JP2001042237A

JP2001042237A - 映像表示装置

Info

Publication number: JP2001042237A
Application number: JP21470699A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Yamaguchi; 和也山口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＥＤなどのインコヒーレント光を発光源と
し、高輝度で高解像度の投写映像がコンパクトな構造で
得られる映像表示装置の提供。【解決手段】入力された映像信号に応答して発光する
ＬＥＤアレイ３と、このＬＥＤアレイ３からの光のビー
ムの径を絞って集光した光を受けて偏向させるポリゴン
ミラー７，１０，１１を備え、ポリゴンミラー７，１０
の異なる傾斜角度の反射面により水平方向の走査ライン
の偏向方向を垂直方向に変位させるか、ポリゴンミラー
１１の回転時に姿勢を変えて水平方向の走査ラインの偏
向方向を垂直方向に変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてパーソナ
ルコンピュータまたはテレビなどの映像機器の映像信号
を、発光ダイオードなどの半導体発光素子で映像表示さ
せ、スクリーンや壁に投影表示する映像表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータによって形成さ
れた映像をスクリーン等に表示する装置として、透過型
の液晶を用いた液晶プロジェクタが従来から知られてい
る。この液晶プロジェクタは、赤，緑，青を担うそれぞ
れの透過型の３枚の液晶パネルに画像を表示させ、白色
光源を特殊な鏡で赤，緑，青に色分離して赤，緑，青を
担うそれぞれの液晶パネルに投射して色合成し、更にこ
の色合成された画像を拡大投影するというものである。
そして、この種の液晶プロジェクタは商品化が進み、現
在のところ市場への普及度もかなり高いといえる。

【０００３】ところが、現状の液晶プロジェクタにおい
て使用されている透過型の液晶パネルの光透過率は約２
５％程度であって、光学系に用いるには光透過率は低
い。したがって、スクリーンに投影される表示画像の輝
度にも限度があり、明るい場所での使用に耐えるだけの
輝度は実現されていない。

【０００４】また、液晶プロジェクタでは、光源からの
光に含まれる熱による透過型の液晶のセルの温度上昇が
避けられない。このように液晶のセルの温度が上昇して
しまうと、コントラストの低下や色むらを伴うほか、
赤，緑，青の３色の合成時の色ずれも発生し、投影性能
が格段に劣化する。同時に、３枚の液晶パネルが必要で
あることと、白色光源からの白色発光の赤，緑，青色へ
の分離鏡などの光学系が複雑であることから、部品数及
び組立て工数が多く、コスト面の問題も無視できない。
更に、表示画像の高解像度化のために液晶パネルの大き
さを解像度に応じて大きくすることは難しい。このた
め、スクリーンに投影する表示画像の高解像度を実現す
るには、液晶パネルのセル分離部の面積比率を相対的に
高くすることで対応するしかないので、光透過率が更に
低下する。したがって、高解像度の表示画像は得られて
も輝度は低くなり、解像度と輝度の両面での表示画像の
最適化は困難である。

【０００５】以上のような不都合を伴う液晶プロジェク
タに代えて、化合物半導体による発光ダイオード（以
下、「ＬＥＤ」と記す）を使用した映像表示装置もすで
に提案されており、たとえば特開平９−２３０４９９号
公報にその記載がある。この公報に記載のプロジェクタ
は、入力された映像信号を画像として表示する少なくと
も各々１個以上の赤，緑，青のＬＥＤを備えた発光ダイ
オードユニットと、この発光ダイオードユニットにより
表示された画像光を集光するためのフレネルレンズとを
備え、オーバーヘッドプロジェクタのスクリーンに向か
う光路内に着脱可能に配置される構成としたものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先の公報に
記載のＬＥＤを用いたプロジェクタでは、発光ダイオー
ドユニットの画素数がそのままスクリーンへの投影拡大
後の表示画像の画素数となる。したがって、発光ダイオ
ードユニットの画像は低解像度であって、スクリーン上
の拡大された表示画像の解像度も必然的に低くなり、現
状で要求される高解像度の画像表示には対応できない。
たとえば水平解像度が８００ドットで垂直解像度が６０
０ドットのカラー映像について、その解像度通りに表示
しようとすれば、最低でも８００×６００×３＝１，４
４０，０００個という膨大な数のＬＥＤが必要となる。
したがって、装置のコンパクト化ができないほか、多数
のＬＥＤを使用するので消費電力が大きくなりコスト面
での障害も大きい。

【０００７】このようにＬＥＤを利用した従来のプロジ
ェクタでは、とくに非常に多数のＬＥＤを装備しなけれ
ばスクリーン上の表示画像の高解像度化が達成できず、
実用面及び商品化の面で問題がある。

【０００８】また、コヒーレント光であるレーザーを用
いた映像表示装置についても既に提案がみられる。しか
しながら、レーザーでは画像の表示自体は可能であるも
のの、青色領域では紫色半導体レーザーとして波長４０
０ｎｍで出力５ｍＷ程度のものがサンプル出荷されてい
るのが現状である。したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光ダイ
オードを用いる場合のような高輝度のフルカラー映像は
実現できず、各種の映像の表示には今のところ最適とは
いえない。

【０００９】そこで、本発明は、ＬＥＤなどインコヒー
レント光を発光源とし高輝度で高解像度の投写映像がき
わめてコンパクトな構造で得られる映像表示装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の映像表示装置
は、入力された映像信号に応答して発光する複数のイン
コヒーレント光の発光源と、前記発光源から出射される
光のビームの径を絞り且つ前記光のビームを一軸方向に
配列させる集光手段と、前記集光手段からの光を受けて
二軸方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段からの
光を歪み補正して表示面へ向かう光路を形成する歪み補
正手段とを備えていることを特徴とする。

【００１１】本発明において、前記偏向手段は複数の反
射面を周面に形成して軸線周りに回転するポリゴンミラ
ーとすることができ、前記複数の反射面は、周方向に隣
り合うものどうしの水平方向の走査ラインの偏向方向を
垂直方向に変位させるように一定の角度差を持つ構成と
することができる。

【００１２】また、ポリゴンミラーの複数の反射面が、
周方向に隣り合うものどうしの水平方向の走査ラインの
偏向方向を垂直方向に変位させるように、ポリゴンミラ
ーの姿勢を軸線周りの回転と同時に変更可能な構成とし
てもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づき説明する。

【００１４】図１は本発明の実施の形態における映像表
示装置の概略構成図である。

【００１５】図１において、大型のスクリーン５０に対
して光投影して画像表示させる映像表示装置１は、映像
機器（図示せず）のアナログの赤（Ｒ），緑（Ｇ），青
（Ｂ）の映像信号を受ける信号変換部２ａ，ＬＥＤ制御
部２ｂ，ポリゴンミラー制御部２ｃと、スクリーン５０
への投影画像の画像形成のための光学系とから構成され
たものである。信号変換部２ａは映像機器から入力され
た映像信号のＡ／Ｄ変換及び同期合わせを実行してその
出力信号をＬＥＤ制御部２ｂに入力し、ＬＥＤ制御部２
ｂはガンマ補正と階調制御とを実行して光学系のＲ，
Ｇ，ＢのＬＥＤのうち画素に対応するものを点灯させ
る。また、ポリゴンミラー制御部２ｃは、光学系に含ま
れたポリゴンミラー（後述）の回転を制御する。

【００１６】光学系にはＬＥＤアレイ３，集光レンズ
４，光ファイバ５，発光アレイ６，ポリゴンミラー７，
歪み補正レンズ８，投写レンズ９をそれぞれ備え、水平
解像度８００画素及び垂直解像度６００画素のものを１
秒間で６０回書き換えて動画を表示可能としたものであ
る。なお、図１のスクリーン５０に対して、垂直解像度
の方向（Ｙ軸方向）はスクリーン５０の縦方向であり、
水平解像度の方向（Ｘ軸方向）は図面と直交する方向で
ある。

【００１７】ＬＥＤアレイ３は図２に示すように、発光
源３−１，３−２・・・３−１９９，３−２００の合計
２００個をＹ軸方向に一列に配置したものであり、各発
光源３−ｎ（ｎ＝１〜２００）のそれぞれはＲ，Ｇ，Ｂ
のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃを含んでいる。なお、Ｒ，
Ｇ，ＢのＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃに加えて他の発光色の
ＬＥＤを組み込んでもよく、またモノカラー画面対応の
表示装置であれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの少なくとも一つの発光
色を持つものであればよい。

【００１８】本実施の形態において、集光手段は集光レ
ンズ４と光ファイバ５及び発光アレイ６の組合せによっ
て構成されたものである。集光レンズ４はＬＥＤアレイ
３の各発光源３−ｎの光軸と同軸上に配置され、これら
の集光レンズ４のそれぞれに連ねて光ファイバ５が配置
されている。集光レンズ４はＬＥＤアレイ３の各発光源
３−ｎからの光のビーム径を絞り込む。また、光ファイ
バ５は発光アレイ６までの導光路を形成するためのもの
であり、照射光を最適化されたビーム径として発光アレ
イ６に入射させる。この発光アレイ６は、全ての発光源
３−１〜３−２００からの光を高精度で互いに平行な関
係としてポリゴンミラー７の表面に入射させる集光レン
ズ６ａ−１，６ａ−２，・・・６ａ−２００を備えたも
のである。なお、光ファイバ５は従来周知のように細い
外径であって自由に曲げることができるので、集光レン
ズ４から発光アレイ６までの光路が複雑に曲がったもの
でも簡単に組み立てることができる。

【００１９】ポリゴンミラー７は、たとえばプリンタな
どの光学書込み装置の分野で広く使用されているもの
で、図１に示すようにほぼ六角柱状としたもので、六角
形の中心を回動中心として駆動モータ（図示せず）によ
って回転駆動される。

【００２０】図３はポリゴンミラー７の形状の詳細であ
って、（ａ）は上から観た平面図、（ｂ），（ｃ），
（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ
線矢視による縦断面図である。図示のように、ポリゴン
ミラー７の上端面は正六角形であり周面を６個の反射面
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆとして連ねてい
る。反射面７ａはポリゴンミラー７の中心軸線と平行な
面であり、これに連なる反射面７ｂ，７ｃは同図の
（ｃ），（ｄ）に示すように下端側の断面を絞る向きに
少し傾斜し、反射面７ｃの傾斜角度は反射面７ｂのほぼ
２倍である。そして、傾斜面７ｃに連なる反射面７ｄ，
７ｅ，７ｆは、先に述べた反射面７ａ，７ｂ，７ｃの関
係と同様である。すなわち、ポリゴンミラー７の周面は
反射面７ａ，７ｂ，７ｃの３連の面と反射面７ｄ，７
ｅ，７ｆの３連の面との組合せであり、ポリゴンミラー
７が回転駆動されるとき、１個の任意の発光源３−ｎか
らの光を３連の反射面７ａ，７ｂ，７ｃまたは反射面７
ｄ，７ｅ，７ｆで走査すると、ポリゴンミラー７の半回
転の間に任意の１個の発光源３−ｎは３行の水平方向の
映像画素を生成する（後述の図４参照）。すなわち、２
００個の発光源ではポリゴンミラー７の半回転の間に水
平方向６００ラインの映像画素を生成し、８００×６０
０画素を生成することができる。

【００２１】歪み補正レンズ８はポリゴンミラー７によ
って水平方向と垂直方向に偏向された光を取り込んで投
写レンズ９に入射させ、この投写レンズ９は入射光をス
クリーン５０に向け拡大投影して画像を表示する。

【００２２】ここで、信号変換部２ａに映像信号が入力
されると、この映像信号に基づいてＬＥＤ制御部２ｂが
ＬＥＤアレイ３を制御し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各ＬＥＤ３ａ，
３ｂ，３ｃが点滅する。これにより、Ｙ軸方向に一列に
配列した各発光源３−１〜３−２００が点滅し、その照
射光は各発光源３−１〜３−２００に対応させて配置し
た集光レンズ４に入射する。そして、集光レンズ４から
光ファイバ５を通じて照射光は発光アレイ６に向けて導
光される。

【００２３】このようにＬＥＤアレイ３と発光アレイ６
との間に、各発光源３−１〜３−２００にそれぞれ対応
させて集光レンズ４と光ファイバ５とを備えることで、
ＬＥＤアレイ３の各発光源３−１〜３−２００の配置を
任意に設定できる。すなわち、長さや曲げを自在に設定
できる光ファイバ５が発光アレイ６への導光路を形成す
るので、発光源３−１〜３−２００の発光アレイ６に対
する位置関係の自由度を高く設定できる。したがって、
図２では最も単純な例として発光源３−１〜３−２００
をＹ軸方向に一列に配置しているが、このような配列に
制約されない。たとえば、図５の（ａ）に示すように、
ＬＥＤアレイ３をほぼ正方形状としてこれに発光源３−
１〜３−２００を一様密度で配列し、図２の例のＬＥＤ
アレイ３に比較して高さ寸法を抑えてコンパクトにする
ことができる。また、図５の（ｂ）に示すように、映像
表示装置１の中の適切な位置にたとえば３個に分けた発
光アレイ３１，３２，３３を配置し、それぞれに所定数
の発光源３−１〜３−２００を分散配置してもよい。要
するに、ポリゴンミラー７に光を照射する発光アレイ６
を高精度でアセンブリしておけば、ＬＥＤアレイ３の配
置位置や個数は任意に設定でき、特に図５（ｂ）の例の
ように映像表示装置１の中の空間を適切に利用すること
でコンパクト化が図られる。

【００２４】図１に戻って、発光アレイ６の集光レンズ
６ａ−ｎ（ｎ＝１〜２００）は、ＬＥＤアレイ３の発光
源３−１〜３−２００からのそれぞれの光路に対応して
Ｙ軸方向に２００個配列されたものである。これらの集
光レンズ６ａ−ｎからの光は、ポリゴンミラー７の反射
面７ａ〜７ｆのうちの一つにＹ軸方向に等しい間隔で焦
点を合わせて照射される。そして、発光源３−１〜３−
２００の画像信号による点滅動作とポリゴンミラー７の
回転と各反射面７ａ〜７ｆの傾斜に基づく偏向により、
水平（Ｘ軸）方向と垂直（Ｙ軸）方向へ走査し、スクリ
ーン５０上に映像を形成させる。なお、映像信号に合わ
せて発光源３−１〜３−２００のそれぞれの点滅動作と
ポリゴンミラー７の同期をとることは無論である。

【００２５】図６はスクリーン５０に対する水平（Ｘ軸
方向）解像度８００画素及び垂直（Ｙ軸方向）解像度６
００画素による画像のライン表示を示す概略図である。

【００２６】スクリーン５０上には６００行のラインＬ
−１，Ｌ−２，Ｌ−３，・・・Ｌ−５９９，Ｌ−６００
が表示される。そして、ＬＥＤアレイ３の発光源３−１
はラインＬ−１〜Ｌ−３の映像表示を担い、次段の発光
源３−２はラインＬ−４〜Ｌ−６の映像表示を担い、以
下同様にして発光源３−２００がラインＬ−５９８〜Ｌ
−６００の映像表示を担い、各発光源３−ｎはいずれも
ポリゴンミラー７が半回転する間の走査で３ライン分の
映像表示に貢献する。すなわち、反射面７ａと直交する
向きに発光アレイ６からの光の入射があるときには、図
４において実線で示すように反射面７ａからはポリゴン
ミラー７の軸線と直交する向きに歪み補正レンズ８側へ
光が出射される。反射面７ａと反射面７ｂの傾斜の角度
差をθ₁とし反射面７ａと反射面７ｃの傾斜の角度差を
θ₂とするとき、反射面７ｂ，７ｃに入射した光はそれ
ぞれの傾きによって図４において反射面７ａからの反射
光に対してθ₁の角度すなわち二点鎖線及び反射面７ａ
からの反射光に対してθ₂の角度すなわち一点鎖線で示
す矢印方向に出射される。

【００２７】ここで、反射面７ａに対する反射面７ｂ，
７ｃの角度θ₁，θ₂は、発光アレイ６のたとえば集光レ
ンズ６ａ−１からの光がポリゴンミラー７の反射面７ａ
に入射して反射されたとき歪み補正レンズ８への走査ラ
インどうしの間の間隔ｐ１，ｐ２が等しくなる関係とな
るように設定する。また、集光レンズ６ａ−１，６ａ−
２の間隔は図４に示す間隔Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃がＰ₁＝Ｐ₂＝
Ｐ₃の関係が成り立つように設定する。これにより、発
光アレイ６の集光レンズ６ａ−１，６ａ−２から出射さ
れてポリゴンミラー７の各反射面７ａ〜７ｆで順に反射
される光の操作ラインは、図４においてＰ₁〜Ｐ₅のそれ
ぞれの間隔を等しいラインに相当するように設定でき
る。

【００２８】このように、ポリゴンミラー７の反射面７
ａ〜７ｃ及び７ｄ〜７ｆのそれぞれの間に角度差を持た
せることで、ポリゴンミラー７が半回転する間の走査に
よって図４に示したように、発光アレイ６の各集光レン
ズ６−ｎからの光を実線，二点鎖線，一点鎖線の光路を
経由した走査光として歪み補正レンズ８に入射させるこ
とができる。したがって、ポリゴンミラー７の半回転の
間に３行のラインをスクリーン５０上に投写して映像を
表示することができる。

【００２９】ここで、各ラインＬ−１〜Ｌ−６００の水
平解像度（Ｘ軸方向）の画素数は８００なので、ちらつ
きのない動画映像として表示できるようにするために
は、たとえば１ライン当たりに１秒間に６０回程度の水
平走査をすればよい。このような水平走査条件のために
は、８００画素を６０回程度だけＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤ３
ａ，３ｂ，３ｃの点滅条件を変えてやればよい。そし
て、２００個の発光源３−１〜３−２００によって垂直
解像度６００画素を表示させる場合は、１個の任意の発
光源３−ｎが８００×６０×３＝１４４０００すなわち
１４４ＫＨｚ以上の高速応答性があればよい。なお、本
実施の形態では、説明をわかりやすくするため映像の帰
線期間は無視した数値を特定しているが、これはＬＥＤ
の応答特性やポリゴンミラーの回転速度はこの帰線期間
を考慮しても全く問題のない応答レベルであるからであ
る。

【００３０】一方、ＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃについて
は、現在までに開発されているものでは７ＭＨｚ以上の
高速応答性があるので、水平解像度の画素数８００で且
つ垂直方向３ライン分に十分対応できる。

【００３１】このように高速応答性があるＬＥＤ３ａ，
３ｂ，３ｃを含む光源３−１〜３−２００では、映像信
号に応答して１秒間に８００×６００の画素を６０回書
き換えるように全てのＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃの点滅制
御が可能である。

【００３２】すなわち、ポリゴンミラー７を回転させて
１／１８０秒で１回の割合でＸ軸方向に走査していけ
ば、発光アレイ３の各発光源３−１〜３−２００からは
先に述べたように１／１４４０００秒の間で１画素分が
点滅制御されるので、Ｙ軸方向に一列に並んだ２００個
の発光源から発光アレイ６を経由した光はＸ軸方向の画
素に順次偏向されていく。そして、ポリゴンミラー７か
ら偏向された光面は歪み補正レンズ８に入射して歪み補
正され、投写レンズ９からスクリーン５０に投影され
る。これにより、図６に示したようにスクリーン５０の
上に水平（Ｘ軸方向）解像度が８００画素で垂直（Ｙ軸
方向）解像度が６００画素の画像が１秒間に６０回投影
され映像が形成される。

【００３３】以上のように、一つの発光源３−ｎからの
照射光をポリゴンミラー７の傾斜が異なる反射面７ａ，
７ｂ，７ｃの組みへ、次いで反射面７ｄ，７ｅ，７ｆの
組みへと順に当てることで、図４に示すように３行のラ
インの映像表示が得られる。このため、カラー表示をす
るには従来では８００×６００個の膨大な個数の発光源
と少なくとも８００×６００×３個のＬＥＤを必要とし
ていたのに対し、２００個の発光源３−１〜３−２００
とすることができ、発光アレイ６を構成するＲ，Ｇ，Ｂ
のＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃの総個数（２００×３）を大
幅に削減でき、装置の小型化及び製造コストの低減が可
能となる。そして、ＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃが大幅に減
ることから、稼働時の消費電力も少なくなる。

【００３４】また、近来になって開発された窒化系化合
物半導体を利用した青と緑のＬＥＤは高輝度化が進み、
ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体を利用した赤のＬＥＤ
も同様に高輝度化が達成された。したがって、窒化系化
合物半導体による青と緑及びＡｌＧａＩｎＰ系化合物半
導体による赤のＬＥＤを光源３−１〜３−２００に適用
すれば高輝度のスクリーン映像が得られる。本発明者ら
が確認したところによると、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ３ａ，
３ｂ，３ｃを１個ずつ含む発光源３−１〜３−２００を
２００個配列したＬＥＤアレイ３の場合では、スクリー
ン５０の大きさを１ｍ²としたときスクリーン５０上で
は５００ｃｄ／ｍ²程度の高輝度の映像が得られた。し
たがって、昼間の明るい部屋での映像表示にも十分対応
できるとともに、発光源３−１〜３−２００の全てに
Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃを備えることによ
って、１画素中での色ずれがなく、従来の液晶プロジェ
クタでは原理上避けることができなかったスクリーン５
０上の映像の色のずれの発生も完全に防止できる。ま
た、屋外用としてもっと明るい表示装置が必要であれ
ば、各発光源３−ｎを構成するＬＥＤの個数を増やせば
全く同じ構成で容易に実現できる。

【００３５】図７はポリゴンミラーの別の例を示す詳細
であって、（ａ）は上から観た平面図，（ｂ），
（ｃ），（ｄ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線，Ｅ−Ｅ線，Ｆ
−Ｆ線矢視による断面図である。

【００３６】図示の例のポリゴンミラー１０は先の例と
同様に六角柱状としたものであるが、その６面の反射面
１０ａ〜１０ｆの傾斜角度を周方向に段階的に変えたも
のである。すなわち、反射面１０ａをポリゴンミラー１
０の回転軸線と平行な面としたとき、この反射面１０ａ
に連なる反射面１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０
ｆの順に傾斜角度が大きくなっている。このようなポリ
ゴンミラー１０を図１の光学系に備えて発光アレイ６か
ら光ビームを照射すると、図８の（ａ）〜（ｆ）に示す
ようにポリゴンミラー１０の１回転の間に走査ラインの
偏向方向を６ラインとして垂直（Ｘ軸）方向に変位させ
ることができる。すなわち、一つの発光源の点滅による
光ビームは、各反射面１０ａ〜１０ｆによる水平方向の
偏向によって６ラインの垂直（Ｘ軸）方向に変位した映
像画素を生成する。なお、各反射面１０ａ〜１０ｆによ
るそれぞれの走査ラインの隣り合う位置Ｐ₁〜Ｐ₆どうし
の間隔及び位置Ｐ₆と次の走査ラインＰ₁との間隔がいず
れも等しくなるように、これらの各反射面１０ａ〜１０
ｆの傾斜角度の関係をとることと、隣り合う集光レンズ
６ａ−ｎからの出射光の間隔をとることは先の例と同様
である。

【００３７】このようにポリゴンミラー１０の１回転で
水平方向の走査ラインの偏向方向を６ラインとして垂直
方向に変位させるものでは、垂直解像度６００画素に対
しては１００個の発光源での映像表示が可能であり、図
３で示した２００個のＬＥＤアレイ３に比べると半数に
減り、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ３ａ，３ｂ，３ｃも合計３０
０個で済む。このため、発光源から発光アレイ部までの
構造が簡単になり、より一層コンパクト化が図られる。
なお、輝度不足が懸念される場合では、各発光源に含ま
れるＬＥＤの個数を増やせばよいだけで、発光源の数自
体を増やす必要はない。

【００３８】図９はポリゴンミラーを利用した別の偏向
手段の例を示す概略図である。

【００３９】図９において、正六角柱状としたポリゴン
ミラー１１はその軸線と同軸上に支軸１１ａを一体に備
え、この支軸１１ａを鉛直面内に含ませて回転自在とす
るとともにその下端を駆動モータ（図示せず）に連接し
て回転駆動可能とする。支軸１１ａを導電性のもので、
上端側を自由端として永久磁石１２のＮ極とＳ極との極
間に挿入されている。永久磁石１２はＮ極からＳ極への
磁力線が水平（Ｘ軸）方向となるように配置され、軸線
を鉛直面内に含まれた垂直姿勢の支軸１１ａはＮ極から
Ｓ極との間の磁束を突っ切る位置関係となっている。

【００４０】ここで、ポリゴンミラー１１は先の例と同
様に駆動モータによって支軸１１ａ周りに回転駆動され
る。そして、この回転のときに支軸１１ａに通電して矢
印方向に電流Ｉを流すと、永久磁石１２のＮ極とＳ極と
の間の磁束Ｂと電流Ｉとによってローレンツ力Ｆが図面
において手前側に向けて作用する。したがって、このロ
ーレンツ力Ｆによって支軸１１ａは手前側へ動こうとす
るので、たとえばカメラなどの位置センサ（図示せず）
を用いて支軸１１ａの位置を検知して電流Ｉへフィード
バックして、ポリゴンミラー１１を正確に制御する。こ
のとき、電流Ｉの印加値が大きいほど発生するローレン
ツ力Ｆは大きくなるので、ポリゴンミラー１１の傾斜角
度も大きくなる。

【００４１】以上のことから、電流Ｉの印加とポリゴン
ミラー１１の回転の同期と電流Ｉの印加値を適正制御す
れば、ポリゴンミラー１１の６面の反射面１１ｂ〜１１
ｇの傾斜を図１０のように変えることができる。この傾
斜の設定はローレンツ力Ｆによる支軸１１ａの撓みに基
づくので、たとえば反射面１１ｂを垂直としたとき図１
０における支軸１１ａの撓み角度θ₁〜θ₅に対応して残
りの反射面１１ｃ〜１１ｇが順に傾斜するように電流Ｉ
の大きさを変えればよい。そして、これらのθ ₁〜θ₅の
大きさと出射光のそれぞれの間隔は、先の例と同様に水
平方向の走査ラインの変位の間隔Ｐ₁〜Ｐ₆の隣り合うも
のどうしの間の大きさが一定となるように設定する。な
お、図９のポリゴンミラー１１を使用する場合では、各
反射面１１ｂ〜１１ｇが傾斜しながら回転するので、ス
クリーン５０上のラインＬ−１〜Ｌ６００表示は図１１
に示すように少し傾くが、実際の映像表示にはこのよう
な傾斜は何ら支障はない。

【００４２】このように、ポリゴンミラー１１を回転さ
せながらローレンツ力Ｆを利用して各反射面１１ｂ〜１
１ｇの６面を順に異なる傾斜角度に設定できる。このた
め、水平解像度８００で垂直解像度６００の画素の画像
を１秒間に６０回表示して映像を投影するとすれば、１
００個の発光源を用意すればよく、図７の例と同様にＬ
ＥＤの個数を大幅に削減できる。

【００４３】なお、実施の形態では、半導体発光素子と
してＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤを例としたが、インコヒーレン
ト発光の有機エレクトロルミネッセンス素子でもよく、
偏向手段としてはポリゴンミラーに代えて、電気光学結
晶を用いたプリズムを利用して偏向手段と歪み補正手段
とを一体としてもよい。また、スクリーンは、実施の形
態のように映像表示装置とは別体とするほか、一体式の
背面投射型とすることもできる。更に、本発明の映像表
示装置をいくつか組み合わせて更に大規模で解像度も高
いシステムとした構成とすることもできる。そして、動
画映像の表示だけでなく、文字や図形などの画像につい
ても表示できることは無論である。

【００４４】

【発明の効果】本発明では、高輝度で高周波応答特性を
持つ少ない個数の発光素子と偏向手段との組合せによっ
て、従来の映像表示装置に比べてコンパクトでしかも高
解像度の映像の投写ができ、現在ハイビジョンやＳＸＧ
Ａに要求されている高解像度をはるかに超える超高解像
度への対応も極めて簡単に実現できる。また、偏向手段
として備える１個のポリゴンミラーによって複数のライ
ンの同時走査や、二方向への走査が可能なので、発光源
に備えるＬＥＤなどの個数を格段に少なくでき、装置を
よりコンパクト化できるとともに消費電力も大幅に削減
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の映像表示装置の概略構成図

【図２】ＬＥＤアレイのＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤによる発光
源の配列を示す概略図

【図３】図１の実施の形態におけるポリゴンミラーの詳
細であって、（ａ）は上から観た平面図（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）のＡ−Ａ
線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線矢視による断面図

【図４】ポリゴンミラーの反射面からの光の反射形態を
示す概略図

【図５】ＬＥＤアレイの別の例であって、（ａ）は長方
形のＬＥＤアレイに発光源を平面配列した例の概略正面
図（ｂ）は映像表示装置中に３個のＬＥＤアレイを配置し
てそれぞれに発光源を組み込んだ例の概略図

【図６】スクリーン上に形成されるラインの映像を示す
概略図

【図７】６面の反射面の全ての傾斜角度を変えたポリゴ
ンミラーの詳細であって、（ａ）は上から観た平面図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ線，Ｅ−Ｅ
線，Ｆ−Ｆ線矢視による断面図

【図８】図７のポリゴンミラーの反射面からの光の反射
形態を示す概略図

【図９】ポリゴンミラーを回転させながらローレンツ力
で反射面の傾斜角度を変える例の概略図

【図１０】図８のポリゴンミラーの反射面からの光の反
射形態を示す概略図

【図１１】図８のポリゴンミラーを用いたときのスクリ
ーン上のラインの映像パターンを示す概略図

【符号の説明】

１映像表示装置２ａ信号変換部２ｂＬＥＤ制御部２ｃポリゴンミラー制御部３ＬＥＤアレイ３−１〜３−２００発光源３ａＲのＬＥＤ３ｂＧのＬＥＤ３ｃＢのＬＥＤ４集光レンズ５光ファイバ６発光アレイ６ａ−１〜６ａ−２００集光レンズ７ポリゴンミラー７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ反射面８歪み補正レンズ９投写レンズ１０ポリゴンミラー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ反
射面１１ポリゴンミラー１１ａ支軸１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ反
射面５０スクリーン

フロントページの続きＦターム(参考） 2H045 AA04 BA23 BA33 CA33 CA54 5C058 AA13 BA05 BA25 EA02 EA12 EA13 5F041 DC83 EE04 FF03 5G435 AA00 AA03 AA16 BB04 CC12 DD04 DD09 EE29 EE30 GG02 GG10 GG18 GG23 GG26 GG27 GG28 GG46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された映像信号に応答して発光する複
数のインコヒーレント光の発光源と、前記発光源から出
射される光のビームの径を絞り且つ前記光のビームを一
軸方向に配列させる集光手段と、前記集光手段からの光
を受けて二軸方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手
段からの光を歪み補正して表示面へ向かう光路を形成す
る歪み補正手段とを備えていることを特徴とする映像表
示装置。
【請求項２】前記偏向手段は複数の反射面を周面に形成
して軸線周りに回転するポリゴンミラーであって、前記
複数の反射面は、周方向に隣り合うものどうしの水平方
向の走査ラインの偏向方向を垂直方向に変位させるよう
に一定の角度差を持つことを特徴とする請求項１記載の
映像表示装置。
【請求項３】前記偏向手段は複数の反射面を周面に形成
して軸線周りに回転するポリゴンミラーであって、前記
複数の反射面が、周方向に隣り合うものどうしの水平方
向の走査ラインの偏向方向を垂直方向に変位させるよう
に、前記ポリゴンミラーの姿勢を前記軸線周りの回転と
同時に変更可能としたことを特徴とする請求項１記載の
映像表示装置。
【請求項４】前記インコヒーレント光の発光源は、単色
発光の発光素子を複数含むことを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項５】前記インコヒーレント光の発光源は、複数
の異なる発光色の発光素子の集合体であることを特徴と
する請求項１から３のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項６】前記発光素子は、少なくとも赤，緑，青の
発光色であることを特徴とする請求項５記載の映像表示
装置。
【請求項７】前記発光素子は、発光ダイオードであるこ
とを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の映像
表示装置。
【請求項８】前記発光素子は、有機エレクトロルミネッ
センス素子であることを特徴とする請求項４から６のい
ずれかに記載の映像表示装置。
【請求項９】前記集光手段は、前記発光源からの光の入
射部と前記偏向手段へ向けての光の出射部との間に屈曲
自在な光ファイバを光路として備えていることを特徴と
する請求項１から８のいずれかに記載の映像表示装置。