JPH0194779A

JPH0194779A - 投影表示方法および表示装置

Info

Publication number: JPH0194779A
Application number: JP25157287A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Tsutsumi; 孝義堤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1989-04-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、液晶ライトバルブを用いて像を投影、表示す
る方法および表示装置に関し、より詳しくは、複数の映
像情報源からの画像を投影表示する方法およびその装置
に関する。

［開示の概要］本明細書及び図面は、液晶ライトバルブを用いて像を投
影表示する方法及び表示装置において、第１の映像情報
を液晶ライトバルブを用いて投影光学系に生じさせると
同時に、エレクトロクロミンク讃子の映像を同一の光学
系内で投影光学系に実現できるようにすることにより、
複数の異なる映像情報、より具体的には、ビデオ及びエ
レクトロクロミック素子の画像を交互に、もしくは−部
又はすべてとを重ね合せて投影表示する技術を開示する
ものである。

［従来の技術］種々の投影表示方法および装置のうち、液晶ライトバル
ブを用いた投影表示方法および装置によれば、時間的に
変化するイメージ情報を高輝度で表示することができる
。しかし、この表示方法および装置においては、投影表
示されているイメージ情報に別の情報を重ねて表示した
り、該イメージ情報の一部を改変し表示する（以下、「
付加的情報を付与する」という）ことは、該イメージ情
報をあらかじめ加工しておく以外には困難であった。た
とえば、ビデオ映像に文字・記号等を付与したり、映像
の一部の色等を変更したりすることは、事前の編集加工
作業によらねばならず、また、該編集加工作業を行った
場合、オリジナルのビデオ映像（以下「原映像」と呼ぶ
）と編集済み映像の両方を保存することは不経済でもあ
る。また、このような編集加工された映像では、投影表
示している場の状況に応じた対応ができず、さらに１種
々のプレゼンテーションの場において撮影あるいは伝送
された映像については、前記編集加工作業ができず、結
果的に付加的情報の付与が行われない等の欠点があった
。

〔発明が解決しようとする問題点］本発明は、従来技術にもとづく表示方法および装置の上
記欠点を除去すべく追求した結果見いだされたものであ
る。

すなわち、本発明の目的は、従来技術に比してより簡単
な機構によって複数の映像情報を表示する方法および表
示装置を提供することにある。とりわけ、本発明の目的
は、従来技術に比して著しく簡単な機構によって高輝度
のビデオ映像およびエレクトロクロミック素子（以下ｒ
ＥｃＤＪという）の画像を表示する方法および表示装置
を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、多種多様な映像ソースから
の映像情報を表示するにあたって、何種類もの表示装置
を用いることなく、付加的な機構を設けるだけで、これ
らの映像情報を表示する方法および表示装置を提供する
ことにある。

本発明のさらに別の目的は、複数の映像ソースからの映
像情報を単一の表示装置を用いて同一の画面上に表示す
る方法および表示装置を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、入力された映像情報に他の
情報を付与して表示し、あるいは入力された映像情報の
時間的、空間的な一部分、あるいは色等の聞届性の一部
分を選択的に表示するにあたって、付加的な機構を設け
、あるいは内在する機構の一部を変更することによって
上記選択的表示を行う方法および表示装置を提供するこ
とにある。

本発明のさらに別の目的は、以−Ｈの様な多様な応用が
可能な表示装置であってかつ、軽量、コンパクト、低価
格および省電力である表示装置を提供することにある。

［問題点を解決するた−めの手段］即ち、本発明は複数の映像情報を投影表示する方法およ
び装置に関し、この方法にあっては液晶ライトバルブを
用いて複数映像を投影表示する方法において、以下の（
Ａ）〜（Ｇ）の工程を用いることを特徴とする投影表示
方法である。

（Ａ）時間的に変化するまたは変化しない映像情報を照
射光として出力し、該照射光を液晶ライトバルブに導入
する書き込み工程、（Ｂ）単一または複数の投影光源からの時分割されてい
ない照射光を液晶ライトバルブに導入する工程。

（Ｃ）液晶ライトバルブにおいて、書き込み工程からの
照射光によって投影光源系からの照射光を空間変調する
工程。

（Ｄ）投影光学系において前記液晶ライトバルブからの
変調光を拡大、投影する工程、（Ｅ）該投影光学系からの投影光を受光・結像して所望
の投影像をスクリーンに表示する工程、（Ｆ）前記投影光源系からの照射光の光路上あるいはそ
の延長上、および／または前記液晶ライトバルブからの
変調光の光路上あるいはその延長上において、ＥＣＤの
マトリクス駆動による映像情報を生じさせる工程、（Ｇ）該ＥＣＤの映像情報をこれとは異なる前記映像情
報の一部またはすべてと重ね合わせて、もしくは交互に
投影表示する工程。

また、装置にあっては液晶ライトバルブを用いた投影表
示装置において、以下の（ａ）〜（ｅ）の機構を備えた
ことを特徴とする表示装置である。

（ａ）時間的に変化するまたは変化しない映像情報を照
射光として出力し、該照射光を液晶ライトバルブに導入
する書き込み光源系、（ｂ）単一または複数光源からの時分割されていない照
射光を点灯する投影光源系、（Ｃ）書き込み光源系からの照射光によって投影光源系
からの照射光を空間変調する液晶ライトバルブ、（ｄ）前記投影光源系からの照射光を液晶ライトバルブ
に導き、該液晶ライトバルブからの変調光を拡大、投影
する投影光学系、（ｅ）前記投影光源系からの照射光の光路上あるいはそ
の延長上、および／または液晶ライトバルブからの変調
光の光路１あるいはその延長上に、前記映像情報とは異
なるエレクトロクロミック素子のマトリクス駆動による
映像情報を生じさせるべく設けられた映像情報源。

［作　用］以下１図面に従って本発明の基本構成を更に詳細に説明
する。

第４図は、本発明の表示装置の基幹部分の構成を示した
模式図である。

図の構成において１画信信号２１（−例としてＲＧＢ信
号を示す、）をＣＲＴ２に入力し、次に、ＣＲＴ　２か
らの照射光３１を、バイアス電圧を予め印加した液晶ラ
イトバルブ（ＬＣＬＶ）　３の光導電層（図示せず）側
に導く、この導光は、光フアイバープレートを一例とす
るライトガイドを用いて行ってもよく、また、より簡便
には、ＣＲＴ　２の蛍光面をＬＣＬＶ　３に実質的に密
着させることで行ってもよい、第４図に示したＪ＃成は
、この後者の方法であるが、前者の方法をはじめとする
他の方法ないし機構を排除するものではない、これらの
構成によって、ＬＣＬＶの空間変調の解像度を実質的に
ＣＲＴと同程度にすることができる。

前記バイアス電圧は、直流または交流を用いるが、後述
１７）ＴＮ液晶においては、　１０Ｈｚ、〜Ｉ　ＭＨｚ
　、望ましくは１　ｋＨｚ　〜１００ｋＨｚ、より望ま
しくは１０ｋＨｚの交流バイアスとするのが良い。

ＬＣＬＶ３の光導電層は、　ＣＲＴ　２からの照射光強
度に応じて導電性が変化し、それに応じてＬＣＬＶの液
晶セルの両面の各部に印加される電圧が変化する。液晶
セルは、印加される電圧に応じて光学的性質が変化する
ので、上記のＬＣＬＶ３においては、液晶セルの光学的
性質が各部ごとに異なることになり、後述するＬＣＬＶ
入射光３４を空間変調する。

光導電層と液晶セルとの間に反射層を設けることによっ
て、空間変調光、すなわちＬＣＬＶ出射変調光３５は入
射光側に反射され、後述する偏光ビームスプリッタ（以
下、ＰＢＳと記す）６の方に向って出射される。ところ
で、ここにおいては、ＬＣＬＶの構成および作用は、本
構成において必要不可欠なものに限って述べたのであっ
て、本構成のＬＣＬＶが従来技術のＬＣＬＶの構成およ
び作用と異なっている、ないしはそれらの一部を欠いて
いることを示すものではない、むしろ本構成のＬＣＬＶ
は、従来技術のＬＣＬＶの構成をほぼそのまま利用する
ことができることに特徴がある。

また、本構成のＬＣＬＶにおける光導電層には、多くの
光導電性材料を用いることができるが、そのうち硫化カ
ドミウム、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン、セレン化テル
ル、ｄ−シリコン、および各種の有機感光体が良好な作
用を示す、また、ＬＣＬＶの液晶セルとしては、後述す
るように、ｓ−偏光の少なくとも一部、望ましくは全部
をＰ−偏光に変えることが可能な材料および動作モード
を選択しなければならない、即ち、複屈折性を有する状
態をとりうる液晶である。このような液晶セルに用いら
れる動作モードとしては、混成電界効果形（ＨＦＥ形）
、強誘電性形（ＦＬＣ形）、電界制御複屈折形（ＥＣＢ
形）、超ねじれ複屈折効果形（ＳＢＥ形）などが挙げら
れる。

一方でキセノンランプ４から発せられる白色光３２をＰ
Ｂｓ　６に導き、各色のＳ−偏光成分のみを反射させる
。この反射光を、光導電層の導電性変化にともなって光
学的性質が空間的に変化しているＬＣＬＶの液晶セルに
ＬＣＬＶ入射光３４として入射する。

このＬＣＬＶ入射光３４が液晶セル中で、空間変調され
出射されるにあたって１本構成においては、偏光方向が
変化していることが必須である。すなわち、ＰＢＳ　６
は、ｐ−偏光成分を透過し、Ｓ−偏光成分を反射するの
で、ＬＣＬＶ出射変調光（以下、変調光と記す）３５は
、ｐ−偏光成分を有していなければならず、望ましくは
大部分、さらに望ましくは、すべてがｐ−偏光成分とな
っていることが本発明の実施にあたって効果を大きくす
る。したがって。

ＬＣＬＶとしては、以下のいずれかの作用を示すことが
必須である。

（イ）書き込み照射光３１が暗のときは出射光３５がな
く、照射光３１が明のときは出射光３５がｐ−偏光を含
む光である。またはその反対。

（ｏ）照射光３１が暗のときは出射光３５が完全Ｓ−偏
光で、照射光３１が明のときは出射光３５がｐ−偏光成
分を含む光である。またはその反対。

（ハ）照射光３１が暗のときと明のときとで、Ｓ−偏光
成分とｐ−偏光成分の比が一定程度以上異なっている。

このうち、（ハ）で、ｐ−偏光成分がつねにある程度存
在する場合は、投影画面が完全に暗くなることがないた
め、投影像のコントラストが良好でなく、望ましくない
、また、　（イ）、（ｏ）において照射光３１の明暗が
反対の場合の作用を示すＬＣＬＶを用いる場合には、照
射光３１の明暗を反転させておくことが必要である。さ
らに、（イ）は、たとえば（０）の作用を示すＬＣＬＶ
において、液晶セルと反射層との間にＰ一方向の偏光板
を置くことによって容易に実現できるので、有効かつ基
本的なＬＣＬＶは、（ａ）の作用を示すＬＣＬＶである
。このＥ、ＣＬＶとしては、たとえば、米国特許第４，
３７８，９５５号に開示されたものを用いることが可能
である。このとき用いるのに適する液晶は、同特許にあ
る如く、ねじれネマ゛チック相にある液晶であり、同特
許に述べられているように、同液晶を混成電界効果を示
すように配向させて用いる。これは、すなわち、液晶セ
ルに電界が印加されていない時には主としてねじれネマ
チック効果を示し、電界が印加されている時には複屈折
効果を示すことのできる配向である。

その他としては、たとえば１強誘電性液晶を用いること
により、所期の作用を実現することも可能である。

このようにしてＬＣＬＶを出射した変調光３５はｐ−偏
光成分を有し、　ＰＢＳ　６を通過して、ｐ−偏光成分
のみのＰＢＳ透過光４１となる。これを投影光学系７に
導き、投影光４２として表示スクリーン８に照射、結像
させる。投影光学系７は、各種投影表示装置で開示ない
しは実施されている光学系と本質的に同−のものを広く
使用することができる０表示スクリーン８も通常の使用
に°供せられているものをそのまま用いてよい。

上記の詳細な説明において、投影光学系７までに至る各
機構が組み込まれてなる装置が、本発明の基本構成であ
る。この第４図で示された基本構成にＥＣＤを付加した
構成をもって、本発明の付加的情報の付与が可能となる
。以下、第１図〜第３図を用いて、本発明を説明する。

第１図は、白色光３２の光路中にＥＣＤ　９１を設けた
例である０本構成のＥＣＤ　９１は、後述するように。

マトリクス駆動によって、透過光の少なくともＳ−偏光
成分の強度を変調させる。

この構成で、　ＥＣＤ　９１の映像を投影するときは、
平常通り画像信号２１を入力したまま、　ＥＣＤ　９１
に付加的画像情報２２を入力する。ここで、キセノンラ
ンプからの白色光３２が、ＥＣＤ　９１に入射すると、
Ｓ−偏光およびｐ−偏光の強度が変調され、映像信号３
３となってＰＢＳ　６に入射する。　ＰＢＳ　８では、
変調されたＳ−偏光のみが反射され、　ＬＣＬＶ３に向
かいさらにＬＣＬＶ３内の反射板で反射され、その際に
もＬＣＬＶ３の液晶セル中で空間変調されｐ−偏光のＬ
ＣＬＶ出射変調光３５となる。

その後ＰＢ０６を透過し、投影光学系７により表示スク
リーン８に投影される。

表示スクリーン８上には、画像信号２１による原映像と
、　ＥＣＤ　９１によって生じた付加的画像情報２２が
改ね合されて表示される。従って、画像信号２１の原映
像を付加的画像情報２２で一部隠蔽したり。

特定の部分にマーキング（カーソル、下線、傍点、矢印
等）したりすることもでき、基本構成による投影表示に
付加的二ａ味づけを行うことが可能となる。

第２図４ｉ　、　ＬＣＬＶ３　トＰＢＳ　６　（７）間
に、即チＬｃＬｖ入射光／出射変調光の光路中にＥＣＤ
９２を設けた例である０本構成のＥＧＯには、■ＬＣＬ
Ｖ入射光３４、即ちＳ−偏光を変調する、または、■Ｌ
ＣＬＶ出射変調光３５、即ちｐ−偏光を変調する、のう
ち、少なくともいずれか一方の機能が必要とされる。即
ち、本構成において第１図と同様に、キセノンランプか
らの白色光３２のうち、ＰＢＳ　６ではＳ−偏光のみが
反射され、ＬＣＬＶ入射光３４トナリ、ｔり、　ＬＣＬ
Ｖ入射光３４はＬＣＬＶ３で反射、変調されるとＰ−偏
光のＬＣＬＶ出射光３５となる。。

通常、　ＥＣＤは偏光特性を有していないので、本構成
においてはＬＣＬＶ入射光３４および出射光３５の双方
を変調する。この時、後述する如く、ＥＣＵ　９２をＬ
ＣＬＶ３に接して設けることにより、ＬＣＬＶ入射光３
４と出射光３５の各光線は事実上型なり、付加的画像信
号２２の画像は、単一のまま、画像信号２１の原映像に
重ね合わされて表示スクリーン８上に投影される。

また、本構成では、ＥＣＤ　９２をＬＣＬＶ３にできる
限り近づけて設けることが望ましい、これはＬＣＬＶ３
の位置が物点に対応しているためである。

第３図は、　ＰＢＳ　６と投影光学系７の間に、即ち、
ＰＢＳ透過光４１の光路中に、ＥＣＤ　９３を設けた例
である０本構成においては、ＥＣ口９３に入射する光は
既に映像信号２１の原映像にＬＣＬＶ３によって、時間
的、空間的に変調されており、また、　ＰＢＳ　６によ
ってＰ−偏光のみとなっている。従って１本構成におけ
るＥＣＵ　９３はｐ−偏光成分の強度を変調できる液晶
セルであれば付加的情報の付与が可能である。

本発明で用いるＥＣＤは、公知のＥＧＯがそのまま利用
できる０例えば、電気化学的酸化還元によって発消色を
くり返す表示電極材料、透明電解液。

薄膜対向電極材料等で構成したＥＧＧが、色純度やコン
トラストの点から好ましい。

また、　ＥＣＤのマトリクス駆動は電極材料や電解液の
性質に応じた印加電圧（直流　１〜５Ｖ）で行う。

さらに１本発明においては付加的情報に応じてＥＧＯを
選択し１色の付加を行うことも可能である０例えば、青
系統の色で付加情報を与える場合は、タングステンブロ
ンズ系、フェロシアン化物系、ビオロゲン化合物系茅を
、赤系統の色であれば、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ
）やアントラキノン、黒系統では陽極酸化した水酸化イ
リジウム等の材質をＥＣＤに用いればよい。

また、高速で変化する付加的情報を付与する場合には、
応答性の速い、全固体ＥＣＤ等を用いるのも好ましい。

今まで述べてきた付加的情報の作成手段およびＥＣＤへ
の入力手段としては、公知の様々な方法を利用すること
が可能である。

たとえば、予め作成した文字パターン（文章）をスキャ
ナーで読み取って磁気ディスクにＭ植し、順次出力する
方法、入力をＣＯＤを一例とする固体撮像素子によって
行い同様に磁気媒体（ディスク、シート、テープ）に蓄
積する方法、タブレットによって手書き文字を書きつつ
原映像に重畳表示していく方・法、タッチパネルを用い
、カーソル、下線、矢印、Ｏ印等のキャラクタ−をＥＣ
Ｄに出力させ、かつ、これらのキャラクタ−を上下左右
に移動させる方法、等々である。特に、タブレットやタ
ッチパネルを用いてその、場で入力する方法は１本発明
の付加的情報のうちきわめて′ｇＬ要な情報の入力、表
示方法である。

［実施例］以下、実施例を示し１本発明をさらに具体的に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１〜２第１図および第２図に示した装置を用いて、下記の方法
で付加的情報が付与された投影表示映像を実現した。

テレビカメラで撮影し予め磁気記憶媒体に記憶させてお
いた映像信号を、高輝度ＣＲＴ　２に入力した。同ＣＲ
Ｔの出力光を同ＣＲＴのフェースプレートに密着させて
設けたＬＣＬＶ３の、ＣｄＳからなる光導電層側より導
入した。同ＬＣＬＶ３には１０ｋＨｚのバイアス電圧を
印加した。

一方、　ｔｏｏｏｗのキセノンランプから発生する白色
光を、ＰＢｓ　６への入射前または反射後にタングステ
ンブロンズ系ＥＣＤ　９１または９２に照射し、予め時
間空間変調した投影光としたのち、ＬＣＬＶ３の液晶層
側から入射したところ、映像信号の変調を受けた出射光
がスクリーン上に投影表示された。投影表示された映像
は、スクリーン上で５本／Ｃ鳳の解像度と１５＝１のコ
ントラストを有し、これに重畳されて、鮮やかな青紫色
の文字が点滅表示された。

実施例３第３図の装置をそれぞれ用いて、実施例１，２と同様の
方法で付加的情報が付与された投影表示映像を実現した
。ただし、ＥＩＣＤはアントラキノン系を用いた。投影
表示された映像は、スクリーン上で５本／ｃｔａの解像
度を示し、コントラストは１６：１であった。この映像
に重畳されて薄紅色の文字が鮮明に点滅表示された。

実施例４第４図の装置を用いて実施例３と同様のＥＧＯにタブレ
ットからの信号が表示できるように接続した。このよう
にして付加的情報を投影表示したところ、タブレットよ
り入力された手書きのコメントが投影画像に重なって表
示された。

実施例５実施例４と同様の構成にした上で、原映像の投影表示を
一定時間行ったのち、ＣＲＴへの入力を切り、ＬＣＬＶ
３からの変調光を全簡明の状態にした。

しかるのちにＥＣＵ　９４を動作させて、タブレットよ
りの手書き文字や絵を順次投影表示したところ、ＴＶ−
画面ＯＨＰ用スタスクリーン両者を視線の移動゛を強い
ることなく画面を転換させることができ。

観者に対し有効なプレゼンテーションを行うことができ
た。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明の投影表示方法およ
び表示装辺を用いることによって、以下に掲げる効果が
得られた。

■　原映像の輝度を損うことなく、付加的情報を付与す
ることができた。

伐）　原映像に対し、予め文字情報等を付与する編集加
工作業を行うことなく、付加的情報をその場で付与する
ことが可能になった。

■　原映像に付与される付加的情報は、原映像とは独立
に予め準備しておくことができ、あるいは、タブレット
、タッチパネル等の入力装置によってその場で作成する
ことができ、それらを状況に応じて原映像に重畳付与す
ることが可能となった。

■　視線の移動を強いることなく、複数の映像を交互に
投影表示することができ、観者の疲労感等を軽減するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明の表示装置の典型的な実施態
様を示す模式図、第４図は本発明の表示装置の基幹部分
の実施態様を示す模式図である。２・・・陰極線管（ＣＲＴ）　。３・・・液晶ライトバルブ（ＬＣＬＶ）、４・・・キセ
ノンランプ、６・・・偏光ビームスプリッタ（ｐＢｓ）、７・・・投
影光学系、　　　　８・・・表示スクリーン、２１・・
・画像信号（フィールド信号）、２２・・・付加的映像
信号、　３１・・・照射光、３２・・・白色光、　　　
　　３３・・・ＥＣＤ変調光、３４・・・ＬＣＬＶ入射
光、　　　３５・・・ＬＣＬＶ出射変調光。４１・・・ＰＢＳ透過光、　　　４２・・・投影光、５
１・・・映像光、　　　　　９１〜９３・・・ＥＣＤ　
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液晶ライトバルブを用いて複数映像を投影表示す
る方法において、以下の（Ａ）〜（Ｇ）の工程を用いる
ことを特徴とする投影表示方法。（Ａ）時間的に変化するまたは変化しない映像情報を照
射光として出力し、該照射光を液晶ライトバルブに導入
する書き込み工程、（Ｂ）単一または複数の投影光源系からの照射光を液晶
ライトバルブに導入する工程、（Ｃ）液晶ライトバルブにおいて、書き込み工程からの
照射光によって投影光源系からの照射光を空間変調する
工程、（Ｄ）投影光学系において前記液晶ライトバルブからの
変調光を拡大、投影する工程、（Ｅ）該投影光学系からの投影光を受光・結像して所望
の投影像をスクリーンに表示する工程、（Ｆ）前記投影光源系からの照射光の光路上あるいはそ
の延長上、および／または前記液晶ライトバルブからの
変調光の光路上あるいはその延長上において、エレクト
ロクロミック素子のマトリクス駆動によって映像情報を
生じさせる工程、（Ｇ）該エレクトロクロミック素子のマトリクス駆動に
よって生ずる映像情報をこれとは異なる前記映像情報の
一部またはすべてと重ね合わせて、もしくは交互に投影
表示する工程。
（２）液晶ライトバルブを用いた投影表示装置において
、以下の（ａ）〜（ｅ）の機構を備えたことを特徴とす
る表示装置。（ａ）時間的に変化するまたは変化しない映像情報を照
射光として出力し、該照射光を液晶ライトバルブに導入
する書き込み光源系、（ｂ）単一または複数光源からの時分割されていない照
射光を点灯する投影光源系、（ｃ）書き込み光源系からの照射光によって投影光源系
からの照射光を空間変調する液晶ライトバルブ、（ｄ）前記投影光源系からの照射光を液晶ライトバルブ
に導き、該液晶ライトバルブからの変調光を拡大、投影
する投影光学系、（ｅ）前記投影光源系からの照射光の光路上あるいはそ
の延長上、および／または液晶ライトバルブからの変調
光の光路上あるいはその延長上に、前記複数の映像情報
とは異なるエレクトロクロミック素子のマトリクス駆動
による映像情報を生じさせるべく設けられた映像情報源
。