JP2008083533A - Position adjusting method for first light modulating element and second light modulating element for image display apparatus - Google Patents

Position adjusting method for first light modulating element and second light modulating element for image display apparatus Download PDF

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Shoichi Uchiyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position adjustment method for the first light modulating element and second light modulating element of an image display apparatus, whereby a wider luminance dynamic range and an increased gradation number can be achieved while the image quality of a display image is improved by precisely positioning the first and second light modulating elements. <P>SOLUTION: The position adjustment method includes: the optical axis direction position adjustment step in which while the relative positions of the first light modulating element, relay optical system, and second light modulating element are shifted in the direction of the optical axis, a change in the pattern of a moire is observed, and the relative positions of the three optical members in the direction of the optical axis are adjusted; the parallelism adjustment step in which while the relative positions of the first and second light modulating elements are shifted, a change in the pattern of a moire is observed, and the parallelism of the first and second light modulating elements is adjusted; a relative rotation position adjustment step in which while the relative rotation positions of the first and second light modulating elements are shifted, a moire is eliminated, and thereby the relative rotation positions of the first and second light modulating elements are adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1光変調素子、第2光変調素子の2つの光変調素子を備えた画像表示装置において、第1光変調素子と第2光変調素子との位置調整方法に関するものである。   The present invention relates to a method for adjusting the position of a first light modulation element and a second light modulation element in an image display device including two light modulation elements, a first light modulation element and a second light modulation element.

近年、LCD(Liquid Crystal Display)、EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)、プロジェクタ等の電子ディスプレイ装置における画質改善は目覚ましく、解像度、色域については人間の視覚特性にほぼ匹敵する性能を有する装置が実現されつつある。しかしながら、輝度ダイナミックレンジについてみると、その再現範囲は1〜10[nit]程度の範囲であり、また階調数は8ビットが一般的である。一方、人間の視覚は、一度に知覚し得る輝度ダイナミックレンジの範囲が10−2〜10[nit]程度あり、また輝度弁別能力は0.2[nit]でこれを階調数に換算すると12ビット相当といわれている。このような視覚特性を経由して現在のディスプレイ装置の表示画像を見ると、輝度ダイナミックレンジの狭さが目立ち、加えてシャドウ部やハイライト部の階調が不足しているため、視聴者は表示画像のリアリティや迫力に対して物足りなさを感じることになる。 In recent years, electronic display devices such as LCD (Liquid Crystal Display), EL (Electro-Luminescence) displays, plasma displays, CRTs (Cathode Ray Tubes), and projectors have been remarkably improved. Devices with nearly comparable performance are being realized. However, regarding the luminance dynamic range, the reproduction range is about 1 to 10 2 [nit], and the number of gradations is generally 8 bits. On the other hand, human vision has a range of luminance dynamic range that can be perceived at a time of about 10 −2 to 10 4 [nit], and the luminance discrimination capability is 0.2 [nit]. It is said to be equivalent to 12 bits. When viewing the display image of the current display device via such visual characteristics, the narrowness of the luminance dynamic range is conspicuous, and in addition, the gradation of the shadow part and highlight part is insufficient, You will feel unsatisfactory with the reality and power of the displayed image.

また、映画やゲーム等で使用されるCG(Computer Graphics)では、人間の視覚に近い輝度ダイナミックレンジや階調特性を表示データ(以下、HDR(High Dynamic Range)表示データという)に持たせて描写のリアリティを追求する動きが主流になりつつある。ところが、それを表示するディスプレイ装置の性能が不足しているため、CGコンテンツが本来有する表現力を充分に発揮できないという課題がある。
さらに、次期OS(Operating System)においては、16ビット色空間の採用が予定されており、現在の8ビット色空間と比較してダイナミックレンジや階調数が飛躍的に増大する。そのため、16ビット色空間を生かすことができる高ダイナミックレンジ、高階調の電子ディスプレイ装置の実現への要求が高まると予想される。
In CG (Computer Graphics) used in movies, games, etc., the display data (hereinafter referred to as HDR (High Dynamic Range) display data) has a luminance dynamic range and gradation characteristics close to human vision. The movement to pursue reality is becoming mainstream. However, since the performance of the display device that displays it is insufficient, there is a problem that the expressive power inherent in the CG content cannot be fully exhibited.
Furthermore, in the next OS (Operating System), adoption of a 16-bit color space is planned, and the dynamic range and the number of gradations are dramatically increased as compared with the current 8-bit color space. Therefore, it is expected that there will be an increasing demand for realizing a high dynamic range and high gradation electronic display device that can make use of the 16-bit color space.

ディスプレイ装置の中でも、液晶プロジェクタや、DLP(Digital Light Processing、商標)プロジェクタといった投写型表示装置(プロジェクタ)は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では上記の課題を解決するために、以下に述べる提案がなされている。   Among display devices, a projection display device (projector) such as a liquid crystal projector or a DLP (Digital Light Processing (trademark)) projector can display a large screen and is effective in reproducing the reality and power of a display image. A display device. In this field, the following proposals have been made to solve the above problems.

プロジェクタにおける輝度ダイナミックレンジ拡大のための基本的な構成は、光源からの射出光束を赤色、緑色および青色の各色光に分離し、分離した色光を第1の光変調素子で変調して所望の照明光量分布を形成し、変調された各色光をダイクロイックプリズムによって合成した後、リレー光学系によって第2の光変調素子上に伝達し、第2の光変調素子によって輝度を調節した上で照明するというものである。光変調素子としては、光伝搬特性が独立に制御可能な画素構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過型変調素子が用いられている。例えば、第1,第2光変調素子として液晶ライトバルブを用いたものが、下記の特許文献1に開示されている。   The basic structure for expanding the luminance dynamic range in the projector is to divide the luminous flux emitted from the light source into red, green and blue color lights, and modulate the separated color light with the first light modulation element to obtain desired illumination. A light amount distribution is formed, and each modulated color light is synthesized by a dichroic prism, then transmitted to a second light modulation element by a relay optical system, and the brightness is adjusted by the second light modulation element for illumination. Is. As the light modulation element, a transmission type modulation element having a pixel structure whose light propagation characteristics can be controlled independently and capable of controlling a two-dimensional transmittance distribution is used. For example, the following Patent Document 1 discloses a liquid crystal light valve that is used as the first and second light modulation elements.

いま、暗表示の透過率が0.2%、明表示の透過率が60%の光変調素子を使用する場合を考える。光変調素子単体では、輝度ダイナミックレンジは、60/0.2=300となる。上記ディスプレイ装置は、輝度ダイナミックレンジが300の2段の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するので、理論上は300×300=90000の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調数についてもこれと同等の考えが成り立ち、8ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することにより8ビットを超える階調数を得ることができる。
なお、第1光変調素子及び第2光変調素子は、映像信号から作られた変調信号によってそれぞれ別個に駆動される。
特開2005−250440号公報
Consider a case where a light modulation element having a dark display transmittance of 0.2% and a bright display transmittance of 60% is used. With a single light modulation element, the luminance dynamic range is 60 / 0.2 = 300. Since the display device corresponds to optically arranging two stages of light modulation elements having a luminance dynamic range of 300 in series, it is theoretically possible to realize a luminance dynamic range of 300 × 300 = 90000. The same idea holds for the number of gradations, and the number of gradations exceeding 8 bits can be obtained by optically arranging 8-bit gradation light modulation elements in series.
The first light modulation element and the second light modulation element are separately driven by a modulation signal generated from the video signal.
JP 2005-250440 A

特許文献1記載の2変調系の投写型表示装置において、第1光変調素子で変調した光を第2光変調素子で正確に変調するには、第1光変調素子および第2光変調素子が光(照明光や変調光)の光軸に対して高精度に位置合わせされている必要がある。また、第1光変調素子と第2光変調素子との間にリレーレンズを設置する場合には、第1光変調素子と第2光変調素子とさらにリレーレンズを光軸に対して高精度に位置合わせする必要がある。
これに反して、仮に第1光変調素子と第2光変調素子の設置位置が光軸に対してずれている場合には、第1光変調素子から射出された光の第2光変調素子における照射領域がずれてしまい、光を正確に変調することができなくなる。この結果、モアレや色ムラが発生するなど、画質が大きく劣化するという問題がある。ところが、第1光変調素子と第2光変調素子を高精度に位置合わせするのに効率の良い方法が今まで提案されていなかった。
In the two-modulation projection display device described in Patent Document 1, in order to accurately modulate the light modulated by the first light modulation element with the second light modulation element, the first light modulation element and the second light modulation element are used. It is necessary to align with the optical axis of light (illumination light or modulated light) with high accuracy. In addition, when a relay lens is installed between the first light modulation element and the second light modulation element, the first light modulation element, the second light modulation element, and the relay lens can be placed with high accuracy with respect to the optical axis. Need to align.
On the other hand, if the installation positions of the first light modulation element and the second light modulation element are shifted with respect to the optical axis, the light emitted from the first light modulation element in the second light modulation element The irradiation area is shifted, and the light cannot be modulated accurately. As a result, there is a problem that image quality is greatly deteriorated, such as moiré and color unevenness. However, no efficient method has been proposed so far for aligning the first light modulation element and the second light modulation element with high accuracy.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、第1の光変調素子と第2の光変調素子を高精度に位置合わせすることで表示画像の画質の向上を図りつつ、輝度ダイナミックレンジの拡大と階調数の増大を実現できる画像表示装置における第1光変調素子と第2光変調素子の位置調整方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of improving the image quality of a display image by aligning the first light modulation element and the second light modulation element with high accuracy. Another object of the present invention is to provide a method for adjusting the position of the first light modulation element and the second light modulation element in the image display apparatus capable of realizing the expansion of the luminance dynamic range and the increase in the number of gradations.

本願発明者は、第1、第2光変調素子を備えた画像表示装置(以下、2変調系の画像表示装置と称することもある)を開発する過程において、各光変調素子の表示面内での回転方向の位置合わせに比べて、光軸に垂直な軸を中心とする回転方向の位置合わせ(いわゆる第1、第2光変調素子の平行度の調整)が難しいことを経験している。ところが、第1、第2光変調素子の位置ズレによって生じるモアレのパターンの変化を観察しながら位置調整を行うことによって、第1、第2光変調素子の平行度の調整が効率良くかつ高精度に行えることを見い出した。より具体的には、第1光変調素子とリレー光学系と第2光変調素子との光軸方向の相対位置を変化させると、モアレのパターンの歪みの度合いが変わることを発見した。また、第1光変調素子と第2光変調素子の平行度を変化させると、画面内におけるモアレのフォーカス分布(フォーカスが合った領域、合っていない領域それぞれの位置)やフォーカス分布の移動方向が変わることを発見した。本願発明者は、以上のような経験に基づき、下記の本発明の構成に思い至った。なお、本願発明者は、どのような種類の位置ズレが生じたときにモアレのパターンがどのように変化するかについて実際の光学系を用いて確認するとともに、シミュレーションでも確認している。このシミュレーション結果については後述する。   In the process of developing an image display device including the first and second light modulation elements (hereinafter also referred to as a two-modulation-type image display device), the inventor of the present application within the display surface of each light modulation element. Compared with the alignment in the rotation direction, the alignment in the rotation direction about the axis perpendicular to the optical axis (so-called adjustment of the parallelism of the first and second light modulation elements) is difficult. However, by adjusting the position while observing the change in the moire pattern caused by the positional deviation of the first and second light modulation elements, the parallelism of the first and second light modulation elements can be adjusted efficiently and with high accuracy. I found what I could do. More specifically, it has been discovered that when the relative positions of the first light modulation element, the relay optical system, and the second light modulation element in the optical axis direction are changed, the degree of distortion of the moire pattern changes. Further, when the parallelism of the first light modulation element and the second light modulation element is changed, the moire focus distribution in the screen (the positions of the focused area and the unfocused area) and the movement direction of the focus distribution are changed. I found a change. The inventor of the present application has come up with the following configuration of the present invention based on the above experience. The inventor of the present application uses a real optical system to check what kind of positional deviation occurs and how the moire pattern changes, and also confirms it by simulation. The simulation result will be described later.

上記の目的を達成するために、本発明の画像表示装置における第1光変調素子と第2光変調素子の位置調整方法は、光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有し、前記光源から射出された光を変調する第1光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有し、前記第1光変調素子から射出された光を変調する第2光変調素子と、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との間に配置され、前記第1光変調素子による光学像を前記第2光変調素子上に結像するリレー光学系と、が備えられた画像表示装置における第1光変調素子と第2光変調素子との位置調整方法であって、前記第1光変調素子と前記リレー光学系と前記第2光変調素子との光軸方向の相対位置をずらしながらモアレのパターンの変化を観察することによって、前記第1光変調素子と前記リレー光学系と前記第2光変調素子との光軸方向の相対位置を調整する光軸方向位置調整工程と、前記光軸方向位置調整工程の後に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との相対位置をずらしながら前記モアレのパターンの変化を観察することによって、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との平行度を調整する平行度調整工程と、前記平行度調整工程の後に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との回転相対位置をずらしながら前記モアレをなくすことによって、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との回転相対位置を調整する回転相対位置調整工程と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the position adjustment method of the first light modulation element and the second light modulation element in the image display device of the present invention includes a light source and a plurality of pixels whose light propagation characteristics can be controlled independently. And a first light modulation element that modulates the light emitted from the light source and a plurality of pixels that can independently control light propagation characteristics, and a first light modulation element that modulates the light emitted from the first light modulation element. A relay optical system which is disposed between the two light modulation elements and between the first light modulation element and the second light modulation element and forms an optical image by the first light modulation element on the second light modulation element And a method of adjusting the position of the first light modulation element and the second light modulation element in an image display apparatus comprising: the first light modulation element; the relay optical system; and the second light modulation element. Observe the change in the moire pattern while shifting the relative position in the optical axis direction. The optical axis direction position adjusting step of adjusting the relative position of the first light modulation element, the relay optical system, and the second light modulation element in the optical axis direction, and after the optical axis direction position adjusting step, The parallelism between the first light modulation element and the second light modulation element is adjusted by observing a change in the moire pattern while shifting the relative position between the first light modulation element and the second light modulation element. After the parallelism adjusting step and the parallelism adjusting step, the moire is eliminated while shifting the rotational relative positions of the first light modulating element and the second light modulating element, A rotation relative position adjustment step of adjusting a rotation relative position with respect to the second light modulation element.

本発明の位置調整方法によれば、まず、第1光変調素子、リレー光学系、第2光変調素子の相互の光軸方向の相対位置をずらしながらモアレのパターンの変化(より具体的にはパターンの歪み具合の変化)を観察することで、上記3つの光学要素の光軸方向の相対位置を調整する(光軸方向位置調整工程)。次に、第1光変調素子と第2光変調素子との相対位置をずらしながらモアレのパターンの変化(より具体的にはモアレのフォーカス分布やフォーカス分布の移動方向の変化)を観察することによって、上記2つの光変調素子間の平行度を調整する(平行度調整工程)。以上の2つの工程により、比較的困難な平行度の調整が的確に行えるため、次に、モアレをなくすように第1光変調素子と第2光変調素子との回転相対位置をずらすことによって、両者の回転相対位置を調整することができる(回転相対位置調整工程)。以上により、第1光変調素子と第2光変調素子の高精度な位置合わせを実現することができる。   According to the position adjustment method of the present invention, first, a change in the moire pattern (more specifically, while shifting the relative positions of the first light modulation element, the relay optical system, and the second light modulation element in the optical axis direction) By observing the change in pattern distortion, the relative positions of the three optical elements in the optical axis direction are adjusted (optical axis direction position adjusting step). Next, by observing a change in the moire pattern (more specifically, a change in the moire focus distribution and the movement direction of the focus distribution) while shifting the relative position between the first light modulation element and the second light modulation element. The parallelism between the two light modulation elements is adjusted (parallelism adjustment step). Since the relatively difficult parallelism adjustment can be accurately performed by the above two steps, the rotational relative positions of the first light modulation element and the second light modulation element are then shifted so as to eliminate moire. Both rotation relative positions can be adjusted (rotation relative position adjustment process). As described above, highly accurate alignment of the first light modulation element and the second light modulation element can be realized.

例えば半導体製造プロセス等でよく知られているように、第1、第2光変調素子のそれぞれに位置合わせパターンを設け、これらを相互に合わせ込むようにして位置合わせを行う方法も考えられる。この方法を2変調系の画像表示装置に適用した場合、第2光変調素子の後段で重畳される2つの位置合わせパターンの像で位置合わせの良否を判断することになる。ところが、第1、第2光変調素子の間にリレー光学系が介在しており、特に第1光変調素子の位置合わせパターンの像がリレー光学系を介することで認識されにくくなるため、微妙な位置ズレの判断が付きにくく、この方法では高精度な位置合わせが困難であった。これに対して、本発明の方法は、第1、第2光変調素子がもともとマトリクス状に配置された画素に由来する格子構造を有しているため、特別なパターンを設けなくても、位置ズレが生じた場合にはモアレが生じる。そして、モアレのパターンは、第1光変調素子、リレー光学系、第2光変調素子の光軸方向の相対位置、第1光変調素子と第2光変調素子との平行度等のパラメータの変化に比較的敏感に影響を受ける。したがって、モアレのパターンを観察することで光学要素の各種調整を高精度に行うことができる。   For example, as is well known in the semiconductor manufacturing process or the like, a method is also conceivable in which alignment is provided by providing alignment patterns on the first and second light modulation elements and aligning them with each other. When this method is applied to a two-modulation image display apparatus, the quality of the alignment is determined based on the images of the two alignment patterns superimposed on the subsequent stage of the second light modulation element. However, a relay optical system is interposed between the first and second light modulation elements, and in particular, an image of the alignment pattern of the first light modulation element is difficult to be recognized through the relay optical system. It is difficult to determine the positional deviation, and this method makes it difficult to perform highly accurate alignment. On the other hand, in the method of the present invention, since the first and second light modulation elements have a lattice structure derived from pixels originally arranged in a matrix, the position can be obtained without providing a special pattern. When misalignment occurs, moire occurs. The moire pattern is a change in parameters such as the first optical modulation element, the relay optical system, the relative position of the second optical modulation element in the optical axis direction, and the parallelism between the first optical modulation element and the second optical modulation element. Is relatively sensitive to Therefore, various adjustments of the optical element can be performed with high accuracy by observing the moire pattern.

また、前記光軸方向位置調整工程の前に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との回転相対位置をずらすことによって、前記モアレのパターンの出現本数を増大させるモアレパターン増大工程をさらに備えることが望ましい。
第1、第2光変調素子の間にわずかな位置ズレがあってもモアレは発生するが、モアレパターン(縞)の出現本数は少ない。その状態のままで本発明の各工程を実施すると、モアレの出現パターンの変化が捉えにくいため、各光学要素の調整が行いにくく、また、精度も低下してしまう。そこで、本発明の上記各工程を実施する前に、一旦第1光変調素子と第2光変調素子との回転相対位置をずらすと、モアレパターン(縞)の出現本数が元の状態よりも増大する。よって、この工程により、次工程以降でのモアレのパターン変化がより顕著になり、位置ズレの有無や程度を的確に判断できるようになる。
Further, before the optical axis direction position adjusting step, a moire pattern increasing step for increasing the number of appearance of the moire patterns by shifting the rotational relative positions of the first light modulating element and the second light modulating element. It is desirable to provide further.
Even if there is a slight misalignment between the first and second light modulation elements, moire occurs, but the number of appearance of moire patterns (stripe) is small. If each step of the present invention is carried out in this state, it is difficult to grasp the change in the appearance pattern of moire, so that it is difficult to adjust each optical element and the accuracy is also lowered. Therefore, if the rotational relative positions of the first light modulation element and the second light modulation element are once shifted before the above-described steps of the present invention are performed, the number of appearance of moire patterns (stripes) increases from the original state. To do. Therefore, by this process, the moire pattern change after the next process becomes more prominent, and it is possible to accurately determine whether or not there is a positional deviation.

また、前記光軸方向位置調整工程の後に、前記リレー光学系の倍率をずらしながら前記モアレのパターンの変化を観察することによって、前記リレー光学系の倍率を調整するリレー倍率調整工程をさらに備えることが望ましい。
この構成によれば、第1、第2光変調素子の相対的な位置関係のみならず、リレー光学系の倍率も高精度に調整することができる。
Further, after the optical axis direction position adjusting step, a relay magnification adjusting step of adjusting the magnification of the relay optical system by observing a change in the moire pattern while shifting the magnification of the relay optical system is further provided. Is desirable.
According to this configuration, not only the relative positional relationship between the first and second light modulation elements but also the magnification of the relay optical system can be adjusted with high accuracy.

また、前記回転相対位置調整工程の後に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子のそれぞれに水平・垂直調整用パターンを表示して、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との水平・垂直位置を調整する水平・垂直位置調整工程をさらに備えることが望ましい。
この構成によれば、第1,第2光変調素子の光軸方向の位置合わせあるいは平行度の調整が終了した後、各光変調素子の表示面内での水平方向、垂直方向の位置合わせを行うことができる。
In addition, after the rotation relative position adjustment step, horizontal and vertical adjustment patterns are displayed on the first light modulation element and the second light modulation element, respectively, and the first light modulation element and the second light modulation are displayed. It is desirable to further include a horizontal / vertical position adjusting step for adjusting the horizontal / vertical position with respect to the element.
According to this configuration, after the alignment of the first and second light modulation elements in the optical axis direction or the adjustment of the parallelism is completed, the horizontal and vertical positions of each light modulation element are aligned in the display surface. It can be carried out.

以下、本発明の一実施の形態を図1〜図9を参照しつつ説明する。
本実施形態の画像表示装置は、第1光変調素子および第2光変調素子に液晶ライトバルブを用いた2変調方式の投写型画像表示装置の例である。
図1は本実施形態の投写型画像表示装置の概略構成図(平面図)である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The image display apparatus of this embodiment is an example of a two-modulation projection type image display apparatus that uses liquid crystal light valves for the first light modulation element and the second light modulation element.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram (plan view) of a projection type image display apparatus according to the present embodiment.

まず最初に、図1を用いて投写型画像表示装置の構成について説明する。
本実施形態の投写型画像表示装置1は、光源10と、均一照明系20と、色変調部30(青色光用液晶ライトバルブ40B,緑色光用液晶ライトバルブ40G,赤色光用液晶ライトバルブ40Rの3つの液晶ライトバルブ(第1光変調素子)と、それぞれのライトバルブに配置された入射側偏光子(不図示)、出射側偏光子(不図示)とを含む。なお、以下の説明ではこれらの液晶ライトバルブを総称して色変調ライトバルブ40と呼ぶこともある)と、リレーレンズ60(リレー光学系)と、入射側偏光子70と、輝度変調部としての液晶ライトバルブ80(第2光変調素子、以下、輝度変調ライトバルブと呼ぶこともある)と、出射側偏光子90と、投写レンズ100(投写光学系)と、を備えている。
First, the configuration of the projection type image display apparatus will be described with reference to FIG.
The projection type image display apparatus 1 of the present embodiment includes a light source 10, a uniform illumination system 20, and a color modulation unit 30 (a blue light liquid crystal light valve 40B, a green light liquid crystal light valve 40G, and a red light liquid crystal light valve 40R. 3 liquid crystal light valves (first light modulation elements), and incident side polarizers (not shown) and emission side polarizers (not shown) disposed in the respective light valves. These liquid crystal light valves may be collectively referred to as a color modulation light valve 40), a relay lens 60 (relay optical system), an incident-side polarizer 70, and a liquid crystal light valve 80 as a luminance modulation unit (second optical modulator). 2 light modulation elements (hereinafter also referred to as luminance modulation light valves), an output side polarizer 90, and a projection lens 100 (projection optical system).

均一照明系20は、光源10から入射した光の輝度分布を均一化するものである。色変調部30は、均一照明系20から入射した光の波長領域のうちのR、G、B3原色の光の輝度をそれぞれ変調するものである。リレーレンズ60は、色変調部30により変調された光を輝度変調ライトバルブ80に伝達するものである。輝度変調ライトバルブ80は、リレーレンズ60から入射した光の全波長領域の輝度を変調するものである。投写レンズ100は、輝度変調ライトバルブ80により変調された光をスクリーン200に投写するものである。   The uniform illumination system 20 makes the luminance distribution of light incident from the light source 10 uniform. The color modulation unit 30 modulates the luminance of light of R, G, and B3 primary colors in the wavelength region of light incident from the uniform illumination system 20. The relay lens 60 transmits the light modulated by the color modulation unit 30 to the luminance modulation light valve 80. The luminance modulation light valve 80 modulates the luminance in the entire wavelength region of the light incident from the relay lens 60. The projection lens 100 projects light modulated by the luminance modulation light valve 80 onto the screen 200.

光源10は、高圧水銀ランプやキセノンランプ等からなるランプ11と、ランプ11からの射出光を反射するリフレクタ12とを備えている。均一照明系20は、各々が複数のマイクロレンズからなる第1フライアイレンズ21、第2フライアイレンズ22と、偏光変換素子23と、集光レンズ24とから構成されている。均一照明系20では、光源10から射出された光の光束断面における輝度分布が第1フライアイレンズ21、第2フライアイレンズ22により均一化される。さらに、第1フライアイレンズ21、第2フライアイレンズ22を通過した光は、偏光変換素子23により色変調部30の液晶ライトバルブ40R,40G,40Bの入射偏光方向に偏光変換され、その偏光が集光レンズ24により集光されて色変調部30に向けて射出される。偏光変換素子23は、例えば、PBSアレイと、1/2波長板とで構成されており、不定偏光状態の光束を特定の直線偏光に変換する。   The light source 10 includes a lamp 11 such as a high-pressure mercury lamp or a xenon lamp, and a reflector 12 that reflects light emitted from the lamp 11. The uniform illumination system 20 includes a first fly-eye lens 21, a second fly-eye lens 22, a polarization conversion element 23, and a condenser lens 24 each composed of a plurality of microlenses. In the uniform illumination system 20, the luminance distribution in the light beam cross section of the light emitted from the light source 10 is made uniform by the first fly eye lens 21 and the second fly eye lens 22. Further, the light that has passed through the first fly-eye lens 21 and the second fly-eye lens 22 is polarized and converted by the polarization conversion element 23 into the incident polarization direction of the liquid crystal light valves 40R, 40G, and 40B of the color modulation unit 30, and the polarization thereof. Is condensed by the condenser lens 24 and emitted toward the color modulation unit 30. The polarization conversion element 23 is composed of, for example, a PBS array and a half-wave plate, and converts a light beam in an indefinite polarization state into specific linearly polarized light.

色変調部30は、光分離手段としての2つのダイクロイックミラー31,32と、3つのミラー33,34,35(反射ミラー)と、5つのフィールドレンズ(レンズ36、リレーレンズ37、平行化レンズ38B,38G,38R)と、3つの液晶ライトバルブ40B,40G,40Rと、クロスダイクロイックプリズム50とから構成されている。   The color modulation unit 30 includes two dichroic mirrors 31 and 32 as light separation means, three mirrors 33, 34, and 35 (reflection mirrors), and five field lenses (lens 36, relay lens 37, and collimating lens 38B). , 38G, 38R), three liquid crystal light valves 40B, 40G, 40R, and a cross dichroic prism 50.

ダイクロイックミラー31,32は、光源10から射出された光(白色光)を、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色光に分離(分光)するものである。R光透過ダイクロイックミラー31は、ガラス板等にB光およびG光を反射し、R光を透過する性質のダイクロイック膜を形成したものであり、光源10からの白色光に含まれるB光およびG光を反射し、R光を透過する。B光透過ダイクロイックミラー32は、ガラス板等にG光を反射し、B光を透過する性質のダイクロイック膜を形成したものであり、R光透過ダイクロイックミラー31で反射したG光およびB光のうち、G光を反射して平行化レンズ38Gに伝達し、青色光を透過してレンズ36に伝達する。   The dichroic mirrors 31 and 32 separate (split) the light (white light) emitted from the light source 10 into three primary color lights of red (R), green (G), and blue (B). The R light transmitting dichroic mirror 31 is formed by reflecting a B light and a G light on a glass plate or the like and forming a dichroic film having a property of transmitting the R light, and the B light and the G light included in the white light from the light source 10. Reflects light and transmits R light. The B light transmitting dichroic mirror 32 is formed by reflecting a G light on a glass plate or the like and forming a dichroic film having a property of transmitting the B light. Of the G light and B light reflected by the R light transmitting dichroic mirror 31 The G light is reflected and transmitted to the collimating lens 38G, and the blue light is transmitted and transmitted to the lens 36.

リレーレンズ37はレンズ36近傍の光(光強度分布)を平行化レンズ38B近傍に伝達するもので、レンズ36はリレーレンズ37に光を効率良く入射させる機能を有する。また、レンズ36に入射したB光は、その強度分布がほぼ保存された状態で、かつ、光損失をほとんど伴うことなく空間的に離れた液晶ライトバルブ40Bに伝達される。
平行化レンズ38B,38G,38Rは、対応する液晶ライトバルブ40B,40G,40Rに入射する各色光を略平行化して、液晶ライトバルブ40B,40G,40Rを透過した光を効率良くリレーレンズ60に入射させる機能を有している。そして、ダイクロイックミラー31,32で分光されたRGB3原色の光は、上述したミラー(反射ミラー33,34,35)およびフィールドレンズ(レンズ36、リレーレンズ37、平行化レンズ38B,38G,38R)を介して液晶ライトバルブ40B,40G,40Rに入射する。
The relay lens 37 transmits light in the vicinity of the lens 36 (light intensity distribution) to the vicinity of the collimating lens 38B, and the lens 36 has a function of making light incident on the relay lens 37 efficiently. In addition, the B light incident on the lens 36 is transmitted to the liquid crystal light valve 40B which is spatially separated with almost no loss of light, with the intensity distribution thereof being substantially preserved.
The collimating lenses 38B, 38G, and 38R substantially collimate the color lights incident on the corresponding liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R, and efficiently transmit the light transmitted through the liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R to the relay lens 60. It has the function to make it enter. Then, the RGB three primary colors separated by the dichroic mirrors 31 and 32 are transmitted to the above-described mirrors (reflecting mirrors 33, 34, and 35) and field lenses (lens 36, relay lens 37, collimating lenses 38B, 38G, and 38R). Through the liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R.

液晶ライトバルブ40B,40G,40Rは、画素電極およびこれを駆動するための薄膜トランジスタや薄膜ダイオード等のスイッチング素子がマトリクス状に形成されたガラス基板と、全面にわたって共通電極が形成されたガラス基板との間にTN(Twisted Nematic)型液晶を挟み込むとともに、外面に偏光板を配置したアクティブマトリクス型の液晶表示素子である。液晶ライトバルブ40B,40G,40Rは、電圧無印加状態で白/明(透過)状態、電圧印加状態で黒/暗(非透過)状態となるノーマリーホワイトモード、またはその逆のノーマリーブラックモードで駆動され、印加電圧値に応じて明暗間の階調がアナログ制御される。液晶ライトバルブ40Bは、入射されたB光を表示画像データに基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。液晶ライトバルブ40Gは、入射されたG光を表示画像データに基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。液晶ライトバルブ40Rは、入射されたR光を表示画像データに基づいて光変調し、光学像を内包した変調光を射出する。   The liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R are composed of a glass substrate on which pixel electrodes and switching elements for driving the thin film transistors and thin film diodes are formed in a matrix, and a glass substrate on which a common electrode is formed over the entire surface. This is an active matrix liquid crystal display element in which a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal is sandwiched between them and a polarizing plate is arranged on the outer surface. The liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R are normally white mode in which white / bright (transmission) state is applied when no voltage is applied, and black / dark (non-transmission) state is applied when voltage is applied, or vice versa. The gradation between light and dark is analog controlled according to the applied voltage value. The liquid crystal light valve 40B optically modulates the incident B light based on the display image data, and emits modulated light including an optical image. The liquid crystal light valve 40G optically modulates the incident G light based on the display image data, and emits modulated light including an optical image. The liquid crystal light valve 40R optically modulates incident R light based on display image data, and emits modulated light including an optical image.

クロスダイクロイックプリズム50は、4つの直角プリズムが貼り合わされた構造からなり、その内部には、B光を反射する誘電体多層膜52(B光反射ダイクロイック膜)およびR光を反射する誘電体多層膜51(R光反射ダイクロイック膜)が断面X字状に形成されている。そして、液晶ライトバルブ40GからのG光を透過し、液晶ライトバルブ40RからのR光と液晶ライトバルブ40BからのB光とを反射させてこれらの3色の光を合成し、カラー画像を形成する。   The cross dichroic prism 50 has a structure in which four right-angle prisms are bonded to each other, and a dielectric multilayer film 52 (B light reflecting dichroic film) that reflects B light and a dielectric multilayer film that reflects R light are included therein. 51 (R light reflecting dichroic film) is formed in an X-shaped cross section. Then, the G light from the liquid crystal light valve 40G is transmitted, the R light from the liquid crystal light valve 40R and the B light from the liquid crystal light valve 40B are reflected, and these three colors of light are combined to form a color image. To do.

リレーレンズ60は、クロスダイクロイックプリズム50で合成された液晶ライトバルブ40B,40G,40Rの光学像(光強度分布)を後段の液晶ライトバルブ80の画素面(光入射面)上に結像するものであり、液晶ライトバルブ40B,40G,40Rで形成された光束輝度分布を正確に液晶ライトバルブ80に伝達する。リレーレンズ60は、開口絞りに対して略対称に配置された前段レンズ群、後段レンズ群からなる等倍結像レンズである。また、液晶の視野角特性を考慮して両側テレセントリック特性を有することが望ましい。前段レンズ群、後段レンズ群は、複数の凸レンズおよび凹レンズを含んで構成されているが、レンズの形状、大きさ、配置間隔および枚数、テレセントリック性、倍率その他のレンズ特性は、要求される特性によって適宜変更され得るものである。   The relay lens 60 forms an optical image (light intensity distribution) of the liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R synthesized by the cross dichroic prism 50 on a pixel surface (light incident surface) of the subsequent liquid crystal light valve 80. The luminous flux distribution formed by the liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R is accurately transmitted to the liquid crystal light valve 80. The relay lens 60 is an equal-magnification imaging lens composed of a front lens group and a rear lens group arranged substantially symmetrically with respect to the aperture stop. In addition, it is desirable to have both-side telecentric characteristics in consideration of the viewing angle characteristics of the liquid crystal. The front lens group and the rear lens group are configured to include a plurality of convex lenses and concave lenses. The shape, size, arrangement interval and number of lenses, telecentricity, magnification, and other lens characteristics depend on required characteristics. It can be appropriately changed.

液晶ライトバルブ80は、上述した液晶ライトバルブ40B,40G,40Rと同様の構成を有する透過型液晶ライトバルブである。液晶ライトバルブ40B,40G,40Rの光学像の輝度をさらに変調するためのものである。そして、輝度変調された画像光が投写レンズ100に入射され、投写レンズ100に入射された光束は、投写レンズ100を介してスクリーン200(被投写面)上に拡大表示される。   The liquid crystal light valve 80 is a transmissive liquid crystal light valve having the same configuration as the liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R described above. This is for further modulating the luminance of the optical images of the liquid crystal light valves 40B, 40G, and 40R. Then, the luminance-modulated image light is incident on the projection lens 100, and the light beam incident on the projection lens 100 is enlarged and displayed on the screen 200 (projection surface) via the projection lens 100.

以下、上記構成の投写型画像表示装置において、色変調ライトバルブ40と輝度変調ライトバルブ80との位置調整方法について説明する。
ここでは、位置調整方法について、図2のフローチャートを参照しつつ工程順を追って説明する。またそれと同時に、各種位置ズレとモアレパターンとの関係に関するシミュレーション結果を図4〜図9に示す。
Hereinafter, a method of adjusting the position of the color modulation light valve 40 and the luminance modulation light valve 80 in the projection type image display apparatus having the above configuration will be described.
Here, the position adjustment method will be described step by step with reference to the flowchart of FIG. At the same time, simulation results regarding the relationship between various positional deviations and moire patterns are shown in FIGS.

なお、以下の説明に登場する回転の形態を表す「roll」、「yow」、「pitch」の意味は図3に示す通りである。すなわち、「roll」は光軸を回転軸とする表示面内での回転(z軸を回転軸とする回転)、「yow」および「pitch」はともに光軸に直交する方向を回転軸とし、回転軸同士が互いに直交する回転(「yow」:y軸を回転軸とする回転、「pitch」:x軸を回転軸とする回転)、である。   Note that the meanings of “roll”, “yow”, and “pitch” representing the form of rotation appearing in the following description are as shown in FIG. That is, “roll” is a rotation within the display surface with the optical axis as the rotation axis (rotation with the z axis as the rotation axis), and “yow” and “pitch” are both the rotation axis in the direction perpendicular to the optical axis, The rotation axes are orthogonal to each other ("yow": rotation with the y axis as the rotation axis, "pitch": rotation with the x axis as the rotation axis).

まず最初に、輝度変調ライトバルブ80をroll方向に回転させ、モアレを発生させる(図2のステップS1、モアレパターン増大工程)。
このとき、シミュレーション上は正規の位置からroll方向に回転させ、意図的にモアレを発生させることになるが、実際の光学系上ではライトバルブのわずかな位置ズレに起因して最初からモアレが発生していることが十分に考えられる。ところが、位置ズレが小さければモアレパターン(縞)の出現本数は少ないが、その状態から輝度変調ライトバルブ80をroll方向に適度に回転させることによって、モアレパターン(縞)の出現本数を増やすことができる。これにより、以下の工程でのモアレのパターン変化がより見えやすくなり、位置ズレの有無や程度を的確に判断できるようになる。
なお、上記工程に先行あるいは並行して、モアレパターンが最も明瞭に見えるように、輝度変調ライトバルブ80を光軸に沿って前後させる。これは、色変調ライトバルブ40の像がほぼ輝度変調ライトバルブ80上に結像するようにするためのフォーカス合わせである。色変調ライトバルブ40の像が輝度変調ライトバルブ80上でデフォーカス状態にあると、色変調ライトバルブ40の画素格子像はボケてしまい、輝度変調ライトバルブ80の画素格子との間に発生するモアレパターンも不明瞭なボケたものとなる。この結果、正確な位置調整が困難になる。一方、フォーカスが合っていると、モアレパターンは明瞭なくっきりとしたものとなり、位置調整が容易になる。
なお、ここで言うモアレパターンの明瞭・不明瞭とは、モアレパターンの可視度(visibility)とほぼ同義の表現であると理解されたい。
図4は、輝度変調ライトバルブ80をroll方向に0.5°回転させたときのモアレのパターンMを示している。
First, the luminance modulation light valve 80 is rotated in the roll direction to generate moire (step S1, FIG. 2 moire pattern increasing step).
At this time, in the simulation, the moiré is intentionally generated by rotating in the roll direction from the normal position, but the moiré is generated from the beginning on the actual optical system due to the slight displacement of the light valve. It is thought that it is doing enough. However, if the positional deviation is small, the number of appearing moire patterns (stripes) is small, but the number of appearing moire patterns (stripes) can be increased by appropriately rotating the luminance modulation light valve 80 in the roll direction from that state. it can. As a result, the moire pattern change in the following process can be more easily seen, and it is possible to accurately determine whether or not there is a positional deviation.
Prior to or in parallel with the above process, the luminance modulation light valve 80 is moved back and forth along the optical axis so that the moire pattern can be seen most clearly. This is a focus adjustment so that the image of the color modulation light valve 40 is formed almost on the luminance modulation light valve 80. When the image of the color modulation light valve 40 is in a defocused state on the luminance modulation light valve 80, the pixel grid image of the color modulation light valve 40 is blurred and is generated between the pixel grid of the luminance modulation light valve 80. The moire pattern is also unclear. As a result, accurate position adjustment becomes difficult. On the other hand, when in focus, the moire pattern is clear and clear, and position adjustment is easy.
It should be understood that the clear / unclear moiré pattern referred to here is an expression that is almost synonymous with the visibility of the moiré pattern.
FIG. 4 shows a moire pattern M when the luminance modulation light valve 80 is rotated by 0.5 ° in the roll direction.

以下、図4に示したモアレのパターンMがroll回転以外の位置ズレによってどのように変化するかをシミュレーションする。したがって、以下に示す図5〜図9は、全て輝度変調ライトバルブ80をroll方向に0.5°回転させた状態を前提としている。
まず、モアレのパターンの歪み状態を観察しながら、リレーレンズ60のワーキング・ディスタンス(色変調ライトバルブ40からリレーレンズ60までの距離、Working Distance, 以下、WDと略記する)を調整し、歪みが最も小さくなるようにする(図2のステップS2、光軸方向位置調整工程)。
リレーレンズのWDのずれはその各種収差特性に影響を与えるが、本発明者はそのうち歪曲収差への影響に着目した。WDが適正値からわずかにずれただけでも歪曲収差が変化し、それに伴ってモアレパターンも変化する。図5はWDを適正値+1.2mmに設定したときのモアレのパターンMを示している。この図に示す通り、WDがずれるとモアレ縞が大きく歪むことがわかる。また、図示は省略するが、本発明者は本条件におけるモアレのパターンを実際の光学系でも確認しており、シミュレーション結果と良く一致している。
すなわち、モアレのパターンが図5に示すように歪んでいたならば、図4の理想状態に近づけるべく歪みが最も小さくなる状態になるまでリレーレンズ60のWDを調整する。
Hereinafter, it is simulated how the moire pattern M shown in FIG. 4 changes depending on the positional deviation other than the roll rotation. Accordingly, FIGS. 5 to 9 shown below all assume a state in which the luminance modulation light valve 80 is rotated by 0.5 ° in the roll direction.
First, while observing the distortion state of the moire pattern, the working distance of the relay lens 60 (the distance from the color modulation light valve 40 to the relay lens 60, hereinafter abbreviated as WD) is adjusted. (Step S2 in FIG. 2, optical axis direction position adjusting step).
Although the WD shift of the relay lens affects various aberration characteristics, the inventor has focused attention on the influence on the distortion aberration. Even if the WD slightly deviates from the appropriate value, the distortion aberration changes, and the moire pattern also changes accordingly. FIG. 5 shows a moire pattern M when WD is set to an appropriate value +1.2 mm. As shown in this figure, it can be seen that the moiré fringes are greatly distorted when the WD shifts. Although illustration is omitted, the present inventor has confirmed the moire pattern under this condition even in an actual optical system, which is in good agreement with the simulation result.
That is, if the moire pattern is distorted as shown in FIG. 5, the WD of the relay lens 60 is adjusted until the distortion becomes the smallest to bring it closer to the ideal state of FIG.

次に、モアレのパターンの傾き状態を観察しながら、リレーレンズ60の近軸倍率を調整し、傾きが最も小さくなるようにする(図2のステップS3、リレー倍率調整工程)。
本発明者はリレーレンズの近軸倍率のわずかな変化に伴い、モアレ縞の傾きが大きく変化することに着目した。図6はリレーレンズの近軸倍率を0.999倍、図7はリレーレンズの近軸倍率を1.000倍(適正値)、図8はリレーレンズの近軸倍率を1.001倍にそれぞれ設定したときのモアレのパターンMを示している。これらの図に示す通り、リレーレンズの近軸倍率が適正値からずれると、モアレ縞が大きく傾くことがわかる。
すなわち、モアレのパターンが図6や図8に示すように傾いていたならば、図7のように傾きが最も小さくなる状態になるまでリレーレンズ60の近軸倍率を調整する。
なお、本来の理想的な設定倍率が0.999倍であるような場合には、図6のモアレ縞の傾きに近づけるように近軸倍率を調整してやればよい。
上記した近軸倍率の調整はリレーレンズ60内部の所定のレンズ間隔の調整により行われる。この所定のレンズ間隔としては、間隔を変化させても結像性能に与える影響は小さいながら、倍率を変化させやすい間隔が選ばれる。また、リレーレンズ60にはそのための調整リング等が設けられている。
Next, while observing the inclination state of the moire pattern, the paraxial magnification of the relay lens 60 is adjusted so that the inclination is minimized (step S3 in FIG. 2, relay magnification adjustment step).
The inventor has paid attention to the fact that the inclination of the moire fringes changes greatly with a slight change in the paraxial magnification of the relay lens. 6 shows the relay lens paraxial magnification of 0.999 times, FIG. 7 shows the relay lens paraxial magnification of 1.000 times (appropriate value), and FIG. 8 shows the relay lens paraxial magnification of 1.001 times. A moire pattern M when set is shown. As shown in these figures, it can be seen that when the paraxial magnification of the relay lens deviates from an appropriate value, moire fringes are greatly inclined.
That is, if the moire pattern is tilted as shown in FIGS. 6 and 8, the paraxial magnification of the relay lens 60 is adjusted until the tilt becomes the smallest as shown in FIG.
When the original ideal set magnification is 0.999 times, the paraxial magnification may be adjusted so as to approach the inclination of the moire fringes in FIG.
The paraxial magnification adjustment described above is performed by adjusting a predetermined lens interval inside the relay lens 60. As the predetermined lens interval, an interval at which the magnification can be easily changed is selected while the influence on the imaging performance is small even if the interval is changed. The relay lens 60 is provided with an adjustment ring for that purpose.

次に、モアレのパターンが明瞭に見える領域の大きさや位置を観察しながら、輝度変調ライトバルブ80のyow方向の回転位置およびpitch方向の回転位置を調整し、画面全体でモアレのパターンが全体的に均一かつ明瞭に見えるようにする(図2のステップS4、平行度調整工程)。
例えば輝度変調ライトバルブ80が適正位置からpitch方向に回転していた(ずれていた)とすると、色変調ライトバルブ40の像がpitch方向の上下でデフォーカス状態となり、その中間位置ではフォーカスが合った状態となる。この結果、図9に示すように、例えば画面の中央付近ではモアレのパターンが明瞭に見える(領域:Ma)が、画面の上下では不明瞭に見える状態(領域:Mb)となる。また、輝度変調ライトバルブ80が適正位置からyow方向に回転していた(ずれていた)とすると、色変調ライトバルブ40の像がyow方向の左右でデフォーカス状態となり、例えば画面の中央付近では明瞭に見えるが、画面の左右では不明瞭な状態となる。
したがって、モアレのパターンの画面内での明瞭さ(visibility)の分布とその分布が動く方向を観察しながら輝度変調ライトバルブ80をyow方向あるいはpitch方向に回転させることによって、画面内で明瞭さ(visibility)の分布ができるだけ均一になるまでyow方向あるいはpitch方向の回転位置を調整する。
Next, while observing the size and position of the area where the moire pattern can be clearly seen, adjust the rotational position of the brightness modulation light valve 80 in the yow direction and the rotational position in the pitch direction, so that the moire pattern is entirely displayed on the entire screen. (Step S4 in FIG. 2, parallelism adjustment step).
For example, if the luminance modulation light valve 80 is rotated (shifted) from the appropriate position in the pitch direction, the image of the color modulation light valve 40 is defocused in the vertical direction of the pitch direction, and is in focus at the intermediate position. It becomes a state. As a result, as shown in FIG. 9, for example, the moire pattern is clearly visible near the center of the screen (region: Ma), but is unclear at the top and bottom of the screen (region: Mb). If the luminance modulation light valve 80 is rotated (shifted) from the proper position in the yow direction, the image of the color modulation light valve 40 is defocused on the left and right in the yow direction. For example, near the center of the screen. It looks clear, but it is unclear on the left and right sides of the screen.
Accordingly, the brightness modulation light valve 80 is rotated in the yow direction or the pitch direction while observing the distribution of the visibility of the moiré pattern in the screen and the direction in which the distribution moves. Adjust the rotation position in the yow direction or the pitch direction until the visibility distribution is as uniform as possible.

次に、モアレのパターンが見えなくなるように、輝度変調ライトバルブ80のroll方向の回転位置を調整する(図2のステップS5、回転相対位置調整工程)。
シミュレーション上は輝度変調ライトバルブの適正位置が既にわかっているため、ステップS1で輝度変調ライトバルブをroll方向に0.5°回転させたものを元に戻すだけでモアレを消すことができる。一方、実際の光学系では、モアレのパターンが最も見えにくくなる位置まで輝度変調ライトバルブをroll方向に回転させればよい。その結果、例えばステップS1で回転させた角度以上、輝度変調ライトバルブをroll方向に回転させる必要がある場合も考えられる。
Next, the rotational position in the roll direction of the luminance modulation light valve 80 is adjusted so that the moire pattern is not visible (step S5 in FIG. 2, rotational relative position adjustment step).
Since the proper position of the luminance modulation light valve is already known in the simulation, the moire can be eliminated by simply returning the luminance modulation light valve rotated by 0.5 ° in the roll direction in step S1. On the other hand, in an actual optical system, the luminance modulation light valve may be rotated in the roll direction to a position where the moiré pattern is most difficult to see. As a result, there may be a case where it is necessary to rotate the luminance modulation light valve in the roll direction, for example, more than the angle rotated in step S1.

最後に、モアレが消えたところで色変調ライトバルブ40と輝度変調ライトバルブ80のそれぞれに水平・垂直調整用パターンを表示しつつ、色変調ライトバルブ40と輝度変調ライトバルブ80の水平方向(x方向)の位置、垂直方向(y方向)の位置をそれぞれ調整する(図2のステップS6、水平・垂直位置調整工程)。
以上により、色変調ライトバルブ40と輝度変調ライトバルブ80との位置合わせが完了する。
Finally, when the moire disappears, the horizontal and vertical adjustment patterns are displayed on the color modulation light valve 40 and the luminance modulation light valve 80, respectively, while the horizontal direction (x direction) of the color modulation light valve 40 and the luminance modulation light valve 80 is displayed. ) Position and vertical position (y direction) are respectively adjusted (step S6 in FIG. 2, horizontal / vertical position adjusting step).
Thus, the alignment between the color modulation light valve 40 and the luminance modulation light valve 80 is completed.

本実施形態の色変調ライトバルブ40と輝度変調ライトバルブ80の位置調整方法は、輝度変調ライトバルブ80をroll方向に回転させて意図的にモアレが多く発生した状態を作っておき、その上でモアレのパターンの変化状態を観察しながら、リレーレンズ60のWDや倍率、色変調ライトバルブ40と輝度変調ライトバルブ80の面内回転位置や平行度の調整等を行うものである。そして、モアレのパターンの変化状態を観察することで、従来困難であった平行度の調整を的確に行うことができるため、色変調ライトバルブ40と輝度変調ライトバルブ80とを高精度に位置合わせすることができる。   The position adjustment method of the color modulation light valve 40 and the luminance modulation light valve 80 of the present embodiment is such that a state in which a lot of moire is intentionally generated by rotating the luminance modulation light valve 80 in the roll direction is prepared. The WD and magnification of the relay lens 60, the in-plane rotation positions and the parallelism of the color modulation light valve 40 and the luminance modulation light valve 80, and the like are adjusted while observing the change state of the moire pattern. By observing the change state of the moire pattern, it is possible to accurately adjust the parallelism, which has been difficult in the past, so that the color modulation light valve 40 and the luminance modulation light valve 80 are aligned with high accuracy. can do.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態で例示した投写型画像表示装置の各光学系の具体的な構成については適宜変更が可能である。また、リレーレンズを光軸方向に移動させて調整する例、輝度変調ライトバルブを回転させて調整する例で説明したが、色変調ライトバルブ、リレーレンズ、輝度変調ライトバルブの3つの光学系間の相対的な位置が合えばよいため、上記の例以外、例えば色変調ライトバルブや輝度変調ライトバルブを光軸方向に移動させたり、色変調ライトバルブを回転させたりして調整する方法でも良い。また、ライトバルブの位置調整を行う際には、入出射側の偏光子がライトバルブと一体となった状態でライトバルブの位置調整を行っても良い。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the specific configuration of each optical system of the projection type image display apparatus exemplified in the above embodiment can be appropriately changed. Further, the example of adjusting by moving the relay lens in the optical axis direction and the example of adjusting by rotating the luminance modulation light valve have been described, but between the three optical systems of the color modulation light valve, the relay lens, and the luminance modulation light valve. Therefore, other than the above example, for example, a method of adjusting the color modulation light valve or the luminance modulation light valve by moving the color modulation light valve in the optical axis direction or rotating the color modulation light valve may be used. . Further, when adjusting the position of the light valve, the position of the light valve may be adjusted in a state in which the polarizer on the incident / exit side is integrated with the light valve.

本発明の一実施形態の投写型表示装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the projection type display apparatus of one Embodiment of this invention. 本実施形態の位置調整方法を工程順に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the position adjustment method of this embodiment in process order. 輝度変調ライトバルブの回転の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the form of rotation of a brightness modulation light valve. 輝度変調ライトバルブをroll回転させたときのモアレのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a moire when rolling the brightness | luminance modulation light valve. リレーレンズのWDを変化させたときのモアレのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a moire when changing WD of a relay lens. リレーレンズの倍率を変化させたときのモアレのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a moire when changing the magnification of a relay lens. リレーレンズの倍率が適正値であるときのモアレのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a moire when the magnification of a relay lens is an appropriate value. リレーレンズの倍率を変化させたときのモアレのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a moire when changing the magnification of a relay lens. 輝度変調ライトバルブがpitch方向にずれているときのモアレのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a moire when the brightness | luminance modulation light valve has shifted | deviated to the pitch direction.

符号の説明Explanation of symbols

1…投写型画像表示装置(プロジェクタ)、10…光源、40,40R,40G,40B…色変調ライトバルブ(第1光変調素子)、60…リレーレンズ(リレー光学系)、80…輝度変調ライトバルブ(第2光変調素子)、100…投写レンズ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projection type image display apparatus (projector), 10 ... Light source, 40, 40R, 40G, 40B ... Color modulation light valve (first light modulation element), 60 ... Relay lens (relay optical system), 80 ... Brightness modulation light Valve (second light modulation element), 100... Projection lens.

Claims (4)

光源と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有し、前記光源から射出された光を変調する第1光変調素子と、光伝搬特性を独立に制御可能な複数の画素を有し、前記第1光変調素子から射出された光を変調する第2光変調素子と、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との間に配置され、前記第1光変調素子による光学像を前記第2光変調素子上に結像するリレー光学系と、が備えられた画像表示装置における前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との位置調整方法であって、
前記第1光変調素子と前記リレー光学系と前記第2光変調素子との光軸方向の相対位置をずらしながらモアレのパターンの変化を観察することによって、前記第1光変調素子と前記リレー光学系と前記第2光変調素子との光軸方向の相対位置を調整する光軸方向位置調整工程と、
前記光軸方向位置調整工程の後に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との相対位置をずらしながら前記モアレのパターンの変化を観察することによって、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との平行度を調整する平行度調整工程と、
前記平行度調整工程の後に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との回転相対位置をずらしながら前記モアレをなくすことによって、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との回転相対位置を調整する回転相対位置調整工程と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置における第1光変調素子と第2光変調素子の位置調整方法。
A light source and a plurality of pixels whose light propagation characteristics can be independently controlled; a first light modulation element which modulates light emitted from the light source; and a plurality of pixels whose light propagation characteristics can be independently controlled. And a second light modulation element that modulates light emitted from the first light modulation element, and disposed between the first light modulation element and the second light modulation element. A relay optical system that forms an optical image on the second light modulation element; and a method for adjusting the position of the first light modulation element and the second light modulation element in an image display device comprising:
By observing a change in moire pattern while shifting the relative positions of the first light modulation element, the relay optical system, and the second light modulation element in the optical axis direction, the first light modulation element and the relay optical An optical axis direction position adjusting step for adjusting a relative position of the system and the second light modulation element in the optical axis direction;
After the optical axis direction position adjusting step, by observing a change in the moire pattern while shifting the relative position between the first light modulation element and the second light modulation element, the first light modulation element and the second light modulation element A parallelism adjustment step of adjusting the parallelism with the second light modulation element;
After the parallelism adjustment step, the first light modulation element and the second light modulation element are eliminated by eliminating the moire while shifting the rotational relative positions of the first light modulation element and the second light modulation element. A rotation relative position adjustment step for adjusting the rotation relative position of
A method for adjusting the position of the first light modulation element and the second light modulation element in the image display device.
前記光軸方向位置調整工程の前に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との回転相対位置をずらすことによって、前記モアレのパターンの出現本数を増大させるモアレパターン増大工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置における第1光変調素子と第2光変調素子の位置調整方法。   Before the optical axis direction position adjusting step, a moire pattern increasing step of increasing the number of appearance of the moire pattern by shifting the rotational relative positions of the first light modulating element and the second light modulating element The position adjustment method of the 1st light modulation element and the 2nd light modulation element in the image display apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記光軸方向位置調整工程の後に、前記リレー光学系の倍率をずらしながら前記モアレのパターンの変化を観察することによって、前記リレー光学系の倍率を調整するリレー倍率調整工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置における第1光変調素子と第2光変調素子の位置調整方法。   After the optical axis direction position adjustment step, further comprising a relay magnification adjustment step of adjusting the magnification of the relay optical system by observing a change in the moire pattern while shifting the magnification of the relay optical system. The position adjustment method of the 1st light modulation element and the 2nd light modulation element in the image display apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記回転相対位置調整工程の後に、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子のそれぞれに水平・垂直調整用パターンを表示して、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との水平・垂直位置を調整する水平・垂直位置調整工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像表示装置における第1光変調素子と第2光変調素子の位置調整方法。   After the rotation relative position adjustment step, a horizontal / vertical adjustment pattern is displayed on each of the first light modulation element and the second light modulation element, and the first light modulation element, the second light modulation element, The first light modulation element and the second light modulation in the image display device according to claim 1, further comprising a horizontal / vertical position adjustment step of adjusting a horizontal / vertical position of the image display device. Element position adjustment method.
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