JPH09139901A

JPH09139901A - 光電パッケージに一体化された二重画像表示装置

Info

Publication number: JPH09139901A
Application number: JP8298218A
Authority: JP
Inventors: Fred V Richard; フレッド・ブイ・リチャード
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1997-05-27
Also published as: DE69613449T2; TW364172B; EP0770896A1; EP0770896B1; DE69613449D1; US5633762A

Abstract

(57)【要約】【課題】光電パッケージと一体化された二重画像表示
装置を提供する。【解決手段】二重画像表示装置は、取り付け構造（３
２）上に取り付けられ少なくとも１つの実像を与える実
像発生手段（４６）と、取り付け構造（３２）および筐
体（３１）によって支持され、前記実像を光学入力で受
けて、光学出力において直視可能な拡大画像を与える低
倍率光学系（１２）と、低倍率光学系と一体形成され、
取り付け構造および筐体によって支持され、前記実像を
光学入力で受けて、拡大虚像を光学出力に与える高倍率
光学系（１４）とを含む光学拡大系（１６）とから成
る。光学拡大系を摺動自在に移動させ、所望の拡大レン
ズを実像上に配置することによって、低倍率疑似直視画
像モードから高倍率虚像モードに相互変更可能である。
画像発生手段用電気的接続部が取り付け構造を介して設
けられている。本装置は、ページャ、セルラ電話機等と
共に動作するように設計されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に画像表示
装置に関し、更に特定すれば、光学パッケージと二重光
学系とを一体化して形成した二重画像表示装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通信手段の発達により、光学素子の主要
市場の１つが、セルラ電話機、ページャ、双方向無線
機、データ・バンク、コンピュータ等のような携帯用電
子機器となった。一般的に、このタイプの機器における
光源素子は、小型で、電力消費が少なく、安価で、しか
も高性能な光学系を含むことが望まれている。デジタル
信号を用いその送信のための帯域を増々拡張することに
よって、より大きく複雑なメッセージを、遠隔地にある
携帯用装置に送信することが可能となっている。場合に
よっては、新たなページャを用いることによって、英数
字および／またはグラフィックを含む、完全なメッセー
ジを送ることも可能である。したがって、例えば、ペー
ジャを用いることにより、メッセージを特定の受信者に
送ることができる。

【０００３】また、多くの場合、通信送受信機上に視覚
表示装置を設け、メッセージ受信の指示、実際にダイア
ルした番号、その他の細々とした重要な情報を、操作者
に提供することが望ましい。この場合に問題となるの
は、従来技術の携帯用電子機器上の視覚表示装置は、サ
イズが非常に限定され、有用な表示を得るには、比較的
高い電力消費量と十分に大きな領域が必要なことであ
る。したがって、現在の視覚表示装置は少ない情報を表
示するには通常十分ではあるが、大きな英数字および／
またはグラフィック・メッセージを表示することはでき
ない。

【０００４】現在一般的に用いられているシステムは、
大きな画像源と、直視画像または低倍率光学系のいずれ
かとを使用しているものである。このシステムに伴う主
な問題は、それが用いられる携帯用電子機器のサイズが
大きく限定されることである。基本的に、画像は、表示
される情報を操作者が読んだり理解できる程度の大きさ
でなければならない。したがって、例えば、８．５イン
チｘ１１インチの用紙（標準的なレター用紙）を表示し
たい場合、容易に読み取るためには、直視表示装置は
８．５インチｘ１１インチの大きさでなければならな
い。かかる表示装置は、ページャ、双方向無線機、セル
ラ電話機等のような殆どの携帯用通信装置に内蔵するに
は大き過ぎることは明白である。

【０００５】例えば、従来技術では、液晶表示素子、直
視発光素子等を利用して視覚表示装置を設けるのが一般
的である。これらでは表示装置が非常に大きく嵩ばるも
のになるので、送受信機のサイズが大型化し、比較的大
量の電力を必要とする。更に、かかる表示装置は、ペー
ジャに使用する場合、受信可能なメッセージの量、そし
て多くの場合、メッセージのタイプを制限することにな
る。

【０００６】携帯用電子装置内で使用する空間量を減少
させつつ、より大きなメッセージを表示可能とする、あ
る種の装置も提案されている。一例として、従来技術に
は視覚表示を生成するための走査ミラー(scanning mirr
or) を含まれるが、これもまた比較的大量の電力を必要
とし、しかも非常に複雑で衝撃に対して敏感である。ま
た、走査ミラーは装置に振動を与えるため、メッセージ
を見る際の快適性や容認性が大きく損なわれることにな
る。

【０００７】単一の半導体チップ上に発光素子アレイを
用いた表示装置を生成する試みが行われている。通常、
半導体チップ、即ち、集積回路はプリント回路基板等の
上に実装され、このチップを外部回路に接続するための
方法としては、標準的なワイヤ・ボンド技術が受け入れ
られている。しかしながら、比較的大きな電気構成要素
即ち素子がその上に形成されている半導体チップを接続
する場合、標準的なワイヤ・ボンド技術では非常に困難
となり得る。例えば、比較的大きな発光素子のアレイ
（例えば、１０，０００、即ち、１００ｘ１００より大
きいアレイ）を、Ｐのピッチ（中心間分離距離）で半導
体チップ上に形成する場合、半導体チップ周囲のボンド
・パッドは２Ｐのピッチを有することになる。２Ｐとい
う値になるのは、ボンド・パッド間の距離をできるだけ
大きくするために、外周の対向縁まで到達する行および
列をそれぞれ１つおきの行および列としているためであ
る。現時点では、４．８ミリ・インチのピッチを有する
ボンド・パッドからのワイヤ・ボンド相互接続部が、実
現可能な中で最良のものである。したがって、上述の１
００ｘ１００の発光素子アレイでは、半導体チップの外
周上のボンド・パッドは、最少ピッチが４．８ミリ・イ
ンチとなり、５０個のボンド・パッドが外周の各縁に沿
って配列されることになる。アレイに含まれる素子が更
に多くなるにつれて、必要とされるボンド・パッドも多
くなり、そのために追加されるボンド・パッドを収容す
るために、外周のサイズは更に大きな比率で増大する。
即ち、ボンド・パッドの最少ピッチは４．８ミリ・イン
チであるので、チップのさ伊豆に影響を与えないように
すると、アレイ内の素子のピッチは、せいぜい２．４ミ
リ・インチ、即ち、約６１ミクロン程度にしかできな
い。したがって、６１ミクロンより小さい素子を製造す
ることが可能でも、ボンディング・パッドの最少ピッチ
のために、チップの外周をこれ以上小さくすることがで
きない。半導体チップのサイズが、ワイヤ・ボンディン
グ技術の限界によって、厳しく制限されていることが直
ちに理解されよう。

【０００８】したがって、二重画像表示装置、相互接続
およびパッケージング構造ならびに技術を改良し、画像
表示装置およびその中で用いられる半導体チップのサイ
ズに対する制限の大幅な緩和を可能にすることが必要で
ある。加えて、疑似直視画像モード(quasi-direct view
display mode)または虚像表示モードのいずれかで、ユ
ーザが透過画像を見ることができる、携帯用通信装置も
必要とされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、光電パッケージと一体化された、新規で改良さ
れた二重画像表示装置を提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は、適切な光学的拡大系
(optical magnifying system) の簡単な位置決めによっ
て、疑似直視表示モードまたは虚像表示モードのいずれ
かで動作する、光電パッケージと一体化された、新規で
改良された二重画像表示装置を提供することである。

【００１１】本発明の別の目的は、小型のパッケージに
収容され、ユーザが疑似直視画像モードまたは虚像表示
モードのいずれかで動作させる、光電パッケージと一体
化された、新規で改良された二重画像表示装置を提供す
ることである。

【００１２】本発明の更に他の目的は、比較的容易かつ
安価に製造でき、疑似直視表示モードと大型虚像表示モ
ードとを含む、光電パッケージと一体化された、新規で
改良された二重画像表示装置を提供することである。

【００１３】本発明の更に他の目的は、携帯用電子機器
に容易に内蔵可能な単一の一体化光電パッケージ内に作
成され、疑似直視表示または大型虚像表示のいずれかを
受信するようにユーザが動作させる、新規で改良された
二重画像表示装置を提供することである。

【００１４】本発明の他の目的は、疑似直視表示モード
または大型虚像表示モードのいずれかで、送信された画
像をユーザが見ることができる、二重表示装置および可
調節光学素子を有する、新規で改良された通信送受信機
を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述のおよびその他の問
題点の少なくとも部分的な解決、ならびに上述のおよび
その他の目的の少なくとも部分的な実現は、光電パッケ
ージと一体化された二重画像表示装置において達成され
る。この二重画像表示装置は、少なくとも１つの実像を
与える実像発生手段と、取り付け構造(mounting struct
ure)上に支持され光学入力において１つの実像を受ける
第１光学素子と、装置の外側面上に配置され光学出力に
おいて疑似直視可能な拡大実像を与える第２光学素子と
を有する低倍率光学系と、取り付け構造上に支持された
第１光学素子と、装置の外側面にほぼ垂直に配置され、
低倍率光学系と一体形成され、光入力と光出力とを有
し、少なくとも１つの反射面が入力および出力の間に光
学的に配置され、光学入力からの１つの実像を受けて方
向付けを行い、拡大虚像を光学出力に与える第２光学素
子とを有する高倍率光学系とから成る、複数の光学素子
とを含む。複数の光学素子は、光入力における画像源
を、疑似直視表示モードで見る場合１０倍未満に、そし
て虚像表示モードで見る場合１０倍以上に、角度的に拡
大するように構成されている。

【００１６】画像発生手段用電気的接続部が、取り付け
構造を介して設けられている。好適実施例では、光電パ
ッケージは集積発光ダイオード撮像（ＬＥＤＩ:light e
mitting diode imager）チップから成るが、その理由
は、装置のサイズに制約があること、およびＬＥＤＩチ
ップのパッケージ・サイズが小型であるからである。別
の実施例では、そしてサイズの制限によっては、光電パ
ッケージは液晶空間光変調スタックと支持筐体、または
光学的に透明な部分を組み込んだ液晶空間光変調スタッ
クを含み、画像発生器からの画像を拡大光学系に案内す
る光導波路を形成してもよい。

【００１７】上述のおよびその他の問題の実質的な解
決、ならびに上述のおよびその他の目的の実現は、単一
基板上に形成された発光素子の二次元アレイと、発光素
子に結合されデータ入力端子を有する駆動回路とを有す
る画像発生器を含む、二重画像表示装置によって達成さ
れる。発光素子は、駆動回路によって個々に指定され、
データ入力において受信したデータから、複数行の英数
字およびグラフィックの一方を含む実像を発生する。

【００１８】その低倍率モードにおいて、摺動自在二重
レンズ光学拡大系が、画像発生器に対して上に位置する
関係で配置され、実像を受けて拡大することにより、疑
似直視画像、即ち、虚像を、その出力において見ること
ができる。高倍率モードにおいて、摺動自在光学拡大系
は、画像発生器に対して上に位置する関係で配置された
第１光学レンズ素子と、光学出力に対して垂直に配置さ
れた第２光学レンズ素子とを含む複数の光学素子と、入
力および出力の間に配置された反射回折面とを有し、入
力からの光を出力に向けて、高倍率虚像表示モードを設
定する。虚像表示モードでは、第２光学レンズ素子は、
画像発生器の光出力および反射面に隣接して摺動自在に
配置され、反射面からの光を受ける。複数の光学素子
が、経路入力から経路出力までの光経路を規定し、少な
くとも１つの両非球面素子(biaspheric element)が、複
数の光学素子の１つとして形成され、収差補正のために
光経路内に配置されている。更に別の回折光学素子を複
数の光学素子の１つに形成し、光経路内に配置すること
によって、収差補正を強化してもよい。複数の光学素子
は、疑似直視表示モードでは１０倍未満に、高倍率虚像
表示モードでは１０倍以上に、実像を角度的に拡大する
ように構成されている。

【００１９】

【発明の実施の形態】具体的に図１、図２および図３を
参照すると、本発明にしたがって構成され、１０と付番
された二重画像表示装置の実施例を全体的に示す簡略構
成図がある。二重画像表示装置１０は、図１に示す、疑
似直視画像を与えるように構成された第１画像表示装置
１２と、第３図に示す大型虚像を与えるように構成され
た第２画像表示装置１４とを含む。ここでは説明のため
に別個の画像表示装置１２，１４について言及するが、
装置１０は本質的に、１２，１４で表わすことができ
る、２つの動作モードを有しているということは、当業
者には理解されよう。

【００２０】画像表示装置１０には、光学素子１８、平
面前板部材(planar front member)２０、および視野平
面化光学レンズ系(field flattener optical lens syst
em)３７から成る、光学拡大系１６が取り付けられてい
る。これらは一体となって作用し、光学系１６が第１位
置（図１に示す）にあるときは、ユーザは送信された画
像を疑似直視表示で見ることができ、光学系１６が第２
位置（図３に示す）にあるときは虚像表示として見るこ
とができる。光学素子１８および平面前板部材２０は、
枢動可能に蝶番で取り付けられ、図１に示すような、第
１平面位置に光学系１６が移動することによって、疑似
直視表示を見るための第１モードで動作可能であり、更
に図３に示すような第２の全体的に直立した、即ち、垂
直位置に光学系１６を移動し、虚像表示を見るための第
２モードで動作可能となっている。光学系１６は、光学
系１８が装置１０に対して完全に直立した垂直に位置決
めされていななくても、虚像を見ることができるように
構成してもよいことは理解されよう。

【００２１】好適実施例では、光学素子１８は、両非球
面レンズとして開示されている。好適な両非球面レンズ
は回転対称であり、少なくとも２箇所の対向側面を切除
することによって、平面前板部材２０および筐体３１を
装置１０に対して蝶番状に取付可能とする、複数の平面
手段(planar means)を設ける。更に、光学素子１８は、
内面２２と外面２４とを有するものとして開示されてい
る。光学素子１８は、その内面２２上に回折即ちキノフ
ォーム(kinoform)面が形成されており、色収差およびそ
の他の収差補正が行われる。加えて、光学素子１８は、
フッ化マグネシウムのような擦傷防止被膜(abrasion re
sistive coating)が被覆されており、装置１０を収納す
るとき、例えば、コートのポケットにしまう場合等にお
いて、光学素子１８への擦傷を防止する。

【００２２】図２に示すように、平面前板部材２０は、
外面２６と内面２８とがその上に規定されている、ほぼ
矩形形の平面素子から成る。内面２８には、反射光学素
子３０が一体形成、即ち、表面上に固着されている。加
えて、この反射光学素子３０も、更に収差を補正するた
めに、一体化回折構造を有してもよい。光学素子３０
は、光入力即ち画像源と光出力との間に配置され、入力
からの光を出力素子に向かわせ、虚像表示モードを形成
する。光学レンズ１８は、反射面の光出力に隣接して配
置され、反射面からの光を受ける。虚像表示モードにお
いて画像を見る場合、これも図３における方向矢印によ
って示されるように、複数の光学素子が経路入力から経
路出力までの光経路を規定する。これら複数の光学素子
は、実像を１０倍以上に、角度的に拡大(angulary magn
ify)するように構成されている。光学素子１８，３０を
上述のように配置することによって、光学系１６を第１
位置、即ち、虚像表示モードに配置したときに、虚像を
見ることができる。

【００２３】筐体３１内には、取り付け構造３２が設け
られている。取り付け構造上には、二重視野平面化光学
素子(dual field flattener optical element)３７が、
摺動自在に取り付けられている。レンズ系３７は、疑似
表示モードにおいて画像を見るための第１光学素子３６
と、虚像表示モードにおいて画像を見るための第２光学
素子３８とから成る。レンズ系３７は、複数の凸凹レン
ズから成るものとして開示されている。レンズ系３６の
主な目的は、平坦な画像面を与えることであり、このた
めに、レンズ系３７は視野平面化凹表面(field flatten
ing concave surface)を含む。この凹表面も、収差補償
のために、非球面としてもよい。レンズ系３７は、取り
付け構造３２の上面内に直接、またはその一部として形
成してもよい。しかしながら、本実施例では説明を容易
にするために、レンズ系３７は、２枚の凸凹レンズから
成る、個別素子として示されていることは理解されよ
う。当然、個別素子にすると、素子や組み立て工程が追
加され、それが最終構造のコスト上昇やサイズの大型化
を招く可能性がある。加えて、別の実施例では、レンズ
系３７は、取り付け構造３２に固着された１枚の凸凹レ
ンズまたは他の光学素子から成る場合もあることは理解
されよう。

【００２４】レンズ系３７は、取り付け構造３２上の発
生画像領域に、摺動自在に取り付けられ、疑似直視表示
または虚像表示のいずれかの動作モードに応じて、所望
レンズの適正な配置が可能となっている。レンズ系３７
は、光学系１６が平面形状に配置されるときは第１光学
素子３６の、あるいは光学系１６が全体的に直立形状に
配置されるときは第２光学素子３８の、移動および適正
な配置を達成するように取り付けられている。動作中、
疑似直視画像モードで画像を見るために、光学系１６が
平面位置にあるとき、第１光学素子３６が発生画像上に
位置することになる。同様に、光学系１６を摺動自在に
全体として直立即ち垂直位置に移動し虚像表示として画
像を見るときには、第２光学素子３８が摺動自在に移動
され、発生画像上に配置される。光学系１６の適正な位
置への移動によって、二重レンズ系３７を摺動自在に移
動させ、第１光学素子３６または第２光学素子３８のい
ずれかの位置決めを発生画像上で行う。

【００２５】装置１０の寸法が小型であるため、光学レ
ンズ系３７は極端に薄く、特に個別素子としては、製造
が非常に難しい可能性がある。あるいは、光学レンズ系
３７の機能は、複数の回折表面として実施することも可
能である。回折光学素子および非球面を複数の光学素子
の種々の表面に組み込むことは、"MULTI-FOLD OPTICAL
MAGNIFIER FOR USE IN IMAGE MANIFESTATION APPARATU
S" と題する、１９９５年４月３日に出願され、本願と
同一譲受人に譲渡された、米国特許出願番号第０８／４
１５，２８５号に開示されている。光学的機能および収
差補正機能を装置１０に組み込んでも、本質的に体積が
増大することはない。

【００２６】図１に示した画像表示装置は、可動光学系
１６を第１モードに配置することによって、ユーザが疑
似直視画像を見ることができる状態となっている。動作
中、可動光学系１６は平坦な平面位置に配置され、光学
素子１８を通して表示される直視画像が見られる。ユー
ザは、光学素子１８を通じて直接画像を見て、画像発生
器によって発生された画像を見る。虚像表示を見るため
には、図３に示すように、ユーザは疑似直視表示用第１
位置から虚像表示用第２位置に、上方向に平面前板部材
２０を移動させる。光学系１６および二重レンズ系３７
の可動配置が行われるとき、信号を制御器（いずれ論じ
る）に送出し、光学系１６の配置に応じて、低解像度で
大きなフォントの疑似直視表示から、高解像度で高い情
報含有度の虚像表示に、またはこの逆に、表示文字を変
更するための構造が駆動電子回路内に組込まれている。

【００２７】光学系１６の可動配置を可能にするため
に、光学素子１８を第１切除端(truncated end) におい
て筐体３１に蝶番状に取付る第１手段４０が設けられて
いる。加えて、光学素子１８を対向する第２切除端にお
いて平面前板部材２０に蝶番状に取り付けることによっ
て、光学系１８の第１位置から第２位置への移動を可能
にする第２手段４２も設けられている。好適実施例で
は、光学素子１８、平面前板部材２０および筐体３１を
蝶番状に取付る第１および第２手段は、直線状回転蝶番
として開示されている。

【００２８】筐体３１の最上面には、一体形成された案
内経路４４が設けられている。案内経路４４は、光学素
子１８に蝶番状に取付られた平面前板部材２０の摺動運
動を可能にすることによって、光学系１６の第１位置か
ら第２位置への摺動運動を可能とする。この光学系１６
の上方向への摺動運動を、図２に示すように、方向矢印
を用いることによって表わす。図２では、光学系１６と
レンズ系３７は、疑似直視表示モードと虚像表示モード
との間の中間状態に配置されている。光学系１６は、直
視表示モードに配置されている場合、光学素子１８と平
面前板部材２０との筐体３１の最上面内への着座を可能
にすることは理解されよう。取り付け構造３２内に配置
された電子回路をほこりまたは水分から密閉するための
手段が設けられており、これによって回路即ち他の素子
を保護する。かかる素子の内少なくともある部分は光学
的に透明であり、発生された画像が通過可能となってい
る。

【００２９】図３は、先に述べたように平面前板素子２
０を案内経路４４内で摺動させて、筐体３１に対してほ
ぼ直立即ち垂直に位置決めした状態を示す。このレンズ
と筐体３１との位置決めにより、ユーザは光学素子１８
を通じて大きな虚像表示を見ることができる。

【００３０】先に開示したように、好適実施例では、光
学素子１８は両非球面レンズであり、画像発生器からの
画像を受け、それを所定の追加量だけ拡大し、開口を形
成してその中で疑似直視画像が見られる。好適実施例で
は、光学素子１８はレンズ系３７と共に、疑似直視画像
を見る際には画像を合計で約４倍（４ｘ）に拡大し、虚
像を見る際には約１４倍（１４ｘ）に拡大する。

【００３１】画像表示装置１２は疑似直視画像を与える
ように構成され、画像表示装置１４は虚像を与えるよう
に構成されており、これらは画像発生器からの画像を受
ける。図１ないし図３に示したように、装置１０は、取
り付け構造３２に対して上に位置する関係で取り付けら
れた実像発生器４６を含み、取り付け構造３２には、レ
ンズ系３７がその上に位置する関係で摺動自在に取り付
けられている。画像発生器４６は、好適実施例では、回
路パターンが上面に形成されている、薄いガラス板から
成る支持構造を含むものとして開示されている。回路パ
ターンには、発光素子の大きなアレイが形成された半導
体チップが含まれる。このタイプの光電パッケージにつ
いての更に詳しい情報は、"INTEGRATED ELECTRO-OPTICA
L PACKAGE"と題し、１９９５年７月１１日に特許された
米国特許第５，４３２，３５８号から得ることができ
る。この特許は、主面を有する半導体チップを含み、こ
の主面の中央部分に形成された発光素子アレイを有し、
協同して完全な実像を発生する、一体化光電パッケージ
を開示するものである。

【００３２】画像表示装置１２では、疑似直視画像のサ
イズが大幅に小さいため、拡大量はかなり少なくて済
む。即ち、約１０ｘ未満でよい。加えて、直視画像を見
る目からの距離が長くなるので、この画像を発生するに
は、周囲光の影響を補償するため、より多くの電力を必
要とする。また、光学素子１８上の疑似直視画像は更に
小さいので、操作者が知覚するには、疑似直視画像に含
まれるメッセージは全て、拡大しなければならない。し
たがって、最終虚像（例えば）では画像発生器４６のア
レイ内の１つのＬＥＤが１つの画素を生成するが、画像
発生器４６のアレイの中の数個のＬＥＤが共に動作し
て、光学素子１８上の疑似直視画像における１画素を生
成してもよい。この構造は駆動電子回路に組み込むこと
ができ、操作者が光学系１６を疑似直視モードから虚像
モード動作に光学系１６を摺動自在に移動させたとき
に、自動的に切り換える、即ち、付勢することもでき
る。数個のＬＥＤで１つの画素を生成するので、多くの
場合に必要とされる電力の増加は、自動的に解消される
ことになる。ある用途において電力が更に必要な場合、
ＬＥＤアレイへの駆動電流も、疑似直視モードでは自動
的に増大させることができる。

【００３３】第２画像表示装置１４、即ち、第２虚像表
示動作モードは、直視画像と同一画像源によって虚像を
発生するように構成され、平面前板部材２０の内面２８
上に配置された光学素子３０を組み込んでいる。したが
って、光学素子１８と光学素子３０とを枢動させて図３
に示すモードにすると、本質的に、疑似直視画像表示装
置１２を虚像表示装置１４に変換することになる。望ま
しければ、光学素子１８は、合焦および／または拡大追
加のために、フレネル・レンズ等を更に含むことも可能
である。

【００３４】動作において、そして図３の方向矢印で示
すように、実像発生器４６は光学素子１８と共に、画像
を光学素子３０上に投影し、画像は光学素子３０から反
射して光学素子１８上に達する。

【００３５】実像発生器４６を更に詳しく図４および図
５に示す。実像発生器４６は、例えば、データ処理回路
５２によって駆動される二次元発光素子（ＬＥＤ）アレ
イ５０のような、半導体電子回路を含む。ＬＥＤアレイ
は、発光素子（有機または無機）、電子蛍光素子(elect
roluminescent devices)、真空電界放出素子(vacuumfie
ld emission device)、垂直空洞表面放出レーザ(vertic
al cavity surface emitting lasers) 等のような、既
知の発光素子のいずれかを含むことができる。尚、既知
の発光素子はこれらに限定される訳ではない。データ処
理回路５２は、例えば、ＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤを制
御する、論理およびスイッチング回路アレイを含む。こ
の論理およびスイッチング・アレイに加えて、あるいは
その代わりに、データ処理回路５２は、入力信号５４を
処理するためのマイクロプロセッサまたは同様の回路を
含み、ＬＥＤアレイ５０のような素子上に所望の実像を
生成してもよい。データ処理回路５２およびＬＥＤアレ
イ５０は、この記載のために別個に図示されているが、
用途によっては同一半導体チップ上に形成することも可
能である。

【００３６】この特定実施例でＬＥＤアレイ５０を用い
たのは、極度に小さいサイズが達成可能であり、しかも
構造および動作が簡単であるからである。勿論、レー
ザ、ＬＣＤ、ＦＥＤ等を含む、他の画像発生素子を利用
してもよいことは理解されよう。尚、画像発生素子はこ
れらに限定される訳ではない。

【００３７】具体的に図５を参照すると、ＬＥＤアレイ
５０の平面図が示されており、ＬＥＤは、単一基板即ち
半導体チップ５６上に、行と列との規則的でアドレス可
能なパターンに形成されている。チップ５６の部分を除
去して図を簡略化しているが、多くの他の回路を同一チ
ップ内に含ませることができることは理解されよう。既
知の方法で行および列によって特定のＬＥＤを指定する
ことによって、その特定のＬＥＤを付勢し、実像を生成
する。デジタルまたはアナログ・データを入力端子５４
で受け、データ処理回路５２によって、選択したＬＥＤ
を付勢可能な信号に変換し、所定の実像を発生する。

【００３８】画像発生器４６は、図１ないし図３に示し
たものよりは、実際にはかなり小さいことは、当業者に
は理解されよう。通常、ＬＥＤアレイ５０を載置する基
板、例えば、半導体チップの各辺は、約２センチメート
ルないし１ミリメートルの範囲のものであり、好適実施
例では、アレイは１辺が１．０センチメートルないし１
０．１センチメートルの範囲のサイズである。更に、各
発光素子即ち画素は、１辺が約５０．０ミクロンないし
０．２５ミクロンの範囲のサイズであり、好ましい範囲
は２０．０ミクロンないし０．５ミクロンの範囲であ
る。ボンディング・パッド等によって各辺に数ミリメー
トルの領域が追加されるので、実際の発光素子アレイは
これよりもかなり小さめであることは理解されよう。一
般的に、基板のサイズが大きければ、より多くの発光素
子をアレイ内で用いて、より高い解像度(definition)や
より多くのカラーが得られることを単純に意味する。

【００３９】図１ないし図３に示したように、複数の駆
動回路４９がガラス基板上に実装されており、ガラス基
板はバンプ・ボンディング、ワイヤ・ボンディング等の
ようないずれかの好都合な手段で取り付け構造３２に取
り付けられ、駆動回路４９は画像発生器４６および複数
の外部入出力端子（図示せず）に電気的に接続されてい
る。画像発生器４６および駆動回路４９は、いずれかの
既知の方法で、保護のために封入される。

【００４０】半導体および有機技術によって基板サイズ
が小さくなるに連れ、倍率が大きくしかも小型のレンズ
系が必要とされる。倍率を高めつつレンズのサイズを小
さくすると、その結果、視野が大幅に制限されてしま
い、瞳距離(eye relief)がかなり減少され、更にレンズ
系の作用距離(working distance)が短くなる。

【００４１】"AN INTEGRATED ELECTRO-OPTIC PACKAGE F
OR REFLECTIVE SPATIAL LIGHT MODULATORS" と題し、１
９９４年１２月２１日に出願され、本願と同一譲受人に
譲渡された、米国特許出願番号第０８／３６０，５０４
号、および"AN INTEGRATED ELECTRO-OPTIC PACKAGE FOR
REFLECTIVE SPATIAL LIGHT MODULATORS" と題し、１９
９４年１２月２１日に出願され、本願と同一譲受人に譲
渡された、米国特許出願番号第０８／３６０，５１０号
に開示されているように、別の光電パッケージが、この
開示によって期待される。具体的には、反射型液晶空間
光変調（ＬＣＳＬＭ:reflective liquid crystal spati
al light modulator）スタックおよび成型光学透明取り
付け支持部を組込んだ光電パッケージが開示される。ま
た、取り付け支持部の下面上に配置された１つ以上の光
源、あるいは用意された取り付け支持部によって形成さ
れた光学導波路内に埋め込まれた１つ以上の光源の使用
が開示される。開示されているように、光源は単一発光
素子（ＬＥＤ）または数個のＬＥＤを含み、空間変調ス
タックをほぼ均一に照明するように配置されている。好
適実施例は、光学的に透明な支持部内に配された３つの
ＬＥＤ（赤、緑、および青ＬＥＤ）から成り、３つの異
なる光源を形成するように交互に活性化され、各々空間
変調スタックを完全かつ均一に異なる時間に照明するも
のとして開示されている。カラーＬＥＤを活性化する時
間の間、各画素に必要な各カラー（赤、緑、または青）
の量に応じて各ＬＣＳＬＭを活性化することによって、
３つのＬＥＤの各サイクル毎に、完全なフル・カラー画
像が生成される。完全かつ均一な照明を与えるために１
つ以上のＬＥＤが必要な場合は、各カラーのＬＥＤを１
つ以上使用することができる。

【００４２】光源は、成型過程の間に、光学的に透明な
支持部に埋め込めばよく、この支持部の下面上に、パタ
ーニングされた透明導電層、パターニングされた電気リ
ード、または埋め込み電気リードが設けられ、光源への
電気接続を与える。

【００４３】光学的に透明な物質で形成された筐体に
は、当該筐体に鋳込まれた複数の外部リードが設けられ
ている。外部リードは筐体内部に延び、リードの外部端
末を電気的に係合し、筐体の外面を越えて外側に延び
て、一体化光電パッケージのための取り付けおよび／ま
たは外部電気接続部を形成する。

【００４４】筐体は内部にディフューザ(diffuser)を受
容するように形成されている。ディフューザは、スタッ
クから発せられる光に対して、画像面を形成する。ディ
フューザおよび／または付加的な光学素子は、螺合ある
いは「スナップ・イン(snap-in) 」または摩擦係合のよ
うなその他のいずれかの好都合な手段によって、下部空
洞内に取り付け可能であることは理解されよう。

【００４５】先に開示した好適実施例におけるように、
複数の駆動回路が、バンプ・ボンディング、ワイヤ・ボ
ンディング等のようないずれかの好都合な手段によっ
て、支持部上に取り付けられている。駆動回路は、画像
発生器４６および外部入出力端子に電気的に接続されて
いる。画像発生器４６および付随するあらゆる駆動回路
は、既知の方法で、保護のために封入してもよい。

【００４６】具体的に図６を参照すると、本発明を具現
化する通信機またはその他の機器用の電子回路ブロック
図が示されている。通信受信機６０は、セルラ即ちコー
ドレス電話機、双方向無線機、ページャ等のような、既
知の携帯用受信機のいずれかとすることができる。受信
機６０は、制御器６２に接続されたデータ出力を有す
る。制御器６２は、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ゲー
ト・アレイ、特別に設計された論理回路等とすることが
できる。メモリ６４が制御器６２に接続され、制御器６
２のプログラムにしたがって、受信機６０が受信した情
報やメッセージ、グラフィックおよび／または英数字を
記憶する。カーソル制御部６８によって駆動されるカー
ソル電子回路６６も、制御器６２の入力または入力群に
接続されている。

【００４７】制御器６２はメモリ６４およびカーソル電
子回路６６からのビデオ・データを受け、このビデオ・
データを行および列駆動部７０，７２にそれぞれ供給す
る。一方、行および列駆動部７０，７２は、半導体アレ
イ７４内の特定の発光素子を活性化し、所望の映像また
は情報フレームを生成する。加えて、制御器６２は、光
学系１６が第１位置または第２位置に位置決めおよび／
または再位置決めされたときに、制御器６２に送出され
る信号に応じて、ビデオ表示を低周波数／低密度の疑似
直視画像から高周波数／高密度の虚像に調節する。具体
例では、タイミング信号が行駆動部７０に供給され、各
行全体に、一度に１本ずつ、最上部の第１行から最下部
の最終行まで、活性化電位を周期的かつ連続的に供給す
る。同時に、１行全体のビデオ・データが列駆動部７２
に送出される。列駆動部７２は、通常、ラッチ機能を含
み、行駆動部７０からの活性化電位を受けた素子の行に
データが供給される。第２行が行駆動部７０によって活
性化された場合、新たなデータ行に切り換えられ、行駆
動部７２からアレイ７４に入力される。このようにし
て、アレイ７４内に含まれる素子の数に応じた解像度お
よび品質の実像全体を発生する。通常、カラーおよび／
または冗長性のために、５０ないし１５００画素ｘ５０
ないし１５００画素の範囲の画素を含み、各画素は少な
くとも１つの発光素子を含むことが望ましい。

【００４８】具体的に図７および図８を参照すると、一
体化光電パッケージを組込んだ二重画像表示装置１０の
斜視図が、典型的な筐体３１の中に示されている。図７
に示すのは、本発明の第１画像表示装置１２が、疑似実
像表示モードで画像を見るための第１位置に配置されて
いる場合である。光学系１６はほぼ平面状に位置決めさ
れており、これによってユーザは光学素子１８を通じて
直接発生画像を見ることができる。

【００４９】図８に示すのは、本発明の第２画像表示装
置１４が、虚像表示モードで画像を見るための第２位置
に配置されている場合である。光学系１６は概略的に直
立な位置に配置され、光学素子１８が筐体３１に対して
ほぼ垂直に位置している。

【００５０】加えて、タッチ・パッド(touch pad) ８２
も、オプションとして、虚像内でカーソルを制御するた
めに筐体３１の表面上に設ける。カーソルは、表示され
たキーボードの制御および／またはその他の制御を行う
ことも可能である。筐体３１の表面には、付加制御部８
４が設けられており、通常、オン／オフ・スイッチのよ
うな構造を含み、それに接続されているあらゆる電子素
子の制御を行う。

【００５１】通常、例えば、制御信号の名称等が、光学
素子１８の疑似直視画像内に現われ、一方、大きな英数
字メッセージやグラフィックが光学素子１８の虚像内に
現われる。

【００５２】以上、本発明の特定実施例について示しか
つ説明したが、更に他の変更や改良も当業者には想起さ
れよう。したがって、本発明はここに示した特定形態に
は限定されないと解釈されることを望み、本発明の精神
および範囲から逸脱しない変更は全て、特許請求の範囲
に含まれることを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による二重画像表示装置の実施例を全体
的に示す簡略構成図であって、その可動光学拡大系が第
１位置にある場合を示す図。

【図２】図１と同様の簡略構成図であって、その可動光
学拡大系が中間位置にある場合を示す図。

【図３】図１および図２と同様の簡略構成図であって、
その可動光学拡大系が第２位置にある場合を示す図。

【図４】図１ないし図３の画像発生器に関連する電子回
路の簡略ブロック図。

【図５】図１ないし図３の画像発生器の一部を形成する
ＲＥＤアレイの拡大平面図であって、その一部を除去し
た図。

【図６】本発明を具現化した携帯用電子機器の電子回路
のブロック図。

【図７】本発明を具現化した携帯用電子機器の斜視図で
あって、その可動光学拡大系が第１位置にある場合を示
す図。

【図８】本発明を具現化した携帯用電子機器の斜視図で
あって、その可動光学拡大系が第２位置にある場合を示
す図。

【符号の説明】

１０二重画像表示装置１２第１画像表示装置１４第２画像表示装置１８光学素子２０平面前板部材３０反射光学素子３１筐体３２取り付け構造３６第１光学素子３７平面化光学レンズ系３８第２光学素子４４案内経路４６実像発生器４９駆動回路５０二次元発光素子（ＬＥＤ）アレイ５２データ処理回路５６半導体チップ６０通信受信機６２制御器６４メモリ６６カーソル電子回路６８カーソル制御部７０行駆動部７２列駆動部７４アレイ８２タッチ・パッド８４付加制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電パッケージに一体化された二重画像表
示装置であって：筐体（３１）；取付構造（３２）上に
取り付けられ、前記筐体（３１）内に配置され、少なく
とも１つの実像を発生する実像発生手段（４６）；およ
び前記発生された実像を光学入力で受け、直接目視可能
な拡大実像を光学出力で与えるよう配置された低倍率光
学系（１２）と、前記発生された実像を光学入力で受
け、拡大虚像を光学出力で与えるよう配置された高倍率
光学系（１４）とによって構成された光学拡大系（１
６）；から成ることを特徴とする二重画像表示装置。
【請求項２】光電パッケージに一体化された二重画像表
示装置であって：筐体（３１）；前記筐体に封入された
取付構造（３２）；前記取付構造（３２）上に取り付け
られ、少なくとも１つの実像を与える実像発生手段（１
６）；複数の光学素子（１８，３７）から成り、前記取
付構造（３２）および前記筐体（３１）上に支持され、
前記実像を光学入力で受け、直視可能な疑似実像を光学
出力で与える低倍率光学系（１２）；および複数の光学
素子（１８，３７）から成り、前記取付構造（３２）お
よび前記筐体（３１）上に支持され、前記実像を光学入
力で受け、拡大虚像を光学出力で与える高倍率光学系
（１４）；から成ることを特徴とする二重画像表示装
置。
【請求項３】光電パッケージに一体化された二重画像表
示装置であって：複数の端子および取付パッドを有する
取付構造（３２）；前記取付構造（３２）上に取り付け
られた画像発生器（４９）であって、完全な実像を発生
すべく発光素子の二次元アレイ（５０）がその上に形成
され、前記発光素子は、行および列に配置されて前記実
像の全画素を規定し、前記第１画像発生器（４９）の外
縁に隣接する接続／取付パッドに動作可能に接続され、
前記接続／取付パッドは複数の端子（５４）および前記
取付構造の取付パッドに物理的かつ電気的に取り付けら
れている、前記画像発生器（４９）；前記取付構造（３
２）上に取り付けられ、前記端子（５４）および前記取
付構造（３２）上の取付パッドを介して、前記画像発生
器（４６）の発光素子に接続された複数の駆動回路（４
９）；前記取付構造および前記画像発生器に対して上に
位置する関係で配置された少なくとも１つのレンズ系
（３７）と、摺動移動自在な平面前板部材（２０）と、
前記平面前板部材（２０）および前記筐体（３１）に取
り付けられた光学素子（１８）とを含み、前記筐体（３
１）に対してほぼ平坦に配置され、前記実像を受けて拡
大し、容易に目視可能な疑似直視画像を生成する、疑似
直視画像表示装置（１２）；および前記取付構造（３
２）および前記画像発生器（４６）に対して上に位置す
る関係で配置された少なくとも１つのレンズ系（６７）
を含む虚像表示装置（１４）であって、前記摺動自在に
取り付けられた平面前板部材（２０）は、更に、該平面
前板部材（２０）に対して下に位置する関係で配置され
た光学素子（３０）を含み、前記平面前板部材（２０）
および前記筐体（３１）に取り付けられた前記光学素子
（１８）は、前記筐体（３１）に対して実質的に垂直に
配置され、前記実像を受けて拡大し、容易に目視可能な
虚像を生成する、前記虚像表示装置（１４）；から成る
ことを特徴とする二重画像表示装置。
【請求項４】光電パッケージに一体化された二重画像表
示装置の製造方法であって：筐体（３１）を用意する段
階；取付構造（３２）を用意する段階；少なくとも１つ
の実像を与える実像発生手段（４６）を形成し、前記取
付構造（３２）上に前記実像発生手段（４６）を取付る
段階；および前記１つの実像を光学入力で受け、直視可
能な拡大実像を光学出力で与えるように、複数の光学素
子（１８，３７）から成る低倍率光学系（１２）を前記
取付構造および前記筐体上に支持し、前記１つの実像を
光学入力で受け、拡大虚像を光学出力で与えるように、
複数の光学素子（１８，２０，３０，３７）から成る高
倍率光学系（１４）を前記取付構造（３２）および前記
筐体（３１）上に支持する段階；から成ることを特徴と
する方法。