(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データが展開された画像メモリから横方向に１ラインずつ転送された画像データを、１ライン分の画素数の発光素子で発光させる光源部と、
該光源部より発光された１ライン分の画像を、ライン毎に順次縦方向に移動させて所定間隔に投射する移動投射手段と、
該移動投射手段によって投射された横方向及び縦方向の画像を投影する投影手段と、
該投影手段によって投影された画像が表示される表示手段と、
該表示手段に表示された画像のラインがどの位置のラインかを検出する検出手段と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記移動投射手段は、
前記光源部の外側で軸芯を中心に回転し、外周に光源部に平行するスリットを有するスリット円筒体で構成される
ことを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項３】
前記移動投射手段は、
画像データの横方向及び縦方向の画素数に対応する素子を有する液晶パネルで構成される
ことを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項４】
前記移動投射手段は、
前記光源部が外周上に軸芯に対して平行に取り付けられ、軸芯を中心に回転する円筒状の回転体で構成される
ことを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項５】
前記投影手段は、
光学レンズ或いは複数の光ファイバで構成される
ことを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項６】
前記検出手段は、
前記表示手段の面上或いは面に対向して配置された光センサで構成される
ことを特徴とする請求項１の表示装置。
【請求項７】
前記検出手段は、
前記スリット円筒体に対応して配置されたセンサで構成される
ことを特徴とする請求項２の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ等に使用される表示装置に係り、特に画像データの１ライン分の画素数の光源で構成された光源部からの発光をライン順に並べて画像として表示することができる表示装置に関するものである。
【０００２】
近来、電子機器の表示装置として、陰極線管（ＣＲＴ）や液晶（ＬＣＤ）によるディスプレイが広く使用され、更にプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）も実用化されるようになってきた。
【０００３】
ＣＲＴディスプレイは、従来最も広く使用されているが、ガラス管を使用した一種の真空管であるため、画面の大きさに比例して装置が重くなること、奥行き寸法が大きくなること、及び経年変化によって表示が暗くなるという欠点がある。
【０００４】
ＬＣＤディスプレイは、高密度の半導体実装技術を用いるために、大画面表示用のユニットを作るには、非常に高価になること、製造工程の歩留りが悪いこと、及び液晶自体は発光しないため視認のため間接光源による何らかの光源を要するという欠点がある。
【０００５】
また、ＰＤＰでは、２枚の電極間で放電を行う方法のため、装置自体の奥行きを大幅に薄くすることができ、またドット自体が発光するため視認性が良いが、放電現象を使用するために、装置の消費電力が大きくなること、及び大画面用では電極を支えるために重量が重くなるという欠点がある。
【０００６】
そこで、コストが易く、省エネルギ、省スペースで軽量なディスプレイが望まれている。
【０００７】
【従来の技術】
従来パーソナルコンピュータ（以下パソコンという）やワードプロセッサ（以下ワープロという）等に使用される表示装置としては、ＣＲＴディスプレイ装置、ＬＣＤディスプレイ装置及びＰＤＰ装置が一般的である。
【０００８】
ＣＲＴディスプレイ装置は、ディスクトップ型のパソコンやワープロで使用する表示装置としては、現在最も広く使用されている表示装置である。ＣＲＴは、歴史が長いため技術的に安定しており、製造方法が確立している。
【０００９】
ＬＣＤディスプレイ装置は、ラップトップ／ノートプック型の装置の表示装置として広く使用されている。ＬＣＤディスプレイ装置は、半導体技術の進歩と共に発達してきた装置であり、製造方法もこれから更に発展することが予想される。
【００１０】
ＰＤＰ装置は、最近注目されてきた表示方式で、プラズマ放電を利用した表示装置である。この方式は２枚の電極間で放電を行う方法のため、装置自体の奥行きを極めて薄くすることができ、また、ドット自体が発光するため視認性が良く、壁掛けテレビを実現するのに最適である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法によれば、
ＣＲＴディスプレイ装置では、ガラス管を使用する一種の真空管であるため、大画面になると非常に装置が重くなり、画面の大きさに比例して奥行き寸法が大きくなる。また、経年変化により表示が暗くなる。
【００１２】
ＬＣＤディスプレイ装置では、高密度の半導体実装技術を用いるために、大画面表示を行うための装置を作ろうとすると、ＬＣＤユニットが非常に高価になるる上、製造工程での歩留りが悪くなる。また、ＬＣＤ自体は発光しないために視認のため間接光源による何等かの光源を要する。
【００１３】
ＰＤＰ装置では、放電現象を使用するために、装置の消費電力が大きくなる。また、大画面になると、電極を支えるために装置の重量が重くなる。
という問題点がある。
【００１４】
本発明は、コストが安く、省エネルギ、省スペースで軽量な表示装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。
10は画像データが展開される画像メモリ、
４は画像メモリ10から横方向に１ラインずつ転送された画像データを、１ライン分の画素数の光源で発光させる光源部、
５は光源部４より発光された１ライン分の画像を、ライン毎に順次縦方向に移動させて所定間隔に投射する移動投射手段、
７は移動投射手段５によって投射された横方向及び縦方向の画像を投影する投影手段である。
【００１６】
従って、画像メモリ10から転送される１ライン分ずつの画像データに応じて光源部４の光源が発光し、発光された１ライン分ずつの画像を移動投射手段５の移動によって投射し、投射された横方向及び縦方向の画像を投影手段７によって投影することにより、コストが安く、省エネルギ、省スペースで軽量な表示装置を得ることができる。
【００１７】
更に、投影手段７によって投影された画像が表示される表示手段と、表示手段に表示された画像のラインがどの位置のラインかを検出する検出手段とを備える構成とする。
【００１８】
移動投射手段５は、光源部４の外側で軸芯を中心に回転し、外周に光源部４に平行するスリットを有するスリット円筒体で構成される。
または移動投射手段５は、画像データの横方向及び縦方向の画素数に対応する素子を有する液晶パネルで構成される。
【００１９】
あるいは移動投射手段５は、光源部４が外周上に軸芯に対して平行に取り付けられた回転する円筒状の回転体で構成される。
投影手段７は、光学レンズ或いは複数の光ファイバで構成される。
【００２０】
検出手段は、表示手段の面上或いは面に対向して配置された光センサで構成される。
または検出手段は、スリット円筒体に対応して配置されたセンサで構成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明による表示装置をパソコンに使用した実施例１及び実施例２を図２〜図１７により説明する。全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。
【００２２】
１）実施例１
図２〜図１０により実施例１を説明する。図２は実施例１の構成を示す斜視図、図３は光源アレイの説明図、図４はスリット円筒体の構成を示す斜視図、図５はスリット円筒体の説明図、図６は光センサの説明図、図７は実施例１の制御ブロック図、図８はＶＲＡＭコントローラの説明図、図９は実施例１のフローチャート、図１０は画像投影の説明図である。
【００２３】
図２に示すように、パソコン本体１にキーボード２及び表示装置３が連結されている。表示装置３は、光源アレイ4a (光源部) 、スリット円筒体5a (移動投射手段) 、光学レンズ7a (投影手段) 及び投影板８（表示手段）で構成されている。
【００２４】
光源アレイ4aは、スリット円筒体5aの中心部に配置され、図３(a) に示すように、表示画像の横方向の画素数に対応する複数の発光素子40（発光ダイオード：ＬＥＤ：画像の１ドットが発光素子40の１個に相当) をライン状に配列して構成されている。(b) に示すように、１個の発光素子40は、縦方向には広がりを持つが、横方向にはあまり広がらないよう指向性を持たせて形成されている。
【００２５】
図４に示すように、スリット円筒体5aは、光源アレイ4aを長手方向に囲んで配置され、外周に光源アレイ4aに平行にスリット50が設けられている。スリット50は光源アレイ4aからの１ラインの発光を外部に導くために、光源アレイ4aの長さ分の長さに形成されている。
【００２６】
更に、スリット円筒体5aの外周の一端部近傍に全周に亙って歯形51が形成され、下方にスリット円筒体5aを回転させる駆動機構６が設けられている。駆動機構６は、両面に歯形61,62 が形成され歯形61が歯形51に噛合するベルト60と、歯形62に噛合するギヤG1,G2 で構成され、ギヤG2はモータＭに連結されている。
【００２７】
従って、モータＭの駆動によりスリット円筒体5aが次に説明するように高速回転し、スリット50から１ライン毎の画像に対応して投射される横方向のラインを縦方向に順次所定間隔ずらせて投射する。
【００２８】
スリット円筒体5aの回転数は、次のように決定される。図５に示すように、スリット円筒体5aの前面の光学レンズ7aの下端にスリット50からのビームが達してから、上端に達するまでの時間が、１画面（フレーム）の表示時間となる。
【００２９】
つまり、スリット円筒体5aの回転が、ＡからＢに達するまでの時間が１画面の走査時間で、衆知のＣＲＴディスプレイ装置の場合の垂直同期信号の周期に対応する。
【００３０】
Ａ→Ｂで約 120°の回転であり、１画面の組み立てを約10ｍｓと仮定すると、Ａ→Ｂが10ｍｓであるから、１回転は30ｍｓ程度となる。これは、6000ｒｐｍ（分当たりの回転数）で衆知のハードディスクの最近の回転数と同程度である。
【００３１】
１画面の組み立て10ｍｓというのは、ＣＲＴディスプレイ装置のフレーム周期が 100Ｈｚに相当し、現在のＣＲＴのフレーム周期は大体80Ｈｚ以下であることを考えると、殆どチラツキの見られない高画質の画面と考えられる。
【００３２】
再び図２において、光学レンズ7aは、スリット円筒体5aのスリット50からの投射光を表示すべき大きさに拡大すると共に、下から上までの画質がほぼ同等な見やすい画像を投影板9aの面に結ぶ。
【００３３】
投影板８は、半透明の合成樹脂板（或いはガラス板）で形成され、光学レンズ7aによって拡大された投影光を画像として表示するスクリーンである。投影板８の一方の側端部近傍に、表示された画像のラインがどの位置のラインであるかを検出する光センサ９（検出手段）が設けられている。
【００３４】
図６(a) の光センサの構成図及び(b) の一部拡大図に示すように、光センサ９は、ライン間隔で上端から下端に亙って配置された縦方向のライン数の検出子90で構成され、投影板８にラインが投影される毎（ラインの先頭位置にラインを示す信号Ｌが付加され、画像データの有無に関わらず信号Ｌが発信される。）に、順次該当位置の検出子90が投影ラインの信号Ｌを検出して、表示ライン検出信号を発信する。表示ライン検出信号は、現在何ライン目を表示し、次にどのラインの画像データを用意すべきかを判定するために使用する。
【００３５】
また、図７の制御ブロック図において、11はＣＰＵ、12はビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）、13はＶＲＡＭコントローラ、14はファイル装置、15は主記憶メモリを示す。これらは、いずれもパソコン本体１の図示していない制御ユニットに設けられる。
【００３６】
ＣＰＵ11は、ＶＲＡＭコントローラ13の制御プログラムに従って、各部を制御する。
ＶＲＡＭ12は、画像処理用メモリで、画像データを書き込むランダムアクセスメモリ120 及び表示装置３へデータを出力するシリアルアクセスメモリ (以下画像バッファという)10aを備え、シリアルデータの全ドット数が、投影板８の横幅と一致するように構成されている。
【００３７】
ＶＲＡＭコントローラ13は、ＶＲＡＭアドレス発生部130 を有し、ＶＲＡＭ12の画像処理を制御する。即ち、図８（ここでは、モノクロ表示を仮定している。）に示すように、ＶＲＡＭアドレス発生部130 は、ＣＰＵバスから送られたアドレス（ＣＰＵ12による画像データの組み立てのためのリード／ライト時に使用する。）と光センサ９から通知された表示ライン検出信号をマルチプレクスすることにより、ＶＲＡＭアドレスを生成し、ランダムアクセスメモリ120 の画像データをＶＲＡＭアドレスによって、１ライン分ずつ画像バッファ10ａへラッチし、光源アレイ4aへ転送する。
【００３８】
ファイル装置14は、保存用データが格納されたメモリであり、主記憶メモリ15は、ファイル装置14に格納されたデータを処理する際に、転送されたデータを記憶する。
【００３９】
このような構成及び機能を有するので、次に図９及び図１０により作用を説明する。図１０では発光ドット（信号Ｌ及び画像ドット）を黒丸で示している。
▲１▼まず、表示装置３に電源を投入すると、モータＭの駆動により回転スリット円筒体5aが回転する。
【００４０】
▲２▼投影板８の画像の投影がない（画像データがまだ画像バッファ10ａにラッチされない）領域のライン（最下位から画像データが出てくる１ライン手前まで）に対応する信号Ｌだけ（図１０(a) の第１のライン）を画像バッファ10ａから光源アレイ4aに送り、対応位置の光源アレイ4aが発光する。
【００４１】
▲３▼回転するスリット円筒体5aのスリット50から投射された光（図６のＡ点に達した）を光学レンズ7aを介して投影板８にラインの信号Ｌの位置に投影する。 (画像データはまだ現れていない。)(図１０(b) の(1))
▲４▼ラインを示す信号Ｌの投影により光センサ９の対応位置の検出子90がＯＮとなり、表示ライン検出信号をＶＲＡＭコントローラ13へ送る。（画像データが現れるまでの何ラインかは、上記の動作が繰り返され、以下は画像データが現れた場合である。）
▲５▼信号Ｌを付加した１ライン分の画像データを画像バッファ10ａへラッチし、その１ライン分の画像データ（図１０(a) の第Ｎライン）を光源アレイ4aへ送り、画像データに対応して光源アレイ4aが発光する。 (図１０(b) の(N))
▲６▼スリット円筒体5aのスリット50から投射された光を光学レンズ7aで表示サイズに拡大し、投影板８上に画像データのラインとして投影する。
【００４２】
▲７▼光センサ９は、今まで検出中の検出子90がＯＦＦとなり、次のラインの信号Ｌにより検出子90がＯＮとなり、表示ライン検出信号をＶＲＡＭコントローラ13へ送る。
【００４３】
▲８▼信号Ｌを付加した次の１ライン分の画像データを画像バッファ10ａへラッチする。以下、▲５▼〜▲７▼の動作を画像データ（図１０(a) の第Ｎ＋1,…、及び(b)(Ｎ＋１),…) が無くなるまで繰り返えして、順次所定間隔で１ライン毎の画像の投影を続ける。かくて、画像データが無くなってからは、図９では省略したが、投影板８の最上位のラインに到達するまで、▲２▼〜の信号Ｌだけの投影を（図６のＢ点に達するまで）行って１画面の表示を終了する。
【００４４】
このようにして、画像を投影板８に表示することができる。画像は当然のごとく１ライン毎に点滅することになるが、１フレーム周波数を100 Ｈｚとしたときには、点滅は殆ど認識されないため、静止した画像と見なされる。
【００４５】
ここで、画面のドット数は、例えば、横640 ×縦400 ドットとし、フレーム周波数が100 Ｈｚでスリット円筒体5aの回転数は前記のように6000ｒｐｍである。
１画面は10ｍｓであるから、１ライン当たりの表示期間は25μｓとなる。これが光源アレイ4aの点灯に許された時間であり、これは40ＫＨｚとなる。
【００４６】
従って、光源アレイ4aの発光素子40の周波数応答特性は40ＫＨｚの数倍あれば良いので、これはＬＥＤで充分対応することが可能である。また、光源アレイ4aは、横のドット数、つまり640 個のＬＥＤを横に並べたものとなる。
【００４７】
表示装置３は光学レンズ7a、投影板８を除いたスリット円筒体5a、光源アレイ4a系のみの大きさで横幅50ｃｍ、高さ、奥行ともに20ｃｍ程度となる。
２）実施例２
図１１及び図１２により実施例２を説明する。図１１は実施例２の構成を示す斜視図、図１２は実施例２の説明図である。
【００４８】
実施例２が上記実施例１と異なるのは、実施例１のスリット円筒体5aに代えて、液晶シャッタを使用したことである。
即ち、図１１に示すように、表示装置3aは、光源アレイ4aの前方に液晶シャッタ5bが配置されている。液晶シャッタ5bは、画面の水平１ラインに対応した横方向の縞を投影ライン数だけ備えている。
【００４９】
表示装置3aを簡単にするため、液晶シャッタ5bに光学レンズ7bを取り付けた構成としている。また、光源アレイ4aからの光を遮るため、装置の後面に遮光カバー16が設けられている。その他の構成は実施例１と同様である。
【００５０】
実施例１と同様に、横640 ×縦400 、10Ｈｚとすると、液晶シャッタ5bの縞は640 本となる。図１２に示すように、この液晶シャッタ5bは、640 本のうち、１本のみが順次光が透過するように、図示していないＶＲＡＭコントローラによって制御される。
【００５１】
１フレーム100 Ｈｚであり、１ライン当たり40ＫＨｚであるから、光の透過する１ラインの帯は40ＫＨｚの速さで図１２の上部から下部へ移動する。この時、光源アレイ4aに転送される１ラインデータは、元々ＶＲＡＭコントローラが液晶シャッタ5bの制御を行っているため、現在の表示ラインをＶＲＡＭコントローラは認識している（従って、実施例１の場合のように、信号Ｌの付加及び光センサ９を設ける必要がない。）。
【００５２】
そこで液晶シャッタ5bの透過ラインの移動に従って、順次画像バッファから画像データの１ラインを光源アレイ4aに転送して、投影板8aに投影することができる。
【００５３】
３）実施例３
図１３及び図１４により実施例３を説明する。図１３は実施例３の構成を示す斜視図、図１４は実施例３の説明図である。実施例３が上記実施例１及び実施例２と異なるのは、実施例１のスリット円筒体5a及び液晶シャッタ5bに代えて、光源アレイを円筒状の回転体に取り付けたことである。
【００５４】
即ち、図１３に示すように、表示装置3bは、円筒状の回転体5cの外周上に軸芯に平行して発光素子40を１列に配列した光源アレイ4bが取り付けられている。回転体5cは軸芯を中心として矢印方向に高速回転する。回転体5cの前面には光学レンズ7cが配置されている。回転体5cは駆動機構６によって回転する。その他の機構は実施例１と同様である。
【００５５】
このように構成されており、光源アレイ4bから投射されたビームを光学レンズ7cによって投影板８へ誘導して投影することができる。
４）実施例４
図１５及び図１６により実施例４を説明する。図１５は実施例４の構成を示す側断面図、図１６は実施例４の説明図である。実施例４が上記実施例１と異なるのは、光学レンズ7aに代えて、光ファイバ束を用いたことである。
【００５６】
即ち、図１５に示すように、表示装置3cは、スリット円筒体5aと投影板８の間に光ファイバ7dが複数本束ねて配置されている。図１６に示すように、光ファイバ7dは、画像データの１ラインのドット数ｍ及び縦方向のライン数ｎに対応するｍ×ｎ本が束ねられている。
【００５７】
従って、スリット円筒体5aから発光する画像を、光ファイバ7dの束の入力端で受光して出力端へ導いて投影板８の面へ投影することができる。
５）実施例５
図１７の斜視図により実施例５を説明する。実施例５が上記実施例１と異なるのは、実施例１の投影板８に設けた光センサ９による投影ライン位置の検出方法に代えて、スリット円筒体の端面部にセンサを設ける方法としたことである。
【００５８】
即ち、図１７に示すように、スリット円筒体5dの一方の端面の外周部を僅か延長して、全内周に亙って所定間隔で磁性金属で形成された検出線52が設けられ、その内周にセンサ9aの接触子91が接触している。所定間隔は、スリット円筒体5dのスリット50の回転角度120 °でほぼ投影板８（図示していない）の最下位から最上位までのライン数になるように設定されている。
【００５９】
このように構成されているので、スリット円筒体5dの回転角に対応する検出線52に接触する接触子91の検出によって投影ライン位置を知ることができる。
６）実施例６
図１８の斜視図により実施例６を説明する。実施例６が上記実施例１〜実施例４と異なるのは、モノクロに代えてカラー画像の表示としたことである。
【００６０】
即ち、図１８に示すように、画像の１ドットに対して３個の発光色の異なる（シアン、マゼンタ、イエロー）発光素子（ＬＥＤ)40A〜40C を１組として、画像データの１ライン分の複数組を配置した光源アレイ4Aを備えている。
【００６１】
複数組の発光素子40A 〜40C は、夫々の発光が（前記実施例のごとく、スリット50から光学レンズ7a、液晶シャッタ5b及び光学レンズ7b、光学レンズ7c、或いはスリット50から光ファイバ7dを経て) 投影板８の面の対応する１点に３色の投影光として重なるように、発光素子40A 〜40C の発光角度が調整されている。
【００６２】
このような構成を有するので、カラー画像データの１ラインの各画素を３色に分解し、画像バッファ10ａから各色毎のデータを順次送信して、対応する複数組の発光素子40A 〜40C を発光させることにより、投影板８の面にカラー表示を行うことができる。
【００６３】
以上、実施例１〜実施例６で説明したように、光源アレイ4a,4b,4Aからの画像データの１ライン分の発光を、縦方向にライン毎に順次所定間隔にずらせて投影板8,8aに投影することにより、チラツキの少ない画像表示ができ、コストが安く、省スペース、省エネルギで、且つ軽量な表示装置を得ることができる。
【００６４】
また、光源アレイ4a,4b,4Aの光量を強くすれば、投影面を大きくしてＯＨＰ（Over Head Projector)に代わる簡易なプレゼンテーションツールとして有効である。
【００６５】
上記実施例１、実施例３、実施例４、実施例６では、投影板８上に検出子90を設けた光センサ９により投影ラインの位置を検出する場合を説明したが、実施例５と同様に回転体5cの端面に検出線52を設けてセンサを用いて検出する方法としても良い。
【００６６】
また、実施例２及び実施例３では、光学レンズ7a,7c を使用した場合を説明したが、光ファイバ7dを使用しても良い。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、コストが安く、省スペース、省エネルギで、且つ軽量な表示装置を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理説明図
【図２】  本発明の実施例１の構成を示す斜視図
【図３】  光源アレイの説明図
【図４】  スリット円筒体の構成を示す斜視図
【図５】  スリット円筒体の説明図
【図６】  光センサの説明図
【図７】  実施例１の制御ブロック図
【図８】  ＶＲＡＭコントローラの説明図
【図９】  実施例１のフローチャート
【図１０】  画像投影の説明図
【図１１】  実施例２の構成を示す斜視図
【図１２】  実施例２の説明図
【図１３】  実施例３の構成を示す斜視図
【図１４】  実施例３の説明図
【図１５】  実施例４の構成を示す側断面図
【図１６】  実施例４の説明図
【図１７】  実施例５を示す斜視図
【図１８】  実施例６を示す説明図
【符号の説明】
３,3a 〜3cは表示装置、  ４は光源部、            4a,4b,4Aは光源アレイ、
５は移動投射手段、      5a,5d はスリット円筒体、5bは液晶シャッタ、
5cは回転体、            ７は投影手段、          7a〜7cは光学レンズ、
7dは光ファイバ、        ８は表示手段、          8a,8b は投影板、
９は光センサ、          9aはセンサ、            10は画像メモリ、
10ａは画像バッファ、    40,40A〜40C は発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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