JPH11119689A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光書き込み型の変調素子を用いた投写型ディ
スプレイの映像表示装置において、書き込み光学系で発
生する散乱光等の不要光のため黒映像の部分も変調さ
れ、スクリーン上で黒映像部のコントラストが著しく低
下するという問題がある。 【解決手段】 書き込み光である映像の光信号１５に対
する変調素子である液晶ライトバルブ１２の変調のしき
い値を変化させ、光書き込み時における書き込み光学系
で発生する散乱光等の不要光の影響が現われないように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投写型ディスプレイ
の映像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年投写型ディスプレイ、特に光書き込
み型の変調素子として液晶ライトバルブを用いた映像表
示装置が注目されてきている。

【０００３】光書き込み型の液晶ライトバルブとは、書
き込み光によって強度変調させられた読み出し光がライ
トバルブ内の反射層で反射され、投影される映像投射シ
ステムにおいて、中核を担うデバイスであり、この液晶
ライトバルブを用いた映像表示装置は、従来の透過型の
液晶プロジェクタによる映像表示装置と比較して非常に
明るい映像を投影できるという利点がある。

【０００４】従来の光書き込み型のライトバルブとして
は、例えば、特開平９−７４５３３号公報に記載の構成
のものがある。

【０００５】以下、上記従来の液晶ライトバルブについ
て、その断面構成図を示す図３と共に説明すると、書き
込み光１の入力側から読み出し光２の入出力側に向け
て、順次、書き込み光入力側のガラス基板３と、書き込
み光入力側のＩＴＯ電極４と、書き込み光入力側からｐ
型半導体層５１、ノンドープ半導体層５２、ｎ型半導体
層５３よりなるａ−Ｓｉにより形成されたｐｉｎ構造の
フォトダイオード５と、Ａｌよりなる書き込み光１の反
射膜６と、強誘電性の液晶材料よりなる階調表現を司る
液晶層７と、読み出し光入出力側のＩＴＯ電極８と、読
み出し光入出力側のガラス基板９とが積層されており、
Ａｌよりなる書き込み光１の反射膜６にはその横方向の
導通を遮断するように、カーボンで形成されたマトリッ
クス構造の絶縁層１０が形成されている。また、ライト
バルブを駆動するため、２つの書き込み光入力側のＩＴ
Ｏ電極４と読み出し光入出力側のＩＴＯ電極８間に印加
するリセットパルスを発生させるリセットパルス発生回
路１１が書き込み光入力側のＩＴＯ電極４と読み出し光
入出力側のＩＴＯ電極８間に接続されている。

【０００６】次に、図３に示す液晶ライトバルブの動作
について説明する。まず、液晶層７は電圧が印加されて
いないとき、読み出し光入出力側のガラス基板９から入
力された読み出し光２は反射膜６で反射される際、入力
時の偏光状態を完全に保持して出力され、液晶層７への
印加電圧が増加して行くにつれ、偏光状態は徐々に変化
し、ある一定以上の電圧が印加されると入射光は完全に
遷移した偏光状態で出力されるように配向されている。

【０００７】また、図３のような構成をとるライトバル
ブの動作は書き込み光１の強度に対応した電荷を蓄える
書き込み期間と、上記の電荷を引き抜くリセット期間と
に分けて考えることができる。

【０００８】書き込み期間では、読み出し光入出力側の
ＩＴＯ電極８が接地されていると仮定すると、書き込み
光入力側のＩＴＯ電極４にはマイナスの電圧が印加され
ている。つまり、フォトダイオード５は逆バイアスされ
ている。まず、書き込み光１が無い場合、書き込み光入
力側のＩＴＯ電極４と読み出し光入出力側のＩＴＯ電極
８間に印加されている電圧は、ほとんどがフォトダイオ
ード５にかかり、液晶層７には電圧はかかっていない状
態となる。つまり、入射された読み出し光２はその偏光
状態を変化せずにそのまま反射され、出力される。書き
込み光１の強度が増加していくと、フォトダイオード５
のｐ型半導体層５１で光により励起された電子が多数生
成され、それらの電子はプラスの電位に引っ張られ、液
晶層７の方向に移動して行く。その結果、液晶層７の両
端に互いに反対の電荷がたまり、書き込み光１の強度が
増加して行くにつれ徐々に液晶層７にかかる電圧は増加
して行き、反射された読み出し光２の偏光状態は変化さ
れて出力されるようになる。

【０００９】一方、リセット期間では、読み出し光入出
力側のＩＴＯ電極８から見て書き込み光入力側のＩＴＯ
電極４にプラスの電圧を印加する。つまり、フォトダイ
オード５は順方向にバイアスされており、書き込み期間
に蓄えられた電荷を一気に引き抜くように動作する。こ
のリセット期間内に完全に電荷を抜き取ろうとして書き
込み光入力側のＩＴＯ電極４にプラスの電圧を印加する
と、液晶層７には通常動作状態とは異なる極性の電圧が
印加されることになる。よって、リセット期間内の読み
出し側の出力光は入射したときの偏光状態を保持したま
ま出力される。

【００１０】ここで、カーボンで形成されたマトリック
ス構造の絶縁層１０は、書き込み期間内に蓄えられた電
荷がＡｌの反射膜６を通して横方向に逃げないようにし
ており、そのマトリックス構造の絶縁層１０により区切
られた１つ１つが画素を形成している。

【００１１】図４は上記の図３に示した液晶ライトバル
ブを用いた従来の映像表示装置のシステム構成図であ
り、図３に示した液晶ライトバルブ１２に、その液晶ラ
イトバルブ１２を駆動するリセットパルス発生回路１１
を接続し、液晶ライトバルブ１２の書き込み光の入力側
に、映像信号１３が入力された映像光発生装置であるＣ
ＲＴ１４からの映像の光信号１５を書き込みレンズ１６
を介して結像させ、キセノンランプやメタルハライドラ
ンプからなる光源１７から発せられる読み出し光１８を
ビームスプリッタ１９に照射して、ビームスプリッタ１
９の光の偏光状態の差により、反射波であるＳ波２０は
ビームスプリッタ１９で反射して液晶ライトバルブ１２
の入出力側に入力し、液晶ライトバルブ１２で反射した
読み出し光２１はビームスプリッタ１９を透過して投射
レンズ２２を介してスクリーン２３上に映像信号を結像
させる。また、ビームスプリッタ１９に照射した読み出
し光１８の内、透過波であるＰ波２４はビームスプリッ
タ１９を透過する。

【００１２】次に、上記従来の映像表示装置のシステム
の動作について述べる。ＣＲＴ１４へ入力された映像信
号１３は、映像の光信号１５となってＣＲＴ１４から出
力され、液晶ライトバルブ１２の書き込み光入力側を照
射し、その空間的な強度分布に対応した電荷を液晶ライ
トバルブ１２内に蓄えさせ、液晶ライトバルブ１２で反
射した読み出し光２１の偏光状態を決定する。光源１７
からは任意の偏光状態の読み出し光１８が照射される
が、ビームスプリッタ１９は先にも述べたように、Ｓ波
２０を反射させ、Ｐ波２４を透過させる。

【００１３】つまり、液晶ライトバルブ１２へ読み出し
光として入射される光はビームスプリッタ１９を反射し
たＳ波２０だけとなる。ここで、上記の液晶ライトバル
ブ１２の動作と重ね合わせて考えると、液晶ライトバル
ブ１２に対する書き込み光である映像の光信号１５の光
強度が強い場合、液晶ライトバルブ１２の液晶層７（図
３における）に読み出し光入出力側を基準にしてマイナ
スの電圧が強くかかった状態となり、反射した読み出し
光２１は入射されたときのＳ波２０の状態からＰ波に変
化するため、ビームスプリッタ１９を透過し投射レンズ
２２を通してスクリーン２３上に映し出された映像２５
は明るいものとなる。液晶ライトバルブ１２に対する書
き込み光である映像の光信号１５の光強度により、反射
した読み出し光２１が強度変調されたことになる。

【００１４】逆に、書き込み光である映像の光信号１５
の光強度が弱い場合、反射した読み出し光２１は入射さ
れたときのＳ波２０のまま反射され、ビームスプリッタ
１９により再び反射されるため、スクリーン２３上の映
像２５は暗いものとなる。

【００１５】つまり、液晶ライトバルブ１２に対する書
き込み光である映像の光信号１５の光強度により反射し
た読み出し光２１が強度変調されたことになる。

【００１６】なお、上記の従来の映像表示装置のシステ
ムでは、液晶ライトバルブ１２へのリセットパルスとし
て、書き込み期間、リセット期間共に、それぞれ一定の
電圧を印加していた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の投写型ディ
スプレイの映像表示装置においては、ＣＲＴ等の書き込
み光発生装置からライトバルブまでの間の光学系（書き
込み光学系）で、書き込み光発生装置の表面や、その他
の光学系構成物内での光の乱反射等により、散乱光が発
生する。

【００１８】その散乱光等の不要光のため、例えば明る
い映像の一部に黒い映像があったとしても、ライトバル
ブ上では不要光が書き込まれ、それにより黒映像の部分
も若干変調され、結果として、スクリーン上で黒映像部
のコントラストが著しく低下するという問題点があっ
た。

【００１９】本発明は、書き込み光学系等において発生
する散乱光等の不要光による映像のコントラスト低下を
抑え、明るい映像を表示することのできる投写型の映像
表示装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の映像表示装置は、書き込み光を発生させる
映像光発生装置と、前記映像光発生装置からの書き込み
光の照射強度によって、別途照射される読み出し光の反
射光を強度変調する変調素子と、前記変調素子への光書
き込みを制御する駆動制御装置と、前記反射光を投影す
るスクリーンとを備え、前記書き込み光に対する変調素
子の変調のしきい値を変化させるものであり、書き込み
光学系での散乱光等の不要光が原因であるコントラスト
低下を抑え、明るい映像を表示する場合においても良好
なコントラストを表現可能な映像表示装置を提供でき
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、書き込み光を発生させる映像光発生装置と、前記映
像光発生装置からの書き込み光の照射強度によって、別
途照射される読み出し光の反射光を強度変調する変調素
子と、前記変調素子への光書き込みを制御する駆動制御
装置と、前記反射光を投影するスクリーンとを備え、前
記書き込み光に対する変調素子の変調のしきい値を変化
させる映像表示装置であり、書き込み光に対する変調素
子の変調のしきい値を制御することで、実質的に書き込
み光学系の不要光の影響をなくすることができるという
作用を有する。

【００２２】本発明の請求項２に記載の発明は、駆動制
御装置を制御することにより光書き込み時の変調素子の
駆動電圧を変化させて書き込み光に対する変調素子の変
調のしきい値を変化させる請求項１に記載の映像表示装
置であり、変調素子の駆動電圧を変化させて書き込み光
に対する変調素子の変調のしきい値を制御することで、
実質的に書き込み光学系の不要光の影響をなくすること
ができるという作用を有する。

【００２３】本発明の請求項３に記載の発明は、少なく
とも１フィールド以上の映像信号レベルの平均値に応じ
た値で駆動制御装置を制御し、変調素子の駆動電圧を決
定する請求項２に記載の映像表示装置であり、映像信号
レベルの平均値に応じて変調素子の変調のしきい値を決
定するものであり、常に最適なしきい値を制御すること
ができるという作用を有する。

【００２４】本発明の請求項４に記載の発明は、変調素
子が液晶ライトバルブである請求項１または請求項２ま
たは請求項３記載の映像表示装置であり、変調素子が液
晶ライトバルブであることにより、書き込み光の強度に
応じて液晶層にかかる電圧が変化して行き、反射された
読み出し光の偏光状態が変化するという作用を有する。

【００２５】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。 （実施の形態）図１は本発明の実施の形態における液晶
ライトバルブを用いた映像表示装置のシステム構成図で
あり、従来の映像表示装置のシステム構成図を示す図４
と同じ部分については同じ符号を付して説明すると、図
３に示した液晶ライトバルブ１２に、その液晶ライトバ
ルブ１２を駆動するリセットパルス発生回路１１を接続
し、液晶ライトバルブ１２の書き込み光の入力側に、映
像光発生装置であるＣＲＴ１４からの映像の光信号１５
を書き込みレンズ１６を介して結像させ、キセノンラン
プやメタルハライドランプからなる光源１７から発せら
れる読み出し光１８をビームスプリッタ１９に照射し
て、ビームスプリッタ１９の光の偏光状態の差により、
反射波であるＳ波２０はビームスプリッタ１９で反射し
て液晶ライトバルブ１２の入出力側に入力し、液晶ライ
トバルブ１２で反射した読み出し光２１はビームスプリ
ッタ１９を透過して投射レンズ２２を介してスクリーン
２３上に映像信号を結像させる。また、ビームスプリッ
タ１９に照射した読み出し光１８の内、透過波であるＰ
波２４はビームスプリッタ１９を透過する。ここまでの
構成は従来の映像表示装置のシステム構成図を示す図４
と同じである。本実施の形態の構成を示す図１が従来例
を示す図４と異なるところは、映像信号処理装置２６か
らの映像信号２７を映像光発生装置であるＣＲＴ１４と
積分回路２８の両方に入力し、その積分回路２８からの
出力をリセットパルス発生回路１１を駆動する駆動制御
装置２９に入力した点である。

【００２６】なお、本実施の形態における映像表示装置
のシステムの従来例と異なるところ以外の基本的な動作
は前記の従来の映像表示装置のシステムの動作説明で述
べた通りである。

【００２７】ここで、液晶ライトバルブ１２を駆動する
リセットパルス発生回路１１の発生するリセットパルス
について図面を用いて説明する。

【００２８】図２はリセットパルス、すなわち液晶ライ
トバルブ１２の読み出し側電極に対する書き込み側電極
にかけるパルス電圧の変化を説明する電圧波形図であ
る。

【００２９】図２の（ａ）は従来の映像表示装置のリセ
ットパルスの電圧波形図であり、書き込み期間３０にお
ける電位は一定となっている。リセット期間３１のタイ
ミングは垂直帰線期間内となっている。

【００３０】図２の（ｂ）は本実施の形態の映像表示装
置のリセットパルスの電圧波形図である。

【００３１】本実施の形態を示す図１において、積分回
路２８の出力は映像信号の１フレーム程度の信号を積分
することで映像信号の平均値に比例した電圧に変換した
ものになっている。駆動制御装置２９は図２におけるリ
セットパルスの書き込み期間３０の電圧を決定し、リセ
ットパルス発生回路１１を駆動する。従って、図２に示
すようにリセットパルスの書き込み期間３０の電圧、つ
まり、書き込み期間３０に液晶ライトバルブ１２の液晶
層にかかる電圧が変化し、書き込み光に対する変調のし
きい値が変化する。

【００３２】ここで、映像光発生装置であるＣＲＴ１４
からの出力光が多い場合は、従来と同様に書き込み光学
系での散乱光等の不要光が発生する。しかし、駆動制御
装置２９によって、不要光の影響をほとんど受けないよ
うに液晶ライトバルブ１２の書き込み光に対する変調の
しきい値を変えるように制御されている。

【００３３】従って、実質的に不要光のスクリーン２３
上の映像のコントラストへの影響をなくすことができ
る。

【００３４】また、図１における積分回路２８の出力は
映像信号の１フレーム程度の信号を積分する構成になっ
ており、駆動制御装置２９はその電圧によりリセットパ
ルスの書き込み期間の電圧を決定し、リセットパルス発
生回路１１を駆動する。従って、図２に示すようにリセ
ットパルスの書き込み期間３０の電圧はフレーム毎に変
化する。前記リセットパルスの書き込み期間３０の電圧
は映像信号の平均値とほぼ連動しており、そのため映像
信号が変動しても常に最適なリセットパルスの電圧の制
御を行い、投射映像の良好なコントラスト表現を保つこ
とができる。

【００３５】なお、このようなシステムを用いてフルカ
ラー表現をするためには、液晶ライトバルブ１２、映像
光発生装置であるＣＲＴ１４、書き込みレンズ１６、ビ
ームスプリッタ１９および投射レンズ２２をＲＧＢ３原
色でそれぞれ３つずつ用意し、さらに、光源１７からの
光をダイクロイックミラーによりＲＧＢ３原色に分割す
るシステムを用意することにより、フルカラー表示をす
るシステムにおいても本実施の形態と同様の効果が得ら
れるものである。

【００３６】また、本実施の形態においては、書き込み
光によって読み出し光を強度変調する変調素子として液
晶ライトバルブ１２を用いた場合について説明したが、
変調素子は液晶ライトバルブに限らず、入力光（書き込
み光）に対して変調機能を有する素子であれば、本実施
の形態における効果と同様な効果が得られるものである
ことはいうまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明の映像表示装置に
よれば、書き込み光学系等において発生する散乱光等の
不要光による映像のコントラスト低下を抑え、明るい映
像を投射した場合でも良好なコントラストの映像表現が
可能となる等、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における映像表示装置のシ
ステム構成図

【図２】リセットパルスの電圧波形図

【図３】液晶ライトバルブの断面構成図

【図４】従来の映像表示装置のシステム構成図

【符号の説明】

１ 書き込み光 ２，１８ 読み出し光 ３ 書き込み光入力側のガラス基板 ４ 書き込み光入力側のＩＴＯ電極 ５ フォトダイオード ６ 反射膜 ７ 液晶層 ８ 読み出し光入出力側のＩＴＯ電極 ９ 読み出し光入出力側のガラス基板 １０ マトリックス構造の絶縁層 １１ リセットパルス発生回路 １２ 液晶ライトバルブ １３，２７ 映像信号 １４ ＣＲＴ １５ 映像の光信号 １６ 書き込みレンズ １７ 光源 １９ ビームスプリッタ ２０ Ｓ波 ２１ 反射した読み出し光 ２２ 投射レンズ ２３ スクリーン ２４ Ｐ波 ２５ 映像 ２６ 映像信号処理装置 ２８ 積分回路 ２９ 駆動制御装置 ３０ 書き込み期間 ３１ リセット期間 ５１ ｐ型半導体層 ５２ ノンドープ半導体層 ５３ ｎ型半導体層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 書き込み光を発生させる映像光発生装置
   と、前記映像光発生装置からの書き込み光の照射強度に
   よって、別途照射される読み出し光の反射光を強度変調
   する変調素子と、前記変調素子への光書き込みを制御す
   る駆動制御装置と、前記反射光を投影するスクリーンと
   を備え、前記書き込み光に対する変調素子の変調のしき
   い値を変化させる映像表示装置。
2. 【請求項２】 駆動制御装置を制御することにより光書
   き込み時の変調素子の駆動電圧を変化させて書き込み光
   に対する変調素子の変調のしきい値を変化させる請求項
   １に記載の映像表示装置。
3. 【請求項３】 少なくとも１フィールド以上の映像信号
   レベルの平均値に応じた値で駆動制御装置を制御し、変
   調素子の駆動電圧を決定する請求項２に記載の映像表示
   装置。
4. 【請求項４】 変調素子が液晶ライトバルブである請求
   項１または請求項２または請求項３記載の映像表示装
   置。