KR100880282B1 - 화상 표시 장치 및 투사 광학 시스템 - Google Patents

Abstract

화상 표시 장치 및 투사 광학 시스템

화상 표시 장치는 광로 편향 소자의 위치 어긋남에 의한 투사 도트 위치 변동을 억제할 수 있고, 고품질인 화상을 얻을 수 있다. 공간 광 변조 소자(1)는 조명 광원으로부터 빛을 투사함으로써 화상을 표시한다. 투사 광학 시스템(3)은 공간 광 변조 소자(1)에 형성된 화상을 확대하고 투사한다. 광로 편향 소자(2)는 광간 광 변조 소자(1)와 스크린에 형성된 이미지 사이에서 제공되며 그에 따라 스크린 프레임 주기에 따라 광로를 편향시킨다. 광로 편향 소자(2)는 초고속으로 스크린(4)에 투사된 이미지를 위한 광로를 시프트 시켜서 외관상으로 화소의 수를 증가시킨다. 광로 편향 소자(2)는 투사 광학시스템 내부에 배치된다.

공간 광 변조 소자, 광로 편향 소자

Description

화상 표시 장치 및 투사 광학 시스템{IMAGE DISPLAY APPARATUS AND PROJECTION OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 화상 형성 장치에 관한 것이며, 보다 자세하게는, 프로젝션 디스플레이 등의 전자 디스플레이 장치에 응용 가능한, 화상 정보에 따라 광을 제어 가능한 다수의 화소를 갖는 소형의 화상 표시용 소자를 렌즈로 확대한 화상을 관찰하기 위한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

화상 정보에 따라 광을 제어 가능한 복수의 화소를 갖는 화상 표시용 소자를 투사 렌즈로 확대한 화상을 표시하는 화상 표시 장치로서는, 프론트 프로젝터, 리어 프로젝터 등의 호칭이 널리 사용되고 있다.

이 종류의 화상 표시용 소자로서는, CRT, 액정 패널, DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조) 등이 상품 으로서 개발, 사용되고 있으며, 또한 무기 EL, 무기 LED, 유기 LED 등도 연구되고 있다.

또한, 소형의 화상 표시용 소자를 렌즈로 확대한 화상을 표시하는 것이 아닌, 등배로 관찰하는 화상 표시 장치로서는, 이미 상술의 CRT, 액정 패널, 무기 EL, 무기 LED, 유기 LED 이외에, 플라즈마 디스플레이, 형광 표시관 등이 상품으로서 개발, 사용되고 있고, FED(필드 에미션 디스플레이), PALC(플라즈마 어드레싱 디스플레이)등도 연구되어지고 있다. 이들은 자발광형과 공간 광 변조기형의 2개로 크게 분류되지만, 어느 것이나 광을 제어 가능한 다수의 화소를 갖는 것이다.

이들의 화상 표시 장치의 공통 과제는 고해상도화, 결국은 대화소수화이다. 브로드캐스트의 표시를 목적으로 한 주사선 1000개 정도의 HDTV용의 표시 장치가 이미 상품화되었다. 또한 워크스테이션 컴퓨터의 고해상도 표시를 목적으로 한 주사선 2000개 정도의 개발품이 액정 패널을 이용한 기술로 발표되어 있다. 그러나, 화소수를 증가시키는 것은 액정 패널의 수율을 저하시키고, 또한 개구율이 감소하는 등에 의해, 비용이 증가하거나, 휘도나 콘트라스트(대비)가 저하하거나, 소비 전력이 증가하는 등의 문제를 갖고 있었다.

이들의 문제에 대처하기 위해, 일본 특허 제2939826호 공보, 특허 공개 평 제6-197297호 공보 등에는, 단일의 화상 표시용 소자를 이용하여 2배의 화소수를 갖는 인터레이 (엇갈림) 표시를 하는 화상 표시 장치가 기재되어 있다. 일본 특허 공개 평 제7-36504호 공보에는 단일의 화상 표시용 소자를 이용하여 4배 이상의 화소수를 갖는 표시 장치가 기재되어 있다. 이들은, 화상 표시용 소자로부터 출사한 광로를 시분할로 고속으로 편향시키고, 외관상 화소수를 증대시키는 방법, 소위 화소 시프트 방식이다. 일본 특허 공개 제2002-139792호 공보에는, 화상 전체를 광로 편향 수단에 의해 표시 영역을 배증시키고, 고해상화를 도모하는 기술이 기재되어 있다.

구체적으로 설명하면, 일본 특허 제2939826호 공보에 기재한 투영 표시 장치에서는, 표시 소자로부터 스크린에 이르는 광로의 도중에 투과광의 편광 방향을 선 회할 수 있는 광학 소자와 복굴절 효과를 갖는 투명 소자를 각각 적어도 1개 이상가지고, 표시 소자로 형성된 화상을 투사 광로 속에서 투영 화상을 시프트하는 수단을 설치하고 있다. 게다가 표시 소자의 개구율을 실효적으로 저감시켜, 표시 소자의 각 화소의 투영 영역이 스크린 상에서 이산적으로 투영되는 수단도 더불어 설치하며, 콘트라스트의 향상을 도모하고 있다.

일본 특허 공개 평 제6-197297호 공보에 기재한 액정 프로젝터에서는, 제어회로의 제어에 의해 가변형 프리즘의 유리판의 경사를 변위시키는 구성으로 되어 있고, 유리판이 상측으로 기운 경우에는 광축은 가변형 프리즘을 투과함으로써 소정의 각도만큼 아래쪽으로 굴절되며, 유리판이 아래쪽으로 기운 경우에는 소정의 각도만 상측으로 굴절되어 스크린 상에 투사된다. 즉, 프리즘의 설형 형상을 변화시킴으로써 투사 광학 시스템에의 입사 각도를 미소각 편향하여, 화소 시프트를 할 수 있다.

제어 회로의 제어를 수직 동기 신호 등과 동기하여 반복 행함으로써, 스크린 상에 투사되는 영상의 세로 방향의 해상도가 향상한다. 일본 특허 공개 제2002-139792호 공보에 기재한 화상 표시 장치에서는, 스크린과 광 편향 수단에 의한 편향 전후에서의 광축의 교점의 변위량이 각 교점을 통과하는 직선 상에서의 투영 화상인 화상 부재의 폭과 일치하도록 설정되고, 복수의 화상 부재를 소정 시간 간격마다 광 편향 수단에 의해 광 편향하는 것으로 전환 표시하는 것을 특징으로 한다. 광변조 소자에 의해 형성된 화상을 광 편향 수단에 의해, 화소수를 증가시키는 것이다.

도1은 광로 편향 소자를 이용하여 고속으로 화소를 시프트하고, 의사적으로 화소를 배증화하는 종래의 화상 표시 장치의 투사 광학 시스템에 대한 기본적인 구성을에 도시한다. 도2는 라이트 밸브와 투사 렌즈의 위치 관계를 도시했다.

도 1에서, 광로 편향 소자(2)는 라이트 밸브(1)와 투사 렌즈(5, 6)을 구비한 투사 광학 시스템 사이에 위치한다. 광로 편향 소자를 통과하는 빛은 스크린(4)에 투사된다. 광로 편향 소자(2)는 표시 화소 피치의 반 피치만큼 시프트시키는 만큼의 각도를 편향하는 기능을 갖고 있다. 이 경우, BF는 투사 광학 시스템의(3)의 투사 렌즈의 백 포커스이며, D는 액정 패널(라이트 밸브(1))과 광 편향 소자(2)의 간격(단, D<BF)이고 , P는 라이트 밸브(1)의 화소 피치이다.

광로 편향각은 간격(D)에 대해 매우 미소량이므로, 광로 편향 소자(2)로서는 편향각을 Δθ이 필요하다고 하면, 다음 관계가 성립된다.

tanΔθ≒sinΔθ≒ P/2·D

예를 들어, P= 14 ㎛, D= 30 ㎜이라고 하면, Δθ= 48.1초, 즉Δθ= 0.01336 deg가 된다. 반대로 Δθ가 결정되면, 시프트 량(ΔS)은 P/2= D·sinΔθ으로 계산된다.

P/2의 값은 D의 값에 비례하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 라이트 밸브(1)와 광로 편향 소자(2)의 위치 관계가 시프트 량(ΔS)에 영향을 주는 것을 알 수 있다.

한편, 종래의 화상 표시 장치의 조립 공정에서는 라이트 밸브나 각종 프리즘 부품, 투사 렌즈 등을 투사 장치 패키지에 어셈블리할 때, 조정 공정을 없애고, 부품 공차, 조립 공차를 엄격히 하여 성능을 확보하는 것도 가능하다. 그러나, 부품 적재만으로 성능을 내도록 공차 배분을 하는 것은 부품 비용이나, 그에 따른 비용이 매우 높게 되고, 비현실적이다.

실제로, 각종 부품 정밀도, 배치 정밀도 등이 있는 정도 허용 범위를 가지고, 최종적으로 물체면에 대응하는 라이트 밸브를 광축 방향으로 이동하는 소위 포커스 조정에 의해, 스크린 상에 투사 화상 성능을 확보시키는 것이 행해지고 있다. 이러한 현상에 있어서, 광로 편향 소자(2)가 종래의 화상 표시 장치와 같이, 투사 렌즈(5)와 라이트 밸브(1) 사이에 배치되어 있는 경우에 대해 검토했다.

예컨대, D= 30 ㎜, P= 14 ㎛, Δθ= 48.1초의 편향각을 갖는 편향 소자를 설정한 경우, 편향 소자의 위치 설정 오차가 ±0.5 ㎜ 정도의 패널의 포커스 조정 범위를 갖게 하면 한다. ±0.5 ㎜은 30 ㎜에 비해서는 이 때, 3.4％의 값이 된다.

따라서, 만약에 편향 소자가 고정된 상태로 패널의 광축 방향의 위치 조정을 행한 경우, 시프트 오차가 7 ㎛에 비해, 3.2％, 즉, 0.22 ㎛의 오차가 생기는 것이 된다. 이 값은 매우 작은 값이지만, 라인 앤드 스페이스 표시 등으로 홀수 도트를 ON으로 할 것인지 짝수 도트를 ON으로 할 것인지로, 선폭이 미묘히 다르고 표시되는 경우 문제가 된다.

도 2에서는, 이 문제점을 설명하기 위해 과장하여 표시하고 있다. 라이트 밸브(1) 상의 0의 위치 화소는, 실선으로 그리는 광속으로 광로 편향 소자(2)를 향해, 실선과 파선의 2 방향으로 고속으로 스위칭되어, 마치, "0'"의 위치 화소의 상을 투사 렌즈로 스크린 상에 투사한 것처럼 된다. 화소 시프트 량은 도2에 도시한 A에 해당하는 량이다

그러나, 라이트 밸브(1)의 초점 정렬에 의해, 파선의 위치에 라이트 밸브(1)가 조정되었다고 하면, 투사 렌즈(5)에서 본 라이트 밸브(1) 상의 화소 시프트 량은 A+Δ의 값이 되며, 화소 시프트 량이 변동해 버리는 것을 알 수 있다. 게다가 화소 시프트하는 시간은 광로 편향 소자(2)의 구동 시간에 의존하고 있기 때문에, 이 시간 내의 표시 누설이 적지 않게 존재하여 이 누설되는 광이 해상도의 열화에 영향을 주고 있었다. 이 열화를 막기 위해, 종래에 있어서는 조명광을 컷트하거나 하였지만 광의 유효 이용의 관점에서는 보다 향상이 요구되고 있으며, 개선의 여지가 있었다.

도3은 광로 편향 소자가 투사 광학 시스템과 공간 광변조 소자 사이에 위치하는 종래의 구조를 도시하고 있다는 것을 유념하여야 한다.

본 발명의 일반적인 목적은 상술한 문제를 제거하는 개선되고 유용한 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 좀 더 구체적인 목적은 광로 편향 소자의 위치 오프셋에 의한 투사 도트 위치 변동을 억제할 수 있고, 고품질인 화상을 얻을 수 있는 화상 표시 장치 및 투사 광학 시스템의 제공을 그 주된 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 측면에 따라서, 화상 표시 장치가 제공되며 상기 장치는: 조명 광원; 화상을 표시하는 공간 광변조 소자; 상기 공간 광변조 소자 상에 형성된 화상을 확대하고 투사하는 투사 광학 시스템; 상기 투사 광학 시스템으로 스크린 상에 형성된 화상과 상기 공간 광변조 소자 사이에 있어, 스크린 프레임 주기에 따라 투영 화상의 광로를 편향하는 광로 편향 소자를 포함하고, 상기 광로 편향 소자는 투사 화상의 광로를 고속으로 시프트시키며, 외관상 화소수를 증가시키고, 상기 투사 광학 시스템의 내부에 배치된다.

상술한 발명에 따라서, 광축 방향의 촛점 맞춤이 공간 광변조와 광로 편향 소자 사이의 관계를 유지하면서 수행될 수 있다. 그러므로 스크린 상의 화소의 시프트의 양의 변동은 제거될 수 있으며, 보다 선명한 화소가 획득된다.

본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서, 상기 광로 편향 소자가 상기 투사 광학 시스템의 조리개 위치 또는 조리개 위치 근방에 배치된다. 게다가, 광로 편향 소자는 반사형의 광로 편향 소자일 수 있다. 대안으로 광로 편향 소자는 검류계 거울일 수도 있다. 대안으로 광로 편향 소자가 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원적으로 배열한 거울 어레이일 수 있다.

본 발명에 따른 광로 편향 소자에서, 적어도 2 조의 광로 편향 소자를 포함하고, 상기 소자 각각은 화소를 상호 직교하는 방향으로 고속으로 시프트 시키도록 한 방향으로 시프트를 행한다.

본 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 상기 광 편향 소자는 제1 및 제2 광 편향 소자를 포함하고, 제1 편향 소자는 화소를 화소 피치 미만이 되는 시프트 량 만큼 편향시키며, 제2 편향 소자는 화소를 유효 화소 영역에 해당하는 시프트 량 만큼 편향시키며, 그에 따라 외관상 표시 화소수 및 표시 영역을 증가시킨다.

본 발명에 또 따른 측면에 따른 화상 표시 장치에서, 상기 장치는: 조명 광원; 광로 편향 소자는 조명 광원 화상을 표시하는 공간 광변조 소자; 상기 공간 광변조 소자 상에 형성된 화상을 확대 투사하는 투사 광학 시스템; 상기 투사 광학 시스템으로 스크린 상에 형성된 화상과 상기 공간 광변조 소자 사이에서 제공되며, 스크린 프레임 주기에 따라 투영 화상의 광로를 편향하며 투사 화상의 광로를 고속으로 시프트 시켜서 외관상 화소수를 증가화시키는 광로 편향 소자를 포함하는 화상 표시 장치에 있어서, 스크린의 종횡비는 상기 광로 편향 소자에 의해 얻어지는 화소 시프트의 량을 세로 및 가로 방향 중 하나에서 복수의 화소수 이상으로 설정하고 또한 세로 및 가로 방향 중 다른 하나에서 배열 화소수 미만으로 설정하여 변화된다. 상기 언급한 발명에 따라서, 광간 광 변조 소자의 효과적인 화상 표시 영역이 고화질 화상을 형성하도록 증가된다.

상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 화상이 외관상 서로 겹쳐지는 표시 스크린 중앙 부분에서, 외관상 중앙 부분의 화소 밀도가 증가하도록 화소의 시프트 량은 화소 피치 이하만큼 증가된다.

추가로, 상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 다중 스크린 표시가 상기 광로 편향 소자에 의해 얻어지는 화소 시프트 량을 화소 시프트 방향으로 화소 배열폭보다 크게 함으로써 수행된다.

상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 적어도 2 조의 광로 편향 소자를 포함하고, 상기 소자 각각은 화소를 상호 직교하는 방향으로 고속으로 시프트 시키도록 한 방향만 시프트를 행한다.

상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 상기 광로 편향 소자는 제1 및 제2 광로 편향 소자를 포함하고, 제1 편향 소자는 화소를 화소 피치 미만이 되는 시프트 량 만큼 편향시키며, 제2 편향 소자는 화소를 유효 화소 영역에 해당하는 시프트 량 만큼 편향시키며, 그에 따라 외관상 표시 화소수 및 표시 영역을 증가시킨다.

추가로, 본 발명의 또 다른 측면에 따라서 공간 광변조 소자로 광변조된 광을 피투사면에 투사하는 투사 광학 시스템이 제공되며, 상기 시스템은: 다수의 렌즈; 광로 편향 소자; 상기 광로 편향 소자를 구동시키는 구동부를 포함하며, 상기 광로 편향 소자는 공간 광변조 소자측의 렌즈와 피투사면측의 렌즈 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라서, 반사형 광로 편향 소자가 광학 시스템에서 제공되며, 이는 광로가 접혀지는 구조에 적합한 컴팩트한 구조를 달성한다.

상기 언급한 발명에 따른 투사 광학 시스템에서은 조리개 부재를 추가로 포함하고, 상기 광로 편향 소자는 상기 조리개 부재에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 한다. 대안으로 상기 언급한 발명에 따른 기재한 투사 광학 시스템은 조리개 부재를 추가로 포함하고, 상기 광로 편향 소자는 상기 조리개 부재에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 언급한 발명에 따른 투사 광학 시스템에서, 상기 광로 편향 소자는 거울 및 상기 거울을 구동하는 구동부를 포함하며, 상기 구동부에 의해 상기 거울의 거울면과 광축의 경사 각도를 변화시킴으로써 광의 투사 방향을 편향하는 것을 특징으로 한다. 상기 거울의 경사각은 적어도 2축 방향으로 변화할 수 있다.

상술한 발명에 따른 투사 광학 시스템에 있어서, 상기 광로 편향 소자는 2개의 광로 편향 소자에 의해서 광로가 편향되는 방향이 상호 직교하도록 배열된 2개의 광로 편향 소자를 포함한다.

추가로, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 화상 표시 장치에 있어서 상기 장치는: 상술한 투사 광학 시스템; 및 공간 광변조 소자에 빛을 투사하는 조명 광원을 포함한다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 이상의 상세한 설명으로부터 명백하여 질 것이다.

도1은 종래의 화상 표시 장치의 투사 광학 시스템의 기본 구조를 도시한 도면.

도2는 라이트 밸브와 투사 렌즈 사이의 위치 관계를 도시하는 도면.

도3은 투사 광학 시스템과 공간 광변조 소자 사이에 배치된 광로 편향 소자의 종래의 구조를 도시한 도면.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시에서 제공되는 투사 광학 시스템을 도시한 도면.

도4B는 광로 편향 소자에 의해 광로 편향을 상태를 도시한 도면.

도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시에서 제공되는 투사 광학 시스템을 도시한 도면.

도6은 광축 방향에서 본 광로 편향 소자 및 조리개 부재를 도시한 도면

도7은 화소 피치와 같거나 작은 시프트 량으로 외관상 해상화 표시를 수행하는 광로의 경로를 도시한 도면.

도8은 시프트 방향으로 스크린 크기 이하의 양만큼 시프트 함으로써 스크린 크기를 증가시키는 광로의 상태를 도시한 도면.

도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도12는 검류계 거울에 의해 반사된 빛의 편향 방향이 2 방향 사이에서 전환되는 상태를 도시한 도면.

도13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수생되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도14A는 본 발명의 제11 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도14B는 도14A의 점선 원형 부의 확대도.

도15A는 본 발명의 제12 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도15B는 도15A의 점선 원형 부의 확대도.

도16A은 본 발명의 제13 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수생되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도16B는 도16A의 점선 원형 부의 확대도.

도17은 본 발명의 제14 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.

도18은 본 발명의 제15 실시예에 따른 화상 표시 장치의 광학 시스템을 도시한 도면.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치를 도 4A 및 도4B를 참고하여 설명한다. 일부는 도1에 도시된 것의 일부와 동일하다는 것을 염두에 두어야 한다. 1 내지 3은 동일한 도면 부호가 부여되었다.

도4A에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치(10)는:조명 광원(도시하지 않음); 화상을 표시하는 공간 광변조 소자로서의 라이트 밸브(1); 라이트 밸브(1) 상에 형성하는 화상 신호에 따라 광로를 편향하는 광로 편향 소자(2); 및 투사 광학 시스템(3)을 포함한다. 상기 광로 편향 소자(2)는 투사 광학 시스템(3)의 내부에 배치되어 있다.

투사 광학 시스템(3)는 액정이나 반사형 도트 매트릭스 액정이나 디지털 마이크로 거울 디바이스 등의 공간 광변조 소자로 광변조된 광을 피투사면(스크린 등)에 투사하는 광학 시스템로서, 복수의 렌즈, 조리개, 거울, 프리즘, 편광 변환 광학 시스템, 조명 광학 시스템 등으로 이루어진다. 또한 투사 광학 시스템(3)의 구성은 도4A 및 도4B에 기재한 구성에 한정되지 않고 일반적으로 투사 광학 시스템라고 불리는 것을 포함한다. 특히 프로젝션 디스플레이 등으로 사용되는 투사 광학 시스템으로서 광로가 되접어 꺾인 형태의 투사 광학 시스템이 일반적으로 알려져 있지만, 상기 투사 광학 시스템도 본 발명에 따른 투사 광학 시스템에 포함된다.

도4A 및 도4B에 기초하여, 본 실시예에 따른 화상 표시 장치의 동작을 설명한다. 라이트 밸브(1)상의 각각의 화상 위치(f1, f2, f3)는 투사 광학 시스템(3)에 의해 반전하여 위치(f'1, f'2, f'3)에서 스크린면(4)에 투사된다. 본 실시예에서, 렌즈 배열은 투사 광학 시스템(3)이 공간상을 연결하지 않고 스크린 면에서 도립상을 형성시키는 경우이다.

투사 광학 시스템(3)는 설계에도 따르지만, 많은 경우에 조명광의 반사광을 효율적으로 받아들이고 투사 스크린에서의 조도 균일성을 확보하기 위해 물체면(라이트 밸브(1)면) 상에 위치하는 텔레센트릭 광학 시스템이 많이 채용되고 있다. 텔레센트릭 광학 시스템에서, 라이트 밸브(1) 상의 각 화상 위치로부터의 주광선은 상호 평행이 된다. 이러한 광학 시스템에서는, 발산적으로 넓어진 광속을 제1 단계 광학 시스템에 의해 수속시키고, 렌즈계 내부에서는 라이트 밸브(1)로부터의 반사 발산 광속보다 작은 각도로 굴절된 광로를 통과하여, 광학 시스템 출사측 최종면으로부터 나간 광속을 스크린면(4) 상에 결상시키고 있다.

즉, 투사 장치에 채용되어 있는 종래의 텔레센트릭 투사 광학 시스템에서는, 광학 시스템의 내부에서의 광선이 진행하는 각도가, 물체면 상(라이트 밸브(1) 상)의 화상 정보(화소 위치 정보)로써 대응한다.

도4A는 내부에 거의 평행이 되는 광로를 그리는 투사 광학 시스템(3)의 개략도를 도시하고 있다. 도4B는 광로 편향 소자(2)로 광로를 편향시키는 모습을 도시 한다.

광로는 광학 시스템의 내부에서 미소 각도만큼 광로를 편향하여, 스크린면(4) 상에서 원하는 화소 시프트(시프트 량Δ)를 행한다. 화소 시프트 방향은 수평 방향, 수직 방향, 및 수평 및 수직 방향을 조합시킨 방향 및 경사 방향 중 한 방향이다, 상기 화소 시프트에 의해 고해상화가 도모된다.

투사 광학 시스템(3)같이 텔레센트릭 광학 시스템을 채용한 다수의 투사형 표시 장치에서, 라이트 밸브(1) 상의 화소 위치 정보는 광로 내에서의 주광선의 각도 정보로서 대응하는 것이 가능하다. 광학 시스템 내부에 종래로부터 있는 광로 편향 소자(2)를 배치함으로써, 종래로부터 있는 구동 방법을 적용함으로써 용이하게 화소 시프트를 실현할 수 있고, 고선명, 고해상인 화상을 얻는 것이 가능해진다. 다른 이점으로서는, 라이트 밸브(1)의 위치 조정에 의한 화소 시프트 량의 변화가 종래 기술보다 작아진다는 점이다. 이것은, 투사 광학 시스템(3)로 광로가 거의 평행이 되는 위치에 광로 편향 소자(2)를 배치한 경우에 가장 효과가 있다.

도시하지 않았지만, 화상 표시 장치(10)는 그 외에, 효율적으로 조명광을 라이트 밸브(1)로 유도하는 조명 광학 시스템나, 컬러 화상을 얻기 위해 작상계 등을 갖고 있다. 단일의 패널[라이트 밸브(1)]에 R, G, B 컬러 조명광을 시간 순차로 조명하여, 사람의 시각 상에서는 RGB의 표시 전환이 판별할 수 없을 정도로 고속으로 전환하고, 컬러 화상을 형성시키는 소위 컬러 시켄셜 방식을 채용할 수 있다.

또한, R, G, B 각 색에 대응한 라이트 밸브(1)에 RGB 광을 각각 조사하여, 다이클로익 프리즘 등으로 합성한 화상을 화소를 어긋나게 하여 확대 투사하는 방 식으로 하여도 좋다. 본 실시예에 따른 화상 표시 장치(10)에 적용할 수 있는 조명 광원으로서는, 할로겐 램프, 크세논 램프, 메탈 할로겐화물 램프, 초고압 수은 램프 등이 있다. 또한, LED 램프, LD 등의 단색광도 적용 가능하다. 고광도인 백색 LED 등도 조명 광원으로서 적용하여도 좋다.

고효율인 조명 효율을 얻을 수 있도록 조명 광학 시스템을 탑재하여도 좋다. 조명 광학 시스템의 구체예로서는, 초고압 수은 램프 등, 광원 근방에 배치된 반사경(광원과 일체로 되어있음)이 있다.

반사경에 의해 반사되어 지향성을 갖는 광속을 인터그레이터(integrator) 광학 시스템(플라이 아이 렌즈 쌍)이라 불리는 조도 균일화 수단에 의해 패널면 상에 균일한 조명 분포를 얻을 수 있도록 조명 광학 시스템을 탑재하여도 좋다.

또한, 적용할 수 있는 라이트 밸브(1)로서, 투과형 액정 패널, DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조) 패널 등이 있다. 도시하지 않았지만, 반사형 타입의 액정 라이트 밸브를 이용하는 경우는, 편광빔 분할기(PBS)로 조합한 조명 광로와 투사 광로의 분리 수단을 이용하는 등으로보다 효율 좋은 조명이 가능해진다.

DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스톨멘트사 제조) 패널을 라이트 밸브로서 탑재하는 경우에는, 경사 입사 광학 시스템나, 전반사 프리즘을 사용한 광로 분리 등이 채용된다. 편광 의존성이 없는 라이트 밸브를 이용하는 경우에는, 광로 편향 소자(2)로서 검류계 거울나, 미소 마이크로 거울 어레이 등을 이용하는 것이 광 이용 효율의 관점에서 적합하다. 이와 같이, 라이트 밸 브(1)의 종류에 따라 적절한 광학 시스템을 채용하면 좋다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명한다. 제2 실시예서는, 제1 실시예의 구성에 추가로, 광로 편향 소자(2)를 도5에 도시한 투사 광학 시스템(3)의 조리개 위치 또는 조리개 위치 근방에 배치된다.

도6은 투사 광학 시스템(3)에서 조리개 위치에 배치한 조리개 부재(8)를 도시한다. 도6에 도시한 바와 같은 조리개 부재(8)를 사용함으로써, 조리개 위치와 광로 편향 소자를 배치하는 위치가 일치한다. 도6에 도시하는 조리개의 형태는 어디까지나 하나의 실시예이며 조리개는 원형에 제한되지 않는다. 예를 들어, 스크린 사이즈에 대응한 구형 개구라도 좋고, 타원 개구라도 좋다.

라이트 밸브(1) 상의 모든 화소부터의 광속이 광로 편향 소자(2)의 투과면 유효 영역 내가 되므로, 광로 편향 소자(2)의 면내의 변동(광로 편향 각도의 위치 변동 등)의 영향을 거의 받지 않게 된다. 광로 편향 소자를 투사 렌즈와 라이트 밸브 사이에 배치하는 종래 기술에서는, 도 4A에 도시한 라이트 밸브(1) 상의 화소 예컨대 f1 및 f2의 광속은, 라이트 밸브(1)로부터 발생한 직후에서는 공간적으로 동일해 지지 않고, 각각의 화소가 통과하는 광로 편향 소자(2)의 위치가 다르다.

즉, 광로 편향 소자(2)를 투사 렌즈와 라이트 밸브 사이에 배치된 종래 방식에서는, 광로 편향 소자(2)의 면내의 변동을 받기 쉽게 된다고 하는 문제점이 있었다. 그러나 조리개 위치 또는 조리개 위치 근방에 배치함으로써 그 변동을 평균화시키는 효과를 얻을 수 있고, 화소 시프트 량의 균일화를 도모할 수 있다.

도 7에 기초하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명한다. 제3 실시예에서는, 편향각을 크게 잡을 수 있도록 하여 설정의 자유도를 향상시키고, 또한, 광학 시스템의 컴팩트화를 도모하는 것을 목적으로 하고있다. 본 실시예에서는, 광로 편향 소자(2)를 투사 광학 시스템(3) 내에 배치하는 구성에 더하여, 광로 편향 소자(2)를 반사형으로 하고 있다.

동작으로서는, 광로 편향 소자(2)에 의해 반사 광로가 미소 각도 편향되어, 스크린면(4) 상에 원하는 화소 시프트를 생기게 한다. 이를 인간의 시각으로 느낄 수 없는 시간 내에서 고속 시프트를 행함으로써, 외관상 고해상화가 달성된다. 도 2에서는 화소 시프트의 모습을 설명하기 위해 과장 표시하고 있다.

광로 편향 소자(2)를 투사 광학 시스템(3)와 라이트 밸브(1) 사이에 배치한 종래의 구성에서, 광을 되접어 꺾는 공간이 광로 편향 소자(2)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 필요하다. 그러므로 도3에 도시한 바와 같이 광로 편향 소자(2)를 배치하면, 조명광과 결상광을 분리하기 위한 프리즘이나, 색 합성용의 프리즘 등, 다른 광학 부품을 배치하기 위한 여유도가 현저하게 손상된다. 그 때문에, 백 포커스가 긴 광학 시스템이 필요하게 된다.

이와 같이 라이트 밸브(1)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 광로 편향 소자(2)를 배치하는 종래의 구성에서는, 백 포커스를 충분히 길게 할 수 있으면, 반사 형광로 편향 소자를 배치하는 것이 가능하다. 그러나, 실제로 투사 렌즈까지의 공간은 광로 분리용의 PBS나 다이클로익 프리즘 등의 광학 부품이 차지하고 있으며, 실질적으로, 반사 형광로 편향 소자를 라이트 밸브(1)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 배치하는 것은 할 수 없었다.

반면에, 본 실시예와 같이 반사 형광로 편향 소자(2)를 광학 시스템 내부에 배치하는 것으로, 레이아웃 상의 문제점도 일거 해결할 수 있었다. 또한, 되접어 꺾인 광학 시스템이 되므로, 투사 광학 시스템(3)의 컴팩트화도 도모할 수 있다.

게다가, 광로 편향 소자(2)를 투사 광학 시스템(3)의 내부에 설치함으로써, 다음과 같은 이점도 있다. 도8에 도시한 바와 같이, 유효 화소 영역에 해당하는 화소 시프트를 행하는 경우에는, 위치 프레임의 선두 라인(스크린4 상에서 점선으로 표시한 화상의 최하 라인)과 최종 라인(스크린4 상에서 실선으로 표시한 화상의 최상 라인)이 순조롭게 이어지도록 화소 시프트 량을 크고, 더구나, 정밀도 좋게 확보할 필요가 있다. 즉, 화상이 이어지는 부분을 판별할 수 없도록 화소를 맞출 필요가 있지만, 광로 편향 소자(2)를 광학 시스템의 내부에 배치함으로써, 광로 편향 소자(2)의 면내 변동의 영향을 없앨 수 있어, 이어지는 부분에서도 정밀도 좋은 시프트 량을 확보하는 것이 가능해진다.

도9에 기초하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명한다. 본 실시예에서는, 표시 영역을 확대할 수 있고, 라이트 밸브의 표시 화소수를 유효하게 이용하여, 해상도를 떨어뜨리지 않고 종횡비를 변화시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고있다. 상기 목적의 달성을 위해, 광로 편향 소자(2)에 의한 화소 시프트 량을 라이트 밸브(1)의 복수의 화소 시프트로 하여, 외관상 스크린 사이즈를 변화시켰다.

도9는, 화소 시프트하지 않는 스크린(1)과, 화소 시프트한 상태의 스크린(2)을 도시하고 있다. 양 스크린은 (3)으로 나타낸 시프트(ΔS)의 양에 의해 겹쳐진 다. 도면 중의 □는 모식적으로 화소를 도시한다. 또한, 도면 중의 □의 1변의 길이는 공간 광변조 소자로 광변조된 광은 마이크로 렌즈 등에 의해 화소 축소되어 있기 때문에, 공간 광변조 소자의 1변의 길이의 거의 절반으로 되어 있다.

화소 시프트 방향은 스크린 가로 방향으로 설정하여, 라이트 밸브(1)의 종횡비가 가로 4: 세로 3의 비율인 것을, 가로 16: 세로 9의 비율이 되도록 가로 방향에 시프트한 모습을 나타낸다. 그 결과, 스크린(1)과 스크린(2)의 프레임이 겹쳐진 부분(5)이 생기지만, 여기서의 표시 화상은 마치 동일 화상이 되도록 화상 처리에 의해 라이트 밸브(1)의 표시를 전환하면 좋다.

도10에 기초하여, 본 발명의 제5 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는 표시 영역을 확대함과 동시에, 중앙 부분의 외관상의 해상도를 향상시켜, 보다 고품질인 화상 표시를 가능하게 하는 것을 목적으로 하고있다.

상술한 제4실시예에서, 겹쳐진 부분(5)을 추가로 1/2화소 시프트함으로써 도 8이 겹쳐진 영역(6)의 화소 밀도를 배증시킬 수 있다. 이 수법에 의해, 특히, 텔레비전 등 중앙 부분의 해상도를 올리는 것이 가능해진다.

다음으로, 본 발명의 제6 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 표시 영역을 배증시켜 고해상화를 행하는 것, 또한, 2 스크린 독립의 표시도 가능하게 하여 화상 표시 장치의 사용성을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.

상술한 제5 실시예의 구성에서는, 정확히 화소를 맞추는 것이 필요하지만, 완전히 표시 영역을 분리할 때까지 화소 시프트를 행하도록 하여도 좋다. 즉, 도11 에 도시한 바와 같이, 스크린(1) 및 스크린(2)이 서로 가로방향으로 완전히 분리된 다. 이 경우, 예컨대 도11에 도시한 바와 같이, 완전히 표시 영역을 분리하는 편향각으로 설정하면 좋다. 상하 방향이더라도, 좌우 방향이더라도, 경사 방향이더라도 좋다.

2 스크린 표시가 가능해지므로 여러 가지 용도에 적용 가능해진다. 또한, 좌우 별도의 표시를 행하는 것도 가능해진다. 추가로, 좌우의 시차를 응용한 입체 영상 표시에도 적용 가능하다. 그러므로, 단순히 2 개의 분리된 스크린 표시라면, 2 스크린의 이어지는 부분을 화소 피치 레벨로 맞출 필요도 없어진다.

도7, 도8, 도12에 기초하여, 본 발명의 제7 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 편광을 취급할 필요를 없애고, 광의 이용 효율을 향상시키는 것을 목적으로 하고있다.

상술한 제5 및 제6 실시예의 구성에서, 광로 편향 소자(2)로서, 검류계 거울을 이용한 것을 특징으로 한다. 종래의 액정 부재를 이용한 광로 편향 소자에서는, 편광 의존성을 이용한 스위칭을 행하고 있었으므로, 라이트 밸브로서 액정 패널 등과 조합한 구성이 적합했다. 본 실시예의 구성을 채용함으로써, 마이크로 거울 디바이스(DMD: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조)를 이용한 반사형 라이트 밸브와 조합하는 것도 용이하게 된다. 즉, 편광 변환 광학 시스템나, 조명광과 투사 결상광을 분리하는 편광 분리 소자(PBS) 등으로 말해지는 소자가 불필요하게 되고, 보다 간단한 광학 시스템을 실현할 수 있다.

도12는 라이트 밸브(1)로부터의 반사광을 광로 편향 소자로서의 검류계 거울(7)에 의해 편향 방향을 2 방향으로 고속으로 전환하는 모습을 도시하고 있으며, 이 2 방향의 광로를 실선과 파선으로 도시하고 있다. 이때 도시한 바와 같이, 검류계 거울(7)의 지점 근방과, 지점으로부터 떨어진 위치로 반사 위치가 다르다. 즉, 광학 시스템이 편심계로 되어, 미소 각도의 변화에서는 문제가 되지 않는 화상 열화가 편향 각도를 크게 설정해야 하는 프레임 단위의 화소 시프트에 의한 고해상의 화상 표시 장치에서는, 투사 성능을 열화시키는 요인이 되고 있었다.

이 광로차를 없애는 수단으로서 DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조)를 채용함으로써, 미소인 영역마다 반사 각도를 백 포커스 수 있으므로, 도12에 나타낸 것과 같은 파선과 실선처럼 반사 위치가 다른 현상이 없어지고, 나아가서는, 투사 광율계에 의한 열화를 막는 것이 가능해진다.

DMD(마이크로 거울 디바이스: 등록상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조)는 매우 스위칭 속도가 고속이고, 수μ∼수십μ·sec의 기계적 스위칭 속도를 갖고 있으며, 화소 시프트 중의 표시 상태는 거의 무시할 수 있다. 액정을 사용한 광로 편향 소자에서는, 편향시키고 있는 즉 시프트하고 있는 시간만큼 표시시키지 않은 연구, 즉 차광(조명측에서 고속으로 차광하거나, 라이트 밸브로 OFF 하거나)하여 외관상의 해상도의 열화를 막고 있었다.

반면에 본 실시예와 같이, DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스톨멘트사 제조)를 광로 편향 소자로 사용함으로써 이러한 차광은 불필요해진다. 또한, DMD(마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스톨멘트사 제조)는 몇 번에서 몇십 번이라도 거울 편차각을 실현할 수 있으므로, 프레임 전체를 시프트하기 위해서는 매우 적합한 디바이스가 된다.

도7은 화소 피치 이하의 시프트에 의해 외관상 고해상 표시를 행할 때의 광로의 모습을 도시하고 있다. 도8은 시프트 방향의 스크린 사이즈 이상으로 시프트하여, 스크린 사이즈를 증대시켰을 때의 광로의 모습을 도시하고 있다.

본 발명의 제8 실시예에 기초하여 이하 설명한다. 본 실시예에서는, 대직경 거울에 의한 광로 편향 소자의 문제점이었던 반사 위치 변화를 막고, 고품질인 화상을 제공한다. 추가로 고속 구동이 고속인 화소 시프트를 행하기 위한 광로 편향 소자의 미소 거울화에 의해 실현된다. 또한, 종래 기술에서 필요한 차광 등을 필요로 하지 않고 광 이용 효율의 향상을 보다 도모하는 것을 목적으로 하고있다.

특히, 본 실시예에서, 상술한 제5, 제6 실시예에서의 구성의 광로 편향 소자(2)로서 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원적으로 배열한 거울 어레이로 한 것을 특징으로 한다. 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원적으로 배열한 거울 어레이로서는, 라이트 밸브로서도 많이 이용되고 있는 DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스 투르먼트사 제조) 등이 대표적인 디바이스이며, 이 소자를 광로 편향 소자로서 이용한 것을 특징으로 한다.

도13에 기초하여 제9 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 제7 실시예의 목적에 더하여, 저비용으로 유효 화소수의 증대, 고선명화를 실현하는 것을 목적으로 하고있다.

본 실시예에서는, 화소 수의 증가하는 방향이 상호 직교하는 방향으로 설정되었다. 특히 도13에 도시한 바와 같이, 화소수는 종횡으로 각각 2배, 총 4배의 화 소수가 되도록 했다. 도13에 투사 스크린 상에서의 표시 영역이 확대된 모습을 도시한다. 세로 방향에는 세로 방향의 유효 화소수×화소 피치 분을, 가로 방향에는 가로 방향의 유효 화소수×화소 피치 분을 스크린 상에서 시프트하여 표시 영역을 4배, 화소도 4배로 하고 있다.

화소 시프트 구동하지 않는 경우는 (1)의 표시만큼 밖에 보이지 않는다. 그러나 고속으로 화상 시프트를 반복하여, (2)로부터 (4)의 위치에 따른 화상 신호를 동기시킨 라이트 밸브 구동을 행함으로써, 표시 영역을 확대시키고 있다.

다음으로, 본 발명의 제10 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 제7 실시예의 목적에 더하여, 저비용으로 유효 화소수의 증대, 고선명화를 실현하는 것을 목적으로 하고 있다.

구체적으로는, 미소 각도의 편향을 행하는 광로 편향 소자(2)에 의해, 화소 피치 미만의 시프트에 의한 화소 배증 효과와, 라이트 밸브(1)의 유효 화소 상당의 화소 시프트에 의해, 표시 영역을 배증하는 소자를 양쪽 다 가지고 외관상의 화소수를 증가시킨 것을 특징으로 한다. 화소를 반 피치 시프트 시키기 위한 것을 광로 편향 소자(2A), 라이트 밸브(1)의 유효 화소에 해당하는 시프트를 행하는 것을 광로 편향 소자(2B)라고 하면, 광로 편향 소자(2A, 2B) 모두 라이트 밸브(1)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 배치하는 구성, 한쪽을 투사 광학 시스템(3)의 내부에 배치하는 구성, 양쪽을 투사 광학 시스템(3)의 내부에 배치하는 구성, 각각의 소자가 반사형인지 투과형인지의 합계 8 개의 조합이 생각된다. 광로 편향 소자(2A)를 투사 광학 시스템(3)의 바로 앞에, 광로 편향 소자(2B)를 투사 광학 시스템(3)에 배 치하는 구성이 가장 레이아웃 상 유리하다.

도14A는 전체 스크린을 나타내고 있으며, 도14B는 도14A의 점선에 의한 둘러쌍인 부분(11)을 확대한 모습이다. 패널 사이즈는 좌우로 이등분한 세로 길이의 표시 영역에 해당하는 종횡비로서, 광로 편향 소자(2)에 의해 원하는 종횡비가 되는 스크린 사이즈를 얻는다. 가로 방향은 화소의 반피치 고속으로 시프트하여 합계 4배의 화소를 표시시킨다(제11 실시예).

상기 각 실시예는, 일례로서, 세로와 가로의 관계는 역회전하여도 좋다. 또한, 동일한 방향이더라도 효과가 있다.

도10은 제12 실시예를 도시하고 있으며, 세로 방향으로 스크린 영역을 시프트하고, 가로 방향은 화소를 반 피치 시프트 했다.

도16A 및 도16B는 본 발명의 제13 실시예를 도시하고 있다. 가로 방향으로 스크린 사이즈 이상의 시프트에 의한 2 스크린 표시와, 1/2화소 시프트에 의한 조합에 의해 고해상화와 표시 사이즈 확대를 양립시킨 예이다.

도17은 본 발명의 제14 실시예를 도시하고 있다. 제14 실시예에서, 종횡비를 바꾸는 방향의 복수 화소 시프트와, 그 시프트 방향에 직교하는 방향으로 1/2화소 피치 시프트하여 고해상화를 행한 경우의 예이다. 도시는 하지 않았지만, 미소 각도를 편향하는 광로 편향 소자(2)를 경사 방향으로 시프트시켜 화소 밀도를 배증시켜도 좋다.

광로 편향 소자가 DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조) 등의 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원 배열한 거울 어레이에서의 일방향 각도 편향을 수행하지만, 본 발명은 일차원 방향의 구동에 한정하는 취지가 아니다. 만약 거울 어레이가 서로 직교하는 방향으로 구동할 수 있으면, 단일한 거울에 의해 세로, 가로 각 2배의 화소를 배증하는 표시가 가능해진다.

도18에 본 발명의 제15 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는, 투사 광학 시스템 중에 거울로 이루어지는 광로 편향 소자가 설치되어 있다.

도시하지 않은 공간 광변조 소자로부터 나간 광은 도면 좌측방향으로부터 투사 광학 시스템(15)에 입사된다. 투사 광학 시스템(15)에 입사된 광은 투사 렌즈를 통과하여 거울로 이루어지는 광로 편향 소자(16)에서 반사하고, 입사축에서 본 경사상 방향에 설치되어 있는 투사 렌즈[투사 광학 시스템(17)]를 통해, 스크린 등의 피투영면(18)에 화상을 투영한다.

여기서, 상기 거울로 이루어지는 광로 편향 소자(16)에는 액츄에이터 등의 구동부가 설치되어 있고, 구동부에 의해 광로 편향 소자(16)의 광의 입사축에 대한 경사각을 변화시킨다. 이 광로 편향 소자(16)의 경사각의 변화를 고속으로 행함으로써, 광로 편향 소자(16)에서 반사되는 광의 반사 방향도 고속으로 변화된다. 이와 같이함으로써, 하나의 화소로부터 나간 광은 인간의 눈에는 잔상으로 마치 2개의 화소로부터 나간 것으로 보인다.

구체적인 구동 장치로서는, 압전 소자를 이용하여 전계를 거는 것에 의해 미동 구동하는 소자를, 예컨대, 광로 편향 소자(16)의 거울의 일변에 밀착시키고 타변을 고정하는 등을 함으로써, 압전 소자의 구동이 거울의 각도 변화가 된다. 이 압전 소자의 전압을 제어함으로써, 광로 편향 각도를 제어할 수 있다. 또한, 픽업 광학 시스템에서는 종래로부터 이용되고 있는 전자 구동에 의한 액츄에이터 기구를 채용하여도 좋다. 또한, 거울을 고정하는 지점을 실질 일점으로 하고, 구동 방향을 2축으로 하여도 좋다. 도18에 기재한 투사 광학 시스템은 종래로부터 있는 굴절 광학 시스템을 이용한, 소위 투사 렌즈의 예이며, 본 발명은 이 렌즈 형상을 특정할 만한 것이 아니다.

다음으로 제16 실시예를 설명한다. 본 실시예에서 위에서 설명한 1축 방향에 광로 편향이 가능한 광로 편향 소자를 2개 이용하고, 또한, 이 2개의 광로 편향 소자의 광 편향 방향이 상호 직교하도록 2개의 광로 편향 소자를 설치함으로써, 광로의 편향 방향을 4 방향으로 하는 것이 가능하다.

이와 같이 구성함으로써, 하나의 화소로부터 나간 광은 인간의 눈의 잔상에 의해, 마치 4개의 화소로부터 나간 것으로 보인다. 물론, 렌즈 설계 레이아웃에 의해, 광학 시스템 내부에 2회 되접어 꺾인 구성을 들어, 2조의 광로 편향을 행하여도 좋다. 혹은, 적어도 일축 방향의 광로 편향 소자가 광학 시스템 내부에 있어, 한쪽이 패널과 투사 광학 시스템 사이에 있는 종래의 구성을 채용하면 좋다. 2조의 광로 편향 소자를 패널과 투사 광학 시스템 사이에 배치한 구성보다 패널과 투사 렌즈의 간격을 짧게 할 수 있어, 레이아웃적으로 자유도가 넓어진다.

본 발명은 특정하게 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니며 변화 및 변경이 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 수행될 수 있다.

Claims (20)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 화상 표시 장치에 있어서,

   조명 광원;

   화상을 표시하는 공간 광변조 소자;

   복수의 렌즈를 포함하고, 상기 공간 광변조 소자 상에 형성된 화상을 확대 투사하는 투사 광학 시스템; 및

   상기 투사 광학 시스템에 의해 스크린 상에 형성된 화상과 상기 공간 광변조 소자 사이에서 제공되어 스크린 프레임 주기에 따라 스크린에 투사되는 화상의 광로를 편향하고, 스크린에 투사되는 화상의 광로를 고속으로 시프트 시켜서 외관상 화소수를 증가시키는 광로 편향 소자를 포함하며,

   상기 광로 편향 소자는 상기 투사 광학 시스템 내에서 상기 공간 광변조 소자측의 렌즈와 피투사면측의 렌즈 사이에 배치되고,

   상기 광로 편향 소자는 반사형의 광로 편향 소자인 검류계 거울인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 화상 표시 장치에 있어서,

   조명 광원;

   화상을 표시하는 공간 광변조 소자;

   상기 공간 광변조 소자 상에 형성된 화상을 확대 투사하는 투사 광학 시스템;

   상기 투사 광학 시스템에 의해 스크린 상에 형성된 화상과 상기 공간 광변조 소자 사이에서 제공되고, 스크린 프레임 주기에 따라 스크린에 투사되는 화상의 광로를 편향하며, 스크린에 투사되는 화상의 광로를 고속으로 시프트 시켜 외관상 화소수를 증가시키는 광로 편향 소자를 포함하며,

   상기 광로 편향 소자에 의해 얻어지는 화소 시프트 량을 세로 및 가로 방향 중 하나의 방향으로 복수의 화소수에 대응하는 값 이상으로 설정하고 세로 및 가로 방향 중 다른 하나의 방향으로 복수의 화소수에 대응하는 값 미만으로 설정하여 스크린의 종횡비를 변화시키는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
10. 제9항에 있어서, 화상이 외관상 겹쳐지는 스크린의 중앙 부분에서, 화소의 시프트 량을 화소의 피치 이하로 증가시켜서 외관상 중앙 부분의 화소 밀도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
11. 제9항에 있어서, 다중 스크린 표시는 상기 광로 편향 소자에 의해 얻어지는 화소 시프트 량을 화소 시프트 방향으로 화소 배열 폭 보다 크게 함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
12. 제9항에 있어서, 상기 광로 편향 소자는 적어도 2 조의 광로 편향 소자를 포함하고 상기 광로 편향 소자 각각은 화소를 상호 직교하는 방향으로 고속으로 시프트시키는 하나의 방향으로 시프트를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
13. 제9항에 있어서, 상기 광로 편향 소자는 제1 및 제2 광로 편향 소자를 포함하고, 제1 광로 편향 소자는 화소를 화소 피치 미만이 되는 시프트 량 만큼 편향시키며, 제2 광로 편향 소자는 화소를 유효 화소 영역에 해당하는 시프트 량 만큼 편향시켜서 외관상 표시 화소수 및 표시 영역을 증가시키는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
14. 삭제
15. 공간 광변조 소자로 변조된 광을 피투사면에 투사하는 투사 광학 시스템에 있어서,

    복수의 렌즈;

    광로 편향 소자;

    상기 광로 편향 소자를 구동시키는 구동부; 및

    조리개 부재

    를 포함하고,

    상기 광로 편향 소자는 공간 광변조 소자측의 렌즈와 피투사면측의 렌즈 사이에서 상기 조리개 부재에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 투사 광학 시스템.
16. 공간 광변조 소자로 변조된 광을 피투사면에 투사하는 투사 광학 시스템에 있어서,

    복수의 렌즈;

    광로 편향 소자;

    상기 광로 편향 소자를 구동시키는 구동부; 및

    조리개 부재

    를 포함하고,

    상기 광로 편향 소자는 공간 광변조 소자측의 렌즈와 피투사면측의 렌즈 사이에서 상기 조리개 부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 투사 광학 시스템.
17. 공간 광변조 소자로 변조된 광을 피투사면에 투사하는 투사 광학 시스템에 있어서,

    복수의 렌즈;

    광로 편향 소자; 및

    상기 광로 편향 소자를 구동시키는 구동부

    를 포함하고,

    상기 광로 편향 소자는 공간 광변조 소자측의 렌즈와 피투사면측의 렌즈 사이에 설치되며,

    상기 광로 편향 소자는 거울과 상기 거울을 구동하는 구동부를 포함하고,

    상기 구동부는 상기 거울의 거울면과 광축 사이의 경사 각도를 변화시킴으로써 광의 투사 방향을 편향하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 시스템.
18. 제17에 있어서, 상기 거울의 경사각은 적어도 2축 방향으로 변화하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 시스템.
19. 공간 광변조 소자로 변조된 광을 피투사면에 투사하는 투사 광학 시스템에 있어서,

    복수의 렌즈;

    광로 편향 소자; 및

    상기 광로 편향 소자를 구동시키는 구동부

    를 포함하고,

    상기 광로 편향 소자는 공간 광변조 소자측의 렌즈와 피투사면측의 렌즈 사이에 설치되며,

    상기 광로 편향 소자는 2개의 광로 편향 소자에 의해 광로를 편향시키는 방향이 상호 직교하도록 배열된 2개의 광로 편향 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 광학 시스템.
20. 삭제

Images