JPH05100243A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示画像の解像度の劣化を招くことなく光源
の光量の利用率を増加できる表示装置を得る。 【構成】 線状の光源から放射された線状の書込み光
を、線状の書込み光の延在している方向と円筒軸とが平
行となるように設置されている円筒正レンズによって集
束させた後に、前記した線状の書込み光の延在している
方向と円筒軸とが平行となるように設置されている円筒
負レンズによって発散している状態で対物レンズに入射
させ、その光を前記した対物レンズによって、２つの電
極間に少なくとも光導電層部材と光変調材層部材とを含
んで構成されている空間光変調素子空間光変調素子ＳＬ
Ｍにおける光導電層部材ＰＣＬに結像させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投射型表示装置，リヤプ
ロジェクタ、オーバーヘッドプロジェクタ等の表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像信号における各画素信号によって強
度変調された状態の光束を水平方向及び垂直方向に走査
し、その光束を投影光学系によりスクリーンに投影し
て、２次元的な画像の表示を行なうようにした表示装置
は従来から知られているが、従来技術では、時系列的な
信号を用いて高輝度で高解像度の光学的な２次元画像、
例えば縦横にそれぞれ４０００個の画素が配列されてい
るような高精細度の２次元画像を実時間に近い状態で形
成させることが要求されても、それを実現できるような
信号変換素子がなかったので、そのような要求を満足さ
せることはできなかった。

【０００３】本出願人会社では前記した問題点が良好に
解決でき、高輝度で、かつ、高精細度の画像の表示を極
めて容易に行なうことができるような表示装置として、
例えば、特開平３ー１９６１２１号公報によって開示さ
れているような表示装置、すなわち、光源から放射され
た断面形状が直線状の光束を、画素毎に設けてある多数
の反射部材を画素情報によって変位させうるような構成
を備えている光変調部に入射させ、光変調部においてそ
れに入射された断面形状が直線状の光束における直線方
向について画素毎に強度変調された断面形状が直線状の
光束として出射させ、前記した光変調部から出射された
光束を光偏向装置により、光束を所定の周期で水平方向
に偏向して投影レンズに入射させ、投影レンズによりス
クリーンに投影してスクリーン上に２次元画像を映出す
るようにした装置を提案したが、前記した既提案の装置
では、それの光変調部で行なわれる画素情報による光の
強度変調動作が遅いことが問題になった。

【０００４】それで、本出願人会社では先に、Ｎ個の画
素と対応するＮ個の発光素子( 例えば発光ダイオード )
が直線的に配列されている発光素子アレイにおけるＮ個
の発光素子に、予め定められた期間にわたってそれぞれ
の発光素子と対応する画素の情報を供給して、前記した
発光素子アレイにおけるＮ個の発光素子を前記の期間に
わたって同時に発光させ、前記の発光素子アレイの各発
光素子から放射された光の整列方向と直交する方向に前
記した各発光素子から放射された光を同時に偏向させる
ようにし、前記の偏向された光が２つの電極間に少なく
とも光導電層部材と光変調材層部材とを含んで構成され
ている空間光変調素子における光導電層に結像させ、空
間光変調素子に読出し光を与えて空間光変調素子から読
出した画像情報をスクリーンに映出させるようにした表
示装置を提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に空間光変調素子を用いて構成する表示装置として、高
解像度で高輝度の画像を低残像の状態で表示できるよう
にした表示装置を得ようとした場合には、大きな光量の
書込み光が必要とされる。それで、光源から放射された
光が効率良く使用できるように、光源から放射された光
を反射鏡で集光してからレンズによって平行光とするこ
とにより、光の利用効率を高めて大きな書込み光が得ら
れるようにすることが行なわれて来ている。しかし、画
素情報によって強度変調された書込み光を発光する光源
は有限の大きさを持っていて点光源ではないから、光源
から放射された拡散光をレンズによって平行光の状態に
して効率良く用いようとしても、点光源ではない光源か
ら放射された光は完全な平行光束とはならず、光の利用
率は低下した状態になる。また、画素情報によって強度
変調された書込み光を発光する光源が、例えば発光ダイ
オードを直線状に配列して線状の書込み光を発生させる
ようにした長い線状の光源の場合には、線状の光源から
放射された線状の光を集光して平行光にするためには、
口径の大きな正レンズ（凸レンズ）が必要とされるか
ら、そのような光学系を構成するとコスト高になる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は２つの電極間に
少なくとも光導電層部材と光変調材層部材とを含んで構
成されている空間光変調素子に対して、書込み情報に従
って発光量が変調される発光素子を直線的に配列した状
態の発光素子アレイから放射された書込み光を結像レン
ズにより光導電層部材に結像させて書込み動作が行なわ
れるようにした表示装置において、前記した線状の書込
み光の延在方向と平行な円筒レンズ軸を有する円筒正レ
ンズと円筒負レンズとを、前記した書込み光の光源と結
像レンズとの間に配設してなる表示装置を提供する。

【０００７】

【作用】線状の光源から放射された線状の書込み光が、
前記した線状の書込み光の延在している方向と円筒軸と
が平行となるように設置されている円筒正レンズによっ
て集束された後に、前記した線状の書込み光の延在して
いる方向と円筒軸とが平行となるように設置されている
円筒負レンズによって発散している状態で結像レンズに
入射され、結像レンズから出射した光が空間光変調素子
の光導電層部材に結像される。それにより線状の光源か
ら放射された書込み光は大きな損失を受けることなく空
間光変調素子に対する情報の書込みのために有効に使用
される。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の表示
装置の具体的な内容を詳細に説明する。図１は本発明の
表示装置の概略構成を示している斜視図であり、また図
２は本発明の表示装置の構成原理及び動作原理を説明す
るための光学系の一部の平面図、図３は本発明の表示装
置の解像度特性を示す図である。図１及び図２において
ＬＬＳは線状の光源、ＣＬｐは前記した線状の書込み光
の延在する方向に平行な円筒軸を有する円筒正レンズ
（シリンドリカル凸レンズ）、ＣＬｍは前記した線状の
書込み光の延在する方向に平行な円筒軸を有する円筒負
レンズ（シリンドリカル凹レンズ）、Ｍｇは揺動鏡（ガ
ルバノミラー）、Ｌｏは結像レンズ、ＳＬＭは２つの電
極間に少なくとも光導電層部材と光変調材層部材とを含
んで構成されている空間光変調素子である。ＰＢＳは偏
光ビームスプリッタ、ＬＳは読出し光の光源、Ｌｐは投
影レンズ、Ｓはスクリーンである。前記した線状の光源
ＬＬＳとしては、例えばそれぞれのものが画素情報によ
って強度変調された光を放射するようになされているＮ
個の発光ダイオードを直線的に配列して、線状の書込み
光を発生させるようにした構成の線状の光源ＬＬＳであ
ってもよい。そして、前記した線状の光源ＬＬＳから放
射された線状の書込み光は、前記した線状の書込み光の
延在する方向に平行な円筒軸を有する円筒正レンズＣＬ
ｐによって集光状態にされて、前記した線状の書込み光
の延在する方向に平行な円筒軸を有する円筒負レンズＣ
Ｌｍによって発散状態にされて揺動鏡Ｍｇに入射され
る。前記した揺動鏡Ｍｇの揺動軸方向に延在している状
態で揺動鏡Ｍｇに入射された直線状の書込み光は、揺動
鏡Ｍｇの揺動動作によって図１中の矢印Ｙ方向に偏向さ
れた状態で結像レンズＬｏで集束されて空間光変調素子
ＳＬＭの光導電層部材ＰＣＬに結像される。

【０００９】図２は線状の光源ＬＬＳから空間光変調素
子ＳＬＭまでの光学系に関する構成原理と動作原理との
説明を簡単化するために、図１に示されている表示装置
の構成部分中から揺動鏡Ｍｇを除去した状態の光学系の
平面図であり、この図２においてＬ１は線状の光源ＬＬ
Ｓから円筒正レンズＣＬｐの主平面までの距離であり、
また、Ｌ2は円筒正レンズＣＬｐの主平面から円筒負レ
ンズＣＬｍまでの距離を示している。さて、線状の光源
ＬＬＳから放射される書込み光は非平行光であるから、
図２中に例示されているように線状の光源ＬＬＳから拡
散している状態で円筒正レンズＣＬｐに入射する。前記
した円筒正レンズＣＬｐでは、それに入射した光を円筒
正レンズＣＬｐの主平面における円筒軸と直交する方向
についてだけ集光した状態の光として出射する。

【００１０】前記のように円筒軸の方向が線状の書込み
光の延在方向と平行となるように配置されている円筒正
レンズＣＬｐによって、線状の光源ＬＬＳから放射され
る非平行状態の書込み光を集光した状態として結像レン
ズＬｏに入射させるようにすれば、円筒正レンズＣＬｐ
を使用しない場合に比べて、線状の光源ＬＬＳから放射
される非平行状態の書込み光の利用効率は向上するが、
前記した円筒正レンズＣＬｐによる集光作用は、それに
入射した光を円筒正レンズＣＬｐの主平面における円筒
軸と直交する方向についてだけ行なわれるものであるか
ら、この光が結像レンズＬｐによって空間光変調素子Ｓ
ＬＭの光導電層部材ＰＣＬに結像されても画像の水平方
向と垂直方向とにおける解像度が大巾に異なるものにな
り、高解像度の画像の記録再生を行なうことができない
ことになる。

【００１１】本発明の表示装置においては、前記した円
筒正レンズＣＬｐから出射した光を円筒軸の方向が線状
の書込み光の延在方向と平行となるように配置した円筒
負レンズＣＬｍを介して結像レンズＬｏに入射させるよ
うにすることにより、前記した円筒負レンズＣＬｍが、
それに入射した円筒正レンズＣＬｐからの出射光を、円
筒負レンズＣＬｍの主平面における円筒軸と直交する方
向についてだけ拡散させて、その光が結像レンズＬｏに
よって空間光変調素子ＳＬＭの光導電層部材ＰＣＬに結
像された際に、画像の水平方向と垂直方向とにおける解
像度の違いがなくなるようにし、高解像度の画像の記録
再生が光源から放射された光を効率良く用いた状態で行
なわれうるようにしているのである。

【００１２】本発明の表示装置において、線状の光源Ｌ
ＬＳから距離Ｌ1(＝３８.２ｍｍ)の位置に、焦点距離が
４０ｍｍの円筒正レンズＣＬｐを設置し、また、前記し
た円筒正レンズＣＬｐの主平面の位置から距離Ｌ2(＝２
３９ｍｍ)の位置に、焦点距離が３００ｍｍの円筒負レ
ンズＣＬｍを設置して、線状の光源ＬＬＳから放射され
た画像情報によって強度変調されている状態の線状の書
込み光を前記した円筒正レンズＣＬｐと円筒負レンズＣ
Ｌｍとを介して揺動鏡Ｍｇに入射させ、揺動鏡Ｍｇによ
って偏向した後に結像レンズＬｏで空間光変調素子ＳＬ
Ｍの光導電層部材ＰＣＬに結像させた状態における画像
の水平方向の解像度と、垂直方向の解像度とは、それぞ
れ図３における曲線１Ｓ，１Ｔで示されるようなもので
あり、また線状の光源ＬＬＳと結像レンズＬｏとの間に
円筒正レンズＣＬｐと円筒負レンズＣＬｍとを介在させ
た場合における画像の光量は、線状の光源ＬＬＳと結像
レンズＬｏとの間に円筒正レンズＣＬｐと円筒負レンズ
ＣＬｍとを介在させなかった場合の１０倍となった。

【００１３】図１及び図２においてＳＬＭは空間光変調
素子、ＰＢＳは偏光ビームスプリッタ、ＬＳは読出し光
の光源、Ｌｐは投影レンズ、Ｓはスクリーンである。空
間光変調素子ＳＬＭの光導電層部材ＰＣＬに結像レンズ
Ｌｏによって結像された書込み光は、空間光変調素子Ｓ
ＬＭ上に投影されて、空間光変調素子ＳＬＭには表示の
対象にされている画像情報が書込まれる。前記した空間
光変調素子ＳＬＭは例えば透明基板ＢＰ1と透明電極Ｅt
1と光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭＬと光変調
材層部材ＰＭＬと透明電極Ｅt2と透明基板ＢＰ2とを積
層して構成されているものが使用されてもよい。

【００１４】空間光変調素子ＳＬＭにおいて前記した透
明電極Ｅt1，Ｅt2は透明導電物質の薄膜で構成されてお
り、また光導電層部材ＰＣＬは使用される光の波長域に
おいて光導電性を示す物質、例えば水素化アモルファス
・シリコン(ａ-Ｓｉ-Ｈ)が使用されてもよい。また、誘
電体ミラーＤＭＬとしては所定の波長帯の光を反射させ
うるように多層膜として構成された周知形態のものが使
用でき、さらにまた、光変調材層部材ＰＭＬとしては例
えば電界制御型複屈折効果を有する誘電異方性が負であ
るようなネマティック液晶を垂直配向として用いて構成
させた光変調材層部材が用いられている。Ｅは透明電極
Ｅt1，Ｅt2間に所定の電圧を印加するための電源であ
る。

【００１５】透明電極Ｅt1，Ｅt2間に電源Ｅから所定の
電圧が供給されている空間光変調素子ＳＬＭにおける透
明基板ＢＰ1側から、画像情報によって強度変調されて
いるＮ本の書込み光束が入射して、それが空間光変調素
子ＳＬＭにおける光導電層部材ＰＣＬに集光されると、
前記したＮ本の書込み光束が集光された部分の光導電層
部材ＰＣＬの電気抵抗値は、それぞれ照射された光量に
応じて高感度に変化して、光導電層部材ＰＣＬと誘電体
ミラーＤＭＬとの境界には前記した表示の対象にされて
いる画像情報で強度変調されているＮ本の書込み光によ
る照射光量と対応している電荷像が良好に形成されて、
それにより空間光変調素子ＳＬＭの光変調材層部材ＰＭ
Ｌには、光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭＬとの
境界に形成されたＮ個の電荷像による電界が印加される
ことになる。

【００１６】読出し光の光源ＬＳから放射された可視域
の読出し光が偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する
と、前記した読出し光ＲＬにおけるＳ偏光光成分が偏光
ビームスプリッタＰＢＳで空間光変調素子ＳＬＭの読出
し側の方に反射されて、空間光変調素子ＳＬＭの読出し
側の透明基板ＢＰ2から入射する。前記のように空間光
変調素子ＳＬＭの透明基板ＢＰ2側から入射した読出し
光ＲＬは透明基板ＢＰ2→透明電極Ｅt2→光変調材層部
材ＰＭＬ→誘電体ミラーＤＭＬの経路により誘電体ミラ
ーＤＭＬに達して、そこで反射した読出し光の反射光
は、誘電体ミラーＤＭＬ→光変調材層部材ＰＭＬ→透明
電極Ｅt2→透明基板ＢＰ2→の経路で空間光変調素子Ｓ
ＬＭから出射する。

【００１７】前記のようにして空間光変調素子ＳＬＭか
ら同時に出射したＮ本の読出し光の光束は、Ｎ個の順次
の画素情報と対応している電荷量の電荷が配列されてい
る状態の電荷像による電界が印加されている光変調材層
部材ＰＭＬを往復した光束であるから、その光束は直線
的に配列されているＮ個の順次の画素情報と対応して偏
光面の状態が変化しているものになっている。そして、
前記の空間光変調素子ＳＬＭから同時に出射したＮ本の
読出し光は偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射して、前
記の入射光におけるＰ偏光光成分が偏光ビームスプリッ
タＰＢＳから投影レンズＬｐに同時に与えられ、投影レ
ンズＬｐはそれをスクリーンＳに直線的に配列されてい
るＮ個の光点として同時に映出させるのである。空間光
変調素子ＳＬＭとして透過型の空間光変調素子を用いて
表示装置が構成されてもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように本発明の表示装置は、２つの電極間に少なくと
も光導電層部材と光変調材層部材とを含んで構成されて
いる空間光変調素子に対して、書込み情報に従って発光
量が変調される発光素子を直線的に配列した状態の発光
素子アレイから放射された書込み光を結像レンズにより
光導電層部材に結像させて書込み動作が行なわれるよう
にした表示装置において、前記した線状の書込み光の延
在方向と平行な円筒レンズ軸を有する円筒正レンズと円
筒負レンズとを、前記した書込み光の光源と結像レンズ
との間に配設してなる表示装置であるから、線状の光源
から放射された線状の書込み光が、前記した線状の書込
み光の延在している方向と円筒軸とが平行となるように
設置されている円筒正レンズによって集束された後に、
前記した線状の書込み光の延在している方向と円筒軸と
が平行となるように設置されている円筒負レンズによっ
て発散している状態で結像レンズに入射させ、その光が
結像レンズＬｏによって空間光変調素子ＳＬＭの光導電
層部材ＰＣＬに結像された際に、画像の水平方向と垂直
方向とにおける解像度の違いがなくなるようにして、高
解像度の画像の記録再生が光源から放射された光を効率
良く用いた状態で行なわれるので、本発明では既述した
従来の問題点は良好に解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の一部の概略構成を示してい
る斜視図である。

【図２】本発明の表示装置の構成原理及び動作原理を説
明するための光学系の一部の平面図である。

【図３】本発明の表示装置の解像度特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

ＬＬＳ…線状の光源、ＣＬｐ…前記した線状の書込み光
の延在する方向に平行な円筒軸を有する円筒正レンズ
（シリンドリカル凸レンズ）、ＣＬｍ…前記した線状の
書込み光の延在する方向に平行な円筒軸を有する円筒負
レンズ（シリンドリカル凹レンズ）、Ｍｇ…揺動鏡（ガ
ルバノミラー）、Ｌｏ…結像レンズ、ＳＬＭ…空間光変
調素子、ＰＢＳ…偏光ビームスプリッタ、ＬＳ…読出し
光の光源、Ｌｐ…投影レンズ、Ｓ…スクリーン、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 鉄二 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地日本ビクター株式会社内 (72)発明者 辰巳 扶二子 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地日本ビクター株式会社内 (72)発明者 高橋 竜作 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地日本ビクター株式会社内 (72)発明者 松村 努 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地日本ビクター株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの電極間に少なくとも光導電層部材
   と光変調材層部材とを含んで構成されている空間光変調
   素子に対して、書込み情報に従って発光量が変調される
   発光素子を直線的に配列した状態の発光素子アレイから
   放射された書込み光を結像レンズにより光導電層部材に
   結像させて書込み動作が行なわれるようにした表示装置
   において、前記した線状の書込み光の延在方向と平行な
   円筒レンズ軸を有する円筒正レンズと円筒負レンズと
   を、前記した書込み光の光源と結像レンズとの間に配設
   してなる表示装置。