JPH112791A - 表示画面の照明システム - Google Patents

表示画面の照明システム

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JPH112791A
JPH112791A JP10108226A JP10822698A JPH112791A JP H112791 A JPH112791 A JP H112791A JP 10108226 A JP10108226 A JP 10108226A JP 10822698 A JP10822698 A JP 10822698A JP H112791 A JPH112791 A JP H112791A
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JP
Japan
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pixels
screen
illumination source
illumination
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP10108226A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Huignard
ジヤン−ピエール・ユイグナール
Brigitte Loiseaix
ブリジツト・ロワゾー
Vincent Laude
バンサン・ロード
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.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of JPH112791A publication Critical patent/JPH112791A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/74Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7416Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
    • H04N5/7441Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 数個の基本画面を関連付けることによって大
型画面を作成し、異なる基本画面の境界の間の接続に関
連した問題を解決する表示画面の照明システムを提供す
る。 【解決手段】 まったく同一の表面に実質的に配置され
た並置された、あるいはほぼ並置された数組の画素すな
わちピクセルを備えており、ピクセルの組あたり一つの
発散照明源と、投影画面とを備えている。各照明源の発
散とそのピクセルからの距離をピクセルから画面までの
距離に適応させて、画面の平面に連続した全体画像を得
るようにする。さらに、画面上に照明源を結像するレン
ズをピクセルの組と画面の間に設ける。壁状の画像を作
成するのに適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表示画面の照明シス
テムに関する。
【0002】詳細にいえば、本発明は液晶表示画面など
の空間光変調器によって構成され、小型の基本マトリッ
クスを並置することによって形成される画面の透明度に
よる表示システムに関する。
【0003】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】本発
明を使用して、知られている産業技術によって作成され
た標準フォーマットのアクティブ三色マトリックスを関
連付けることによって大型画面を作成することができ
る。
【0004】本発明の装置は、異なる基本画面の境界の
間の接続に関連した問題を解決して、数個の基本画面の
組合せによる大型画面の作成に使用される。本発明はモ
ノリシック画面の構造に関連した物理的限界、特に大型
の制御電極における電気信号の伝送に関連した限界、約
1平方メートルの表面積における液晶層の均一性および
大型画面の制御(制御回路および制御トランジスタの製
造に伴う問題がある)も解決する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はしたがって、ま
ったく同一の表面に実質的に配置された、並置された、
あるいはほぼ並置された数組の画素すなわちピクセルを
備えている表示画面の照明システムにおいて、前記シス
テムがピクセルの組あたり一つの照明源と、光散乱画面
とを備えており、ピクセルの組が照明源と光散乱画面の
間に、ピクセルの組に含まれる画像が画面に投影される
ように配置されているシステムに関する。
【0006】このシステムはピクセルの組と画面の間に
レンズを有している。これらのレンズはピクセルあた
り、あるいはピクセルのグループあたり一つのレンズの
割合で照明源を画面に結像するために使用される。
【0007】本発明のさまざまな目的および特性は以下
の説明、および添付図面から明らかとなろう。
【0008】
【発明の実施の形態】図1aおよび図1bを参照して、
本発明の例示的な実施の形態の説明を行う。
【0009】本発明に関して提案されている構成を図1
aに示す。N×Nピクセルのアクティブ・マトリックス
のアレイM1、M2が透明基板上に作成される。各基板
は基本寸法d×dを有している(図1a)。Δは連続し
ていないマトリックスの間の距離である。この例におい
ては方形のフォーマットを有していると想定する各アク
ティブマトリックス(画面)は、幾何学的広がり(ex
tent)が小さい照明源S1、S2によって照明され
る。この照明源はメタルハライドショートアークランプ
タイプのもの、すなわちマルチモード光ファイバの一端
がアークランプからの放射に結合されたものである。各
照明源S1、S2は表面積がd2のマトリックスM1、
M2を均一に照明するものであり、このマトリックスか
ら距離Sのところに配置されている。本発明によれば、
画像I1、I2は画面M1、M2から距離Dのところで互
いに接合される。図1bによれば、画像I1は画面M1
から画面3へレンズなしで投影された画像から生じる。
【0010】各画面M1、M2すなわちアクティブマト
リックスは図1cに示す形状を有する電気光学的ピクセ
ルのアレイからなっている。各ピクセルには赤色、緑色
または青色のフィルタを設けて、カラー像を与えるよう
にすることができ、またPVおよびPHという幾何学的寸
法を有している。各マトリックスの充填率は、基板上の
表面積が電極および制御トランジスタが占めている場
合、60%に達することのある値に制限されている。図
1bの無レンズ照明および結像の原理は、マトリックス
iの各赤、緑、青(RGB)ピクセルが画面Eに幾何
学的に投影された場合の、画像の並置に対する手法のひ
とつである。このため、照明源S1、S2はほぼ点照明
源である。しかしながら、アクティブマトリックスのピ
クセルの寸法、すなわちもっとも小さいピクセルに対し
て通常50μmから80μmを与えると、回折効果が作
用し、照明源の大きさが解像度、それ故画面Eの平面に
おける画像のコントラストを低下させる。ピクセルRG
Bから画面Eの平面への画像の転送に対する回折の影響
を図3に略示する。各ピクセルはそれぞれの幅
【0011】
【数1】
【0012】(ただし、λ=λR、λG、λB)のスポ
ットを生成する。 平面E内の無レンズ画像は幅がl'S
(表面積l'S 2)の照明源の投影とサイズがPVおよびP
Hの瞳孔の回折応答との間の畳込みによって得られる。
それ故、スポットの中間高さにおける全幅は以下の式に
等しくなり、
【0013】
【数2】
【0014】従って、次のようになる。
【0015】
【数3】
【0016】ただし、lSは表面積がlS 2の照明源の寸
法である。
【0017】画像を得るこれらの条件の下で、画面Eの
平面における三色スポットの全幅は三つの焦点がずれた
ピクセルRGBを重畳させることによって生じる。画像
の品質は水平面におけるRとG、およびGとBの重畳ゾ
ーンの大きさによって決定される。他の平面において
は、寸法PVの方が大きいため(3PHの範囲で)、回折
効果は顕著ではなく、ピクセルの幅の広がりは主に照明
源の直径によって左右される。通常、この装置は画面M
1、M2と画面Eの間の5%という倍率を予測できるよ
うにすると同時に、MTF>0.5という値を保てるよ
うにする。
【0018】たとえば、以下は高解像度の画像をもたら
すこの装置を得るのに必要とされる値の大きさのオーダ
ーである。
【0019】たとえば、コンピュータ化された用途にお
ける希望する画像サイズ(>50cm)とこのような画
面の観察距離(50cmと1mの間)を与えると、表示
すべき白いドットのサイズは視覚上の解像度のものと同
じ大きさのオーダーであるためには、280μm未満で
なければならない。四枚の液晶画面によって形成される
以下の装置はピッチが275μmで560×560mm
2の画像を得ることができるものであり、以下の特性を
有している。
【0020】・ 各液晶表示画面は次の特性を有してい
る。
【0021】− 14.8”の対角線 − 1024×1024ピクセルの解像度 − 260×260μm2のRGBピクセルサイズ ・ 照明源と画面(M1、M2)との間の距離=260
mm LCDと画面E間の距離D=20mm 倍率1.058 ・ 隣接する画面M1、M2を分離する距離15.3m
m 画面に示される画像の品質は広がりESを特徴とする照
明源のサイズによって左右される。下記の表は表示され
る画像のいくつかの特性を示すものである。
【0022】
【表1】
【0023】画像の変調率βは以下の関係式によって定
義される。
【0024】
【数4】
【0025】ただし、Iは二つのピクセルのうち一方が
最大透過率の状態であり、他方が透過率ゼロの状態にな
るようにLCDを制御した場合に、画面の平面で得られ
る輝度(intensity)を表す。
【0026】図3はレンズLE1、LE2、…のアレイ
を各画面M1、M2の平面と関連付け、画面Eの平面に
おいて、三色RGBが重なり合っている「白色ピクセ
ル」の等価物を得ることを可能とする本発明の他の実施
の形態を示す。三つのピクセルRGBの各グループと、
その瞳孔が三つのピクセルすべてをカバーしているレン
ズLE1、LE2、…が関連付けられる。各レンズは照
明源Sを画面Eに結像する。このようにして、三つのピ
クセルRGBのグループからの三つの色が画面E上で重
ね合わされる。画面Eは光散乱画面であって、画面の各
照明点が観察者に向かって光を散乱する光点をもたらす
ようになっている。
【0027】それ故、中間の高さにおけるスポットの全
幅は照明源の画像による基本サブピクセルの回折スポッ
トの畳込み、すなわち回折効果が顕著である水平方向の
みに関係している。
【0028】
【数5】
【0029】Dが各マイクロレンズの焦点を表している
場合、画面の平面で得られる画像は
【0030】
【数6】
【0031】に等しい倍率gを有している。
【0032】この変形装置においては、照明源の幾何学
的広がりおよびマイクロレンズの焦点を操作することに
より、最終画像の倍率と解像度を独立して調節すること
が可能である。
【0033】たとえば、画面Eにおいて、250μmの
白色ピクセルからなる四枚の14.8”のLCD画面を
連結することによりピッチが275μmで560×56
0mm2の画像を得ることができる。
【0034】マイクロレンズの焦点が距離D(D=20
mm)に対応している場合、幾何学的特性が第一の装置
のものと同一である装置により、1.058という必要
倍率を得ることができる。 以下の表は使用する照明源
の広さの関数としての画像の特性を示す。
【0035】
【表2】
【0036】図5はアセンブリの厚さを削減することが
可能な画面の照明システムの変形を示す。このシステム
は各画面M1、M2と関連付けられた45°の反射ミラ
ーを備えている。光源は画面にほぼ平行な方向でこの4
5°反射ミラーを照明する。
【0037】提案の装置を使用し、N×Mのマトリック
スアセンブリでLCDのコンピュータタイプの画面(対
角線>10インチ)を使用することによって、特別なL
DC画面を開発することなく大型の画像を表示する。
【0038】発散照明を使用することによって、モザイ
クパターンの各LCDのわずかな拡大を画面上で得るこ
とが可能となる。これによって、画面の間にスペースを
残すことが可能となる。このスペースは各LCDの電子
制御回路(行および列ドライバ)に利用できる。モザイ
クパターンはそれ故、四枚の画面の結合に限定されるも
のではない。
【0039】たとえばファイバからの基本照明源に基づ
く照明装置を使用すると、これらの基本照明源の空間位
置を調節することによって各画像の相対位置決めが行わ
れる。照明源の位置決めは二つの隣接するLCD画面の
画像の重なりが得られるように設計できる。それ故、接
合領域における照明の非均一性がLCDのアドレス指定
電子回路によって修正できる。
【0040】したがって、これらの照明源をLCD画面
の平面に対して平行に、あるいは直角に互いに独立して
シフトする手段が設けられる。LCD画面の画像の倍率
が適正に調節されている限り、LCD画面の平面に平行
に照明源をシフトすることにより、画面Eで得られる画
像の間の重なり(または、接合)を調節することができ
る。これに関し、本発明の好ましい実施の形態のひとつ
によれば、照明源の位置を調節して、画面上の照明が一
様になるように画面が画面上で重なるようにする。
【0041】さらに、本発明の実施の形態のひとつによ
れば、二つの隣り合った画像に関し、各画像の少なくと
も一行のピクセルが画面上で他のものに重畳するように
画像を互いに重なり合わせる。そしてこれらの行を制御
して、同一の情報を表示する。
【0042】一つの入力とN2の出力(N2=モザイクの
LCD画面の数)を有する型式の光ファイバのバンドル
に結合した照明源を使用するのは、次の利点がある(図
4)。
【0043】− 幾何学的広がりが20平方mm・sr
より大きいメタルハライドに基づく照明源などの標準的
な照明源の使用、 − すべてのLCDにおける照明源の照明の均一化、 − 照明源が離れているコンパクトな装置の作成。
【0044】装置全体を45°反射ミラーを使用し、光
ファイバのバンドルによる照明源の分散によってコンパ
クトな構造に一体化できる(図5)。
【図面の簡単な説明】
【図1a】本発明の単純化された例示的な実施の形態を
示す第1の図である。
【図1b】本発明の単純化された例示的な実施の形態を
示す第2の図である。
【図1c】本発明の単純化された例示的な実施の形態を
示す第3の図である。
【図2】本発明の動作についての説明図である。
【図3】本発明の実施の形態の変形例を示す図である。
【図4】本発明のシステムの実施の形態の変形例の詳細
図である。
【図5】本発明のシステムの実施の形態の他の変形例の
詳細図である。
【符号の説明】
D 距離 lS 照明源のサイズ l'S 幅 PV、PH 寸法 S 照明源 M1、M2 画面 I1、I2 投影画像 E 投影画面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バンサン・ロード フランス国、75012・パリ、リユ・ドウ・ カプリ、7

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 まったく同一の表面に実質的に配置され
    た、並置された、あるいはほぼ並置された数組の画素す
    なわちピクセルを備えている表示画面の照明システムに
    おいて、前記システムがピクセルの組あたり一つの発散
    照明源と、光散乱画面とを備えており、ピクセルの組が
    照明源と光散乱画面の間に配置されており、各照明源の
    発散とそのピクセルからの距離がピクセルから画面まで
    の距離に適応されて、画面の平面にピクセルの組の投影
    によって生じた基本画像によって構成された連続した全
    体画像を得るようになっている照明システム。
  2. 【請求項2】 ピクセルのグループが少なくとも一つの
    赤色ピクセル、一つの緑色ピクセルおよび一つの青色ピ
    クセルを含んでいる請求項1に記載の照明システム。
  3. 【請求項3】 各ピクセルが少なくとも三つの矩形サブ
    エレメントを含んでおり、三つ一組でのこれらのサブエ
    レメントの長さが幅の約三倍であり、これらのサブ要素
    がその長い方の辺によって並置されて、正方形のピクセ
    ルを形成している請求項2に記載の照明システム。
  4. 【請求項4】 ピクセルの組と画面の間に、照明源を画
    面に結像することのできるレンズをピクセルあたり一つ
    またはカラーピクセルのグループあたり一つの割合で含
    んでいる請求項1に記載の照明システム。
  5. 【請求項5】 ピクセルの組が同じサイズを有するピク
    セルのマトリックスである請求項1に記載の照明システ
    ム。
  6. 【請求項6】 ピクセルの組の表面に直角に各照明源を
    シフトする手段を含んでいる請求項1または3のいずれ
    か一項に記載の照明システム。
  7. 【請求項7】 ピクセルの組の表面に平行な面において
    各照明源をシフトする手段を含んでいる請求項1または
    2のいずれか一項に記載の照明システム。
  8. 【請求項8】 照明源が一組の光ファイバを備えてお
    り、各々が第一の端部で照明され、各ファイバの第二の
    端部がピクセルの組の表面に平行な平面に配置されて、
    これらの各々が一組のピクセルを照明するようになって
    いる請求項1に記載の照明システム。
  9. 【請求項9】 画面に投影された異なる隣り合ったピク
    セルが重なって、画面で得られる連続した全体画像の照
    明を一様にする請求項1に記載のシステム。
  10. 【請求項10】 端部の一方に関して、単一の照明源に
    よって全部が照明されるファイバのバンドルを含んでい
    る請求項8に記載のシステム。
  11. 【請求項11】 異なる隣り合った基本画像が重なり合
    って、各基本画像の少なくとも一行の要素を隣り合った
    基本画像の一行の要素と重畳し、システムが画面上で重
    畳するようになされた画像の組のピクセルの行に情報の
    同じ部分を表示する制御手段を含んでいる請求項9に記
    載のシステム。
JP10108226A 1997-04-18 1998-04-17 表示画面の照明システム Pending JPH112791A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9704832 1997-04-18
FR9704832A FR2762427B1 (fr) 1997-04-18 1997-04-18 Systeme d'illumination d'un ecran de visualisation

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Publication Number Publication Date
JPH112791A true JPH112791A (ja) 1999-01-06

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ID=9506091

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JP10108226A Pending JPH112791A (ja) 1997-04-18 1998-04-17 表示画面の照明システム

Country Status (3)

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EP (1) EP0873021A1 (ja)
JP (1) JPH112791A (ja)
FR (1) FR2762427B1 (ja)

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EP0873021A1 (fr) 1998-10-21
FR2762427B1 (fr) 1999-07-09
FR2762427A1 (fr) 1998-10-23

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