JP2007072401A - Projection type image display device - Google Patents

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規 ▲高▼田
Tadashi Takada
Ken Kobayashi
建 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type image display device capable of adjusting a display image to a visible brightness without exerting adverse influence on reliability or life of a light source, or else and without bringing about deterioration of contrast and color reproduction in the display image, in regard to the projection type image display device which guides luminous flux emitted from the light source with a lighting optical system, lights a spatial light modulation element, and magnifies and forms the image modulated by the spatial light modulation element by a projective optical system. <P>SOLUTION: A replaceable attenuating optical element 22 that attenuates transmission amount of light of at least a specified wavelength band or a specified polarization component on an outer circumferential side part of a light path of the luminous flux is disposed between the light source 3 and the lighting optical system 4. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、空間光変調素子を照明しこの空間光変調素子が表示する画像を投射光学系により拡大して結像させる投射型画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to a projection type image display apparatus that illuminates a spatial light modulation element and enlarges an image displayed by the spatial light modulation element by a projection optical system.

従来、図5に示すように、複数の空間光変調素子101R,101G,101Bを備え、これら空間光変調素子101R,101G,101Bを照明装置により照明し、各空間光変調素子101R,101G,101Bにより変調された画像を投射光学系102により拡大して結像させて画像表示を行う投射型画像表示装置が提案されている。このような投射型画像表示装置における照明装置は、光源103と、この光源103からの光束を導いて空間光変調素子101R,101G,101Bを照明する照明光学系104とを有して構成されている。   Conventionally, as shown in FIG. 5, a plurality of spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B are provided, and these spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B are illuminated by an illumination device, and each of the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B. There has been proposed a projection type image display apparatus that displays an image by enlarging an image modulated by the projection optical system 102 to form an image. The illumination device in such a projection-type image display apparatus includes a light source 103 and an illumination optical system 104 that illuminates the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B by guiding a light beam from the light source 103. Yes.

照明装置における光源103としては、超高圧水銀ランプ等が使用されている。また、照明光学系104としては、光源103からの光束の輝度を均一化して空間光変調素子に導くため、一対のフライアイレンズアレイ105,106からなるフライアイインテグレータなどのインテグレータを有するものが使用されている。   An ultra-high pressure mercury lamp or the like is used as the light source 103 in the illumination device. Further, as the illumination optical system 104, an illumination optical system 104 having an integrator such as a fly eye integrator composed of a pair of fly eye lens arrays 105 and 106 is used in order to equalize the brightness of the light beam from the light source 103 and guide it to the spatial light modulator. Has been.

すなわち、このような投射型画像表示装置においては、光源103から発せられた照明光は、一対のフライアイレンズアレイ105,106、コンデンサレンズ107及びリレーレンズ108を経て、第1のダイクロイックミラー109に入射される。第1のダイクロイックミラー109においては、照明光の赤色成分が透過し、緑色成分及び青色成分が反射される。   That is, in such a projection type image display apparatus, the illumination light emitted from the light source 103 passes through the pair of fly-eye lens arrays 105 and 106, the condenser lens 107, and the relay lens 108, and then enters the first dichroic mirror 109. Incident. In the first dichroic mirror 109, the red component of the illumination light is transmitted and the green component and the blue component are reflected.

第1のダイクロイックミラー109を透過した照明光の赤色成分は、光路長の調整のためのリレーレンズ110、ミラー111及びリレーレンズ112を経て、第1の偏光ビームスプリッタ113に入射される。第1の偏光ビームスプリッタ113に入射した照明光の赤色成分は、この第1の偏光ビームスプリッタ113の反射膜により反射され、赤色用の空間光変調素子101Rを照明する。   The red component of the illumination light transmitted through the first dichroic mirror 109 is incident on the first polarization beam splitter 113 via the relay lens 110, the mirror 111, and the relay lens 112 for adjusting the optical path length. The red component of the illumination light incident on the first polarization beam splitter 113 is reflected by the reflection film of the first polarization beam splitter 113 and illuminates the spatial light modulation element 101R for red.

照明光の赤色成分は、空間光変調素子101Rにおいて、表示画像の赤色成分に応じて偏光変調されて反射される。この反射光は、第1の偏光ビームスプリッタ113に再入射し、反射膜を透過して、色合成プリズム114にこの色合成プリズム114の側面部より入射する。   The red component of the illumination light is reflected by the spatial light modulator 101R after being polarization-modulated in accordance with the red component of the display image. The reflected light reenters the first polarization beam splitter 113, passes through the reflective film, and enters the color synthesis prism 114 from the side surface of the color synthesis prism 114.

一方、第1のダイクロイックミラー109において反射された照明光の緑色成分及び青色成分は、第2のダイクロイックミラー115に入射される。この第2のダイクロイックミラー115においては、照明光の青色成分が透過し、緑色成分が反射される。第2のダイクロイックミラー115において反射された照明光の緑色成分は、第2の偏光ビームスプリッタ116に入射される。第2の偏光ビームスプリッタ116に入射した照明光の緑色成分は、この第2の偏光ビームスプリッタ116の反射膜により反射され、緑色用の空間光変調素子101Gを照明する。   On the other hand, the green component and the blue component of the illumination light reflected by the first dichroic mirror 109 are incident on the second dichroic mirror 115. In the second dichroic mirror 115, the blue component of the illumination light is transmitted and the green component is reflected. The green component of the illumination light reflected by the second dichroic mirror 115 is incident on the second polarization beam splitter 116. The green component of the illumination light incident on the second polarization beam splitter 116 is reflected by the reflection film of the second polarization beam splitter 116, and illuminates the green spatial light modulation element 101G.

照明光の緑色成分は、空間光変調素子101Gにおいて、表示画像の緑色成分に応じて偏光変調されて反射される。この反射光は、第2の偏光ビームスプリッタ116に再入射し、反射膜を透過して、色合成プリズム114にこの色合成プリズム114の後面部より入射する。   The green component of the illumination light is polarized and modulated by the spatial light modulator 101G according to the green component of the display image and reflected. The reflected light reenters the second polarization beam splitter 116, passes through the reflection film, and enters the color synthesis prism 114 from the rear surface portion of the color synthesis prism 114.

第2のダイクロイックミラー115を透過した照明光の青色成分は、第3の偏光ビームスプリッタ117に入射される。第3の偏光ビームスプリッタ117に入射した照明光の青色成分は、この第3の偏光ビームスプリッタ117の反射膜により反射され、青色用の空間光変調素子101Bを照明する。   The blue component of the illumination light transmitted through the second dichroic mirror 115 is incident on the third polarization beam splitter 117. The blue component of the illumination light incident on the third polarization beam splitter 117 is reflected by the reflection film of the third polarization beam splitter 117 and illuminates the blue spatial light modulation element 101B.

照明光の青色成分は、空間光変調素子101Bにおいて、表示画像の青色成分に応じて偏光変調されて反射される。この反射光は、第3の偏光ビームスプリッタ117に再入射し、反射膜を透過して、色合成プリズム114にこの色合成プリズム114の側面部より入射する。   The blue component of the illumination light is reflected by the spatial light modulator 101B after being subjected to polarization modulation according to the blue component of the display image. The reflected light reenters the third polarizing beam splitter 117, passes through the reflective film, and enters the color combining prism 114 from the side surface portion of the color combining prism 114.

色合成プリズム114に入射された照明光の赤色成分、緑色成分及び青色成分は、この色合成プリズム114において合成され、この色合成プリズム114の前面部より出射され、投射光学系(投射レンズ)102に入射される。投射光学系102は、入射された照明光を図示しないスクリーン上に結像させ、各空間光変調素子101R,101G,101Bが表示する画像を拡大した画像の表示を行う。   The red component, the green component, and the blue component of the illumination light incident on the color synthesis prism 114 are synthesized by the color synthesis prism 114, emitted from the front surface of the color synthesis prism 114, and projected into the projection optical system (projection lens) 102. Is incident on. The projection optical system 102 images incident illumination light on a screen (not shown), and displays an enlarged image of the image displayed by each of the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B.

なお、光源103は、ランプハウス118に固定されており、外筐体119に設けられた蓋120を外すことにより、外筐体119の外部からの交換が可能となっている。光源103の交換は、この光源103が寿命になったとき等に行われる。   The light source 103 is fixed to the lamp house 118 and can be exchanged from the outside of the outer casing 119 by removing the lid 120 provided on the outer casing 119. The light source 103 is replaced when the light source 103 reaches the end of its life.

このような投射型画像表示装置においては、明るい部屋において表示画像を観賞する場合には、空間光変調素子101R,101G,101Bを照明する照明光を高輝度とし、一方、暗い部屋において表示画像を観賞する場合には、空間光変調素子101R,101G,101Bを照明する照明光の輝度を抑えて、表示画像を見やすい輝度に調節する必要がある。   In such a projection-type image display device, when viewing a display image in a bright room, the illumination light that illuminates the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B is set to high brightness, while the display image is displayed in a dark room. In the case of viewing, it is necessary to suppress the luminance of the illumination light that illuminates the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B and adjust the luminance so that the display image can be easily viewed.

空間光変調素子101R,101G,101Bを照明する照明光の輝度を調整する手段としては、従来、光源103の出力を電源を介して調整することが行われている。すなわち、光源103に供給する電流量を調整することにより、光源103の出力を調整して、照明光の輝度を調整する手段である。   As means for adjusting the luminance of illumination light for illuminating the spatial light modulators 101R, 101G, and 101B, conventionally, the output of the light source 103 is adjusted via a power source. That is, it is a means for adjusting the luminance of the illumination light by adjusting the output of the light source 103 by adjusting the amount of current supplied to the light source 103.

また、光源103の出力を調整することなく、照明光の輝度を調整する手段としては、空間光変調素子101R,101G,101Bにおける変調率を調整することが行われている。   Further, as a means for adjusting the luminance of the illumination light without adjusting the output of the light source 103, adjusting the modulation factor in the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B is performed.

なお、特許文献1には、フライアイインテグレータをなすフライアイレンズアレイ105,106のうちの一方を光軸に直交する方向に移動調整することにより、光源103からの光束による空間光変調素子101R,101G,101Bに対する照明効率を向上させる構成が記載されている。これは、照明光学系による照明範囲と、空間光変調素子101R,101G,101Bの位置とを一致させることによって、照明効率を向上させ、照明光の輝度を高くしようとするものであって、照明光の輝度を調整する手段を提示するものではない。   In Patent Document 1, the spatial light modulation element 101R, which is a light beam from the light source 103, is adjusted by moving one of the fly-eye lens arrays 105, 106 forming a fly-eye integrator in a direction orthogonal to the optical axis. A configuration for improving the illumination efficiency for 101G and 101B is described. This is intended to improve the illumination efficiency and increase the luminance of the illumination light by matching the illumination range by the illumination optical system with the positions of the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B. It does not present a means for adjusting the brightness of light.

特開平10−115803号公報JP-A-10-115803

ところで、前述のような投射型画像表示装置において、光源103の出力の調整により照明光の輝度を調整する場合には、光源103の信頼性や寿命等に悪影響を及ぼすという問題があり、20%の調整が限度である。   By the way, in the projection type image display apparatus as described above, when adjusting the luminance of the illumination light by adjusting the output of the light source 103, there is a problem of adversely affecting the reliability, life, etc. of the light source 103, 20% The adjustment is limited.

すなわち、光源103として使用される超高圧水銀ランプ等のランプにおいては、安定して発光するための温度条件やバルブ内圧条件等が設定されているが、ランプ電源を介してランプ出力を調整すると、これらの条件から逸脱してしまう虞れがある。ランプは、これら適切な温度条件やバルブ内圧条件等から逸脱した状態での使用を続けると、信頼性や寿命等が損なわれる虞れがある。   That is, in a lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp used as the light source 103, a temperature condition for stable light emission, a bulb internal pressure condition, and the like are set, but when a lamp output is adjusted via a lamp power source, There is a risk of deviating from these conditions. If the lamp continues to be used in a state deviating from these appropriate temperature conditions, valve internal pressure conditions, etc., there is a risk that reliability, life, etc. may be impaired.

また、投射型画像表示装置において、空間光変調素子101R,101G,101Bにおける変調率を調整することによって表示画像の輝度を調整する場合には、表示画像におけるコントラストの劣化、色再現性の劣化を招来する虞れがある。   Further, in the projection type image display apparatus, when adjusting the luminance of the display image by adjusting the modulation factor in the spatial light modulators 101R, 101G, and 101B, the contrast in the display image is deteriorated and the color reproducibility is deteriorated. There is a risk of being invited.

すなわち、投射型画像表示装置においては、R(赤色)、G(緑色)及びB(青色)の各色光の色分離及び色合成のために、ダイクロイックミラー109,115及びダイクロイックプリズム114等の分光光学素子を用いている。これらダイクロイックミラー109,115やダイクロイックプリズム114等の特性は各光学素子ごとに固定されてしまってるため、表示画像におけるR、G、B各色の色純度や白の色度は、空間光変調素子101R,101G,101Bの変調率によって調整されている。   That is, in the projection type image display device, spectral optics such as the dichroic mirrors 109 and 115 and the dichroic prism 114 are used for color separation and color synthesis of each color light of R (red), G (green) and B (blue). An element is used. Since the characteristics of the dichroic mirrors 109 and 115, the dichroic prism 114, and the like are fixed for each optical element, the color purity of each of the R, G, and B colors and the chromaticity of white in the display image are the spatial light modulation element 101R. , 101G, and 101B.

ここで、各色の色純度や白の色度を維持したままで、表示画像の輝度の調整のために空間光変調素子101R,101G,101Bの変調率を変更してしまうと、空間光変調素子101R,101G,101Bのダイナミックレンジを十分に活用することができなくなり、また、表示画像中の暗部での階調確保が困難となる。   Here, if the modulation factors of the spatial light modulation elements 101R, 101G, and 101B are changed for adjusting the luminance of the display image while maintaining the color purity of each color and the chromaticity of white, the spatial light modulation element The dynamic ranges of 101R, 101G, and 101B cannot be fully utilized, and it becomes difficult to secure gradation in the dark part of the display image.

また、このような空間光変調素子101R,101G,101Bの変調率の変更により、色純度の再現範囲が狭くなり、色純度が低くなる虞れがある。   In addition, such a change in the modulation factor of the spatial light modulators 101R, 101G, and 101B may reduce the color purity reproduction range and lower the color purity.

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、光源の信頼性や寿命等に悪影響を及ぼすことなく、また、表示画像におけるコントラストや色再現性の劣化を招来することなく、表示画像を見やすい輝度に調節することが可能となされた投射型画像表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is proposed in view of the above-described circumstances, and does not adversely affect the reliability and life of the light source, and also causes deterioration in contrast and color reproducibility in the display image. It is another object of the present invention to provide a projection type image display device that can adjust the display image to a brightness that allows easy viewing.

前述の課題を解決するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。   In order to solve the above-described problems, a projection-type image display device according to the present invention has any one of the following configurations.

〔構成1〕
光源から発せられた光束を照明光学系により導いて空間光変調素子を照明しこの空間光変調素子により変調された画像を投射光学系により拡大して結像させる投射型画像表示装置において、光源と照明光学系との間に、光束の光路の外周側部分において少なくとも一定の波長帯域、または、一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる減衰光学素子を備えていることを特徴とするものである。
[Configuration 1]
In a projection-type image display apparatus in which a light beam emitted from a light source is guided by an illumination optical system to illuminate a spatial light modulation element and an image modulated by the spatial light modulation element is enlarged and imaged by a projection optical system. Attenuating optical element is provided between the illumination optical system and the optical path for attenuating the transmitted light amount of light of at least a constant wavelength band or a fixed polarization component in the outer peripheral portion of the optical path of the light beam. is there.

光束の光路の外周側部分において少なくとも一定の波長帯域、または、一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる減衰光学素子としては、中央部分に開口部を有するアパーチャや、透明基板の片面、または、両面に形成された干渉膜や、回転可能に配置された偏光板や、これらの組合わせが考えられる。すなわち、この減衰光学素子としては、アパーチャと干渉膜との組合わせや、アパーチャと偏光板との組合わせや、干渉膜と偏光板との組合わせや、あるいは、アパーチャ、干渉膜及び偏光板の組合わせも考えられる。さらに、アパーチャは、開口部の外周側部分を反射板としてもよい。   As an attenuating optical element for attenuating the transmitted light amount of light of at least a certain wavelength band or a certain polarization component in the outer peripheral part of the optical path of the light beam, an aperture having an opening in the center part, one side of a transparent substrate, or An interference film formed on both surfaces, a polarizing plate arranged in a rotatable manner, or a combination thereof can be considered. That is, as this attenuating optical element, a combination of an aperture and an interference film, a combination of an aperture and a polarizing plate, a combination of an interference film and a polarizing plate, or an aperture, an interference film and a polarizing plate Combinations are also possible. Further, in the aperture, the outer peripheral side portion of the opening may be a reflecting plate.

〔構成2〕
構成1を有する投射型画像表示装置において、減衰光学素子は、交換可能となっていることを特徴とするものである。
[Configuration 2]
In the projection type image display apparatus having the configuration 1, the attenuation optical element is replaceable.

〔構成3〕
構成1、または、構成2を有する投射型画像表示装置において、減衰光学素子は、一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる偏光板を含むものであって、光軸回りの回転操作が可能となっていることを特徴とするものである。
[Configuration 3]
In the projection-type image display device having the configuration 1 or the configuration 2, the attenuation optical element includes a polarizing plate that attenuates the amount of transmitted light of a certain polarization component, and can be rotated around the optical axis. It is characterized by becoming.

本発明に係る投射型画像表示装置においては、光源と照明光学系との間に、光束の光路の外周側部分において少なくとも一定の波長帯域、または、一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる減衰光学素子を備えていることにより、暗い部屋において表示画像を観賞する場合に、光源の出力を下げることなく、空間光変調素子を照明する照明光の輝度を抑えて、表示画像を見やすい輝度に調節することができる。   In the projection type image display apparatus according to the present invention, between the light source and the illumination optical system, the transmitted light amount of light having at least a certain wavelength band or a certain polarization component is attenuated in the outer peripheral portion of the optical path of the light beam. Equipped with an attenuating optical element, when viewing a display image in a dark room, the brightness of the illumination light that illuminates the spatial light modulation element is suppressed without reducing the output of the light source, making the display image easy to see Can be adjusted.

また、この投射型画像表示装置において、減衰光学素子を交換可能とすることにより、周囲の状況(明るさ)や鑑賞者の好みに応じて、表示画像の輝度や、表示画像におけるカラーバランスの調整を行うことができる。   In this projection type image display device, the attenuation optical element can be exchanged to adjust the brightness of the display image and the color balance in the display image according to the surrounding situation (brightness) and the taste of the viewer. It can be performed.

さらに、この投射型画像表示装置において、減衰光学素子が一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる偏光板を含むものである場合には、この減衰光学素子の光軸回りの回転操作を可能とすることにより、周囲の状況(明るさ)に応じて、表示画像の輝度の調整を容易に行うことができる。   Further, in this projection type image display apparatus, when the attenuation optical element includes a polarizing plate that attenuates the amount of transmitted light of a certain polarization component, the attenuation optical element can be rotated around the optical axis. Thus, the brightness of the display image can be easily adjusted according to the surrounding situation (brightness).

すなわち、本発明は、光源の信頼性や寿命等に悪影響を及ぼすことなく、また、表示画像におけるコントラストや色再現性の劣化を招来することなく、表示画像を見やすい輝度に調節することが可能となされた投射型画像表示装置を提供することができるものである。   That is, the present invention can adjust the brightness of the display image so that the display image is easy to see without adversely affecting the reliability and life of the light source, and without causing deterioration of contrast and color reproducibility in the display image. The projection type image display apparatus made can be provided.

以下、本発明に係る投射型画像表示装置の構成について詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the projection type image display apparatus according to the present invention will be described in detail.

図1は、本発明に係る投射型画像表示装置の構成を示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a projection type image display apparatus according to the present invention.

この投射型画像表示装置は、図1に示すように、複数の空間光変調素子1R,1G,1Bを備え、これら空間光変調素子1R,1G,1Bを照明装置により照明し、各空間光変調素子1R,1G,1Bにより変調された画像を投射光学系2により拡大して結像させて画像表示を行う投射型画像表示装置である。この投射型画像表示装置における照明装置は、光源3と、この光源3からの光束を導いて空間光変調素子1R,1G,1Bを照明する照明光学系4とを有して構成されている。   As shown in FIG. 1, the projection type image display device includes a plurality of spatial light modulation elements 1R, 1G, and 1B. The spatial light modulation elements 1R, 1G, and 1B are illuminated by an illumination device, and each spatial light modulation element is illuminated. This is a projection type image display device that displays an image by enlarging and forming an image modulated by the elements 1R, 1G, and 1B by the projection optical system 2. The illumination device in the projection type image display apparatus includes a light source 3 and an illumination optical system 4 that guides a light beam from the light source 3 and illuminates the spatial light modulation elements 1R, 1G, and 1B.

照明装置における光源3としては、超高圧水銀ランプ等を使用することができる。また、照明光学系4としては、光源3からの光束の輝度を均一化して空間光変調素子に導くため、一対のフライアイレンズアレイ5,6からなるフライアイインテグレータなどのインテグレータを有するものを使用することができる。この照明光学系4においては、光源3から出射された光束は、放物面リフレクタ3aによって略平行光となされ、第1のフライアイレンズアレイ5に入射される。第1のフライアイレンズアレイ5を透過した光束は、第2のフライアイレンズアレイ6の相対する各セルに集光される。第2のフライアイレンズアレイ6を透過した光束は、PBSアレイ7に入射される。このPBSアレイ7は、PS合成プリズムであり、第2のフライアイレンズアレイ6を透過した無偏光光をP偏光成分とS偏光成分とに分離し、λ/2板(二分の一波長板)によりS偏光成分をP偏光成分に変換(あるいは、P偏光成分をS偏光成分に変換)することにより、照明光の偏光方向を一定の方向に揃える光学素子である。   As the light source 3 in the illumination device, an ultra-high pressure mercury lamp or the like can be used. Further, as the illumination optical system 4, an illumination optical system 4 having an integrator such as a fly-eye integrator composed of a pair of fly-eye lens arrays 5 and 6 is used in order to equalize the luminance of the light beam from the light source 3 and guide it to the spatial light modulator. can do. In the illumination optical system 4, the light beam emitted from the light source 3 is converted into substantially parallel light by the paraboloid reflector 3 a and is incident on the first fly-eye lens array 5. The light beam that has passed through the first fly-eye lens array 5 is condensed on each of the opposing cells of the second fly-eye lens array 6. The light beam that has passed through the second fly-eye lens array 6 is incident on the PBS array 7. This PBS array 7 is a PS synthesis prism, which separates the non-polarized light transmitted through the second fly-eye lens array 6 into a P-polarized component and an S-polarized component, and a λ / 2 plate (half-wave plate) By converting the S-polarized component into the P-polarized component (or converting the P-polarized component into the S-polarized component), the optical element aligns the polarization direction of the illumination light in a fixed direction.

この照明光学系4においては、フライアイレンズアレイ5,6からなるフライアイインテグレータにより、照明領域となる各空間光変調素子1R,1G,1Bを照明する光束の形状は、第1のフライアイレンズアレイ5の各セルに相似形の結像となり、すべてのセルの像が重ね合わせられたものとなる。   In this illumination optical system 4, the shape of the light beam that illuminates each of the spatial light modulation elements 1 R, 1 G, and 1 B serving as the illumination region by the fly eye integrator including the fly eye lens arrays 5 and 6 is the first fly eye lens. A similar image is formed on each cell of the array 5, and the images of all the cells are superimposed.

PBSアレイ7を透過した光束は、コンデンサーレンズ8及びリレーレンズ9を経て、第1のダイクロイックミラー10に入射される。第1のダイクロイックミラー10においては、照明光の赤色成分が透過し、緑色成分及び青色成分が反射される。   The light beam that has passed through the PBS array 7 is incident on the first dichroic mirror 10 via the condenser lens 8 and the relay lens 9. In the first dichroic mirror 10, the red component of the illumination light is transmitted and the green component and the blue component are reflected.

第1のダイクロイックミラー10を透過した照明光の赤色成分は、光路長の調整のためのリレーレンズ11、ミラー12及びリレーレンズ13を経て、第1の偏光ビームスプリッタ14に入射される。第1の偏光ビームスプリッタ14に入射した照明光の赤色成分は、この第1の偏光ビームスプリッタ14の反射膜により反射され、赤色用の空間光変調素子1Rを照明する。   The red component of the illumination light transmitted through the first dichroic mirror 10 is incident on the first polarization beam splitter 14 via the relay lens 11, the mirror 12 and the relay lens 13 for adjusting the optical path length. The red component of the illumination light incident on the first polarization beam splitter 14 is reflected by the reflection film of the first polarization beam splitter 14 to illuminate the red spatial light modulator 1R.

照明光の赤色成分は、空間光変調素子1Rにおいて、表示画像の赤色成分に応じて偏光変調されて反射される。この反射光は、第1の偏光ビームスプリッタ14に再入射し、反射膜を透過して、色合成プリズム15にこの色合成プリズム15の側面部より入射する。   The red component of the illumination light is reflected by the spatial light modulator 1R after being polarization-modulated according to the red component of the display image. The reflected light reenters the first polarizing beam splitter 14, passes through the reflective film, and enters the color combining prism 15 from the side surface portion of the color combining prism 15.

一方、第1のダイクロイックミラー10において反射された照明光の緑色成分及び青色成分は、第2のダイクロイックミラー16に入射される。この第2のダイクロイックミラー16においては、照明光の青色成分が透過し、緑色成分が反射される。第2のダイクロイックミラー16において反射された照明光の緑色成分は、第2の偏光ビームスプリッタ17に入射される。第2の偏光ビームスプリッタ17に入射した照明光の緑色成分は、この第2の偏光ビームスプリッタ17の反射膜により反射され、緑色用の空間光変調素子1Gを照明する。   On the other hand, the green component and the blue component of the illumination light reflected by the first dichroic mirror 10 are incident on the second dichroic mirror 16. In the second dichroic mirror 16, the blue component of the illumination light is transmitted and the green component is reflected. The green component of the illumination light reflected by the second dichroic mirror 16 is incident on the second polarization beam splitter 17. The green component of the illumination light incident on the second polarization beam splitter 17 is reflected by the reflection film of the second polarization beam splitter 17 and illuminates the green spatial light modulator 1G.

照明光の緑色成分は、空間光変調素子1Gにおいて、表示画像の緑色成分に応じて偏光変調されて反射される。この反射光は、第2の偏光ビームスプリッタ17に再入射し、反射膜を透過して、色合成プリズム15にこの色合成プリズム15の後面部より入射する。   The green component of the illumination light is reflected by the spatial light modulator 1G after being polarization-modulated according to the green component of the display image. The reflected light reenters the second polarizing beam splitter 17, passes through the reflective film, and enters the color combining prism 15 from the rear surface portion of the color combining prism 15.

第2のダイクロイックミラー16を透過した照明光の青色成分は、第3の偏光ビームスプリッタ18に入射される。第3の偏光ビームスプリッタ18に入射した照明光の青色成分は、この第3の偏光ビームスプリッタ18の反射膜により反射され、青色用の空間光変調素子1Bを照明する。   The blue component of the illumination light transmitted through the second dichroic mirror 16 is incident on the third polarization beam splitter 18. The blue component of the illumination light incident on the third polarization beam splitter 18 is reflected by the reflective film of the third polarization beam splitter 18 and illuminates the blue spatial light modulation element 1B.

照明光の青色成分は、空間光変調素子1Bにおいて、表示画像の青色成分に応じて偏光変調されて反射される。この反射光は、第3の偏光ビームスプリッタ18に再入射し、反射膜を透過して、色合成プリズム15にこの色合成プリズム15の側面部より入射する。   The blue component of the illumination light is reflected by the spatial light modulator 1B after being subjected to polarization modulation according to the blue component of the display image. The reflected light reenters the third polarizing beam splitter 18, passes through the reflective film, and enters the color combining prism 15 from the side surface portion of the color combining prism 15.

色合成プリズム15に入射された照明光の赤色成分、緑色成分及び青色成分は、この色合成プリズム15において合成され、この色合成プリズム15の前面部より出射され、投射光学系(投射レンズ)2に入射される。投射光学系2は、入射された照明光を図示しないスクリーン上に結像させ、各空間光変調素子1R,1G,1Bが表示する画像を拡大した画像の表示を行う。   The red component, the green component, and the blue component of the illumination light incident on the color combining prism 15 are combined in the color combining prism 15 and emitted from the front surface of the color combining prism 15, and the projection optical system (projection lens) 2. Is incident on. The projection optical system 2 images incident illumination light on a screen (not shown), and displays an enlarged image of the image displayed by each of the spatial light modulation elements 1R, 1G, 1B.

なお、この投射型画像表示装置を構成する各光学部品は、図示しないオプティカルベースによって位置決めされて保持されている。また、色合成プリズム15及び各偏光ビームスプリッタ14,17,18は、それぞれスペーサーガラスを介し接着され、相対位置がずれないようになされている。そして、各空間光変調素子1R,1G,1Bは、投射光学系2のフォーカス位置となるように位置決めされている。   Each optical component constituting the projection type image display apparatus is positioned and held by an optical base (not shown). Further, the color synthesizing prism 15 and the polarization beam splitters 14, 17, and 18 are bonded to each other through a spacer glass so that the relative positions are not shifted. Each spatial light modulator 1R, 1G, 1B is positioned so as to be a focus position of the projection optical system 2.

そして、光源3は、ランプハウス19に固定されており、外筐体20に設けられた蓋21を外すことにより、外筐体20の外部からの交換が可能となっている。光源3の交換は、この光源3が寿命になったとき等に行われる。   The light source 3 is fixed to the lamp house 19 and can be exchanged from the outside of the outer casing 20 by removing the lid 21 provided on the outer casing 20. The replacement of the light source 3 is performed when the light source 3 reaches the end of its life.

図2は、この投射型画像表示装置におけるランプハウスの構成を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a lamp house in the projection type image display apparatus.

ランプハウス19には、図2に示すように、光源3から出射される光束の光路の少なくとも外周側部分において少なくとも一定の波長帯域、または、一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる減衰光学素子22が取付けられている。   As shown in FIG. 2, the lamp house 19 has an attenuation optical that attenuates the amount of transmitted light of at least a constant wavelength band or a constant polarization component in at least the outer peripheral portion of the optical path of the light beam emitted from the light source 3. Element 22 is attached.

図3は、減衰光学素子となるアパーチャの種々の構成を示す正面図である。   FIG. 3 is a front view showing various configurations of an aperture serving as an attenuation optical element.

減衰光学素子22としては、光束の外周側部分において全波長帯域について偏光方向に拘わらず光束を遮断するものとして、図3に示すように、中央部分に開口部22aを有するアパーチャ22bを用いることができる。   As the attenuating optical element 22, as shown in FIG. 3, an aperture 22b having an opening 22a in the central portion is used as an attenuating optical element 22 that blocks the light beam regardless of the polarization direction in the entire wavelength band at the outer peripheral portion of the light beam. it can.

このアパーチャ22bにおける開口部22aの形状としては、図3中の(a)に示す円形の他に、図3中の(b)に示す正八角形(多角形)や、図3中の(c)に示す角を落とした矩形や、図3中の(d)に示す矩形としてもよい。また、図3中の(e)に示すように、開口部22aは、光軸中心に対して非対象な形状としてもよい。   As the shape of the opening 22a in the aperture 22b, in addition to the circular shape shown in (a) in FIG. 3, a regular octagon (polygon) shown in (b) in FIG. 3, or (c) in FIG. The rectangle shown in FIG. 3 may be omitted, or the rectangle shown in FIG. Further, as shown in (e) of FIG. 3, the opening 22a may have a non-target shape with respect to the center of the optical axis.

このように開口部22aの大きさや形状の異なる種々のアパーチャ22bを用意しておき、投射型画像表示装置の用途に応じて選択して設置することにより、同一の光源3及びランプハウス19を用いて、表示画像の明るさをユーザの希望に適合させた投射型画像表示装置を構成することが可能となる。   Thus, by preparing various apertures 22b having different sizes and shapes of the opening 22a and selecting and installing them according to the use of the projection type image display device, the same light source 3 and lamp house 19 are used. Thus, it is possible to configure a projection type image display apparatus in which the brightness of the display image is adapted to the user's desire.

また、アパーチャ22bを用いることにより、光源3からの照明光が絞られて照明光学系4のFナンバが大きくなり、各偏光ビームスプリッタ14,17,18に対する照明光の入射角が抑えられ、各偏光ビームスプリッタ14,17,18における偏光分離特性が改善されるため、表示画像のコントラストを向上させることができる。   Further, by using the aperture 22b, the illumination light from the light source 3 is narrowed, the F number of the illumination optical system 4 is increased, and the incident angle of the illumination light with respect to each polarization beam splitter 14, 17, 18 is suppressed. Since the polarization separation characteristics of the polarization beam splitters 14, 17, and 18 are improved, the contrast of the display image can be improved.

なお、アパーチャ22bは、開口部22aの形状の異なるものを複数枚組み合わせて使用してもよい。   The aperture 22b may be used by combining a plurality of apertures 22a having different shapes.

また、アパーチャ22bは、開口部22aの外周側部分を反射板としてもよい。この場合には、光源3から発せられ開口部22aの外周側部分によって遮断された光束が、再び光源3側に戻されて再利用されるので、光損失を抑えることができ、表示画像のコントラストの改善を図ることができる。   In addition, the aperture 22b may have an outer peripheral side portion of the opening 22a as a reflection plate. In this case, the light beam emitted from the light source 3 and blocked by the outer peripheral portion of the opening 22a is returned to the light source 3 side and reused, so that light loss can be suppressed and the contrast of the display image can be suppressed. Can be improved.

図4は、減衰光学素子となる干渉膜の構成を示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the interference film serving as the attenuation optical element.

さらに、減衰光学素子22は、照明光束の全領域について一定の波長帯域の光を偏光方向に拘わらず減衰させるものとして、図4に示すように、透明基板22cの片面、または、両面に、誘電体からなる干渉膜(ダイクロイック膜)22dを形成したものとしてもよい。干渉膜22dは、透明基板22cの表面に、蒸着等の製法で設けることができる。このような干渉膜22dを有する減衰光学素子22を用いることにより、表示画像の色温度や色純度の調整が可能である。   Further, as shown in FIG. 4, the attenuating optical element 22 attenuates light in a certain wavelength band regardless of the polarization direction over the entire region of the illumination light beam, and as shown in FIG. An interference film (dichroic film) 22d made of a body may be formed. The interference film 22d can be provided on the surface of the transparent substrate 22c by a manufacturing method such as vapor deposition. By using the attenuation optical element 22 having such an interference film 22d, the color temperature and color purity of the display image can be adjusted.

透明基板22cの両面に干渉膜22dを形成する場合においては、各面の干渉膜の特性を互いに異なったものとすることにより、減衰光学素子22全体としての特性を細かく調整することができ、表示画像の細かい色調整が可能である。   In the case where the interference films 22d are formed on both surfaces of the transparent substrate 22c, the characteristics of the entire attenuation optical element 22 can be finely adjusted by making the characteristics of the interference films on each surface different from each other. Fine color adjustment of the image is possible.

また、図4に示すように、このような干渉膜22dと、前述したアパーチャ22bとを組合わせて使用するようにしてもよい。この場合には、アパーチャ22bによる照明光の絞り込みの効果と、干渉膜22dによる色温度調整の効果との双方を得ることができる。   Further, as shown in FIG. 4, such an interference film 22d and the above-described aperture 22b may be used in combination. In this case, both the effect of narrowing the illumination light by the aperture 22b and the effect of adjusting the color temperature by the interference film 22d can be obtained.

さらに、減衰光学素子22としては、照明光束の全領域において全波長帯域について一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させるものとして、偏光板を用いることができる。この場合には、この減衰光学素子22は、光軸回りに回転可能に配置することが望ましい。なお、この偏光板としては、反射型偏光板であるワイヤーグリッド偏光板を用いることが望ましい。   Further, as the attenuating optical element 22, a polarizing plate can be used as an element that attenuates the amount of transmitted light of a certain polarization component for the entire wavelength band in the entire region of the illumination light beam. In this case, it is desirable that the attenuation optical element 22 be disposed so as to be rotatable around the optical axis. In addition, as this polarizing plate, it is desirable to use the wire grid polarizing plate which is a reflection type polarizing plate.

また、減衰光学素子22としては、アパーチャ22bと偏光板とを組合わせたものや、干渉膜22dと偏光板とを組合わせたものを使用することもでき、さらに、アパーチャ22b、干渉膜22d及び偏光板を組合わせたものとしてもよい。   Further, as the attenuating optical element 22, a combination of the aperture 22b and the polarizing plate, a combination of the interference film 22d and the polarizing plate can be used, and further, the aperture 22b, the interference film 22d, and It is good also as what combined the polarizing plate.

そして、この減衰光学素子22は、交換可能とすることができる。減衰光学素子22を交換可能とすることにより、投射型画像表示装置のユーザが、減衰光学素子22を交換することで、使用目的や好みに応じて表示画像の明るさや色温度を調整することできる。   The attenuating optical element 22 can be exchanged. By making the attenuation optical element 22 replaceable, the user of the projection type image display apparatus can adjust the brightness and color temperature of the display image according to the purpose of use and preference by replacing the attenuation optical element 22. .

本発明に係る投射型画像表示装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the projection type image display apparatus which concerns on this invention. 前記投射型画像表示装置におけるランプハウスの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the lamp house in the said projection type image display apparatus. 前記投射型画像表示装置における減衰光学素子となるアパーチャの種々の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the various structure of the aperture used as the attenuation | damping optical element in the said projection type image display apparatus. 前記投射型画像表示装置における減衰光学素子となる干渉膜の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the interference film | membrane used as the attenuation | damping optical element in the said projection type image display apparatus. 従来の投射型画像表示装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the conventional projection type image display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1R 赤色用空間光変調素子
1G 緑色用空間光変調素子
1B 青色用空間光変調素子
2 投射光学系
3 光源
4 照明光学系
5 第1のフライアイレンズアレイ
6 第2のフライアイレンズアレイ
22 減衰光学素子
22a 開口部
22b アパーチャ
22c 透明基板
22d 干渉膜
1R spatial light modulation element for red 1G spatial light modulation element for green 1B spatial light modulation element for blue 2 projection optical system 3 light source 4 illumination optical system 5 first fly eye lens array 6 second fly eye lens array 22 attenuation optics Element 22a Opening 22b Aperture 22c Transparent substrate 22d Interference film

Claims (3)

光源から発せられた光束を照明光学系により導いて空間光変調素子を照明し、この空間光変調素子により変調された画像を投射光学系により拡大して結像させる投射型画像表示装置において、
前記光源と前記照明光学系との間に、前記光束の光路の外周側部分において少なくとも一定の波長帯域、または、一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる減衰光学素子を備えている
ことを特徴とする投射型画像表示装置。
In a projection-type image display device that guides a light beam emitted from a light source by an illumination optical system to illuminate a spatial light modulation element, and enlarges and forms an image modulated by the spatial light modulation element by a projection optical system,
An attenuating optical element is provided between the light source and the illumination optical system to attenuate a transmitted light amount of light having at least a constant wavelength band or a constant polarization component in an outer peripheral side portion of the optical path of the light beam. A projection type image display device as a feature.
前記減衰光学素子は、交換可能となっている
ことを特徴とする請求項1記載の投射型画像表示装置。
The projection type image display device according to claim 1, wherein the attenuation optical element is replaceable.
前記減衰光学素子は、一定の偏光成分の光の透過光量を減衰させる偏光板を含むものであって、光軸回りの回転操作が可能となっている
ことを特徴とする請求項1、または、請求項2記載の投射型画像表示装置。
The attenuating optical element includes a polarizing plate that attenuates the amount of transmitted light of a predetermined polarization component, and is capable of rotating around an optical axis. The projection type image display apparatus according to claim 2.
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