。

【００１８】したがって入射角の大きい光が入射する構
成においては電気光学素子と画像転写素子間及び画像転
写素子と前記画像表示素子間に液体を充填することで空
気層が介在しなくなり、液体の屈折率は空気よりも硝子
のそれに近く設定されていることから硝子表面での反射
を大幅に削減できる。但しこの時何らかの要因により液
体の温度が変化すると液体の屈折率が変化することか
ら、光学的な光路長が変化して結像位置にずれが生じ解
像度が劣化してしまう。特に本発明の複数の屈折率分布
型レンズからなる画像転写素子に用いた場合、これによ
る転写画像はいくつかの屈折率分布型レンズの転写した
画像が重なって構成されいることから転写倍率が等倍か
ら変化するとそれぞれのレンズで転写位置がずれて合成
されることとなり顕著に画質劣化が生じる。この原因に
よる画質劣化を最小限に抑えるには画像転写素子を電気
光学素子の光導伝層面と画像表示素子の画像表示面から
光路長が等しくなるよう中心に配置することが必要とな
る。具体的には画像転写素子と電気光学素子間、画像表
示素子と画像転写素子間にある液体の屈折率が等しくな
れば良い、すなわち液体の温度が等しく保てば良いこと
から画像転写素子と電気光学素子間、画像表示素子と画
像転写素子間にある液体を流動可能に設けて対処する。

【００１９】上記のように画像転写素子と電気光学素子
間、画像表示素子と画像転写素子間の全てを液体で充填
せずに画像転写素子と画像表示素子間を空気が介在しな
いように液体で充填されている構成でも成り立つ。この
時先に述べた全てを液体で充填する場合と比べて画像転
写素子の出射面、電気光学素子の入射面での表面反射は
反射防止膜だけとなることから転写画像のコントラスト
は多少劣るが、構造が簡単となる、電気光学素子にスト
レスがかからない等の長所もある。その際には前記液体
に温度変化が生じた際にその屈折率が変化しても画像転
写素子と画像表示素子間の光学的距離が変わらないよう
画像転写素子と前記画像表示素子間の機械的な距離を調
整可能に構成されるか、あるいは液体を充填した部分の
機械的距離を変化させるには構造が複雑となるため電気
光学素子と画像転写素子間の距離を調整可能にして液体
の屈折率が変化することで生じる画像転写素子と画像表
示素子の光学的距離の変化分と同じだけ光路長を変化さ
せて画像転写素子の屈折率分布型レンズの転写倍率が異
なって生じる画質劣化を抑えることが出来る。

【００２０】これら以外に電気光学素子と画像転写素子
を結ぶ光軸が垂直になるよう平行平面板である窓材が設
けられており、この窓材と画像表示素子間および画像転
写素子と画像表示素子間に空気層が介在しないように液
体が充填されていることでも構成できる。この時電気光
学素子の入射面と窓材出射面は反射防止膜を施すとして
も全てを液体で充填する場合と比較して転写画像の画質
劣化は大きくなるが電気光学素子とは非接触であること
から電気光学素子にかかるストレスはない。

【００２１】また電気光学素子と窓材間の光路長を短く
設定することで先に述べた電気光学素子と画像転写素子
間および画像転写素子と前記画像表示素子間を液体で充
填して構成した場合と同じように画像転写素子と電気光
学素子間、画像表示素子と画像転写素子間にある液体を
流動可能に設けることで液体の温度変化により生じる光
路長変化による画質劣化に対処できる。

【００２２】以上のように本発明に依れば画質の劣化を
最小限に抑えながらも転写光学素子および転写に要する
光路長を大幅に短縮することが可能となり、画像表示装
置全体の小型化が実現できる。また生産性においても問
題ないことから装置の価格を大幅に抑えて市場に提供す
ることが出来る。

【００２３】

【実施例】

（実施例１）以下本発明ついて実施例をあげて説明す
る。本発明第一の実施例の構成図を図１に、本実施例の
電気光学素子８の構成説明図を図２に、本実施例の画像
転写素子２１の構成説明図を図３に示す。

【００２４】１は第一の光源装置を示し、２の光源と光
源２から発せられる光をその開口方向に出射するよう設
けられた反射鏡３とからなる。光源装置１から出射され
る光の光軸に対し斜めに設けられたコールドミラー４に
より光源２から射出された光の内、赤外成分が除去され
る。コールドミラー４により反射された赤外光を除く光
は光路上に配置された紫外線除去フィルター５を透過す
ることによって紫外成分が除去される。前記コールドミ
ラー４、紫外線除去フィルター５を経ることで可視成分
だけになった光は偏光ビームスプリッター６に入射す
る。

【００２５】偏光ビームスプリッター６は２つの硝子材
の境界面に誘電体による多層膜を施す、あるいは誘電体
による多層膜を施した平行平面板を液体の中に設けて構
成されており、入射した光のうち入射光及び誘電体多層
膜面７の垂線を含む入射面に対し平行な方向に振動する
偏光成分の光（以下、Ｐ偏光と記す）は誘電体多層膜面
７を透過し、これに垂直な振動方向を持つ偏光成分の光
（以下、Ｓ偏光と記す）は誘電体多層膜面７により反射
せしめられる。従って偏光ビームスプリッター６に入射
した可視光のうちＰ偏光の光は装置外へ導かれ、Ｓ偏光
の光だけが誘電体多層膜面７によって反射され電気光学
素子８に入射する。図２にあるように電気光学素子８は
硝子基盤８ａ，８ｇ、透明電極８ｂ，８ｆ、液晶層８
ｃ、遮光層８ｄ、光導電層８ｅからなり、光導電層８ｅ
に光の照射がないときは印加電圧の大部分は光導電層８
ｅの抵抗が液晶層８ｃの抵抗より大きいことから光導電
層８ｅにかかり液晶層８ｃには電気光学効果は生じな
い。光導電層８ｅに光が照射されると光導電層８ｅの抵
抗が下がり液晶層８ｃに電圧が加わり電気光学効果が加
わる。

【００２６】従って光導電層８ｅに光が照射されていな
い場合には偏光ビームスプリッター６により導かれたＳ
偏光の光は硝子基盤８ａ、透明電極８ｂ、液晶層８ｃを
透過した後に遮光層８ｄにより反射せしめられる。遮光
層８ｄに反射され逆の光路、すなわち液晶層８ｃ、透明
電極８ｂ、硝子基盤８ａを透過し再び偏光ビームスプリ
ッター６に入射するが液晶層８ｃに電気光学効果が生じ
ていないので光の偏光方向は変化せずＳ偏光のままであ
ることから、先に述べた理由により誘電体多層膜面７で
反射されて投写レンズ９には入射しない。一方光導電層
８ｅに光が照射された場合にも偏光ビームスプリッター
６により導かれたＳ偏光の光は硝子基盤８ａ、透明電極
８ｂ、液晶層８ｃを透過した後に遮光層８ｄにより反射
せしめられ液晶層８ｃ、透明電極８ｂ、硝子基盤８ａを
透過し再び偏光ビームスプリッター６に入射する。しか
し液晶層８ｃに電気光学効果が生じているので光の偏光
方向は９０度変化しＰ偏光となって先に述べた理由によ
り誘電体多層膜面７を透過して投写レンズ９に入射す
る。

【００２７】投写レンズ９は電気光学素子８上の画像を
拡大投写する位置に配置されている。従って電気光学素
子８において光導伝層８ｅに光の照射された部分に相当
する液晶層８ｃを透過した光は投写レンズ９によりスク
リーン１０に投写され白表示となり、光導伝層８ｅに光
の照射されていない部分に相当する液晶層８ｃを透過し
た光は投写レンズ９に入射しないことからスクリーン１
０上では黒表示となる。つまり光導伝層８ｅに画像を光
学的に書き込めばスクリーン１０に拡大投写される訳で
ある。

【００２８】次にこの光導伝層８ｅに画像を光学的に書
き込む書き込み光学系について説明する。１１は書き込
み光源装置であり、先に述べた１の光源装置と同様に光
源１２と光源１２から発せられる光をその開口方向に出
射するよう設けられた反射鏡１３とからなる。但しこの
時光源１２の出力は光源２の出力よりも小さい。

【００２９】光源装置１２から発せられた光は赤外光の
一部のみ反射するダイクロイックミラー１４に反射せし
められ、除去しきれなかった紫外線を除くための紫外線
除去フィルター１５を透過することで赤外光の一部のみ
が画像表示素子１６に入射する。この画像表示素子１６
は透過型液晶パネル１７と、図にはない駆動回路を実装
され透過型液晶パネル１７の開口部に相当する部分にパ
ネル開口部より大きな開口部を備えた基盤１８と、透過
型液晶パネル１７の入射側と出射側には互いの偏光方向
が直行する方向に透過軸を持つ入射側偏光板１９、出射
側偏光板２０が備えられている。ここでは外部より信号
がない、或いは白表示の信号が与えられた場合には入射
側偏光板を透過した光は液晶により偏光方向が９０度ね
じられて出射側偏光板２０を透過する。また、外部より
黒表示の信号が与えられた場合には入射側偏光板１９を
透過した光は液晶により偏光方向が変わらず出射側偏光
板２０により吸収され遮光される。この信号による光の
偏光方向の変化を部分的に変えることで画像を表示する
事が出来る。

【００３０】光源装置１２から発せられ、画像表示素子
１６において白表示にあたる部分を透過した光は画像転
写素子２１に入射する。この画像転写素子２１は画像表
示素子１６と電気光学素子８とを結ぶ光軸上に配置され
ており、図３に有るように円筒状の屈折率分布型レンズ
２２が複数光軸と平行に配列されてレンズとレンズの間
隙にはレンズを抜けた不要光を吸収するため光吸収材と
して黒色のシリコーン樹脂２３が充填されている。なお
屈折率分布型レンズ２２は中心から周辺にかけて屈折率
分布を有し、求められる光の波長において正立等倍像が
得られるように光軸方向の長さを設定している。

【００３１】この画像転写素子２１の物体面に相当する
位置に透過型液晶パネル１７が、像面に相当する位置に
電気光学素子８の光導伝層８ｅが来るよう配置されてい
ることから画像表示素子１６の白表示部を抜けた光は光
導伝層８ｅに到達し、この時光導伝層８ｅに透過型液晶
パネル１７上に表示された画像の正立像が転写されるこ
とになる。

【００３２】この様にして先に述べたように電気光学素
子８、偏光ビームスプリッター６、投写レンズ９の作用
により、透過型液晶パネル１７の画像がスクリーン１０
上に拡大投写される。

【００３３】本実施例において示した電気光学素子を用
いた画像表示装置は従来から提案、商品化されている。
大きくは図４に示した一つの転写レンズ２４により画像
を転写する構成、図５に示したファイバー光プレート２
５を用いた構成があげられるが前者は解像度が良好であ
る一方で図４からも明らかなように長い転写距離が必要
であること、明るく設計すると転写レンズ２４そのもの
も大きくなり装置全体が大きく高価になってしまうとい
う短所がある。後者においてはファイバー光プレート２
５は最も短い距離で画像の転写が可能、開口数が大きく
取れることから明るいが物体面である透過型液晶パネル
１７、像面がファイバー光プレート面に密着していない
と解像度が著しく劣化してしまう。従って電気光学素子
８の硝子基盤８ｇに変えて作り込む必要があるが、とも
に製造工程での不良率が高いため非常に高価な物になっ
てしまう。また電気光学素子８側と画像表示素子１６側
のファイバー光プレートを繋げるがファイバー間でモア
レが発生して画質を劣化させる。

【００３４】本発明によれば画像転写素子２１は小さな
転写レンズの集合体と考えられ、転写レンズ２４を用い
た場合に比べ短縮することが可能である。またファイバ
ー光プレート２５に比べると劣るが転写レンズ２４に比
べ開口数を大きくしやすく、明るい転写画像が得られ
る。

【００３５】また転写するに当たりファイバー光プレー
ト２５の様に電気光学素子８、画像表示素子１６に密着
させる必要がないことから生産性において有利である。
また屈折率分布型レンズは既に本実施例のように多数の
配列ではないが１列または２列のものが複写機、ファッ
クスの画像転写系に用いられており生産性についても問
題はない。したがって明るく高解像の画像を短い距離で
転写できるとともに生産性においても問題のないことか
ら小さく、安価でありながら良好な画像を得られる画像
表示装置を提供できる。

【００３６】なお本実施例において書き込み光を赤外光
としたがこれに限定される物でなく電気光学素子の最適
波長に合わせて設定してなることは言うまでもない。

【００３７】ここで図６に示したように本実施例におけ
る光源装置１２、ダイクロイックフィルター１４、紫外
線除去フィルター１５、画像表示素子１６を陰極線管１
７に置き換えることが出来る。ただしこの陰極線管２６
は画像転写素子２１の焦点深度内に画像表示面がある必
要があることから画像表示面は平坦である。また用いら
れる蛍光体は電気光学素子８の特性に適した波長の光を
その発光特性に備えているものである。 （実施例２）以下本発明の第２の実施例について説明す
る。本発明第２の実施例の構成図を図７に示す。

【００３８】本実施例は第一の実施例と読み出し光学
系、すなわち光源装置１、偏光ビームスプリッター６、
電気光学素子８、投写レンズ９は同じ構成を有している
が、画像表示素子１６、書き込み光源装置１２にかえて
平坦な画像表示面を備えた陰極線管２６としている。こ
の画像表示素子である陰極線管２６と画像転写素子２１
は陰極管２６の画像表示部に相当する部分と画像転写素
子２１の入射側有効部に相当する部分に開口を持つ筐体
２７で結合されており、その内部は液体２８が充填され
ており陰極線管２６と画像転写素子２１間に空気層が介
在しない構成となっている。

【００３９】また画像転写素子２１と電気光学素子８も
同様に画像転写素子２１の出射側有効部に相当する部分
と電気光学素子８の光導伝層８ｅの有効部に相当する部
分に開口を持つ筐体２９で結合されており、その内部は
液体３０が充填されており画像転写素子２１と電気光学
素子８の間に空気層が介在しない構成となっている。た
だし液体２８、３０は温度変化が生じると体積変化を伴
うため、変化した体積を吸収するために体積変化吸収手
段３１をそれぞれの筐体２７、２９に備えている。

【００４０】このように本実施例によれば液体２８、３
０で空気層を排除することで硝子との屈折率の差を小さ
く設定し、境界面での反射による透過率の低下、迷光に
よる転写画像のコントラスト低下を抑えることが出来、
良好な画像を得ることが出来る。

【００４１】また本実施例において液体の温度変化が大
きくなければ上記構成で問題ないが、温度上昇とともに
液体の屈折率の変化による光学的な光路長が変化するこ
とで転写画像に劣化が生じる。特に温度上昇は陰極線管
２６の発熱によるものが大きいため陰極線管２６と画像
転写素子２１間の液体２８が画像転写素子２１と電気光
学素子８間の液体３０に比べて高くなる。この時液体２
８は温度上昇による体積変化とともに屈折率の変化を伴
う。例えば液体２８にエチレングリコールを用いたとき
にｎe は２３度で１．４３３７、４０度で１．４２２８
と変化をすることにより陰極線管２６と画像転写素子２
１間の液体２８の光軸方向の長さをｄ１とすれば２３度
の時に比べて実質的に光路長は

【００４２】

【数１】

【００４３】だけ変化し、物体面と画像転写素子２１の
距離が変わることで画像転写素子２１と像面の位置も変
化することから光導伝層８ｅに形成される転写画像に劣
化が生じる。特に本発明の画像転写素子２１は複数の円
筒状の屈折率分布型レンズ２２からなっていることから
画像表示面と画像転写素子２１の入射面との光学的距離
ｄ２と画像転写素子２１の出射面と光導伝層８ｅとの光
学的距離ｄ３が異なると１対１の関係が崩れて隣合うレ
ンズの像がずれて重なり合うことから顕著に画質劣化が
生じることが知られている。一方ｄ２、ｄ３に設計値と
のかい離が生じても２つの距離の差が小さければｄ２と
ｄ３に差がある場合よりも画質に与える影響は小さい。

【００４４】従って熱の発生が予想できる場合には図８
のように液体２８、３０が対流可能なよう筐体３２を画
像転写装置２１の有効部よりも充分大きく構成すること
により熱の片寄りを抑える。すなわちｄ２とｄ３の差が
温度変化が生じても大きくなりにくいことから転写画像
の劣化を生じにくくできる。ここに更に対流が進むよう
に筐体３２の強制的に液体の対流を可能にする装置を設
けておけば効果をよりあげることが出来ることは明かで
ある。

【００４５】このように筐体が１つで液体の対流が可能
なことから冷却を行うについても筐体３２に放熱の為の
壁を設けるなどの手段を設ける、これにファンで空冷す
るなどの強制空冷を行っても画像表示面と画像転写素子
間と画像転写素子２１と電気光学素子８の間に温度差が
生じにくく出来ることから環境が変わっても安定して良
好な転写画像を光導伝層８ｅに転写できる。

【００４６】また図９に示した実施例では画像表示素子
である陰極線管２６と画像転写素子２１は陰極線管１７
の画像表示部に相当する部分と画像転写素子２１の入射
側有効部に相当する部分に開口を持つ筐体３４で結合さ
れており、その内部は液体２８が充填されており陰極線
管２６と画像転写素子２１間に空気層が介在しない構成
となっている。また画像転写素子２１と電気光学素子８
も同様に画像転写素子２１の出射側有効部に相当する部
分と電気光学素子８の光導伝層８ｅの有効部に相当する
部分に開口を持つ筐体３５で結合されており、その内部
は液体３０が充填されており画像転写素子２１と電気光
学素子８の間に空気層が介在しない構成となっている。
しかも筐体３４、３５はそれぞれ２体化されて構成され
ており筐体３４は前筐体３４ａと後筐体３４ｂとその間
にエラストマー３６が光軸方向に温度変化とともに伸縮
自在に備えられている。

【００４７】筐体３５についても同様に前筐体３５ａ、
後筐体３５ｂ、エラストマー３７からなっている。この
エラストマー３６、３７は液体２８、３０が温度上昇と
ともに屈折率を変化させることで陰極線管２６と画像転
写装置２１までの距離、画像転写装置２１と電気光学素
子８までの距離が光学的に変化する場合に常温時の光学
的距離と等しくなるよう光軸方向に伸縮する。すなわち
液体の温度変化に対する屈折率の差をΔｎ、エラストマ
ーの温度変化に対する光軸方向の長さ変化量をΔｄ、常
温時の液体の光軸方向の長さをｄ１とすれば以下の関係
が成り立つことになる。

【００４８】

【数２】

【００４９】この様に構成することで温度変化が生じて
も良好な転写画像を得ることが出来る。この時各筐体は
体積変化吸収手段３８を備えていることは言うまでもな
い。

【００５０】またエラストマーは筐体３４、３５の中心
に必ずしもある必要はなく、端面にあっても構成するこ
とが出来る。

【００５１】更に図１０、図１１は図８の実施例に図９
の実施例と同様に光学距離補正手段を備えた画像転写部
の構造を示す。ここで常に陰極線管２６の画像表示面か
ら画像転写素子２１の入射面までの光学的距離、画像転
写素子２１の出射面から光導伝層８ｅまでの光学的距離
は等しくなるよう構成されている。

【００５２】またここまでの実施例においてエラストマ
ーで光軸方向の長さを変化させたが、温度で体積の変化
するものであればこれに変えて用いることは可能であ
る。また筐体を体積変化可能な例えば蛇腹構造を持つも
のとし、液体の温度変化による光学的な距離の変化を吸
収するため送り機構を合わせ持って同様な効果を得るこ
とも可能である。

【００５３】（実施例３）以下に、本発明の第３の実施
例について説明する。本発明第３の実施例の構成図を図
１２に示す。

【００５４】本実施例は第一、第２の実施例と読みだし
光学系は同じ構成を有しており、画像表示素子を陰極線
管２６としている。この画像表示素子である陰極線管２
６と画像転写素子２１は第２の実施例同様で陰極線管１
７の画像表示部に相当する部分と画像転写素子２１の入
射側有効部に相当する部分に開口を持つ筐体２７で結合
されており、その内部は液体２８が充填されており陰極
線管２６と画像転写素子２１間に空気層が介在しない構
成となっている。

【００５５】一方画像転写素子２１と電気光学素子８の
間には書き込み光を透過する特性を有する平行平面板４
５が光軸上に、光軸に対して垂直に設けられている。こ
の平行平面板の有効部と画像転写素子２１の出射側有効
部に相当する部分の有効部に相当する部分に開口を持つ
筐体４６で結合されており、その内部は液体４７が充填
されており画像転写素子２１と平行平面板４５の間に空
気層が介在しない構成となっている。ただし平行平面板
４５と電気光学素子８の硝子基盤８ｆとの空気間の距離
は画像転写素子２１と平行平面板４５の間の液体で充填
された距離に比べて小さく設定しされている。

【００５６】この様に構成すると平行平面板４５と電気
光学素子８間に空気層が出来てしまうことにより境界面
での有害光の発生が見込まれる。しかし電気光学素子８
に読み出し光として光源装置１から非常に高輝度な光が
照射された場合に、電気光学素子８は必ずしも１００％
の光を反射出来るわけでなく一部は吸収され熱に変わり
電気光学素子８の読み出し側を加熱する。この温度上昇
が大きい場合、第２の実施例のように液体を書き込み側
に直接接触させると電気光学素子８の読み出し側と書き
込み側とでの温度差が大きくなり電気光学素子８にスト
レスが発生し、最終投写画像の画質劣化につながること
が予想される。従って本実施例によれば電気光学素子８
に液体を直接接触させないため電気光学素子８にかかる
ストレスを極力抑えながらも他の画像転写光学系で生じ
る境界面での光学的損失、有害光の発生を抑えて良好な
転写画像が得られる。

【００５７】本実施例でも第２の実施例同様に液体の温
度変化にともなう光学性能維持のための手段が応用可能
なことは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本実施例によれば、液晶層
及び光導電層を備えた電気光学素子を用いて光による入
力像を光電効果に依って投影像に変換する画像表示装置
において、複数の屈折率分布型レンズが光軸と平行に配
列されてなり画像表示素子により与えられた入力像が前
記電気光学素子の光導電層面上に等倍転写されるよう前
記電気光学素子と前記画像表示素子の間に配置された画
像転写素子を具備して構成されることで画質劣化なく画
像転写光学系の小型化による装置全体の小型化が可能と
なる。また同時に装置の小型化、転写光学素子の生産性
を確保することで装置をより安価に提供できる。

【００５９】また画像表示素子は陰極線管、なかでも画
像表示面が平坦なもの、あるいは液晶パネルと光源と導
光部から構成されるもの応用可能である。

【００６０】更に前記電気光学素子と画像転写素子間及
び画像転写素子と前記画像表示素子間には液体が充填さ
れていることで転写画像のコントラスト低下を阻止でき
る。

【００６１】この液体は前記電気光学素子と画像転写素
子間及び画像転写素子と前記画像表示素子間を流動可能
に設けられている。全てを液体で充填せずに画像転写素
子と前記画像表示素子間を冷媒が充填されており、画像
転写素子と前記画像表示素子間の機械的な距離を調整可
能に構成されるか、前記電気光学素子と画像転写素子間
の距離を調整可能に構成されている。前記電気光学素子
と画像転写素子間に設けられた窓材と前記画像表示素子
間が液体により充填されており、前記窓材と画像転写素
子間及び画像転写素子と前記画像表示素子間を流動可能
に設けられいる等の構成を取ることで温度変化が生じた
ときにも良好な画像をスクリーン上に提供することを可
能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である画像表示装置の構
成を示す図

【図２】同画像表示装置の電気光学素子の構成を説明す
るための図

【図３】同画像表示装置の画像転写素子の構成を説明す
るための図

【図４】本発明において転写レンズにより画像を転写す
る構成の電気光学素子を用いた画像表示装置の構成図

【図５】本発明においてファイバー光プレートにより画
像を転写する構成の電気光学素子を用いた画像表示装置
の構成図

【図６】本発明において画像表示部に陰極線管を用いた
構成を示す図

【図７】本発明の第２の実施例である画像表示装置の斜
視図

【図８】同画像表示装置に用いられる温度保証を考慮し
た画像転写部の一例を示す図

【図９】同画像表示装置に用いられる温度保証を考慮し
た画像転写部の第２の例を示す図

【図１０】同画像表示装置に用いられる温度保証を考慮
した画像転写部の第３の例を示す図

【図１１】同画像表示装置に用いられる温度保証を考慮
した画像転写部の第４の例を示す図

【図１２】本発明の第３の実施例である画像表示装置の
構成を示す図

【符号の説明】

１ 第一の光源装置 ２、１２ 光源 ３、１３ 反射鏡 ４ コールドミラー ５、１５ 紫外線除去フィルター ６ 偏光ビームスプリッター ７ 誘電体多層膜面 ８ 電気光学素子 ８ａ、８ｇ 硝子基盤 ８ｂ，８ｆ 透明電極 ８ｃ 液晶層 ８ｄ 遮光層 ８ｅ 光導伝層 ９ 投写レンズ １０ スクリーン １１ 書き込み光源装置 １４ ダイクロイックミラー １６ 画像表示素子 １７ 透過型液晶パネル １８ 基盤 １９ 入射側偏光板 ２０ 出射側偏光板 ２１ 画像転写素子 ２２ 屈折率分布型レンズ ２３ 黒色シリコーン樹脂 ２４ 転写レンズ ２５ ファイバー光プレート ２６ 陰極線管 ２７、２９、３２、３４、３５、３９、４２、４６ 筐
体 ２８、３０、４７ 液体 ３１、３３、３８、４１、４３ 体積変化吸収手段 ３４ａ、３５ａ、３９ａ 前筐体 ３４ｂ、３６ｂ、３９ｃ 後筐体 ３９ｂ 中筐体 ３６、３７、４０、４４ エラストマー ４５ 平行平面板

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層及び光導電層を備えた電気光学素
   子を用いて光による入力像を光電効果によって投影像に
   変換する画像表示装置において、複数の屈折率分布型レ
   ンズが光軸と平行に配列されてなり、画像表示素子によ
   り与えられた入力像が前記電気光学素子の光導電層面上
   に等倍転写されるよう前記電気光学素子と前記画像表示
   素子の間に配置された画像転写素子を具備することを特
   徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 画像表示素子は画像表示面が平坦な陰極
   線管であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装
   置。
3. 【請求項３】 画像表示素子は液晶パネルと光源と導光
   部から成ることを特徴とする請求項１記載の画像表示装
   置。
4. 【請求項４】 画像転写素子の複数の屈折率分布型レン
   ズ間には光吸収材で満たされていることを特徴とする請
   求項１記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 電気光学素子と画像転写素子間及び画像
   転写素子と前記画像表示素子間には液体が充填されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 液体は前記電気光学素子と画像転写素子
   間及び画像転写素子と前記画像表示素子間を流動可能に
   設けられていることを特徴とする請求項５記載の画像表
   示装置。
7. 【請求項７】 画像転写素子と前記画像表示素子間は液
   体が充填されていることを特徴とする請求項１記載の画
   像表示装置。
8. 【請求項８】 液体に温度変化が生じた際にその屈折率
   が変化しても画像転写素子と前記画像表示素子間の光学
   的距離が変わらないよう画像転写素子と前記画像表示素
   子間の機械的な距離を調整可能に構成されていることを
   特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 液体に温度変化が生じた際にその屈折率
   が変化しても画像転写素子と前記画像表示素子間の光学
   的距離と前記電気光学素子と画像転写素子間の光学的距
   離が等しくなるよう前記電気光学素子と画像転写素子間
   の距離を調整可能に構成されていることを特徴とする請
   求項７記載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 電気光学素子と画像転写素子間に設け
    られた窓材と前記画像表示素子間は液体が充填されてい
    ることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 液体は前記窓材と画像転写素子間及び
    画像転写素子と前記画像表示素子間を流動可能に設けら
    れていることを特徴とする請求項１０記載の画像表示装
    置。