(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイの画像を閲覧するディスプレイ照明付き閲覧システムであって、
一致経路部分を形成するために、照明光学経路の少なくとも一部と閲覧光学経路の少なくとも一部が一致している照明光学経路と閲覧光学経路と、
前記一致経路部分の一方の端部に位置する能動マトリックス液晶ディスプレイを備えるディスプレイと、
前記一致経路部分上に位置していて、第１の焦点距離を持ち、前記閲覧光学経路上に画像面を供給する第１のレンズ・システムと、
前記閲覧光学経路上に位置する第２のレンズ・システムと、
前記照明光学経路上に位置していて、前記一致経路部分の光路から側方にズレていて、前記第１のレンズ・システムの第１の焦点距離と同じ距離だけ前記第１のレンズ・システムから離れている照明光源と、
前記照明光源からの光を前記ディスプレイの方向に向けて、前記一致経路部分上に反射し、また前記閲覧光学経路に沿って前記ディスプレイからの光を送るために、前記一致経路部分の対向端部のところに位置するビーム・スプリッタと
を備え、
前記一致経路部分が前記ディスプレイと前記ビーム・スプリッタとの間に亘る光路部分であり、
前記ディスプレイは、カラー・モードおよびモノクロ・モードで動作することができる画像ディスプレイ・システムであって、
赤、緑および青のサブフレームのシーケンシャルな装填からなる一定のフレーム速度で動作することができる能動マトリックス液晶ディスプレイと、
前記能動マトリックス液晶ディスプレイを発光させるように配置されている、赤、緑および青の光源を備える前記照明光源と、
前記照明光源と接続していて、前記赤、緑および青の光源の間の電流のバランスを制御することによってカラー表示を行うための前記カラー・モードとモノクロ表示を行うためのモノクロ・モードとの間で前記照明光源を切り替えるために動作するスイッチを含む照明回路と、
を備えており、
前記カラー・モードの前記照明光学経路と前記モノクロ・モードの前記照明光学経路とが同じであることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２】
請求項１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明光源が、赤、緑および青の発光ダイオードを備えることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項３】
請求項１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明光源が、赤、緑および青のレーザ・ダイオードを備えることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項４】
請求項１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、さらに、前記照明光学経路上にもう１つの光学素子を備えることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項５】
請求項４記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記もう１つの光学素子が拡散装置を備えることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項６】
請求項１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記ビーム・スプリッタが偏光ビーム・スプリッタを備えることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項７】
請求項１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記ビーム・スプリッタが、薄いフィルム状の複数の層、または薄いフィルム状の金属層、または半銀ミラー、またはビーム分割立方体を備えることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項８】
請求項１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、更にハウジングを備え、前記ディスプレイ、前記第１のレンズ・システム、前記照明光源、および前記ビーム・スプリッタは前記ハウジング内に支持されていることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項９】
アイウェア組立体であって、
頭部に装着できるフレームと、
ユーザの目の前に前記フレームで支持されているアイウェア・レンズと、
前記閲覧光学経路に沿って該アイウェア・レンズを通した光学経路内に光を送るように配置されている請求項１記載の前記ディスプレイ照明付き閲覧システムと、
を備えることを特徴とするアイウェア組立体。
【請求項１０】
請求項９記載のアイウェア組立体において、更に前記頭部に装着できるフレーム上に支持されているハウジングを備え、前記ディスプレイと、前記第１のレンズ・システムと、前記ビーム・スプリッタとは前記ハウジング内に支持されており、
前記第２のレンズ・システムが前記アイウェア・レンズに取り付けられていることを特徴とするアイウェア組立体。
【請求項１１】
請求項１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明回路が、前記赤、緑および青のサブフレームのシーケンシャルな装填と同期して、前記赤、緑および青の光源をシーケンシャルに駆動するために、前記カラー・モードで動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、さらに、バックライト・コントローラを備え、前記カラー・モードの場合に、前記照明回路が前記バックライト・コントローラと接続することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１３】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明回路が、前記赤、緑および青のサブフレームのシーケンシャルな装填と同期して、前記赤、緑および青の光源を同時に駆動するために、前記モノクロ・モードで動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１４】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明回路が、前記照明源を電流源に接続するために、前記モノクロ・モードで動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１５】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明回路が、前記赤、緑および青の光源を１００％の利用率で同時に駆動するために、前記モノクロ・モードで動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１６】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明回路が、前記赤、緑および青の光源を１００％未満の利用率でそれぞれ駆動するために、前記モノクロ・モードで動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１７】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明回路が、さらに、前記光源の発光時間を制限するために、制御された持続時間のパルスを供給するために動作するマルチバイブレータを含むことを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１８】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記照明回路が、前記赤、緑および青の光源を一度に駆動するために、前記モノクロ・モードで動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項１９】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、それぞれが、モノクロ・バックライト・カラーを供給するために選択された、電流または持続時間を持つ、赤、緑および青の光源の組合わせを駆動するために、前記モノクロ・モードで動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２０】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、さらに、前記ディスプレイに接続しているディスプレイ・コントローラを備えることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２１】
請求項２０記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記カラー・モードの場合に、前記照明回路が前記ディスプレイ・コントローラと接続していることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２２】
請求項２０記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記スイッチが、前記ディスプレイ・コントローラから論理信号を受信するために、前記ディスプレイ・コントローラと接続していることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２３】
請求項２０記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記スイッチが前記ディスプレイ・コントローラと接続していて、前記ディスプレイ・コントローラが前記照明源の電力消費を制御するために動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２４】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、さらに、前記ディスプレイと前記照明回路と接続しているディスプレイ・コントローラを備え、前記照明回路が、さらに、赤、緑および青の各光源に関連するＯＲゲートを含み、前記ＯＲゲートが、前記ディスプレイ・コントローラから論理信号を受信し、前記スイッチから論理信号を受信するために動作することを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２５】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、ユーザが、前記カラー・モードまたは前記モノクロ・モードを選択するために、前記スイッチを動作することができることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【請求項２６】
請求項１１記載のディスプレイ照明付き閲覧システムにおいて、前記ディスプレイが、反射型能動マトリックス液晶ディスプレイ、または透過型能動マトリックス液晶ディスプレイであることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願への相互参照本出願は、１９９９年６月２１日付けの米国特許仮出願６０／１４０，３２７号の、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１２（ｅ）の利益の優先権を主張する。上記出願の全内容は、引用によって本明細書の記載に援用する。
【０００２】
連邦政府後援研究または開発に関する声明本発明の開発は、Ｒ＆Ｄ契約ＤＡＡＮ０２−９８−Ｃー４０２６による後援を受けた。米国政府は、この発明にいくつかの権利を持つことができる。
【０００３】
（発明の背景）
小型能動マトリックス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）は照明源を必要とする。透過型ＡＭＬＣＤを使用するシステムの場合には、光源はディスプレイの後に置かれる。図１は、透過型ＡＭＬＣＤ１０が、発光ダイオード（ＬＥＣ）バックライト２０を備える簡単な従来技術の方法を示す。バックライトからの光線３０は、ＡＭＬＣＤを通って伝播し、画像を形成するために変調される。ある種のＡＭＬＣＤの場合には、発色は、赤、緑および青のサブフレームをＡＭＬＣＤ内に順次装填し、赤、緑および青の発光ダイオードを同時にシーケンシャルに照明することにより行われる。シーケンシャルな照明は、必要な発光ダイオードのリード線４０の中の一本を通してシーケンシャルに電流を供給することにより行われる。光を視準（コリメート）するために、フレネルレンズのようなビーム成形素子５０を使用することができる。拡散装置またはフィルタのような他の素子も使用することができる。このタイプのＡＭＬＣＤおよび照明装置は、コピン・コーポレーション社が市販している。ディスプレイのような閲覧システムは、簡単な光学式拡大光学素子、または各段の間に位置する中間画像面を特徴とする多段画像光学式システムを備えることができる。
【０００４】
従来技術のミニアチュア反射型ＡＭＬＣＤ（図２）は、ディスプレイ６０に隣接するビーム分割立方体７０をベースとする照明システムを使用する。ビーム・スプリッタは、照明光を直線的に偏光する働きをし、また液晶ディスプレイに対して分析装置としての働きもする偏光分割コーティング７１を備えることができる。別な方法としては、偏光ビーム・スプリッタをポリマ・フィルムから形成することもできる。透過型ＡＭＬＣＤに関しては、光学素子５０を、照明を視準し、拡散し、または濾過するために使用することができる。
【０００５】
図３は、ディスプレイ６０の拡大した画像を見るための、照明システムに取り付けた、コンパクトで簡単な拡大装置を含む、もっと複雑な従来技術の反射型ＡＭＬＣＤシステムを示す（米国特許第５，５９６，４５１号）。この従来技術のデバイスの場合には、コンパクトなシステムは、ＡＭＬＣＤ６０からの画像を照明し、閲覧するための１つのビーム・スプリッタ７１を使用することにより形成される。上記ビーム・スプリッタ７１は、照明し、また画像を閲覧するために使用されるが、拡大を行うためのミラー４２は、照明システムの光学経路内では使用されない。照明光の離接運動に影響を与えるレンズまたはミラーは必要としない。何故なら、この設計の場合の光源３４は、広域エミッタであるからである。
【０００６】
反射型ＡＭＬＣＤの場合には、従来、投影システムは、ランプおよび視準光学系をベースとする効率的な照明装置を使用してきた。視準光学系は、反射型ディスプレイ（例えば、米国特許第６，０３６，３１８号参照）の効率的で均等な照明を行う。このタイプの視準システムは、必要とする追加のレンズや光学経路が長いので、重量が重く大型になり、そのため、頭部装着ディスプレイでは使用されない。
【０００７】
視準照明光学系は、通常、米国特許第５，９４９，５０３号が開示しているような高輝度のランプおよび投影レンズを使用する投影システムで使用される。上記米国特許のようなある種の場合には、投影光学系の一部を照明用に使用することができる。投影システムの場合には、この方法を使用すると、投影画像の照明の均等性が改善され、コントラストが改善される。
【０００８】
発明の概要
本発明は、反射型液晶ディスプレイ用の照明システムの改善に関する。上記改善は、照明システムと拡大システムとを合体し、それにより、画像の拡大およびディスプレイの照明の２つの目的のための一組の光学素子の使用に基づくものである。本発明は、また、反射型または透過型液晶ディスプレイに適用することができる高輝度のモノクロ画像を入手するためのシステムに関する。
【０００９】
より詳細に説明すると、本発明は、照明光学経路および閲覧光学経路を含むディスプレイ照明および閲覧システムを提供する。一致光学経路部分を形成するために、照明光学経路の少なくとも一部は、閲覧光学経路と一致している。能動マトリックス液晶ディスプレイを備えるディスプレイは、光学経路の一致している部分の一方の端部に位置する。第１のレンズ・システムは、光学経路の一致部分上に位置していて、閲覧光学経路上に画像面を形成する。第２のレンズ・システムは、閲覧光学経路上に位置する。
【００１０】
赤、緑および青の発光ダイオードのような照明光源は、照明光学経路上に位置していて、光学経路の一致部分からはズレている。照明光源は、第１のレンズ・システムの焦点距離に対応する距離だけ、第１のレンズ・システムから離れている。ビーム・スプリッタのような反射型および透過型素子は、照明光源からの光をディスプレイの方向に、光学経路の一致部分に向かって反射し、ディスプレイからの光を閲覧光学経路に沿って送るために、光学経路の一致部分の対向端部に位置する。このような方法で、本発明は、従来技術のシステムより軽量小型で、均等で効率的な照明を行う頭部装着反射型ＡＭＬＣＤ用の視準照明システムを提供する。
【００１１】
他の態様によれば、本発明は、カラー・モードおよびモノクロ・モードで動作することができる画像ディスプレイ・システムである。上記ディスプレイ・システムは、赤、緑および青のサブフレームのシーケンシャルな装填を行う一定の速度で動作することができる能動マトリックス液晶ディスプレイを備える。発光ダイオードのような、赤、緑および青の光源からなる照明光源は、能動マトリックス液晶ディスプレイを照明するように配置される。照明回路は、照明光源と接続していて、カラー表示を行うカラー・モードと、モノクロ表示を行うモノクロ・モードとの間で照明光源を切り替えるように動作するスイッチを含む。そのため、照明装置をモノクロ・モードに切り替える機能を供給することにより、本発明の輝度は向上する。さらに、他の態様によれば、本発明は、照明装置の輝度の調整も行う。
【００１２】
添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本発明をよりよく理解することができるだろう。
【００１３】
発明の詳細な説明
本発明は、一段または複数段の光学式システムの一体化された閲覧光学系と照明光学系とを備える。一体化という用語は、閲覧光学系用に使用され、また照明システムで光を視準する働きをし、それにより、コスト、重量および大きさを低減するために使用される光線の離接運動に影響を与える光学素子の中のあるものの一体化を意味する。
【００１４】
本発明について予備知識を持ってもらうために図４に、図２の従来技術の視準システムを使用するディスプレイ・システムを示す。照明システム２２は、閲覧者に画像を提供するために、閲覧システム２３に接続している。照明システムは、赤５３、緑５４および青５５の発光ダイオード、オプションとしての拡散装置４９、フレネルレンズ５０、および偏光ビーム・スプリッタ７１を備える。発光ダイオードからの照明は、拡散装置を使用している場合には、その拡散装置を通過し、フレネルレンズ５０により視準され、ＡＭＬＣＤ６０を均等に照明する。反射した偏光は、ビーム・スプリッタ７１によりＡＭＬＣＤの方向に向けられる。ＡＭＬＣＤは、その各ピクセルのところで、光の偏光を画像を表す電気信号により、光の偏光をある角度だけ回転させる。光線は、照明段２２から拡大段２３を通過し、レンズ１５０および１６０を通して画像となる。画像を拡大し、収差を修正するために、任意の数の光学面を使用することができる。図面を簡単にするために、レンズ面を単一のレンズ１５０および１６０で表すことにする。実際には、これらのレンズ１５０および１６０は、それぞれ、色消し二重レンズまたは三重レンズ、非球形、または複数の面のもっと複雑な組合わせである。
【００１５】
図５ａおよび図５ｂは、本発明の主要な部材を示す。反射型ＡＭＬＣＤ６０は、レンズ・システム１５０およびレンズ・システム１６０で表す、二段階の拡大を行うレンズ・システムを通して見ることになる。視線の経路は、レンズ・システム１５０およびレンズ・システム１６０を通して、ＡＭＬＣＤからユーザの目まで形成される。各レンズ・システムの特徴は、焦点距離ｆである。図５ａについて説明すると、ニュートンのレンズの方程式（Ｎ・Ｐ＝ｆ１・ｆ２）により、レンズ・システム１５０は、１５０および１６０の間に示すように、中間画像面を形成し、上記画像面の一部は、当業者であれば周知のニュートンのレンズ方程式またはそれに相当するものにより与えられる。レンズ・システム１６０が、画像面から、その焦点距離に等しいある距離のところに位置する場合には、ユーザは無限距離のところに画像を見る。レンズ・システム１６０の位置は、虚像の距離を変化させるために移動させることができる。システムの拡大率は、当業者であれば周知のように、上記２つの段の倍率の積で表される。
【００１６】
図５ａおよび図５ｂは、レンズ・システム１５０および１６０の間への、例えば、ビーム・スプリッタ２００のような反射型および透過型素子の挿入を示す。ビーム・スプリッタとしては、当業者であれば周知のように、薄いフィルムの複数の層を真空蒸着することにより作ることができる、偏光ビーム・スプリッタ、またはポリマ技術により作ることができる（例えば、３Ｍとして提供される製品）偏光ビーム・スプリッタを使用することができるし、または、約５０％透過する真空蒸着の薄い金属フィルム（半銀ミラー）を使用することもできる。別な方法としては、偏光ビーム分割立方体を使用することもできる。図５ｂについて説明するが、この図を見れば、ビーム・スプリッタ２００の目的が、発光ダイオード・ランプ１００のような照明光源からの光を反射することであることを理解することができる。上記発光ダイオード・ランプとしては、光学経路への、電界シーケンシャル・カラー照明装置で使用される赤、緑および青の発光ダイオードを備える多重カラー・ランプを使用することができる。発光ダイオード・ランプ１００とＡＭＬＣＤ６０との間の経路が、照明経路を形成する。図を見れば、照明経路が閲覧経路の一部と一致することが分かる。発光ダイオードが、レンズ・システム１５０から（図５ｂに、距離ａ＋ｂで示す）レンズ・システム１５０の焦点距離ｆ２に等しい位置に設置された場合には、レンズ・システム１５０は、光を視準し、それにより、ＡＭＬＣＤ６０上の照明の均等性を改善する。拡散装置および他の光学素子は、ＡＭＬＣＤに入射する光を均質化し、または全システムの閲覧要求により、長い光源を開発するために、発光ダイオードとビーム・スプリッタとの間で使用することができる。
【００１７】
図６は、この主要部材に基づく、光学設計の一例を示す。レンズ面１５０、１６０は、当業者であれば周知の非球形であり、下式により表される。
【００１８】
【数１】
0005254513.tif 000002
【００１９】
この場合、係数は表１に示す数値である。表２は、（ディスプレイ６０と瞳孔との間の）画像化経路用の光学的規定の要約である。表３は、（ランプ１００とディスプレイ６０との間の）照明経路に対する規定の要約である。
【００２０】
【表１】
0005254513.tif 000003
【００２１】
【表２】
0005254513.tif 000004
【００２２】
【表３】
0005254513.tif 000005
【００２３】
これらの設計の場合には、発光ダイオードからの光を視準するための別のレンズを必要としないために、軽量にすることができる。図４について説明するが、この図を見れば、（図４の）視準レンズ５０を使用しないですみ、その焦点距離に関連する距離が短くなり、小型軽量になったことが分かる。
【００２４】
図７は、米国特許第５，８８６，８２２号が開示しているタイプの接眼レンズ・ディスプレイでの本発明の使用方法を示す。反射型ディスプレイ６０および拡大レンズ・システム１５０用のハウジング１７０は、接眼レンズ２１０の近くに位置する。ディスプレイ６０は、照明光源１００により照明される。レンズ・システム１５０は、レンズ２１０内の光学式システムの入力瞳孔のところの画像面に投影する。レンズ２１０は、レンズ２２０により形成された拡大内部光学リレー、偏光ビーム・スプリッタ２４０、１／４波長プレート２６０および凹状ミラー２５０と協力して、ユーザの目で、見やすい距離のところのレンズ２１０の前で見ることができる画像を供給する。
【００２５】
上記説明において、発光ダイオードまたは発光ダイオードの配列の形をしている画像源について記述したが、その理由は、発光ダイオードが、これらのディスプレイでの通常の光源だからである。レーザ、遠隔地の画像源から光を送る光ファイバ、または他のランプを含む他の多くの照明光源も使用することができる。
【００２６】
図７のタイプの接眼レンズ・システムで、シーケンシャルな赤、緑および青の照明を使用すると、優れた色彩の画像が形成される。しかし、発光ダイオードのシーケンシャルな照明を使用すると、発光ダイオードの使用率が低下し、それにより、目に供給される光の全量も少なくなる。ビーム・スプリッタ２４０と周囲の風景とディスプレイからの光線とを融合するための結合装置として使用している図７のタイプのシステムの場合には、見る人は、周囲の陽光が明るい場合のような非常に明るい画像を必要とする場合がある。
【００２７】
上記のアイウェア（目に装着する）・ディスプレイのような多くの用途の場合には、ある種の画像に対してカラー・ディスプレイ、およびカラーを必要としない明るい周囲の光の中でみる他の画像用の高輝度のディスプレイを必要とする。シーケンシャルなカラー・ディスプレイを非常に明るくするために、本発明は、また、１００％の使用率で、同時に赤、緑および青の発光ダイオードに電力を供給するステップを含む高輝度モノクロ・モードを実行するための方法を含む。
【００２８】
図８の本発明のある実施形態の場合には、発光ダイオード３０１、３０２、３０３は、連続的にオンになるが、その場合、スイッチ３００を使用するＡＭＬＣＤのフレーム速度は全然変化しない。３つすべての発光ダイオードが、連続的にまた同時に発光すると、白黒の画像のポートレートが形成されるが、この場合、白は、赤、緑および青のシーケンシャルな発光ダイオードの発光によるどの色よりも明るい。
【００２９】
照明装置の電力回路に適用された、図８のスイッチ３００を使用することにより、同時発光を行うことができる。スイッチをある位置に設定すると、発光ダイオードは、バックライト・コントローラ内のシーケンシャル・カラー駆動回路に接続される。他の位置に設定した場合には、発光ダイオードは、電流源に接続される。図８は、ＶＤＤ、発光ダイオード３０１、３０２、３０３、電流制限直列抵抗３１１、３１２、３１３およびアースを含む電流源を示す。しかし、発光ダイオードに電流を供給するために、他の回路も使用することができる。スイッチ３００は、発光ダイオードに連続的に、また同時に電流を供給するので、各発光ダイオードの使用率は、少なくとも３倍になる。この技術は、透過型ＡＭＬＣＤ（図１）または反射型ＡＭＬＣＤ照明装置（図２）にも適用することができる。
【００３０】
図９は、他の実施形態を示す。スイッチ３５０は、発光ダイオードを制御するために、ディスプレイ・コントローラ３３０に論理入力を供給するために使用される。ディスプレイ・コントローラ３３０は、経路３１９に沿って、ＯＲゲート３０４、３０５および３０６を通して照明信号を発光ダイオードに供給する。ＯＲゲートからの論理出力は、制御トランジスタ３０７、３０８、３０９のゲートに供給される。上記トランジスタにより、経路３１９に送られた論理信号に従って、電流は発光ダイオードを通して流れることができる。スイッチ３５０は、照明装置の動作モードを選択するために使用される。左の位置（アース）に設定されている場合には、ＯＲゲートの入力は、アース電位に保持され、経路３１９上の制御信号は、発光ダイオードを全面的に制御する。中央の位置に設定されている場合には、ＯＲゲートの入力３２１、３２２および３２３は、ＶＤＤ電位に保持されるが、このことは、ＯＲゲートの出力はハイに保持され、その結果、経路３１９上の信号がどうであれ、発光ダイオードは連続的に発光することを意味する。スイッチ３５０が一番右の位置に設定されている場合には、ライン３２１、３２２、３２３は、ディスプレイ・コントローラ内の論理、または、他の制御回路からの、別の論理経路（図示せず）により確立された数値に保持される。
【００３１】
第３の実施形態（図１０）は、ＡＭＬＣＤディスプレイ・コントローラに論理信号経路３２０を供給するスイッチ３１０を備える。ライン３２０上の論理信号は、ユーザによる高輝度のモノクロ・モードの選択を意味する。この信号により、コントローラ・ロジックは、メモリおよび他の場所での電力消費を低減し、そこからモノクロ画像を形成する、赤、緑および青の情報のバランスを最適にする目的で使用するために信号を調整する。
【００３２】
この発明のもう一つの実施形態は、マイクロプロセッサが、背景の色を選択することができるようにする回路を備える。通常、全輝度で、赤、緑および青の発光ダイオードを動作させることにより、すでに説明したように、高輝度の白黒を表示できる。３つの発光ダイオードの間の電流のバランスを制御することにより、バックライトを任意の色にすることができる。白および黒は、主な高輝度の照明として使用することができるが、コンピュータ上で実行されているアプリケーションが、そのように選択した場合には、黒と赤で警報を表示するために、バックライトの色を、例えば、赤に切り替えることができる。この切り替えは、赤の発光ダイオードだけに電力を供給することにより行うことができる。
【００３３】
発光ダイオードをモノクロ・モードで連続的に発光させる必要もなければ、カラー・モードで、その全使用率により稼動させる必要もないことに留意されたい。上記の論理デバイスは、モノクロ・モードまたはカラー・モードで輝度を低減するために、使用率を低減するのに使用することができる。図１１は、上記輝度制御を行う方法を示す。発光ダイオードの１つを発光させるための信号がディスプレイ・コントローラ３３０から発信される。経路４５１により、単安定マルチバイブレータ４００にパルスが同時に供給される。例えば、発光ダイオード３０３を発光させるための信号は、ＯＲゲート３０６を通ってディスプレイ・コントローラ３３０からＡＮＤゲート４０３に送られる。ＡＮＤゲートは、パルス４２０が存在している間だけ、照明信号だけを通過させる。このパルス４２０は、ライン４５１から始動パルスを受信した場合に、マルチバイブレータ４００により始動する。パルスの持続時間は、システムのユーザの制御の下でのポテンシオメータ４１０の設定により制御される。パルス幅時間がｔである場合には、対応するＡＮＤゲートは、対応する時間ｔの間、開いた状態に保持され、発光ダイオードは、時間ｔの間、発光する。それ故、マルチバイブレータ４００からのパルスの幅により、発光ダイオードの使用率、すなわち輝度が制御される。図１１は、ＡＮＤゲートからの信号が、一組の整合している電界効果トランジスタ４６０を通って流れる電流を制御する直列抵抗４１３を通って送られる様子を示す。パルス幅ｔは、ディスプレイ・コントローラが供給することができるし、または追加の論理経路（図示せず）を通して、単安定マルチバイブレータが供給することができる論理信号により制御することもできることに留意されたい。
【００３４】
図８−図１１の照明回路は、個々の論理デバイス、プログラマブル論理デバイス、または特注集積回路で実行することができる。別な方法としては、上記回路をディスプレイ・コントローラに内蔵させることもできる。上記回路は、レーザ・ダイオードのような別の照明光源を制御するように構成することができる。
【００３５】
本発明は、上記の詳細は図および説明に制限されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってだけ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の透過型能動マトリックス液晶ディスプレイの照明システムの略図である。
【図２】従来技術の反射型能動マトリックス液晶ディスプレイの照明システムの略図である。
【図３】従来技術の反射型能動マトリックス液晶ディスプレイの拡大装置を備える照明システムの略図である。
【図４】照明システム付き閲覧システムを内蔵しているディスプレイ・システムである。
【図５ａ】本発明のディスプレイ・システムの光学主要部材の略図である。
【図５ｂ】本発明のディスプレイ・システムの光学主要部材の略図である。
【図６】図５ａおよび図５ｂのディスプレイ・システムの光学設計の略図である。
【図７】接眼レンズ・ディスプレイを備える本発明のディスプレイ・システムの略図である。
【図８】本発明の照明制御システムのブロック図および回路である。
【図９】本発明の照明制御システムの、もう一つの実施形態のブロック図および回路である。
【図１０】本発明の照明制御システムの、さらにもう一つの実施形態のブロック図および回路である。
【図１１】本発明の照明制御システムの、さらにもう一つの実施形態のブロック図および回路である。
【図１】
0005254513.tif 000006
【図２】
0005254513.tif 000007
【図３】
0005254513.tif 000008
【図４】
0005254513.tif 000009
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
0005254513.tif 000011
【図６】
0005254513.tif 000012
【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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