JP2004309803A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に大型の表示装置を実現することができ、消費電力が小さな表示装置を提供することにある。
【解決手段】映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、屈折部材を回転させるモータと、一方の端面が屈折部材の方向に向かいつつ回転円の円周上に一列に配置されると共に、他方の端面が表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、発光素子から出射された光が、回転する屈折部材により光路を曲げられて該光ファイバの一方の端面に順次入射され、光ファイバに入射された光が、光ファイバを通って他方の端面から順次出射されることにより、表示面上に画像を形成することを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、屈折部材を回転させるモータと、一方の端面が屈折部材の方向に向かいつつ回転円の円周上に一列に配置されると共に、他方の端面が表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、発光素子から出射された光が、回転する屈折部材により光路を曲げられて該光ファイバの一方の端面に順次入射され、光ファイバに入射された光が、光ファイバを通って他方の端面から順次出射されることにより、表示面上に画像を形成することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を表示する表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
大容量高速な情報インフラが整備され、高画質映像による情報通信が主流になりつつあり、用途に応じた高性能ディスプレイがキーデバイスとして要求されてきている。この高画質映像インフラの整備、充実に伴い、臨場感に優れ、曲面などの配置自由度の高いディスプレイも要求されてきている。また、新しい領域として、一般家屋の室内や会議室などの壁面、あるいは小中規模シアターなどで使用される対角100インチを超える高輝度高精密な直視型大画面ディスプレイの要求が非常に高まってきている。
【0003】
現在、対角70インチ以下の小型ディスプレイでは、CRT、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)などが直視型ディスプレイとして実用化されている。また、小型ディスプレイを複数利用した大面積ディスプレイも試作されているが、係る先行技術は文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献はない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の直視型ディスプレイで対角100インチを超える大画面ディスプレイを実現することは極めて困難である。大画面ディスプレイとして、発光素子であるLEDを格子状に配置した大型ディスプレイもあるが、消費電力が大きいという問題がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、容易に大型の表示装置を実現することができ、消費電力が小さな表示装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の表示装置は、映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、屈折部材を回転させるモータと、一方の端面が屈折部材の方向に向かいつつ回転円の円周上に一列に配置されると共に、他方の端面が表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、発光素子から出射された光が、回転する屈折部材により光路を曲げられて該光ファイバの一方の端面に順次入射され、光ファイバに入射された光が、光ファイバを通って他方の端面から順次出射されることにより、表示面上に画像を形成することを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の表示装置は、屈折部材の回転軸に沿って屈折部材を摺動又は揺動させる駆動部を備えると共に、一列に配置された光ファイバが、回転軸に沿って複数段設けられていることを特徴とする。
【0008】
請求項3記載の表示装置は、発光素子、屈折部材、モータ及び複数本の光ファイバを1つのユニットとして構成し、複数個のユニットからなることを特徴とする。
【0009】
請求項4記載の表示装置は、映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、屈折部材を水平方向及び垂直方向に走査させる走査部と、一方の端面が屈折部材の方向に向かいつつ格子状に配置されると共に、他方の端面が表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、発光素子から出射された光が、走査された屈折部材により光路を曲げられて光ファイバの一方の端面に順次入射され、光ファイバに入射された光が、光ファイバを通って他方の端面から順次出射されることにより、該表示面上に画像を形成することを特徴とする。
【0010】
請求項5記載の表示装置は、屈折部材及び走査部が、光スイッチング素子からなることを特徴とする。
【0011】
請求項6記載の表示装置は、発光素子、屈折部材、走査部及び複数本の光ファイバを1つのユニットとして構成し、複数個のユニットからなることを特徴とする。
【0012】
請求項7記載の表示装置は、光ファイバの他方の端面から出射される光の強度を計測するセンサと、センサの情報により発光素子から出射される光の強度を補正させるための強度補正部とを備えることを特徴とする。
【0013】
請求項8記載の表示装置は、光ファイバが、遮光性を有する遮光物質で覆われていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図1は、本発明に係る表示装置の第1の実施例を示す構成図である。
【0015】
図1に示す表示装置1は、映像信号源である映像信号発生回路5からの映像信号の表す画像を表示面8に表示するものである。表示装置1は、映像信号制御回路6、発光素子7、回転制御回路22、光ファイバ10,11(光ファイバアレイ12)、ミラー20、モータ21、強度補正回路17及びセンサ15を備える。映像信号制御回路6は、映像信号発生回路5からの映像信号を制御しつつ、この制御された映像信号を光に変換して出射する発光素子7に送る。発光素子7は、RGB3色の高輝度LEDである。
【0016】
ミラー20は、発光素子7から出射された光の光路を変更する屈折部材であり、ミラー20自体を回転させるモータ21に固定されている。モータ21は、回転制御回路22からの制御により、所望の回転数により回転する。回転制御回路22は、映像信号制御回路6からの信号によりモータ21の回転数やミラー20の位置等を決定している。
【0017】
光ファイバ10は、一方の端面10aがミラー20の方向に向かいつつ、ミラー20の回転円の円周上に一列に配置されると共に、他方の端面10bが表示面8の画素を構成するように格子状に配置されている。すなわち、端面10bの1つ1つが単位画素9となり、画像を表示面8に表示することとなる。尚、単に光ファイバ10の端面10bを格子状に並べるのではなく、図1に示すように、単位画素9を正方形にして端面10bが露出する部分以外を黒色にすることにより、表示面8のコントラストをはっきりさせることができる。光ファイバ10に、クラッドをほとんど有さないガラスファイバを用いることにより、端面10a,10bの面積を効率的に使用することができる。例えば、1mmφ程度の光ファイバ10を用いて、単位画素9の一辺を2mmにした場合、ハイビジョン方式では、光ファイバ10が1080×608本で約100インチの表示面8を形成することができる。尚、以下の説明では、一周の光ファイバ10で1枚の表示面8が形成され、1秒に60回画面が切り替わる場合について説明する。
【0018】
尚、表示信号発生回路5は、ビデオ装置やカメラの様に自ら映像信号を生成できる機器や、TV受信機やケーブルテレビ等の受信機の様に他の映像源からの信号を元に映像信号を生成する装置であってもよい。また、発光素子7は、LEDの他、半導体レーザやガスレーザ等であってもよい。また、図1に示すように、複数本の光ファイバ10を束ねて、光ファイバアレイ12とすることにより、光ファイバ10の取扱いを容易にすることができる。また、ミラー20は、光を反射することにより光の光路を変更する屈折部材であるが、ミラー20に限られず、例えば、プリズムやレンズ等の光の光路を変更することができるものであればよい。
【0019】
次に、表示装置1の動作を説明する。まず、映像信号発生回路5からの映像信号が、映像信号制御回路6に送られる。映像信号制御回路6では、映像信号を発光素子7に送ると共に、映像信号に含まれる水平、垂直の同期信号を元に、モータ21を制御するのに必要な情報を生成する。回転制御部22では、映像信号制御回路6からの情報により、モータ21を所定の位置から回転させる。この回転に合わせて、発光素子7は、ミラー20に対して光を出射する。垂直同期信号の情報により、1秒に60回画面が切り替わることを認識した回転制御部22は、モータ21を3600rpmで回転させる。
【0020】
発光素子7から出射された光は、回転するミラー20により光路を曲げられて光ファイバ10の端面10aに順次入射される。そして、端面10aに入射された光が、光ファイバ10を通って他方の端面10bから順次出射されることにより、表示面8上に画像を形成する。この動作が繰り返されることにより、動きのある画像、すなわち映像が表示面8に表示されることになる。
【0021】
このように、光ファイバ10を格子状に配置させて表示面8を形成していることから、光ファイバ10の本数を増やすことで容易に大型の表示装置1を実現することができる。また、光ファイバを用いることで光の損失を抑え、高輝度な光を表示面8から出射させることができることから、直視型のディスプレイに劣らない高輝度な表示装置を実現することができる。また、より細い径の光ファイバを用いることで、単位画素9の大きさをより小さくでき、高精度な表示面8を容易に実現することができる。
【0022】
また、1枚の表示面8を形成させるために、1つの発光素子7のみを発光させていることから、発光素子7の数を最小限に抑え、消費電力を小さくすることができる。
【0023】
また、光ファイバ10の本数を増やして、表示面8の大きさをより大きくしたい場合には、図2に示すように、光ファイバ10,13をミラー20の回転軸に沿って上下に複数段設けるようにしてもよい。この場合でも、発光素子7及びミラー20を1つのままで行いたいことから、ミラー20を動かす為にモータ21の回転軸に沿って上下に摺動するミラー駆動部23を設けるようにする。また、ミラー20の駆動は、映像信号に同期させる必要があることから、映像信号制御回路6からの情報によりミラー駆動部23の動作を制御する回転駆動制御回路24を設けるようにする。
【0024】
そして、表示面8に画像を表示する場合は、発光素子7から光を出射し、回転するミラー20で光を反射させて、光ファイバ10に順次入射し、1回転終えたところでミラー駆動部23を用いてミラー20を上昇させる。そして、ミラー20を回転させて光を光ファイバ13に順次入射する。1回転終えたところで、ミラー20を下げて再度光ファイバ10に光を順次入射する。このような動作を繰り返すことにより、表示面8に画像を表示することができる。
【0025】
このように、光ファイバ10,13の本数が増えた場合でも、光ファイバ10,13を複数段設け、ミラー20を摺動させるミラー駆動部23を備えることで、1つの発光素子7でより大きな表示面8を表示させることができ、消費電力を抑えることが可能である。尚、光ファイバ10,13の段数は、必要に応じて定めれば良く、必ずしも図2の様に2段である必要はない。また、ミラー駆動部23は、ミラー20を回転軸に沿って上下に摺動するものに限られず、ミラー20を、光ファイバー10,13の方向に上下に揺動するものであってもよい。
【0026】
さらに大きな表示面8を形成したい場合には、図3に示すように、映像信号制御回路6、発光素子7、ミラー20、モータ21及び複数本の光ファイバ10を1つのユニット2として構成し、複数のユニット2〜4で表示装置1を構成させてもよい。この場合、映像信号源である映像信号発生回路5を各ユニット共通で用いるようにする。
【0027】
但し、各ユニットで用いる発光素子7の輝度が異なることから、表示面8にユニット単位での輝度の違いが生じ、色むらのある不自然な映像になってしまう。この色むらをなくすために、図1に示すように、光ファイバ10の端面10bから出射される光の強度を計測するセンサ15と、センサ15の情報により発光素子7から出射される光の強度を補正する強度補正部である強度補正回路17とを設けるようにする。そして、実際に各ユニット毎の表示面8を形成する光の強度を計測し、各ユニットの強度補正回路17で補正すべき量を算出し、その情報を映像信号発生回路5又は映像信号制御回路6に送り、光の強度の補正を行う。
【0028】
光の強度の計測方法として、図1に示す方法は、他の光ファイバ10と同様に一端が円周上に配置された有効画素以外の光ファイバ11の他端をセンサ15に接続し、光ファイバ11内を通った光の強度を計測するようにしている。
【0029】
また、図5に示す方法は、発光素子7とミラー20との間の光路に、ハーフミラー18を配置している。そして、光ファイバ10の端面10bで反射して戻ってきた光をハーフミラー18でセンサ16方向に反射させ、戻ってきた光の強度を計測する。尚、以上のような方法に限られず、表示面8から実際に出射される光の強度を計測できるのであればよい。また、複数のユニット2〜4を用いず、1つのユニット2のみで表示装置1を構成する場合であっても、センサ15,16及び強度補正回路17を設け、光の強度の補正を行うことで、安定した表示が可能となる。
【0030】
次に、図4に示す他の実施の形態について説明する。図4に示す走査機構31は、図1に示すモータ21に変わるものであり、プリズム30は、発光素子7から出射された光の光路を変更する屈折部材である。映像信号発生回路5、映像信号制御回路6及び発光素子7は、図1に示したものと同様である。光ファイバ14は、光ファイバ10と異なり、一方の端面14aが格子状に配置されている。他方の端面は図1に示す光ファイバ10の端面10bと同様に表示面8を形成している。プリズム30は、プリズム30自体をx軸及びy軸方向に2次元的に走査させるための走査機構31に保持されている。そして、走査の方向及び速度は、映像信号制御回路6からの情報により、図1の回転制御回路22に変わる走査制御回路(図示せず)で制御を行う。
【0031】
そして、映像信号により発光素子7から出射された光は、プリズム30で光路を変えられ、光ファイバ14の端面14aに入射される。このとき、プリズム30が走査機構31により、x軸方向及びy軸方向に走査されることにより、光が端面14a上を走査され、端面14aに順次入射される。端面14aに入射した光が表示面8に出射されることにより、表示面8に画像が表示される。
【0032】
このように、図1の表示装置1と同様に、光ファイバ14を格子状に配置させて表示面8を形成していることから、光ファイバ14の本数を増やすことで容易に大型の表示装置を実現することができる。また、光ファイバを用いることで光の損失を抑え、高輝度な光を表示面8から出射させることができることから、直視型のディスプレイに劣らない高輝度な表示装置を実現することができる。また、より細い径の光ファイバを用いることで、単位画素9の大きさをより小さくでき、高精度な表示面8を容易に実現することができる。
【0033】
また、光ファイバ14の端面14aを格子状に配置していることから、円周上に配置した図1の場合に比べ、装置自体の大きさを抑えることができる。
【0034】
尚、屈折部材及び走査機構は、図4に示すプリズム30に限られるものではなく、光の光路を変更させつつ走査可能なものであればよい。例えば、光スイッチ素子により、屈折部材及び走査機構を構成することができる。光スイッチ素子は、1つの素子で電気的又は機械的構造により、光路をスイッチングできる素子である。光スイッチ素子を用いることで、光を走査させる部分の構造を簡易化することができる。液晶素子も屈折部材及び走査機構として使用可能である。
【0035】
また、図3に示した場合と同様に、プリズム30及び走査機構31とを用いた表示装置においても、映像信号制御回路6、発光素子7、プリズム30、走査機構31及び複数本の光ファイバ14を1つのユニットとして構成し、複数のユニットで表示装置を構成させてもよい。この場合、映像信号源である映像信号発生回路5を各ユニット共通で用いるようにする。さらに、各ユニットでの色むらをなくすために、図1及び図5に示すようにセンサ15,16及び強度補正回路17を設け、各ユニットの強度補正回路17で補正すべき光の量を算出し、その情報を映像信号発生回路5又は映像信号制御回路6に送り、光の強度の補正を行うようにしてもよい。
【0036】
尚、光ファイバ10〜14には、なるべく径の小さなものを用いる観点から、クラッドをほとんど有さないガラスファイバを使用している。しかしながら、クラッドをほとんど有さない光ファイバは、図6(a)に示すように、光ファイバ10と光ファイバ13の接触部Tで、光ファイバ13に入射された光が光路Lに示すように、光ファイバ10の方に漏れ込んでしまう。このようなクロストークが生じると、表示面8の本来表示されるべき位置から所望の光が出射されず、正常な画像が表示されなくなってしまう。
【0037】
このクロストークの対策として、図6(b)に示すように、光ファイバ10〜14を、遮光性を有する遮光物質10c,13cで覆うようにする。具体的には、黒の塗料を光ファイバ10〜14の外周に塗布したり、光ファイバ10〜14の外周に遮光性のある収縮性チューブを被せるようにすればよい。このように、光ファイバ10〜14を、遮光性を有する遮光物質で覆うことで、クロストークを防止し、正確で鮮明な画像の表示が可能となる。
【0038】
尚、従来の対角70インチ以上のディスプレイは投射型が主流であり、投射型では、明るい場所でのコントラストを高くすることができず、一般的な聴視環境での高画質化は困難である。これに対し、本実施例における表示装置1では、表示面8を光ファイバ10の端面10bで構成していることから、表示面8の反射率が小さくでき、明るい場所でのコントラストを大きくとれることになり、屋外で使用することも可能である。
【0039】
また、例えば、直径0.2mmφの光ファイバを用いた場合、単位画素9の大きさを0.5mm角以下にでき、単位画素をLCDやPDPで実現可能な単位画素よりも小さくすることが可能で、一層の高細密化が実現できる。
【0040】
また、表示装置1の表示面8を複数のユニットを張り合わせて構成するが出来ることから、表示面8の形状を設置面の形状に沿うように任意に形成することができる。すなわち、表示面8を曲面や球面にすることができ、配置の自由度が高くなる。
【0041】
更に、複数のユニットを張り合わせて構成した場合に、特定のユニットが破損したときでも、破損したユニットのみを交換すればよく、修理効率を向上させることが出来る。
【0042】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、光ファイバを格子状に配置させて表示面を形成していることから、光ファイバの本数を増やすことで容易に大型の表示装置を実現することができる。また、発光素子の数を抑えることで、消費電力を小さくすることができる。
【0043】
請求項2の発明によれば、光ファイバの本数が増えた場合でも、光ファイバを複数段設け、屈折部材を摺動させる駆動部を備えることで、1つの発光素子でより大きな表示面を表示させることができ、消費電力を抑えることが可能である。
【0044】
請求項3の発明によれば、複数個のユニットを連結することで、より大きな表示装置を実現することができる。
【0045】
請求項4の発明によれば、光ファイバを格子状に配置させて表示面を形成していることから、光ファイバの本数を増やすことで容易に大型の表示装置を実現することができる。また、発光素子の数を抑えることで、消費電力を小さくすることができる。
【0046】
請求項5の発明によれば、屈折部材及び走査部を光スイッチング素子で構成することにより、光を走査させる部分の構造を簡易化することができる。
【0047】
請求項6の発明によれば、複数個のユニットを連結することで、より大きな表示装置を実現することができる。
【0048】
請求項7の発明によれば、光ファイバの端面から出射される光の強度を計測するセンサを備え、強度補正部でセンサの情報により発光素子から出射される光の強度を補正することから、ユニット毎に輝度差が生じるのを抑え、色むらのない自然な画像を表示することができる。
【0049】
請求項8の発明によれば、光ファイバが、遮光性を有する遮光物質で覆われていることから、クロストークの発生が抑えられ、鮮明な画像の表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表示装置の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】本発明に係る表示装置の第2の実施例を示す説明図である。
【図3】本発明に係る表示装置の第3の実施例を示す構成図である。
【図4】本発明に係る表示装置の第4の実施例を示す説明図である。
【図5】本発明に係る表示装置の第5の実施例を示す構成図である。
【図6】本発明に係る光ファイバの説明図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・・・表示装置
2〜4・・・・・・・ユニット
5・・・・・・・・・映像信号発生回路
6・・・・・・・・・映像信号制御回路
7・・・・・・・・・発光素子
8・・・・・・・・・表示面
9・・・・・・・・・単位画素
10・・・・・・・・光ファイバ
10a,10b・・・端面
10c,13c・・・遮光物質
11〜14・・・・・光ファイバ
15,16・・・・・センサ
17・・・・・・・・強度補正回路
20・・・・・・・・ミラー
21・・・・・・・・モータ
22・・・・・・・・回転制御回路
23・・・・・・・・ミラー駆動部
24・・・・・・・・回転駆動制御回路
30・・・・・・・・プリズム
31・・・・・・・・走査機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を表示する表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
大容量高速な情報インフラが整備され、高画質映像による情報通信が主流になりつつあり、用途に応じた高性能ディスプレイがキーデバイスとして要求されてきている。この高画質映像インフラの整備、充実に伴い、臨場感に優れ、曲面などの配置自由度の高いディスプレイも要求されてきている。また、新しい領域として、一般家屋の室内や会議室などの壁面、あるいは小中規模シアターなどで使用される対角100インチを超える高輝度高精密な直視型大画面ディスプレイの要求が非常に高まってきている。
【0003】
現在、対角70インチ以下の小型ディスプレイでは、CRT、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)などが直視型ディスプレイとして実用化されている。また、小型ディスプレイを複数利用した大面積ディスプレイも試作されているが、係る先行技術は文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献はない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の直視型ディスプレイで対角100インチを超える大画面ディスプレイを実現することは極めて困難である。大画面ディスプレイとして、発光素子であるLEDを格子状に配置した大型ディスプレイもあるが、消費電力が大きいという問題がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、容易に大型の表示装置を実現することができ、消費電力が小さな表示装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の表示装置は、映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、屈折部材を回転させるモータと、一方の端面が屈折部材の方向に向かいつつ回転円の円周上に一列に配置されると共に、他方の端面が表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、発光素子から出射された光が、回転する屈折部材により光路を曲げられて該光ファイバの一方の端面に順次入射され、光ファイバに入射された光が、光ファイバを通って他方の端面から順次出射されることにより、表示面上に画像を形成することを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の表示装置は、屈折部材の回転軸に沿って屈折部材を摺動又は揺動させる駆動部を備えると共に、一列に配置された光ファイバが、回転軸に沿って複数段設けられていることを特徴とする。
【0008】
請求項3記載の表示装置は、発光素子、屈折部材、モータ及び複数本の光ファイバを1つのユニットとして構成し、複数個のユニットからなることを特徴とする。
【0009】
請求項4記載の表示装置は、映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、屈折部材を水平方向及び垂直方向に走査させる走査部と、一方の端面が屈折部材の方向に向かいつつ格子状に配置されると共に、他方の端面が表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、発光素子から出射された光が、走査された屈折部材により光路を曲げられて光ファイバの一方の端面に順次入射され、光ファイバに入射された光が、光ファイバを通って他方の端面から順次出射されることにより、該表示面上に画像を形成することを特徴とする。
【0010】
請求項5記載の表示装置は、屈折部材及び走査部が、光スイッチング素子からなることを特徴とする。
【0011】
請求項6記載の表示装置は、発光素子、屈折部材、走査部及び複数本の光ファイバを1つのユニットとして構成し、複数個のユニットからなることを特徴とする。
【0012】
請求項7記載の表示装置は、光ファイバの他方の端面から出射される光の強度を計測するセンサと、センサの情報により発光素子から出射される光の強度を補正させるための強度補正部とを備えることを特徴とする。
【0013】
請求項8記載の表示装置は、光ファイバが、遮光性を有する遮光物質で覆われていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図1は、本発明に係る表示装置の第1の実施例を示す構成図である。
【0015】
図1に示す表示装置1は、映像信号源である映像信号発生回路5からの映像信号の表す画像を表示面8に表示するものである。表示装置1は、映像信号制御回路6、発光素子7、回転制御回路22、光ファイバ10,11(光ファイバアレイ12)、ミラー20、モータ21、強度補正回路17及びセンサ15を備える。映像信号制御回路6は、映像信号発生回路5からの映像信号を制御しつつ、この制御された映像信号を光に変換して出射する発光素子7に送る。発光素子7は、RGB3色の高輝度LEDである。
【0016】
ミラー20は、発光素子7から出射された光の光路を変更する屈折部材であり、ミラー20自体を回転させるモータ21に固定されている。モータ21は、回転制御回路22からの制御により、所望の回転数により回転する。回転制御回路22は、映像信号制御回路6からの信号によりモータ21の回転数やミラー20の位置等を決定している。
【0017】
光ファイバ10は、一方の端面10aがミラー20の方向に向かいつつ、ミラー20の回転円の円周上に一列に配置されると共に、他方の端面10bが表示面8の画素を構成するように格子状に配置されている。すなわち、端面10bの1つ1つが単位画素9となり、画像を表示面8に表示することとなる。尚、単に光ファイバ10の端面10bを格子状に並べるのではなく、図1に示すように、単位画素9を正方形にして端面10bが露出する部分以外を黒色にすることにより、表示面8のコントラストをはっきりさせることができる。光ファイバ10に、クラッドをほとんど有さないガラスファイバを用いることにより、端面10a,10bの面積を効率的に使用することができる。例えば、1mmφ程度の光ファイバ10を用いて、単位画素9の一辺を2mmにした場合、ハイビジョン方式では、光ファイバ10が1080×608本で約100インチの表示面8を形成することができる。尚、以下の説明では、一周の光ファイバ10で1枚の表示面8が形成され、1秒に60回画面が切り替わる場合について説明する。
【0018】
尚、表示信号発生回路5は、ビデオ装置やカメラの様に自ら映像信号を生成できる機器や、TV受信機やケーブルテレビ等の受信機の様に他の映像源からの信号を元に映像信号を生成する装置であってもよい。また、発光素子7は、LEDの他、半導体レーザやガスレーザ等であってもよい。また、図1に示すように、複数本の光ファイバ10を束ねて、光ファイバアレイ12とすることにより、光ファイバ10の取扱いを容易にすることができる。また、ミラー20は、光を反射することにより光の光路を変更する屈折部材であるが、ミラー20に限られず、例えば、プリズムやレンズ等の光の光路を変更することができるものであればよい。
【0019】
次に、表示装置1の動作を説明する。まず、映像信号発生回路5からの映像信号が、映像信号制御回路6に送られる。映像信号制御回路6では、映像信号を発光素子7に送ると共に、映像信号に含まれる水平、垂直の同期信号を元に、モータ21を制御するのに必要な情報を生成する。回転制御部22では、映像信号制御回路6からの情報により、モータ21を所定の位置から回転させる。この回転に合わせて、発光素子7は、ミラー20に対して光を出射する。垂直同期信号の情報により、1秒に60回画面が切り替わることを認識した回転制御部22は、モータ21を3600rpmで回転させる。
【0020】
発光素子7から出射された光は、回転するミラー20により光路を曲げられて光ファイバ10の端面10aに順次入射される。そして、端面10aに入射された光が、光ファイバ10を通って他方の端面10bから順次出射されることにより、表示面8上に画像を形成する。この動作が繰り返されることにより、動きのある画像、すなわち映像が表示面8に表示されることになる。
【0021】
このように、光ファイバ10を格子状に配置させて表示面8を形成していることから、光ファイバ10の本数を増やすことで容易に大型の表示装置1を実現することができる。また、光ファイバを用いることで光の損失を抑え、高輝度な光を表示面8から出射させることができることから、直視型のディスプレイに劣らない高輝度な表示装置を実現することができる。また、より細い径の光ファイバを用いることで、単位画素9の大きさをより小さくでき、高精度な表示面8を容易に実現することができる。
【0022】
また、1枚の表示面8を形成させるために、1つの発光素子7のみを発光させていることから、発光素子7の数を最小限に抑え、消費電力を小さくすることができる。
【0023】
また、光ファイバ10の本数を増やして、表示面8の大きさをより大きくしたい場合には、図2に示すように、光ファイバ10,13をミラー20の回転軸に沿って上下に複数段設けるようにしてもよい。この場合でも、発光素子7及びミラー20を1つのままで行いたいことから、ミラー20を動かす為にモータ21の回転軸に沿って上下に摺動するミラー駆動部23を設けるようにする。また、ミラー20の駆動は、映像信号に同期させる必要があることから、映像信号制御回路6からの情報によりミラー駆動部23の動作を制御する回転駆動制御回路24を設けるようにする。
【0024】
そして、表示面8に画像を表示する場合は、発光素子7から光を出射し、回転するミラー20で光を反射させて、光ファイバ10に順次入射し、1回転終えたところでミラー駆動部23を用いてミラー20を上昇させる。そして、ミラー20を回転させて光を光ファイバ13に順次入射する。1回転終えたところで、ミラー20を下げて再度光ファイバ10に光を順次入射する。このような動作を繰り返すことにより、表示面8に画像を表示することができる。
【0025】
このように、光ファイバ10,13の本数が増えた場合でも、光ファイバ10,13を複数段設け、ミラー20を摺動させるミラー駆動部23を備えることで、1つの発光素子7でより大きな表示面8を表示させることができ、消費電力を抑えることが可能である。尚、光ファイバ10,13の段数は、必要に応じて定めれば良く、必ずしも図2の様に2段である必要はない。また、ミラー駆動部23は、ミラー20を回転軸に沿って上下に摺動するものに限られず、ミラー20を、光ファイバー10,13の方向に上下に揺動するものであってもよい。
【0026】
さらに大きな表示面8を形成したい場合には、図3に示すように、映像信号制御回路6、発光素子7、ミラー20、モータ21及び複数本の光ファイバ10を1つのユニット2として構成し、複数のユニット2〜4で表示装置1を構成させてもよい。この場合、映像信号源である映像信号発生回路5を各ユニット共通で用いるようにする。
【0027】
但し、各ユニットで用いる発光素子7の輝度が異なることから、表示面8にユニット単位での輝度の違いが生じ、色むらのある不自然な映像になってしまう。この色むらをなくすために、図1に示すように、光ファイバ10の端面10bから出射される光の強度を計測するセンサ15と、センサ15の情報により発光素子7から出射される光の強度を補正する強度補正部である強度補正回路17とを設けるようにする。そして、実際に各ユニット毎の表示面8を形成する光の強度を計測し、各ユニットの強度補正回路17で補正すべき量を算出し、その情報を映像信号発生回路5又は映像信号制御回路6に送り、光の強度の補正を行う。
【0028】
光の強度の計測方法として、図1に示す方法は、他の光ファイバ10と同様に一端が円周上に配置された有効画素以外の光ファイバ11の他端をセンサ15に接続し、光ファイバ11内を通った光の強度を計測するようにしている。
【0029】
また、図5に示す方法は、発光素子7とミラー20との間の光路に、ハーフミラー18を配置している。そして、光ファイバ10の端面10bで反射して戻ってきた光をハーフミラー18でセンサ16方向に反射させ、戻ってきた光の強度を計測する。尚、以上のような方法に限られず、表示面8から実際に出射される光の強度を計測できるのであればよい。また、複数のユニット2〜4を用いず、1つのユニット2のみで表示装置1を構成する場合であっても、センサ15,16及び強度補正回路17を設け、光の強度の補正を行うことで、安定した表示が可能となる。
【0030】
次に、図4に示す他の実施の形態について説明する。図4に示す走査機構31は、図1に示すモータ21に変わるものであり、プリズム30は、発光素子7から出射された光の光路を変更する屈折部材である。映像信号発生回路5、映像信号制御回路6及び発光素子7は、図1に示したものと同様である。光ファイバ14は、光ファイバ10と異なり、一方の端面14aが格子状に配置されている。他方の端面は図1に示す光ファイバ10の端面10bと同様に表示面8を形成している。プリズム30は、プリズム30自体をx軸及びy軸方向に2次元的に走査させるための走査機構31に保持されている。そして、走査の方向及び速度は、映像信号制御回路6からの情報により、図1の回転制御回路22に変わる走査制御回路(図示せず)で制御を行う。
【0031】
そして、映像信号により発光素子7から出射された光は、プリズム30で光路を変えられ、光ファイバ14の端面14aに入射される。このとき、プリズム30が走査機構31により、x軸方向及びy軸方向に走査されることにより、光が端面14a上を走査され、端面14aに順次入射される。端面14aに入射した光が表示面8に出射されることにより、表示面8に画像が表示される。
【0032】
このように、図1の表示装置1と同様に、光ファイバ14を格子状に配置させて表示面8を形成していることから、光ファイバ14の本数を増やすことで容易に大型の表示装置を実現することができる。また、光ファイバを用いることで光の損失を抑え、高輝度な光を表示面8から出射させることができることから、直視型のディスプレイに劣らない高輝度な表示装置を実現することができる。また、より細い径の光ファイバを用いることで、単位画素9の大きさをより小さくでき、高精度な表示面8を容易に実現することができる。
【0033】
また、光ファイバ14の端面14aを格子状に配置していることから、円周上に配置した図1の場合に比べ、装置自体の大きさを抑えることができる。
【0034】
尚、屈折部材及び走査機構は、図4に示すプリズム30に限られるものではなく、光の光路を変更させつつ走査可能なものであればよい。例えば、光スイッチ素子により、屈折部材及び走査機構を構成することができる。光スイッチ素子は、1つの素子で電気的又は機械的構造により、光路をスイッチングできる素子である。光スイッチ素子を用いることで、光を走査させる部分の構造を簡易化することができる。液晶素子も屈折部材及び走査機構として使用可能である。
【0035】
また、図3に示した場合と同様に、プリズム30及び走査機構31とを用いた表示装置においても、映像信号制御回路6、発光素子7、プリズム30、走査機構31及び複数本の光ファイバ14を1つのユニットとして構成し、複数のユニットで表示装置を構成させてもよい。この場合、映像信号源である映像信号発生回路5を各ユニット共通で用いるようにする。さらに、各ユニットでの色むらをなくすために、図1及び図5に示すようにセンサ15,16及び強度補正回路17を設け、各ユニットの強度補正回路17で補正すべき光の量を算出し、その情報を映像信号発生回路5又は映像信号制御回路6に送り、光の強度の補正を行うようにしてもよい。
【0036】
尚、光ファイバ10〜14には、なるべく径の小さなものを用いる観点から、クラッドをほとんど有さないガラスファイバを使用している。しかしながら、クラッドをほとんど有さない光ファイバは、図6(a)に示すように、光ファイバ10と光ファイバ13の接触部Tで、光ファイバ13に入射された光が光路Lに示すように、光ファイバ10の方に漏れ込んでしまう。このようなクロストークが生じると、表示面8の本来表示されるべき位置から所望の光が出射されず、正常な画像が表示されなくなってしまう。
【0037】
このクロストークの対策として、図6(b)に示すように、光ファイバ10〜14を、遮光性を有する遮光物質10c,13cで覆うようにする。具体的には、黒の塗料を光ファイバ10〜14の外周に塗布したり、光ファイバ10〜14の外周に遮光性のある収縮性チューブを被せるようにすればよい。このように、光ファイバ10〜14を、遮光性を有する遮光物質で覆うことで、クロストークを防止し、正確で鮮明な画像の表示が可能となる。
【0038】
尚、従来の対角70インチ以上のディスプレイは投射型が主流であり、投射型では、明るい場所でのコントラストを高くすることができず、一般的な聴視環境での高画質化は困難である。これに対し、本実施例における表示装置1では、表示面8を光ファイバ10の端面10bで構成していることから、表示面8の反射率が小さくでき、明るい場所でのコントラストを大きくとれることになり、屋外で使用することも可能である。
【0039】
また、例えば、直径0.2mmφの光ファイバを用いた場合、単位画素9の大きさを0.5mm角以下にでき、単位画素をLCDやPDPで実現可能な単位画素よりも小さくすることが可能で、一層の高細密化が実現できる。
【0040】
また、表示装置1の表示面8を複数のユニットを張り合わせて構成するが出来ることから、表示面8の形状を設置面の形状に沿うように任意に形成することができる。すなわち、表示面8を曲面や球面にすることができ、配置の自由度が高くなる。
【0041】
更に、複数のユニットを張り合わせて構成した場合に、特定のユニットが破損したときでも、破損したユニットのみを交換すればよく、修理効率を向上させることが出来る。
【0042】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、光ファイバを格子状に配置させて表示面を形成していることから、光ファイバの本数を増やすことで容易に大型の表示装置を実現することができる。また、発光素子の数を抑えることで、消費電力を小さくすることができる。
【0043】
請求項2の発明によれば、光ファイバの本数が増えた場合でも、光ファイバを複数段設け、屈折部材を摺動させる駆動部を備えることで、1つの発光素子でより大きな表示面を表示させることができ、消費電力を抑えることが可能である。
【0044】
請求項3の発明によれば、複数個のユニットを連結することで、より大きな表示装置を実現することができる。
【0045】
請求項4の発明によれば、光ファイバを格子状に配置させて表示面を形成していることから、光ファイバの本数を増やすことで容易に大型の表示装置を実現することができる。また、発光素子の数を抑えることで、消費電力を小さくすることができる。
【0046】
請求項5の発明によれば、屈折部材及び走査部を光スイッチング素子で構成することにより、光を走査させる部分の構造を簡易化することができる。
【0047】
請求項6の発明によれば、複数個のユニットを連結することで、より大きな表示装置を実現することができる。
【0048】
請求項7の発明によれば、光ファイバの端面から出射される光の強度を計測するセンサを備え、強度補正部でセンサの情報により発光素子から出射される光の強度を補正することから、ユニット毎に輝度差が生じるのを抑え、色むらのない自然な画像を表示することができる。
【0049】
請求項8の発明によれば、光ファイバが、遮光性を有する遮光物質で覆われていることから、クロストークの発生が抑えられ、鮮明な画像の表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表示装置の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】本発明に係る表示装置の第2の実施例を示す説明図である。
【図3】本発明に係る表示装置の第3の実施例を示す構成図である。
【図4】本発明に係る表示装置の第4の実施例を示す説明図である。
【図5】本発明に係る表示装置の第5の実施例を示す構成図である。
【図6】本発明に係る光ファイバの説明図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・・・表示装置
2〜4・・・・・・・ユニット
5・・・・・・・・・映像信号発生回路
6・・・・・・・・・映像信号制御回路
7・・・・・・・・・発光素子
8・・・・・・・・・表示面
9・・・・・・・・・単位画素
10・・・・・・・・光ファイバ
10a,10b・・・端面
10c,13c・・・遮光物質
11〜14・・・・・光ファイバ
15,16・・・・・センサ
17・・・・・・・・強度補正回路
20・・・・・・・・ミラー
21・・・・・・・・モータ
22・・・・・・・・回転制御回路
23・・・・・・・・ミラー駆動部
24・・・・・・・・回転駆動制御回路
30・・・・・・・・プリズム
31・・・・・・・・走査機構
Claims (8)
- 映像信号の表す画像を表示面に表示する表示装置において、
該映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、
該発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、
該屈折部材を回転させるモータと、
一方の端面が該屈折部材の方向に向かいつつ回転円の円周上に一列に配置されると共に、他方の端面が該表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、
該発光素子から出射された光が、該回転する屈折部材により光路を曲げられて該光ファイバの一方の端面に順次入射され、
該光ファイバに入射された光が、該光ファイバを通って該他方の端面から順次出射されることにより、該表示面上に画像を形成することを特徴とする表示装置。 - 前記屈折部材の回転軸に沿って該屈折部材を摺動又は揺動させる駆動部を備えると共に、
前記一列に配置された光ファイバが、該回転軸に沿って複数段設けられていることを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 前記発光素子、前記屈折部材、前記モータ及び前記複数本の光ファイバを1つのユニットとして構成し、
複数個の該ユニットからなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の表示装置。 - 映像信号の表す画像を表示面に表示する表示装置において、
該映像信号を光に変換して出射させる発光素子と、
該発光素子から出射された光の光路を変更する屈折部材と、
該屈折部材を水平方向及び垂直方向に走査させる走査部と、
一方の端面が該屈折部材の方向に向かいつつ格子状に配置されると共に、他方の端面が該表示面の画素を構成するように格子状に配置される複数本の光ファイバとを備え、
該発光素子から出射された光が、該走査された屈折部材により光路を曲げられて該光ファイバの一方の端面に順次入射され、
該光ファイバに入射された光が、該光ファイバを通って該他方の端面から順次出射されることにより、該表示面上に画像を形成することを特徴とする表示装置。 - 前記屈折部材及び前記走査部が、光スイッチング素子からなることを特徴とする請求項4記載の表示装置。
- 前記発光素子、前記屈折部材、前記走査部及び前記複数本の光ファイバを1つのユニットとして構成し、
複数個の該ユニットからなることを特徴とする請求項4又は請求項5記載の表示装置。 - 前記光ファイバの他方の端面から出射される光の強度を計測するセンサと、
該センサの情報により前記発光素子から出射される光の強度を補正させるための強度補正部とを備えることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の表示装置。 - 前記光ファイバが、遮光性を有する遮光物質で覆われていることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の表示装置。
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-
2003
- 2003-04-08 JP JP2003103523A patent/JP2004309803A/ja active Pending
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JP2008510190A (ja) * | 2004-08-19 | 2008-04-03 | ファン,ダ,ウェイ | ビジュアルディスプレイ |
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