JP2008197185A - Image forming unit, image composition unit and image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、フロントプロジェクターやリヤープロジェクター等に使用する画像形成ユニットと、各色の画像光を合成する画像合成ユニット及びそれを使用した画像投射装置、特に画像形成ユニットの剛性を高めるとともに温度変化による光学特性の劣化を防止して高品質の画像を得ることに関するものである。 The present invention relates to an image forming unit used for a front projector, a rear projector, and the like, an image composition unit for synthesizing image light of each color, and an image projection apparatus using the image formation unit, and in particular, to increase rigidity of the image formation unit and optically change due to temperature change. The present invention relates to obtaining a high-quality image by preventing deterioration of characteristics.
特許文献1に示すように、光源からの光を赤、青、緑の光に分離する光学手段と、分離した各色の光を透過して反射型液晶パネルに入射し、反射型液晶パネルで変調された光を反射して光合成プリズムに入射する反射型偏光素子と、光合成プリズムで合成された映像をスクリーンに投射して画像を表示する投射レンズを有する画像投射装置が使用されている。
As shown in
この画像投射装置においては、赤、青、緑の色の映像光2がスクリーン上で重なるように反射型偏光素子と反射型液晶パネル及び光合成プリズムの位置を調整して接着剤等で固定している。この位置調整されて固定された反射型偏光素子と反射型液晶パネル及び光合成プリズムの位置が外気等の温度変化によりずれるとスクリーンに投影された画像の重ね合わせがずれてしまう。
In this image projection apparatus, the positions of the reflective polarizing element, the reflective liquid crystal panel, and the light combining prism are adjusted and fixed with an adhesive or the like so that the
この投影された画像の重ね合わせのずれを防止するため、特許文献2に示された光学装置は、図15に示すように、線膨張係数が10×10−6(/K)以下のガラス材料やステンレス又はコバール(FeNiCo)で三角柱状に形成された固定プレート100の3つの側面のうち、第1側面を光合成プリズム101の光入射面への接合面とし、第2側面を反射型偏光素子102の取付面とし、第3側面を反射型液晶パネル103の取付面とし、反射型偏光素子102と反射型液晶パネル103とをそれぞれ一定間隔を隔てた上下2枚の固定プレート100を介して光合成プリズム101の対応する光入射面に固定している。
特許文献1に示された光学装置は固定プレート100にガラス材料やステンレス又はコバールを使用しているが、赤、青、緑の光に対応する反射型偏光素子102と反射型液晶パネル103を光合成プリズム101に固定するため、6枚の固定プレート100を必要とし、各固定プレート100の線膨張係数が違うと温度変化により変形して光合成プリズムで合成した画像に色ずれが生じる可能性がある。
The optical device disclosed in
また、反射型偏光素子102と反射型液晶パネル103及び光合成プリズム101をそれぞれ2枚の固定プレート100の取付面に固定するとき、個々の固定プレート100毎に正確な位置合わせを行う必要であり、組み付けが容易でないとともに、多くの固定プレート100を使用するためコスト高になってしまう。
In addition, when the reflective polarizing element 102, the reflective
また、光合成プリズム101は光の入射面を固定プレート100の取付面に取り付けるため、接着領域を入射面に設ける必要があり、光合成プリズムが大型化して高価になってしまう。
Further, since the
この発明は、このような短所を改善し、簡単な構成で温度変化による部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形あるいはストレスを軽減して、赤、青、緑の光をずれを生じさせないで合成するとともに共に、容易に組み立てられる画像形成ユニットと画像合成ユニット及び画像投射装置を提供することを目的とするものである。 The present invention improves such disadvantages and reduces distortion, deformation, or stress due to differences in the coefficient of thermal expansion of components due to temperature changes with a simple configuration, causing red, blue, and green light to shift. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming unit, an image synthesizing unit, and an image projection apparatus that can be easily assembled together without being combined.
この発明の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、前記光路分離素子で反射した画像光を透過して出射する透光性部材と、角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された1対の支持部材とを有し、前記1対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記1対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする。 The image forming unit according to the present invention includes a reflection type light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in pixel units according to an image signal, and transmits the illumination light of a predetermined wavelength band and transmits the reflection type light modulation. An optical path separating element that reflects the image light that is incident on the element and modulated and reflected by the reflective light modulating element; a translucent member that transmits and emits the image light reflected by the optical path separating element; and an angle of 45 A pair of support members formed in a triangular prism shape having two apex angles of degrees, and both ends of the optical path separation element are fixed to the inclined surfaces of the pair of support members, and the pair of support members Both ends of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the member, and both ends of the translucent member are fixed to the other surface.
この発明の第2の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を透過する透光性部材と、前記透光性部材を透過した照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された1対の支持部材とを有し、前記1対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記1対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする。 A second image forming unit according to the present invention includes a reflective light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in units of pixels in accordance with an image signal, and translucency that transmits illumination light in a predetermined wavelength band. A member, an optical path separating element that reflects the illumination light transmitted through the translucent member, enters the reflective light modulation element, and transmits the image light that is modulated and reflected by the reflective light modulation element; A pair of support members formed in a triangular prism shape having two apex angles of 45 degrees, and both ends of the optical path separation element are fixed to the inclined surfaces of the pair of support members, and the pair of support members Both ends of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the support member, and both ends of the translucent member are fixed to the other surface.
前記支持部材は、光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することが望ましい。 The support member is preferably made of optical glass or ceramic or low expansion alloy having a linear expansion coefficient substantially the same as that of optical glass.
また、前記反射型光変調素子と光路分離素子及び透光性部材のいずれか1つ若しくは2つ又は全てを中間支持部材を介して前記1対の支持部材に固定すると良い。さらに、前記光路分離素子を支持する中間支持部材をすると良い。 Further, any one, two or all of the reflection type light modulation element, the optical path separation element and the translucent member may be fixed to the pair of support members via an intermediate support member. Furthermore, an intermediate support member that supports the optical path separation element may be used.
また、前記反射型光変調素子と光路分離素子と透光性部材及び1対の支持部材で囲まれた内部空間は密封することが望ましい。この密封された内部空間に透光性を有する液体を充填すると良い。 The internal space surrounded by the reflective light modulation element, the optical path separation element, the translucent member, and the pair of support members is preferably sealed. This sealed internal space may be filled with a light-transmitting liquid.
また、前記透光性部材の光の入射面側又は出射面に偏光子を配置すると良い。 Further, a polarizer may be disposed on the light incident surface side or the light exit surface of the translucent member.
この発明の第3の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする。また、前記透光性プリズム部材の出射面側に偏光子を配置すると良い。 A third image forming unit according to the present invention includes a reflective light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in pixel units according to an image signal, and transmits the illumination light in a predetermined wavelength band to reflect the light. An optical path separation element that reflects image light that is incident on the reflective light modulation element and modulated and reflected by the reflective light modulation element, and a translucent prism formed in a triangular prism shape having two apex angles of 45 degrees The optical path separating element is fixed to the inclined surface of the translucent prism member, and both end portions of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the translucent prism member. It is characterized by. A polarizer may be disposed on the light exit surface side of the translucent prism member.
この発明の第4の画像形成ユニットは、画像信号に応じて画素単位で光を変調あるいは偏向する画像形成部を有する反射型光変調素子と、所定の波長帯域の照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする。また、前記透光性プリズム部材の入射面側に偏光子を配置すると良い。 A fourth image forming unit of the present invention includes a reflection type light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in pixel units according to an image signal, and reflects the illumination light in a predetermined wavelength band to reflect the reflection light. An optical path separating element that transmits the image light that is incident on the reflection type light modulation element and modulated and reflected by the reflection type light modulation element, and a translucent prism formed in a triangular prism shape having two apex angles of 45 degrees The optical path separating element is fixed to the inclined surface of the translucent prism member, and both end portions of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the translucent prism member. It is characterized by. A polarizer may be disposed on the incident surface side of the translucent prism member.
この発明の画像合成ユニットは、前記いずれかの画像形成ユニットを少なくとも2組と光合成プリズムとを有し、前記少なくとも2組の画像形成ユニットにはそれぞれ異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を光変調して画像光を出射し、前記光合成プリズムは、前記各画像形成ユニットから出射する画像光を合成して出射することを特徴とする。 The image composition unit of the present invention has at least two sets of any one of the image forming units and a light combining prism, and illumination lights having different wavelength bands are incident on the at least two sets of image forming units. Illumination light is modulated to emit image light, and the light combining prism combines and emits image light emitted from the image forming units.
前記画像形成ユニットと光合成プリズムを固定部材で連結することが望ましい。 It is desirable to connect the image forming unit and the light combining prism with a fixing member.
この発明の画像投射装置は、前記画像合成ユニットを有し、光源から出射された照明光を異なる波長帯域の光に分離し、分離した各色の光を前記画像合成ユニットに入射し、前記画像合成ユニットで入射した各色の光を変調し、変調された各色の光を合成して出射して投影面に画像を表示することを特徴とする。 The image projection apparatus of the present invention includes the image synthesis unit, separates the illumination light emitted from the light source into light of different wavelength bands, and enters the separated light of each color into the image synthesis unit, and the image synthesis The light of each color incident on the unit is modulated, the modulated light of each color is synthesized and emitted, and an image is displayed on the projection surface.
この発明は、三角柱状に形成された1対の支持部材を有し、光路分離素子と反射型光変調素子及び透光性部材を三角柱状に形成された1対の支持部材に固定したり、光路分離素子と反射型光変調素子を三角柱状に形成された透光性プリズム部材に固定するようにしたから、剛性を高めることができ、安定した保持精度を確保することができる。 The present invention has a pair of support members formed in a triangular prism shape, and fixes the optical path separation element, the reflective light modulation element, and the translucent member to the pair of support members formed in a triangular prism shape, Since the optical path separation element and the reflective light modulation element are fixed to the translucent prism member formed in a triangular prism shape, the rigidity can be increased and stable holding accuracy can be ensured.
また、支持部材を光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することにより、各構成部品の熱膨張率の差に起因する歪や変形、ストレスを軽減でき、安定した保持精度を確保することができる。 In addition, the support member is made of optical glass or ceramic having a linear expansion coefficient substantially the same as that of optical glass or a low expansion alloy, so that the distortion, deformation, and stress caused by the difference in thermal expansion coefficient of each component can be achieved. Can be reduced, and stable holding accuracy can be secured.
また、反射型光変調素子と光路分離素子と透光性部材及び1対の支持部材で囲まれた内部空間を密封することにより、空気中に浮遊したりする粉塵が内部に侵入することを防ぐことができ、光路分離素子や反射型光変調素子の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することを防いで光量の低下やフレアを防止でき、高品質の画像光を出射することができる。 In addition, by sealing the internal space surrounded by the reflective light modulation element, the optical path separation element, the translucent member, and the pair of support members, dust floating in the air is prevented from entering the inside. It can prevent dust from adhering to the surface that plays an important role in image formation of the optical path separation element and the reflection type light modulation element, and can prevent a decrease in light quantity and flare, and emit high quality image light. Can do.
さらに、密封した画像形成ユニットの内部に透光性を有する液体を充填することにより、光路分離素子や反射型光変調素子の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することをより確実に防ぐことができる。 Furthermore, by filling the inside of the sealed image forming unit with a light-transmitting liquid, it is more certain that dust will adhere to the surface of the optical path separation element or the reflection type light modulation element that has an important function for image formation. Can be prevented.
また、画像形成ユニットの出射面側に偏光子を設けることにより、照明光に偏光の乱れがあったり、あるいは反射型光変調素子で変調されずに戻っていくべき光が画像光となってコンラストを落としてしまう成分をカットすることができ、よりコントラスを向上することができる。 In addition, by providing a polarizer on the exit surface side of the image forming unit, the illumination light is disturbed in polarization, or the light that should return without being modulated by the reflective light modulation element is converted into image light. The component which drops can be cut, and contrast can be improved more.
また、安定した保持精度を確保された少なくとも2組の画像形成ユニットに、それぞれ異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を光変調して画像光を出射し、出射した画像光を光合成プリズムで合成することにより、異なる波長帯域の画像光を精度良く合成することができる。 In addition, illumination light of different wavelength bands is incident on at least two sets of image forming units that ensure stable holding accuracy, and the incident illumination light is modulated to emit image light. By combining with the light combining prism, it is possible to combine image light of different wavelength bands with high accuracy.
さらに、画像形成ユニットと光合成プリズムを固定部材で連結することにより、画像合成ユニットの剛性を高めることができとともに安定した保持精度を維持して、位置ずれのない良質な画像光を出射することができる。 Furthermore, by connecting the image forming unit and the light combining prism with a fixing member, it is possible to increase the rigidity of the image combining unit and maintain stable holding accuracy and emit high-quality image light without positional deviation. it can.
この画像合成ユニットを画像投射装置に使用することにより、良質な画像を安定して投影面に投射することができる。 By using this image synthesizing unit in the image projection apparatus, it is possible to stably project a good quality image on the projection surface.
図1はこの発明の画像形成ユニットの構成を示し、(a)は斜視図、(b)は側面図である。図に示すように、画像形成ユニット1は光路分離素子2と反射型光変調素子(ライトバルブ)3と透光性部材4及び1対の支持部材5を有する。光路分離素子2は、偏光分離膜や誘起多層膜を有するハーフミラーあるいはワイヤーグリッド偏光素子などで形成された光路分離部201を基板202に有する。反射型光変調素子3は、画素電極が形成されたバックプレーンとカバーガラスで封入された液晶パネルがセラミック基板やガラスエポキシ基板上に配置され、この基板を保持するホルダーなどで構成されている。
1A and 1B show a configuration of an image forming unit according to the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view and FIG. 1B is a side view. As shown in the figure, the
各支持部材5は、角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成されている。この支持部材5は光学ガラス(BK7)あるいは光学ガラスの線膨張係数7.5×10−6(/K)とほぼ同じ線膨張係数5.0〜8.0×10−6(/K)のセラミックや線膨張係数6.0〜8.0×10−6(/K)の低膨張合金で形成されている。
Each
1対の支持部材5は一定間隔だけ隔て配置され、この1対の支持部材5の傾斜面には有効な光路をさえぎらないように光路分離素子2の両端部が固定され、直交する一方の面には反射型光変調素子3の両端部が固定され、直交する他方の面には透光性部材4の両端部が固定されている。この支持部材5に対して光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4を固定する方法としては、ネジ止めによる機械的な結合でもよいが、接着剤による接合が好ましい。また、機械的な結合と接着剤による接合を併用しても良い。
The pair of
この画像形成ユニット1の光路分離素子2に照明光が入射すると、光路分離素子2は入射した照明光を透過して反射型光変調素子3に入射する。反射型光変調素子3は入射した照明光を画像信号に応じて画素単位に光変調し、変調された画像光を反射して光路分離素子2に入射する。光路分離素子2は入射した画像光を反射して透光性部材4に向けて出射する。透光性部材4は入射した画像光を透過して出射する。
When illumination light enters the optical
このように光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4を三角柱で形成した1対の支持部材2の各側面に固定するようにしたから、画像形成ユニット1の剛性を高めることができる。また、図1では光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4の端部を互いに離して支持部材2に固定した場合について示したが、必ずしも離す構成が必要ではなく、隣接密接させて構成しても良い。このように光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4の端部を互いに密着させると、より剛性を高めることができる。さらに、支持部材5の強度を高めるためにフレーム構成にしても良い。
As described above, since the optical
また、支持部材5を線膨張係数の小さい光学ガラスあるいは光学ガラスの線膨張係数とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金で形成することにより、温度による形状変化が小さく、各部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保できる。
Further, by forming the
前記説明では光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4を1対の支持部材5の側面に直接固定した場合について説明したが、光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4のいずれか、又は全てを中間支持部材を介して支持部材5に固定しても良い。例えば図2に示すように、光路分離素子2の外周面を中央部に開口を有する枠状の第1の中間支持部材6で保持し、反射型光変調素子3を第2の中間支持部材で保持し、第1の中間支持部材6を1対の支持部材5の傾斜面に固定し、第2の中間支持部材7を支持部材5の直交する一方の面に固定する。この第1の中間支持部材6と第2の中間支持部材7は支持部材5と線膨張係数が同じ材料で形成する。
In the above description, the case where the optical
このように中間支持部材6,7を介して光路分離素子2と反射型偏光素子3を1対の支持部材2に固定することにより、画像形成ユニット1の剛性をより高めることができる。また、光路分離素子2と反射型偏光素子3という重要な機能部品に直接ストレスが加えられないすみ、安定した画像形成ユニット1を形成することができる。さらに、光路分離素子2と反射型偏光素子3は材質が異なることことが一般であるが、材質に応じた接着剤を採用して中間支持部材6,7に接合し、中間支持部材6,7と支持部材5との接合にも適切な接着剤を用いることができ、より信頼性の高い画像形成ユニット1を得ることができる。また、光路分離素子2と反射型偏光素子3を支持部材7を中間支持部材6,7を介して支持部材5に固定しているから、光路分離素子2や反射型偏光素子3を交換可能な構造にすることもできる。
Thus, by fixing the optical
前記説明では、光路分離素子2の外周面を枠状の第1の中間支持部材6で保持した場合について説明したが、図3(a)の正面図と(b)の側面図に示すように、光路分離素子2の有効光路をさえぎらない外周部を枠状の第1の中間支持部材6で支持し、この第1の中間支持部材6を1対の支持部材5に固定しても良い。このように光路分離素子2の外周部を枠状の第1の中間支持部材6で保持することにより、光路分離素子2に偏光ビームスプリッタを採用した場合、必要最低限の光学的な機能を有する偏光分離部を形成すれば良く、高価な光路分離素子2を小さくしてコストダウンを図ることができる。なお、第1の中間支持部材6は枠状とは限らず、有効な光を画像に影響を与えない範囲で光路分離素子2の周辺を保持するようにしても良い。
In the above description, the case where the outer peripheral surface of the optical
また、第1の中間支持部材6と第2の中間支持部材7を支持部材5と線膨張係数が同じ材料で形成することにより、温度による第1の中間支持部材6と第2の中間支持部材7及び支持部材5の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保することができる。
Also, the first
さらに、図4(a)の正面図と(b)の側面図に示すように、1対の支持部材5に固定した光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4の相互の間、あるいは1対の支持部材5に第1の中間支持部材6を介して固定した光路分離素子2と1対の支持部材5に第2の中間支持部材7を介して固定した反射型光変調素子3及び透光性部材4との間を密封部材8で密封すると良い。この密封部材8としては、例えばシリコン系の比較的やわらかいゴム製のシール剤を使用する。ここで密封部材8としてシール剤に限らず、接着剤と兼ねて各構成部品同士を密接,接合しても良い。
Further, as shown in the front view of FIG. 4A and the side view of FIG. 4B, the optical
このように画像形成ユニット1を密封構造にすることにより、空気中に浮遊したりする粉塵が内部に侵入することを防ぐことができ、光路分離素子2や反射型光変調素子3の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することを防いで光量の低下やフレアを防止でき、高品質の画像光を出射することができる。
Thus, by forming the
さらに、密封部材8で密封した画像形成ユニット1の内部に透光性を有する液体を充填しても良い。この充填する液体としては、例えば、シリコン樹脂やグリセリンで良いが、画像形成ユニット1に要求される温度変化に耐え得るものが良い。この温度変化に対応させるため、光路をさえぎらない範囲で気泡を設けて膨張収縮のバッファとしても良いし、シール剤による膨張収縮の機構を設けて対応しても良い。
Further, the
このように密封部材8で密封した画像形成ユニット1内に透光性を有する液体を充填することにより、光路分離素子2や反射型光変調素子3の画像形成に重要な機能をする面に粉塵が付着することを確実に防ぐことができる。
In this way, by filling the
また、透光性部材4の入射側又は出射側のいずれか、例えば図4に示すように、透光性部材4の出射側に偏光子9を設けると良い。このように偏光子9を設けることにより、照明光に偏光の乱れがあったり、反射型光変調素子3で変調されなく、照明光と同じ方向に戻っていくべき光が画像光となってコンラストを落としてしまう成分を偏光子9でカットすることができ、よりコントラスを向上することができる。
Further, a polarizer 9 may be provided on either the incident side or the emission side of the
前記説明では1対の支持部材5に光路分離素子2と反射型光変調素子3及び透光性部材4を固定した場合について説明したが、図5(a)の正面図と(b)の側面図に示すように、角度45度の頂角を2つ有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材10を使用し、透光性プリズム部材10の傾斜面に光路分離素子2を固定し、直交する一方の面に反射型光変調素子3を固定し、直交する他方の面を表示面にしても良い。
In the above description, the case where the optical
このように透光性プリズム部材10に光路分離素子2と反射型光変調素子3を固定することにより、画像形成ユニット1の剛性をより高めることができる。
By fixing the optical
また、反射型光変調素子3を透光性プリズム部材10に固定する場合、反射型光変調素子3は、通常、カバーガラスがあるので、このカバーガラスを介して透光性プリズム部材10に密着配置し、図6に示すように、光路分離素子2の光路分離面201を透光性プリズム部材9の傾斜面に形成し、その上をガラスプレート11で挟み込み、接着剤などで空気界面をなくすと、透光性プリズム部材10との固定部に埃などが混入することを完全に防ぐことができる。また、光路分離素子2としてワイヤーグリッド偏光子を使用して光路分離面201が空気界面で機能するような場合、図7に示すように、光路分離面201の反対側である基板202側を透光性プリズム部材10に密接配置して接着すれば良い。このように空気界面をなくして埃などが混入することにより、偏光の乱れや乱反射、多重反射を防ぐことができ、よりコントラストの向上を図ることができる。
Further, when the reflective
また、反射型光変調素子3として液晶を用いる場合、反射型光変調素子3の前面に位相差板などの位相変調素子12が必要になることもある。このような場合、図8に示すように、反射型光変調素子3と位相変調素子12及び透光性プリズム部材10のそれぞれを密接配置すると良い。
Further, when a liquid crystal is used as the reflection type
また、透光性プリズム部材10の表示面に偏光子9を配置すると、画像光に含まれる照明光を偏光子9でカットすることでき、画像光のコントラストをより向上することができる。
If the polarizer 9 is disposed on the display surface of the
次に前記画像形成ユニット1を使用した画像合成ユニットについて説明する。画像合成ユニット20は、図9の構成図に示すように、2組の画像形成ユニット1a,1b及びダイクロイックプリズムなどの光合成プリズム21を有する。画像形成ユニット1aは、第1の波長帯域の照明光を入射し、入射した第1の波長帯域の光を画像信号に応じて光変調し、変調された光を画像光として出射する。画像形成ユニット1bは、第1の波長帯域と異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を画像信号に応じて光変調し、変調された画像光を出射する。光合成プリズム21は、画像形成ユニット1aから出射された画像光と画像形成ユニット1bから出射された画像光を合成して出射する。このようにして第1の波長帯域の画像光と第2の波長帯域の画像光を合成してカラー画像の画像光を出射することができる。例えば画像形成ユニット1aに緑(G)色の照明光を入射し、画像形成ユニット1bに青(B)色と赤(R)色の照明光を時分割で入射するとフルカラーの画像光を光合成プリズム21から出射することができる。
Next, an image composition unit using the
図9に示した画像合成ユニット20は、2組の画像形成ユニット1a,1bを有する場合について説明したが、図10の構成図に示すように、3組の画像形成ユニット1a,1b,1cを光合成プリズム21の3面の入射面に対向して配置し、各画像形成ユニット1a〜1cに異なる波長帯域、例えば緑(G)色と青(B)色と赤(R)色の照明光を入射して光変調し、光変調した画像光を光合成プリズム21で合成しても良い。
The
また、光合成プリズム21の各入射面に各画像形成ユニット1a〜1cを位置決めして、図11(a)の構成図に示すように、線膨張係数の小さいガラス部材やガラス部材とほぼ同じ線膨張係数を有するセラミックや低膨張合金などの固定部材22aで各画像形成ユニット1a〜1cの透光性部材4や透光性プリズム部材10の表示面と光合成プリズム21の各入射面とを画像光として利用される光束に影響を与えない範囲で接着剤で固定したり、図11(b)に示すように、各画像形成ユニット1a〜1cの1対の支持部材5や透光性プリズム部材10を挟み込む固定部材22bで光合成プリズム21に各画像形成ユニット1a〜1cを固定すると良い。このように光合成プリズム21に各画像形成ユニット1a〜1cを固定することにより、画像合成ユニット20の剛性を高めることができるとともに、温度変化による形状変化が小さく、部品の熱膨張に起因する歪や変形、ストレスを回避し、安定した保持精度を確保でき、合成光の温度変化による位置ずれを小さくすることができる。
Further, the
前記説明では画像形成ユニット1として、入射した照明光を光路分離素子2に入射し、光路分離素子2で入射した照明光を透過して反射型光変調素子3に入射し、反射型光変調素子3で入射した照明光を画像信号に応じて画素単位に光変調し、変調した画像光を反射して光路分離素子2に入射し、光路分離素子2で画像光を反射して透光性部材4を透過させて出射する場合を示したが、図12(a)の正面図と(b)の側面図に示す画像形成ユニット1Aのように、入射した照明光を透光性部材4に入射し、透光性部材4で入射した照明光を透過して光路分離素子2に入射し、光路分離素子2で照明光を反射して反射型光変調素子3に入射し、反射型光変調素子3で入射した照明光を画像信号に応じて画素単位に光変調し、変調した画像光を反射して光路分離素子2に入射し、光路分離素子2で画像光を透過して出射するようにしても良い。
In the above description, as the
そして、図13に示すように、3組の画像形成ユニット1Aa,1Ab,1Acを光合成プリズム21の3面の入射面に対向して配置して画像合成ユニット20aを構成し、各画像形成ユニット1Aa〜1Acに異なる波長帯域、例えば緑(G)色と青(B)色と赤(R)色の照明光を入射して光変調し、光変調した画像光を光合成プリズム21で合成しても良い。
Then, as shown in FIG. 13, three sets of image forming units 1Aa, 1Ab, and 1Ac are arranged facing the three incident surfaces of the
次に画像形成ユニット1a〜1cを有する画像合成ユニット20を使用した画像投影装置について説明する。画像投影装置30は、図14の概略構成図に示すように、光源31とレンズ32とダイクロックミラー33a,33bとミラー34と画像合成ユニット20及び投射レンズ35及びスクリーン36を有する。
Next, an image projection apparatus using the
この画像表示装置30でスクリーン36に画像を投影するときは、光源31から出射された照明光はレンズ31を介してダイクロックミラー33a,33bで赤、青、緑の光に分離し、分離した各色の光を画像合成ユニット20に入射し、入射した各色の光を画像形成ユニット1a〜1cで変調し、変調された各色の画像光を反射して光合成プリズム21で合成し、合成した画像光を投射レンズ35によりスクリーン36に投射して画像を表示する。この画像を表示するとき、画像合成ユニット20は温度変化があっても位置ずれを小さくした合成光を出射するから、良質な画像を安定して表示することができる。
When an image is projected onto the
1;画像形成ユニット、2;光路分離素子、3;反射型光変調素子、
4;透光性部材、5;支持部材、6;第1の中間支持部材、
7;第2の中間支持部材、8;密封部材、9;偏光子、10;透光性プリズム部材、
11;ガラスプレート、12;位相変調素子、画像投影装置、31;光源、
32;レンズ、33;ダイクロックミラー、34;ミラー35;投射レンズ、
36;スクリーン。
DESCRIPTION OF
4; translucent member; 5; support member; 6; first intermediate support member;
7; second intermediate support member, 8; sealing member, 9; polarizer, 10; translucent prism member,
11: Glass plate, 12: Phase modulation element, image projection device, 31: Light source,
32; Lens, 33; Dichroic mirror, 34;
36; screen.
Claims (15)
所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、
前記光路分離素子で反射した画像光を透過して出射する透光性部材と、
角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された1対の支持部材とを有し、
前記1対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記1対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。 A reflective light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in pixel units according to an image signal;
An optical path separation element that transmits illumination light of a predetermined wavelength band, enters the reflection type light modulation element, and reflects the image light modulated and reflected by the reflection type light modulation element;
A translucent member that transmits and emits image light reflected by the optical path separation element;
A pair of support members formed in a triangular prism shape having two apex angles of 45 degrees,
Both ends of the optical path separation element are fixed to the inclined surfaces of the pair of support members, both ends of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the pair of support members, and the other surface An image forming unit, wherein both ends of the translucent member are fixed to each other.
所定の波長帯域の照明光を透過する透光性部材と、
前記透光性部材を透過した照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、
角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された1対の支持部材とを有し、
前記1対の支持部材の傾斜面に前記光路分離素子の両端部を固定し、前記1対の支持部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定し、他方の面に前記透光性部材の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。 A reflective light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in pixel units according to an image signal;
A translucent member that transmits illumination light in a predetermined wavelength band;
An optical path separating element that reflects the illumination light transmitted through the translucent member and enters the reflective light modulation element, and transmits the image light modulated and reflected by the reflective light modulation element;
A pair of support members formed in a triangular prism shape having two apex angles of 45 degrees,
Both ends of the optical path separation element are fixed to the inclined surfaces of the pair of support members, both ends of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the pair of support members, and the other surface An image forming unit, wherein both ends of the translucent member are fixed to each other.
所定の波長帯域の照明光を透過して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を反射する光路分離素子と、
角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、
前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。 A reflective light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in pixel units according to an image signal;
An optical path separation element that transmits illumination light of a predetermined wavelength band, enters the reflection type light modulation element, and reflects the image light modulated and reflected by the reflection type light modulation element;
A translucent prism member formed in a triangular prism shape having two apex angles of 45 degrees, and
The optical path separating element is fixed to the inclined surface of the translucent prism member, and both end portions of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the translucent prism member. unit.
所定の波長帯域の照明光を反射して前記反射型光変調素子に入射し、前記反射型光変調素子で変調されて反射した画像光を透過する光路分離素子と、
角度45度の2つの頂角を有する三角柱状に形成された透光性プリズム部材とを有し、
前記透光性プリズム部材の傾斜面に前記光路分離素子を固定し、前記透光性プリズム部材の直交する一方の面に前記反射型光変調素子の両端部を固定したことを特徴とする画像形成ユニット。 A reflective light modulation element having an image forming unit that modulates or deflects light in pixel units according to an image signal;
An optical path separation element that reflects illumination light of a predetermined wavelength band and enters the reflection-type light modulation element, and transmits image light that is modulated and reflected by the reflection-type light modulation element;
A translucent prism member formed in a triangular prism shape having two apex angles of 45 degrees, and
The optical path separating element is fixed to the inclined surface of the translucent prism member, and both end portions of the reflective light modulation element are fixed to one orthogonal surface of the translucent prism member. unit.
前記少なくとも2組の画像形成ユニットにはそれぞれ異なる波長帯域の照明光を入射し、入射した照明光を光変調して画像光を出射し、
前記光合成プリズムは、前記各画像形成ユニットから出射する画像光を合成して出射することを特徴とする画像合成ユニット。 It has at least two sets of image forming units according to any one of claims 1 to 12 and a light combining prism,
The at least two sets of image forming units each receive illumination light of different wavelength bands, light-modulate the incident illumination light, and emit image light,
The image synthesizing unit, wherein the light synthesizing prism synthesizes and emits image lights emitted from the image forming units.
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