(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドレス指定デバイスによって制御され、画素により構成されるカラー光電子管を照らす照明デバイスを有する単色光電子管カラー映写装置であって、
上記画素の画像が対物レンズを介して映写スクリーン上に表示され、
映写スクリーン上の上記画素の画像を空間的に移動するための、上記光電子管と対物レンズとの間に配置された少なくとも一組の３枚のガラスプレートを有する、
単色光電子管カラー映写装置。
【請求項２】
上記少なくとも一組の３枚のガラスプレートは、一組の透明な３枚のプレートにより構成される、請求項１記載の単色光電子管カラー映写装置。
【請求項３】
上記少なくとも一組の３枚のガラスプレートは、当該単色光電子管カラー映写装置の光軸に平行な軸周りにモータによって回転され、画像フレーム毎に画像ビームと交差する、請求項２記載の単色光電子管カラー映写装置。
【請求項４】
上記プレートは互いに所定の角度で傾斜し、
全ての画像は、上記カラー光電子管内の隣接する画素の中心間距離に一致する間隔だけ上記映写スクリーン上でオフセットしている、
請求項２記載の単色光電子管カラー映写装置。
【請求項５】
上記一組の中の１枚のプレートは上記カラー光電子管に平行であり、
該一組の中の別の２枚のプレートのうち、一方のプレートは上記１枚のプレートに対し正の角度で傾斜し、他方のプレートは上記１枚のプレートに対し上記正の角度と大きさが等しい負の角度で傾斜している、
請求項２記載の単色光電子管カラー映写装置。
【請求項６】
全てのプレートは同一の厚さｅを有し、
ｄが二つの隣接する画素の間隔を表し、ｅが上記プレートの厚さを表し、θ１が上記プレートの空気−プレートの入射角を表し、θ２が上記プレートのプレート−空気の入射角を表す場合、
何れかの組において、上記プレートの上記カラー光電子管に平行なプレートに対する傾斜の角度は、以下の関係式：
ｄ＝ｅ．ｓｉｎ（θ２−θ１）／ｃｏｓ（θ２）
によって上記厚さｄに関係付けられる、
請求項５記載の単色光電子管カラー映写装置。
【請求項７】
全てのプレートは、そのベース部が当該単色光電子管カラー映写装置の光軸に平行な軸を有するモータに固定されている、
請求項３記載の単色光電子管カラー映写装置。
【請求項８】
モータ周波数は、上記カラー光電子管のライン周波数及びフレーム周波数と、アドレス指定デバイスマルチプレクサとに同期している、
請求項７記載の単色光電子管カラー映写装置。
【請求項９】
メモリが光電子管の各画素に対し一つのアドレスで、赤、緑及び青のカラー毎に設けられ、
共通アドレスバスのポインタはマルチプレクサに同期し、時点ｔ−１に表示された赤、緑及び青の画素は、時点ｔで青、赤及び緑になり、時点ｔ＋１で緑、青及び赤になる連続のサブ−フレームが表示される、
請求項１記載の単色光電子管カラー映写装置用のアドレス指定方法。
【請求項１０】
メモリが光電子管の各画素に対し一つのアドレスで、赤、緑及び青のカラー毎に設けられ、
三つのメモリの各出力は各クロックパルスで交互に伝搬される、
請求項１記載の単色光電子管カラー映写装置用のアドレス指定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーの連続的な表示能力のある高性能かつ実装が容易な単色光電子管カラー映写装置と、かかる装置をアドレス指定する処理とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＤを介する映写装置は、通常、コンデンサーの実装された放物又は楕円反射器の焦点に置かれた金属ハロゲン又はキセノンアークランプにより構成されている。ランプによって放出された白色光は反射器内で反射され、対物レンズを通って液晶スクリーン、又は、光電子管として動作する光電変調器に伝搬される。一般的に、上記変調器はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）構造を有し、各画素はＴＦＴトランジスタによって制御され、ドライバ（周辺回路）によってアドレス指定される。液晶は“歪曲したネマチック(twisted nematic) ”形をなし、直線偏向された光で動作する。画像は液晶スクリーンを介して伝搬され、レンズ系を通ってスクリーン上に表示される。
【０００３】
単色光電子管カラー装置の場合、液晶スクリーンは、各画像点に対し赤（Ｒ）と、緑（Ｇ）と、青（Ｂ）の３画素を有するので、その鮮明度は、Ｒ、Ｇ及びＢが重ね合わされる３色光電子管装置（各カラーに対し一つのスクリーン）の鮮明度の３分の１に過ぎない。その上、典型的な単色光電子管装置は、Ｒ、Ｇ及びＢのカラー画素を形成するため吸収性カラーフィルタを使用する。各画素は補色を吸収するフィルタからなる。これにより、光電子管上の入射光の光束の２／３の損失が生じる。上記２点（低い解像度及び光束）は従来の単色光電子管装置の主な欠点である。別の解決法は色を系列化することにより３倍の解像度で動作することを示唆しているが、この場合の問題点は、アクティブマトリックス液晶スクリーンの応答時間は３色を連続的に表示するには未だ不十分なことである。しかし、強誘電体セル又は他の液晶構造を使用して応答時間を改善する解決法を利用することが可能である。
【０００４】
上記単色光電子管カラー装置のスクリーン上にカラーを連続的に表示するため幾つかの解決法を利用可能である。第１の解決法は、サブ−フレーム中にＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の前を通過し、ＬＣＤを覆う吸収性フィルタの多数のセグメントにより構成され、光電子管の前で回転する回転盤を用いて色を系列化することである。かかる解決法は、ドブラー(DOBLER)他の論文“ＣｄＳｅ−ＴＦＴの変形された改良形フレーム連続カラープロジェクター(An improved Frame-Sequential Color Projector with Modified CdSe-TFTs)”（ＳＩＤ９１ダイジェスト４２７ページ）に詳細に記載されている。この方法の主な欠点は、入射光の２／３が失われることである。その上、液晶の不十分な応答速度によって生じるカラーの彩度低下とドラグを回避するためフィルタ間に不透明領域を挿入することが必要である。これにより、光の効率が著しく低下するという映写装置の重大な問題が生じる。この方法には別の問題も含まれている。Ｒ、Ｇ及びＢのサブ−フレームが系列化された場合、視聴者がスクリーンの前で目を動かすとき、表示された対象物のエッジにカラーが見える“ブレークアップ”現象が発生する。この現象の原因は、目の中の画像の位置は各カラーに対し同一ではないという事実にある。
【０００５】
別の解決法は、二色性ミラー系を用いてランプからの光を３本のカラービームに分割し、この系と、光電子管の前にある対物レンズとの間に回転プリズムを挿入することである。かかる解決法は、ジャンセン(P. Janssen)（フィリップス）の論文“新規単色電子管高輝度高品位カラープロジェクター(A Novel Single Valve High Brightness HD Color Projector)"に詳細に記載されている。この解決法によれば、（重い）プリズムを回転させるため実装が難しくなり、更に、入射角が大きい場合、屈折関係  ｎ１. ｓｉｎθ１  ＝  ｎ２. ｓｉｎθ２  には線形性がないという事実のためカラービームの偏向は均一ではなく、走査領域内のカラーの彩度低下によって３本のカラーの縞が分離するという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の解決法に起因する問題を解決し、ガラスプレートによるビームの偏向に基づく単純、高信頼性、かつ、効率的な装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光電子管と対物レンズとの間に幾つかの連続的な回転ガラスプレートを挿入することからなる。上記ガラスプレートは、映写スクリーン上で１フレーム当たり３回光電子管の画素の画像の空間的な移動を生成する。
より詳細に言うと、本発明の単色光カラー映写装置は、アドレス指定デバイスによって制御され、画像は対物レンズを介して映写スクリーン上に表示される画素により構成されるカラー光電子管を照らす照明デバイスよりなり、上記光電子管と対物レンズとの間に３枚のガラスプレートの少なくとも一つの組を更に有する。
【０００８】
上記３枚のプレートの組は、回転し、各画像フレームで画像ビームに交差する。
あらゆる組において、全ての画像が上記電子管内の隣接する画素の地理的中心の間の距離に等しい間隔によって上記映写スクリーン上でオフセットするよう、上記プレートは光電子管に対し傾斜している。
【０００９】
上記一つの組の中の１枚のプレートは上記光電子管に平行でもよく、２枚の別のプレートは上記最初のプレートに対し正及び負の同じ角度で傾斜していてもよい。
全てのプレートは同一の厚さｅを有し、同一の組において、上記プレートの上記光電子管に平行なプレートに対する傾斜の角度は、以下の関係：
ｄ  ＝  ｅ．Ｓｉｎ（θ２−θ１）／Ｃｏｓ（θ２）
によって上記厚さに関係し、式中、ｄは二つの隣接する画素の間の間隔であり、ｅは上記ガラスプレートの厚さであり、θ１及びθ２は、夫々、上記傾斜したプレートの空気−プレート及びプレート−空気の入射角である。θ１とθ２の間の関係は、単純な屈折関係  ｎ１．ｓｉｎθ１  ＝  ｎ２．ｓｉｎθ２  によって与えられ、式中、ｎ１及びｎ２は、夫々、空気  ｎ１（＝１）及びガラス  ｎ２の反射率を表わしている。
【００１０】
各プレートは、軸が上記装置の光軸に平行であるモータにベース部で固定されている。
モータ周波数は、ライン周波数と光電子管フレーム上記光電子管の行及びフレーム周波数と、上記アドレス指定デバイスマルチプレクサとに同期している。
好ましくは、各プレートは、必要なときに光電子管を切り換えられるようモータの径に沿って不透明領域を有する。
【００１１】
上記装置において使用される光電子管は、好ましくは、画素構造がデルタ状、行状又は列状の液晶スクリーンである。
本発明は、上記の形の映写装置用の第１のアドレス指定モードに関連し、ｔ−１における赤、緑又は青の画素は、夫々、ｔで青、赤及び緑、ｔ＋１で緑、青及び赤になる連続のサブ−フレームが表示されるよう、光電子管にある画素と同数のアドレスのあるメモリが赤、緑及び青の各カラー用に設けられている。
【００１２】
本発明は、上記の形の映写装置用の第２のアドレス指定モードに関連し、光電子管の各画素に対し一つのアドレスのあるメモリが赤、緑及び青の各カラー用に設けられ、三つのメモリの各出力は各クロックパルスで交互に伝搬される。
本発明による装置は、各画素に関しカラーが得られるよう完全に独立し、液晶スクリーン上に直接形成された吸収性又は干渉カラーフィルタ、或いは、（例えば、照明による）カラー画素を生成するあらゆる他の方法と共に使用することができる。更に、例えば、上記装置は、ＬＣＤ内のカラー画素の位置とは無関係に３個のＲ、Ｇ及びＢの画素から白色画素を生成するため使用することができる。上記重心に達するよう対応するカラー画素を偏向させるには、３個のＲ、Ｇ及びＢの三つ組の重心を選択し、各プレートで必要な角度を計算することで十分である。その上、サブ−フレーム当たり常に３色が存在するので、従来推奨されている解決法において生じる煩わしいブレークアップ現象は回避される。他の利点は、アドレス指定電子回路と光学素子に対し多重化が非常に簡単に得られることである。
【００１３】
添付図面を参照して以下の説明を読むことにより、本発明はより良く理解され、他の利点が明らかになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１において、ランプ反射照明装置（図示しない）から発生した光は、例えば、アクティブマトリックス液晶スクリーンでもよい光電子管１を通過している。光電子管１は、画像が対物レンズ３を通過してスクリーン４上に映写されるべき画素ｉ−１、ｉ、ｉ＋１及びｉ＋２の組からなる。本発明の重要な特徴は、光り電子管１からの画像は、装置のｚ光軸に対し傾斜した三つの別々の位置を有する回転ガラスプレート２を通過することである。
【００１５】
時点ｔでガラスプレート２が光電子管１と平行（θ＝０）、換言すれば、ｚ光軸に直角であるとき、画素１の画像は、通例的に同図に鎖線で示された光路に従ってスクリーン４に表示される。時点ｔ＋１において、ガラスプレート２は、ｚ光軸の直角方向に対し特定の角度θで傾斜し、光電子管１から生じた画素ｉの画像は、ｚ光軸に平行な光路５に沿って進み、プレート２で偏向させられる。次いで、プレートがｚ光軸に直角であった時点ｔで画素ｉ＋１の画像が表示された場所でスクリーン４に上記画像を通例的に表示するため、上記画像はｚ光軸と平行に映写対物レンズ３上へ伝搬される。画素ｉの画像はプレート２がｚ光軸に直角であった時点ｔにおけるその画像の位置に対し隣接するカラー画素の間の距離に対応する間隔ｄでオフセットするよう、時点ｔ＋１におけるプレート２は傾斜している。
【００１６】
かくして、プレートが時点ｔ−１に角度−θで傾斜しているならば、プレートが光電子管に平行であるとき、画素ｉの画像は、順次の時点ｔ−１、ｔ及びｔ＋１における画素ｉ−１、ｉ及びｉ＋１の画像のスクリーン上の位置を占める。上記の方法で、３種類のカラーは映写スクリーン４の各点上で画像フレームに加えられる。
【００１７】
図２の（ａ）の場合、光電子管１の画像は、少なくとも３枚のガラスプレート１０、１１及び１２からなるデバイス９を通過する。この特別の例の場合、プレート１１は光電子管１に平行し、プレート１０及び１２は、同一角度θで上記プレート１１の各々の側に傾斜しているので、画像は図１を用いて説明したような間隔ｄでオフセットされている。上記間隔ｄは、以下の関係：
ｄ  ＝  ｅ．Ｓｉｎ（θ２−θ１）／Ｃｏｓ（θ２）
によって与えられ、式中、ｅはガラスプレートの厚さであり、θ１及びθ２は、ガラスプレートを通るビームの偏向を表わす図２の（ｂ）に示したような空気−プレートと、プレート−空気の入射角を夫々表わしている。
【００１８】
上記ガラスプレートはそのベース部がモータ１３に固定され、モータ１３の軸は、好ましくは装置のｚ光軸に平行である。上記プレートの長さは光電子管の長さに等しいか、或いは、類似している。回転周波数を低下させるため３枚のガラスプレートの幾つかの組を固定することが可能である。例えば、３枚のガラスプレートを使用するデバイスに対し、各々は１２０°の角度を占める３枚のプレートが一つの円板を覆う場合にモータ周波数は５０Ｈｚであり、９枚のプレートを使用するデバイスの場合、各プレートによって占められる角度は４０°であり、モータ周波数を１６．６６Ｈｚにすることが可能である。モータ周波数、即ち、各プレートが光電子管の前を通過する周波数は、光電子管のライン及びフレーム周波数と、アドレス指定回路マルチプレクサ２７とに同期させる必要がある。
【００１９】
ガラスプレートを通過した後、画像は対物レンズ１４を通して映写スクリーン４に映写される。
ガラスプレートは光電子管１のビーム全体を通過させることが必要がある。従って、モータアームの径を光電子管ビームに適合させることが必要がある。例えば、４／３フォーマットの１．３インチ（３．３ｃｍ）径の光電子管に対し、７０ｍｍよりも大きい径をプレートに使用することが可能である。
【００２０】
図３には、厚さｅ＝０．７ｍｍ（曲線８）と、厚さｅ＝１．１ｍｍ（曲線７）の二つのプレートの厚さの値に対し、入射角θ１の関数として変位ｄの変化が示されている。かくして、８°のオーダーの入射角θ１と、０．７ｍｍのプレートの厚さの場合、変位ｄは約５０μｍであることが分かる。
液晶のアドレス指定時間はゼロではない。画素画像の光学的スイッチングは、色の彩度低下を防止するため瞬間的に行われるので、各ガラスプレート上に幅の狭い水平の黒色の帯を有することが好ましい。かかる不透明領域は、好ましくは各プレート上にあり、光の一部を遮断し、液晶にスイッチングを終了させ；スイッチング時間が短い場合、光束の損失は小さくなる。
【００２１】
液晶スクリーンのカラーアドレス指定がドライバによって行われるとき、ビデオ信号は、スクリ−ンに表示される前にアナログ回路によって３色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に分離される。同一動作は、本発明の単色光電子管装置の場合にも３色を多重化するため行われるが、アドレス指定時間は３分の１になる。
【００２２】
その上、本発明によれば、結合されたとき白色を形成するよう３色を系列化することが可能になる。図４には、３通りの時点ｔ−１、ｔ及びｔ＋１における同一の画素の組３０が示されている。画素ｉ−１（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）、ｉ（Ｂ＋Ｒ＋Ｇ）及びｉ＋１（Ｇ＋Ｂ＋Ｒ）に対する図４の例に示されているように、３色はフレーム内で重ね合わせることが可能である。同図には、列状に配置されたカラー画素の構造が示されているが、例えば、行状又はデルタ状のように別の形の構造を本発明と共に用いても構わない。
【００２３】
本発明は上記装置のためのアドレス指定処理にも関係がある。上記回転盤の解決法は、図５の（ａ）に示した連続的モードによって扱われる。Ｒ、Ｇ及びＢの各画像は、回路１８から始まりドライバ１６と１７を用いてスクリーン１５に表示される。プリズムを用いる解決法は、図５の（ｂ）に示したように非常に複雑なアドレス指定モードを要求する。スクリーン２２は、三つの等しい水平方向領域２２ａ、２２ｂ及び２２ｃに分割され、各領域は、連続的に動作する独立した行ドライバ２１によってアドレス指定をされる。ビデオ信号は独立したメモリ２３ａ、２３ｂ及び２３ｃに記憶され、ポインタは、Ｔ／３及び２Ｔ／３遅延装置を用いてＲ、Ｇ及びＢの各色をスクリーンの３分の１に表示し、ここで、Ｔはフレーム区間である。Ｒ、Ｇ及びＢのデータは、ドライバ２１及び２０を介して１行ずつ表示するためマルチプレクサ２８で多重化される。
【００２４】
周知の解決法に対する上記の如くの本発明の利点に加えて、図６に示された本発明に必要なアドレス指定タイプは単純である。例えば、スクリーン２５上の画素と同数のアドレスを各々に備えたＲ、Ｇ及びＢの三つのメモリ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃが設けられる。図４に示したようなタイプのサブ−フレームを表示し得るように共通のアドレス指定ポインタ２６はマルチプレクサ２７とモータ１３とに同期させられ、時点ｔ−１におけるＲ、Ｇ又はＢの画素は、時点ｔのＢ、Ｒ及びＧと、時点ｔ＋１のＧ、Ｂ及びＲの夫々になる。マルチプレクサ２７の位相はスクリーン上のガラスプレートの位置に同期している。
【００２５】
マルチプレクサを必要としないため、より単純化されたアドレス指定のための別の解決法は、三つのメモリ２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの各出力を各クロックパルスで交互に接続することが可能である。
本発明は、特に、ビデオプロジェクター、又は、スクリーン上への投影による画像の表示に係わる他の機器に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の動作原理図である。
【図２】（ａ）は本発明の好ましい一実施例を示し、（ｂ）はガラスプレートを通過するビームの光路を示し、本発明の主な特徴の一つを表わす図である。
【図３】プレートの厚さの２種類の値に対し、プレート上の入射角の関数としてビーム偏向の変化を示す図である。
【図４】カラー画素を縞状に配置した場合の本発明によるカラーの系列化の原理図である。
【図５】（ａ）は回転盤装置をアドレス指定する従来の方法を示し、（ｂ）はプリズム装置をアドレス指定する従来の方法を示す図である。
【図６】本発明による装置のアドレス指定モードを示す図である。
【符号の説明】
１    光電子管
２，１０，１１，１２    ガラスプレート
３，１４    対物レンズ
４，１５，２２，２５    スクリーン
５    光路
９    デバイス
１３    モータ
１６，１７，２０，２１    ドライバ
１８    回路
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ    水平方向領域
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ    メモリ
２６    ポインタ
２７    マルチプレクサ
３０    画素の組
【図１】
0003877012.tif 000002
【図２】
0003877012.tif 000003
【図３】
0003877012.tif 000004
【図４】
0003877012.tif 000005
【図５】
0003877012.tif 000006
【図６】
0003877012.tif 000007