JP2004219990A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空間光変調素子(液晶ライトバルブ)を用いて変調させた変調光を結像させることにより画像を表示する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device that displays an image by forming an image of modulated light modulated using a spatial light modulator (liquid crystal light valve).
従来、液晶光変調素子(以下、液晶ライトバルブという。)に対する照明光をこの液晶光変調素子によって変調し、この変調光をスクリーン上に結像させる(投射する)ことにより画像を表示する液晶画像表示装置が提供されている。このような液晶画像表示装置は、反射型、または、透過型の液晶ライトバルブを用いて、この液晶ライトバルブのピクセルごとに照明光を制御することにより、照明光の偏光状態についての変調を行っている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal image that displays an image by modulating illumination light for a liquid crystal light modulation element (hereinafter, referred to as a liquid crystal light valve) with the liquid crystal light modulation element and forming (projecting) the modulated light on a screen. A display device is provided. Such a liquid crystal image display device modulates the polarization state of the illumination light by controlling the illumination light for each pixel of the liquid crystal light valve using a reflective or transmissive liquid crystal light valve. ing.
図15は、液晶画像表示装置の概略的な構成を示す側面図である。 FIG. 15 is a side view showing a schematic configuration of the liquid crystal image display device.
図15(a)は、レンズアレイ方式の液晶画像表示装置の構成を示している。 FIG. 15A shows a configuration of a lens array type liquid crystal image display device.
レンズアレイ方式の液晶画像表示装置は、液晶ライトバルブを重畳照明する重畳手段として、レンズアレイを用いるものである。 A lens array type liquid crystal image display device uses a lens array as superimposing means for superimposing illumination on a liquid crystal light valve.
この液晶画像表示装置は、図15(a)に示すように、光源111と、光源111から発した光を光軸L0方向に反射するリフレクタ112と、第1のレンズアレイ(フライアイレンズ)113と、第2のレンズアレイ(フライアイレンズ)114と、重ね合わせレンズ116と、コンデンサレンズ117と、液晶ライトバルブ118と、を有している。
As shown in FIG. 15A, the liquid crystal image display device includes a
第1及び第2のレンズアレイ113,114上には、液晶ライトバルブ118とほぼ相似形状の開口を持つレンズセルが複数個2次元配列されており、リフレクタ112の射出開口面を空間的に分割している。
On the first and
第1のレンズアレイ113の各レンズセルは、各レンズセルに対応した第2のレンズアレイ114のレンズセルに光束を集光するようになっている。第2のレンズアレイ114上には、第1のレンズアレイ113のレンズセルと同数の2次光源像が形成されている。一方で、第2のレンズアレイ114上の各レンズセルは、対応する第1のレンズアレイ113の各レンズセル開口の像を液晶ライトバルブ118の入射面に一致させ、重ね合わせレンズ116、コンデンサレンズ117及び偏光ビームスプリッタ119を透して、第1のレンズアレイ113の各レンズセルの像が液晶ライトバルブ118の入射面上で重なり合うようにする。
Each lens cell of the
このようにして、第2のレンズアレイ114において複数の2次光源像が形成される。さらに、重ね合わせレンズ116において複数の3次光源像が形成される。
In this way, a plurality of secondary light source images are formed in the
コンデンサレンズ117は、液晶ライトバルブ118の照明光が図示しない投射レンズの入射瞳方向に入射するように配置されている。
The
この結果、リフレクタ112からの反射光束は、その強度を積分され、液晶ライトバルブ118は、これら複数の2次、または、3次光源像により、均一な強度分布で重畳照明される。このようにして、第1及び第2のレンズアレイ113,114及び重ね合わせレンズ116は、重畳手段を構成している。
As a result, the intensity of the reflected light beam from the
液晶ライトバルブ118は、複数の液晶セルを2次元配列した透過型、または、反射型の液晶板と、所定方向の偏光のみを透過させるアナライザ(偏光板)とを有している。そして、前記液晶板が電気信号によって制御されることより、透過、または、反射する光を偏光変調する。すなわち、照明光は、液晶ライトバルブ118における画像情報に応じて、P偏光、S偏光に変調される。
The liquid
ところで、偏光ビームスプリッタ119に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ119を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ118における最適方向から外れてしまう。そのため、この偏光ビームスプリッタ119と液晶ライトバルブ118との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ118に対する最適な偏光方向となるように補償している。
By the way, a light flux whose incident angle is shifted in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the output optical axis with respect to the polarizing
この液晶ライトバルブ118を経て偏光ビームスプリッタ119に戻った変調光は、この偏光ビームスプリッタ119において、偏光方向に応じて、第1及び第2のレンズアレイ113,114側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。そして、画像情報の白情報に対応した偏光方向の光のみが画像として投射される。
The modulated light that has returned to the
この液晶画像表示装置は、前述のような構成により、液晶ライトバルブの情報を拡大投影して表示する。 This liquid crystal image display device enlarges and displays the information of the liquid crystal light valve with the above-described configuration.
図15(b)は、ロッドインテグレータ方式の液晶画像表示装置を示す。 FIG. 15B shows a rod integrator type liquid crystal image display device.
ロッドインテグレータ方式の液晶画像表示装置は、図15(b)に示すように、液晶ライトバルブを重畳照明する重畳手段として、前述のレンズアレイに代えて、ロッドインテグレータ(ガラスロッド)を用いたものである。 As shown in FIG. 15B, the rod integrator type liquid crystal image display device uses a rod integrator (glass rod) instead of the above-mentioned lens array as a superimposing means for superimposing and illuminating a liquid crystal light valve. is there.
この液晶画像表示装置は、光源111と、光源111から発した光を光軸L0方向に反射するリフレクタ112と、ロッドインテグレータとしてのガラスロッド121と、出射レンズ122と、重ねあわせレンズ116と、コンデンサレンズ117と、液晶ライトバルブ118と、を有している。
This liquid crystal image display device includes a
この液晶画像表示装置においては、リフレクタ112は、光源111からの光を光軸L0方向にガラスロッド121の入射面に集光して照射する。ガラスロッド121の入射面に入射した光は、ガラスロッド121内で全反射を繰り返して重畳され、出射光では均一分布となる。ガラスロッド121の出射光が入射される出射レンズ122は、ガラスロッド121からの出射光を重ね合わせレンズ116に対して集光させる。重ね合わせレンズ122により、ガラスロッド121内での反射回数に対応した複数の3次光源像が形成される。
In this liquid crystal image display device, the
このように、ガラスロッド121、出射レンズ122及び重ね合わせレンズ116は、コンデンサレンズ117及び偏光ビームスプリッタ119を透して液晶ライトバルブ118を重畳照明する重畳手段を構成している。
As described above, the
この液晶画像表示装置において、液晶ライトバルブ118を経て偏光ビームスプリッタ119に戻った変調光は、この偏光ビームスプリッタ119において、偏光方向に応じて、ガラスロッド121側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。
In this liquid crystal image display device, the modulated light returned to the
この液晶画像表示装置においても、偏光ビームスプリッタ119に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ119を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ118における最適方向から外れてしまう。そのため、この偏光ビームスプリッタ119と液晶ライトバルブ118との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ118に対する最適な偏光方向となるように補償している。
Also in this liquid crystal image display device, a light beam whose incident angle is deviated in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis with respect to the polarizing
図15に示した液晶画像表示装置は、モノクロ表示のものである。カラー表示の液晶画像表示装置においては、前記重畳手段からの光をRGB(三原色)に分解し、RGB光をそれぞれに対応する液晶ライトバルブにより変調した後、これらRGB光を合成して投射する。 The liquid crystal image display device shown in FIG. 15 is of a monochrome display. In a color display liquid crystal image display device, the light from the superimposing means is decomposed into RGB (three primary colors), and the RGB light is modulated by a corresponding liquid crystal light valve, and then these RGB lights are combined and projected.
このようなカラー表示の液晶画像表示装置においては、RGB光の割合を調整する色バランス(ホワイトバランス)調整を行う必要がある。このような色バランス調整は、RGBの各液晶ライトバルブを制御する電気信号の大きさを調整することで行う。例えば、液晶ライトバルブに印加する電気信号の大きさに応じて、透過光量が増加する。 In such a color display liquid crystal image display device, it is necessary to perform color balance (white balance) adjustment for adjusting the ratio of RGB light. Such color balance adjustment is performed by adjusting the magnitude of an electric signal for controlling each of the RGB liquid crystal light valves. For example, the amount of transmitted light increases according to the magnitude of the electric signal applied to the liquid crystal light valve.
例えば、色温度を高く設定する場合には、Bに対してRGの光量が相対的に少なくなるように、RGの電気信号を小さくしてRGの液晶の変調量を抑制する。また、色温度を低く設定する場合には、Rに対してBGの光量が相対的に少なくなるように、BGの電気信号を小さくしてBGの液晶の変調量を抑制する。 For example, when the color temperature is set to be high, the electric signal of the RG is reduced and the modulation amount of the liquid crystal of the RG is suppressed so that the light amount of the RG is relatively small with respect to B. When the color temperature is set low, the electric signal of the BG is reduced so that the modulation amount of the liquid crystal of the BG is suppressed so that the light amount of the BG is relatively small with respect to R.
一方、従来の液晶画像表示装置においては、装置の小型化及び投射される像の高輝度化が求められている。このため、液晶画像表示装置においては、より広範囲の光を短い光路によって液晶ライトバルブを照明するため、液晶ライトバルブを照明する光束の径が大きくなり、照明光学系のF値が小さくなる傾向にある。
ところで、前述のような重畳手段によりライトバルブの情報を拡大投射する液晶画像表示装置において、RGBの色バランスを電気信号で調整すると、コントラストが低下する問題が発生する。 By the way, in a liquid crystal image display device in which information of a light valve is enlarged and projected by the above-described superimposing means, when the RGB color balance is adjusted by an electric signal, a problem occurs that the contrast is reduced.
さらに、照明光学系の低F値化によっても、黒情報表示時における液晶ライトバルブの漏れ光が増加し、コントラストが低下する問題が発生する。 Further, even when the F value of the illumination optical system is lowered, the leakage light of the liquid crystal light valve at the time of displaying black information increases, and a problem that the contrast is reduced occurs.
図16は、液晶画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示す図である。 FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship between an input signal and a light output in the liquid crystal image display device.
図16中のCは、入力信号Sが所定値より小さい黒情報表示時の光出力Lである。本来、光出力Lはゼロレベルが理想であるが、色分解合成光学系の諸性能及び液晶ライトバルブ118に用いられている液晶の諸性能により、漏れ光として、Cレベルの光が出力される。一方、入力信号Sがピークになったとき、光出力LはAレベルになる。このとき、液晶画像表示装置のコントラスト比CRは、A/Cで定められる。
C in FIG. 16 is a light output L at the time of displaying black information where the input signal S is smaller than a predetermined value. Originally, the light output L is ideally at a zero level. However, due to various performances of the color separation / synthesis optical system and various performances of the liquid crystal used in the liquid crystal
ここで、低F値化によって漏れ光によるCレベルが増加するため、コントラスト比CRは低下する。 Here, since the C level due to the leak light increases due to the lower F-number, the contrast ratio CR decreases.
ところで、色バランスを取るために、光出力Lを抑制してA´レベルの光出力に信号調整すると、コントラスト比CR´=A´/Cとなり、著しいコントラスト劣化を招く。 By the way, if the light output L is suppressed and the signal is adjusted to the A 'level light output in order to balance the colors, the contrast ratio CR' = A '/ C, which causes significant contrast deterioration.
ここで、偏光ビームスプリッタの透過率の入射角度特性について検討する。 Here, the incident angle characteristics of the transmittance of the polarization beam splitter will be examined.
図17は、偏光ビームスプリッタの透過率の入射角度特性を示すグラフである。 FIG. 17 is a graph showing the incident angle characteristics of the transmittance of the polarizing beam splitter.
図17(a)に示すように、光軸に対して入射面が垂直になるように設置された偏光ビームスプリッタに対して、入射光と光軸のなす角を入射角度βとする。 As shown in FIG. 17A, the angle between the incident light and the optical axis is referred to as an incident angle β with respect to a polarizing beam splitter installed such that the incident surface is perpendicular to the optical axis.
図17(b)に示した折れ線a〜eは、入射角βc<βb<βa=0<βd<βeの光線に対する偏光ビームスプリッタのP偏光透過率を示している。このように、入射角度が光軸から振れて、偏光ビームスプリッタの偏光膜面に対する入射角が変化すると、S偏光の透過率が増大し、また、P偏光の透過率が減少する。そのため、透過するS偏光成分及び反射されるP偏光成分が漏れ光となり、図17におけるCレベルを増やすことになり、コントラストの低下を招く。 The broken lines a to e shown in FIG. 17B indicate the P-polarized light transmittance of the polarizing beam splitter with respect to the light beam having the incident angle βc <βb <βa = 0 <βd <βe. As described above, when the incident angle shifts from the optical axis and the incident angle with respect to the polarizing film surface of the polarizing beam splitter changes, the transmittance of S-polarized light increases and the transmittance of P-polarized light decreases. Therefore, the transmitted S-polarized light component and the reflected P-polarized light component become leaked light, which increases the C level in FIG. 17 and lowers the contrast.
このような要因によるコントラスト劣化は、偏光ビームスプリッタの入射光軸と出射光軸を含む平面に対して、平行な方向の入射角度のずれ量に依存する。 The deterioration of the contrast due to such factors depends on the shift amount of the incident angle in a direction parallel to a plane including the incident optical axis and the exit optical axis of the polarizing beam splitter.
また、液晶ライトバルブ118に対する偏光方向を補償するλ/4板(四分の一波長板)の分散特性について検討する。
Further, the dispersion characteristics of a λ / 4 plate (quarter wavelength plate) for compensating the polarization direction with respect to the liquid crystal
図18は、λ/4板の分散特性を示すグラフである。 FIG. 18 is a graph showing dispersion characteristics of a λ / 4 plate.
図中の直線aは理想的なλ/4波長板特性であり、曲線bは実際のλ/4波長板特性(最適波長550nmの場合)を示している。 The straight line a in the figure is the ideal λ / 4 wavelength plate characteristic, and the curve b shows the actual λ / 4 wavelength plate characteristic (when the optimum wavelength is 550 nm).
このように、λ/4板は、分散特性を持っており、ある単一の波長の入射光に対しては最適な特性を有するが、入射光がある帯域に亘っている場合には、その帯域のすべてにおいては、最適な特性を有していない。λ/4板に対する入射光が最適な波長から外れるほど、偏光方向の補償能力も劣化し、補償しきれない成分が生ずる。偏光方向を補償しきれなかった成分は、漏れ光となり、図16におけるCレベルを増やすことになり、コントラストの低下を招く。 As described above, the λ / 4 plate has a dispersion characteristic, and has an optimum characteristic with respect to incident light of a certain single wavelength. However, when the incident light covers a certain band, the λ / 4 plate has a dispersion characteristic. All of the bands do not have optimal characteristics. As the light incident on the λ / 4 plate deviates from the optimum wavelength, the polarization direction compensating ability also deteriorates, and components that cannot be fully compensated are generated. The component that could not compensate for the polarization direction becomes leaked light, which increases the C level in FIG. 16 and lowers the contrast.
このような要因によるコントラスト劣化は、偏光ビームスプリッタの入射光軸及び出射光軸を含む平面に対して、直交する方向の入射角度ずれの量に依存する。 Contrast degradation due to such factors depends on the amount of incident angle shift in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the exit optical axis of the polarizing beam splitter.
前述のように、偏光ビームスプリッタの入射光軸及び出射光軸を含む平面に対して、平行な方向の入射角度ずれと、直交する方向の入射角度ずれによるコントラスト劣化要因は異なっており、どちらの方向の入射角度ずれがコントラスト劣化の主たる要因となるかは、使用している偏光ビームスプリッタ及びλ/4板の特性によって異なる。 As described above, with respect to the plane including the incident optical axis and the output optical axis of the polarizing beam splitter, the incident angle shift in the parallel direction and the contrast deterioration factor due to the incident angle shift in the orthogonal direction are different. Whether the deviation of the incident angle in the direction is the main cause of the contrast deterioration depends on the characteristics of the polarizing beam splitter and the λ / 4 plate used.
ここで、照明光学系の外周部を遮光することにより、この照明光学系のF値を下げて、コントラスト劣化を防止する構成が従来より提案されている。 Here, a configuration has conventionally been proposed in which the outer peripheral portion of the illumination optical system is shielded from light to lower the F value of the illumination optical system to prevent deterioration in contrast.
図19は、光学部品の一部にフィルタや遮光膜を形成する工程を示す側面図である。 FIG. 19 is a side view showing a step of forming a filter and a light shielding film on a part of the optical component.
フィルタや遮光膜をレンズアレイなどの光学部品123の外周部に蒸着により形成するときには、この光学部品123の所望の領域外に蒸着膜が及ばないように、図19(a)に示すように、AR(Antireflection;反射防止)コートを付けるときは円環状のマスクAを用いる。
When a filter and a light-shielding film are formed by vapor deposition on an outer peripheral portion of an
図19(b)に示すように外周部127にフィルタや遮光膜を形成するときは、図19(c)に示すように円形のマスク129が必要である。しかし、マスク129は、光学部品123の内周部に位置させる必要があるが、この位置で保持することが不可能であり、実際には、このような形状のフィルタ膜を蒸着によって形成することはできない。
When a filter or a light shielding film is formed on the outer
一方、前述のように、照明光学系における縦方向の角度ずれ成分と、横方向の角度ずれ成分とでは、コントラスト劣化の要因となる光学部品が異なるため、照明光学系の外周部の全てを遮光する必要があるとは限らないことになる。 On the other hand, as described above, since the vertical angle shift component and the horizontal angle shift component in the illumination optical system have different optical components that cause contrast deterioration, the entire outer peripheral portion of the illumination optical system is shielded. You don't have to.
本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くすることにより、効果的にコントラスト劣化を防止することができる画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described situation, and in adjusting the color balance, by increasing the F value of the illumination optical system for the color to be adjusted, it is possible to effectively prevent the deterioration of contrast. It is an object of the present invention to provide an image display device capable of performing the above.
また、本発明は、照明光学系内のフィルタの形状を最適化することにより、色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くして、より効果的なコントラスト劣化の防止を実現できる画像表示装置を提供することを目的とする。 In addition, the present invention optimizes the shape of the filter in the illumination optical system, thereby increasing the F value of the illumination optical system for the color to be adjusted in the color balance adjustment, thereby achieving more effective contrast deterioration. It is an object of the present invention to provide an image display device capable of realizing the prevention of the above.
前述の課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、白色光源と、前記白色光源から発した光を重畳する重畳手段と、前記重畳手段で重畳された光を3原色に分解して3原色の光をそれぞれ変調する空間光変調素子に供給し、前記空間光変調素子で変調された変調光を合成する分解合成手段と、前記分解合成手段を経た光を投射する投射手段と、を有する画像表示装置において、前記重畳手段は、3原色を調整する手段を有する。 In order to solve the above-described problem, an image display device according to the present invention includes a white light source, a superimposing unit that superimposes light emitted from the white light source, and decomposes the light superimposed by the superimposing unit into three primary colors. Splitting / combining means for supplying the spatial light modulating elements that respectively modulate the three primary colors of light, and synthesizing the modulated light modulated by the spatial light modulating element; , The superimposing means has means for adjusting three primary colors.
前記重畳手段は、レンズアレイの一組、ガラスロッド、又は内面反射の角柱ミラーのいずれか一つを有することが好ましい。 Preferably, the superimposing means has one of a set of a lens array, a glass rod, or a prism having internal reflection.
前記空間光変調素子は、反射型空間光変調素子であって、前記各反射型空間光変調素子からの変調光の光路を、この変調光の偏光方向に応じて、前記分解合成手段に戻る光路と他の光路とに分離させる偏光ビームスプリッタをさらに有し、前記重畳手段は、光軸を挟んだ両側部分において照明光のうちの任意の波長帯域の光を減衰させて通過させることにより前記変調光における3原色の比率を調整するフィルタを有し、前記フィルタの前記光軸側の縁部は、前記偏光ビームスプリッタへの入射光軸と出射光軸とを含む平面に対する直交方向、または、平行方向となされていることが好ましい。 The spatial light modulating element is a reflective spatial light modulating element, and transmits an optical path of modulated light from each of the reflective spatial light modulating elements to an optical path returning to the decomposing / combining means in accordance with a polarization direction of the modulated light. And a polarization beam splitter for separating the light beam into another light path, wherein the superimposing means attenuates and passes light of an arbitrary wavelength band of the illumination light on both sides of the optical axis by passing the light. The filter has a filter for adjusting the ratio of three primary colors in light, and the edge of the filter on the optical axis side is orthogonal to or parallel to a plane including an optical axis entering and exiting the polarization beam splitter. Preferably, it is oriented.
前記空間光変調素子は、反射型空間光変調素子であって、前記各反射型空間光変調素子からの変調光の光路を、この変調光の偏光方向に応じて、前記分解合成手段に戻る光路と他の光路とに分離させる偏光ビームスプリッタをさらに有し、前記重畳手段は、照明光のうちの任意の波長帯域の光を減衰させて通過させることにより前記変調光における3原色の比率を調整するフィルタと、前記照明光のうち任意の領域の光束を遮光する遮光手段とを有し、上記フィルタは、上記遮光手段によって規定される照明光束において、少なくとも外周部の一部の領域を除いた領域に設けられていることが好ましい。 The spatial light modulating element is a reflective spatial light modulating element, and transmits an optical path of modulated light from each of the reflective spatial light modulating elements to an optical path returning to the decomposing / combining means in accordance with a polarization direction of the modulated light. And a polarization beam splitter for separating the light into another optical path, wherein the superimposing means adjusts the ratio of the three primary colors in the modulated light by attenuating and passing light of an arbitrary wavelength band of the illumination light. And a light-shielding unit that shields a light flux in an arbitrary area of the illumination light, wherein the filter excludes at least a part of the outer peripheral portion in the illumination light flux defined by the light-shielding means. Preferably, it is provided in the region.
この画像表示装置においては、液晶ライトバルブに入射する光束のうち、光軸から遠い光束について、フィルタによってレベルを落とす波長域の光を遮断している。このように、この画像表示装置においては、液晶ライトバルブに入射する光を光学的に制御しているため、液晶ライトバルブを電気的に制御することにより変調光の光量を抑制する必要がない。そのため、液晶ライトバルブの黒情報表示時の光量も相対的に低下するため、色バランス(ホワイトバランス)を調整しても、表示画像のコントラストが低下することがない。 In this image display device, of the luminous flux incident on the liquid crystal light valve, the luminous flux distant from the optical axis is blocked by a filter in the wavelength range where the level is reduced. As described above, in this image display device, since the light incident on the liquid crystal light valve is optically controlled, it is not necessary to suppress the amount of modulated light by electrically controlling the liquid crystal light valve. Therefore, the light quantity of the liquid crystal light valve at the time of displaying black information is also relatively reduced, so that even if the color balance (white balance) is adjusted, the contrast of the displayed image does not decrease.
また、この画像表示装置においては、光軸から遠い光束について、レベルを落とす波長域を遮断している。したがって、光束の実質的な系を小さくして、照明光学系のF値を大きくすることができる。すなわち、光を変調する液晶ライトバルブに入射する光の角度を小さくできるので、黒情報表示時に、液晶ライトバルブに達する漏れ光を少なくすることができる。したがって、黒情報表示時の出力光のレベルを低下させ、コントラストを向上させることができる。 In this image display device, the wavelength range in which the level is reduced is blocked for a light beam far from the optical axis. Therefore, the substantial system of the light beam can be reduced, and the F value of the illumination optical system can be increased. That is, since the angle of light incident on the liquid crystal light valve that modulates light can be reduced, the amount of light leaking to the liquid crystal light valve during black information display can be reduced. Therefore, the level of output light at the time of displaying black information can be reduced, and the contrast can be improved.
なお、フィルタは、重畳手段から供給された光を制御することにより、色バランスを調整するものであることが好ましい。 It is preferable that the filter adjusts the color balance by controlling the light supplied from the superimposing means.
本発明によれば、画像表示装置における色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くすることにより、効果的にコントラスト劣化を防止することができる。 According to the present invention, in adjusting the color balance in the image display device, the deterioration of the contrast can be effectively prevented by increasing the F value of the illumination optical system for the color to be adjusted.
また、本発明は、画像表示装置における照明光学系内のフィルタの形状を最適化することにより、色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くして、より効果的なコントラスト劣化の防止を実現することができる。 In addition, the present invention optimizes the shape of a filter in an illumination optical system in an image display device, thereby increasing the F value of the illumination optical system for a color to be adjusted in color balance adjustment, thereby achieving a further effect. Thus, it is possible to effectively prevent the contrast from being deteriorated.
以下、本発明に係る画像表示装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of an image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
図1は、本実施の形態の液晶画像表示装置の構成を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a liquid crystal image display device according to the present embodiment.
図1においては、簡単のために光源11から発した光が単一の液晶ライトバルブ18を照射するモノクロ表示の液晶画像表示装置を示す。この図は、本発明の原理を説明するために示すもので、色バランス(ホワイトバランス)の調整が必要になるカラー表示の液晶画像表示装置には、光をRGBに分解/合成する色分解光学系及び色合成光学系が備えられている。
FIG. 1 shows a monochrome liquid crystal image display device in which light emitted from a
図1(a)は、レンズアレイ方式の液晶画像表示装置を示す図である。 FIG. 1A is a diagram illustrating a lens array type liquid crystal image display device.
この液晶画像表示装置は、光源11と、光源から出射された光を光軸L0方向に反射するリフレクタ12を有している。
This liquid crystal image display device has a
光源11は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の白色光を出射するものを用いる。リフレクタ12は、光軸L0を軸とした回転楕円面の反射面を有し、光源11から出射された光を反射面で反射して光軸L0に平行な光束として出射する。
As the
また、この液晶画像表示装置は、第1のレンズアレイ(フライアイレンズ)13と、第2のレンズアレイ(フライアイレンズ)14と、フィルタ15と、重ね合わせレンズ16と、コンデンサレンズ17と、液晶ライトバルブ18と、を有している。
This liquid crystal image display device has a first lens array (fly-eye lens) 13, a second lens array (fly-eye lens) 14, a
第1及び第2のレンズアレイ13,14は、リフレクタ12が光束を出射する開口を空間的に分割するように、液晶ライトバルブ18に相似した形状の複数のレンズセルを2次元配列している。
The first and
第1のレンズアレイ13は、そのレンズセルにそれぞれ対応した第2のレンズアレイ14のレンズセルに光束を集光し、第2のレンズアレイ14上に第1のレンズアレイ13のレンズセルと同数の2次光源像を形成する。
The
第2のレンズアレイ14は、各レンズセルごとに、対応する第1のレンズアレイ13のレンズセル開口を液晶ライトバルブ18面に一致させ、第1のレンズアレイ13の各レンズセルが液晶ライトバルブ18面上で重なり合うようにする。
The
フィルタ15は、第1及び第2のレンズアレイ13,14を透過した光束の内、光軸L0から遠い光束についてレベルを落とす波長域を遮断し、残りの光束についてそのまま透過させる。
The
重ね合わせレンズ16は、各レンズセル中心を液晶ライトバルブ18中心に一致させ、第1レンズアレイ132の各レンズセルが液晶ライトバルブ18面上で重なり合うようにする。
The superimposing
コンデンサレンズ17は、液晶ライトバルブ18の照明光が投射レンズ(図示していない)入射瞳方向に入射するようにする。
The
液晶ライトバルブ18は、複数の液晶セルを2次元配列してなる液晶板と所定方向の偏光のみを透過させるアナライザ(偏光板)を有し、各液晶セルごとに透過する光量を制御することによって画像を変調する。
The liquid crystal
この液晶画像表示装置においては、第2のレンズアレイ14における複数の2次光源像が形成される。また、重ね合わせレンズ16において複数3次光源像が形成される。そして、この3次光源像を用いて液晶バルブ18を重畳照明している。液晶画像表示装置において、この重畳照明を行う重畳手段は、第1及び第2のレンズアレイ13,14と、重ね合わせレンズ16と、が構成している。
In this liquid crystal image display device, a plurality of secondary light source images on the
前記フィルタ15は、2次光源像が形成される第2のレンズアレイ14と3次光現像が形成される重ね合わせレンズ16との間に設置される。そして、落とすレベルに相当した面積の光束に適用して所望の波長域を遮断し、残りの光束をそのまま透過させる。
The
ここで、フィルタ15は、光軸から遠い光束から順に前記所望の波長域を遮断する。これによって、フィルタ15を透過した光束の径は、実質的に小さくなる。すなわち、フィルタ15によって光束の径は前記所望の波長域についてのみ狭くなるが、各波長域を含む光束全体としても、光束の外側の光量が減少するため、光束の径が実質的に小さくなったということができる。換言すると、実質的にF値が大きくなったということができる。
Here, the
このようにフィルタ15によって光束の径が実質的に小さくなったので、光軸L0から遠く、液晶ライトバルブ18に大きな角度で入射する光も少なくなる。したがって、後述するように液晶ライトバルブ18の黒情報表示時における漏れ光も少なくなる。
As described above, since the diameter of the light beam is substantially reduced by the
例えば、落とすレベルに相当した面積の光束にR透過フィルタを適用する場合、光線a,b,e,fはR光のみ、光線c,dはR+G+Bの白色光である。したがって、液晶ライトバルブ18上に重畳された光は、GとBの成分が削減され色温度の低い光となる。
For example, when an R transmission filter is applied to a light flux having an area corresponding to the level to be dropped, light rays a, b, e, and f are only R light, and light rays c and d are white light of R + G + B. Therefore, the light superimposed on the liquid crystal
なお、図においては第2のレンズアレイ14と重ね合わせレンズ16の間にフィルタ15を設けた例を示したが、フィルタ15は第1及び第2のレンズアレイ13,14間に設置することもできる。
Although FIG. 1 shows an example in which the
図1(b)は、ガラスロッド方式の液晶画像表示装置を示す図である。 FIG. 1B is a diagram showing a glass rod type liquid crystal image display device.
この液晶画像表示装置は、図1(a)に示したレンズアレイ方式の液晶画像表示装置と、第1及び第2のレンズアレイ13,14に代わってガラスロッド21及び出射レンズ22を採用して、フィルタ15が重ね合わせレンズ16の後ろに設置された点が異なっている。図1(a)に示したレンズアレイ方式と同様な部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
This liquid crystal image display device employs a lens array type liquid crystal image display device shown in FIG. 1A and a
リフレクタ12は、光源11から出射された光を回転楕円面の反射面で反射してガラスロッド21の入射面に集光して入射する。
The
ガラスロッド21は、リフレクタ12から入射された光を内面で多重回にわたって全反射する。出射レンズ22は、ガラスロッド21から出射された光をリレーレンズ16に供給する。
The
このとき、ガラスロッド21の出射面には複数の2次光源像が形成される。また、重ね合わせレンズ16には、複数の3次光源像が形成される。これら2次光源像及び3次光源像の数は、ガラスロッド21内において光が全反射する回数に対応している。
At this time, a plurality of secondary light source images are formed on the emission surface of the
前記フィルタ15は、3次光源像が形成される重ね合わせレンズ16の後段に設置される。そして、落とすレベルに相当した面積の光束に適用して所望の波長域を遮断し、残りの光束をそのまま透過させる。図1(a)に示したレンズアレイ方式の場合と同様に、R透過フィルタを示すもので、光線a,b,e,fについてはR光のみ、光線c,dについてはR+G+Bの白色光である。
The
前述したように、図1に示した液晶画像表示装置においては、簡単のために色分解光学系及び色合成光学系に関連する部分を省略している。実際には、RGB光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブが設けられる。また、これらの液晶ライトバルブの前段には光をRGBに分解する色分解光学系が設置され、液晶ライトバルブの後段にはRGB光を合成する色合成光学系が設置される。投射レンズは、この色合成光学系で合成された光を投射する。 As described above, in the liquid crystal image display device shown in FIG. 1, parts related to the color separation optical system and the color synthesis optical system are omitted for simplicity. Actually, a liquid crystal light valve for modulating RGB light is provided. A color separation optical system for separating light into RGB is provided at a stage preceding the liquid crystal light valve, and a color combining optical system for combining RGB light is provided at a stage subsequent to the liquid crystal light valve. The projection lens projects the light combined by the color combining optical system.
図2は、フィルタを示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view showing a filter.
図中のフィルタ31は、図1に示したフィルタ15の具体例を示すものである。このフィルタ31は、縦横6×6の要素を有し、それぞれの要素ごとに光の透過を制御することができる。すなわち、各要素について、レベルを落とす波長域の光を遮断する状態と、光をそのまま透過させる状態を切り替えることができる。
The
例えば、図2(a)に示すように、最右列及び最左列からそれぞれ2列の要素31aについてレベルを落とす波長域について遮断する状態に、残りの中央2列の要素31bについて光をそのまま透過させる状態に制御することができる。
For example, as shown in FIG. 2 (a), the light is kept intact for the remaining central two columns of
このように、フィルタ31の中央を貫く光軸に直交する一つの直線について対称になるように、レンズの光軸L0から離れた要素から順に、レベルを落とす波長域の光を遮断させ、残りの要素についてはそのまま光を透過させるように制御することができる。
In this way, the light in the wavelength range where the level is reduced is blocked in order from the elements away from the optical axis L0 of the lens so as to be symmetric about one straight line orthogonal to the optical axis passing through the center of the
また、例えば、図2(b)に示すように、配列の周囲の要素31cについてレベルを落とす波長域の光を遮断し、残りの中央の4個の要素31dについての光をそのまま透過させる状態に制御することができる。
In addition, for example, as shown in FIG. 2B, light in a wavelength range where the level is reduced is cut off for
このように、フィルタ31を構成する要素について、周囲の要素から順にレベルを落とす波長域の光を遮断し、残りの要素についてはそのまま光透過させるように制御することができる。
As described above, it is possible to control the elements constituting the
本実施の形態では、図2(a)及び図2(b)のいずれについても光軸L0近くの中央の要素について光をそのまま透過させるように制御している。したがって、液晶ライトバルブ18を照明する光束の実質的な径が小さくなるので、F値が大きくなる。また、液晶ライバルブ18に大きな角度で入射する光を抑制することができる。
In the present embodiment, in both of FIGS. 2A and 2B, control is performed so that light is transmitted through the central element near the optical axis L0 as it is. Therefore, the substantial diameter of the light beam illuminating the liquid crystal
ここで、図1(a)に示したようにレンズアレイを用いる場合には、フィルタ31を構成する要素をレンズアレイを構成するレンズセルの配列に対応するように配列することができる。このようにフィルタ31の要素とレンズアレイをレンズセルの配置を対応させることで、これらの配列の不一致に由来する色むらを抑制することができる。
Here, when a lens array is used as shown in FIG. 1A, the elements constituting the
図3は、F値と液晶ライトバルブの漏れ光との関係を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the F value and the leakage light of the liquid crystal light valve.
この液晶ライトバルブは、図1に示した液晶ライトバルブ18を模式的に示すもので、液晶板41及びアナライザ(偏光板)42を有している。図においては、液晶板41への信号の印加がなく、液晶分子は長軸方向が液晶板41に直交する方向となるように整列している。
This liquid crystal light valve schematically shows the liquid crystal
ここでは、反射型の液晶板41を用いるものとして説明するが、F値や入射角と漏れ光との関係は透過型の液晶板を用いる場合にも同様である。
Here, the description will be made assuming that the reflection type
図3(a)は、液晶板41に対して直交する、または、角度が小さい(高F値)光L1が通過するときの様子を示している。この場合、液晶板41を通過(反射してきた)した光L2は、液晶分子の長軸方向が光L1方向に整列しているため、変調を受けることなくアナライザ42で吸収遮蔽される。
FIG. 3A illustrates a state in which light L1 that is orthogonal to the
図3(b)は、液晶板41に対して角度が大きい(低F値)光L1´が通過するときの様子を示している。この場合、液晶はその長軸が液晶板41に直交する方向に整列しているが、光L1´は液晶分子に対して大きな角度で入射するため、若干の変調を受ける。したがって、アナライザ42では変調を受けた分の光が通過してしまい、漏れ光になる。このような漏れ光があると、黒情報表示時の光出力を底上げすることになる。
FIG. 3B illustrates a state in which light L1 ′ having a large angle (low F value) with respect to the
前述のように、本実施の形態ではフィルタ15によって、光束の実質的な径が小さく、F値が小さい。したがって、本実施の形態の液晶画像表示装置は、入射角度が直交する、または、小さい図3(a)に対応している。すなわち、本実施の形態においては漏れ光が少なく、黒情報表示時の光出力は小さい。
As described above, in the present embodiment, the
図4は、本実施の形態の液晶画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an input signal and a light output in the liquid crystal image display device according to the present embodiment.
図中Cは、入力信号Sが所定値より小さい黒情報表示時の光出力Lである。この場合の光出力Lは本来ゼロレベルが理想であるが、色分解合成光学系の諸性能および液晶ライトバルブ18に用いられている液晶の諸性能により、漏れ光としてCレベルの光が出力される。前述したように、本実施の形態の液晶画像表示装置においてはF値が大きく、入射角が小さいので液晶ライトバルブの漏れ光は小さい。
In the figure, C is the light output L when displaying black information where the input signal S is smaller than a predetermined value. Although the light output L in this case is ideally zero level, C-level light is output as leakage light due to various performances of the color separation / synthesis optical system and various performances of the liquid crystal used in the liquid crystal
一方、入力信号Sがピークになったとき、光出力LはAレベルになる。このとき、液晶画像表示装置のコントラスト比CRは、A/Cで定められる。本実施の形態では、漏れ光が少なく黒情報表示時のレベルCが低いため、コントラスト比CRは大きい。 On the other hand, when the input signal S reaches a peak, the light output L becomes A level. At this time, the contrast ratio CR of the liquid crystal image display device is determined by A / C. In the present embodiment, the contrast ratio CR is large because there is little leakage light and the level C when displaying black information is low.
ここで、色バランス(ホワイトバランス)を調整するために、光出力Lを抑制してA´レベルの光出力に信号調整すると、黒情報表示時の漏れ光もC´レベルに低下する。これは、本実施の形態では、色バランスはフィルタを透過する光量を光学的に制限することで調整しているためである。このため、黒情報表示時の漏れ光C‘は、色バランス調整のためにフィルタで遮断する光量に応じて低下する。 Here, if the light output L is suppressed and the signal is adjusted to the A 'level light output in order to adjust the color balance (white balance), the leakage light at the time of displaying black information also decreases to the C' level. This is because, in the present embodiment, the color balance is adjusted by optically limiting the amount of light transmitted through the filter. For this reason, the leakage light C ‘at the time of displaying the black information decreases according to the amount of light blocked by the filter for color balance adjustment.
したがって、本実施の形態では光出力がAからA´に低下しても、黒情報表示時の漏れ光Cも同じ比率で減少してC´になる。これによって、コントラスト比CR´=A´/C´=CRとなり、色バランスのためにピークレベルの光出力を調整してAレベルに低下させてもコントラストは維持される。 Therefore, in the present embodiment, even if the light output decreases from A to A ', the leakage light C at the time of displaying black information also decreases at the same ratio to C'. As a result, the contrast ratio CR ′ = A ′ / C ′ = CR, and the contrast is maintained even if the peak level light output is adjusted to lower the A level for color balance.
図5は、本実施の形態の液晶画像表示装置の構成をより具体的に示す図である。 FIG. 5 is a diagram more specifically showing the configuration of the liquid crystal image display device of the present embodiment.
この液晶画像表示装置は、図1(a)に示したレンズアレイ方式の液晶画像表示装置について、色分解合成光学系を含めより詳細に示すものである。 This liquid crystal image display device shows the lens array type liquid crystal image display device shown in FIG. 1A in more detail, including a color separation / synthesis optical system.
この液晶画像表示装置は、光源51と、光源51の光を一方向に反射するリフレクタ52と、コリメータレンズ53と、赤色光/紫外光カットフィルタ54と、第1のレンズアレイ55と、フィルタ56と、第2のレンズアレイ57と、コンバイナ58と、重ね合わせレンズ59と、コンデンサレンズ69と、ポラライザ(偏光板)61と、を有している。
This liquid crystal image display device includes a
コリメータレンズ53は、光の利用効率を高めるように、リフレクタ52から供給された光を平行光に近づけている。
The
赤外光/紫外光カットフィルタ54は、画像の表示に不要な赤外光及び紫外光を遮断することで、後段の光学系の発熱を防止している。
The infrared light / ultraviolet light cut
第1及び第2のレンズアレイ54,57及び重ね合わせレンズ59は、重ね合わせレンズ59に形成される複数の3次光源像により液晶ライトバルブを重畳照明する重畳手段を構成している。
The first and
フィルタ56は、第1及び第2のレンズアレイ54,47間に設置され、光軸から遠い光束についてレベルを落とす波長域について遮断し、光軸に近い光束についてはそのまま透過させるように制御する。そして、前記波長域に制限する光束の分量を制限することにより、この液晶画像表示装置の色バランス(ホワイトバランス)を調整している。
The
コンバイナ58は、後段の偏光光学系における光の利用効率を向上させるため、入射する光をS偏光に変換している。
The
コンデンサレンズ60は、液晶ライトバルブの照明光が投射レンズの入射瞳方向に入射するようにしている。
The
ポラライザ61は、S偏光のみが透過するように制限している。
The
また、この液晶画像表示装置は、色分解合成光学系65と、B色液晶ライトバルブ62と、R色液晶ライトバルブ63と、B色液晶ライトバルブ64と、アナライザ66と、投射レンズ67と、を有している。
This liquid crystal image display device includes a color separation / synthesis
色分解合成光学系65は、入射された光をRGBに分解して各色に対応する液晶ライトバルブ62,63,64にそれぞれ供給し、これらの液晶ライトバルブ62,63,64で変調されたRGB光を合成する。
The color separation / synthesis
色分解光学系65は、プリズムやダイクロイックミラーを用いて種々の構成が可能であるので具体的な構成は図示を省略する。図の色分解光学系65のブロックには、RGB光が各色の液晶ライトバルブ62,63,64に達するまでの光路のみを示す。
Since the color separation
アナライザ(偏光板)66は、P偏光のみを透過させる。したがって、液晶ライトバルブ62,63,64で変調を受けていない光はこのアナライザ66によって遮断される。
The analyzer (polarizing plate) 66 transmits only P-polarized light. Therefore, light not modulated by the liquid
投射レンズ67は、アナライザ66を透過した光をスクリーンに向けて投射する。
The
本実施の形態においては、光学系のFナンバーを例えば2.4として構成することができる。この場合、反射型液晶光変調素子への入射角は、最大11.8度になる。ここで、例えばB色の光を50%減らしたいならば、Fナンバーを2.4から3.4にする。このときの入射角は、最大8.4度になる。 In the present embodiment, the F number of the optical system can be configured to be, for example, 2.4. In this case, the angle of incidence on the reflection type liquid crystal light modulation element is 11.8 degrees at the maximum. Here, for example, if it is desired to reduce the B color light by 50%, the F number is changed from 2.4 to 3.4. The incident angle at this time is 8.4 degrees at the maximum.
〔第2の実施の形態〕
図6は、レンズアレイ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第2の実施の形態を示す側面図である。
[Second embodiment]
FIG. 6 is a side view showing a second embodiment of the liquid crystal image display device according to the present invention using a lens array type illumination optical system.
この第2の実施の形態における照明光学系においては、コンデンサレンズ17と液晶ライトバルブ18との間に、偏光ビームスプリッタ19が配置されている他は、前述した第1の実施例における構成と同様である。
The illumination optical system according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that a
液晶ライトバルブ18に対する照明光は、この液晶ライトバルブ18における画像情報に応じて、P偏光、S偏光に変調されて、偏光ビームスプリッタ19に戻り、この偏光ビームスプリッタ19において、偏光方向に応じて、第1及び第2のレンズアレイ13,14側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。そして、画像情報の白情報に対応した偏光方向の光のみが画像として投射される。
The illumination light for the liquid crystal
この照明光学系においては、偏光ビームスプリッタ19に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ19を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ18における最適方向から外れてしまうため、この偏光ビームスプリッタ19と液晶ライトバルブ18との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ18に対する最適な偏光方向となるように補償している。
In this illumination optical system, a light beam whose incident angle is shifted in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis with respect to the
光源11の2次光源像が形成される第2のレンズアレイ14の近辺には、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当したレンズアレイ14の開口部に対応して覆うように配置している。
In the vicinity of the
このとき、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された照明光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。
At this time, the light rays a, b, e, and f are R light only, and c and d are R + G + B white light, and the G and B components of the illumination light superimposed on the liquid crystal
これにより、図4に示した入力信号に対する光出力の関係においては、光出力がAからA´になっても、同じ割合で、CはC´になり、コントラストの劣化を招くことがない。また、GB色は、偏光ビームスプリッタ19の偏光膜面に対して、角度のきつい成分が無くなり、すなわち、F値が大きくなるので、図4で説明したように、コントラストが向上する。
As a result, in the relationship of the optical output with respect to the input signal shown in FIG. 4, even if the optical output changes from A to A ′, C becomes C ′ at the same rate, and the contrast does not deteriorate. In the case of the GB color, a component having a sharp angle with respect to the polarizing film surface of the
図7は、ロッドインテグレータ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第2の実施の形態を示す側面図である。 FIG. 7 is a side view showing a second embodiment of the liquid crystal image display device according to the present invention using a rod integrator type illumination optical system.
この照明光学系においても、コンデンサレンズ17と液晶ライトバルブ18との間に、偏光ビームスプリッタ19が配置されている他は、前述した第1の実施例における構成と同様である。
This illumination optical system has the same configuration as that of the first embodiment except that a
液晶ライトバルブ18に対する照明光は、この液晶ライトバルブ18における画像情報に応じて、P偏光、S偏光に変調されて、偏光ビームスプリッタ19に戻り、この偏光ビームスプリッタ19において、偏光方向に応じて、ガラスロッド21側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。そして、画像情報の白情報に対応した偏光方向の光のみが画像として投射される。
The illumination light for the liquid crystal
この照明光学系においても、偏光ビームスプリッタ19に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ19を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ18における最適方向から外れてしまうため、この偏光ビームスプリッタ19と液晶ライトバルブ18との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ18に対する最適な偏光方向となるように補償している。
Also in this illumination optical system, a light beam whose incident angle is deviated in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis with respect to the
光源の3次光源像が形成されるリレーレンズ16の後に、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当した面積で覆うように配置している。例えば、R透過フィルタを配置すると、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された照明光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。
After a
図8(a)及び(b)は、この実施の形態においてフィルタを挿入する方向の例を示す斜視図である。 FIGS. 8A and 8B are perspective views showing an example of a direction in which a filter is inserted in this embodiment.
フィルタ15は、図8(a)に示すように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して直交する方向となるように配置する。または、フィルタ15は、図8(b)のように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタの入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して平行な方向となるように配置する。
As shown in FIG. 8A, the
すなわち、偏光ビームスプリッタ19に入射する光束の入射角度の傾きによる漏れ光が多い場合には、図8(a)に示すように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して直交する方向となるように配置する。
In other words, when there is much leakage light due to the inclination of the incident angle of the light beam incident on the
また、λ/4板の分散特性による偏光方向の補償能力の劣化に起因する漏れ光が多い場合には、図8(b)に示すように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタの入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して平行な方向となるように配置する。 If there is much leakage light due to the deterioration of the polarization direction compensating ability due to the dispersion characteristic of the λ / 4 plate, as shown in FIG. 8B, the inner (optical axis side) edge of this filter 15 A is arranged so as to be parallel to a plane including the incident optical axis and the outgoing (reflective) optical axis of the polarizing beam splitter.
図9は、第2のレンズアレイ14に対してフィルタ15を直接蒸着して形成した例を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing an example in which the
フィルタ15は、図9(a)及び(b)に示すように、第2のレンズアレイ14上に直接蒸着して形成してもよい。
The
なお、フィルタ15の挿入位置は、光源11から液晶ライトバルブ18に至る間のどこに挿入しても良いが、光源11から重畳手段の重ね合わせレンズの間に挿入した方が、色むらが生じないため好ましい。
The insertion position of the
この照明光学系を用いても、図5に示すように、液晶画像表示装置を構成することができる。この液晶画像表示装置の構成は、前述したものと同様である。 Even if this illumination optical system is used, a liquid crystal image display device can be configured as shown in FIG. The configuration of this liquid crystal image display device is the same as that described above.
〔第3の実施の形態〕
図10は、レンズアレイ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第3の実施の形態を示す側面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a side view showing a third embodiment of the liquid crystal image display device according to the present invention using a lens array type illumination optical system.
この第3の実施の形態における照明光学系は、フィルタ15を、第2のレンズアレイ14の入射面側に直接蒸着により形成している点を除けば、全体的な構成は、前述した第2の実施の形態と同様である。
The overall configuration of the illumination optical system according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment described above except that the
すなわち、光源11の2次光源像が形成される第2のレンズアレイ14の入射面側には、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当したレンズアレイの開口部に対応して覆うように形成しておく。このとき、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。
That is, on the incident surface side of the
これにより、図4に示した入力信号に対する光出力の関係においては、光出力がAからA´になっても、同じ割合で、CはC´になり、コントラストの劣化を招くことがない。また、GB色は、偏光ビームスプリッタ19の偏光膜面に対して、角度のきつい成分が無くなり、すなわち、F値が大きくなるので、図4で説明したように、コントラストが向上する。
As a result, in the relationship of the optical output with respect to the input signal shown in FIG. 4, even if the optical output changes from A to A ′, C becomes C ′ at the same rate, and the contrast does not deteriorate. In the case of the GB color, a component having a sharp angle with respect to the polarizing film surface of the
図11は、ロッドインテグレータ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第3の実施の形態を示す側面図である。 FIG. 11 is a side view showing a third embodiment of the liquid crystal image display device according to the present invention using a rod integrator type illumination optical system.
この照明光学系は、フィルタ15を、リレーレンズ16の出射面側に直接蒸着により形成している点を除けば、全体的な構成は、前述した第2の実施の形態と同様である。
The overall configuration of this illumination optical system is the same as that of the above-described second embodiment, except that the
すなわち、光源11の3次光源像が形成されるリレーレンズ16の出射面側に、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当した面積で覆うように形成しておく。例えば、R透過フィルタを配置すると、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。
That is, a
図12は、フィルタ15を第2のレンズアレイ14に蒸着した状態を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a state where the
この実施の形態においては、図12に示すように、第2のレンズアレイ14の少なくとも外周部の一部分には、フィルタ15の無い領域を設ける。これによって、図17により前述したように、フィルタ15を蒸着によって形成するときに、第2のレンズアレイ14の中心側部分を覆うマスクBを保持することが可能となる。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, at least a part of the outer peripheral portion of the
ここで、フィルタ15の無い領域を 図12(a)に示すように、上下方向に設けるか、図12(b)に示すように、左右方向に設けるかは、使用する偏光ビームスプリッタ及びλ/4波長板によって異なり、コントラストの高くなる方に設ける。
Here, whether the region without the
すなわち、偏光ビームスプリッタ19に入射する光束の入射角度の傾きによる漏れ光が多い場合には、図12(a)に示すように、このフィルタ15の領域を、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して平行な方向に配列された方向(図12における上下方向)となるように形成する。
That is, when there is much leakage light due to the inclination of the incident angle of the light beam incident on the
また、λ/4板の分散特性による偏光方向の補償能力の劣化に起因する漏れ光が多い場合には、図12(b)に示すように、このフィルタ15の領域を、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して直交する方向に配列された方向(図12における左右方向)となるように形成する。 If there is a large amount of leaked light due to the deterioration of the polarization direction compensating ability due to the dispersion characteristic of the λ / 4 plate, as shown in FIG. It is formed so as to be a direction (left-right direction in FIG. 12) arranged in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing (reflective) optical axis.
また、このフィルタ15は、図12に示すように、第2のレンズアレイ14のセルを単位とした領域に形成することとし、フィルタ15の透過光量と表示画像のコントラストとの最もバランスが取れている形状へ最適化することができる。
Further, as shown in FIG. 12, the
この照明光学系を用いても、図5に示すように、液晶画像表示装置を構成することができる。この液晶画像表示装置の構成は、前述したものと同様である。 Even if this illumination optical system is used, a liquid crystal image display device can be configured as shown in FIG. The configuration of this liquid crystal image display device is the same as that described above.
〔第4の実施の形態〕
図13に、レンズアレイ方式の照明系を用いたときの実施例を示す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 13 shows an embodiment in which a lens array type illumination system is used.
2次光源像が形成される第2アレイ14近辺に、レベルを落としたい色をカットするフィルタを、落とすレベルに相当したレンズアレイの開口部数おおう。例えば、R透過フィルタ15とRG透過フィルタ25を配置すると、光線a、fはR光のみ、b、eはR+G光、c、dはR+G+Bの白色(ホワイト)光であり、ライトバルブ18上に重畳された光は、GBの成分が削減され色温度の低い光となる。これにより、図4の入力信号に対する光出力の関係に示すように光出力はAからA´になっても、同じ割合でCはC´になり、コントラストの劣化を招かない。同時に、GB光は偏光ビームスプリッタ19の膜面に対して、角度のきつい成分が無くなり(F値が高くなる)、コントラストが向上する。
In the vicinity of the
図14にフィルタと遮光板を一体化した場合の構造の例を示す。 FIG. 14 shows an example of a structure in which a filter and a light shielding plate are integrated.
図14のように、レンズアレイ間に遮光板を設け、第1フィルタを固定する。また、第2フィルタは第2レンズアレイに蒸着するが、これは遮光板に取り付けても良いし、第1、第2フィルタともに第2レンズアレイに蒸着しても良い。また、遮光板と第1フィルタを接着している接着剤は200℃以上の耐熱性を有しているものとする。さらに、遮光板に取り付けるフィルタは遮光板とレンズアレイの固定用部材を一体化した構造とすることで、部品点数を削減できる。 As shown in FIG. 14, a light shielding plate is provided between the lens arrays, and the first filter is fixed. In addition, the second filter is deposited on the second lens array, but it may be attached to a light shielding plate, or both the first and second filters may be deposited on the second lens array. The adhesive bonding the light-shielding plate and the first filter has heat resistance of 200 ° C. or more. Furthermore, the filter attached to the light shielding plate has a structure in which the light shielding plate and the fixing member for the lens array are integrated, so that the number of components can be reduced.
なお、前述の実施の形態は、本発明の一具体例を示すもので本発明はこれに限定されない。本発明を逸脱しない範囲で様々な変形等を行うことができることは、本技術分野の専門家には明らかであろう。 The above-described embodiment shows a specific example of the present invention, and the present invention is not limited to this. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and the like can be made without departing from the present invention.
11 光源
12 反射鏡
13 第1のレンズアレイ
14 第2のレンズアレイ
15 フィルタ
16 リレーレンズ
17 コンデンサレンズ
18 液晶ライトバルブ
19 偏光ビームスプリッタ
21 ガラスロッド
22 出射レンズ
Claims (4)
前記白色光源から発した光を重畳する重畳手段と、
前記重畳手段で重畳された光を3原色に分解して3原色の光をそれぞれ変調する空間光変調素子に供給し、前記空間光変調素子で変調された変調光を合成する分解合成手段と、
前記分解合成手段を経た光を投射する投射手段と、
を有する画像表示装置において、
前記重畳手段は、3原色を調整する手段を有すること
を特徴とする画像表示装置。 A white light source,
Superimposing means for superimposing light emitted from the white light source,
A decomposing / combining unit that decomposes the light superimposed by the superimposing unit into three primary colors, supplies the light to the three primary colors, and supplies the modulated light to the spatial light modulators, and synthesizes the modulated light modulated by the spatial light modulator;
Projection means for projecting light that has passed through the decomposition and synthesis means,
In the image display device having
The image display device, wherein the superimposing means has means for adjusting three primary colors.
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