JP5002158B2 - Projection-type image display device - Google Patents

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Description

本発明は、映像表示素子により映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像をスクリーンなどに投射する投射型映像表示装置に関する。   The present invention relates to a projection-type video display device that forms an optical image corresponding to a video signal by a video display element and projects the optical image onto a screen or the like.

光源からの光をレンズやミラーなどを用いて小型の映像表示素子(光変調素子、ライトバルブとも呼ばれる)に照射し、該映像表示素子にて変調されて形成された映像(光学像)を拡大投射して表示する投射型映像表示装置が知られている。例えば映像表示素子に液晶表示素子(液晶ライトバルブ)を用いて、投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する投射型液晶表示装置(液晶プロジェクタ)がある。このような投射型映像表示装置では、表示画面のダイナミックレンジ(コントラスト)や色再現性(ホワイトバランス)を改善するため、以下のような技術が提案されている。   Light from a light source is irradiated onto a small image display element (also called a light modulation element or light valve) using a lens or mirror, and the image (optical image) formed by modulation by the image display element is enlarged. 2. Description of the Related Art Projection-type video display devices that project and display are known. For example, there is a projection type liquid crystal display device (liquid crystal projector) that uses a liquid crystal display element (liquid crystal light valve) as an image display element and projects an enlarged projection onto a screen through a projection lens. In such a projection-type image display apparatus, the following techniques have been proposed in order to improve the dynamic range (contrast) and color reproducibility (white balance) of the display screen.

特許文献1では、光源から射出される光の光軸上に設置され、光源からの射出光の光量を調整する調光手段を備え、外部からの情報に基づいて調光手段を制御することによって照明手段から射出される光の光量を調節可能とした照明装置が開示される。これにより、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域において映像に応じた明るさの光を得ることができ、投射型表示装置のダイナミックレンジの拡張に寄与すると述べられている。   In patent document 1, it is installed on the optical axis of the light emitted from the light source, is provided with a dimming means that adjusts the amount of light emitted from the light source, and controls the dimming means based on information from the outside. An illumination device is disclosed in which the amount of light emitted from the illumination means can be adjusted. Accordingly, it is stated that light having brightness according to the image can be obtained in the illuminated area even if the light output intensity of the light source remains constant, which contributes to the expansion of the dynamic range of the projection display device.

特許文献2では、R,G,Bの各単色光をそれぞれ光変調する3枚の液晶パネルの入射側にそれぞれ偏光板を具備し、各偏光板の前方に偏光フィルタを配置した構成の液晶プロジェクタが開示される。そして、偏光フィルタの回転角の変更により各液晶パネルへの入射光量を調整することにより、映像信号を調整することなしにホワイトバランス調整を行うことができると述べられている。   In Patent Document 2, a liquid crystal projector having a configuration in which polarizing plates are provided on the incident sides of three liquid crystal panels that respectively modulate R, G, and B monochromatic lights, and a polarizing filter is disposed in front of each polarizing plate. Is disclosed. It is stated that white balance can be adjusted without adjusting the video signal by adjusting the amount of light incident on each liquid crystal panel by changing the rotation angle of the polarizing filter.

また特許文献3では、液晶パネルの視野角特性に応じて、液晶パネルに入射される光束の一部を減衰させる減衰板を設けた構成の液晶プロジェクタ装置が開示される。そして減衰板は照明光学系の青色光の光路に配置され、また、減衰板は液晶パネルに入射される光束の一部を遮光する遮光板とされている。これにより、液晶パネルの視野角特性(波長依存性により青色光のコントラスト比率が悪い)に応じて、スクリーンに投射されるカラー画像全体のコントラストを向上できることが述べられている。   Further, Patent Document 3 discloses a liquid crystal projector apparatus having a configuration in which an attenuation plate that attenuates part of a light beam incident on a liquid crystal panel is provided according to the viewing angle characteristics of the liquid crystal panel. The attenuation plate is disposed in the optical path of the blue light of the illumination optical system, and the attenuation plate is a light shielding plate that blocks a part of the light beam incident on the liquid crystal panel. Accordingly, it is stated that the contrast of the entire color image projected on the screen can be improved according to the viewing angle characteristics of the liquid crystal panel (the contrast ratio of blue light is poor due to wavelength dependency).

国際公開第03/032080号パンフレットInternational Publication No. 03/032080 Pamphlet 特開平6−167717号公報JP-A-6-167717 特開2001−222002号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-222002

投射型映像表示装置において、ダイナミックレンジ(コントラスト)と色再現性(ホワイトバランス)の両方を改善しようとする場合、上記各特許文献に記載の技術を組み合わせることになる。その際、上記調光手段や偏光フィルタなどの新たな部品を個々に組み込む必要があり、装置が大型化し、コストの上昇を招くことになる。   In the projection type image display device, when trying to improve both the dynamic range (contrast) and color reproducibility (white balance), the techniques described in the above-mentioned patent documents are combined. At that time, it is necessary to individually incorporate new parts such as the light control means and the polarizing filter, which increases the size of the apparatus and causes an increase in cost.

また一般のプロジェクタで使用するR,G,B光の光量を比較すると、B光の光量が最も少ない。上記特許文献3では、減衰板を照明光学系のB光の光路に配置している。よって、元々光量の少ないB光をさらに減衰させることになり、その結果ホワイトバランスを劣化させる恐れがある。   Further, when comparing the amounts of R, G, and B light used in a general projector, the amount of B light is the smallest. In Patent Document 3, the attenuation plate is disposed in the optical path of B light of the illumination optical system. Therefore, the B light originally having a small amount of light is further attenuated, and as a result, the white balance may be deteriorated.

本発明は上記を鑑みなされたものであり、ダイナミックレンジが広くかつ色再現性に優れた、小型で安価な投射型映像表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a small and inexpensive projection-type image display apparatus having a wide dynamic range and excellent color reproducibility.

本発明は、光源と、光源から出射された光束を赤色、緑色、青色の3色光に分離し集光する照明手段と、集光された各光束を光変調する映像表示素子と、光変調された各光束から映像を合成する光合成手段と、合成された映像を拡大投射する投射手段とを備えた投射型映像表示装置であって、照明手段には、分離した各光束のうち緑色光の光束の一部を遮光する遮光手段を設ける構成とする。   The present invention includes a light source, an illuminating unit that separates and collects light beams emitted from the light source into red, green, and blue color lights, an image display element that optically modulates each of the collected light beams, and light modulation. A projection-type image display device comprising: a light combining means for combining images from the respective light fluxes; and a projection means for enlarging and projecting the combined images; and the illumination means includes a green light flux among the separated light fluxes. The light shielding means for shielding a part of the light is provided.

ここで照明手段には、分離した各光束の中で他より光路長が大きい緑色光の光路に結像位置を補正するリレーレンズ系を設け、リレーレンズ系の内部に遮光手段を配置する。   Here, the illumination means is provided with a relay lens system that corrects the image forming position in the optical path of green light having a longer optical path length than the others among the separated light beams, and the light shielding means is disposed inside the relay lens system.

また遮光手段は、入射する光束の中心部を通過し周辺部を遮光するものであって、通過する開口部の形状を、光束の光軸に関し対称な形状とする。あるいは、遮光手段の開口部の面積を可変とし、入力映像信号に応じて調節する構成とする。   The light shielding means passes through the central portion of the incident light beam and shields the peripheral portion, and the shape of the opening that passes is made symmetrical with respect to the optical axis of the light beam. Alternatively, the area of the opening of the light shielding means is variable and is adjusted according to the input video signal.

本発明によれば、ダイナミックレンジが広くかつ色再現性に優れた、小型で安価な投射型映像表示装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the small and cheap projection type video display apparatus with a wide dynamic range and excellent color reproducibility can be provided.

以下本発明の最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、符号の添字R、G、Bは、それぞれ赤色、緑色、青色の光路の要素を意味する。   Hereinafter, the best mode of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the subscripts R, G, and B denote elements of red, green, and blue optical paths, respectively.

図1は、本発明による投射型映像表示装置の一実施例を示す構成図である。光源1から出射される光は、ダイクロイックミラー(色分離手段)11,12にて3色光(R,G,B)に分離され、液晶表示素子からなる3枚のライトバルブ14R,14G,14Bを透過し、合成されたあと、投射レンズ20にてスクリーン50へ拡大投射される。各光路の光軸を破線100で示す。また、光源1から出射された光が液晶表示素子を照射するまでの光学系を照明手段と呼ぶ。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a projection type image display apparatus according to the present invention. The light emitted from the light source 1 is separated into three-color light (R, G, B) by dichroic mirrors (color separation means) 11, 12, and passes through three light valves 14 R, 14 G, 14 B made of liquid crystal display elements. After being transmitted and synthesized, the projection lens 20 enlarges and projects it onto the screen 50. The optical axis of each optical path is indicated by a broken line 100. The optical system until the light emitted from the light source 1 irradiates the liquid crystal display element is called illumination means.

光源1は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプである。反射鏡2は、例えば放物面の反射面と、円形ないし多角形の出射開口部を持つ。光源1から出射される光は、反射鏡2で反射されて光軸に平行となる。第1のアレイレンズ3は複数のレンズセルをマトリックス状に配設したもので、反射鏡2から入射した光を複数の光に分割して、第2のアレイレンズ4と偏光変換素子5へ効率良く導く。偏光変換素子5は、第2のアレイレンズ4からの光を所定の偏光方向に揃える。偏光された光は集光レンズ6にて集光され、反射ミラー7にて反射されたあと、ダイクロイックミラー11,12にて、R光(赤色光)、B光(青色光)およびG光(緑色光)に色分離される。   The light source 1 is a white lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a mercury xenon lamp, or a halogen lamp. The reflecting mirror 2 has, for example, a parabolic reflecting surface and a circular or polygonal exit opening. The light emitted from the light source 1 is reflected by the reflecting mirror 2 and becomes parallel to the optical axis. The first array lens 3 includes a plurality of lens cells arranged in a matrix, and splits the light incident from the reflecting mirror 2 into a plurality of lights, which are efficiently supplied to the second array lens 4 and the polarization conversion element 5. Lead well. The polarization conversion element 5 aligns the light from the second array lens 4 in a predetermined polarization direction. The polarized light is collected by the condenser lens 6, reflected by the reflection mirror 7, and then reflected by the dichroic mirrors 11 and 12, with R light (red light), B light (blue light), and G light ( Green light).

R光はダイクロイックミラー11で反射し、さらに反射ミラー10で反射して、コンデンサレンズ13Rを通してR光用のライトバルブ14Rに入射する。ここでライトバルブ14Rに入射するR光をLRとする。またダイクロイックミラー11で透過されたB光とG光の内、B光はダイクロイックミラー12で反射し、コンデンサレンズ13Bを通してB光用ライトバルブ14Bに入射する。ここでライトバルブ14Bに入射するB光をLBとする。   The R light is reflected by the dichroic mirror 11, is further reflected by the reflection mirror 10, and enters the light valve 14R for R light through the condenser lens 13R. Here, the R light incident on the light valve 14R is LR. Of the B light and G light transmitted through the dichroic mirror 11, the B light is reflected by the dichroic mirror 12 and enters the B light light valve 14B through the condenser lens 13B. Here, the B light incident on the light valve 14B is LB.

一方G光はダイクロイックミラー12を透過し、反射ミラー8,9で反射し、また後述するリレーレンズ系15,16,17を通過して、G光用のライトバルブ14G上に入射する。各色光がライトバルブに入射するまでの光路長は、G光は他のR,B光よりも大きい構成としている。ここで、ライトバルブ14Gに入射するG光をLGとする。   On the other hand, the G light passes through the dichroic mirror 12, is reflected by the reflection mirrors 8 and 9, and passes through relay lens systems 15, 16, and 17 to be described later, and enters the light valve 14G for G light. The light path length until each color light enters the light valve is configured such that the G light is larger than the other R and B lights. Here, G light incident on the light valve 14G is LG.

上記の光学系(照明手段)により、第1のアレイレンズ3の各レンズセルの投影像は、それぞれ集光レンズ6、およびコンデンサレンズ13R,13B、リレーレンズ系15,16,17によりライトバルブ14R,14B,14G内の映像表示素子18R,18B,18G上に重ね合わせられる。つまり、第1のアレイレンズ3と映像表示素子18とは、互いに物体と像の関係(共役関係)になるように配置されている。   By the optical system (illuminating means), the projection image of each lens cell of the first array lens 3 is converted into a light valve 14R by the condenser lens 6, condenser lenses 13R and 13B, and relay lens systems 15, 16, and 17, respectively. , 14B, 14G are superimposed on the video display elements 18R, 18B, 18G. In other words, the first array lens 3 and the video display element 18 are arranged so as to have a relationship (conjugate relationship) between an object and an image.

また、第2のアレイレンズ4と集光レンズ6は、第1のアレイレンズ3で複数に分割された光束を、均一性の高い照度分布にて各ライトバルブ14内の映像表示素子18に照射させる。このように、第1のアレイレンズ3から映像表示素子18までの間の照明手段により、均一な照度分布を得ることができる。   Further, the second array lens 4 and the condensing lens 6 irradiate the image display element 18 in each light valve 14 with the light flux divided into a plurality by the first array lens 3 with a highly uniform illuminance distribution. Let Thus, a uniform illuminance distribution can be obtained by the illumination means between the first array lens 3 and the video display element 18.

ここでG光の光路についてさらに説明する。G光はダイクロイックミラー12を透過し、反射ミラー8で反射され、遮光手段30を通過し、ライトバルブ14Gと光学的に共役な位置に一度結像する。遮光手段30は、後述するようにダイナミックレンジと色再現性を向上するものである。さらに、第1のリレーレンズ15、反射ミラー8、第2のリレーレンズ16、反射ミラー9、第3のリレーレンズ17の作用によって、G光用のライトバルブ14G上に再度結像される。ここに、第1のリレーレンズ15から第3のリレーレンズ17までの間の光学系をリレーレンズ系と呼ぶ。このように、リレーレンズ系を設けることで、G光の光路長が他のR,B光の光路長より大きい場合でも、正常な位置に結像するよう補正することができる。   Here, the optical path of the G light will be further described. The G light passes through the dichroic mirror 12, is reflected by the reflection mirror 8, passes through the light shielding means 30, and forms an image once at a position optically conjugate with the light valve 14G. The light shielding means 30 improves the dynamic range and color reproducibility as will be described later. Further, the first relay lens 15, the reflection mirror 8, the second relay lens 16, the reflection mirror 9, and the third relay lens 17 form an image again on the light valve 14 G for G light. Here, the optical system between the first relay lens 15 and the third relay lens 17 is referred to as a relay lens system. As described above, by providing the relay lens system, even when the optical path length of the G light is longer than the optical path lengths of the other R and B lights, it is possible to correct the image at a normal position.

各ライトバルブ14内の各映像表示素子18では、図示しない映像信号に応じて光変調されて光学像が形成される。これらの映像表示素子18を透過したR光,B光,G光は、光合成プリズム(光合成手段)19によってカラー映像として合成される。その後、例えばズームレンズのような投射レンズ(投射手段)20を通過し、スクリーン50に拡大投射される。   Each video display element 18 in each light valve 14 is optically modulated in accordance with a video signal (not shown) to form an optical image. The R light, B light, and G light transmitted through these image display elements 18 are combined as a color image by a light combining prism (light combining means) 19. Thereafter, the light passes through a projection lens (projection means) 20 such as a zoom lens and is enlarged and projected on a screen 50.

図2は、図1におけるダイクロイックミラー12以降のG光の光学系を示す構成図である。このうち、第1のリレーレンズ15、遮光手段30、第3のリレーレンズ17については、それらの正面図(光軸方向から見た図)を符号150、300、170で示す。   FIG. 2 is a block diagram showing an optical system for G light after the dichroic mirror 12 in FIG. Of these, the first relay lens 15, the light shielding means 30, and the third relay lens 17 are denoted by reference numerals 150, 300, and 170 as front views thereof (viewed from the optical axis direction).

ダイクロイックミラー12を透過したG光(LG)は、まず第1のリレーレンズ15の近傍で第1のアレイレンズ3の共役像151を結像集光し、反射ミラー8で反射された後、遮光手段30に入射する。遮光手段30はリレーレンズ16近傍に配置され、入射光LGの一部を遮光する。遮光手段30を通過した出射光LGは、第2のリレーレンズ16近傍で第2のアレイレンズ4の共役像(2次光源像)301を結像集光する。さらに反射ミラー9で反射された後、第3のリレーレンズ17によって略平行光とされた状態で、G光用のライトバルブ14G上に再び第1のアレイレンズ3の共役像171を結像集光する。   The G light (LG) transmitted through the dichroic mirror 12 first forms and condenses a conjugate image 151 of the first array lens 3 in the vicinity of the first relay lens 15, is reflected by the reflection mirror 8, and then is blocked. Incident on the means 30. The light shielding means 30 is disposed in the vicinity of the relay lens 16 and shields a part of the incident light LG. The outgoing light LG that has passed through the light shielding means 30 focuses and condenses a conjugate image (secondary light source image) 301 of the second array lens 4 in the vicinity of the second relay lens 16. Further, after being reflected by the reflection mirror 9, the conjugate image 171 of the first array lens 3 is again formed on the light valve 14G for G light in a state where the light is made substantially parallel by the third relay lens 17. Shine.

ここで遮光手段30は、遮光部31(斜線部)により入射光LGの一部(周辺部)を遮光するが、リレーレンズ16の近傍では第2のアレイレンズ4の共役像(2次光源像)301が結像集光されているため、ライトバルブ14Gにおける照度分布に影響を与えない。遮光手段30から出射された光束は、重畳レンズとしてその後段に設けられた第2のリレーレンズ16によって重畳されることにより、元々の光源からの出射光が持っている照度分布を均一化することができる。またこの時、リレーレンズ系の光束を絞るため、光路のF値(光学絞り)を他の光路のF値より大きな値とする。   Here, the light shielding unit 30 shields a part (peripheral part) of the incident light LG by the light shielding part 31 (hatched part), but in the vicinity of the relay lens 16, a conjugate image (secondary light source image) of the second array lens 4. ) 301 is focused and focused, and does not affect the illuminance distribution in the light valve 14G. The luminous flux emitted from the light shielding means 30 is superposed by the second relay lens 16 provided in the subsequent stage as a superimposing lens, so that the illuminance distribution of the outgoing light from the original light source is made uniform. Can do. At this time, in order to narrow the light flux of the relay lens system, the F value (optical aperture) of the optical path is set to a value larger than the F value of the other optical paths.

次に、上記遮光手段30による効果(ダイナミックレンジ、色再現性)を説明する。   Next, effects (dynamic range, color reproducibility) of the light shielding means 30 will be described.

図3は、遮光手段30の開口部の面積とコントラスト性能の関係を示す図である。図のように、開口面積を小さく絞ることにより、コントラスト性能が改善される。これは、液晶表示素子等のような映像表示素子の持つコントラストの入射角依存性に基づくものである。すなわち、入射角(入射光線の素子面の法線に対する角度)が大きくなるほどコントラスト性能が悪化する性質がある。このため、遮光手段30の開口部の面積を絞ることで、コントラスト性能を悪化させる周辺部の高入射角成分の光を遮光し、コントラスト性能を向上させることができる。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the area of the opening of the light shielding means 30 and the contrast performance. As shown in the figure, the contrast performance is improved by reducing the aperture area. This is based on the incident angle dependency of contrast of a video display element such as a liquid crystal display element. That is, the contrast performance deteriorates as the incident angle (the angle of the incident light with respect to the normal of the element surface) increases. For this reason, by narrowing the area of the opening of the light shielding means 30, it is possible to shield the light of the high incident angle component in the peripheral portion that deteriorates the contrast performance, and improve the contrast performance.

また本実施例では、G光の光路にのみ遮光手段30を設けている。それは、通常の投射型映像表示装置における3原色の光量の比率は、G光が支配的だからである。すなわち、光源として通常高圧水銀ランプが用いられているが、高圧水銀ランプのスペクトルにはG光成分が多く含まれている(約7割を占める)。よって、1個の遮光手段によりG光のライトバルブ14Gのコントラスト性能を向上させるだけで、投射型映像表示装置全体のコントラスト性能を効率良く向上させることができる。   In this embodiment, the light shielding means 30 is provided only in the optical path of G light. This is because the G light is dominant in the ratio of the amounts of light of the three primary colors in a normal projection type video display. That is, a high-pressure mercury lamp is usually used as a light source, but the spectrum of the high-pressure mercury lamp contains a large amount of G light component (occupies about 70%). Therefore, the contrast performance of the entire projection display apparatus can be improved efficiently only by improving the contrast performance of the light valve 14G for G light by using one light shielding means.

また、本実施例では、遮光手段を光束の絞られたリレーレンズ系光路に設けたので、他の光路、例えばレンズアレイ近傍に遮光手段を設ける場合と比較し、部品の小型化が可能となる。   Further, in this embodiment, since the light shielding means is provided in the optical path of the relay lens system in which the luminous flux is narrowed down, it is possible to reduce the size of the component as compared with the case where the light shielding means is provided in the vicinity of another optical path, for example, the lens array. .

以上より、所望のコントラスト性能に対応した開口部の面積を有する遮光手段を効率良く用いることで、所望のダイナミックレンジを有する小型で安価な投射型映像表示装置を実現することができる。   As described above, a small and inexpensive projection-type image display device having a desired dynamic range can be realized by efficiently using the light shielding means having the opening area corresponding to the desired contrast performance.

次に図4は、遮光手段30の開口部の面積と色温度の関係を示す図である。図のように開口面積を小さく絞り、出射光LGの光量を減少させることで、色合成プリズム19によりRGB各光を合成した光の色温度を高くすることができる。これは、投射型映像表示装置における3原色のうち、最も光量が大きいG光を減少させて、ホワイトバランスを改善させ、色再現性の向上を可能とするものである。   Next, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the area of the opening of the light shielding means 30 and the color temperature. As shown in the figure, by reducing the aperture area and reducing the light amount of the outgoing light LG, the color temperature of the light obtained by combining the RGB lights by the color combining prism 19 can be increased. This is to reduce the G light having the largest light quantity among the three primary colors in the projection type video display apparatus, thereby improving the white balance and improving the color reproducibility.

つまり、所望の色温度に対応した開口部の面積を有する遮光手段30を用いることで、所望の色再現性を有する投射型映像表示装置を得ることができる。   That is, by using the light shielding means 30 having an opening area corresponding to a desired color temperature, a projection-type image display device having a desired color reproducibility can be obtained.

このように本実施例では、光源から出射される3原色光のうち最も光量が大きいG光の光路に遮光手段を設けたことで、ダイナミックレンジが広くかつ色再現性に優れた、小型で安価な投射型映像表示装置を提供できる。   As described above, in this embodiment, the light shielding means is provided in the optical path of the G light having the largest light quantity among the three primary color lights emitted from the light source, so that the dynamic range is wide and the color reproducibility is excellent. A projection-type image display device can be provided.

また、本実施例では、遮光手段30は外部から容易に交換可能な構成である。そして、遮光手段としてその開口部の面積が異なる複数の遮光手段を用意し、これらの遮光手段から最適の開口部の面積をもつ遮光手段を選択して取り付けることで、コントラスト性能や色温度のバラツキの少ない投射型映像表示装置を量産することができる。また、ライトバルブ14Gに要求されるコントラスト性能に余裕が生じ、投射型映像表示装置の設計の自由度が増すことになる。   In the present embodiment, the light shielding means 30 can be easily exchanged from the outside. Then, by preparing a plurality of light shielding means having different opening areas as the light shielding means, and selecting and attaching the light shielding means having the optimum opening area from these light shielding means, variations in contrast performance and color temperature are achieved. The projection type image display device with a small amount can be mass-produced. In addition, there is a margin in the contrast performance required for the light valve 14G, which increases the degree of freedom in designing the projection display apparatus.

次に、上記遮光手段30の具体的形状の例を説明する。   Next, an example of a specific shape of the light shielding unit 30 will be described.

図5は、遮光手段30の一例を示す斜視図である。斜線を施した部分は入射光を遮光する遮光部31、その内部は入射光を通過する開口部32、破線は光軸100を示す。図5(a)は、開口部32を楕円形とした場合、(b)は矩形とした場合である。いずれも、光軸100を中心として、左右方向(x軸)及び上下方向(y軸)に対称な形状としている。開口部を対称形状とすることにより、照度分布の偏りをなくすことができる。   FIG. 5 is a perspective view showing an example of the light shielding means 30. The shaded portion indicates a light shielding portion 31 that shields incident light, the inside thereof indicates an opening portion 32 through which incident light passes, and the broken line indicates an optical axis 100. FIG. 5A shows a case where the opening 32 is elliptical, and FIG. 5B shows a case where it is rectangular. In any case, the optical axis 100 is the center, and the shape is symmetrical in the left-right direction (x-axis) and the up-down direction (y-axis). By making the openings symmetrical, it is possible to eliminate unevenness of the illuminance distribution.

遮光手段30に隣接するリレーレンズ16の近傍では、第2のアレイレンズ4の共役像(2次光源像)301が結像集光している。遮光手段30を用いて光束を遮光する場合、照度分布の均一化が損なわれないよう考慮しなければならない。例えば光束に対して片側のみから遮光すると、被照明領域の照度分布が偏りを持つようになる。本実施例のように、光束の中心を通る軸100に対して上下左右対称に遮光を行うと、被照明領域における照度分布も被照明領域の中心を通る軸に対して上下左右対称となる。よって、投射された映像の画質品位を向上させることができる。さらに、各レンズの中心(光軸100)に対して同心円状に遮光を行うと、元々の光源の持つ照度分布により合致した遮光の形態となり、照度分布をさらに均一化することができる。   In the vicinity of the relay lens 16 adjacent to the light shielding means 30, a conjugate image (secondary light source image) 301 of the second array lens 4 is focused. When the light beam is shielded by using the light shielding means 30, it must be taken into consideration that the uniformity of the illuminance distribution is not impaired. For example, when the light beam is shielded from only one side, the illuminance distribution in the illuminated area is biased. When the light is shielded symmetrically with respect to the axis 100 passing through the center of the light beam as in this embodiment, the illuminance distribution in the illuminated area is also symmetrical with respect to the axis passing through the center of the illuminated area. Therefore, the image quality of the projected image can be improved. Further, if the light is concentrically shielded with respect to the center of each lens (optical axis 100), the light is matched with the illuminance distribution of the original light source, and the illuminance distribution can be made more uniform.

この構成の遮光手段を用いた投射型映像表示装置によれば、ダイナミックレンジと色再現性に優れるだけでなく、輝度ムラのない均一な投射映像を提供することができる。   According to the projection-type image display device using the light shielding means having this configuration, it is possible to provide not only an excellent dynamic range and color reproducibility but also a uniform projection image without luminance unevenness.

図6は、遮光手段30の他の例を示す斜視図である。ここでは遮光部31を遮蔽羽根33にて構成し、開口部32の面積を可変としたものである。この場合の開口部32の形状は、光軸100に関して対称な略円形状としている。モータ等の駆動装置によって遮蔽羽根33を移動させ、開口部32の面積を調節する。例えば投射映像のダイナミックレンジおよび色再現性を高める場合は、遮蔽羽根33を矢印の方向に移動し開口部面積を小さくする。逆に、投射映像の輝度を高める場合は、遮蔽羽根33を開放し、開口部面積を大きくする。   FIG. 6 is a perspective view showing another example of the light shielding means 30. Here, the light shielding portion 31 is configured by the shielding blade 33, and the area of the opening 32 is variable. The shape of the opening 32 in this case is a substantially circular shape that is symmetric with respect to the optical axis 100. The shielding blade 33 is moved by a driving device such as a motor to adjust the area of the opening 32. For example, to increase the dynamic range and color reproducibility of the projected image, the shielding blade 33 is moved in the direction of the arrow to reduce the opening area. Conversely, to increase the brightness of the projected image, the shielding blade 33 is opened to increase the area of the opening.

この構成の遮光手段を用いた投射型映像表示装置によれば、入力映像信号に応じて、投射映像の輝度、ダイナミックレンジ、色再現性を最適に調整可能となり、より高品質な投射映像を提供することができる。   According to the projection-type image display device using the light shielding means of this configuration, the brightness, dynamic range, and color reproducibility of the projection image can be optimally adjusted according to the input image signal, thereby providing a higher-quality projection image. can do.

上記述べた実施例では、分離した緑色光に対して遮光する遮光手段について述べたが、遮光手段は入射光量の比率が最も大きい色の光束に対して設ければ良く、それにより同様の効果が得られる。また、映像表示素子は、液晶表示素子を例に述べたがこれに限定されず、デジタルミラーデバイス(DMD)なども適用できる。また遮光手段の開口部の形状は一例であり、光軸に関し対称となる形状であればいずれも有効である。   In the above-described embodiments, the light shielding means for shielding the separated green light has been described. However, the light shielding means may be provided for the light flux of the color having the largest ratio of the incident light amount, and the same effect is thereby obtained. can get. In addition, although the liquid crystal display element is described as an example of the video display element, the present invention is not limited to this, and a digital mirror device (DMD) or the like can also be applied. The shape of the opening of the light shielding means is an example, and any shape that is symmetrical with respect to the optical axis is effective.

本発明による投射型映像表示装置の一実施例を示す構成図。The block diagram which shows one Example of the projection type video display apparatus by this invention. 図1における緑色光(G光)の光学系を示す構成図。The block diagram which shows the optical system of the green light (G light) in FIG. 遮光手段30の開口部の面積とコントラスト性能の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the area of the opening part of the light-shielding means 30, and contrast performance. 遮光手段30の開口部の面積と色温度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the area of the opening part of the light-shielding means 30, and color temperature. 遮光手段30の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the light-shielding means 30. FIG. 遮光手段30の他の例を示す斜視図。The perspective view which shows the other example of the light-shielding means 30. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源、2…反射鏡、3…第1のアレイレンズ、4…第2のアレイレンズ、5…偏光変換素子、6…集光レンズ、7,8,9,10…反射ミラー、11,12…ダイクロイックミラー(色分離手段)、13…コンデンサレンズ、14…ライトバルブ、15…第1のリレーレンズ、16…第2のリレーレンズ、17…第3のリレーレンズ、18…映像表示素子、19…光合成プリズム、50…スクリーン、20…投射レンズ、30…遮光手段、31…遮光部、32…開口部、33…遮蔽羽根、100…光軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Reflection mirror, 3 ... 1st array lens, 4 ... 2nd array lens, 5 ... Polarization conversion element, 6 ... Condensing lens, 7, 8, 9, 10 ... Reflection mirror, 11, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Dichroic mirror (color separation means), 13 ... Condenser lens, 14 ... Light valve, 15 ... 1st relay lens, 16 ... 2nd relay lens, 17 ... 3rd relay lens, 18 ... Image | video display element, DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 ... Photosynthesis prism, 50 ... Screen, 20 ... Projection lens, 30 ... Light-shielding means, 31 ... Light-shielding part, 32 ... Opening part, 33 ... Shielding blade, 100 ... Optical axis.

Claims (3)

光源と、該光源から出射された光束を赤色、緑色、青色の3色光に分離し集光する照明手段と、該集光された各光束を光変調する映像表示素子と、該光変調された各光束から映像を合成する光合成手段と、該合成された映像を拡大投射する投射手段とを備えた投射型映像表示装置において、
上記照明手段には、分離した各光束の中で他より光路長が大きい緑色光の光路に結像位置を補正するリレーレンズ系を設け、該リレーレンズ系の内部に緑色光のみの光束の一部を遮光する遮光手段を配置し
該遮光手段は、入射する光束の中心部を通過し周辺部を遮光するものであって、通過する開口部の形状を上記光束の光軸に関し対称な楕円形状とし、
該遮光手段の開口部の面積を可変とし、入力映像信号に応じて調節することを特徴とする投射型映像表示装置。
A light source; illumination means for separating and condensing light beams emitted from the light source into red, green, and blue color light; an image display element that optically modulates each of the collected light beams; In a projection-type image display device comprising light combining means for combining images from each light beam and projection means for enlarging and projecting the combined images,
The illuminating means is provided with a relay lens system for correcting the imaging position in the optical path of green light having a longer optical path length than the other of the separated luminous fluxes, and one of the luminous fluxes of only the green light is provided inside the relay lens system. A light shielding means for shielding the part ,
The light shielding means passes through the central portion of the incident light beam and shields the peripheral portion, and the shape of the opening that passes through is an elliptical shape symmetric with respect to the optical axis of the light beam,
A projection-type image display apparatus characterized in that the area of the opening of the light shielding means is variable and is adjusted according to an input image signal.
請求項1に記載の投射型映像表示装置において、
前記リレーレンズ系の光路のF値を他の光路のF値よりも大きな値としたことを特徴とする投射型映像表示装置。
In the projection type video display device according to claim 1,
A projection-type image display apparatus, wherein an F value of an optical path of the relay lens system is set larger than an F value of other optical paths .
請求項1に記載の投射型映像表示装置において、
前記光源から出射する光の成分の中で、緑色の光量の比率が最も大きいことを特徴とする投射型映像表示装置。
In the projection type video display device according to claim 1 ,
A projection type image display device characterized in that the ratio of the amount of green light is the largest among the components of light emitted from the light source .
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