JPS6326626A - Multicolor liquid crystal display device - Google Patents

Multicolor liquid crystal display device

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Publication number
JPS6326626A
JPS6326626A JP61171117A JP17111786A JPS6326626A JP S6326626 A JPS6326626 A JP S6326626A JP 61171117 A JP61171117 A JP 61171117A JP 17111786 A JP17111786 A JP 17111786A JP S6326626 A JPS6326626 A JP S6326626A
Authority
JP
Japan
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liquid crystal
image
color
screen
laser beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP61171117A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Mori
祐二 森
Keiji Nagae
慶治 長江
Masahiro Kosaka
高坂 雅博
Kazuyuki Funahata
一行 舟幡
Tadahiko Hashimoto
橋本 忠彦
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61171117A priority Critical patent/JPS6326626A/en
Publication of JPS6326626A publication Critical patent/JPS6326626A/en
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  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily adjust a color shift by providing projection lens by colors and providing each projection lens with an enlargement magnification varying mechanism and a position adjusting mechanism which moves and adjust the position in a plane perpendicular to an optical axis. CONSTITUTION:Focus adjusting rings 101a-101c of the respective projection lenses 100a-100c are adjusted to form images on a screen sharply. Then, three images are made coincident to obtain one multicolor image. When the image formed in the respective colors are different in size, they are adjusted by using the enlargement rate adjusting rings 102a-102c of the respective projection lenses, thereby equalizing those images in size as the 1st stage. The projection lenses 100a-100c are moved in the planes perpendicular to the optical axes and micrometers 103a-103c and 104a-104c for fine movement are used as the 2nd stage. Consequently, the images of red, green, and blue are obtained and even if those images shift in position owing to vibrations, etc., they can be adjusted immediately.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶素子の有する熱−電気光学効果を利用し
てカラー画像をスクリーン上に拡大投射するマルチカラ
ー液晶表示装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a multicolor liquid crystal display device that enlarges and projects a color image onto a screen by utilizing the thermo-electro-optic effect of a liquid crystal element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来において、スメクチック液晶の有する熱−電気光学
効果を利用して、該液晶に対してレーザビームの熱エネ
ルギーによって所望の画像を書込み、その画像を投射光
学系によってスクリーンに拡大投射する装置が知られて
いる(特開昭51−52233号)。
Conventionally, there has been known a device that uses the thermo-electro-optic effect of smectic liquid crystal to write a desired image on the liquid crystal using the thermal energy of a laser beam, and then enlarges and projects the image onto a screen using a projection optical system. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-52233).

第15図はこのような装置における投射光学系の従来構
成を示す模式図であり、赤、緑、青の各色光g3o1,
302.303から出射した光はレンズ304,305
,306でそれぞれ平行な光ビーム307,308,3
09に変換された後、反射vt310,311,312
によって反射されて各色別の液晶素子313,314,
315に入射される。すると、その入射光ビームは各液
晶素子を透過する際に予め書込まれている画像を光の濃
淡として取込む。このようにして各液晶素子313.3
14,315を透過した光ビームは反射鏡316,31
7,318によって1本のビーム319となって投射レ
ンズ320に入射され。
FIG. 15 is a schematic diagram showing the conventional configuration of a projection optical system in such an apparatus, in which red, green, and blue color lights g3o1,
The light emitted from 302 and 303 passes through lenses 304 and 305.
, 306 and parallel light beams 307, 308, 3, respectively.
After being converted to 09, reflection vt310, 311, 312
are reflected by liquid crystal elements 313, 314,
315. Then, when the incident light beam passes through each liquid crystal element, it captures a previously written image as light and shade of light. In this way, each liquid crystal element 313.3
The light beam transmitted through 14 and 315 is reflected by mirrors 316 and 31.
7, 318, the beam becomes one beam 319 and enters the projection lens 320.

この投射レンズ320で拡大されてスクリーン321に
投射される。これにより、赤、緑、青の色の組合せによ
るカラー画像がスクリーン321に表示される。
The image is magnified by the projection lens 320 and projected onto the screen 321. As a result, a color image with a combination of red, green, and blue colors is displayed on the screen 321.

−ところで、このような光学系を用いて画像を得る構成
においては1次のような原因によって画像の色ずれが発
生する。
- By the way, in a configuration in which an image is obtained using such an optical system, color shift of the image occurs due to the first-order cause.

(a)色収差による画像のぼけと倍率の相違(b)投射
レンズと液晶素子との距離の誤差による倍率の相違 (c)投射レンズや反射鏡等の光学素子の傾きや位置ず
れによる像の平行移動 などである。
(a) Blurred image and difference in magnification due to chromatic aberration (b) Difference in magnification due to error in distance between the projection lens and liquid crystal element (c) Parallelism of image due to tilt or positional deviation of optical elements such as the projection lens and reflector For example, moving.

色収差は縦色収差と横色収差に分けられる。縦色収差は
色によって光軸方向の結像位置がずれることである。即
ち、各色に応じて投射レンズによって結像する位置が異
なるために、スクリーン上で例えば赤色を鮮明に結像さ
せるようにすると青色はその結像面とスクリーンとがず
れ、像がぼやけてしまうことになる。この縦色収差は組
合せレンズを用いた色消しレンズと呼ばれるレンズを導
入することによっである程度は解消できることが知られ
ている。しかし、液晶素子上にレーザを用いて微細に書
込まれた像をスクリーン上に拡大する倍率が50〜10
0倍と高倍率の投射レンズが必要になるために、スクリ
ーンの周辺部における収差は無視できず、赤色がlam
のドツトを結像する条件で青色のドツトは3〜4+am
とぼけてしまう。
Chromatic aberration can be divided into longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration. Longitudinal chromatic aberration is a shift in the imaging position in the optical axis direction depending on the color. In other words, since the position where the image is formed by the projection lens differs depending on each color, for example, if you try to form a clear image of red on the screen, the image formation plane of blue will be misaligned with the screen, resulting in a blurred image. become. It is known that this longitudinal chromatic aberration can be eliminated to some extent by introducing a lens called an achromatic lens using a combination lens. However, the magnification for enlarging the finely written image on the screen using a laser on the liquid crystal element is 50 to 10.
Since a projection lens with 0x and high magnification is required, aberrations at the periphery of the screen cannot be ignored, and the red color
Under the conditions of imaging a dot, the blue dot is 3~4+am
I'm confused.

また、もう一つの横色収差は、色により焦点距離の差が
生じるため像の拡大率に差ができる事であり、これは色
消しレンズでは解消できない。前記した様に投射レンズ
の倍率は50〜100倍と高倍率レンズを使用しなけれ
ばならず、この横色収差の影響はスクリーンの周辺で数
m■〜10mm程度になる。したがって、色収差によっ
て鮮明な画像が得られるのはスクリーンの中央部のみに
なる(U S P4,368,963参照)〔発明が解
決しようとする問題点〕 ところが、従来構成では上記のような色ずれに対する考
慮が全くなされていないため、スクリーン上の画像に色
ずれが生じた場合は、投射レンズより前段に配置されて
いる全ての光学系を調整しなければならず、その調整作
業が極めて面倒であり、さらには液晶素子等の交換時に
は各光学素子に振動を加えないように作業を進めなけれ
ばならず、保守点検も容易でないという問題があった。
Another type of lateral chromatic aberration is that the focal length differs depending on the color, resulting in a difference in image magnification, and this cannot be eliminated with an achromatic lens. As mentioned above, a projection lens with a high magnification of 50 to 100 times must be used, and the influence of this lateral chromatic aberration is about several meters to 10 mm around the periphery of the screen. Therefore, due to chromatic aberration, a clear image can only be obtained at the center of the screen (see U.S. P. 4,368,963) [Problem to be solved by the invention] However, in the conventional configuration, the above color shift occurs. Because there is no consideration given to the color shift, if a color shift occurs in the image on the screen, all the optical systems placed before the projection lens must be adjusted, which is extremely troublesome. Furthermore, when replacing the liquid crystal element, etc., the work must be carried out so as not to apply vibration to each optical element, and there is a problem that maintenance and inspection are not easy.

また、各光学素子に振動を加えないようにすることが必
要になるため、移動車輌等に搭載して使用することもで
きず、設置位置が限定されてしまうという問題があった
Furthermore, since it is necessary to avoid applying vibration to each optical element, there is a problem that the optical element cannot be mounted on a moving vehicle or the like, and the installation position is limited.

本発明の目的は、色ずれを簡単に調整することができ、
しかも設置位置も自由に選ぶことができるマルチカラー
液晶表示装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to easily adjust color shift,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a multicolor liquid crystal display device whose installation position can be freely selected.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、投射レンズを色別に設けると共に。 The present invention provides projection lenses for different colors.

各投射レンズには拡大倍率可変機構および光軸と垂直な
平面内での位置を移動調整する位置5!l整機構を設け
たものである。
Each projection lens has a variable magnification mechanism and a position 5 for adjusting the position within a plane perpendicular to the optical axis! It is equipped with an adjustment mechanism.

〔作用〕[Effect]

各色の中心波長で縦色収差がない投射レンズを各色別に
設けることにより1色ずれはなくなる。
By providing a projection lens for each color that has no longitudinal chromatic aberration at the center wavelength of each color, one color shift is eliminated.

また、拡大倍率を可変することにより、横色収差に起因
する像の大きさのずれはなくなる。さらに、投射レンズ
の位置をスクリーンと平行な面で調整することにより、
反射鏡等の光学素子の傾きや位置ずれ等による結像位置
を全ての色で一致させることができる。
Furthermore, by varying the magnification, deviations in image size caused by lateral chromatic aberration are eliminated. Furthermore, by adjusting the position of the projection lens in a plane parallel to the screen,
It is possible to match the image formation positions for all colors due to the inclination or positional shift of optical elements such as reflective mirrors.

(実施例〕 以下、実施例に基づいて本発明を特明する。(Example〕 Hereinafter, the present invention will be specified based on Examples.

第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図であり、波
長82Onm付近のレーザビームを発振出力する半導体
レーザ発振器1aと1bが設けられている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the present invention, in which semiconductor laser oscillators 1a and 1b are provided which oscillate and output a laser beam with a wavelength of about 82 Onm.

また、この半導体レーザ発振器1a、lbから出力され
たレーザビームは楕円形の拡散するビームであり、光学
系に導入するために開口度が太きく数差の少ないコリメ
ートレンズ2a、2bが設けられている。コリメートレ
ンズ2a、2bを通過したレーザビーム3a、3bは第
2図に示すようにその断面が楕円形となっており、後述
する集光レンズで微細スポットに集光するためには断面
が円形のレーザームが適することからシリンドリカルレ
ンズあるいはプリズムを用いたビーム整形光学系4a及
び4bによって断面が円形のレーザビーム5a及び5b
に変換される。ここで、半導体レーザ発振器1a、lb
から出力されたレーザビームは第2図の矢印に示す様に
断面が楕円のレーザビームの短軸方向に直線偏光してお
り、その偏光度は100:1以上である。また、この偏
光方向はレーザチップで電流注入方向と直交している。
Further, the laser beams output from the semiconductor laser oscillators 1a, lb are elliptical, diffused beams, and collimating lenses 2a, 2b with large apertures and small difference in number are provided in order to introduce them into the optical system. There is. The laser beams 3a and 3b that have passed through the collimating lenses 2a and 2b have an elliptical cross section as shown in FIG. Since laser beams are suitable, laser beams 5a and 5b having circular cross sections are formed by beam shaping optical systems 4a and 4b using cylindrical lenses or prisms.
is converted to Here, semiconductor laser oscillators 1a, lb
The laser beam outputted from the laser beam is linearly polarized in the minor axis direction of the laser beam having an elliptical cross section as shown by the arrow in FIG. 2, and the degree of polarization is 100:1 or more. Further, this polarization direction is perpendicular to the current injection direction in the laser chip.

この偏光特性を利用して偏光ビームスプリッタ6を用い
て一本のレーザビーム7に合成する。
Utilizing this polarization characteristic, the light beams are combined into a single laser beam 7 using a polarization beam splitter 6.

この場合の偏光方向は透過レーザビーム5aについては
紙面に平行(矢印)方向にし、反射レーザビーム5bに
ついては紙面に垂直(点)方向にする。このようにして
合成されたレーザビーム7はビームエキスパンダ8によ
って拡大されて約30amφの太いレーザビーム9にな
る。レーザビーム9はガルバノミラ−10及び1°1に
よって2次元走査されてf−θレンズ12により収束レ
ーザビーム13になり、3分割光学系14により均等な
パワーの3本の収束レーザビーム15a、15b。
In this case, the polarization direction of the transmitted laser beam 5a is parallel to the plane of the paper (arrow), and the direction of polarization of the reflected laser beam 5b is perpendicular to the plane of the paper (point). The laser beam 7 thus synthesized is expanded by a beam expander 8 to become a thick laser beam 9 of about 30 amφ. The laser beam 9 is two-dimensionally scanned by a galvanometer mirror 10 and 1°1, converted into a convergent laser beam 13 by an f-θ lens 12, and converted into three convergent laser beams 15a and 15b with equal power by a three-split optical system 14.

15cに分割された後、シアノビフェニル系のスメクチ
ック混合液晶を封入した液晶素子16a。
After being divided into 15c, a liquid crystal element 16a is filled with a cyanobiphenyl smectic mixed liquid crystal.

16b、16cに照射される。f−θレンズ12は焦点
距離f = 240m+*、明るさF/8のレンズであ
り、液晶素子上の集光ビーム径は約10μmになる。液
晶素子の構造は後述する。以上が液晶素子にレーザビー
ムによって画像を書込むための書込み光学系である。こ
の書込み光学系で液晶素子に書込まれた画像は以下説明
する投射光学系によってスクリーン上に拡大投射される
。この投射光学系は3枚の液晶素子毎に独立に設けられ
、その構成は同一である。従って、以下赤色像を投射す
る光学系についてのみこれを代表して説明する。
16b and 16c are irradiated. The f-θ lens 12 has a focal length f = 240 m+* and a brightness F/8, and the diameter of the condensed beam on the liquid crystal element is about 10 μm. The structure of the liquid crystal element will be described later. The above is a writing optical system for writing an image on a liquid crystal element using a laser beam. The image written on the liquid crystal element by this writing optical system is enlarged and projected onto a screen by a projection optical system, which will be described below. This projection optical system is provided independently for each of the three liquid crystal elements and has the same configuration. Therefore, only the optical system for projecting a red image will be described below as a representative example.

赤色の光源あるいはキセノンランプ等の様な白色光源を
フィルタによって着色した光源17から発生した光はレ
ンズ18で赤色の光ビーム19に変換し、ハーフミラ−
20で反射し、液晶素子16aに照射する。液晶素子1
6a中の反射膜で反射された光ビームは書込まれた画像
を光の濃淡にして取り込み、ハーフミラ−20を透過し
て投射レンズ21によってスクリーン22上に拡大投射
され、赤色の画像を表示する。緑色の画像は液晶素子1
6bに書込まれた画像を同様に投射光学系23によりス
クリーン22に投射され、青色の画像は液晶素子16c
に書込まれた画像も同様に投射光学系24によってスク
リーン22に投射される。
Light generated from a light source 17, which is a red light source or a white light source such as a xenon lamp, colored by a filter, is converted into a red light beam 19 by a lens 18, and then a half mirror.
20 and irradiates the liquid crystal element 16a. Liquid crystal element 1
The light beam reflected by the reflective film 6a captures the written image in light and dark shades, passes through the half mirror 20, and is enlarged and projected onto the screen 22 by the projection lens 21, thereby displaying a red image. . The green image is liquid crystal element 1
The image written on the screen 6b is similarly projected onto the screen 22 by the projection optical system 23, and the blue image is displayed on the liquid crystal element 16c.
The image written on the screen 22 is similarly projected onto the screen 22 by the projection optical system 24.

液晶素子16a、16b、16cに対しレーザビームに
よって赤、緑、青色に対応する画像を書込むための信号
は制御装置30によって作られる。
A control device 30 generates signals for writing images corresponding to red, green, and blue into the liquid crystal elements 16a, 16b, and 16c using laser beams.

制御装置30は半導体レーザ発振器1a及び1bを制御
するレーザ制御信号31a、31b、ガルバノミラ−1
0及び11を駆動する信号32及び33を出力し、これ
らの信号によって、レーザビームの発生と走査を制御し
、任意のパターンによって液晶素子16a〜16c上に
走査すると共に、スクリーン上で表示したい色に対応す
る液晶素子に色信号電圧を印加する。即ち、スクリーン
上に赤色の像を描きたい場合は液晶素子16aにつなが
る色信号34aを出力する。緑色の場合は34b。
The control device 30 includes laser control signals 31a and 31b for controlling the semiconductor laser oscillators 1a and 1b, and a galvanometer mirror 1.
0 and 11, and these signals control the generation and scanning of the laser beam, and scan the liquid crystal elements 16a to 16c in an arbitrary pattern, as well as the color desired to be displayed on the screen. A color signal voltage is applied to the liquid crystal element corresponding to the color signal. That is, when it is desired to draw a red image on the screen, a color signal 34a connected to the liquid crystal element 16a is output. If it's green, it's 34b.

青色の場合は34cを出力する0色信号が印加されると
、レーザビームが液晶素子上を走査しても元の透明状態
に戻り、希望の色光が反射されて表示される。第3図に
液晶素子の断面構成を示す。
When a 0 color signal is applied that outputs 34c in the case of blue, even if the laser beam scans the liquid crystal element, it returns to its original transparent state, and the desired color light is reflected and displayed. FIG. 3 shows the cross-sectional structure of the liquid crystal element.

厚さ2mmのガラス基板50には1片側に半導体レーザ
発振器の発振波長に対する無反射膜51が蒸着され1反
対側には半導体レーザビームを吸収して熱に変換するた
めの酸化クロム、クロム、フタロシアニン等のレーザ吸
収膜52と、可視光の反射膜と電極とを兼ねたアルミニ
ウム等の反射膜53および液晶を配向させるためのフル
オロシラン等の有機膜あるいは酸化ケイ素を斜方蒸着し
た配向膜54が設けられている。対向する他方のガラス
基板55には、可視光に対する反射防止膜56が設けら
れ、その反対面に酸化インジウム等の透明電極57と配
向11%5Bが設けられている。
A glass substrate 50 with a thickness of 2 mm has an anti-reflection film 51 for the oscillation wavelength of the semiconductor laser oscillator deposited on one side, and chromium oxide, chromium, and phthalocyanine for absorbing the semiconductor laser beam and converting it into heat on the other side. A reflective film 53 made of aluminum or the like which serves as a visible light reflective film and an electrode, and an alignment film 54 made of an organic film such as fluorosilane or silicon oxide obliquely deposited to orient the liquid crystal. It is provided. The other opposing glass substrate 55 is provided with an anti-reflection film 56 against visible light, and the opposite surface is provided with a transparent electrode 57 made of indium oxide or the like and an 11% 5B orientation.

この2枚のガラス基板5o及び55は液晶層厚みを制御
するシール59を介して向かいあっており、中にはシア
ノビフェニル系の有機物を主体としたスメクチック液晶
60が封入されている。レーザビーム61は前記レーザ
吸収膜52で90%以上吸収されて熱になる。この熱は
スメクチック液晶60に伝達され、スメクチック液晶6
0の温度を上げて相転移させて等方性液体状態にする。
These two glass substrates 5o and 55 face each other via a seal 59 that controls the thickness of the liquid crystal layer, and a smectic liquid crystal 60 mainly composed of cyanobiphenyl organic matter is sealed therein. More than 90% of the laser beam 61 is absorbed by the laser absorption film 52 and becomes heat. This heat is transferred to the smectic liquid crystal 60, and
Raise the temperature of 0 to cause a phase transition and create an isotropic liquid state.

レーザビーム61の照射を止め1等方性液体状態から冷
却する時に前記反射膜53と透明電極57の間に信号源
62で発生した色信号を加えると元の透明な状態63に
戻り、加えない場合は散乱状態64を示す、この散乱状
1rIA64を示す範囲は前記のレーザビーム61によ
って加熱されて等方性液体状態になった範囲に限定され
るから、レーザビーム61のビームスポット径を10μ
m程度までしぼり、1ドツトの大きさが10μm程度の
画像を書込むことができる。書込まれた画像は可視光の
光ビーム65で読み出される0本発明ではこの光ビーム
65の反射を反射膜53で行ないその反射光を投射レン
ズ(第1図21)でとらえスクリーン22上に拡大投射
する。
When the irradiation of the laser beam 61 is stopped and the color signal generated by the signal source 62 is applied between the reflective film 53 and the transparent electrode 57 when cooling from the isotropic liquid state, the color signal returns to the original transparent state 63 and is not applied. In this case, it shows a scattering state 64.The range showing this scattering state 1rIA64 is limited to the range heated by the laser beam 61 and turned into an isotropic liquid state, so the beam spot diameter of the laser beam 61 is set to 10μ.
It is possible to write an image with a dot size of about 10 μm. The written image is read out by a visible light beam 65. In the present invention, this light beam 65 is reflected by a reflective film 53, and the reflected light is captured by a projection lens (FIG. 1, 21) and magnified onto a screen 22. Project.

本発明では前記液晶素子を3枚用い、赤、緑。In the present invention, three liquid crystal elements are used, one for red and one for green.

青に対応する画像をレーザビームの走査機構は1つで3
枚の液晶素子に同時に書込む。
One laser beam scanning mechanism scans images corresponding to blue.
Write to two liquid crystal elements at the same time.

次に、第4図を参照して1本のレーザビームを3分割し
3枚の液晶素子に書込みを行なう3分割光学系について
説明する。2次元走査されたレーザビーム80はf−θ
レンズ70で収束レーザビーム81になる。この収束レ
ーザビーム81はビームスプリッタ71で透過レーザビ
ーム82と反射レーザビーム83に分割される。ビーム
スプリッタ71はプリズム形で、材質はBK7を用いて
いる2つの直角プリズムを組合せ、その接合面に誘電体
多層膜の半透過膜72をつけている。半透過膜72の特
性は波長SOO〜830nmで、透過率二反対率=2:
1に設定されている0反射レーザビーム83はプリズム
形の反射鏡73で反射され、透過レーザビーム82と平
行にされる。透過レーザビーム82はビームスプリッタ
74によって再び透過レーザビーム84と反射レーザビ
ーム85に分割される。ビームスプリッタ74は前記ビ
ームスプリッタ71と同様の構造で半透過膜75の特性
は前記波長帯で透過率:反射率=1:1である0反射レ
ーザビーム85はプリズム形の反射鏡76で反射され透
過レーザビーム84と蛮行にされる。透過レーザビーム
84は2つのプリズム形反射鏡77及び78でジグザク
に反射され、前記2本の反射レーザビームと同じ光路長
にされる。以上よりパワーの等しい3本の平行な収束レ
ーザビームが得られ、これら3本の収束レーザビームの
焦光点はΔ形で同一平面上にある。この集光点に3枚の
液晶素子79a、79b、79cを配置する。したがっ
て、3枚の液晶素子には同じパワーのレーザビームが同
時に同じパターンで走査される。液晶素子上に散乱状態
としてレーザビームの走査の軌跡を残すか否かは前記の
様に外部から液晶素子に印加する電圧の有無による。
Next, referring to FIG. 4, a three-division optical system that divides one laser beam into three and writes on three liquid crystal elements will be described. The two-dimensionally scanned laser beam 80 is f-θ
The lens 70 forms a convergent laser beam 81. This convergent laser beam 81 is split by a beam splitter 71 into a transmitted laser beam 82 and a reflected laser beam 83. The beam splitter 71 has a prism shape, and is a combination of two rectangular prisms made of BK7, with a semi-transparent film 72 of a dielectric multilayer film attached to the joint surface. The characteristics of the semi-transparent film 72 are as follows: wavelength SOO~830 nm, transmittance ratio = 2:
The zero reflected laser beam 83 set to 1 is reflected by the prism-shaped reflecting mirror 73 and made parallel to the transmitted laser beam 82 . The transmitted laser beam 82 is split again by the beam splitter 74 into a transmitted laser beam 84 and a reflected laser beam 85. The beam splitter 74 has the same structure as the beam splitter 71, and the characteristics of the semi-transparent film 75 are transmittance:reflectance=1:1 in the wavelength band.The zero reflected laser beam 85 is reflected by the prism-shaped reflecting mirror 76. Transmitted laser beam 84 and barbaric treatment. The transmitted laser beam 84 is reflected in a zigzag manner by two prism-shaped reflecting mirrors 77 and 78, and is made to have the same optical path length as the two reflected laser beams. From the above, three parallel convergent laser beams with equal power are obtained, and the focal points of these three convergent laser beams are Δ-shaped and on the same plane. Three liquid crystal elements 79a, 79b, and 79c are arranged at this focal point. Therefore, the three liquid crystal elements are simultaneously scanned with a laser beam of the same power in the same pattern. Whether or not a laser beam scan locus is left as a scattering state on the liquid crystal element depends on the presence or absence of a voltage applied to the liquid crystal element from the outside as described above.

液晶素子に書込まれた画像は投射光学系によってスクリ
ーンに拡大投射される。投射光学系は構成として同じも
のが3組あり、それぞれが互いに干渉しない様に立体的
に配置されている。第4図では光g 90 a 、 9
0 b 、 90 cとハーフミラ−91a、91b、
91c、及び投射レンズ92a。
The image written on the liquid crystal element is enlarged and projected onto a screen by a projection optical system. There are three sets of projection optical systems with the same configuration, and each set is three-dimensionally arranged so as not to interfere with each other. In Figure 4, the light g 90 a , 9
0 b, 90 c and half mirrors 91a, 91b,
91c, and a projection lens 92a.

92b、92cの関係を示している。光源90aから出
力された光ビーム93aはハーフミラ−91aで反射さ
れて液晶素子84aに照射され、前述した様に液晶素子
中のアルミニウム膜で反射され、その後はハーフミラ−
91aを透過し、投射レンズ92aによってスクリーン
上に液晶素子上の画像を結像させる。
92b and 92c are shown. The light beam 93a output from the light source 90a is reflected by the half mirror 91a and irradiated onto the liquid crystal element 84a.As described above, the light beam 93a is reflected by the aluminum film in the liquid crystal element.
91a, and an image on a liquid crystal element is formed on a screen by a projection lens 92a.

次に、スクリーン上での画像の一致のさせ方を以下説明
する。第5図は投射光学系のユニット側面図、第6図は
正面図である。各投射レンズ100a〜100cは正面
から見るとΔ状に配置されている。各投射レンズ100
a〜100cには焦点調整用リング101a〜101c
及び拡大率調整用リング102a〜102c及び水平方
向微動マイクロメータ103a〜103c及び垂直方向
微動マイクロメータ104a〜104cがそれぞれ設け
られている。
Next, how to match images on the screen will be explained below. FIG. 5 is a side view of a unit of the projection optical system, and FIG. 6 is a front view. The projection lenses 100a to 100c are arranged in a Δ shape when viewed from the front. Each projection lens 100
Focus adjustment rings 101a to 101c are included in a to 100c.
and magnification adjustment rings 102a to 102c, horizontal fine movement micrometers 103a to 103c, and vertical fine movement micrometers 104a to 104c, respectively.

スクリーン上の結像点を一致させるには、最初に各投射
レンズ100a〜100cの焦点調整用リング101a
〜101cを調整してスクリーン上の像を鮮明に結像さ
せる1次に3つの像を一致させて1つのマルチカラー画
像を得る。像の一致の第1段階は、各色により結像した
像の大きさに差が生じている場合、この像の大きさを一
致させる。このためには、各投射レンズの拡大率調整用
リング102a〜102cを用いて調整する。像の大き
さの基準は予め設定されたパターンを液晶素子に書込み
、スクリーン上での大きさを設計値に一致させる。第7
図は基準パターンとして正方形を設定し、設計上の大き
さを実線で示している。
In order to match the image forming points on the screen, first adjust the focus adjustment ring 101a of each projection lens 100a to 100c.
~101c is adjusted to form a clear image on the screen.The three images are made to coincide with each other to obtain one multicolor image. In the first stage of image matching, if there is a difference in the size of images formed by each color, the sizes of the images are made to match. For this purpose, the magnification adjustment rings 102a to 102c of each projection lens are used for adjustment. The standard for the size of the image is to write a preset pattern on the liquid crystal element and make the size on the screen match the design value. 7th
In the figure, a square is set as a reference pattern, and the designed size is shown by a solid line.

実際に結像した像が破線に示した様に小さい場合は図中
の矢印の方向に拡大させて一致させる。調整の第2段階
は3つの像を一致させることである。
If the actually formed images are small as shown by the broken line, they are enlarged in the direction of the arrow in the figure to make them coincide. The second stage of adjustment is to match the three images.

これは投射レンズ100a〜100cを光軸と垂直の平
面内での移動によって行なう。この移動には投射レンズ
100a〜100cに取付けられている微動用マイクロ
メータ103a〜103c及び104a〜104cによ
って行なう。第8図に、設計上の位置を実線で示し、実
際の像を破線で示す、先ず水平微動用マイクロメータ1
03a〜103ct−調整し像を水平方向に移動・させ
1次に垂直方向微動用マイクロメータ104a〜104
cをg整して像を垂直方向に移動させて規準位置に一致
させる1以上の調整によって赤、緑、青色の各画像が得
られる。
This is done by moving the projection lenses 100a to 100c within a plane perpendicular to the optical axis. This movement is performed by micrometers 103a to 103c and 104a to 104c for fine movement attached to the projection lenses 100a to 100c. In Fig. 8, the designed position is shown by a solid line, and the actual image is shown by a broken line.
03a~103ct-Adjust and move/move the image in the horizontal direction Micrometers for vertical fine movement 104a~104
Red, green, and blue images are obtained by one or more adjustments that adjust c to g and move the image vertically to match the reference position.

このような調整により、振動等によって像にずれが生じ
た場合でも直ちにそれを調整することができる。
With such adjustment, even if a shift occurs in the image due to vibration or the like, it can be immediately adjusted.

以上に説明した光学系は書込み光学系と投射光学系を1
つのユニットにし、スクリーンと離れて設置される。そ
の状態を以下説明する。第9図は正面投射型スクリーン
に適用した配置例である。
The optical system explained above consists of a writing optical system and a projection optical system.
It is installed in two units and separated from the screen. The state will be explained below. FIG. 9 shows an example of the arrangement applied to a front projection screen.

スクリーン150と光学ユニット151との距離は求め
たいスクリーン上の画面サイズに応じて変えられ、スク
リーン上の画面サイズが2m角の場合約6mとなる。正
面投射型スクリーンは反射型スクリーンであるから、調
整者は光学ユニット側に立ち調整を行なうことができる
The distance between the screen 150 and the optical unit 151 is changed depending on the desired screen size on the screen, and is approximately 6 m when the screen size on the screen is 2 m square. Since the front projection screen is a reflective screen, the adjuster can make adjustments while standing on the optical unit side.

第10図は背面投射スクリーンに適用した例である。光
学ユニット151は背面投射スクリーン152より前方
に設置され、2枚の大型の鏡153及び154によって
スクリーン152の背面より像を投射する。この様な配
置をとることにより、調整者はスクリーン上の像を見な
がら容易に調整を行なうことができる。また、光学ユニ
ット151は床下あるいは、適当な台の中に設置する事
によって設置面積を小さくする事ができ、背面投射スク
リーンの裏側の空間も小さくする事ができる。
FIG. 10 shows an example of application to a rear projection screen. The optical unit 151 is installed in front of the rear projection screen 152, and projects an image from the rear of the screen 152 using two large mirrors 153 and 154. With this arrangement, the adjuster can easily make adjustments while viewing the image on the screen. Further, by installing the optical unit 151 under the floor or in a suitable stand, the installation area can be reduced, and the space behind the rear projection screen can also be reduced.

第11図は光学ユニットから背面投射型スクリーンまで
一体とした装置例である。スクリーン前の引出し部が無
く光学ユニット151は背面投射スクリーン152の後
側に設置され、2枚の鏡153及び154で折り返しス
クリーン154に投射している。この場合、調整者はス
クリーン上の像を見ることが困難である。そこで、投射
レンズの調整部分に微動可能なモータ(図示せず)を設
け、このモータを遠隔制御装置155によって遠隔制御
し、投射レンズの拡大倍率等を調整可能にしている。遠
隔制御袋W155には1色別の投射レンズを独立して調
整するために、像を水平および垂直方向に移動させるレ
バー160a、160b。
FIG. 11 shows an example of an apparatus in which everything from an optical unit to a rear projection screen is integrated. There is no drawer in front of the screen, and the optical unit 151 is installed behind the rear projection screen 152, and projects onto the folded screen 154 using two mirrors 153 and 154. In this case, it is difficult for the adjuster to see the image on the screen. Therefore, a finely movable motor (not shown) is provided in the adjustment portion of the projection lens, and this motor is remotely controlled by a remote control device 155, thereby making it possible to adjust the magnification of the projection lens, etc. The remote control bag W155 includes levers 160a and 160b for moving the image horizontally and vertically in order to independently adjust the projection lens for each color.

160c、拡大倍率調整用スイッチ161 a *16
1b、161c、焦点合わせスイッチ162a。
160c, magnification adjustment switch 161a *16
1b, 161c, focusing switch 162a.

162b、162cが設けられている。像の位置はレバ
ー160a〜160cによってX方向とy方向の両方向
にそれぞれの色別に移動させることができる。また、拡
大倍率調整用スイッチ161a〜161cのそれぞれに
は、拡大方向と縮小方向に調整するボタンスイッチが設
けられており、また焦点合わせスイッチ1628〜16
2cのそれぞれには投射レンズを光軸上で前後に移動さ
せるボタンスイッチが2個設けられている。
162b and 162c are provided. The position of the image can be moved for each color in both the X direction and the Y direction by levers 160a to 160c. Further, each of the enlargement magnification adjustment switches 161a to 161c is provided with a button switch for adjusting the enlargement direction and the reduction direction, and the focusing switches 1628 to 16
Each of the lenses 2c is provided with two button switches for moving the projection lens back and forth on the optical axis.

このような遠隔制御装置を用いれば、表示袋はの設置位
置から離れた任意の位置で像のずれ等を容易に調整する
ことができる。このような遠隔制御は第9図および第1
0図の構成に対しても容易に適用することができる。な
お、第10図および第11図の構成では2枚の反射鏡を
用いているが。
By using such a remote control device, it is possible to easily adjust the image shift etc. at any position away from the display bag's installation position. Such remote control is shown in Figures 9 and 1.
It can also be easily applied to the configuration shown in FIG. Note that in the configurations shown in FIGS. 10 and 11, two reflecting mirrors are used.

設置場所の大きさや形状を考慮して任意の枚数の反射鏡
によって光路を自由に変えられることは言うまでもない
、また、波長が800〜830nmのレーザビームを使
用しているが、他の波長帯であっても書込み光学系の特
性との整合をとることによって自由に使用できるもので
ある。また、投射用として着色光源を使用しているが、
白色光源を用いて投射レンズに至る光路中にカラーフィ
ルタを設ける構成、あるいは投射レンズにカラーフィル
タを取付ける構成でもよい、さらに1色は、赤、緑、青
に限らず自由に選択することができ、かつ色の組合せも
2色あるいは4色以上の構成にすることができる。
It goes without saying that the optical path can be changed freely by using any number of reflecting mirrors, taking into account the size and shape of the installation location.Also, although a laser beam with a wavelength of 800 to 830 nm is used, it is possible to use other wavelength bands. Even if there is one, it can be used freely by matching it with the characteristics of the writing optical system. In addition, colored light sources are used for projection, but
A configuration in which a color filter is provided in the optical path leading to the projection lens using a white light source, or a configuration in which a color filter is attached to the projection lens may be used.Furthermore, one color can be freely selected, not limited to red, green, and blue. , and the color combination can be two or four or more colors.

さらに、色ずれの調整は基準パターンをスクリーン上に
表示させて行っているが、第12図に示すように、スク
リーン200の外枠に[1用の表示領域201を設け、
この領域201の4隅の部分に調整用のドツトあるいは
円形パターン202a〜202dを投射するようにした
うえ、第13図の拡大図に示すように円形パターン20
2より大きめのカラーセンサ203を取付け、第14図
に示すように赤、緑、青の円形パターン300r。
Furthermore, although color shift adjustment is performed by displaying a reference pattern on the screen, as shown in FIG.
Adjustment dots or circular patterns 202a to 202d are projected onto the four corners of this area 201, and the circular pattern 20 is projected as shown in the enlarged view of FIG.
A color sensor 203 larger than 2 is attached, and a circular pattern 300r of red, green, and blue is attached as shown in FIG.

300g、300bを投射した場合にこれらのパターン
がずれているならば、第14図(b)に示すように1個
の円形パターン301になるように調整して色ずれを調
整するようにしてもよい。
If these patterns are misaligned when 300g and 300b are projected, it is possible to adjust the color shift by adjusting the pattern so that it becomes one circular pattern 301 as shown in FIG. 14(b). good.

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、色ずれを簡単に調
整することができるため、光学系組立時の位置合わせ作
業も簡単に短時間で行うことができるようになるうえ、
振動等が発生する場合でも簡単な色ずれ調整作業によっ
て鮮明な画像を表示することができる。さらに、液晶素
子に書込んだ各色の画像の大きさが異なる場合でもその
大きさを一致させて表示させることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, color misregistration can be easily adjusted, so alignment work when assembling the optical system can be performed easily and in a short time. ,
Even when vibrations occur, clear images can be displayed by simple color shift adjustment. Furthermore, even if the sizes of the images of each color written on the liquid crystal element are different, the sizes can be matched and displayed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第tillは本発明の一実施例を示す全体構成図。 第2図はコリメートレンズ通過後のレーザビームの断面
形状を説明するための斜視図、第3図は液晶素子の断面
図、第4図は書込み光学系の全体構成図、第5図および
第6図は投射光学系の断面図および正面図、第7図およ
び第8図は像合わせを行うときの説明図、第9図〜第1
1図は光学ユニットとスクリーンとの組合せ配置例を示
す配置図。 第12図〜第14図は像ずれを調整する方法の別の例を
説明するための説明図、第15図は従来の投射光学系の
模式図である。 1・・・半導体レーザ、2・・・コリメートレンズ、4
・・・ビーム整形光学系、6・・・偏光ビームスプリッ
タ、8・・・エキスパンダ、10.11・・・ガルバノ
ミラ−112・・・f−θレンズ、14・・・3分割光
学系、16・・・液晶素子、17・・・光源、18・・
・レンズ、20・・・ハーフミラ−121・・・投射レ
ンズ、22・・・スクリーン、30・・・制御装置。
No. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention. Figure 2 is a perspective view for explaining the cross-sectional shape of the laser beam after passing through the collimating lens, Figure 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal element, Figure 4 is an overall configuration diagram of the writing optical system, Figures 5 and 6. The figures are a sectional view and a front view of the projection optical system, Figures 7 and 8 are explanatory diagrams when performing image alignment, and Figures 9 to 1.
FIG. 1 is an arrangement diagram showing an example of a combination arrangement of an optical unit and a screen. FIGS. 12 to 14 are explanatory diagrams for explaining another example of a method for adjusting image shift, and FIG. 15 is a schematic diagram of a conventional projection optical system. 1... Semiconductor laser, 2... Collimator lens, 4
. . . Beam shaping optical system, 6 . . Polarizing beam splitter, 8 . ...Liquid crystal element, 17...Light source, 18...
- Lens, 20... Half mirror 121... Projection lens, 22... Screen, 30... Control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、レーザビームの有する熱エネルギーによつて所望の
画像が書込まれた色別の液晶素子と、これら色別の液晶
素子に対して可視光ビームを投射し、予め書込まれた画
像に対応する濃淡の光を取出し、その光を各色共通の投
射レンズを介して同一スクリーン上に結像させる色別の
投射光学系とを備えたマルチカラー液晶表示装置におい
て、 前記投射レンズを色別に設けると共に、各投射レンズに
は拡大倍率可変機構および光軸と垂直な平面内での位置
を移動調整する位置調整機構を設けたことを特徴とする
マルチカラー液晶表示装置。
[Claims] 1. Color-specific liquid crystal elements on which desired images are written using the thermal energy of the laser beam, and visible light beams are projected onto these color-specific liquid crystal elements to create a pre-written image. A multi-color liquid crystal display device comprising a color-specific projection optical system that extracts light and light of gradation corresponding to a loaded image and forms an image on the same screen through a projection lens common to each color. A multicolor liquid crystal display device, characterized in that lenses are provided for each color, and each projection lens is provided with a variable magnification mechanism and a position adjustment mechanism for moving and adjusting the position within a plane perpendicular to the optical axis.
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