JPH1031168A - カラー画像表示装置 - Google Patents

カラー画像表示装置

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JPH1031168A
JPH1031168A JP18608296A JP18608296A JPH1031168A JP H1031168 A JPH1031168 A JP H1031168A JP 18608296 A JP18608296 A JP 18608296A JP 18608296 A JP18608296 A JP 18608296A JP H1031168 A JPH1031168 A JP H1031168A
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JP
Japan
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mirror
color
light
dmd
incident
Prior art date
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JP18608296A
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Inventor
Hiroyuki Takamatsu
弘行 高松
Yoshiro Nishimoto
善郎 西元
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 変形可能ミラーデバイス(DMD)を用いて
カラー画像を表示するカラー画像表示装置において、従
来装置に比べ小型化と低価格化を図ること。 【解決手段】 DMD11の2次元配列された各ミラー
12に、入射光として3原色光R,G,Bを同時に、各
波長ごとに異なる角度にて入射させる光照射手段19
と、DMD11の各ミラーに関し、画像信号に基づい
て、表示画像における所定画素に対応する位置のミラー
をアドレス指定するとともに、DMD11に対して予め
一定に定めた特定方向に、表示色に応じて前記各入射光
を順に各所定時間だけ反射させるべく、アドレス指定し
たミラーの傾斜角度及び傾斜保持時間の制御を行うミラ
ー制御手段と、前記アドレス指定されたミラーからの前
記特定方向に進む反射光のみを抽出する光学手段22
と、前記抽出された反射光を結像し、そのカラー画像を
表示する表示手段25とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】変形可能ミラーデバイス(D
MD:Deformable Mirror Device、あるいはDigital Mi
cromirror Divice)は、半導体デバイスであって、表示
用の入射光が照射されるデバイス表面に微小なミラー
(サイズ:例えば四角形で1辺が16〜20μm程度)
を2次元配列し、画像信号に応じて各ミラーを静電気力
で傾斜させて入射光を選択的に反射させるようにした光
変調デバイスである。このデバイスの傾斜させた各ミラ
ーからの反射光が光学系により結像されてスクリーン上
に画像が形成される。この発明は、変形可能ミラーデバ
イスを用いてカラー画像を表示するカラー画像表示装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、前記変形可能ミラーデバイス(以
下、DMDという)を用いたカラー画像表示技術として
は、文献「O plus E,No.179(1994年10
月),90〜94頁,“DMDとそのディスプレイへの応
用”」に、以下の従来技術1及び2が紹介されている。
【0003】すなわち、図5は従来技術1としてのカラ
ー画像表示装置の構成を示す図である。同図において、
51はデバイス表面に2次元配列された多数のミラーを
有するDMD、52は色表示用白色光源、53は図示し
ない駆動用モータによって回転させる回転色フィルタ円
板、54は投影レンズ、55はスクリーン、56は光吸
収板である。前記回転色フィルタ円板53は、光の赤色
成分,緑色成分,青色成分各々のみを透過する3つの色
フィルタが120°の中心角度を有する扇形に形成され
ている。前記DMD51のアルミニウム合金よりなる四
角形の各ミラーは、この例では768×576の画素数
を構成すべく2次元配列されている。
【0004】前記構成になるカラー画像表示装置のDM
D51においては、1フィールド周期(1制御周期)ご
とに、画像信号に基づいて、2次元配列された全ミラー
のうちから、画像の形を作りだすための所要画素に対応
する位置のミラー(一般には複数個)がアドレス指定さ
れ、この指定されたミラーがDMD51のデバイス水平
表面に対して一定角度φで傾けられるとともに、回転色
フィルタ円板53を通過して順次入射される赤,緑,青
の3原色光を用いて所望表示色を得るために前記傾斜さ
せたミラーの傾斜保持時間が制御されるようになってい
る。そして、まず、色表示用白色光源52により照射さ
れて回転色フィルタ円板53の赤色成分透過用フィルタ
を通過した赤色光は、DMD51に照射され、前記傾斜
している各ミラーで反射される。この角度φで傾斜した
各ミラーからの赤色反射光は投影レンズ54を通ってス
クリーン55にミラー傾斜保持時間tR だけ投影され、
1フィールド周期における赤色成分画像情報が形成され
る。
【0005】次に回転色フィルタ円板53は駆動用モー
タによって120°反時計回り方向に回転され、色表示
用白色光源52により照射されて回転色フィルタ円板5
3の緑色成分透過用フィルタを通過した緑色光は、DM
D51に照射され、前記傾斜している各ミラーで反射さ
れる。この角度φで傾斜した各ミラーからの緑色反射光
は投影レンズ54を通ってスクリーン55にミラー傾斜
保持時間tG だけ投影され、1フィールド周期における
緑色成分画像情報が形成される。さらに回転色フィルタ
円板53は120°反時計回り方向に回転され、青色成
分透過用フィルタを通過した青色光は、DMD51に照
射され、前記傾斜している各ミラーで反射される。この
角度φで傾斜した各ミラーからの青色反射光は投影レン
ズ54を通ってスクリーン55にミラー傾斜保持時間t
B だけ投影され、1フィールド周期における青色成分画
像情報が形成される。
【0006】これにより1フィールド周期分のカラー画
像が得られることになる。すなわち、画像信号のうちの
アドレス情報に基づいて表示すべき画像の形状に対応す
る位置の各ミラーを傾斜させ、画像信号のうちの色情報
に基づいて3原色光赤,緑,青についてのミラー傾斜保
持時間の比率(tR :tG :tB )を制御することで表
示色を得、画像信号のうちの輝度情報(明暗情報)に基
づいて3原色光の各ミラー傾斜保持時間の大きさ(絶対
値)を制御することで画像の輝度を決定するようにして
いる。なお、3原色光を微小時間間隔で順次反射させて
混色による表示色を得るようにしているため、フィール
ド周期は、人間の目の応答時間より十分短くなるよう数
十ms以下に設定されている。以下、前述した動作を各
フィールド周期ごとに繰り返すことにより、画像信号に
基づく一連のカラー画像を表示するようにしている。
【0007】次に従来技術2として、3つのDMDを使
用してカラー画像を表示するものがある。図6は従来技
術2としてのカラー画像表示装置の概略構成を説明する
ための図である。同図に示すように、この従来のカラー
画像表示装置は、赤色光用の光源64から赤色光を入射
させる第1のDMD61、緑色光用の光源65から緑色
光を入射させる第2のDMD62、及び、青色光用の光
源66から青色光を入射させる第3のDMD63を有
し、この3つのDMD61,62,63からの反射光に
よる画像を画像合成手段67によって単一画像に合成
し、この所望表示色が付与されたカラー画像を投影用光
学系(図示省略)を介してスクリーン68上に投影する
ようにしたものである。
【0008】一方、従来技術3として、装置の大型化を
回避すべく前述した駆動用モータ付きの回転色フィルタ
円板を用いることなく、単一の着色ミラー式DMDを使
用してカラー画像を表示するようにしたものがある(特
開平5−196881号公報)。図7は、レジストと染
料との混合物によってミラー表面がコーティングされた
複数の着色ミラー素子を有する変形可能ミラーデバイス
の斜視図、図8は図7の変形可能ミラーデバイスに適用
可能な3色マッピング構成の一例を示す図である。
【0009】図7に示すDMD70では、前記従来技術
1及び2と同様に、入力ピン71から入力される電気的
制御信号により、個々のミラー素子72をアドレス指定
できるとともに、そのアドレス指定されたミラー素子7
2を傾斜させることができるようになっている。DMD
に関し前記従来技術1及び2と異なる点は、全ミラー素
子を3つのグループにわけ、ミラー素子の表面に各グル
ープごとに異なる着色を施し、これによって各グループ
ごとに互いに異なる特定波長の光を反射することで、所
望のカラー画像を得るようにした点にある。
【0010】すなわち、「M」=マゼンタ、「Y」=
黄、「C」=シアンという光の3原色を図8に図示され
ているようにミラー素子72上に交互に配置し、表示色
に応じて各ミラー素子72の傾斜保持時間を制御するこ
とで、反射光に色付けして任意の表示色を持つカラー画
像を発生するようにしている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した従
来技術1の装置では、回転色フィルタ円板とこれを回転
させるための駆動用モータとが必要なため、装置全体が
大きくなってしまうという欠点があった。また、回転色
フィルタ円板を構成する3つの色フィルタの回転動作と
DMDの各ミラーの傾斜動作とを同期制御する必要があ
ることから、この同期制御のための制御回路が複雑化
し、装置価格が高くなってしまうという欠点もあった。
【0012】また、従来技術2の装置では、前記従来技
術1の装置のような駆動用モータは不要であるものの、
DMDと入射光用の光源とを組み合わせたものが3組必
要で、それらの配置に広い空間を要し、装置全体が大き
くなってしまうという欠点があった。また、3個のDM
Dが必要で、しかもこの3つのDMDの位置関係を精密
に調整可能に位置決めするための機構等が必要なことか
ら、装置がいきおい高価なものになってしまうという欠
点もあった。
【0013】一方、従来技術3のDMDを使用すると、
装置の大型化を招く駆動用モータ付き回転色フィルタ円
板を用いることなく、白色光源を用い、単一のDMDに
てカラー画像を表示しうる。しかしながら、DMDの各
ミラー素子に光反射特性の異なる混合物をコーティング
する必要があることから、DMDの作製に際し、所望ミ
ラー素子へのコーティングのためのパターンマスクの作
製工程と少なくとも3回以上のマスク露光工程とを要
し、デバイス製造プロセスが複雑となる。このため、D
MD自体が高価で、ひいてはカラー画像表示装置が高価
なものになってしまうという欠点があった。また、任意
の色を作りだすのに少なくとも色の異なる3種のミラー
素子からの反射光が必要であることから、高い解像度が
要求されるものでは、従来技術1及び2で使用されるD
MDに比べてより多くのミラー素子が必要になり、デバ
イス製造プロセスがより複雑となって、装置がより高価
になってしまう。
【0014】そこでこの発明は、変形可能ミラーデバイ
ス(DMD)を用いてカラー画像を表示するカラー画像
表示装置において、従来装置に比べ小型化と低価格化を
図ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、この発明によるカラー画像表示装置は、画像信号に
応じて入射光を選択的に反射すべく傾斜動作可能な複数
のミラーを有する変形可能ミラーデバイスを備え、この
変形可能ミラーデバイスを用いて前記画像信号に基づく
カラー画像を表示するカラー画像表示装置において、前
記変形可能ミラーデバイスの各ミラーに、少なくとも色
の3刺激値を与える3原色光を含む波長の異なる複数の
入射光を同時に、各波長ごとに異なる角度にて入射させ
る色表現用の光照射手段と、前記変形可能ミラーデバイ
スの各ミラーに関し、前記画像信号に基づいて、表示画
像における所定画素に対応する位置のミラーをアドレス
指定するとともに、前記変形可能ミラーデバイスに対し
て予め一定に定めた特定方向に、前記複数の入射光のう
ち表示色に応じて所要波長の入射光を順に各所定時間だ
け反射させるべく、前記アドレス指定したミラーの傾斜
角度及び傾斜保持時間の制御を行うミラー制御手段と、
前記ミラー制御手段によって前記アドレス指定されたミ
ラーからの前記特定方向に進む反射光のみを抽出する光
学手段と、前記光学手段によって抽出された反射光を結
像し、そのカラー画像を表示する表示手段と、を具備す
ることを特徴とするものである。
【0016】光の反射においては、入射光を動かさずに
ミラーを傾斜させた場合にも、ミラーで反射した光は入
射角=反射角という反射の法則に従って進む。この発明
によるカラー画像表示装置では、DMDの各ミラーに、
入射光として赤色光、緑色光及び青色光を同時に、各入
射光ごと異なる角度にて入射させ、これら各入射光を動
かさずに、アドレス指定したミラーを所定角度で所定時
間傾斜させることで、この傾斜させたミラーにより赤,
緑,青の入射光を順に各所定時間だけ反射させ、かつ、
ミラー反射後にDMDに対して予め一定に定めた特定方
向へ進むようにすることができ、この特定方向への反射
光を結像させることで、所望の表示色に色付けされたカ
ラー画像を得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1はこの発明によるカラー画
像表示装置の一例を示す模式的構成図、図2は図1に示
すカラー画像表示装置のミラー制御手段を示すブロック
図、図3は図2に示すミラー制御手段による制御の一例
を説明するための図である。
【0018】図1において、11は表面に2次元配列さ
れたミラー12を有する変形可能ミラーデバイス(DM
D)である。このDMD11の各ミラー12は、薄膜状
で四角形をなしアルミニウム蒸着膜よりなり、静電気力
で傾斜動作可能な微小なミラーである。
【0019】13は平行白色光源、16は平行白色光源
13からの平行白色光の中から赤色波長以外を吸収し赤
色光のみを透過する赤色ガラスフィルタであり、この赤
色ガラスフィルタ16を通過した赤色光Rは、DMD1
1の各ミラー12にDMD水平表面とのなす角度が角度
α1 にて入射されるように、つまりミラー12が水平状
態にあるときにはこの水平なミラー12に角度α1 をな
して入射されるようになっている。
【0020】14は平行白色光源、17は緑色ガラスフ
ィルタであり、緑色ガラスフィルタ17を通過した緑色
光Gは、DMD11の各ミラー12にDMD水平表面と
のなす角度が角度α2 にて入射するようにしてある。ま
た、15は平行白色光源、18は青色ガラスフィルタで
あり、青色ガラスフィルタ18を通過した青色光Bは、
DMD11の各ミラー12にDMD水平表面とのなす角
度が角度α3 にて入射するようにしてある。前記平行白
色光源13,14,15と色ガラスフィルタ16,1
7,18は、DMD11の各ミラー12に、入射光とし
て赤,緑,青の3原色光R,G,Bを同時に、各波長ご
とに異なる角度にて入射させる色表現用の光照射手段1
9を構成している。
【0021】22は集光レンズ20とスリット21とか
らなるシュリーレン光学系である。この集光レンズ20
とスリット21とは、各ミラー12で反射された反射光
のうちDMD水平表面に対してこの例では角度α2 をな
す特定の方向に進む反射光のみを、スリット21を通過
させて後述する結像レンズ23に導くようにするため、
両者20,21の距離が集光レンズ20の焦点距離の長
さに等しく、かつ、両者の光軸がDMD水平表面に対し
て角度α2 をなすように配設されている。このシュリー
レン光学系22は、ミラー12からの反射光のうち前記
特定方向に進む反射光のみを抽出する光学手段を構成し
ている。
【0022】23は結像レンズ、24はスクリーンであ
り、前記スリット21を通過した反射光は、結像レンズ
23を通ってスクリーン24へ導かれ、スクリーン24
上に結像してカラー画像を形成するようにしてある。結
像レンズ23及びスクリーン24は、前記シュリーレン
光学系22によって抽出された反射光を結像し、そのカ
ラー画像を表示する表示手段25を構成している。
【0023】また図2において、26は信号分離回路
(デコーダ)、27はミラー傾斜動作制御回路である。
信号分離回路26は、入力された画像信号を解読し、1
フィールド周期Tごとに、画像の形を作りだすために所
要画素に対応する位置のミラーを指定するアドレス信号
を、DMD11に与えるとともに、ミラー傾斜動作制御
回路27に前記画像信号に含まれる色情報信号及び輝度
情報信号を与えるものである。
【0024】前記ミラー傾斜動作制御回路27は、前記
色情報信号及び輝度情報信号によって指令された表示色
を3原色光R,G,Bから得るために、1フィールド周
期Tごとに、ミラー傾斜角度を指令する信号とミラー傾
斜保持時間を指令する信号とをDMD11に与えるもの
である。すなわち、前記アドレス指定したミラーにより
入射光R,G,Bを順に各所定時間だけ反射させ、か
つ、ミラー反射後に前述した特定方向へ進むようにする
ため、前記アドレス指定したミラーに関し、入射された
赤色光Rを前記特定方向へ反射させるミラー傾斜角度θ
1 とその保持時間t1 、入射された緑色光Gを前記特定
方向へ反射させるミラー傾斜角度θ2 とその保持時間t
2 、及び、入射された青色光Bを前記特定方向へ反射さ
せるミラー傾斜角度θ3 とその保持時間t3 を指令する
信号をDMD11に与える(図3参照)。なお、表示色
は3つのミラー傾斜保持時間の比率(t1 :t2 :t3
)によって決定され、輝度はミラー傾斜保持時間t1
,t2 ,t3 の大きさによって決定される。
【0025】前記信号分離回路26及びミラー傾斜動作
制御回路27は、画像信号に基づいて所要のミラー12
をアドレス指定し、アドレス指定したミラー12の傾斜
角度及び傾斜保持時間の制御を行うミラー制御手段28
を構成している。
【0026】このように構成されるカラー画像表示装置
の動作を図1、図3を参照しながら説明する。赤色光
R、緑色光G及び青色光Bが同時に、各々異なる角度で
入射されており、DMD11の各ミラーに、赤色光Rは
DMD水平表面とのなす角度が角度α1 にて入射され、
緑色光GはDMD水平表面とのなす角度が角度α2 にて
入射され、青色光BはDMD水平表面とのなす角度が角
度α3 にて入射されている。
【0027】そして、1フィールド周期Tごとに、画像
信号に基づく信号分離回路26からのアドレス信号によ
ってアドレス指定されたミラー12について、ミラー傾
斜動作制御回路27による傾斜角度及び傾斜保持時間の
制御が行われる。まず、ミラー12を、そのミラー傾斜
角度θをθ=θ1 =(α2 −α1 )/2として時間t1
だけ傾斜させると、3つの入射光R,G,Bのうち、前
記角度α1 で入射させている赤色光Rが、このミラー1
2による反射後に、DMD水平表面に対して角度α2 を
なす前述の特定方向へ進む。この特定方向へ反射された
赤色反射光が、集光レンズ20、スリット21及び結像
レンズ23を通ってスクリーン24上に時間t1 の間だ
け結像される。このようにミラー傾斜角度θを制御して
所定値に設定することで、同時に入射されている3つの
入射光R,G,Bのうちから、1つの特定の入射光を選
択し、これを予め一定に定めた特定方向へ反射させ、そ
の反射光を結像させるようにすることができる。
【0028】次にミラー12を、そのミラー傾斜角度θ
をθ=θ2 =ゼロとして時間t2 だけ傾斜させると、3
つの入射光R,G,Bのうち、前記角度α2 で入射させ
ている緑色光Gが、このアドレス指定されたミラー12
による反射後に前記特定方向へ進む。この特定方向へ反
射された緑色反射光が、集光レンズ20、スリット21
及び結像レンズ23を通ってスクリーン24上に時間t
2 の間だけ結像される。さらに、アドレス指定されたミ
ラー12を、ミラー傾斜角度θをθ=θ3 =(α2 −α
3 )/2として時間t3 だけ傾斜させると、3つの入射
光R,G,Bのうち、前記角度α3 で入射させている青
色光Bがミラー12による反射後に前記特定方向へ進
む。この特定方向へ反射された青色反射光が、集光レン
ズ20、スリット21及び結像レンズ23を通ってスク
リーン24上に時間t3 の間だけ結像される。
【0029】こうして所望の表示色が色付けされた1フ
ィールド周期分のカラー画像が得られ、このような動作
を各フィールド周期ごとに繰り返すことにより、画像信
号に基づく一連のカラー画像をスクリーン24上に表示
することができる。なお、3原色光R,G,Bを微小時
間間隔で順次反射させて混色による表示色を得るように
しているため、フィールド周期Tは、人間の目の応答時
間より十分短くなるよう数十ms以下に設定されてい
る。
【0030】図4はこの発明に係る色表現用の光照射手
段の他の例を示す模式的構成図である。同図に示すよう
に、この例の色表現用の光照射手段31では、平行白色
光源29と、DMD11に平行白色光源29からの光を
7色の光に分光して入射させる分散プリズム30とによ
って構成したものであるから、前記図1の光照射手段1
9に比べて、複数の平行白色光源及び色ガラスフィルタ
が不要となり、構造が簡単となる。なお、分散プリズム
30に代えて回折格子を用いてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によるカラ
ー画像表示装置によると、変形可能ミラーデバイス(D
MD)を用いたカラー画像表示装置において、高価な着
色ミラー式DMDを用いることなく、汎用品のDMDを
1個使用し、かつ、大型の駆動用モータ付き回転色フィ
ルタ円板が不要な構造の簡単な光照射手段を用いて、所
望の表示色が得られるようにしたものであるから、従来
装置に比べて小型化と低価格化を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるカラー画像表示装置の一例を示
す模式的構成図である。
【図2】図1に示すカラー画像表示装置のミラー制御手
段を示すブロック図である。
【図3】図2に示すミラー制御手段による制御の一例を
説明するための図である。
【図4】この発明に係る色表現用の光照射手段の他の例
を示す模式的構成図である。
【図5】従来技術としてのカラー画像表示装置の構成を
示す図である。
【図6】他の従来技術としてのカラー画像表示装置の概
略構成を説明するための図である。
【図7】従来技術を説明するための、レジストと染料と
の混合物によってミラー表面がコーティングされた複数
の着色ミラー素子を有する変形可能ミラーデバイスの斜
視図である。
【図8】図7の変形可能ミラーデバイスに適用可能な3
色マッピング構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
11…変形可能ミラーデバイス(DMD) 12…ミラ
ー 13,14,15…平行白色光源 16…赤色ガラ
スフィルタ 17…緑色ガラスフィルタ 18…青色ガ
ラスフィルタ 19…色表現用の光照射手段 20…集
光レンズ 21…スリット 22…シュリーレン光学系
23…結像レンズ 24…スクリーン 25…表示手段 26…信号分離回路 27…ミラー傾
斜動作制御回路 28…ミラー制御手段 29…平行白
色光源 30…分散プリズム 31…色表現用の光照射
手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号に応じて入射光を選択的に反射
    すべく傾斜動作可能な複数のミラーを有する変形可能ミ
    ラーデバイスを備え、この変形可能ミラーデバイスを用
    いて前記画像信号に基づくカラー画像を表示するカラー
    画像表示装置において、 前記変形可能ミラーデバイスの各ミラーに、少なくとも
    色の3刺激値を与える3原色光を含む波長の異なる複数
    の入射光を同時に、各波長ごとに異なる角度にて入射さ
    せる色表現用の光照射手段と、 前記変形可能ミラーデバイスの各ミラーに関し、前記画
    像信号に基づいて、表示画像における所定画素に対応す
    る位置のミラーをアドレス指定するとともに、前記変形
    可能ミラーデバイスに対して予め一定に定めた特定方向
    に、前記複数の入射光のうち表示色に応じて所要波長の
    入射光を順に各所定時間だけ反射させるべく、前記アド
    レス指定したミラーの傾斜角度及び傾斜保持時間の制御
    を行うミラー制御手段と、 前記ミラー制御手段によって前記アドレス指定されたミ
    ラーからの前記特定方向に進む反射光のみを抽出する光
    学手段と、 前記光学手段によって抽出された反射光を結像し、その
    カラー画像を表示する表示手段と、を具備することを特
    徴とするカラー画像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記色表現用の光照射手段が、各波長ご
    とに、平行白色光源と特定単一波長の光のみを透過する
    色フィルタとを設けて構成されたものである請求項1記
    載のカラー画像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記色表現用の光照射手段が、平行白色
    光源と、この平行白色光源からの光を分光して入射させ
    る分散プリズム又は回折格子とにより構成されたもので
    ある請求項1記載のカラー画像表示装置。
JP18608296A 1996-07-16 1996-07-16 カラー画像表示装置 Withdrawn JPH1031168A (ja)

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Cited By (6)

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