JPH10319498A - 光投影方法及びこれを遂行するための投射型の画像表示装置 - Google Patents

光投影方法及びこれを遂行するための投射型の画像表示装置

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JPH10319498A
JPH10319498A JP8299904A JP29990496A JPH10319498A JP H10319498 A JPH10319498 A JP H10319498A JP 8299904 A JP8299904 A JP 8299904A JP 29990496 A JP29990496 A JP 29990496A JP H10319498 A JPH10319498 A JP H10319498A
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projection
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 画像を構成する各画素単位別にスクリーンの
輝度調節を簡単に遂行できる投射型画像表示装置での投
影方法及び投射型画像表示システムを提供する。 【解決手段】 マイクロレンズアレー１３０を光路調節
器１２０の前面に設け光源１１０から生成された光線は
フィールドレンズ１１７により平行光に変換され、変換
された平行光は各画素単位に対応するマイクロレンズに
より画素単位に集中される。マイクロレンズを通過しな
がら集中された平行光は光路調節器１２０のミラーから
反射し、前記マイクロレンズの付近のマイクロレンズを
通過してスクリーンに投射して画面を構成する。また、
マイクロレンズの前面にマイクロカラーフィルターアレ
ーを設けて赤色光、青色光及び緑色光のみを通過させ、
これを光路調節器１２０で各色相に合うように光路を調
節して１つの光調節器のみでカラー画面を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光投影方法及びこれ
を遂行するための投射型の画像表示装置にかかり、より
詳細にはアクチュエーティドミラーアレー(Actuated M
irror Array；以下、ＡＭＡという）を光路調節器とし
て使用してスクリーンに具現される画像の均一性を高め
る光方法及びこれを遂行するための投射型の画像表示装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光学エネルギーをスクリーン上
に投影するための装置である空間的な光モジュレータは
光学的なコミュニケーション、画像処理及び情報ディス
プレイ装置などの多種の分野に応用可能である。
【０００３】通常、このような光モジュレータは光学エ
ネルギーをスクリーン上に表示する方法に応じて直視型
の画像表示装置と投射型の画像表示装置とに区分され
る。
【０００４】直視型の画像表示装置の例としては陰極線
管（ＣＲＴ）を挙げることができる。このような陰極線
管は画質に優れるが、スクリーンの大型化が困難であ
る。これはスクリーンが大型化されるにつれてＣＲＴの
重量及び容積が増え、それにより製造コストが上昇する
ためである。
【０００５】一方、投射型の画像表示装置としては、液
晶表示装置（Liquid Crystal Display；以下、ＬＣＤ
という）、デフォーマブルミラーアレー（Deformable
Mirror Device；以下、ＤＭＤという）及びアクチュエ
ーティドミラーアレー（ＡＭＡ）などがある。
【０００６】このうち、ＬＣＤは伝送光モジュレータに
分類されるものであって、非常に簡単な画像表示装置で
あるが、光の極性により光効率が低く、液晶材料に存在
する問題、例えば遅い反応及び加熱のような欠点を有す
る。また、ＬＣＤは偏光板による光損失が大きく、ＬＣ
Ｄを駆動するための薄膜トランジスタが画素ごとに形成
されていて開口率を高めるのに一定した限界があり、現
存する伝送光モジュレータの最大光効率は１ないし２％
範囲に限られ、受容可能なディスプレイ品質を提供する
ために暗室条件を必要とする。
【０００７】一方、前記ＤＭＤとＡＭＡは反射光モジュ
レータに分類されるものであり、前記ＬＣＤタイプの光
路調節装置が抱えている問題点を解決するために開発さ
れた。
【０００８】前記ＤＭＤは比較的に良好な光効率を示す
が、ＤＭＤに採用されたヒンジ構造物により深刻な疲労
問題が生じ、また非常に複雑で且つ高価な駆動回路が求
められる。
【０００９】これに比べて、米国Ａｕｒａ社（Ｇｒｅｇ
ｏｒｙ Ｕｍなどによる米国特許第５，１７５，４６５
号（１９９２年１２月２９日））で開発されたＡＭＡは
圧電式で駆動するミラーアレーであって単純な構造と作
動原理を持っており、１０％以上の高い光効率を提供す
る。また、普通の室温光条件下で明るくて且つ鮮やかな
画像を提供するに充分なコントラスト比を提供する。そ
れに、ＡＭＡは光の極性により影響されないだけでなく
光の極性に影響しない。それでＡＭＡはＬＣＤ装置より
効率的であるといえる。また、ＡＭＡは相対的に反射特
性が温度に敏感でないために、高電力の光源により影響
されやすい他の装置に比べてスクリーンの明るさを向上
させる利点を提供する。
【００１０】このようなＡＭＡは開発の初めにディスプ
レイ装置として活用されたが、主に垂直の２形態素の構
造物からなるマイクロアクチュエータとして用いられ
た。
【００１１】このようなバルク形のＡＭＡは前記米国特
許第５，１７５，４６５号に開示されたことがある。バ
ルク形のＡＭＡは２つの圧電層の間に中央電極を備え
る。中央電極は信号電圧のための導電性のエポキシを有
するアクチブマトリックスに連結される。バルク形のＡ
ＭＡの上部には鏡層が位置するが、この鏡層は最大３０
ボルトの電圧下で＋／−０．２５度の傾斜角を有する。
これにより、前記バルク形のＡＭＡは設計及び製造にお
いて非常に高い精密度が求められ、構造物の組立におい
ても多くの困難があった。
【００１２】最近にはミラーアレーの質を完全にするた
めに薄膜型光路調節装置が新たに開発された。前記薄膜
型光路調節装置は、半導体産業分野で広く知られた薄膜
工程を利用して製造される。薄膜型光路調節装置は、普
通の室内照明条件下でディジタル画像を高輝度と高コン
トラストにディスプレイするに充分な光をスクリーン上
に伝送するために開発されたものである。薄膜型光路調
節装置は、顕微鏡的なミラーと関連して薄膜圧電アクチ
ュエータを利用する反射型の光モジュレータである。前
記薄膜型光路調節装置は、高コントラストを提供するた
めの向上された傾斜角及び高輝度を提供するための充分
な光効率を得るように開発されてきた。また、単一パタ
ーンからなるミラーの３００，０００個以上の画素にか
けて大規模集積の均等度を有するように開発されてき
た。
【００１３】一方、前記ＡＭＡを利用した投射型画像表
示装置は１次元ＡＭＡを利用するのと、２次元ＡＭＡを
利用するのとに区別される。１次元ＡＭＡはミラー面が
Ｍ×１アレーに配列され、２次元ＡＭＡはＭ×Ｎアレー
に配列されている。従って、１次元ＡＭＡを利用した投
射型画像表示装置は走査ミラーを利用してＭ×１本の光
線を線走査させ、２次元ＡＭＡを利用する投射型画像表
示装置はＭ×Ｎ本の光線を投射させＭ×Ｎ個の画素のア
レーを有する映像を示す。
【００１４】図１は２次元ＡＭＡを利用した従来の投射
型画像表示装置を示す概略図である。図１を参照する
と、従来の投射型画像表示装置は光線の経路に沿って光
源１０、集光ミラー１２、反射ミラー１４、フィールド
レンズ１６、光路調節器２０及びスクリーン（図示せ
ず）に画像を投影するための投影レンズ１８を順に含ん
でいる。
【００１５】前記光源１０は例えばハロゲン金属ランプ
であってアーク放電により白色光を放射させる。前記光
源１０から放射した光線は集光ミラー１２により集中さ
れ反射ミラー１４により特定の角度に反射する。
【００１６】前記反射ミラー１４により反射した光線は
一面が平坦で反対面が膨らんでいるフィールドレンズ１
６に集束された後、平行光に変わって光路調節器２０に
入射する。前記フィールドレンズ１６は大きな反射角を
有し、前記反射ミラー１４から反射した光が損失しない
ようにし光路を減らすことが望ましい。
【００１７】前記光路調節器２０は２次元ＡＭＡからな
る。より具体的には前記フィールドレンズ１６を通過し
て入射する光線を前もって予定された画素と対応して光
の経路が調節されるように反射させるミラー面２０ｃ
と、該ミラー面２０ｃに一定の傾斜角を持たせるアクチ
ュエータ２０ｂがＭ×Ｎ個取り付けられたアクチュエー
ティドミラーアレーパネル２０ａからなる。前記アクチ
ュエーティドミラーアレーパネル２０ａは各画素に対応
してＭ×Ｎ個のトランジスタ（図示せず）が内蔵されて
おり、圧電結晶マトリックスからなるアクチュエータ２
０ｂは前記各トランジスタと電気的に接続されるように
アクチュエーティドミラーアレーパネル２０ａに取り付
けられている。前記圧電結晶に印加された電圧に応じて
圧電結晶は振動したり、傾いたりあるいは曲がったりし
て変形されその上部に配置されるミラー面２０ｃを一定
角度傾くようにする。
【００１８】一方、各画素に対応するように一定した傾
斜角を有するミラー面２０ｃから反射した反射光線は投
影レンズ１８に集束された後、スクリーンに投影され画
像を表示する。
【００１９】前記のような従来の投射型画像表示装置に
おいて、１つのストップにより光路調節器内の全体画素
の光モジュレーションを具現するために各画素単位別に
スクリーンの明るさが非常に調節しにくくなる。従っ
て、各画素別に明るさ調節の均一性を確保するための光
学系の設計自由度において多くの問題点をもたらす。
【００２０】また、従来の投射型画像表示装置において
１つの光路調節器でカラーを具現できないので、画像を
カラーに具現するためには多数個の光路調節器が必要と
なり装置を複雑にするという問題点があった。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明
の第１目的は、画像を構成する各画素単位別にスクリー
ンの輝度調節を簡単に遂行して画素の輝度の均一性を確
保できる投射型画像表示装置での投影方法を提供するこ
とにある。
【００２２】本発明の第２目的は、前記投影方法を遂行
するに適した投射型画像表示システムを提供することに
ある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前記本発明の第１目的を
達成するために、本発明は、光線を集束して平行光を作
る段階と、前記平行光を集中する段階と、前記集中され
た光線の光路を調節してスクリーンに画面を形成する段
階で構成された投影方法を提供する。前記平行光をマト
リックス状に配列された画素単位にまたはマトリックス
状に配列された画素のロー単位またはコラム単位に集中
する。
【００２４】前記光線は光源で発生して１次的に反射す
る。前記平行光はマイクロレンズアレーのマイクロレン
ズを通過させて画素単位に集中させる。この際、前記光
路が調節された光線は前記マイクロレンズのロー方向の
付近のマイクロレンズを通過して画面を形成する。
【００２５】前記平行光を画素単位に集中させる段階前
にまたは段階後に前記平行光を特定の色相の光に選択し
てカラー画面を形成する。
【００２６】前記本発明の第２の目的を達成するため
に、本発明は、光線を発生する光源と、前記光線を均一
に集中させるための集中手段と、前記集中手段を通過し
た前記集中された光線の光路を調節して画面を構成する
ための光路調節装置を備える投射型画像表示装置を提供
する。
【００２７】前記投射型画像表示装置は前記光源から発
生した光線を反射させる光反射手段及び該光反射手段に
より反射した光線を集束し平行光に変換して前記集中手
段に入射させるための平行光変換手段をさらに含む。
【００２８】前記集中手段はマトリックス状に配列され
た画素単位に集中させる、マトリックス状に配列された
多数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレーまた
はマトリックス状に配列された画素単位のロー単位に集
中させるストライプ状に配列された多数のマイクロレン
ズを含むマイクロレンズアレーである。
【００２９】前記マイクロレンズアレーのマイクロレン
ズを通過した画素単位に集中された光線は前記光路調節
器により反射して前記マイクロレンズアレーの付近のマ
イクロレンズを通過して前記画面を構成するように前記
マイクロレンズアレーを配置する。
【００３０】前記光路調節装置は、多数のミラー面、該
多数のミラー面をそれぞれ支持し駆動するための多数の
アクチュエータ及び映像信号の印加を受けて前記アクチ
ュエータを駆動するための多数のトランジスタを備える
パネルで構成される。
【００３１】前記光路調節装置は、Ｍ×Ｎ個の画素に対
応してマトリックス状に配列された多数のミラーからな
るミラー面を含み、前記集束手段のマイクロレンズは
（Ｍ＋１）×Ｎ個数がマトリックス状に配列され前記ミ
ラーにより反射した光は対応するマイクロレンズのロー
方向の付近のマイクロレンズを通過するマイクロレンズ
アレーで構成される。この際、前記マイクロレンズアレ
ーに対応する位置にカラー画面を形成するために前記各
マイクロレンズに対応するカラーフィルターを有するカ
ラーフィルターアレーをさらに備えることができる。
【００３２】本発明によると、前記マイクロレンズアレ
ーを前記光路調節器の前面に設ける。光源で生成された
光線は平行光に変換され、変換された平行光は各画素単
位に対応するマイクロレンズにより画素単位に集中され
る。マイクロレンズを通過しながら集中された平行光は
光路調節器のミラーから反射し、前記マイクロレンズの
付近のマイクロレンズを通過してスクリーンに投射して
画面を構成する。
【００３３】各画素単位別の光モジュレーションをより
容易にすることができ、入射光線をマイクロレンズによ
り集中、反射させることによりスクリーンに結ばれる像
の明るさを増やす。また、マイクロレンズの前面にマイ
クロカラーフィルターを設けて赤色光、青色光及び緑色
光のみを通過させ、これを光路調節器で各色相に合うよ
うに光路を調節して１つの光調節器だけでカラー画面を
形成できる。
【００３４】以上のような本発明の目的と別の特徴及び
長所などは次ぎに参照する本発明のいくつかの好適な実
施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。 ［実施例１］図２は本発明の第１実施例による投射型画
像表示装置の光学系を概略的に示した図面である。図２
を参照すると、本発明による投射型画像表示装置は光線
の経路に沿って光源１１０、集光ミラー１１２、反射ミ
ラー１１４、フィールドレンズ１１７、マイクロレンズ
アレー１３０、光路調節器１２０及びスクリーン（図示
せず）に画像を投影するための投影レンズ１１８を順に
含んでいる。
【００３６】前記光源１１０はたとえばハロゲン金属ラ
ンプとしてアーク放電によって白色光を放射する。前記
光源１１０から放射された光線はランプを取り囲む集光
ミラー１１２によって集中され反射ミラー１１４によっ
て特定角度に反射される。
【００３７】前記反射ミラー１１４によって反射した光
線は凸レンズからならフィールドレンズ１１７に集束さ
れ平行光に変わって前記光路調節器１２０に入射され
る。前記光路調節器１２０はＭｘＮ個のアクチュエーテ
ィドミラーアレーからなっている。
【００３８】この際に前記フィールドレンズ１１７と光
路調節器１２０との間の光経路上にはマイクロレンズア
レー１３０が配置される。前記マイクロレンズアレー１
３０は光線が透過する多数、すなわち（Ｍ＋１）ｘＮ個
のマイクロレンズ（１３０ａ1、１３０ａ2、．．．１３
０ａM+1）からなるレンズ部１３０ａとこれを囲んで光
線が遮断されるレンズ周辺部１３０ｂからなる。前記レ
ンズ部１３０ａはマイクロレンズアレー１３０でロー方
向のストライプ状に形成できるが、前記のように２次元
マトリックス状に形成するのが望ましい。前記マイクロ
レンズ部１３０ａは多数個の凸マイクロレンズ（１３０
ａ1、１３０ａ2、．．．１３０ａM+1）からなって前記
フィールドレンズ１１７を通過して入射される平行光を
特定位置、すなわち、各画素に対応する位置に集中させ
る。一方、前記レンズ周辺部１３０ｂは不透明材からな
っている。たとえば、表面に不透光材であるクロムがブ
ラックストライプ状にコーティングされ形成される。こ
のようなマイクロレンズアレー１３０は公知の方法で容
易に製造できる。たとえば、Ｈｉｒｉｓｈｉ Ｎａｋａ
ｎｉｓｈｉなどによる米国特許第５，１５０，１３８号
にはＬＣＤを利用した投射型画像表示装置においてマイ
クロレンズアレーを利用して画素単位に光を集中させる
方法が開示されている。本発明においては前記米国特許
に開示されているような方法によってマイクロレンズア
レーを製造して使用できる。
【００３９】一方、前記光路調節器１２０は２次元ＡＭ
Ａからなっている。より具体的には、前記光路調節器１
２０は前記フィールドレンズ１１７を通過した後、前記
マイクロレンズアレー１３０のレンズ部１３０ａによっ
て入射光線が集中される位置に予め予定された画素と対
応して光の経路が調節されるように反射させるマトリッ
クス状に配列されたＭｘＮ個のミラー（１２０ｃ1、１
２０ｃ2、．．．１２０ｃM）からなっているミラー面部
１２０ｃを含む。
【００４０】前記ミラー面（１２０ｃ1、１２０
ｃ2、．．．１２０ｃM）はアクチュエーティドミラーア
レーパネル１２０ａの前面に取り付けられ、前記ミラー
面（１２０ｃ1、１２０ｃ2、．．．１２０ｃM）は印加
される電気的信号により前記ミラー面（１２０ｃ1、１
２０ｃ2、．．．１２０ｃM）を一定の傾斜角を有するよ
うにティルティングするアクチュエータ（１２０ｂ1、
１２０ｂ2、．．．１２０ｂM）からなっているアクチュ
エータ部１２０ｂによって支持される。アクチュエーテ
ィドミラーアレーパネル１２０ａは各画素に対応してＭ
ｘＮ個のトランジスタ（図示せず）が内蔵されており、
圧電結晶マトリックスからなるアクチュエータ（１２０
ｂ1、１２０ｂ2、．．．１２０ｂM）は前記各トランジ
スタと電気的に接続されるようにアクチュエーティドミ
ラーアレーパネル１２０ａに実装されている。前記圧電
結晶に印加された電圧により圧電結晶は震動したり、傾
いたりあるいは曲がったりするように変形され、その上
部に配置されるミラー面（１２０ｃ1、１２０
ｃ2、．．．１２０ｃM）を一定の角度傾くようにする。
従って、前記アクチュエータ（１２０ｂ1、１２０
ｂ2、．．．１２０ｂM）の駆動に応じてミラー面（１２
０ｃ1、１２０ｃ2、．．．１２０ｃM）によって光路が
変更された光線は投影レンズ１１８を通過してスクリー
ン上で画面を構成する。
【００４１】すなわち、フィールドレンズ１１７を通過
した平行光線は一つの画素に対応するマイクロレンズア
レー１３０のマイクロレンズ部１３０ａのマイクロレン
ズ（１３０ａ1、１３０ａ2、．．．１３０ａM）によっ
て集束される。集束された光は光路調節器１２０のミラ
ー面部１２０ｃに達する。画像信号が光路調節器１２０
に印加されると、印加された信号によって前記アクチュ
エーティドミラーアレーパネル１２０ａのスイッチング
素子であるトランジスタが動作し、トランジスタの動作
はアクチュエータ部１２０ｂのアクチュエータ（１２０
ｂ1、１２０ｂ2、．．．１２０ｂM）を変形させミラー
面（１２０ｃ1、１２０ｃ2、．．．１２０ｃM）を駆動
する。すると、ミラー面（１２０ｃ1、１２０
ｃ2、．．．１２０ｃM)に入射された光線はアクチュエ
ータ（１２０ｂ1、１２０ｂ2、．．．１２０ｂM）の変
形に応じて駆動されたミラー面（１２０ｃ1、１２０
ｃ2、．．．１２０ｃM）によって反射する。アクチュエ
ータ部１２０ｂが変形されて光路が変更され反射された
光線は対応するマイクロレンズ（１３０ａ1、１３０
ａ2、．．．１３０ａM）のロー方向の付近のマイクロレ
ンズ（１３０ａ2、１３０ａ3、．．．１３０ａM+1）を
通過してフィールドレンズ１１７によって集束され、投
影レンズ１１８を通してスクリーン（図示せず）に投影
され画像を表示する。
【００４２】一方、アクチュエータ（１２０ｂ1、１２
０ｂ2、．．．１２０ｂM）が変形されなくてミラー面
（１２０ｃ1、１２０ｃ2、．．．１２０ｃM）が駆動さ
れない場合には、反射した光線は対応するマイクロレン
ズ（１３０ａ1、１３０ａ2、．．．１３０ａM）を通過
して前記反射ミラー１１４に入射する。このように反射
ミラー１１４に入射した光線は画面を構成しない。
【００４３】前記投影レンズ１１８は凹レンズと凸レン
ズで構成されており、透過する光線の角度を適切に調整
してスクリーンに表示される画像の大きさを調節する。
【００４４】前述した本発明の第１実施例による投射型
の画像表示装置の光学系における投影方法をより具体的
に説明する。アーク放電などによって光源１１０から発
生した光線を半円または半楕円形の集光ミラー１１２に
集光させた後に反射ミラー１１４によって反射させる。
続いて、フィールドレンズ１１７を通して前記反射ミラ
ー１１４によって反射した光線を集束して平行光をつく
る。次いで、前記平行光の光路中にマイクロレンズアレ
ー１３０を位置させ前記平行光を特定位置、すなわち予
め設計されている各画素の位置に集中させる。この際
に、前記平行光は各画素に対応するマイクロレンズアレ
ー１３０のマイクロレンズ部１３０ａのマイクロレンズ
（１３０ａ1、１３０ａ2、．．．１３０ａM）によって
集束される。集束された光は光路調節器１２０のミラー
面部１２０ｃに達する。
【００４５】スクリーンに画面を形成するための画像信
号が光路調節器１２０に印加されると、印加された信号
によって前記アクチュエーティドミラーアレーパネル１
２０ａのスイッチング素子であるトランジスタが動作す
る。これによってアクチュエータ部１２０ｂのアクチュ
エータ（１２０ｂ1、１２０ｂ2、．．．１２０ｂM）を
変形させミラー面（１２０ｃ1、１２０ｃ2、．．．１２
０ｃM）を駆動する。
【００４６】ミラー面（１２０ｃ1、１２０ｃ2、．．．
１２０ｃM）に入射した光線はアクチュエータ（１２０
ｂ1、１２０ｂ2、．．．１２０ｂM）の変形に応じて駆
動されたミラー面（１２０ｃ1、１２０ｃ2、．．．１２
０ｃM）によって反射する。アクチュエータ部１２０ｂ
の一つのアクチュエータ（１２０ｂx）が印加された画
像信号によって対応するミラー面（１２０ｃx）が駆動
され光路が変更される場合には反射した光線は対応する
マイクロレンズ（１３０ａx）のロー方向の付近のマイ
クロレンズ（１３０ａx+1）を通過してフィールドレン
ズ１１７によって集束され、投影レンズ１１８を通じて
スクリーン（図示せず）に投影され画像を表示する。
【００４７】一方、あるアクチュエータ（１２０ｂy）
が変形されなくて対応するミラー面（１２０ｃy）が駆
動されない場合には、反射した光線は対応するマイクロ
レンズ（１３０ａy）を通過して前記反射ミラー１１４
に入射して画面形成に関係しなくなる。続いて、前記光
路が調節された光線を投影レンズ１１８を通してスクリ
ーンに投影させスクリーン上に画面を形成させる。
【００４８】［実施例２］図３は本発明の第２実施例に
よる投射型画像表示装置の光学系を概略的に示した図面
である。前述した第１実施例による投射型画像表示装置
においてカラーを容易に具現したものであり、同様な構
成要素は同様な参照番号で表示する。
【００４９】図３を参照すると、本実施例による投射型
の画像表示装置は前記マイクロレンズアレー１３０の前
面にカラー画像を具現するためのマイクロカラーフィル
ターアレー１３０ｃがさらに備えられていることを除い
ては実施例１による投射型の画像表示装置の光学系と同
一である。
【００５０】より具体的に調べてみると、前記光源１１
０から放射された光線はランプを囲む集光ミラー１１２
によって集中され、反射ミラー１１４によって特定角度
に反射する。前記反射ミラー１１４によって反射した光
線はフィールドレンズ１１７に集束された後に平行光に
変わって前記マイクロレンズアレー１３０によって集中
された後に前記光路調節器１２０に入射する。
【００５１】この際に、前記フィールドレンズ１１７を
通過した光線は前記マイクロレンズアレー１３０のレン
ズ部１３０ａの前面に取り付けられたマイクロカラーフ
ィルター１３０ｃで特定の色相を有する波長の光線のみ
を選択的に透過させる。
【００５２】前記マイクロカラーフィルター１３０ｃは
液晶表示装置分野や当業界で通常的なものを使用し、そ
の配列は前記マイクロレンズアレー１３０と一対一で対
応するように構成されている。すなわち、２次元のマト
リックス状に配列された前記レンズ部１３０ａのように
２次元マトリックス状に形成できる。各マイクロカラー
フィルターアレー１３０ｃは赤色、緑色及び青色光が２
次元で周期的に選択透過されるように配置されている。
【００５３】前記マイクロカラーフィルター１３０ｃに
おいて選択された色相を有する光線のみが前記マイクロ
レンズアレー１３０のレンズ部１３０ａを経て特定位
置、すなわち各画素に対応する位置に集中される。一
方、前記光路調節器１２０は第１実施例でのように２次
元ＡＭＡで構成されており、前記マイクロカラーフィル
ター１３０ｃとマイクロレンズ部１３０ａによって入射
され選択された色相の光線が予め予定された画素と対応
して光の経路が調節されるように光路調節器１２０のミ
ラー面部１２０ｃから反射する。
【００５４】図４は図３に示した画像表示装置のカラー
フィルターアレーの色相配置図を示した概略図である。
図４に示すように、光路調節器１２０の各画素に対応す
る位置に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）光が一
側方向に周期的な配列に配置されている。マイクロカラ
ーフィルターアレー１３０ｃはマイクロレンズ部１３０
ａのマイクロレンズ（１３０ａ1、１３０ａ2、．．．１
３０ａM+1）と対応するように（Ｍ＋１）ｘＮ個のフィ
ルターを有する。前記マイクロカラーフィルターアレー
１３０ｃは図４に示すように、画素単位に集束された光
線が通るマイクロレンズ（１３０ａx）とティルティン
グされたミラー（１２０ｃx）によって光路が変更され
た反射光が通る付近のマイクロレンズ（１３０ａx+1）
が同様な色を有するように配列されている。すなわち、
マイクロカラーフィルターアレー１３０ｃはロー方向に
同様な色を有するように配列されている。このように配
列することにより、入射光とモジュレーションされた光
との色相を一致させて所望のカラー画像を具現できる。
従って、水平配列された赤色、緑色及び青色カラーフィ
ルターを使用して一つのカラー画素を形成できる。
【００５５】本実施例においてはマイクロカラーフィル
ターアレー１３０ｃをマイクロレンズアレー１３０のフ
ィールドレンズ１１７側に位置させたが、通常マイクロ
レンズ（１３０ａ1、１３０ａ2、．．．１３０ａM+1）
のレンズ表面上に図４に示すような配列を有するように
カラーコーティング層を形成して前記マイクロカラーフ
ィルターアレー１３０ｃを構成できる。
【００５６】
【発明の効果】本発明の第１実施例によると、投射型の
画像表示装置の光学系において光路調節器の前面にマイ
クロレンズアレーを設けることにより、各画素単位別の
光モジュレーションをより容易にでき、入射光線をマイ
クロレンズにより集中反射させることによりスクリーン
に結ばれる像の明るさを増やす。
【００５７】また、従来に一つのストップのみを使用し
て入射光をモジュレーションさせる場合に光学系の設計
に制限があるが、マイクロレンズアレーを使用して画素
単位に光モジュレーションが可能であるために光学系の
設計自由度が高まる。
【００５８】本発明の第２実施例によると、光学系にお
いて光路調節器の前面にマイクロレンズアレーを設ける
ことにより、各画素単位別の光モジュレーションが可能
になり、入射光線をマイクロレンズによって集中反射さ
せることによりスクリーンに結ばれる像の明るさを増や
す。
【００５９】また、マイクロカラーフィルターを前記マ
イクロレンズに対応して設けることにより、従来にはカ
ラーを具現するために少なくとも３つの光路調節器を使
用しなければならなかったが、本実施例においては一つ
の光路調節器のみで容易にカラー具現が可能になる。
【００６０】本発明を実施例によって詳細に説明した
が、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属す
る技術分野において通常の知識を有するものであれば本
発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正また
は変更できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般的な投射型画像表示装置の光学系を
概略的に示した。
【図２】本発明の第１実施例による投射型画像表示装置
の光学系を概略的に示した。
【図３】本発明の第２実施例による投射型画像表示装置
の光学系を概略的に示した。
【図４】図３に示した画像表示装置において光路調節器
の各画素に対応する位置に赤色、緑色及び青色光が周期
的な配列に反射することを概略的に示した。
【符号の説明】
１１０ 光源 １１２ 集光ミラー １１４ 反射ミラー １１７ フィールドレンズ １１８ 投影レンズ １２０ 光路調節器 １２０ａ アクチュエーティドミラーアレーパネル １２０ｂ アクチュエータ部 １２０ｃ ミラー面部 １３０ マイクロレンズアレー １３０ａ レンズ部 １３０ｂ レンズ周辺部 １３０ｃ マイクロカラーフィルターアレー

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光線を集束して平行光を作る段階と、 前記平行光を集中する段階と、 前記集中された光線の光路を調節してスクリーンに画面
    を形成する段階で構成されたことを特徴とする投影方
    法。
  2. 【請求項２】 前記平行光をマトリックス状に配列され
    た画素単位に集中することを特徴とする請求項１に記載
    の投影方法。
  3. 【請求項３】 前記平行光をマトリックス状に配列され
    た画素のロー単位またはコラム単位に集中することを特
    徴とする請求項１に記載の投影方法。
  4. 【請求項４】 前記光線は光源で発生して１次的に反射
    したことを特徴とする請求項１に記載の投影方法。
  5. 【請求項５】 前記平行光をマイクロレンズアレーのマ
    イクロレンズを通過させて画素単位に集中させることを
    特徴とする請求項１に記載の投影方法。
  6. 【請求項６】 前記光路が調節された光線は前記マイク
    ロレンズのロー方向の付近のマイクロレンズを通過して
    画面を形成することを特徴とする請求項５に記載の投影
    方法。
  7. 【請求項７】 前記平行光を画素単位に集中させる段階
    前に前記平行光を特定の色相の光に選択する段階をさら
    に含むことを特徴とする請求項１に記載の投影方法。
  8. 【請求項８】 前記平行光を画素単位に集中させる段階
    後に前記平行光を特定の色相の光に選択する段階をさら
    に含むことを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表
    示装置。
  9. 【請求項９】 光線を発生する光源と、 前記光線を均一に集中させるための集中手段と、 前記集中手段を通過した前記集中された光線の光路を調
    節して画面を構成するための光路調節装置を備えること
    を特徴とする投射型画像表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記光源から発生した光線を反射させ
    る光反射手段及び該光反射手段により反射した光線を集
    束して平行光に変換して前記集中手段に入射させるため
    の平行光変換手段をさらに含むことを特徴とする請求項
    ９に記載の投射型画像表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記集中手段はマトリックス状に配列
    された画素単位に集中させる、マトリックス状に配列さ
    れた多数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレー
    であることを特徴とする請求項９に記載の投射型画像表
    示装置。
  12. 【請求項１２】 前記マイクロレンズアレーのマイクロ
    レンズを通過した画素単位に集中された光線は前記光路
    調節器により反射して前記マイクロレンズアレーの付近
    のマイクロレンズを通過して前記画面を構成するように
    前記マイクロレンズアレーを配置することを特徴とする
    請求項１１に記載の投射型画像表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記集中手段は、マトリックス状に配
    列された画素単位のロー単位に集中させる、ストライプ
    状に配列された多数のマイクロレンズを含むマイクロレ
    ンズアレーであることを特徴とする請求項９に記載の投
    射型画像表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記光路調節器により反射した光線が
    スクリーンに投影される前にスクリーン上に適正な大き
    さの画面を構成するための投影レンズをさらに備えるこ
    とを特徴とする請求項９に記載の投射型画像表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記光路調節装置は、多数のミラー
    面、該多数のミラー面をそれぞれ支持し駆動するための
    多数のアクチュエータ及び映像信号の印加を受けて前記
    アクチュエータを駆動するための多数のトランジスタを
    備えることを特徴とする請求項９に記載の投射型画像表
    示装置。
  16. 【請求項１６】 前記光路調節装置は、Ｍ×Ｎ個の画素
    に対応してマトリックス状に配列された多数のミラーか
    らなるミラー面を含み、前記集束手段のマイクロレンズ
    は（Ｍ＋１）×Ｎ個数がマトリックス状に配列され前記
    ミラーにより反射した光は対応するマイクロレンズのロ
    ー方向の付近のマイクロレンズを通過するマイクロレン
    ズアレーで構成されたことを特徴とする請求項９に記載
    の投射型画像表示装置。
  17. 【請求項１７】 前記マイクロレンズアレーに対応する
    位置にカラー画面を形成するために前記各マイクロレン
    ズに対応するカラーフィルターを有するカラーフィルタ
    ーアレーをさらに備えることを特徴とする請求項１６に
    記載の投射型画像表示装置。
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