JP3085995B2 - 高精細投射型表示装置 - Google Patents

高精細投射型表示装置

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JP3085995B2
JP3085995B2 JP03051342A JP5134291A JP3085995B2 JP 3085995 B2 JP3085995 B2 JP 3085995B2 JP 03051342 A JP03051342 A JP 03051342A JP 5134291 A JP5134291 A JP 5134291A JP 3085995 B2 JP3085995 B2 JP 3085995B2
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員丈 上平
坦之 星野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高精細投射型表示装置に
関するものであり、特に大画面表示を高精細に行うこと
に係る。
【0002】
【従来の技術】従来の代表的な投射型表示装置の概略構
成図を図6に示す。図6において、2は液晶表示素子、
3は投射レンズ、5は光源、6はスクリーン、7は画信
号線である。液晶表示素子2に通常の液晶テレビと同様
に画信号線7からの画信号を入力し画像を表示する。こ
の液晶表示素子2に表示された画像を投射レンズ3によ
ってスクリーン6上に投影表示する。ここで、液晶表示
素子2自体は発光しないため、該液晶表示素子を後部か
ら光源5で照射する。本投射型表示装置では液晶表示素
子上に表示された画像を投射レンズ3により拡大投影す
るため大面積表示が可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の投射型表示
装置には解像度が低いという問題がある。ここで、投影
画像の解像度は液晶表示素子の画素数により決まる。液
晶テレビのように液晶表示素子上に表示した画像を直接
見る場合は画面サイズが小さいため、現在の液晶表示素
子の画素数でも高精細な画像として見ることができる。
【0004】しかし、投射型表示装置では液晶表示素子
に表示された画像をスクリーン上に拡大投影して見るた
めスクリーン上での画素密度は低くなり、低解像度の画
像となってしまう。現在、HDTV用に多画素の液晶表
示素子が開発されつつあるが、1辺が数メートル以上に
及ぶ大面積上に投影する場合はこれでも画素数が不十分
である。
【0005】液晶表示素子の画素数を増加するには画像
の高密度化またはパネルサイズの拡大が必要となる。し
かしながら、画素を高密度化すると製造歩留まりが低下
しコストが高くなる。さらに画素の1辺は液晶の厚み以
下にすることは困難であるという技術的な限界もある。
【0006】一方、パネルサイズを大きくしても製造歩
留まりが低下して、コストが高くなる。いずれにしても
液晶表示素子の画素数を現状以上に増加することは難し
く、したがって投影画像の高精細化も困難となってきて
いる。
【0007】本発明は、上記従来の問題を解決し、液晶
表示素子に表示された画像をスクリーン上に高精細に拡
大表示することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、表示素子に表
示された画像を投射光学系によりスクリーン上に拡大投
影する高精細投射型表示装置において、光源から投射レ
ンズに至る投射光学系を、2等辺3角形の形状の複数の
反射面をもち当該各反射面を構成する2等辺3角形の底
辺を同一平面上に配置して全体として角錐を構成する角
錐状ミラーと、該ミラー反射面の数に等しいかまたはそ
の倍数に等しい個数の表示素子を含む光学部品で構成
し、各表示素子を透過または反射してその表示素子に表
示された画像情報を含む光をそれぞれ前記ミラーの1つ
の反射面で反射させた後、投射レンズにより、表示素子
に表示されている画像をスクリーン上に部分的に拡大投
影し、全ての表示素子からの画像がスクリーン上で合成
されることにより1枚の高精細画像として投影表示する
表示装置であって、かつ表示素子は、対応する前記2等
3角形の形状の反射面の底辺投射レンズの光軸
平行な平面内に配置され、かつその対応する反射面を該
面に投影した際に得られる2等辺3角形の2つの等辺
当該表示素子の表示面を構成している隣り合う2つの
辺とが平行となるよう配置することを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、複数の反射面を有するミラー
の反射面に対して正しい位置関係に配置されたある液晶
表示素子から発した光は、この液晶表示素子に対応する
ミラーの1つの反射面で反射して投射レンズを通過しス
クリーン上に液晶表示素子に表示されている画像を投影
表示する。同様に他の全ての液晶表示素子から発した光
も各々に対応するミラーの反射面で反射して投射レンズ
を通過しスクリーン上に各々の液晶表示素子に表示され
ている画像を投影表示する。
【0010】この場合、各液晶表示素子からの画像はス
クリーン上で領域を分割して表示するよう各々の液晶表
示素子の位置およびミラーの反射面の位置と角度を決め
てあるので、スクリーン上には元の全画面があたかも1
枚の液晶表示素子から投影されたかのごとく表示するこ
とができる。
【0011】この投影表示に使用される画素数は従来の
投射型表示装置に比べ使用する液晶表示素子の数の倍数
で多くなり、飛躍的な多画素化が実現できる。この結
果、投影表示画像の高解像度化、高精細化が、使用する
個々の液晶表示素子については高密度化や大面積化をす
ることなく可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の各実施例について説明する
が、先ず本発明の大略の構成について図1を参照して説
明する。図1は、本発明の原理を説明する構成図を示
し、図1は投射光学系を上部からみた断面図である。図
1において、1は2つの反射面をもつ角錐状のミラー、
RP1 ,RP2 はミラー1の反射面、21,22はカラ
ー用液晶表示素子、3は投射レンズ、41,42はミラ
ー、51,52は光源、6はスクリーン、71,72は
それぞれカラー用液晶表示素子21および22に画信号
を送る画信号線、mは投射レンズ3の光軸である。
【0013】図1に示すように投射レンズ3に隣接して
角錐状のミラー1を配置する。この角錐状のミラー1の
投射レンズ3側の2つの側面が反射面RP1 ,RP2
なる。また、カラー用液晶表示素子21および22には
投影しようとする画像を予め左右に2分割して、画信号
線71,72を介して夫々、右半分の画像をカラー用液
晶表示素子21に、左半分の画像をカラー用液晶表示素
子22に表示する。
【0014】これらのカラー用液晶表示素子21,22は次
の条件が満たされる位置に配置する。すなわち、カラー
用液晶表示素子の表示面の図1における最も右側の画素
から発し、ミラー1の反射面RP1,RP2の最も投射レ
ンズ3側で反射される光がレンズの光軸mに沿って進む
ようにする。
【0015】ここで、カラー用液晶表示素子21および
22で図1において最も右側の画素は表示原画像を左右
に2等分する直線に沿った画素に相当する。本構成では
この条件を簡単に満たすため、ミラー1の2つ反射面R
1 ,RP2 を投射レンズ3の光軸mに対し45度の傾
きとし、カラー用液晶表示素子21,22の表示面を光
軸mと平行でかつその左端が光軸mに対して垂直でミラ
ー1の投射レンズ3側端を通る直線m1 と一致する位置
とした。上記条件を満たすことにより、カラー用液晶表
示素子21に表示される画像はスクリーン6の丁度中央
から右半分に投影表示され、カラー用液晶表示素子22
に表示される画像はスクリーン6の丁度中央から左上半
分に投影表示される。
【0016】したがって、スクリーン6上で2つのカラ
ー用液晶表示素子21,22からの画像が合成されて元の全
画像があたかも1枚のカラー用液晶表示素子から投影さ
れたかのごとく表示することができる。
【0017】本構成では光源をカラー用液晶表示素子2
1,22毎に配置し、光源51および52からの光はそ
れぞれミラー41および42で反射され、カラー用液晶
表示素子21,22に裏面から入射する。
【0018】本発明は図1に示した如き原理的な構成を
もつが以下、実施例について説明する。本発明の実施例
の構成図を図2に示す。図2において、10は4つの反
射面RP1 〜RP4 をもつピラミッド(角錐)状のミラ
ー、21〜24はカラー用液晶表示素子である。図2に
おいては光源および光源からカラー用液晶表示素子に至
る導光系、さらにカラー用液晶表示素子21〜24まで
の画信号系統は簡単のため省略したが、それぞれカラー
用液晶表示素子21〜24毎に適当な位置に4組設置す
る。ピラミッド状のミラー10は頂点10Sが投射レン
ズ3の光軸m上に位置するよう配置する。4つの反射面
RP1 〜RP4 と光軸mのなす角は任意にとることが可
能であるが本実施例では45度とする。
【0019】図3に上記カラー用液晶表示素子21〜2
4を配置する位置を説明する。図3では簡単のためカラ
ー用液晶表示素子21についてのみ示すが他のカラー用
液晶表示素子22〜24についても同様である。このカ
ラー用液晶表示素子21は対応する反射面のRP1 の底
辺b1 および投射レンズ3の光軸mにともに平行な平面
1 内に配置され、かつその対応する反射面RP1 を平
面P1 に投影した2等辺3角形(斜線で示す部分)の頂
点Sに表示面の1角を一致させ、かつその1角から延び
る2つの辺と2等辺3角形の2つの等辺を対応させるよ
う配置する。このようにすることによって、スクリーン
6(図1参照)で画像が正しく重なることになる。
【0020】図4に各カラー用液晶表示素子21〜24に表
示される画像がスクリーン6上に投影される領域を示
す。上記のようにカラー用液晶表示素子21を配置するこ
とによりカラー用液晶表示素子21の画像はスクリーンを
4等分した右下の領域21Sに投影表示される。同様に他
のカラー用液晶表示素子22〜24の画像もそれぞれ対応す
る1/4の領域22S〜24Sに投影表示される。したがっ
て、原画像を4等分して、分割画像を対応するカラー用
液晶表示素子21〜24に表示することによりスクリーン6
上に原画像を従来法に比べ4倍の画素数で高精細表示を
再現することができる。
【0021】本発明の他の実施例の構成図を図5に示
す。図5において、DR1およびDR2は赤色光を反射し他
の色の光は透過させる赤反射ダイクロイックミラー、D
B1およびDB2は青色光を反射し他の色の光は透過させる
青反射ダイクロイックミラー、21R,21G,21B,22
R,22G,22B はいずれも同一表示面サイズ、同一画素
数のモノクロ液晶表示素子、H11, 12, 21およびH
22はハーフミラー、41G'41R'42G'42R はミラー
である。
【0022】本実施例ではカラー画像をより高精細に表
示するため原画像を左右の表示領域別に分解するほか
赤,緑,青の3色の成分に分解し、計6つの画像に分解
する。そして分解された6つの画像はそれぞれ別々の6
つのモノクロ用液晶表示素子21R,21G,21B,22R,2
2G,22Bに表示する。光源51,52は左右の画像について
それぞれ1つずつ設置する。
【0023】光源51,52を発した光がスクリーン6上に
達し高精細なカラー画像が投影表示される過程を、光源
51から発する光について説明する。光源51から出た光は
まず赤反射ダイクロイックミラーDR1で赤色光と他の光
を分離する。ここで反射された赤色光はミラー41Rで反
射された後、モノクロ用液晶表示素子21Rを透過し、こ
こで原画像の右半分の赤色成分の画像情報を持つ光とな
り、さらにハーフミラーH11を透過し、ハーフミラーH
12およびミラー1の反射面RP1で反射されたのち投射
レンズ3により、スクリーン6の右半分に赤成分画像を
結像する。
【0024】つぎに赤反射ダイクロイックミラーDR1
透過した光のうち、青色光は青反射ダイクロイックミラ
ーDB1で反射された後、モノクロ用液晶表示素子21B
透過して現画像の右半分の青色成分の画像情報を持つ光
となり、さらにハーフミラーH11,H12およびミラー1
の反射面RP1で反射されたのち投射レンズ3により、
スクリーン6の右半分に青成分画像を結像する。
【0025】青反射ダイクロイックミラーDB1を透過し
た光は緑成分の光であり、この光はモノクロ用液晶表示
素子21Gを透過して緑色成分の画像情報を持つ光とな
り、ミラー41Gで反射し、さらにハーフミラーH12を透
過してミラー1の反射面RP1で反射された後、投射レ
ンズ3により、スクリーン6の右半分に青成分画像を結
像する。
【0026】以上によりスクリーンの右半分に3色成分
の画像が投影されカラー画像が表示される。上記3つの
液晶表示素子21R,21B および21G は空間的に離れ
た位置に配置されるが、その位置に関しては前記図
実施例で述べた条件がそれぞれの光路において満たされ
ていなければならない。
【0027】すなわち、各モノクロ用液晶表示素子にお
いて原画像を左右に2等分する直線に最隣接する領域を
表示する画素から発する光でミラー1の最も頂点よりで
反射される光が投射レンズの光軸に沿って進むようにす
る。さらに、全てのモノクロ用液晶表示素子から投影さ
れる画像の大きさを等しくするため、全てのモノクロ用
液晶表示素子から投射レンズまでの光路長は等しくして
おく必要がある。
【0028】以上は光源51から出た光がスクリーン上の
右半分にカラー画像を投影表示するまでの説明である
が、光源52から出た光が液晶表示素子22R,22B,22G
を透過してスクリーン6の左半分にカラー画像を表示す
る過程も同様である。
【0029】したがって、色成分および表示領域によっ
て分解された6つの画像がスクリーン上で再び1枚のカ
ラー画像に合成される。そして、この合成画像は従来の
単板式投影表示法に比べ6倍の解像度で表示することが
できる。
【0030】以上、本発明のつの実施例を示したに留
まり、本発明の精神を逸脱することなしに、種々の変更
が可能であることはいうまでもない。例えば、2の実
施例ではスクリーン6上で4等分された1つの領域を表
示するために1枚のカラー用液晶表示素子を用いたが、
の実施例と同様に各表示領域毎に3枚のモノクロ用
液晶表示素子を用い、これをダイクロイックミラーで3
色分解された光で照射することによりさらに高解像度の
カラー画像を投影表示することが可能である。
【0031】また、上記実施例では光の3色分解に上述
のダイクロイックミラーを使用したが、ダイクロイック
プリズムを用いても同様に実施可能である。さらに、上
記実施例では光源を複数個使用しているが、1個の光源
からの光をハーフミラー等のビームスプリッタを用い複
数の方向に分割することにより本発明を実施することも
可能である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明の高精細投射
型表示装置は従来に比べ非常に高精細な画像を投影表示
することができる。また、液晶表示素子を用いる場合は
液晶表示素子の配置方向によっては投影画面を超横長に
したり、あるいは超縦長にしたりすることも可能であ
る。
【0033】また、本発明は液晶表示素子の数を増やす
ことにより高精細化をはかるものであり、したがって走
査は液晶表示素子毎に行うため、例えばNTSC等の現
行方式での走査周波数のままで高精細化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明する構成図である。
【図2】本発明の実施例の構成図である。
【図3】図2に示す実施例で液晶表示素子が配置される
位置を説明する図である。
【図4】図2に示す実施例で4つの液晶表示素子の画像
がスクリーン上で投影表示される領域を説明する図であ
る。
【図5】本発明の他の実施例の構成図である。
【図6】従来の投射型表示装置の概略構成図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 5/74 H04N 5/74 A 9/31 9/31 C (56)参考文献 特開 平3−89387(JP,A) 特開 平1−161981(JP,A) 特開 昭64−86690(JP,A) 実開 平4−93830(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/00 360 G03B 33/12 G09F 9/40 301 G09F 13/04 G09G 3/36 H04N 5/74 H04N 9/31

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示素子に表示された画像を投射光学系
    によりスクリーン上に拡大投影する高精細投射型表示装
    置において、 光源から投射レンズに至る投射光学系を、2等辺3角形
    の形状の複数の反射面をもち当該各反射面を構成する2
    等辺3角形の底辺を同一平面上に配置して全体として角
    錐を構成する角錐状ミラーと、該ミラー反射面の数に等
    しいかまたはその倍数に等しい個数の表示素子を含む
    光学部品で構成し、 各表示素子を透過または反射してその表示素子に表示さ
    れた画像情報を含む光をそれぞれ前記ミラーの1つの反
    射面で反射させた後、投射レンズにより、表示素子に表
    示されている画像をスクリーン上に部分的に拡大投影
    し、全ての表示素子からの画像がスクリーン上で合成さ
    れることにより1枚の高精細画像として投影表示する表
    示装置であって、 かつ表示素子は、対応する前記2等辺3角形の形状の反
    射面の底辺投射レンズの光軸に平行な平面内に配置
    され、かつその対応する反射面を該平面に投影した際に
    得られる2等辺3角形の2つの等辺と当該表示素子の表
    示面を構成している隣り合う2つの辺とが平行となるよ
    う配置することを特徴とする高精細投射型表示装置。
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JPH07250781A (ja) * 1994-03-16 1995-10-03 Toto Ltd 携帯用局部洗浄装置の殺菌装置
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