JPH04345157A - 投射型表示装置 - Google Patents
投射型表示装置Info
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- JPH04345157A JPH04345157A JP3117773A JP11777391A JPH04345157A JP H04345157 A JPH04345157 A JP H04345157A JP 3117773 A JP3117773 A JP 3117773A JP 11777391 A JP11777391 A JP 11777391A JP H04345157 A JPH04345157 A JP H04345157A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/145—Beam splitting or combining systems operating by reflection only having sequential partially reflecting surfaces
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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- G02B27/102—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources
- G02B27/1046—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with transmissive spatial light modulators
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- G02B27/143—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using macroscopically faceted or segmented reflective surfaces
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- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/28—Reflectors in projection beam
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- G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
- G03B37/04—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe with cameras or projectors providing touching or overlapping fields of view
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
- H04N5/7441—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/3147—Multi-projection systems
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- H04N9/3164—Modulator illumination systems using multiple light sources
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大画面表示技術に関し
、詳しくは高精細画像表示を行う投射型表示装置に関す
る。
、詳しくは高精細画像表示を行う投射型表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の代表的な投影表示装置を図13に
示す。図13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、液晶自体は発光しないため、液晶表示
素子を後部から光源5で照射する。投影表示装置では表
示素子上に表示された画像を投射レンズにより拡大投影
するため大面積表示が可能である。
示す。図13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、液晶自体は発光しないため、液晶表示
素子を後部から光源5で照射する。投影表示装置では表
示素子上に表示された画像を投射レンズにより拡大投影
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】上記従来の投影表示装
置には解像度が低いという問題がある。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表示装
置で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。しか
し、投影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、高精細な液晶表示素子として、画素の高密度化あ
るいは表示エリアの大型化によるHDTV用の多画素の
液晶表示素子が開発されつつあるが、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。
置には解像度が低いという問題がある。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表示装
置で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。しか
し、投影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、高精細な液晶表示素子として、画素の高密度化あ
るいは表示エリアの大型化によるHDTV用の多画素の
液晶表示素子が開発されつつあるが、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。
【0004】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。本発明は、上記の点を解決して、高精細な投影画
像を得る投射型表示装置を提供することを目的としてい
る。
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。本発明は、上記の点を解決して、高精細な投影画
像を得る投射型表示装置を提供することを目的としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では複数の全反射
ミラーとこのミラーの数または整数倍に等しい液晶表示
素子を使用する。ミラーは投射レンズに隣接した位置で
レンズとその焦点位置の間に配置する。光源から発し1
つの液晶表示素子で透過あるいは反射した光は、この液
晶表示素子に対応した1つのミラー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で反射して投射
レンズを通過しスクリーン上の同一エリアに各々の液晶
表示素子に表示されている画像を投影表示する。上記方
法により複数の液晶表示素子の画像を1本の投射レンズ
で投影表示するが、各液晶表示素子からの画像はスクリ
ーン上で画素ピッチのn(nは整数)分の1だけずらし
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おく
ミラーとこのミラーの数または整数倍に等しい液晶表示
素子を使用する。ミラーは投射レンズに隣接した位置で
レンズとその焦点位置の間に配置する。光源から発し1
つの液晶表示素子で透過あるいは反射した光は、この液
晶表示素子に対応した1つのミラー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で反射して投射
レンズを通過しスクリーン上の同一エリアに各々の液晶
表示素子に表示されている画像を投影表示する。上記方
法により複数の液晶表示素子の画像を1本の投射レンズ
で投影表示するが、各液晶表示素子からの画像はスクリ
ーン上で画素ピッチのn(nは整数)分の1だけずらし
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おく
【0006】
【作用】上記の手段を用いてスクリーン上の同一エリア
に複数の液晶表示素子に表示されている画像を投影表示
すれば、スクリーン上での画素ピッチを従来の投射型表
示装置に比べ1/nと小さくできる。すなわち、画素密
度を従来法に比べ使用する液晶表示素子の数の倍数で高
められ、飛躍的な高密度化が実現できる。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。
に複数の液晶表示素子に表示されている画像を投影表示
すれば、スクリーン上での画素ピッチを従来の投射型表
示装置に比べ1/nと小さくできる。すなわち、画素密
度を従来法に比べ使用する液晶表示素子の数の倍数で高
められ、飛躍的な高密度化が実現できる。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。
【0007】
実施例1
本発明の第1の実施例の構成を図1に示す。図1は投射
光学系を上部からみた断面図である。図において1は2
つの反射面をもつミラー、RP1,RP2はミラーの反
射面、21,22は液晶表示素子、3は投射レンズ、5
1,52は光源、6はスクリーン、71,72はそれぞ
れ液晶表示素子21および22に画信号を送る画信号線
、mは投射レンズの光軸である。なお、図1では光源か
らの光の平行性を高めるために光源と液晶表示素子との
間に配置するレンズは省略した。本実施例では図1に示
すように投射レンズに隣接して3角柱状のミラーを配置
する。この3角柱のレンズ側の2つの側面が反射面とな
り、2つのミラーを一体形成している。ここで、3角柱
の頂点はレンズの光軸上に置く。また、光軸と反射面の
なす角度は任意とできるが、ここでは45度とした場合
について説明する。
光学系を上部からみた断面図である。図において1は2
つの反射面をもつミラー、RP1,RP2はミラーの反
射面、21,22は液晶表示素子、3は投射レンズ、5
1,52は光源、6はスクリーン、71,72はそれぞ
れ液晶表示素子21および22に画信号を送る画信号線
、mは投射レンズの光軸である。なお、図1では光源か
らの光の平行性を高めるために光源と液晶表示素子との
間に配置するレンズは省略した。本実施例では図1に示
すように投射レンズに隣接して3角柱状のミラーを配置
する。この3角柱のレンズ側の2つの側面が反射面とな
り、2つのミラーを一体形成している。ここで、3角柱
の頂点はレンズの光軸上に置く。また、光軸と反射面の
なす角度は任意とできるが、ここでは45度とした場合
について説明する。
【0008】液晶表示素子21および22は次の条件が
満たされる位置に配置することが好ましい。まず、いま
仮にスクリーン側からレンズの光軸に沿って入射する光
線を想定する。この光線はレンズを通過してミラーの頂
点付近の反射で2分割され、それぞれ光軸と直角方向に
進み2つの液晶表示素子に向かうが、これらの光線が液
晶表示素子の表示面の中心を通過するように液晶表示素
子21および22を配置する。このような条件で配置す
ることにより、2つの液晶表示素子に表示した画像の中
心をスクリーン上で光軸の延長線上に投影表示すること
が可能となる。
満たされる位置に配置することが好ましい。まず、いま
仮にスクリーン側からレンズの光軸に沿って入射する光
線を想定する。この光線はレンズを通過してミラーの頂
点付近の反射で2分割され、それぞれ光軸と直角方向に
進み2つの液晶表示素子に向かうが、これらの光線が液
晶表示素子の表示面の中心を通過するように液晶表示素
子21および22を配置する。このような条件で配置す
ることにより、2つの液晶表示素子に表示した画像の中
心をスクリーン上で光軸の延長線上に投影表示すること
が可能となる。
【0009】図1に示すように上記本実施例の構成にお
いては、1つの液晶表示素子からの光を反射するミラー
1の反射面がレンズの光軸の上半分、あるいは下半分に
しか配置されていないが、スクリーン上にはそれぞれの
液晶表示素子に表示される画像の全体を投影表示するこ
とが可能である。
いては、1つの液晶表示素子からの光を反射するミラー
1の反射面がレンズの光軸の上半分、あるいは下半分に
しか配置されていないが、スクリーン上にはそれぞれの
液晶表示素子に表示される画像の全体を投影表示するこ
とが可能である。
【0010】以下、この原理を図2において説明する。
図2でAおよびBはそれぞれ液晶表示素子の両端に位置
する画素、A′およびB′はそれぞれAおよびBがスク
リーン上に投影表示される位置、aおよびbはそれぞれ
画素AおよびBから出た光を示す。なお、図2において
は、簡単のため1枚の液晶表示素子とそれに対応したミ
ラーの反射面のみを示している。液晶表示素子の画素A
およびBを出た光は図2の斜線部aおよびbに示すよう
にその進行方向にある範囲内で広がりをもつ。このうち
画素Aから出た光の大部分はミラーの反射面で反射され
てレンズを通過しレンズの屈折作用でスクリーン上のA
′に集光する。一方、画素Bから出た光も一部分ではあ
るがミラーで反射されて同様にスクリーン上のB点に集
光する。すなわち、反射面はレンズの光軸の上半分にし
か位置していないにもかかわらず、液晶表示素子の全て
の画素からの光が反射面で反射されてスクリーン上の対
応する位置に集光するため、結局液晶表示素子に表示さ
れる画像の全体をスクリーン上に投影表示することが可
能となるのである。ただし、スクリーン上の位置によっ
て到達する光量が異なりり均一な明るさの画像を液晶表
示素子に表示してもスクリーン上では明暗分布が生じる
。この明暗分布を補正するため本実施例ではルックアッ
プテーブル方式で画素毎に信号値に係数を掛ける。すな
わち、スクリーン上で暗くなる画素に対しては大きな係
数を掛け、一方明るい画素に対しては小さな係数を掛け
る。
する画素、A′およびB′はそれぞれAおよびBがスク
リーン上に投影表示される位置、aおよびbはそれぞれ
画素AおよびBから出た光を示す。なお、図2において
は、簡単のため1枚の液晶表示素子とそれに対応したミ
ラーの反射面のみを示している。液晶表示素子の画素A
およびBを出た光は図2の斜線部aおよびbに示すよう
にその進行方向にある範囲内で広がりをもつ。このうち
画素Aから出た光の大部分はミラーの反射面で反射され
てレンズを通過しレンズの屈折作用でスクリーン上のA
′に集光する。一方、画素Bから出た光も一部分ではあ
るがミラーで反射されて同様にスクリーン上のB点に集
光する。すなわち、反射面はレンズの光軸の上半分にし
か位置していないにもかかわらず、液晶表示素子の全て
の画素からの光が反射面で反射されてスクリーン上の対
応する位置に集光するため、結局液晶表示素子に表示さ
れる画像の全体をスクリーン上に投影表示することが可
能となるのである。ただし、スクリーン上の位置によっ
て到達する光量が異なりり均一な明るさの画像を液晶表
示素子に表示してもスクリーン上では明暗分布が生じる
。この明暗分布を補正するため本実施例ではルックアッ
プテーブル方式で画素毎に信号値に係数を掛ける。すな
わち、スクリーン上で暗くなる画素に対しては大きな係
数を掛け、一方明るい画素に対しては小さな係数を掛け
る。
【0011】つぎに2つの液晶表示素子への画像の表示
方法について説明する。まず、原画像を図3に示す方法
により2つの画像に分解する。すなわち1枚の画像を水
平方向に1画素おきに間引き、奇数列の画素からなる画
像と偶数列からなる画像に分解する。そして、例えば奇
数列からなる画像を液晶表示素子21に表示し、偶数列
の画素からなる画像を液晶表示素子22に表示する。そ
して、この2つの画像を上記原理によりスクリーン上の
同一エリアに投影表示する際、2つの画像を水平方向に
わずか画素ピッチの1/2だけずらして表示する。以下
、このような方法により高精細画像を投影表示できる原
理を説明する。
方法について説明する。まず、原画像を図3に示す方法
により2つの画像に分解する。すなわち1枚の画像を水
平方向に1画素おきに間引き、奇数列の画素からなる画
像と偶数列からなる画像に分解する。そして、例えば奇
数列からなる画像を液晶表示素子21に表示し、偶数列
の画素からなる画像を液晶表示素子22に表示する。そ
して、この2つの画像を上記原理によりスクリーン上の
同一エリアに投影表示する際、2つの画像を水平方向に
わずか画素ピッチの1/2だけずらして表示する。以下
、このような方法により高精細画像を投影表示できる原
理を説明する。
【0012】通常投影表示装置に用いられている表示用
液晶パネルは液晶テレビで用いられている液晶パネルと
同様に2次元状に配列された多数の画素で構成されてお
り、ここに表示された画像をスクリーン上に投影表示す
る。ここで、1つの画素は、光を透過させる開口部、信
号線やゲート線と呼ばれる金属配線、またスイッチング
用の薄膜トランジスタ等で構成されているが、このうち
表示に寄与するのは開口部のみである。すなわち、1つ
の画素内には表示にとっては全く寄与できない無効領域
がある。図4はスクリーン上に投影表示された液晶表示
素子の各画素の開口部でaおよびbは各々1つの液晶表
示素子によって投影された開口部を示す。上記の無効領
域のため1枚の液晶表示素子による投影では開口部が離
散的に投影されることになる。そして開口部が投影され
た領域は画信号に依存した明るさとなるが、無効領域は
常に黒のままである。したがって、上述のように2つに
分解した画像を画素ピッチの1/2だけずらして投影表
示すれば各々の液晶表示素子の無効領域が投影されてい
るスクリーン上の領域にもう一方の液晶表示素子の開口
領域が投影されcに示すようにスクリーン上で高密度な
画素配列が実現でき、高精細な投影表示が可能となる。 なお、2つの液晶表示素子に表示されている画像は原画
像を1画素おきに間引いた画像であるため、上記方法で
スクリーン上で合成された画像は原画像の画素配列を再
現することは明らかである。 実施例2 本発明の第2の実施例を図5に示す。図5において41
および42は曲面の反射ミラーである。本実施例では光
源からの光をこの曲面ミラーで反射させてから液晶表示
素子を通過させる。この曲面ミラーは、例えば液晶表示
素子21の図における右端の画素を通過した光が実施例
1のようにミラー1の反射面が存在しないレンズ側に広
がらないように光をミラー1の反射面で集光させる機能
を有する。このため、実施例1のようにルックアップテ
ーブル方式の補正をすることなくスクリーン上で一様な
輝度を実現できる。さらに本実施例では光の利用効率が
高くなるため投影表示画像の輝度を高くすることができ
る。なお、上記曲面ミラーでの反射を除き、装置構成お
よび表示原理等は全て実施例1と同じである。 実施例3 本発明の第3の実施例を図6に示す。本実施例では液晶
表示素子の全画素を通過した光が効率よくミラーの反射
面に向かうよう図6に示すように液晶表示素子の斜め後
方から光源により光を照射する。このような光源配置に
より実施例2と同様にルックアップテーブル方式の補正
をすることなくスクリーン上で一様な輝度を実現できる
。さらに本実施例でも光の利用効率が高くなるため投影
表示画像の輝度を高くすることができる。なお、上記光
源の配置方法を除き、装置構成および表示原理等は全て
実施例1と同じである。 実施例4 本発明の第4の実施例を図7に示す。図7において10
は4つの反射面をもつピラミッド状のミラー、21〜2
4は液晶表示素子である。図7における右半分の図は本
実施例の概略構成であり、光源および光源から液晶表示
素子に至る導光系などは簡単のため省略したが、1枚の
液晶表示素子についての導光系の概略を図7における左
半分の図に示す。本実施例でも光源からの光を曲面ミラ
ーで反射させた後、液晶表示素子に入射させることによ
り液晶表示素子を通過した光がピラミッド状ミラーの反
射面に効率よく集光するようにしている。特に本実施例
で用いる曲面ミラーは図7の左半分の図に示すように平
行光を直角3角形の形状をもつミラー上に集光できるよ
うその形状を選んでいる。
液晶パネルは液晶テレビで用いられている液晶パネルと
同様に2次元状に配列された多数の画素で構成されてお
り、ここに表示された画像をスクリーン上に投影表示す
る。ここで、1つの画素は、光を透過させる開口部、信
号線やゲート線と呼ばれる金属配線、またスイッチング
用の薄膜トランジスタ等で構成されているが、このうち
表示に寄与するのは開口部のみである。すなわち、1つ
の画素内には表示にとっては全く寄与できない無効領域
がある。図4はスクリーン上に投影表示された液晶表示
素子の各画素の開口部でaおよびbは各々1つの液晶表
示素子によって投影された開口部を示す。上記の無効領
域のため1枚の液晶表示素子による投影では開口部が離
散的に投影されることになる。そして開口部が投影され
た領域は画信号に依存した明るさとなるが、無効領域は
常に黒のままである。したがって、上述のように2つに
分解した画像を画素ピッチの1/2だけずらして投影表
示すれば各々の液晶表示素子の無効領域が投影されてい
るスクリーン上の領域にもう一方の液晶表示素子の開口
領域が投影されcに示すようにスクリーン上で高密度な
画素配列が実現でき、高精細な投影表示が可能となる。 なお、2つの液晶表示素子に表示されている画像は原画
像を1画素おきに間引いた画像であるため、上記方法で
スクリーン上で合成された画像は原画像の画素配列を再
現することは明らかである。 実施例2 本発明の第2の実施例を図5に示す。図5において41
および42は曲面の反射ミラーである。本実施例では光
源からの光をこの曲面ミラーで反射させてから液晶表示
素子を通過させる。この曲面ミラーは、例えば液晶表示
素子21の図における右端の画素を通過した光が実施例
1のようにミラー1の反射面が存在しないレンズ側に広
がらないように光をミラー1の反射面で集光させる機能
を有する。このため、実施例1のようにルックアップテ
ーブル方式の補正をすることなくスクリーン上で一様な
輝度を実現できる。さらに本実施例では光の利用効率が
高くなるため投影表示画像の輝度を高くすることができ
る。なお、上記曲面ミラーでの反射を除き、装置構成お
よび表示原理等は全て実施例1と同じである。 実施例3 本発明の第3の実施例を図6に示す。本実施例では液晶
表示素子の全画素を通過した光が効率よくミラーの反射
面に向かうよう図6に示すように液晶表示素子の斜め後
方から光源により光を照射する。このような光源配置に
より実施例2と同様にルックアップテーブル方式の補正
をすることなくスクリーン上で一様な輝度を実現できる
。さらに本実施例でも光の利用効率が高くなるため投影
表示画像の輝度を高くすることができる。なお、上記光
源の配置方法を除き、装置構成および表示原理等は全て
実施例1と同じである。 実施例4 本発明の第4の実施例を図7に示す。図7において10
は4つの反射面をもつピラミッド状のミラー、21〜2
4は液晶表示素子である。図7における右半分の図は本
実施例の概略構成であり、光源および光源から液晶表示
素子に至る導光系などは簡単のため省略したが、1枚の
液晶表示素子についての導光系の概略を図7における左
半分の図に示す。本実施例でも光源からの光を曲面ミラ
ーで反射させた後、液晶表示素子に入射させることによ
り液晶表示素子を通過した光がピラミッド状ミラーの反
射面に効率よく集光するようにしている。特に本実施例
で用いる曲面ミラーは図7の左半分の図に示すように平
行光を直角3角形の形状をもつミラー上に集光できるよ
うその形状を選んでいる。
【0013】ピラミッド状ミラーは頂点が投射レンズの
光軸上に位置するよう配置する。4つの反射面と光軸の
なす角は任意にとることが可能であるが本実施例では4
5度とする。図8にて液晶表示素子21〜24を配置す
る位置を説明する。図8では簡単のため液晶表示素子2
1についてのみ示すが他の液晶表示素子についても同様
である。液晶表示素子21は対応する反射面の底辺b1
および投射レンズの光軸mにともに平行な平面P1内に
配置され、かつその対応する反射面を平面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
中心を一致させ、かつ液晶表示素子の各辺と2等辺3角
形の2つの等辺が平行あるいは直角となるよう配置する
。このような配置は絶対的な条件ではないが、投影表示
画像の中心をレンズの光軸上に一致させることができ、
かつ液晶表示素子を通過した光を反射面で最も効率よく
反射させるための条件である。
光軸上に位置するよう配置する。4つの反射面と光軸の
なす角は任意にとることが可能であるが本実施例では4
5度とする。図8にて液晶表示素子21〜24を配置す
る位置を説明する。図8では簡単のため液晶表示素子2
1についてのみ示すが他の液晶表示素子についても同様
である。液晶表示素子21は対応する反射面の底辺b1
および投射レンズの光軸mにともに平行な平面P1内に
配置され、かつその対応する反射面を平面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
中心を一致させ、かつ液晶表示素子の各辺と2等辺3角
形の2つの等辺が平行あるいは直角となるよう配置する
。このような配置は絶対的な条件ではないが、投影表示
画像の中心をレンズの光軸上に一致させることができ、
かつ液晶表示素子を通過した光を反射面で最も効率よく
反射させるための条件である。
【0014】次に4つの液晶表示素子への画像の表示方
法について説明する。まず、原画像を実施例1と同様に
水平方向に1画素おきに間引き、奇数列の画素からなる
画像と偶数列からなる画像に分解する。つぎにこれらの
画像を垂直方向に1画素おきに間引き、奇数行の画素か
らなる画像と偶数行からなる画像にそれぞれ分解する。 上記方法で4つに分解された画像を4つの液晶表示素子
21〜24に表示する。そして、この4つの画像を上記
原理によりスクリーン上の同一エリアに投影表示する際
、4つの画像を水平方向および垂直方向にそれぞれ画素
ピッチの1/2だけずらして表示する。
法について説明する。まず、原画像を実施例1と同様に
水平方向に1画素おきに間引き、奇数列の画素からなる
画像と偶数列からなる画像に分解する。つぎにこれらの
画像を垂直方向に1画素おきに間引き、奇数行の画素か
らなる画像と偶数行からなる画像にそれぞれ分解する。 上記方法で4つに分解された画像を4つの液晶表示素子
21〜24に表示する。そして、この4つの画像を上記
原理によりスクリーン上の同一エリアに投影表示する際
、4つの画像を水平方向および垂直方向にそれぞれ画素
ピッチの1/2だけずらして表示する。
【0015】図9に本実施例でスクリーン上に投影表示
される画素配列を示す。(a)は1つの液晶表示素子か
らの投影表示であり従来の方法による場合と同じ画素配
列である。(b)は4枚の液晶表示素子からの表示が合
成されたときの画素配列であり、水平方向、垂直方向と
もに4つの液晶表示素子からの画素が補完し合うように
表示でき上記方法で分解した画像をスクリーン上で合成
でき、しかも水平方向、垂直方向ともに2倍の画素密度
で高精細な投影表示が可能である。 実施例5 本発明の第5の実施例を図10に示す。図10において
11は内部が空で上部を切り取ったピラミッド状ミラー
で、25〜28は液晶表示素子である。図10では光源
は省略したが各液晶表示素子ごとに後方から照射する。 ピラミッド状ミラー11は前記実施例4で使用したピラ
ミッド状ミラーに比べ上部が欠けているが、レンズ3を
ピラミッド状ミラー11に十分近付けて位置することに
より、21〜24で示される各液晶表示素子の全画素を
通過した光はそれぞれ対応した反射面で反射された後レ
ンズを通過でき、したがって各液晶表示素子に表示され
る画像全体をスクリーン上に投影表示することが可能で
ある。
される画素配列を示す。(a)は1つの液晶表示素子か
らの投影表示であり従来の方法による場合と同じ画素配
列である。(b)は4枚の液晶表示素子からの表示が合
成されたときの画素配列であり、水平方向、垂直方向と
もに4つの液晶表示素子からの画素が補完し合うように
表示でき上記方法で分解した画像をスクリーン上で合成
でき、しかも水平方向、垂直方向ともに2倍の画素密度
で高精細な投影表示が可能である。 実施例5 本発明の第5の実施例を図10に示す。図10において
11は内部が空で上部を切り取ったピラミッド状ミラー
で、25〜28は液晶表示素子である。図10では光源
は省略したが各液晶表示素子ごとに後方から照射する。 ピラミッド状ミラー11は前記実施例4で使用したピラ
ミッド状ミラーに比べ上部が欠けているが、レンズ3を
ピラミッド状ミラー11に十分近付けて位置することに
より、21〜24で示される各液晶表示素子の全画素を
通過した光はそれぞれ対応した反射面で反射された後レ
ンズを通過でき、したがって各液晶表示素子に表示され
る画像全体をスクリーン上に投影表示することが可能で
ある。
【0016】一方、25〜28で示される液晶表示素子
の全画素を通過した光はそれぞれ対応した反射面で反射
され、ピラミッド状ミラー11の頂上付近の穴を通過し
た後レンズを通過し、したがって同様に各液晶表示素子
に表示される画像全体をスクリーン上に投影表示するこ
とが可能である。
の全画素を通過した光はそれぞれ対応した反射面で反射
され、ピラミッド状ミラー11の頂上付近の穴を通過し
た後レンズを通過し、したがって同様に各液晶表示素子
に表示される画像全体をスクリーン上に投影表示するこ
とが可能である。
【0017】上記8つの液晶表示素子の画像をスクリー
ン上に投影表示する際、21〜24で示される液晶表示
素子については水平方向に画素ピッチの1/4ずれて画
像が投影表示されるように各液晶表示素子の位置を決め
る。一方、25〜28で示される液晶表示素子について
も水平方向に画素ピッチの1/4ずれて画像が投影表示
されるようにするが、さらに上記4つの液晶表示素子か
ら投影される画像に対して垂直方向に画素ピッチの1/
2ずれて投影表示されるように各液晶表示素子の位置を
決める。このような方法により投影画像の画素密度は従
来の方法に比べ水平方向には4倍に、垂直方向には2倍
とすることができ高精細な画像表示が可能となる。なお
、原画像を分解して8つの液晶表示素子に表示する方法
については説明を省略する。 実施例6 本発明の第6の実施例を図11に示す。図11において
H11,H12はハーフミラーである。本実施例でも8
つの液晶表示素子を使用する。また、各液晶表示素子か
らの光を反射させてレンズに入射させるため実施例5と
同様の2つのタイプのピラミッド状ミラーを使用する。 図11は断面図であるため液晶表示素子は4つ、またハ
ーフミラーや光源は上下の2つのみを描いている。本実
施例では光源の数を実施例5に比べ半分に減らし、1つ
の光源からの光をハーフミラーで分割して2つの液晶表
示素子に入射させている。これにより、装置の小型化が
可能となる。他の構成や表示方法については前記実施例
5と同様である。 実施例7 本発明の第7の実施例を図12に示す。図12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
させるダイクロイックミラー、DB1およびDB2は青
色光を反射し他の色の光は透過させるダイクロイックミ
ラー、21R ,21G ,21B ,22R ,22
G ,22B はいずれも同一表示面サイズ、同一画素
数のモノクロ用液晶表示素子、H11,H12,H21
およびH22はハーフミラーである。
ン上に投影表示する際、21〜24で示される液晶表示
素子については水平方向に画素ピッチの1/4ずれて画
像が投影表示されるように各液晶表示素子の位置を決め
る。一方、25〜28で示される液晶表示素子について
も水平方向に画素ピッチの1/4ずれて画像が投影表示
されるようにするが、さらに上記4つの液晶表示素子か
ら投影される画像に対して垂直方向に画素ピッチの1/
2ずれて投影表示されるように各液晶表示素子の位置を
決める。このような方法により投影画像の画素密度は従
来の方法に比べ水平方向には4倍に、垂直方向には2倍
とすることができ高精細な画像表示が可能となる。なお
、原画像を分解して8つの液晶表示素子に表示する方法
については説明を省略する。 実施例6 本発明の第6の実施例を図11に示す。図11において
H11,H12はハーフミラーである。本実施例でも8
つの液晶表示素子を使用する。また、各液晶表示素子か
らの光を反射させてレンズに入射させるため実施例5と
同様の2つのタイプのピラミッド状ミラーを使用する。 図11は断面図であるため液晶表示素子は4つ、またハ
ーフミラーや光源は上下の2つのみを描いている。本実
施例では光源の数を実施例5に比べ半分に減らし、1つ
の光源からの光をハーフミラーで分割して2つの液晶表
示素子に入射させている。これにより、装置の小型化が
可能となる。他の構成や表示方法については前記実施例
5と同様である。 実施例7 本発明の第7の実施例を図12に示す。図12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
させるダイクロイックミラー、DB1およびDB2は青
色光を反射し他の色の光は透過させるダイクロイックミ
ラー、21R ,21G ,21B ,22R ,22
G ,22B はいずれも同一表示面サイズ、同一画素
数のモノクロ用液晶表示素子、H11,H12,H21
およびH22はハーフミラーである。
【0018】前記の実施例では液晶表示素子としてカラ
ー用とモノクロ用を使い分けることによりカラー画像お
よびモノクロ画像ともに表示することが可能であるが、
本実施例では特にカラー画像をより高精細に表示するた
め、原画像を前記実施例と同様に1画素おきに分解する
ほか、赤、緑、青の3色の成分にも分解し計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つのモノクロ液晶表示素子に表示する。光源は左
右の画像についてそれぞれ1つずつ設置する。
ー用とモノクロ用を使い分けることによりカラー画像お
よびモノクロ画像ともに表示することが可能であるが、
本実施例では特にカラー画像をより高精細に表示するた
め、原画像を前記実施例と同様に1画素おきに分解する
ほか、赤、緑、青の3色の成分にも分解し計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つのモノクロ液晶表示素子に表示する。光源は左
右の画像についてそれぞれ1つずつ設置する。
【0019】光源を発した光がスクリーン上に達し高精
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
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、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
により、スクリーンの右半分に赤成分画像を結像する。
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
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、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
により、スクリーンの右半分に赤成分画像を結像する。
【0020】つぎにダイクロイックミラーDR1を透過
した光のうち、青色光はダイクロイックミラーDB1で
反射された後、液晶表示素子21B を透過して原画像
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R
P1で反射されたのち投影レンズにより、スクリーンに
青成分画像を結像する。
した光のうち、青色光はダイクロイックミラーDB1で
反射された後、液晶表示素子21B を透過して原画像
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R
P1で反射されたのち投影レンズにより、スクリーンに
青成分画像を結像する。
【0021】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4
1G 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、投射レンズに
より、スクリーンに青成分画像を結像する。以上により
スクリーンに3色成分の画像が投影されたカラー画像が
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全ての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。
は緑成分の光であり、この光は液晶表示素子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4
1G 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、投射レンズに
より、スクリーンに青成分画像を結像する。以上により
スクリーンに3色成分の画像が投影されたカラー画像が
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全ての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。
【0022】以上は光源51から出た光がスクリーンに
カラー画像を投影表示するまでの説明であるが、光源5
2から出た光が液晶表示素子22R ,22B ,22
G 等を透過してスクリーンにカラー画像を表示する過
程も同様である。ただし、このカラー画像は光源51か
ら出た光が液晶表示素子21R ,21B ,21G
等を透過してスクリーンに表示されるカラー画像に対し
水平方向に画素ピッチの1/2だけずれた位置に表示さ
れるよう各液晶表示素子の位置を決める。
カラー画像を投影表示するまでの説明であるが、光源5
2から出た光が液晶表示素子22R ,22B ,22
G 等を透過してスクリーンにカラー画像を表示する過
程も同様である。ただし、このカラー画像は光源51か
ら出た光が液晶表示素子21R ,21B ,21G
等を透過してスクリーンに表示されるカラー画像に対し
水平方向に画素ピッチの1/2だけずれた位置に表示さ
れるよう各液晶表示素子の位置を決める。
【0023】以上の方法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。以上においては
本発明の7つの実施例を示したにとどまり、本発明の精
神を脱することなしに、種々の変更が可能であることは
いうまでもない。例えば、上記実施例では3角柱やピラ
ミッド状の形状で複数のミラーを一体形成したが、個別
に形成して配置してもよい。また、上記実施例で使用し
た1体形成のミラーでは反射面数が高々「4」としてい
るが、さらに反射面数の多いミラーを用いればさらに高
精細化が可能である。実施例1では投影画像を水平方向
に画素ピッチの1/2ずらして水平方向の解像度を高め
たが、垂直方向にずらせば垂直方向の解像度を高めるこ
とが可能である。また、実施例2では曲面ミラーで光を
ミラーの反射面上に効率よく集光したが、レンズを用い
ても同様に可能である。また、実施例7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
を用いて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。さらに、上記実施例ではいずれ
も表示素子として液晶表示素子を使用したが、表示素子
の種類を問わず本発明が実施できることは本発明の原理
からして明らかである。なお、本発明は開口率の小さい
液晶表示素子を用いることにより高精細化の効果が大で
あるが、開口率の大きな液晶表示素子を用いても高精細
化は可能である。
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。以上においては
本発明の7つの実施例を示したにとどまり、本発明の精
神を脱することなしに、種々の変更が可能であることは
いうまでもない。例えば、上記実施例では3角柱やピラ
ミッド状の形状で複数のミラーを一体形成したが、個別
に形成して配置してもよい。また、上記実施例で使用し
た1体形成のミラーでは反射面数が高々「4」としてい
るが、さらに反射面数の多いミラーを用いればさらに高
精細化が可能である。実施例1では投影画像を水平方向
に画素ピッチの1/2ずらして水平方向の解像度を高め
たが、垂直方向にずらせば垂直方向の解像度を高めるこ
とが可能である。また、実施例2では曲面ミラーで光を
ミラーの反射面上に効率よく集光したが、レンズを用い
ても同様に可能である。また、実施例7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
を用いて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。さらに、上記実施例ではいずれ
も表示素子として液晶表示素子を使用したが、表示素子
の種類を問わず本発明が実施できることは本発明の原理
からして明らかである。なお、本発明は開口率の小さい
液晶表示素子を用いることにより高精細化の効果が大で
あるが、開口率の大きな液晶表示素子を用いても高精細
化は可能である。
【0024】以上のように種々の変更が可能であること
を述べたが、本発明の主旨は複数の表示素子の表示画像
をそれぞれに対応したミラーで反射させた後、同一の1
本のレンズに入射させて投影表示することにより高精細
表示を可能にするものであり、この範囲内で種々の変更
が可能であることはいうまでもない。
を述べたが、本発明の主旨は複数の表示素子の表示画像
をそれぞれに対応したミラーで反射させた後、同一の1
本のレンズに入射させて投影表示することにより高精細
表示を可能にするものであり、この範囲内で種々の変更
が可能であることはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば従来
の方法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。この際、使用する個々の表示素子については高
密度化や大面積化などにより多画素化する必要が無いた
め、安価な表示素子を用いることができ装置を低コスト
で製造することが可能である。また、走査は表示素子毎
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。さらに、実施例3な
どで述べた方法により光をミラーの反射面上に集光する
ことにより、光の利用効率を高められきわめて明るい画
像を投影表示することが可能である。また、使用する投
射レンズは1本であるため、複数の表示素子から投影さ
れる画像の位置合わせにおいて、レンズによる画像の歪
を考慮する必要がなく容易に位置調整を行うことができ
る。
の方法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。この際、使用する個々の表示素子については高
密度化や大面積化などにより多画素化する必要が無いた
め、安価な表示素子を用いることができ装置を低コスト
で製造することが可能である。また、走査は表示素子毎
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。さらに、実施例3な
どで述べた方法により光をミラーの反射面上に集光する
ことにより、光の利用効率を高められきわめて明るい画
像を投影表示することが可能である。また、使用する投
射レンズは1本であるため、複数の表示素子から投影さ
れる画像の位置合わせにおいて、レンズによる画像の歪
を考慮する必要がなく容易に位置調整を行うことができ
る。
【図1】本発明の第1の実施例の概略説明図である。
【図2】第1の実施例の投影原理図である。
【図3】第1の実施例で2つの液晶表示素子へ画像を表
示するために原画像を分解する方法を示す。
示するために原画像を分解する方法を示す。
【図4】第1の実施例でスクリーン上に投影表示される
液晶表示素子の画素の開口部の配置図である。
液晶表示素子の画素の開口部の配置図である。
【図5】本発明の第2の実施例の概略構成図である。
【図6】本発明の第3の実施例の概略構成図である。
【図7】本発明の第4の実施例の概略構成図である。
【図8】第4の実施例で液晶表示素子21〜24を配置
する位置を説明する図である。
する位置を説明する図である。
【図9】第4の実施例でスクリーン上に投影表示される
画素配列を示す。
画素配列を示す。
【図10】本発明の第5の実施例の概略構成図である。
【図11】本発明の第6の実施例の概略構成図である。
【図12】本発明の第7の実施例の概略構成図である。
【図13】従来の投影表示装置の概略構成図である。
1 2つの反射面をもつミラー
10 4つの反射面をもつピラミッド状のミラーRP
1,RP2 ミラーの反射面 21〜28 液晶表示素子 21R ,21G ,21B ,22R ,22G ,
22B モノクロ液晶表示素子 3 投射レンズ 31 光源光の平行性を高めるレンズ41,42,4
3 曲面ミラー 41G ,41R ,42G ,42R ミラー5
,51,52 光源 6 スクリーン 7,71,72 液晶表示素子に画信号を送る信号線
m 投射レンズの光軸 DR1,DR2 赤反射ダイクロイックミラーDB1
,DB2 青反射ダイクロイックミラーH,H11,
H12,H21,H22 ハーフミラーP1〜P4
ピラミッド状ミラーの反射面O スクリーン上に投
影される画素の開口部D スクリーン上で投影される
開口部以外の無効領域b1 ピラミッド状ミラーの1
つの反射面の底辺P10 ピラミッド状ミラーの1つ
の反射面の底辺と光軸に平行な平面
1,RP2 ミラーの反射面 21〜28 液晶表示素子 21R ,21G ,21B ,22R ,22G ,
22B モノクロ液晶表示素子 3 投射レンズ 31 光源光の平行性を高めるレンズ41,42,4
3 曲面ミラー 41G ,41R ,42G ,42R ミラー5
,51,52 光源 6 スクリーン 7,71,72 液晶表示素子に画信号を送る信号線
m 投射レンズの光軸 DR1,DR2 赤反射ダイクロイックミラーDB1
,DB2 青反射ダイクロイックミラーH,H11,
H12,H21,H22 ハーフミラーP1〜P4
ピラミッド状ミラーの反射面O スクリーン上に投
影される画素の開口部D スクリーン上で投影される
開口部以外の無効領域b1 ピラミッド状ミラーの1
つの反射面の底辺P10 ピラミッド状ミラーの1つ
の反射面の底辺と光軸に平行な平面
Claims (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が、複数
の表示素子と、該表示素子毎に対応して設置し、表示素
子で強度変調をうけた光を反射させて同一のレンズに入
射させる複数のミラーであって、少なくとも複数のミラ
ーのうちの1つが周辺を除いた面内で該レンズの光軸と
交わらない複数のミラーとを含む光学部品から構成され
ていることを特徴とする投射型表示装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11777391A JP3158484B2 (ja) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | 投射型表示装置 |
EP92401394A EP0519774B1 (en) | 1991-05-23 | 1992-05-21 | Projector |
DE69215436T DE69215436T2 (de) | 1991-05-23 | 1992-05-21 | Projektor |
US07/886,142 US5300966A (en) | 1991-05-23 | 1992-05-21 | Projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11777391A JP3158484B2 (ja) | 1991-05-23 | 1991-05-23 | 投射型表示装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27186899A Division JP3369129B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 投射型表示装置 |
Publications (2)
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