JP2004219727A - Color correction filter and projection display device - Google Patents

Color correction filter and projection display device Download PDF

Info

Publication number
JP2004219727A
JP2004219727A JP2003007157A JP2003007157A JP2004219727A JP 2004219727 A JP2004219727 A JP 2004219727A JP 2003007157 A JP2003007157 A JP 2003007157A JP 2003007157 A JP2003007157 A JP 2003007157A JP 2004219727 A JP2004219727 A JP 2004219727A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
correction filter
component
color
color correction
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003007157A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinya Mito
真也 三戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2003007157A priority Critical patent/JP2004219727A/en
Publication of JP2004219727A publication Critical patent/JP2004219727A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem; when a color correction filter such as a filter for reflecting a yellow component to expand a color reproduction range is introduced in a projection type display device, the color purity of red, green, and blue is improved but the chromaticity of white changes greatly to be of a property deviating from a blackbody locus, and when this deviation is corrected by an electric circuit, the contrast performance deteriorates. <P>SOLUTION: The color correction filter is provided with a multi-layer film formed on both surfaces or one surface of a glass substrate. The multilayer film has: a characteristic of cutting off the yellow component or the yellow component and cyan component to improve the color purity of red, green and blue; and a characteristic showing a half mirror performance in the wavelength region of the blue component corresponding to at least the complementary color of the yellow component for correcting the chromaticity of white. Thus, the improvement on the color reproduction range can be made compatible with the chromaticity correction of white without deteriorating a contrast performance, and a projected image can be displayed in favorable quality. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行平面基板上に多層膜を積層して波長を選択的に透過または反射させる色補正フィルタと、この色補正フィルタを用いライトバルブ上に形成された光学像をスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
大画面映像を得るために、ライトバルブに映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を照射し投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置が従来からよく知られている。赤,緑,青の3原色光に対応してライトバルブを3つ用いれば高輝度,高解像度でかつ色再現性の良好な投写画像を表示できる。
【0003】
ライトバルブを3つ用いた投写型表示装置の構成例を図11に示す。光源としてのランプ1からの放射光は、凹面鏡2によって略平行光に変換され、照明光学系9によってライトバルブ12R,12G,12B上に集光される。照明光学系9は、光源像を細分化してライトバルブ12R,12G,12B上に高効率で均一性の高い照明をするためのレンズアレイ4,5、集光レンズ6,8、照明光導入ミラー7とで構成される。照明光学系9からの光は、全反射プリズム10を経て白色光を赤、青、緑の3原色光に分解する色分解合成プリズム11よって分解された後、対応する3つのライトバルブ12R,12G,12Bに入射する。3つのライトバルブ12R,12G,12Bは、それぞれの映像信号に応じて光の進行方向を変調して光学像を形成する反射型のライトバルブである。ライトバルブ12R,12G,12Bからの反射光は色分解合成プリズム11によって再び1つに合成され、全反射プリズム10を透過して投写レンズ13によって拡大投写される。
【0004】
色分解合成プリズム11だけでは達成できない色再現範囲を実現する必要がある場合、光源1から全反射プリズム10までの間に色補正フィルタ3を導入する。図11の例においては凹面鏡2レンズアレイ4との間に色補正フィルタ3を配置している。
【0005】
色補正フィルタ3は例えば図12に示す分光透過率特性を有するようなものを用いればよい。この色補正フィルタ3は、585nmをピーク波長とするイエロー成分を約85%反射させたものである。このような色補正フィルタ3を用いることによって、3原色光のうち、緑成分のイエロー側成分と赤成分のイエロー側成分がカットされるため、緑色光と赤色光の色純度を任意にかつ飛躍的に向上させることができる。
【0006】
以上のような色補正フィルタ3を用いた図11に示した投写型表示装置の出力光の分光スペクトル例を図13に、白色光と赤・緑・青の3原色光のxy色度座標グラフを図14に示す。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−83722号公報
【特許文献2】
特開平7−72450号公報
【特許文献3】
特許第3329070号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図11に示した投写型表示装置は、色補正フィルタ3によって図14に示す赤・緑・青の3原色光の色度点を結ぶ3角形の面積が大きくなり、色再現範囲は向上されている。しかし、一方で、白色光の色度座標は、3原色光の色再現範囲が拡大されるほど、一般に白色色度の基準値とされる黒体軌跡カーブから離れていく傾向にある。
【0009】
従来、この問題に対しては、電気回路によって赤・緑・青の出力強度を調整する手段をもちいていた。しかし、この方法によると黒表示の色度は補正できないうえ、白表示のときのみ3原色光のいずれかを減衰させるため、白表示の明るさと黒表示の明るさとの比で表されるコントラスト比が低下する。
【0010】
図11〜14に示した従来例においては、例えば電気回路で黒体軌跡上の色温度6500Kに相当する白色光に調整した場合、約40%ものコントラスト劣化を招くことになる。
【0011】
本発明は、コントラスト性能を劣化させることなく、色再現範囲の向上と白色光色度の補正を両立させ、表示品位が良好な投写型表示装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため本発明の色補正フィルタは、少なくとも1つのピーク波長を少なくとも40%以上反射させる特性を有し、かつ前記少なくとも1つのピーク波長の色成分に対する補色成分の波長領域の平均透過率が30%以上70%以下の範囲内であるハーフミラー特性を有することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の投写型表示装置は、光源と、画像形成手段としてのライトバルブと、光源の放射光をライトバルブ上に集光する照明光学系と、ライトバルブ上に形成された光学像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを具備し、光源と照明光学系との間、または照明光学系の光路中に上記の色補正フィルタを配置していることを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図10を参照して説明する。
【0015】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における投写型表示装置の概略構成を示したものであり、同図において、1は光源としてのランプ、9は照明光学系、11は色分解合成プリズム、12R,12G,12Bはライトバルブ、13は投写レンズ、21は色補正フィルタである。なお、色補正フィルタ21以外は図11に示した従来例と同一の構成である。
【0016】
ライトバルブ12R,12G,12Bは、画素ごとにミラー素子がマトリックス状に配列され、映像信号に応じて光の進行方向を変調し反射角の変化として光学像が形成される反射型タイプである。
【0017】
ランプ1は超高圧水銀ランプを用い、凹面鏡2は断面形状が放物面をなす放物面鏡ある。ランプ1の発光体中心が凹面鏡2の略焦点付近に位置するように配置されることによって、ランプ1から出力される放射光を略平行光に変換する。また、凹面鏡2はガラス製機材の内面に赤外光を透過させ可視光を反射させる光学多層膜を形成したものである。凹面鏡2を出力した光は色補正フィルタ21を経て照明光学系9に入射する。
【0018】
照明光学系9は、光源像を細分化してライトバルブ12R,12G,12B上に高効率で均一性の高い照明をするためのレンズアレイ4,5、集光レンズ6,8、照明光導入ミラー7とで構成される。凹面鏡2から出力する光は光軸に近い中心付近が最も明るく、周辺ほど急激に暗くなる傾向にあるため、面内に輝度の不均一性が残る。そこで、第1のレンズアレイ4は細分化された各レンズの開口形状を二次面光源として扱い、ライトバルブ12R,12G,12Bの有効表示面と同じアスペクト比とし、第1のレンズアレイ4の各レンズから、対応する第2のレンズアレイ5の各レンズ上に光源像をレンズアレイの数だけ細分化して結像させるようにする。第2のレンズアレイ5からの出力光は第2のレンズアレイ5と集光レンズ6,8とによってライトバルブ12R,12G,12B上に第1のレンズアレイ4の各レンズ形状の像が重畳されて照明される。
【0019】
こうすることによって、均一でかつライトバルブ12R,12G,12Bのアスペクト比に対応した集光効率の高い照明をさせることができる。
【0020】
なお、この場合、第2レンズアレイ5の各レンズの開口形状は、第1のレンズアレイ4によって細分化されて結像させたランプ1のアーク像の大きさと形状に対応してレンズ開口部の輝度分布ができるだけ最密充填となるように最適化すれば、より集光効率の高い照明を実現することができる。
【0021】
照明光学系9を出射した照明光は、全反射プリズム10に入射するように構成している。全反射プリズム10は2つのプリズムから構成され、互いのプリズムの近接面には非常に薄い空気層を形成している。空気層は、照明光が空気層に入射する場合には臨界角以上の角度で入射して全反射されてライトバルブ12R,12G,12B側に斜め方向から進行し、投写画像としてライトバルブ12R,12G,12Bから反射された光は臨界角以下の角度で空気層に入射及び透過して投写レンズ13に入射するように角度設定されている。このように、全反射プリズム10を設けることにより、光学系全体をコンパクトに構成できる。
【0022】
全反射プリズム10とライトバルブ12R,12G,12Bとの間には色分解合成プリズム11が配置されおり、ライトバルブ12R,12G,12Bは赤用、緑用、青用に3つ用いている。色分解合成プリズム11は3つのプリズムからなり、それぞれのプリズムの近接面には青反射ダイクロイックミラーと赤反射ダイクロイックミラーが形成されている。
【0023】
全反射プリズム10から入射した光が、まず青反射ダイクロイックミラーによって青色光のみ反射され青色用ライトバルブ12Bに入射する。次に、青反射ダイクロイックミラーを透過した光は赤反射ダイクロイッミラーによって赤色光のみ反射され赤色用ライトバルブ12Rに入射する。そして、青反射ダイクロイックミラーと赤反射ダイクロイックミラーをいずれも透過した緑色光は緑色用ライトバルブ12Gに入射する。3色の光はそれぞれ対応するライトバルブ12R,12G,12Bによって反射された後、再び青反射ダイクロイックミラーと赤反射ダイクロイックミラーによって1つ合成され、全反射プリズム10に入射する。このように、白色光を赤、青、緑の3原色に分解及び合成し、それぞれの映像信号に対応する3つのライトバルブ12R,12G,12Bを用いることで、高精細でフルカラーの投写画像を表示できる。
【0024】
ライトバルブ12B,12R,12Gに入射した照明光うち、白表示に相当する光は全反射プリズム10、投写レンズ13を透過してスクリーン上(図示せず)に拡大投写される。一方、黒表示に相当する光は投写レンズ13の有効径外に進行し、スクリーンには到達しない。
【0025】
色補正フィルタ21の分光透過率特性を図2、3に示す。色補正フィルタ21は、ガラス基板の片面に図3−aに示すようにピーク波長を585nmとするイエロー成分を約85%反射させる分光透過率特性を示す第1の誘電体多層膜が形成され、もう一方も面には図3―bに示すように420〜560nmの波長帯域において略平坦に平均透過率が約50%となる分光透過率特性を示す第2の誘電体多層膜が形成されており、全体として図2に示すような分光透過率特性を示す。第1及び第2の誘電体多層膜は、いずれも高屈折率層としてのNbと低屈折率層としてのSiOとの交互周期層構造を有するものである。
【0026】
なお、高屈折率層として、他に、TaO5、TiO、ZrO、ZnS、HfOのいずれか、もしくはこれらの混合物からなるものを用いても良い。また、低屈折率層として、他にMgFを用いても良い。
【0027】
色補正フィルタ21を用いた図1に示した投写型表示装置の出力光の分光スペクトルを図4にxy色度座標グラフを図5に示す。
【0028】
色補正フィルタ21が、図11〜14の従来例に示したようなイエロー成分を反射させる特性に加え、イエロー成分の補色に相当する青色成分から、超高圧水銀ランプの特徴である強い緑色成分に至る波長帯域でほぼ平坦な特性で反射させる特性を有していることで、白色光の色度が従来例の図14と比較して黒体軌跡に近づいていることがわかる。
【0029】
従って、黒表示の色度も同じように黒体軌跡に近い特性を示すと同時に、白表示においても電気回路で調整する必要がほとんどないため、コントラスト性能を劣化させることなく色再現範囲を拡大させることができる。
【0030】
このとき、イエロー成分のピーク波長における反射率は、少なくとも40%以上であることが望ましい。40%未満の場合は緑色成分と赤色成分の色純度を十分に向上させることが出来ず、色再現範囲の拡大があまり期待できない。
【0031】
また、イエロー光のピーク波長は570nm以上590nm以下であることが望ましい。570nmより短波長側、または590nmより長波長波長側となった場合は、緑色成分、または赤色成分の色純度向上より光量劣化の方が著しくなり、全体として赤・緑・青の輝度バランスが大きく崩れてしまう。この場合、十分な色再現範囲と明るさとの両立が困難となる可能性が生じる。
【0032】
さらに、420〜560nmにおける平均透過率は30%以上70%以下であることが望ましい。70%より大きい場合はほとんどのケースにおいて、白色の色度補正量としては不十分となり、30%より小さい場合は逆に過剰補正となり、所望の色度点から再び離れてしまう恐れがある。
【0033】
なお、本実施の形態においてはライトバルブとして光の進行方向を変調する反射型のライトバルブを用いたが、光の偏光方向や散乱状態を変調するタイプのライトバルブや、透過型ライトバルブのタイプを用いた場合でも同様の効果を発揮する。
【0034】
(実施の形態2)
図6は本発明の実施の形態2における投写型表示装置の概略構成を示したものであり、同図において、31は光源としてのランプ、33は色補正フィルタである。他の構成要素及び作用は図1に示した構成とほぼ同じである。
【0035】
本実施の形態においては、ランプ31ととして、キセノンランプを用いている。ランプ31からの出力光は凹面鏡32によって略平行光に変換され、色補正フィルタ33を経て照明光学系39に入射する。
【0036】
照明光学系39は、第1のレンズアレイ34、第2のレンズアレイ35,集光レンズ36,38,照明光導入ミラー37によって構成される。
【0037】
照明光学系9を出射した照明光は、全反射プリズム40を経て色分解合成プリズム41に入射し、赤・緑・青の3原色光に分解され、それぞれ対応する3つのライトバルブ42R,42G,42Bに入射する。ライトバルブ42R,42G,42B上で形成された3色の光学像は、それぞれ対応するライトバルブ42R,42G,42Bによって反射された後、再び色分解合成プリズム41によって1つ合成され、全反射プリズム40を透過して投写レンズ43によってスクリーン上(図示せず)に拡大投写される。
【0038】
本実施の形態で用いている色補正フィルタ33の分光透過率特性を図7、8に示す。色補正フィルタ33は、ガラス基板の片面に図8−aに示すようにピーク波長を575nmとするイエロー成分を約95%反射させる分光透過率特性を示す第1の誘電体多層膜が形成され、もう一方も面には図3―bに示すようにピーク波長を490nmとするシアン成分を約75%反射させる特性と420〜470nmの青色成分の波長帯域において略平坦に平均透過率が約60%の分光透過率特性を示す第2の誘電体多層膜が形成されており、全体として図7に示すような分光透過率特性を示す。
【0039】
第1及び第2の誘電体多層膜は、いずれも高屈折率層としてのNbと低屈折率層としてのSiOとの交互周期層構造を有するものである。
【0040】
なお、高屈折率層として、他に、Ta、TiO、ZrO、ZnS、HfOのいずれか、もしくはこれらの混合物からなるものを用いても良い。また、低屈折率層として、他にMgFを用いても良い。
【0041】
色補正フィルタ33を用いた図6に示す投写型表示装置の出力光の分光スペクトルを図9にxy色度座標グラフを図10に示す。
【0042】
色補正フィルタ33が、イエロー成分とシアン成分を反射させる特性に加え、イエロー成分の補色に相当する青色成分の波長帯域でほぼ平坦な特性で透過させる特性を有していることで、白色光の色度がほぼ黒体軌跡上となるように補正されていることがわかる。
【0043】
従って、本実施の形態においても、黒表示の色度も同じようにほぼ黒体軌跡上の色度特性を示すと同時に、白表示においても電気回路で調整する必要がほとんどないため、コントラスト性能を劣化させることなく色再現範囲を拡大させることができる。
【0044】
このとき、イエロー成分とシアン成分のピーク反射率は、少なくとも40%以上であることが望ましい。40%未満の場合は赤色成分,緑色成分,青色成分の色純度を十分に向上させることが出来ず、色再現範囲の拡大があまり期待できない。
【0045】
また、イエロー成分のピーク波長は570nm以上590nm以下であることが望ましい。570nmより短波長側、または590nmより長波長波長側となった場合は、緑色成分、または赤色成分の色純度向上より光量劣化の方が著しくなり、全体として赤・緑・青の輝度バランスが大きく崩れてしまう。この場合、十分な色再現範囲と明るさとの両立が困難となる。同様に、シアン成分のピーク波長は480nm以上500nm以下であることが望ましい。480nmより短波長側、または500nmより長波長波長側となった場合は、緑色成分、または青色成分の色純度向上より光量劣化の方が著しくなり、この場合も全体として赤・緑・青の輝度バランスが大きく崩れてしまい、十分な色再現範囲と明るさとの両立が困難となる。
【0046】
さらに、青色成分である420〜470nmにおける平均透過率は30%以上70%以下であることが望ましい。70%より大きい場合はほとんどのケースにおいて、白色の色度補正量としては不十分となり、30%より小さい場合は逆に過剰補正となり、所望の色度点から再び離れてしまう恐れがある。
【0047】
なお、本実施の形態においてもライトバルブとして光の進行方向を変調する反射型のライトバルブを用いたが、光の偏光方向や散乱状態を変調するタイプのライトバルブや、透過型ライトバルブのタイプを用いた場合でも同様の効果を発揮する。
【0048】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コントラスト性能を劣化させることなく色再現範囲の向上と白色色度の補正を両立させることができ、良好な表示品位の投写画像を表示できる投写型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の概略構成図
【図2】本発明の一実施の形態による色補正フィルタの分光透過率特性グラフ
【図3】本発明の一実施の形態による色補正フィルタの分光透過率特性グラフ
【図4】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の出力光の分光スペクトル特性グラフ
【図5】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の投写画像のxy色度特性グラフ
【図6】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の概略構成図
【図7】本発明の一実施の形態による色補正フィルタの分光透過率特性グラフ
【図8】本発明の一実施の形態による色補正フィルタの分光透過率特性グラフ
【図9】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の出力光の分光スペクトル特性グラフ
【図10】本発明の一実施の形態による投写型表示装置の投写画像のxy色度特性グラフ
【図11】従来の投写型表示装置の概略構成図
【図12】従来の投写型表示装置における色補正フィルタの分光透過率特性グラフ
【図13】従来の投写型表示装置における出力光の分光スペクトル特性グラフ
【図14】従来の投写型表示装置における投写画像のxy色度特性グラフ
【符号の説明】
1,31 ランプ
2,32 凹面鏡
21,33 色補正フィルタ
9,39 照明光学系
11,41 色分解合成プリズム
12R,12G,12B,42R,42G,42B ライトバルブ
13,43 投写レンズ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a color correction filter that selectively transmits or reflects wavelengths by laminating a multilayer film on a parallel plane substrate, and enlarges and projects an optical image formed on a light valve on a screen using the color correction filter. The present invention relates to a projection type display device.
[0002]
[Prior art]
Projection display devices that form an optical image corresponding to a video signal on a light valve in order to obtain a large screen image, irradiate the optical image with light, and enlarge and project the image on a screen with a projection lens have been well known. I have. By using three light valves corresponding to the three primary colors of red, green and blue, it is possible to display a projected image with high luminance, high resolution and good color reproducibility.
[0003]
FIG. 11 shows a configuration example of a projection display device using three light valves. Radiation light from a lamp 1 as a light source is converted into substantially parallel light by a concave mirror 2 and condensed on light valves 12R, 12G, and 12B by an illumination optical system 9. The illumination optical system 9 includes lens arrays 4 and 5 for converging a light source image and illuminating the light valves 12R, 12G, and 12B with high efficiency and high uniformity, condensing lenses 6, 8, and an illumination light introducing mirror. 7 is comprised. Light from the illumination optical system 9 passes through a total reflection prism 10 and is separated by a color separation / combination prism 11 that separates white light into red, blue, and green primary color lights, and then the corresponding three light valves 12R and 12G. , 12B. The three light valves 12R, 12G, and 12B are reflection-type light valves that modulate the traveling direction of light in accordance with each video signal to form an optical image. The reflected lights from the light valves 12R, 12G, and 12B are combined again into one by the color separation / combination prism 11, transmitted through the total reflection prism 10, and enlarged and projected by the projection lens 13.
[0004]
When it is necessary to realize a color reproduction range that cannot be achieved only by the color separation / combination prism 11, the color correction filter 3 is introduced between the light source 1 and the total reflection prism 10. In the example of FIG. 11, the color correction filter 3 is disposed between the concave mirror 2 and the lens array 4.
[0005]
The color correction filter 3 may have a spectral transmittance characteristic shown in FIG. 12, for example. The color correction filter 3 reflects about 85% of a yellow component having a peak wavelength of 585 nm. By using such a color correction filter 3, the yellow component of the green component and the yellow component of the red component of the three primary color lights are cut, so that the color purity of the green light and the red light can be arbitrarily and rapidly increased. Can be improved.
[0006]
FIG. 13 shows an example of the spectral spectrum of the output light of the projection display device shown in FIG. 11 using the color correction filter 3 as described above, and FIG. 13 shows an xy chromaticity coordinate graph of white light and red, green, and blue primary color lights. Is shown in FIG.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-83722 [Patent Document 2]
JP-A-7-72450 [Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3329070
[Problems to be solved by the invention]
In the projection display apparatus shown in FIG. 11, the color correction filter 3 increases the area of the triangle connecting the chromaticity points of the three primary colors of red, green, and blue shown in FIG. 14, thereby improving the color reproduction range. I have. However, on the other hand, the chromaticity coordinates of the white light tend to move away from the black body locus curve, which is generally used as the reference value of the white chromaticity, as the color reproduction range of the three primary colors is expanded.
[0009]
Conventionally, to solve this problem, means for adjusting the output intensities of red, green, and blue using an electric circuit has been used. However, according to this method, the chromaticity of the black display cannot be corrected, and one of the three primary colors is attenuated only in the white display, so that the contrast ratio represented by the ratio of the brightness of the white display to the brightness of the black display. Decreases.
[0010]
In the conventional example shown in FIGS. 11 to 14, for example, when white light corresponding to a color temperature of 6500 K on a black body locus is adjusted by an electric circuit, the contrast is reduced by about 40%.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a projection-type display device which achieves both improvement of the color reproduction range and correction of the chromaticity of white light without deteriorating the contrast performance, and has good display quality.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a color correction filter according to the present invention has a characteristic of reflecting at least one peak wavelength by at least 40% or more, and has an average transmission in a wavelength region of a complementary color component with respect to the color component having the at least one peak wavelength. It has a half mirror characteristic in which the ratio is in the range of 30% or more and 70% or less.
[0013]
Further, the projection display device of the present invention includes a light source, a light valve as an image forming means, an illumination optical system for condensing light emitted from the light source on the light valve, and an optical image formed on the light valve. A projection lens for enlarging and projecting on a screen is provided, and the color correction filter is arranged between a light source and an illumination optical system or in an optical path of the illumination optical system.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0015]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a lamp as a light source, 9 is an illumination optical system, 11 is a color separation / combination prism, and 12R. , 12G and 12B are light valves, 13 is a projection lens, and 21 is a color correction filter. The configuration other than the color correction filter 21 is the same as that of the conventional example shown in FIG.
[0016]
The light valves 12R, 12G, and 12B are of a reflection type in which mirror elements are arranged in a matrix for each pixel, and the light traveling direction is modulated according to a video signal to form an optical image as a change in reflection angle.
[0017]
The lamp 1 uses an ultra-high pressure mercury lamp, and the concave mirror 2 is a parabolic mirror having a parabolic cross section. By arranging the illuminant center of the lamp 1 so as to be located substantially near the focal point of the concave mirror 2, the radiated light output from the lamp 1 is converted into substantially parallel light. The concave mirror 2 is formed by forming an optical multilayer film that transmits infrared light and reflects visible light on the inner surface of a glass material. The light output from the concave mirror 2 enters the illumination optical system 9 via a color correction filter 21.
[0018]
The illumination optical system 9 includes lens arrays 4 and 5 for converging a light source image and illuminating the light valves 12R, 12G, and 12B with high efficiency and high uniformity, condensing lenses 6, 8, and an illumination light introducing mirror. 7 is comprised. Light output from the concave mirror 2 is brightest near the center near the optical axis, and tends to sharply darken toward the periphery, so that unevenness of luminance remains in the plane. Therefore, the first lens array 4 treats the aperture shape of each subdivided lens as a secondary surface light source and has the same aspect ratio as the effective display surface of the light valves 12R, 12G, and 12B. From each lens, a light source image is formed on each lens of the corresponding second lens array 5 by subdividing it by the number of lens arrays. The output light from the second lens array 5 is superimposed by the second lens array 5 and the condensing lenses 6 and 8 on the light valves 12R, 12G, and 12B, on which the images of the respective lens shapes of the first lens array 4 are superimposed. Is illuminated.
[0019]
By doing so, it is possible to illuminate uniformly and with high light collection efficiency corresponding to the aspect ratio of the light valves 12R, 12G, and 12B.
[0020]
In this case, the aperture shape of each lens of the second lens array 5 corresponds to the size and shape of the arc image of the lamp 1 that has been segmented and imaged by the first lens array 4. By optimizing the brightness distribution so as to be as close-packed as possible, illumination with higher light-collecting efficiency can be realized.
[0021]
The illumination light emitted from the illumination optical system 9 is configured to enter the total reflection prism 10. The total reflection prism 10 is composed of two prisms, and forms a very thin air layer on the adjacent surfaces of the prisms. When the illuminating light is incident on the air layer, the illuminating light is incident on the air layer at an angle greater than the critical angle, is totally reflected, travels obliquely toward the light valves 12R, 12G, and 12B. The light reflected from 12G and 12B is set at an angle so as to enter and pass through the air layer at an angle equal to or smaller than the critical angle and enter the projection lens 13. By providing the total reflection prism 10 in this way, the entire optical system can be made compact.
[0022]
A color separation / combination prism 11 is arranged between the total reflection prism 10 and the light valves 12R, 12G, 12B, and three light valves 12R, 12G, 12B are used for red, green, and blue. The color separation / combination prism 11 includes three prisms, and a blue reflection dichroic mirror and a red reflection dichroic mirror are formed on the adjacent surfaces of each prism.
[0023]
The light incident from the total reflection prism 10 is first reflected only by the blue reflection dichroic mirror, and then enters the blue light valve 12B. Next, the light transmitted through the blue reflection dichroic mirror is reflected only by the red reflection dichroic mirror and is incident on the red light valve 12R. The green light transmitted through both the blue reflection dichroic mirror and the red reflection dichroic mirror enters the green light valve 12G. After being reflected by the corresponding light valves 12R, 12G, and 12B, the three colors of light are combined again by the blue reflection dichroic mirror and the red reflection dichroic mirror, and enter the total reflection prism 10. As described above, the white light is separated and synthesized into the three primary colors of red, blue, and green, and by using the three light valves 12R, 12G, and 12B corresponding to the respective video signals, a high-definition, full-color projected image is obtained. Can be displayed.
[0024]
Of the illumination light incident on the light valves 12B, 12R, and 12G, light corresponding to white display is transmitted through the total reflection prism 10 and the projection lens 13 and is enlarged and projected on a screen (not shown). On the other hand, light corresponding to black display travels outside the effective diameter of the projection lens 13 and does not reach the screen.
[0025]
The spectral transmittance characteristics of the color correction filter 21 are shown in FIGS. As shown in FIG. 3A, the color correction filter 21 has a first dielectric multilayer film having a spectral transmittance characteristic of reflecting about 85% of a yellow component having a peak wavelength of 585 nm and reflecting about 85% as shown in FIG. On the other side, as shown in FIG. 3B, a second dielectric multilayer film exhibiting a spectral transmittance characteristic that is approximately flat in a wavelength band of 420 to 560 nm and has an average transmittance of about 50% is formed. Thus, the spectral transmittance characteristics as shown in FIG. 2 are shown as a whole. Each of the first and second dielectric multilayer films has an alternating periodic layer structure of Nb 2 O 5 as a high refractive index layer and SiO 2 as a low refractive index layer.
[0026]
In addition, as the high refractive index layer, any one of Ta 2 O 5, TiO 2 , ZrO 2 , ZnS, HfO 2 , or a mixture thereof may be used. In addition, MgF 2 may be used as the low refractive index layer.
[0027]
FIG. 4 shows a spectral spectrum of output light of the projection display apparatus shown in FIG. 1 using the color correction filter 21, and FIG. 5 shows an xy chromaticity coordinate graph.
[0028]
The color correction filter 21 has a characteristic of reflecting the yellow component as shown in the conventional example of FIGS. 11 to 14, and from a blue component corresponding to a complementary color of the yellow component to a strong green component which is a characteristic of an ultra-high pressure mercury lamp. It can be seen that the chromaticity of the white light is closer to the locus of the black body as compared with FIG.
[0029]
Accordingly, the chromaticity of the black display also shows a characteristic similar to the locus of the black body, and the color reproduction range is expanded without deteriorating the contrast performance because there is almost no need to adjust the chromaticity in the white display by an electric circuit. be able to.
[0030]
At this time, it is desirable that the reflectance at the peak wavelength of the yellow component is at least 40% or more. If it is less than 40%, the color purity of the green component and the red component cannot be sufficiently improved, and the expansion of the color reproduction range cannot be expected much.
[0031]
The peak wavelength of the yellow light is desirably 570 nm or more and 590 nm or less. When the wavelength is shorter than 570 nm or longer than 590 nm, the amount of light deteriorates more remarkably than the improvement in the color purity of the green component or the red component, and the luminance balance of red, green, and blue is large as a whole. It will collapse. In this case, there is a possibility that it is difficult to achieve both a sufficient color reproduction range and brightness.
[0032]
Further, the average transmittance at 420 to 560 nm is desirably 30% or more and 70% or less. If it is larger than 70%, the chromaticity correction amount of white becomes insufficient in most cases, and if it is smaller than 30%, it becomes excessively conversely corrected, and there is a possibility that the chromaticity correction point departs again from the desired chromaticity point.
[0033]
In the present embodiment, a reflective light valve that modulates the traveling direction of light is used as the light valve. However, a light valve that modulates the polarization direction or scattering state of light, or a light valve that transmits light is used. The same effect is exerted even when is used.
[0034]
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows a schematic configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 31 denotes a lamp as a light source, and 33 denotes a color correction filter. Other components and operations are almost the same as those of the configuration shown in FIG.
[0035]
In the present embodiment, a xenon lamp is used as the lamp 31. Output light from the lamp 31 is converted into substantially parallel light by the concave mirror 32, and enters the illumination optical system 39 via the color correction filter 33.
[0036]
The illumination optical system 39 includes a first lens array 34, a second lens array 35, condenser lenses 36 and 38, and an illumination light introducing mirror 37.
[0037]
The illumination light emitted from the illumination optical system 9 enters the color separation / combination prism 41 via the total reflection prism 40, is decomposed into three primary color lights of red, green, and blue, and corresponds to three corresponding light valves 42R, 42G, 42B. The three color optical images formed on the light valves 42R, 42G, and 42B are reflected by the corresponding light valves 42R, 42G, and 42B, respectively, and then combined again by the color separation / combination prism 41, and are totally reflected. The light passes through 40 and is enlarged and projected on a screen (not shown) by a projection lens 43.
[0038]
FIGS. 7 and 8 show the spectral transmittance characteristics of the color correction filter 33 used in the present embodiment. As shown in FIG. 8A, the color correction filter 33 has a first dielectric multilayer film having a spectral transmittance characteristic of reflecting about 95% of a yellow component having a peak wavelength of 575 nm and reflecting about 95% as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the other surface has a characteristic of reflecting about 75% of a cyan component having a peak wavelength of 490 nm, and a substantially flat average transmittance of about 60% in a wavelength band of a blue component of 420 to 470 nm. A second dielectric multilayer film having a spectral transmittance characteristic of is formed, and exhibits a spectral transmittance characteristic as shown in FIG. 7 as a whole.
[0039]
Each of the first and second dielectric multilayer films has an alternating periodic layer structure of Nb 2 O 5 as a high refractive index layer and SiO 2 as a low refractive index layer.
[0040]
In addition, as the high refractive index layer, any one of Ta 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , ZnS, HfO 2 , or a mixture thereof may be used. In addition, MgF 2 may be used as the low refractive index layer.
[0041]
FIG. 9 shows a spectral spectrum of output light of the projection display apparatus shown in FIG. 6 using the color correction filter 33, and FIG. 10 shows an xy chromaticity coordinate graph.
[0042]
The color correction filter 33 has a characteristic of transmitting white light in a substantially flat characteristic in a wavelength band of a blue component corresponding to a complementary color of the yellow component, in addition to a characteristic of reflecting the yellow component and the cyan component. It can be seen that the chromaticity is corrected so as to be substantially on the locus of the black body.
[0043]
Accordingly, also in the present embodiment, the chromaticity of the black display similarly shows the chromaticity characteristic substantially on the locus of the black body, and at the same time, there is almost no need to adjust the chromaticity of the white display by an electric circuit. The color reproduction range can be expanded without deterioration.
[0044]
At this time, the peak reflectance of the yellow component and the cyan component is preferably at least 40% or more. If it is less than 40%, the color purity of the red component, the green component and the blue component cannot be sufficiently improved, and the expansion of the color reproduction range cannot be expected much.
[0045]
The peak wavelength of the yellow component is desirably from 570 nm to 590 nm. When the wavelength is shorter than 570 nm or longer than 590 nm, the amount of light deteriorates more remarkably than the improvement in the color purity of the green component or the red component, and the luminance balance of red, green, and blue is large as a whole. It will collapse. In this case, it is difficult to achieve both a sufficient color reproduction range and brightness. Similarly, the peak wavelength of the cyan component is preferably 480 nm or more and 500 nm or less. When the wavelength is shorter than 480 nm or the wavelength is longer than 500 nm, the deterioration of the light amount is more remarkable than the improvement of the color purity of the green component or the blue component. The balance is greatly lost, and it is difficult to achieve both a sufficient color reproduction range and brightness.
[0046]
Further, the average transmittance at 420 to 470 nm, which is a blue component, is preferably 30% or more and 70% or less. If it is larger than 70%, the chromaticity correction amount of white becomes insufficient in most cases, and if it is smaller than 30%, it becomes excessively conversely corrected, and there is a possibility that the chromaticity correction point departs again from the desired chromaticity point.
[0047]
In this embodiment, a reflective light valve that modulates the traveling direction of light is used as the light valve. However, a light valve that modulates the polarization direction and scattering state of light and a light valve that transmits light are used. The same effect is exerted even when is used.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a projection display device that can improve the color reproduction range and correct white chromaticity without deteriorating contrast performance, and that can display a projection image with good display quality. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a spectral transmittance characteristic graph of a color correction filter according to an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a graph showing a spectral transmittance characteristic of a color correction filter according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing a spectral spectral characteristic of output light of a projection display device according to an embodiment of the present invention. An xy chromaticity characteristic graph of a projected image of the display device. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a spectral transmittance of a color correction filter according to an embodiment of the present invention. Characteristic graph [FIG. 8] Spectral transmittance characteristic graph of color correction filter according to one embodiment of the present invention [FIG. 9] Spectral spectral characteristic graph of output light of projection type display device according to one embodiment of the present invention [FIG. One embodiment of the present invention Xy chromaticity characteristic graph of the projected image of the projection type display device according to the embodiment [FIG. 11] Schematic configuration diagram of the conventional projection type display device [FIG. 12] Spectral transmittance characteristic graph of the color correction filter in the conventional projection type display device [ FIG. 13 is a graph showing spectral spectrum characteristics of output light in a conventional projection display device. FIG. 14 is a graph showing xy chromaticity characteristics of a projected image in a conventional projection display device.
1, 31 lamp 2, 32 concave mirror 21, 33 color correction filter 9, 39 illumination optical system 11, 41 color separation / combination prism 12R, 12G, 12B, 42R, 42G, 42B light valve 13, 43 projection lens

Claims (13)

少なくとも1つのピーク波長を少なくとも40%以上反射させる特性を有し、かつ前記少なくとも1つのピーク波長の色成分に対する補色成分の波長領域の平均透過率が30%以上70%以下の範囲内であるハーフミラー特性を有することを特徴とする色補正フィルタ。A half having a characteristic of reflecting at least one peak wavelength of at least 40% or more, and having an average transmittance in a wavelength region of a complementary color component with respect to the color component of the at least one peak wavelength of 30% or more and 70% or less. A color correction filter having a mirror characteristic. 少なくとも40%以上反射させるピーク波長の色成分はイエロー成分であることを特徴とする請求項1記載の色補正フィルタ。2. The color correction filter according to claim 1, wherein a color component having a peak wavelength reflected by at least 40% or more is a yellow component. イエロー成分のピーク波長は、570nm以上590nm以下である請求項2記載の色補正フィルタ。3. The color correction filter according to claim 2, wherein the peak wavelength of the yellow component is 570 nm to 590 nm. 補色成分の波長領域は、420nm以上560nm以下である請求項2記載の色補正フィルタ。3. The color correction filter according to claim 2, wherein the wavelength range of the complementary color component is from 420 nm to 560 nm. ガラス基板の片面にイエロー成分を反射させる特性を有する誘電体多層膜が形成され、もう一方の面にイエロー成分に対する補色成分の波長領域に対してハーフミラー特性を有する誘電体多層膜が形成されていることを特徴とする請求項2記載の色補正フィルタ。A dielectric multilayer film having a property of reflecting a yellow component is formed on one surface of a glass substrate, and a dielectric multilayer film having a half mirror characteristic for a wavelength region of a color component complementary to the yellow component is formed on the other surface. 3. The color correction filter according to claim 2, wherein: 少なくとも40%以上反射させるピーク波長の色成分はイエロー成分とシアン成分であることを特徴とする請求項1記載の色補正フィルタ。2. The color correction filter according to claim 1, wherein the color components of the peak wavelength reflected by at least 40% or more are a yellow component and a cyan component. イエロー成分のピーク波長は、570nm以上590nm以下であり、シアン成分のピーク波長は480nm以上500nm以下である請求項6記載の色補正フィルタ。7. The color correction filter according to claim 6, wherein the peak wavelength of the yellow component is 570 nm to 590 nm, and the peak wavelength of the cyan component is 480 nm to 500 nm. イエローの補色成分の波長領域は、420nm以上470nm以下である請求項6記載の色補正フィルタ。7. The color correction filter according to claim 6, wherein the wavelength range of the complementary color component of yellow is from 420 nm to 470 nm. ガラス基板の片面にイエロー成分を反射させる特性を有する誘電体多層膜が形成され、もう一方の面にシアン成分を反射させる特性とブルー成分の波長領域に対してハーフミラー特性を有する誘電体多層膜が形成されていることを特徴とする請求項6記載の色補正フィルタ。A dielectric multilayer film having a characteristic of reflecting a yellow component is formed on one surface of a glass substrate, and a dielectric multilayer film having a characteristic of reflecting a cyan component and a half mirror characteristic in a wavelength region of a blue component on the other surface. 7. The color correction filter according to claim 6, wherein the color correction filter is formed. 誘電体多層膜は、Nb、Ta、TiO、ZrO、ZnS、HfOのいずれか、もしくはこれらの混合物からなる高屈折率層と、SiO、MgFのいずれかからなる低屈折率層との交互多層構造であることを特徴とする請求項5または請求項9記載の色補正フィルタ。The dielectric multilayer film includes a high refractive index layer made of any one of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , ZnS, and HfO 2 , or a mixture thereof, and one of SiO 2 and MgF 2 . 10. The color correction filter according to claim 5, wherein the color correction filter has an alternating multilayer structure with a low refractive index layer composed of: 光源と、画像形成手段としてのライトバルブと、前記光源の放射光を前記ライトバルブ上に集光する照明光学系と、前記ライトバルブ上に形成された光学像をスクリーン上に拡大投写する投写レンズとを具備し、前記光源と前記照明光学系との間、または前記照明光学系の光路中に請求項1から10記載のいずれかの色補正フィルタを配置していることを特徴とする投写型表示装置。A light source, a light valve as an image forming means, an illumination optical system for condensing light emitted from the light source on the light valve, and a projection lens for enlarging and projecting an optical image formed on the light valve on a screen And a color correction filter according to any one of claims 1 to 10, wherein the color correction filter is arranged between the light source and the illumination optical system or in an optical path of the illumination optical system. Display device. 光源は水銀ランプを用いていることを特徴とする請求項11記載の投写型表示装置。12. The projection display device according to claim 11, wherein the light source uses a mercury lamp. 光源はキセノンランプを用いていることを特徴とする請求項11記載の投写型表示装置。The projection type display device according to claim 11, wherein a xenon lamp is used as a light source.
JP2003007157A 2003-01-15 2003-01-15 Color correction filter and projection display device Pending JP2004219727A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003007157A JP2004219727A (en) 2003-01-15 2003-01-15 Color correction filter and projection display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003007157A JP2004219727A (en) 2003-01-15 2003-01-15 Color correction filter and projection display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004219727A true JP2004219727A (en) 2004-08-05

Family

ID=32897334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003007157A Pending JP2004219727A (en) 2003-01-15 2003-01-15 Color correction filter and projection display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004219727A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006091403A (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Fujinon Corp Trimming filter and color separation optical system
JP2007279303A (en) * 2006-04-05 2007-10-25 Canon Inc Optical system and image projection device
JP2009186567A (en) * 2008-02-04 2009-08-20 Canon Inc Image projector

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993001233A1 (en) * 1991-07-10 1993-01-21 Seiko Epson Corporation Transparent plastic material
JPH07325214A (en) * 1994-05-31 1995-12-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Color filter and projection type display device using the same
JP2001201826A (en) * 2000-01-18 2001-07-27 Konica Corp Silver halide color photographic sensitive material
JP2002365720A (en) * 2001-06-05 2002-12-18 Seiko Epson Corp Projector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993001233A1 (en) * 1991-07-10 1993-01-21 Seiko Epson Corporation Transparent plastic material
JPH07325214A (en) * 1994-05-31 1995-12-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Color filter and projection type display device using the same
JP2001201826A (en) * 2000-01-18 2001-07-27 Konica Corp Silver halide color photographic sensitive material
JP2002365720A (en) * 2001-06-05 2002-12-18 Seiko Epson Corp Projector

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006091403A (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Fujinon Corp Trimming filter and color separation optical system
JP4599129B2 (en) * 2004-09-24 2010-12-15 富士フイルム株式会社 Color separation optical system
JP2007279303A (en) * 2006-04-05 2007-10-25 Canon Inc Optical system and image projection device
JP2009186567A (en) * 2008-02-04 2009-08-20 Canon Inc Image projector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100671254B1 (en) Dichroic mirror and projection type display unit
JPWO2002101457A1 (en) Illumination device and projection type video display device
JPH0667140A (en) Projection type image display device
JP3453545B2 (en) Display device
US6497485B1 (en) Image projection system having uniform brightness
JP2004070095A (en) Optical waveguide, optical unit, and video display unit using same
US6910775B2 (en) Projection-type video display
JPH01302385A (en) Projection type display
JPH05249408A (en) Projection type liquid crystal display device
JP2004219727A (en) Color correction filter and projection display device
JP2001083604A (en) Luminous flux compressing means, optical engine and video display device using the same
US7237901B2 (en) Projection type image display device, rear projection type image display device, optical unit, and screen unit
JP5153371B2 (en) Image projection device
JP2016099585A (en) Optical device and image projection device
JP3723409B2 (en) Wavelength selection element and display device using the same
JP3904589B2 (en) Video display device
JP2643893B2 (en) Projection display device
JP3817375B2 (en) Video display device and color separation unit thereof
JP4731744B2 (en) Polarization-type optical path separation element, color separation / synthesis element, color separation method, color synthesis method, color video light synthesis apparatus, color video light synthesis method, and projection apparatus
JP4543680B2 (en) Illumination optics
KR20070120789A (en) A projection device
JP4050037B2 (en) Projection device
JPH02245749A (en) Projection type display device
JPH1164848A (en) Liquid crystal projector
JPH02187739A (en) Projecting type color display device

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20050708

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060927

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061003

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061129

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070109