CN103718085A - 投影型影像显示装置及相位差板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影型影像显示装置，能够抑制在左眼视点图像与右眼视点图像之间产生的串扰。投影型影像显示装置包括液晶器件和相位差板，所述液晶器件将从DMD射出的光的偏振光在第一偏振光与第二偏振光之间进行切换，所述相位差板相对于液晶器件设置于投影面侧。相位差板在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴。

Description

投影型影像显示装置及相位差板

技术领域

本发明涉及一种投影型影像显示装置，包括：光源，对从光源射出的光进行调制的光调制元件，将由光调制元件调制后的光投影到投影面上的投影单元。另外，本发明还涉及一种相位差板。

背景技术

以前，已知由多个视点图像（例如，左眼视点图像及右眼视点图像）构成的立体图像的各视点图像是从不同视点位置（例如：左眼视点位置及右眼用视点位置）拍摄的图像（例如，专利文献1）。

此处，作为显示立体图像的方法已知有利用偏振光的方法（例如，专利文献1）。

例如，左眼视点图像（或右眼视点图像）作为第一偏振光的光来输出，右眼视点图像（或左眼视点图像）作为第二偏振光的光来输出。观察者通过佩戴偏振光眼镜便能够看到立体图像。

专利文献1：日本专利公开2004-228743号公报

发明内容

（一）要解决的技术问题

然而，到达观察者的光的偏振光状态会受到投影单元或屏幕等的破坏。

这种偏振光状态的破坏是在左眼视点图像与右眼视点图像之间产生串扰的主要原因。

因此，本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种投影型影像显示装置，能够抑制在左眼视点图像与右眼视点图像之间产生的串扰。

（二）技术方案

第一特征的投影型影像显示装置（投影型影像显示装置100）包括：光源（光源10），对从所述光源射出的光进行调制的光调制元件（DMD50）以及将由所述光调制元件调制的光投影到投影面上的投影单元（投影单元60），来显示立体图像。投影型影像显示装置包括：将从所述光调制元件射出的光的偏振光在第一偏振光与第二偏振光之间进行切换的液晶器件（液晶器件80）以及相对于所述液晶器件设置于所述投影面侧的相位差板（相位差板90）。相位差板在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴。

在第一特征中，所述相位超前轴或所述相位延迟轴相对于通过所述投影单元的光轴中心的直线呈线对称。在第一特征中，所述相位超前轴或所述相位延迟轴相对于通过所述投影单元的光轴中心的直线呈旋转对称。在第一特征中，所述相位超前轴或所述相位延迟轴与通过所述投影单元的光轴中心并从所述光轴中心呈放射状延伸的直线相垂直。在第一特征中，所述相位差板的迟延随着从所述投影单元的光轴中心离开的距离缓慢变化。在第一特征中，所述相位差板的迟延随着从所述投影单元的光轴中心离开的距离缓慢变大。

第二特征是一种相位差板，包括具有互不相同的相位超前轴或相位延迟轴的多个区域。

（三）发明效果

通过本发明能够提供一种投影型影像显示装置，其抑制在左眼视点图像与右眼视点图像之间产生的串扰。

附图说明

图1为表示第一实施方式的投影型影像显示装置100的图。

图2为用于说明在没有相位差板90的情况下的偏振光状态的图。

图3为用于说明第一实施方式的相位差板90的图。

图4为表示第一实施方式的投影型影像显示装置100的一例的图。

图5为表示第一实施方式的投影型影像显示装置100的一例的图。

图6为表示第一实施方式的投影型影像显示装置100的一例的图。

图7为用于说明变形例1的相位差板90X的图。

附图标记说明

10—光源；20—色盘；30—棒状积分器；40—反射镜；50—DMD；60—投影单元；70—偏振光板；80—液晶器件；90…相位差板；100—投影型影像显示装置；110—反射镜；111—透镜；112—透镜。

具体实施方式

以下参照附图对本发明实施方式的投影型影像显示装置进行说明。另外，在如下附图的记载中，对相同或相似部分标注相同或相似的附图标记。

[实施方式的概要]

实施方式的投影型影像显示装置包括：光源，对从光源射出的光进行调制的光调制元件以及将由光调制元件调制的光投影到投影面上的投影单元，来显示立体图像。投影型影像显示装置包括：将从光调制元件射出的光的偏振光在第一偏振光与第二偏振光之间进行切换的液晶器件以及相对于液晶器件设置于投影面侧的相位差板。相位差板在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴。

在实施方式中，相对于液晶器件设置于投影面侧的相位差板在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴。另外，此处所说的相位超前轴或相位延迟轴各不相同是指只要相位超前轴及相位延迟轴的到少一方各不相同即可。例如，在多个区域中相位超前轴或相位延迟轴各不相同是指只要在多个区域中相位超前轴或相位延迟轴的方向各异即可。在另一例子中，多个区域中相位超前轴或相位延迟轴各不相同是指只要相位超前轴的折射率与相位延迟轴的折射率之差即折射率差在多个区域各不相同即可。进一步地，在又一例子中，多个区域中相位超前轴或相位延迟轴各不相同是指只要在多个区域中，相位超前轴与相位延迟轴的折射率差的函数即迟延各不相同即可。另外，迟延各不相同可以是指由相位超前轴与相位延迟轴的折射率差导致的不同，或者也可以是指由通过相位差板的光的距离导致的不同。因此，在观察者察看由构成投影面的屏幕所反射的光的阶段中，能够抑制偏振光状态的破坏。从而能够在左眼视点图像与右眼视点图像之间减轻串扰。

另外，迟延表示为“Δnd”。“Δn”为相位超前轴方向的折射率与相位延迟轴方向的折射率之差。“d”为相位差板的厚度。另外，由相位差板产生的光的相位差（σ）表示为σ=2πΔnd/λ。其中，λ为透射相位差板的光的波长。

[第一实施方式]

（投影型影像显示装置）

以下，针对第一实施方式的投影型影像显示装置参照图面进行说明。图1为表示第一实施方式的投影型影像显示装置100的图。另外，在第一实施方式中，以使用红色成分光R、绿色成分光G及蓝色成分光B的情形进行了举例说明。

如图1所示，投影型影像显示装置100包括：光源10、色盘20、棒状积分器30、反射镜40、DMD50、投影单元60、偏振光板70、液晶器件80、相位差板90。另外，投影型影像显示装置100还具有所需的透镜组（透镜111、透镜112）。

光源10为射出白色光的超高性能灯（Ultra High Performance，UHP）等。即，光源10射出的白色光至少包含：红色成分光R、绿色成分光G及蓝色成分光B。

此处，光源10具有椭圆形的反射器。反射器具有第一焦点以及比第一焦点要靠近色盘20侧设置的第二焦点。第一焦点为白色光的发光点。第二焦点设置于后述色盘20附近。即，从光源10射出的白色光聚焦到后述色盘20附近。

色盘20被构成为以与光源10的光轴相平行的旋转轴X为中心进行旋转。色盘20具有由玻璃板等透明部件构成的圆盘形状。

色盘20具有红区、绿区、蓝区。红区为仅使红色成分光R透射的彩色滤光片。同样地，绿区为仅使绿色成分光G透射的彩色滤光片，蓝区为仅使蓝色成分光B透射的彩色滤光片。

另外，色盘20在红区、绿区及蓝区的基础上还可以具有仅使除红色成分光R、绿色成分光G及蓝色成分光B以外的颜色成分光（例如，白色成分光、黄色成分光、青色（Cyan)成分光、品红色（Magenta)成分光）等透射的区域。

此处，从光源10射出的白色光聚焦于构成色盘20的透明部件附近。换言之，构成色盘20的透明部件设置于上述第二焦点的附近。据此能够使色盘20小型化。

另外，旋转轴X不是光源10的光轴，可以相对于光源10的光轴具有倾斜度。例如，色盘20的盘面可以相对于光源10的光轴具有45°的倾斜度。在这种情形下，色盘20也可以不是透射型的色盘，而是反射型的色盘。

棒状积分器30是由玻璃等透明部件构成的实心棒。棒状积分器30使入射到棒状积分器30的光均匀。另外，棒状积分器30也可以为内壁由镜面构成的空心棒。

反射镜40用于将从棒状积分器30射出的光反射到DMD50侧。

DMD50为由多个微镜构成的显示元件。多个微镜为可动式。各个微镜基本上相当于一个像素。DMD50通过改变各个微镜的角度来切换是否将光反射到投影单元60侧。

投影单元60用于将由设置于DMD50上的微镜反射而来的光（影像光）投影到投影面（未图示）上。

偏振光板70是用于将从光源10射出的光的偏振光一致的光学元件。具体地，偏振光板70仅使设定的偏振光成分透射。另外，设定的偏振光成分例如是在设定方向上具有直线偏振光的成分。偏振光板70可以被设置在从光源10射出的光的光路上比液晶器件80要靠近光源10的一侧。即，偏振光板70可以设置于液晶器件80的前侧。

在第一实施方式中，偏振光板70设置于从DMD50射出的光的光路上，用于将从DMD50射出的光的偏振光一致。

液晶器件80用于使从偏振光板70射出的光的偏振光在第一偏振光与第二偏振光之间进行切换。具体地，液晶器件80根据施加在液晶器件80上的电压，对从偏振光板70射出的光的偏振光进行切换。例如，当在液晶器件80上施加电压的情况下，液晶器件80使从偏振光板70射出的光的偏振光与第一偏振光一致。另一方面，当未对液晶器件80施加电压的情况下，液晶器件80使从偏振光板70射出的光的偏振光与第二偏振光一致。

例如，当第一偏振光为垂直方向上的直线偏振光的情况下，第二偏振光为水平方向上的直线偏振光。而且，从偏振光板70射出的光为直线偏振光，第一偏振光为左旋的圆偏振光（或右旋的圆偏振光），第二偏振光也可以为右旋的圆偏振光（或左旋的圆偏振光）。该情况下，在当液晶器件80对第一偏振光和第二偏振光进行切换时，施加任意电压，都能得到降低串扰的优点。

针对在第一实施方式中从液晶器件80射出的光具有圆偏振光的情形进行举例说明。

为了抑制对光的偏振光状态的破坏，相位差板90在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴。另外，在第一实施方式中，相位差板90为1/2波长板。

此处对相位差板90的结构进行说明。首先，参照图2对从构成投影面的屏幕200射出的光的偏振光状态进行说明。屏幕200的一例为含有金属微粒的银幕。然后，参照图3对相位差板90的结构进行说明。另外，在图2中，假设液晶器件80在从投影单元60（液晶器件80）射出的光的传播方向上重叠于屏幕200上，但应当注意的是相位差板90并不重叠于其上。另外，在图3中，在从液晶器件80射出的光具有圆偏振光的情形中，相位差板90所具有的相位延迟轴的方向以及迟延的大小由箭头进行表示。另外，需要注意的是，图3中的箭头表示相位差板90的相位延迟轴的方向，箭头的长度表示迟延的大小。其中，迟延表示为“Δnd”。“Δn”为相位超前轴方向的折射率与相位延迟轴方向的折射率之差。“d”为相位差板的厚度。另外，由相位差板产生的光的相位差（σ）表示为σ=2πΔnd/λ。其中，λ为透射相位差板的光的波长。

如图2所示，从液晶器件80射出的光以投影单元60的光轴中心O为中心呈放射状。将以投影单元60的光轴中心O为中心的放射方向投影到屏幕200上之后的方向作为P波的振动方向，即P方向。另外，将与P方向相垂直的方向作为S波的振动方向，即S方向。，当没有相位差板90的情况下，从液晶器件80射出的偏振光成为各个区域中各不相同的椭圆偏振光从屏幕200射出。具体地，朝向屏幕200的中心，即光轴中心O的附近区域的光以大致的圆偏振光的状态从屏幕200射出。另一方面，离开光轴中心O区域的光，成为例如P方向的成分较大的椭圆偏振光从屏幕200射出。因此，当没有相位差板90的情况下，从屏幕200射出的光的偏振光状态在各个区域各不相同。结果产生串扰。

另一方面，在本实施方式的情况下，从液晶器件80射出的光呈放射状，入射到相位差板90。在此，如图3所示，相位差板90在多个区域的每个具有不相的相位超前轴或相位延迟轴。例如，为了对这种偏振光状态的破坏进行修正，相位差板90在多个区域的每个具有方向不同的相位延迟轴。具体地，如图3所示，相位差板90在以投影单元60的光轴中心O为中心的放射方向上具有多个区域（例如如图3所示，区域A（区域A1～A12）、区域B（B1～B12）、区域C（C1～C12））。相位差板90在多个区域（例如如图3所示，区域1（区域A1、B1、C1）～区域12（区域A12、B12、C12））中具有方向各不相同的相位延迟轴。相位延迟轴与从投影单元60的光轴中心O呈放射状延伸的径方向相交叉。例如，相位延迟轴可以与从投影单元60的光轴中心O呈放射状延伸的径方向相垂直。另外，相位延迟轴相对于通过投影单元60的光轴中心O的直线呈线对称。进一步地，相位延迟轴也可以围绕投影单元60的光轴中心O呈旋转对称。

另外，在相位差板90的各个区域中，所述光所透射的相位差板90的厚度有所不同。因此，即便相位超前轴与相位延迟轴的折射率差相同，作为相位差板厚度的函数的迟延在各个区域也不同。具体地，迟延随着从投影单元60的光轴中心O离开的距离缓慢变化。详细地，距离投影单元60的光轴中心O越远，迟延越大。在到投影单元60的光轴中心O相同的距离处，迟延的大小相同。另外，也可以通过使相位超前轴与相位延迟轴的折射率差在多个区域中各不相同，从而使迟延在多个区域中也各不相同。

从而使得到达屏幕200的光的偏振光状态在各个区域大致相等。具体地，到达屏幕200的中心附近的光以及到达屏幕200外周附近的光在被屏幕200反射后，均成为大致相同的偏振光状态。

即，由屏幕200反射的光的偏振光状态的破坏在任何区域都稍微得到了抑制。其结果是，被屏幕200反射后由观察者看到的光的偏振光状态在面内是大致统一的，因此抑制了串扰。

另外，需要注意的是，观察者要佩戴与第一偏振光及第二偏振光的种类相对应的偏振光眼镜，借助于偏振光眼镜来察看立体图像。

（作用及效果）

在第一实施方式中，相对于液晶器件80设置于投影面侧的相位差板90在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴（例如方向各异的相位超前轴或相位延迟轴）或者各不相同的迟延。从而在由观察者察看由构成投影面的屏幕所反射的光的阶段中，能够抑制偏振光状态的破坏。据此能够在左眼视点图像与右眼视点图像之间减轻串扰。

[适用例]

以下，对可适用于第一实施方式的投影型影像显示装置100进行举例说明。

首先，如图4所示，投影型影像显示装置100可以为正面投影式的投影仪。在这种情形中，DMD50被配置为使得DMD50的中心位于投影单元60的光轴L上。

其次，如图5所示，投影型影像显示装置100可以为短焦点的正面投影式的投影仪。在此情形中，DMD50被设置为使得DMD50的中心位于从投影单元60的光轴L偏移的位置（此处为从光轴L向下方偏移的位置）。

此处，液晶器件80及相位差板90只要设置于从投影单元60射出的光的光路上即可。因此，液晶器件80及相位差板90也可以不与光轴L垂直。即，液晶器件80及相位差板90相对于与光轴L相垂直的面倾斜。

再次，如图6所示，投影型影像显示装置100也可以为短焦点的背面投影式的投影仪。在此情形中，DMD50被设置为使DMD50的中心位于从投影单元60的光轴L偏移的位置（此处为从光轴L往上方偏移的位置）。另外，投影型影像显示装置100具有将从投影单元60射出的光反射到投影面侧的反射镜110。反射镜110例如为非球面的凹面镜。

在此，液晶器件80只要设置于从投影单元60射出的光的光路上即可。因此，液晶器件80被配置为使液晶器件80的中心位于从投影单元60的光轴L偏移的位置（此处为从光轴L往下方偏移的位置）。相位差板90设置于由反射镜110反射的光的光路上。因此，相位差板既可以像相位差板90那样与光轴L垂直，也可以像相位差板90A那样不与光轴L垂直。

[变形例1]

以下，针对第一实施方式的变形例1进行说明。在第一实施方式中，相位差板90设置于液晶器件80的后侧。然而，相位差板90也可以在从液晶器件80射出的光的光轴上位于液晶器件80与屏幕200之间。

例如，如图7所示，在变形例1中，在屏幕200上粘贴的相位差板90X，以代替相位差板90。在变形例1中，屏幕200为银幕，投影型影像显示装置100为短焦点的背面投影式投影仪（参照图6）。

在此，为了修正偏振光状态的破坏，相位差板90X与相位差板90同样地在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴。在变形例1中，由入射到屏幕200的光及屏幕200所反射的光透射相位差板90X。即，由于光两次透射相位差板90X，因此相位差板90X为1/4λ相位差板。

具体地，相位差板90X的相位延迟轴具有将入射到相位差板90X（屏幕200）的光的方向相对于投影到屏幕200的方向倾斜45°的角度。相位差板90X在多个区域（例如图7所示的区域A1～A8）具有各不相同的相位延迟轴。详细地，相位延迟轴相对于通过投影单元60的光轴中心O的直线呈线对称。

另外，虽然在图7中未图示，但与第一实施方式相同，迟延的大小可以随着从投影单元60的光轴中心O离开的距离而缓慢变化。详细地，距离投影单元60的光轴中心O越远，迟延越大。在到投影单元60的光轴中心O相同的距离处，迟延大致相同。

[其他实施方式]

本发明通过上述实施方式进行了说明，但成为所公开部分的论述及附图不应当理解为是对本发明的限定。从这些公开内容中，本领域技术人员也能得到各种各样的替代实施方式、实施例及运用技术。

通过实施方式对构成立体图像的多个视点图像为左眼视点图像及右眼视点图像的情形进行了举例说明。然而，实施方式并不限于此。例如，多个视点图像也可以包含三个以上的视点图像。

在实施方式中虽然没有具体涉及，但通过使用银幕作为构成投影面的屏幕，由银幕对光进行反射，也能够保持入射到银幕的光的偏振光状态。

在实施方式中举例说明了DMD（Digital Micro-mirror Device，数字微镜元件）作为光调制元件。然而，光调制元件也可以是透射型液晶面板，或者是反射型液晶面板。并且也可设置多个光调制元件。

在实施方式中举例说明了白色光源作为光源。然而，光源也可以是分别射出红色成分光R、绿色成分光G及蓝色成分光B的固体光源。

在实施方式中设置有用于使从光源10射出的光的偏振光一致的偏振光板70。然而，如果从光源射出的光的偏振光已经一致的话，则不需要偏振光板70。

Claims (7)

1.一种投影型影像显示装置，用于显示立体图像投影，备有：

光源，

光调制元件，用于调制从所述光源射出的光，

投影单元，用于将由所述光调制元件调制的光投影到投影面上；

并且具有：液晶器件，将从所述光调制元件射出的光的偏振光在第一偏振光与第二偏振光之间进行切换，以及

相位差板，相对于所述液晶器件设置于所述投影面侧；

其中，所述相位差板在多个区域的每个具有不同的相位超前轴或相位延迟轴。

2.根据权利要求1所述的投影型影像显示装置，其中，所述相位超前轴或所述相位延迟轴相对于通过所述投影单元的光轴中心的直线呈线对称。

3.根据权利要求1或2所述的投影型影像显示装置，其中，所述相位超前轴或所述相位延迟轴相对于通过所述投影单元的光轴中心的直线呈旋转对称。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的投影型影像显示装置，其中，所述相位超前轴或所述相位延迟轴与通过所述投影单元的光轴中心并从所述光轴中心呈放射状延伸的直线垂直。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的投影型影像显示装置，其中，所述相位差板的迟延随着从所述投影单元的光轴中心离开的距离缓慢变化。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的投影型影像显示装置，其中，所述相位差板的迟延随着从所述投影单元的光轴中心离开的距离缓慢变大。

7.一种相位差板，包括具有互不相同的相位超前轴或相位延迟轴的多个区域。

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