JP2009109878A - Image projection device and stereoscopic image projection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の映像表示素子から出力された映像読み出し光を合成して投射する映像投射装置、およびこれを備えた立体映像投射システムに関する。 The present invention relates to a video projection apparatus that synthesizes and projects video readout light output from a plurality of video display elements, and a stereoscopic video projection system including the same.
近年、臨場感のある高精細映像技術が急速に普及し、ハイビジョンを超える超高精細映像表示が実現されつつある。現在、高精細な映像表示手法としては、人間の視感度の高い緑色映像を2枚投影し、それら2枚の緑色映像を斜め方向に半画素ずらして映像合成する方法が有効である。今後、超高精細な映像技術が、将来の臨場感ある映像技術としてますます普及するとともに、新たな立体映像技術を実現することが期待できる。 In recent years, high-definition video technology with a sense of reality has rapidly spread, and ultra-high-definition video display exceeding high-vision is being realized. At present, as a high-definition image display method, a method of projecting two green images with high human visibility and synthesizing the images by shifting the two green images by half a pixel in an oblique direction is effective. In the future, it is expected that ultra-high-definition video technology will become increasingly popular as a realistic video technology in the future, and that new 3D video technology will be realized.
従来の画素ずらし方法は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1では、光の偏光方向を揃えた画素ずらし方法が考案されており、2眼立体表示への応用などが可能となっている。また、その他の画素ずらしによる高精細映像表示技術が特許文献2,3に開示されている。
特許文献1,2,3のいずれにおいても、2台の映像投射装置(液晶プロジェクタ装置等)を用いて映像を投射する方法が開示されている。しかし、映像表示素子は微細な画素構造を有するため、2台の映像投射装置を用いて映像を投射する方法では、スクリーンに投射した映像を高精度に半画素ずらして合成したり、複数の映像表示素子間のレジストレーションを調整したりする作業が非常に煩雑であるという問題がある。 In any of Patent Documents 1, 2, and 3, a method of projecting an image using two image projection apparatuses (liquid crystal projector apparatus or the like) is disclosed. However, since the video display element has a fine pixel structure, in the method of projecting video using two video projectors, the video projected on the screen can be synthesized with a half-pixel shift with high accuracy, or multiple video There is a problem that the operation of adjusting the registration between display elements is very complicated.
また、特許文献2には、緑色映像表示素子2枚、赤色映像表示素子1枚、青色映像表示素子1枚の合計4枚の映像表示素子を1台の映像投射装置内に設け、各映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射する方法も開示されている。光学系を複雑にしてもよいのであれば、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射する方法として各種方法が考えられる。しかし、映像投射装置では、映像表示素子から投射レンズまでの距離(光路長)を短くしなければならないという制約条件がある。この距離が長いと、バックフォーカスが長い投射レンズが必要となり、レンズの設計や製作が格段に困難となり、仮に製作できたとしても非常に高価なレンズとなってしまう。 Further, in Patent Document 2, a total of four video display elements including two green video display elements, one red video display element, and one blue video display element are provided in one video projection device, and each video display is provided. A method of synthesizing and projecting image readout light from an element is also disclosed. If the optical system may be complicated, various methods are conceivable as methods for synthesizing and projecting image readout light from the four image display elements. However, the video projection apparatus has a constraint that the distance (optical path length) from the video display element to the projection lens must be shortened. If this distance is long, a projection lens with a long back focus is required, and the design and manufacture of the lens becomes extremely difficult, and even if it can be manufactured, it becomes a very expensive lens.
このため、各映像表示素子について、映像表示素子から投射レンズまでの光路上に挿入されるダイクロイックミラーやプリズム等の光学素子の数を概ね2個以下にする必要がある。さらに、各映像表示素子と投射レンズの距離が全て均一になるように各光学部品を配置しなければ、高画質な映像表示を実現することができない。特許文献2に開示されている方法では、各映像表示素子から投射レンズまでの距離が長くかつ不均一であるという問題がある。 For this reason, the number of optical elements such as dichroic mirrors and prisms inserted in the optical path from the video display element to the projection lens needs to be approximately two or less for each video display element. Furthermore, unless each optical component is arranged so that the distance between each image display element and the projection lens is uniform, high-quality image display cannot be realized. The method disclosed in Patent Document 2 has a problem that the distance from each image display element to the projection lens is long and non-uniform.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズまでの距離を短くかつ均一にすることができる映像投射装置および立体映像投射システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the projection lens. An object of the present invention is to provide a video projection apparatus and a stereoscopic video projection system that can shorten and make the image length uniform.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第1の色の映像読み出し光を出力する第1の映像表示素子と、第2の色の映像読み出し光を出力する第2の映像表示素子と、第3の色の映像読み出し光を出力する第3の映像表示素子と、第4の色の映像読み出し光を出力する第4の映像表示素子と、異なる方向から入射した前記第1の色の映像読み出し光と前記第2の色の映像読み出し光を同一方向へ出力する第1の光学素子と、異なる方向から入射した前記第3の色の映像読み出し光と前記第4の色の映像読み出し光を同一方向へ出力する第2の光学素子と、異なる方向から入射した、前記第1の光学素子からの前記第1の色の映像読み出し光および前記第2の色の映像読み出し光と、前記第2の光学素子からの前記第3の色の映像読み出し光および前記第4の色の映像読み出し光とを同一方向へ出力する第3の光学素子と、前記第3の光学素子から出力された前記第1の色の映像読み出し光と前記第2の色の映像読み出し光と前記第3の色の映像読み出し光と前記第4の色の映像読み出し光を合成して投射する投射レンズとを備えたことを特徴とする映像投射装置である。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and includes a first video display element that outputs a first color video readout light, and a second color output that outputs a second color video readout light. The image display element, the third image display element that outputs the image reading light of the third color, and the fourth image display element that outputs the image reading light of the fourth color, and the first image incident from different directions. A first optical element that outputs the image reading light of one color and the image reading light of the second color in the same direction; the image reading light of the third color and the fourth color incident from different directions; A second optical element that outputs the first image reading light in the same direction, and the first color image reading light and the second color image reading light from the first optical element that are incident from different directions. And projection of the third color from the second optical element. A third optical element that outputs readout light and the fourth color image readout light in the same direction, and the first color image readout light and the second color output from the third optical element An image projection apparatus comprising: a color image readout light, a third color image readout light, and a projection lens that combines and projects the fourth color image readout light.
また、本発明の映像投射装置(図1、図3、図6、図8、図10、図12)において、前記第1の映像表示素子と前記第2の映像表示素子と前記第3の映像表示素子と前記第4の映像表示素子は反射型の映像表示素子であり、前記第1の光学素子はさらに、同一方向から入射した第1の色の光と第2の色の光を分離し、前記第1の色の光を前記第1の映像表示素子に入射させると共に、前記第2の色の光を前記第2の映像表示素子に入射させ、前記第2の光学素子はさらに、同一方向から入射した第3の色の光と第4の色の光を分離し、前記第3の色の光を前記第3の映像表示素子に入射させると共に、前記第4の色の光を前記第4の映像表示素子に入射させることを特徴とする。 Further, in the video projection apparatus (FIGS. 1, 3, 6, 8, 10, and 12) of the present invention, the first video display element, the second video display element, and the third video. The display element and the fourth image display element are reflective image display elements, and the first optical element further separates the first color light and the second color light incident from the same direction. The first color light is incident on the first video display element, and the second color light is incident on the second video display element, and the second optical element is further identical. The third color light and the fourth color light incident from the direction are separated, the third color light is incident on the third image display element, and the fourth color light is incident on the third color display element. It is made to enter into a 4th image display element.
また、本発明の映像投射装置(図3、図10)は、白色光源と、前記白色光源からの光のうち前記第1の色の光および前記第2の色の光と前記第3の色の光および前記第4の色の光とを分離し、前記第1の色の光と前記第2の色の光を前記第1の光学素子に入射させ、前記第3の色の光と前記第4の色の光を前記第2の光学素子に入射させる第4の光学素子とをさらに備えたことを特徴とする。 In addition, the video projection device (FIGS. 3 and 10) of the present invention includes a white light source, and the first color light, the second color light, and the third color among the light from the white light source. And the light of the fourth color are separated, the light of the first color and the light of the second color are incident on the first optical element, and the light of the third color and the light of the third color are incident on the first optical element. And a fourth optical element that makes the fourth color light incident on the second optical element.
また、本発明の映像投射装置(図6、図12)は、前記第1の光学素子に入射する前記第1の色の光および前記第2の色の光を出力する第1の光源と、前記第2の光学素子に入射する前記第3の色の光および前記第4の色の光を出力する第2の光源とをさらに備えたことを特徴とする。 In addition, the video projection device (FIGS. 6 and 12) of the present invention includes a first light source that outputs the first color light and the second color light incident on the first optical element; And a second light source that outputs the third color light and the fourth color light incident on the second optical element.
また、本発明の映像投射装置(図2、図5、図7、図9、図11、図13)において、前記第1の映像表示素子と前記第2の映像表示素子と前記第3の映像表示素子と前記第4の映像表示素子は透過型の映像表示素子であることを特徴とする。 Further, in the video projection apparatus (FIGS. 2, 5, 7, 9, 11, and 13) of the present invention, the first video display element, the second video display element, and the third video. The display element and the fourth image display element are transmissive image display elements.
また、本発明の映像投射装置(図5、図11)は、白色光源と、前記白色光源からの光のうち第1の色の光および第2の色の光と第3の色の光および第4の色の光とを分離する第4の光学素子と、前記第4の光学素子によって分離された前記第1の色の光を前記第1の映像表示素子に入射させ、前記第4の光学素子によって分離された前記第2の色の光を前記第2の映像表示素子に入射させる第1の光学素子群と、前記第4の光学素子によって分離された前記第3の色の光を前記第3の映像表示素子に入射させ、前記第4の光学素子によって分離された前記第4の色の光を前記第4の映像表示素子に入射させる第2の光学素子群とをさらに備えたことを特徴とする。 Moreover, the video projection apparatus (FIGS. 5 and 11) of the present invention includes a white light source, light of the first color, light of the second color, and light of the third color among the light from the white light source, and A fourth optical element that separates light of a fourth color, and the first color light separated by the fourth optical element is incident on the first video display element, and A first optical element group for making the second color light separated by the optical element incident on the second video display element; and the third color light separated by the fourth optical element. A second optical element group that is incident on the third video display element and that causes the fourth color light separated by the fourth optical element to be incident on the fourth video display element. It is characterized by that.
また、本発明の映像投射装置(図7、図13)は、前記第1の映像表示素子に入射する第1の色の光を発生する第1の光源と、前記第2の映像表示素子に入射する第2の色の光を発生する第2の光源と、前記第3の映像表示素子に入射する第3の色の光を発生する第3の光源と、前記第4の映像表示素子に入射する第4の色の光を発生する第4の光源とをさらに備えたことを特徴とする。 In addition, the video projection device according to the present invention (FIGS. 7 and 13) includes a first light source that generates light of a first color incident on the first video display element, and a second video display element. A second light source that generates incident second color light, a third light source that generates third color light incident on the third image display element, and a fourth image display element And a fourth light source for generating incident fourth color light.
また、本発明の映像投射装置において、前記第1の映像表示素子および前記第2の映像表示素子、もしくは前記第3の映像表示素子および前記第4の映像表示素子は、緑色の映像読み出し光を出力する緑色映像表示素子であり、各々の前記緑色映像表示素子からの前記緑色の映像読み出し光が投射映像上で半画素ずれていることを特徴とする。 In the video projection device of the present invention, the first video display element and the second video display element, or the third video display element and the fourth video display element may emit green video readout light. A green image display element for output, wherein the green image read light from each of the green image display elements is shifted by a half pixel on the projected image.
また、本発明は、上記の映像投射装置と、前記映像投射装置によって投射される映像読み出し光が入射する複数の微小レンズからなるレンズアレーとを備えたことを特徴とする立体映像投射システムである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic video projection system comprising: the video projection device described above; and a lens array including a plurality of minute lenses on which video readout light projected by the video projection device is incident. .
本発明によれば、第1の光学素子、第2の光学素子、第3の光学素子、および投射レンズを備えることによって、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができる。 According to the present invention, by providing the first optical element, the second optical element, the third optical element, and the projection lens, the image readout light from the four image display elements is synthesized and projected. Can do.
また、本発明によれば、映像表示素子から投射レンズまでの光路上に挿入される光学素子の数は、第1の色および第2の色については第1の光学素子および第3の光学素子の2個であり、第3の色および第4の色については第2の光学素子および第3の光学素子の2個であるので、4枚の映像表示素子から投射レンズまでの距離を短くかつ均一にすることができる。 According to the present invention, the number of optical elements inserted on the optical path from the image display element to the projection lens is the first optical element and the third optical element for the first color and the second color. The third color and the fourth color are the second optical element and the third optical element, and therefore the distance from the four image display elements to the projection lens is shortened. It can be made uniform.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。図1に示す映像投射装置は、映像読み出し光を出力する映像表示素子として、第1の緑色映像表示素子1a、第2の緑色映像表示素子2a、赤色映像表示素子3a、および青色映像表示素子4aを有している。また、図1に示す映像投射装置は、その他の光学素子として、PBS(偏光ビームスプリッタ)5,8、位相変換フィルタ6,9、偏光子7,10、および投射レンズ12を有している。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. The video projection apparatus shown in FIG. 1 has a first green
本実施形態およびこれ以降の各実施形態において、2つの緑色映像表示素子は、図15に示すように、第1の緑色映像読み出し光による投射映像上の画素151と、第2の緑色映像読み出し光による投射映像上の画素152とが、斜め方向に半画素ずれた(縦・横方向に半画素ずつずれた)状態となるように配置位置が調整されている。これによって、画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することが可能となっている。
In the present embodiment and the subsequent embodiments, as shown in FIG. 15, the two green image display elements include a
ここで、緑色映像表示素子には、Liquid Crystal on Silicon(LCOS)やデジタル光学処理(DLP)等が使用できる。また、PBSは、光の偏光に応じた透過・反射特性を有するものであればよく、例えばプリズム状の偏光ビームスプリッタや、金属のサブ波長光学素子であるワイヤーグリッド等が使用できる。特に、ワイヤーグリッドの場合、受光角度が大きいという利点があり、光源からの光の捕集率が大きく、偏光は完全に分離されるため、P偏光は高い効率で透過する。従来のマクニール型ガラス偏光子では、ランプの熱や応力による複屈折が現れるが、ワイヤーグリッドの場合、ランプの熱等の耐久性も高く広い波長帯域特性を有する特徴がある。 Here, liquid crystal on silicon (LCOS), digital optical processing (DLP), or the like can be used for the green image display element. The PBS may have any transmission / reflection characteristics corresponding to the polarization of light. For example, a prism-shaped polarization beam splitter, a wire grid that is a metal sub-wavelength optical element, or the like can be used. In particular, in the case of a wire grid, there is an advantage that the light receiving angle is large, the collection rate of light from the light source is large, and the polarized light is completely separated, so that the P polarized light is transmitted with high efficiency. The conventional MacNeill type glass polarizer exhibits birefringence due to the heat and stress of the lamp, but the wire grid is characterized by high durability such as heat of the lamp and wide wavelength band characteristics.
また、アルミワイヤーグリッド蒸着面からの入射と、裏面である基材ガラスからの入射とでは、S偏光の反射率に応じた収差が発生するために、直線偏光板により映像読み出し光をフィルタリングした後で入射させることで、ハイコントラストな映像読み出しも可能となる。あるいは、プリズムにワイヤーグリッドを接合して、ワイヤーグリッド界面への入射角度と裏面からの入射角度を同等レベルに整えることも高品質な映像読み出しに有効である。 Moreover, since the aberration according to the reflectance of S-polarized light is caused by incidence from the aluminum wire grid deposition surface and incidence from the substrate glass as the back surface, the image readout light is filtered by a linear polarizing plate. High-contrast video readout is also possible by making it incident at. Alternatively, bonding a wire grid to the prism and adjusting the incident angle to the wire grid interface and the incident angle from the back surface to the same level is also effective for high-quality video readout.
第1の緑色映像表示素子1aと赤色映像表示素子3aは、PBS5(第1の光学素子)に面して配置されている。各映像表示素子は、入射光を反射し映像読み出し光として出力する反射型の映像表示素子である。第1の緑色映像表示素子1aと赤色映像表示素子3aから映像を読み出すための光として、それぞれP偏光、S偏光である緑色光、赤色光が同一方向からPBS5に入射する。もちろん、映像表示素子の位置や光の偏光方向は、緑色光と赤色光に関して逆でもよい。
The first green
緑色光はPBS5を透過し、赤色光はPBS5で反射される。これによって、緑色光と赤色光が分離され、緑色光は第1の緑色映像表示素子1aに入射し、赤色光は赤色映像表示素子3aに入射する。それぞれの光は映像表示素子で反射され、偏光方向が90度変化し、S偏光である緑色映像読み出し光、およびP偏光である赤色映像読み出し光として再びPBS5に入射する。緑色映像読み出し光はPBS5で反射され、赤色映像読み出し光はPBS5を透過し、緑赤色合成光となって出力される。
Green light is transmitted through the
PBS5から出力された緑赤色合成光は位相変換フィルタ6に入射する。この位相変換フィルタ6は特定の波長領域のみ光の偏光方向を変化させ、その他の波長領域においては光の偏光方向を変化させないものであり、特に赤色の波長帯域の光のみ選択的に偏光方向を90度変化させ、緑色光と赤色光の偏光方向を揃えるものである。位相変換フィルタ6を透過した後、緑赤色合成光は偏光がS偏光に揃った光となる。続いて、この光は偏光子7を透過する。偏光子7を透過させることで、PBS5の反射・透過特性の消光比の影響によるコントラストの低下を防ぎ、高コントラストな映像が得られる。
The combined green-red light output from the
以上のようにして、第1の緑色映像読み出し光と赤色映像読み出し光が合成されるが、これと同様に以下のようにして、第2の緑色映像読み出し光と青色映像読み出し光が合成される。第2の緑色映像表示素子2aと青色映像表示素子4aは、PBS8(第2の光学素子)に面して配置されている。各映像表示素子は反射型の映像表示素子である。第2の緑色映像表示素子2aと青色映像表示素子4aから映像を読み出すための光として、それぞれS偏光、P偏光である緑色光、青色光が同一方向からPBS8に入射する。もちろん、映像表示素子の位置や光の偏光方向は、緑色光と青色光に関して逆でもよい。
As described above, the first green image readout light and the red image readout light are combined. Similarly, the second green image readout light and the blue image readout light are combined as follows. . The second green
緑色光はPBS8で反射され、青色光はPBS8を透過する。これによって、緑色光と青色光が分離され、緑色光は第2の緑色映像表示素子2aに入射し、青色光は青色映像表示素子4aに入射する。それぞれの光は映像表示素子で反射され、偏光方向が90度変化し、P偏光である緑色映像読み出し光、およびS偏光である青色映像読み出し光として再びPBS8に入射する。緑色映像読み出し光はPBS8を透過し、青色映像読み出し光はPBS8で反射され、緑青色合成光となって出力される。
Green light is reflected by the
PBS8から出力された緑青色合成光は位相変換フィルタ9に入射する。この位相変換フィルタ9は、青色の波長帯域の光のみ選択的に偏光方向を90度変化させ、緑色光と青色光の偏光方向を揃えるものである。位相変換フィルタ9を透過した後、緑青色合成光は偏光がP偏光に揃った光となる。続いて、この光は偏光子10を透過する。偏光子10を透過させることで、PBS8の反射・透過特性の消光比の影響によるコントラストの低下を防ぎ、高コントラストな映像が得られる。
The green-blue synthesized light output from the
上記の緑赤色合成光と緑青色合成光はPBS11(第3の光学素子)に入射する。緑赤色合成光はPBS11で反射され、緑青色合成光はPBS11を透過することで、両者を合成した映像読み出し光がPBS11から出力され、投射レンズ12に入射する。投射レンズ12は、4つの映像読み出し光を合成した光を図示せぬスクリーン等に投射することによって、映像を表示する。
The green-red composite light and the green-blue composite light are incident on the PBS 11 (third optical element). The green-red composite light is reflected by the
上述したように、本実施形態によれば、光の偏光に応じた透過・反射特性により光の分離および合成を行うPBS5,8と、PBS5,8からの合成光を合成して投射レンズ12へ出力するPBS11とを備えることによって、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができる。また、映像表示素子から投射レンズまでの光路上に挿入される光学素子の数は、第1の緑色および赤色についてはPBS5,11の2個であり、第2の緑色および青色についてはPBS8,11の2個であるので、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。
As described above, according to the present embodiment,
前述したように、2台の映像投射装置を用いて映像を投射する従来技術があるが、これに対して、本実施形態のように1台の映像投射装置による映像投射を可能とすることによって、以下で説明する効果が得られる。高輝度なランプを用いる映像投射装置では、熱の影響により、プリズムやレンズ等の光学部品が高温になり、複屈折率特性等の光学特性が変化する。さらに、筐体内の光学ブロックを支える台等が熱で伸縮するため、投射映像は時間とともに変動する。 As described above, there is a conventional technique for projecting an image using two image projection devices. On the other hand, by enabling image projection by one image projection device as in this embodiment, The effects described below can be obtained. In an image projection apparatus using a high-intensity lamp, optical components such as a prism and a lens become high temperature due to the influence of heat, and optical characteristics such as birefringence characteristics change. Furthermore, the projection image fluctuates with time because a table or the like that supports the optical block in the casing expands and contracts due to heat.
同一の映像投射装置によって投射される複数の映像間では、筐体や投射レンズ等が共通であるため、相対的変動要素が少なく、時間が経過して、温度変化が生じても、複数の映像間での相対的なレジストレーションズレは大きくない。しかし、異なる映像投射装置によって投影される複数の映像間では、筐体や投射レンズ等が異なるため、時間の経過による温度変化とともに、無視できない大きなレジストレーションズレが生じる。本実施形態では、1台の映像投射装置内で4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成し、単一の投射レンズで映像読み出し光を投射することが可能であるので、熱の影響による映像間のレジストレーションズレの経時変化を抑えることができ、画素ずらしの精度をより高精度に維持することができる。 Since multiple cases projected by the same video projection device have the same housing and projection lens, the relative variation factors are small, and even if the temperature changes over time, the multiple images The relative registration gap between them is not large. However, since a housing | casing, a projection lens, etc. differ between the some image | videos projected by different image | video projection apparatuses, the big registration shift which cannot be disregarded with the temperature change with progress of time arises. In the present embodiment, it is possible to synthesize video readout light from four video display elements in one video projection device and project the video readout light with a single projection lens. Can suppress the temporal change in registration shift between images, and can maintain the pixel shift accuracy with higher accuracy.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。図2は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第1の実施形態(図1)との違いを中心に説明する。第1の実施形態では、反射型の映像表示素子を用いていたが、本実施形態では、入射光を透過させ映像読み出し光として出力する透過型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1b、第2の緑色映像表示素子2b、赤色映像表示素子3b、青色映像表示素子4b)を用いている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 1st Embodiment (FIG. 1). In the first embodiment, a reflective image display element is used. However, in this embodiment, a transmissive image display element that transmits incident light and outputs it as image readout light (first green
各映像表示素子の背面から入射した光は各映像表示素子を透過し、映像読み出し光として出力される。各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
Light incident from the back of each video display element passes through each video display element and is output as video readout light. The method of combining the respective image readout lights and projecting them by the
透過型の映像表示素子を用いる場合、赤色映像表示素子3bの出力側に、位相を90度変化させる位相変換フィルタを挿入することで、PBS5の代わりに、赤色光を透過させ緑色光を反射する特性のダイクロイックミラーやプリズムを用いることもできる。また、ダイクロイックプリズムやミラーを用いる場合、赤色映像表示素子からの赤色映像読み出し光の偏光方向をS偏光とし、緑色と赤色の映像読み出し光の偏光方向を揃えることで、位相変換フィルタ6をなくすこともできる。
When a transmissive image display element is used, a phase conversion filter that changes the phase by 90 degrees is inserted on the output side of the red
同様に、透過型の映像表示素子を用いる場合、青色映像表示素子4bの出力側に、位相を90度変化させる位相変換フィルタを挿入することで、PBS8の代わりに、緑色光を透過させ青色光を反射する特性のダイクロイックミラーやプリズムを用いることもできる。また、ダイクロイックプリズムやミラーを用いる場合、青色の映像表示素子からの青色映像読み出し光の偏光方向をP偏光とし、青色と緑色の映像読み出し光の偏光方向を揃えることで、位相変換フィルタ9をなくすこともできる。
Similarly, when a transmission type image display element is used, by inserting a phase conversion filter that changes the phase by 90 degrees on the output side of the blue
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。
According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。図3は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第1の実施形態(図1)との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1a、第2の緑色映像表示素子2a、赤色映像表示素子3a、青色映像表示素子4a)を用いている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 1st Embodiment (FIG. 1). In the present embodiment, a reflective video display element (first green
図3では、読み出し光用の光源31が設けられている。この光源31は、一般的に映像投射装置で使用される白色の光源(ハロゲンランプやキセノンランプ等)である。この光源31からの出力光は、入射光をコリメート・均一化する一般的な照明光学系32を介し、出力光の偏光方向を揃えるための偏光変換素子33を透過する。
In FIG. 3, a
上記のようにして偏光方向が一方向に揃った白色光は、入力光を分離するダイクロイックミラー34(第4の光学素子)に入射する。図4はダイクロイックミラー34の透過率特性の一例を示しており、横軸は光の波長、縦軸は透過率を示している。図4に示すように、ダイクロイックミラー34は、偏光方向が揃った光(S偏光)のうち、赤色帯域の光を全透過し、緑色帯域の光の約1/2を透過させ、残りの約1/2を反射し、青色帯域の光を全反射する特性を持っている。このような特性によって、緑色光の約半分と赤色光(S偏光)がダイクロイックミラー34を透過してPBS5の方向へ出力され、緑色光の約半分と青色光(S偏光)がダイクロイックミラー34で反射されてPBS8の方向へ出力される。
The white light whose polarization direction is aligned in one direction as described above enters the dichroic mirror 34 (fourth optical element) that separates the input light. FIG. 4 shows an example of the transmittance characteristic of the
ダイクロイックミラー34を透過した緑色光および赤色光(S偏光)は、光の偏光方向を90度変化させる位相変換フィルタ37を透過し、赤色の波長帯域の光のみ偏光方向を90度変化させる位相変換フィルタ35を透過し、互いに偏光方向が90度異なる緑色光(P偏光)および赤色光(S偏光)となってPBS5に入射する。もしくは、ダイクロイックミラー34を透過した緑色光および赤色光(S偏光)を、緑の波長の光のみ位相を90変換させる位相変換フィルタを透過させて、赤色光はS偏光、緑色光はP偏光としてもよい。一方、ダイクロイックミラー34で反射された緑色光および青色光(S偏光)は、青色の波長帯域の光のみ偏光方向を90度変化させる位相変換フィルタ36を透過し、互いに偏光方向が90度異なる緑色光(S偏光)および青色光(P偏光)となってPBS8に入射する。PBS5,8に入射した光を各映像表示素子に入射させて映像読み出し光を出力させ、各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The green light and the red light (S-polarized light) transmitted through the
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、単一の光源31を使用したコンパクトな構成で画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。また、本実施形態では、位相変換フィルタ35,36の光学的後ろ側に偏光子を挿入することもでき、これによりさらに偏光度が増加し、映像読み出しのコントラストを高く維持するのに効果的である。
According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態を説明する。図5は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第3の実施形態(図3)との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1b、第2の緑色映像表示素子2b、赤色映像表示素子3b、青色映像表示素子4b)を用いている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 3rd Embodiment (FIG. 3). In the present embodiment, transmissive video display elements (first green
図5では、各色の光を各映像表示素子に入射させるため、緑色光を透過させ赤色光を反射するダイクロイックミラー51と、青色光を透過させ緑色光を反射するダイクロイックミラー52と、全反射ミラー53,54,55,56と、光の偏光方向を90度変化させる位相変換フィルタ57,58とが設けられている。ダイクロイックミラー34を透過した緑色光および赤色光はダイクロイックミラー51に入射する。緑色光はダイクロイックミラー51を透過し、赤色光はダイクロイックミラー51で反射されて赤色映像表示素子3bに入射する。また、ダイクロイックミラー51を透過した緑色光は全反射ミラー53,54で反射され、位相変換フィルタ57を透過し、第1の緑色映像表示素子1bに入射する。
In FIG. 5, in order to make each color light incident on each image display element, a
一方、ダイクロイックミラー34で反射された緑色光および青色光はダイクロイックミラー52に入射する。緑色光はダイクロイックミラー52で反射されて第2の緑色映像表示素子2bに入射し、青色光はダイクロイックミラー52を透過する。また、ダイクロイックミラー52を透過した青色光は全反射ミラー55,56で反射され、位相変換フィルタ58を透過し、青色映像表示素子4bに入射する。各映像表示素子の背面から入射した光は各映像表示素子を透過し、映像読み出し光として出力される。各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
On the other hand, the green light and the blue light reflected by the
本実施形態によれば、第3の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、単一の光源31を使用したコンパクトな構成で画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。
According to the present embodiment, similarly to the third embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態を説明する。図6は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第3の実施形態(図3)との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1a、第2の緑色映像表示素子2a、赤色映像表示素子3a、青色映像表示素子4a)を用いている。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 3rd Embodiment (FIG. 3). In the present embodiment, a reflective video display element (first green
図6では、緑色および赤色の波長帯域の光を出力する光源61と、緑色および青色の波長帯域の光を出力する光源62とが設けられている。これらの光源として、単一のLEDによるもの、もしくは複数個のLEDをアレー状に並べたものが使用できる。光源61から出力された光は、コリメート・均一化されており、偏光変換素子63を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、赤色の波長帯域の光のみ偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ64を透過し、互いに偏光方向が90度異なる緑色光(P偏光)および赤色光(S偏光)となってPBS5に入射する。
In FIG. 6, a
一方、光源62から出力された光は、コリメート・均一化されており、偏光変換素子65を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、青色の波長帯域の光のみ偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ66を透過し、互いに偏光方向が90度異なる緑色光(S偏光)および青色光(P偏光)となってPBS8に入射する。PBS5,8に入射した光を各映像表示素子に入射させて映像読み出し光を出力させ、各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
On the other hand, the light output from the
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、以下で説明する効果も得られる。
According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
映像投射装置の光源として使用されるハロゲンランプやキセノンランプは、ランプハウスや反射鏡等を有するため、比較的大きく、電源も大型となる。また、これらの光源が白色の点光源であるため、光を広げ、均一かつ平行性に優れた照明光を生成する光学系(図5の照明光学系32)は、長い光路長を必要とし、映像投射装置全体の光学系の大きな部分を占めるのが一般的である。また、白色光を各色の光に分割するため、図5に示したように、ダイクロイックミラーやハーフミラー等の多数の光学部品が光源と映像表示素子の間に必要である。
A halogen lamp or a xenon lamp used as a light source of an image projection apparatus has a lamp house, a reflecting mirror, and the like, and thus is relatively large and has a large power source. In addition, since these light sources are white point light sources, the optical system (illumination
これに対して、LED光源を用いる場合、微小なLEDを複数個、アレー化して配置した照明が使用できるため、LED光源からの光をインテグレータに通すだけで、映像表示素子全体をカバーする均一な照明光を比較的容易に生成することができる。また、ランプハウス等が必要なく、LEDをアレー化したものは薄型の面型光源であるため、第3の実施形態と比較して、光源を小型化することができる。さらに、LED光源を用いる場合、LEDの素子毎に出力波長を選ぶことができ、例えば図6では、光源61に緑色および赤色のLEDアレーを使用し、光源62に緑色および青色のLEDアレーを用いることができる。
On the other hand, when an LED light source is used, it is possible to use illumination in which a plurality of minute LEDs are arranged in an array, so that only the light from the LED light source can be passed through an integrator to cover the entire image display element. Illumination light can be generated relatively easily. Further, since a lamp house or the like is not required and the LED is arrayed is a thin surface light source, the light source can be reduced in size as compared with the third embodiment. Further, when using an LED light source, the output wavelength can be selected for each LED element. For example, in FIG. 6, a green and red LED array is used as the
また、図6の位相変換フィルタ64およびPBS5(または位相変換フィルタ66およびPBS8)によって、偏光を利用した光の分離および合成が可能となっているので、各色の光を分離するために多数の光学素子を用いることなく、映像投射装置を小型化することができる。
In addition, since the
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態を説明する。図7は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第5の実施形態(図6)との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1b、第2の緑色映像表示素子2b、赤色映像表示素子3b、青色映像表示素子4b)を用いている。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 5th Embodiment (FIG. 6). In the present embodiment, transmissive video display elements (first green
図7では、緑色光を出力する光源71,72と、赤色光を出力する光源73と、青色光を出力する光源74とが設けられている。また、出力光の偏光方向を揃えるための偏光変換素子75,76,77,78が設けられている。
In FIG. 7,
光源71から出力された光は偏光変換素子75を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、第1の緑色映像表示素子1bに入射する。光源72から出力された光は偏光変換素子76を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、第2の緑色映像表示素子2bに入射する。光源73から出力された光は偏光変換素子77を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、赤色映像表示素子3bに入射する。光源74から出力された光は偏光変換素子78を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、青色映像表示素子4bに入射する。
The light output from the
各映像表示素子の背面から入射した光は各映像表示素子を透過し、映像読み出し光として出力される。各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
Light incident from the back of each video display element passes through each video display element and is output as video readout light. The method of combining the respective image readout lights and projecting them by the
本実施形態によれば、第5の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、光源71,72,73,74としてLED光源を用いることによって、第5の実施形態と同様に光源を小型化することができる。また、各色の光を分離するために多数の光学素子を用いることなく、映像投射装置を小型化することができる。
According to the present embodiment, similarly to the fifth embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第7の実施形態)
次に、本発明の第7の実施形態を説明する。図8は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第1の実施形態(図1)との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1a、第2の緑色映像表示素子2a、赤色映像表示素子3a、青色映像表示素子4a)を用いている。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 1st Embodiment (FIG. 1). In the present embodiment, a reflective video display element (first green
図8では、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aが、PBS8に面して配置され、赤色映像表示素子3aと青色映像表示素子4aが、PBS5に面して配置されている。また、PBS11の代わりに、偏光ダイクロイックプリズム81が設けられている。
In FIG. 8, the first green
赤色映像表示素子3aと青色映像表示素子4aから映像を読み出すための光として、それぞれS偏光、P偏光である赤色光、青色光が同一方向からPBS5に入射する。赤色光はPBS5で反射され、青色光はPBS5を透過する。これによって、赤色光と青色光が分離され、赤色光は赤色映像表示素子3aに入射し、青色光は青色映像表示素子4aに入射する。それぞれの光は映像表示素子で反射され、偏光方向が90度変化し、P偏光である赤色映像読み出し光、およびS偏光である青色映像読み出し光として再びPBS5に入射する。
As light for reading out images from the red
赤色映像読み出し光はPBS5を透過し、青色映像読み出し光はPBS5で反射され、赤青色合成光となって出力される。PBS5から出力された赤青色合成光は位相変換フィルタ6に入射し、偏光がS偏光に揃えられた後、偏光子7を透過し、偏光ダイクロイックプリズム81に入射する。
The red image readout light is transmitted through the
一方、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aから映像を読み出すための光として、S偏光とP偏光の2種類の緑色光が同一方向からPBS8に入射する。S偏光の緑色光はPBS8で反射され、P偏光の緑色光はPBS8を透過する。これによって、2種類の緑色光が分離され、S偏光の緑色光は第1の緑色映像表示素子1aに入射し、P偏光の緑色光は第2の緑色映像表示素子2aに入射する。それぞれの光は映像表示素子で反射され、偏光方向が90度変化し、緑色映像読み出し光として再びPBS8に入射する。
On the other hand, two types of green light, S-polarized light and P-polarized light, enter the
P偏光の緑色映像読み出し光はPBS8を透過し、S偏光の緑色映像読み出し光はPBS8で反射され、緑色合成光となって出力される。PBS8から出力された緑色合成光は偏光ダイクロイックプリズム81に入射する。
The P-polarized green image reading light is transmitted through the
赤青色合成光は偏光ダイクロイックプリズム81で反射され、緑色合成光は偏光ダイクロイックプリズム81を透過することで、両者を合成した映像読み出し光が偏光ダイクロイックプリズム81から出力され、投射レンズ12に入射する。投射レンズ12は、4つの映像読み出し光を合成した光を図示せぬスクリーン等に投射することによって、映像を表示する。
The red-blue combined light is reflected by the polarization
本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aが、同一のPBS8に面して配置されているため、より経時変化の少ない高精度な画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。
According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第8の実施形態)
次に、本発明の第8の実施形態を説明する。図9は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第7の実施形態(図8)との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1b、第2の緑色映像表示素子2b、赤色映像表示素子3b、青色映像表示素子4b)を用いている。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 7th Embodiment (FIG. 8). In the present embodiment, transmissive video display elements (first green
各映像表示素子の背面から入射した光は各映像表示素子を透過し、映像読み出し光として出力される。各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第7の実施形態と同様であるので説明を省略する。
Light incident from the back of each video display element passes through each video display element and is output as video readout light. The method of synthesizing each video readout light and projecting it by the
本実施形態によれば、第7の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、第7の実施形態と同様に、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aが、同一のPBS8に面して配置されているため、より経時変化の少ない高精度な画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。
According to the present embodiment, similarly to the seventh embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第9の実施形態)
次に、本発明の第9の実施形態を説明する。図10は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第7の実施形態(図8)との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1a、第2の緑色映像表示素子2a、赤色映像表示素子3a、青色映像表示素子4a)を用いている。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 7th Embodiment (FIG. 8). In the present embodiment, a reflective video display element (first green
図10では、読み出し光用の光源101が設けられている。この光源101は、一般的に映像投射装置で使用される白色の光源(ハロゲンランプやキセノンランプ等)である。この光源101からの出力光は、入射光をコリメート・均一化する一般的な照明光学系102を介し、出力光の偏光方向を揃えるための偏光変換素子103を透過する。
In FIG. 10, a
上記のようにして偏光方向が一方向に揃った白色光は、赤色および青色の波長帯域の光を反射し緑色の波長帯域の光を透過する特性を持つダイクロイックミラー104に入射する。ダイクロイックミラー104で反射した赤色光および青色光は、赤色の波長帯域の光のみ偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ105を透過し、PBS5に入射する。一方、ダイクロイックミラー104を透過した緑色光は、緑色の波長帯域の光の約半分の偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ106を透過し、PBS8に入射する。もしくは、照明光学系102を介して出力される光の偏光方向が完全にランダムな場合は、偏光変換素子103を、ダイクロイックミラー104と、赤色の波長帯域の光のみ偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ105との間に配置すれば、緑色の波長帯域の光の約半分の偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ106は省くことができる。PBS5,8に入射した光を各映像表示素子に入射させて映像読み出し光を出力させ、各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第7の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The white light whose polarization direction is aligned in one direction as described above is incident on the
本実施形態によれば、第7の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、単一の光源101を使用したコンパクトな構成で画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。また、第7の実施形態と同様に、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aが、同一のPBS8に面して配置されているため、より経時変化の少ない高精度な画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。
According to the present embodiment, similarly to the seventh embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第10の実施形態)
次に、本発明の第10の実施形態を説明する。図11は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第9の実施形態(図10)との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1b、第2の緑色映像表示素子2b、赤色映像表示素子3b、青色映像表示素子4b)を用いている。
(Tenth embodiment)
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 9th Embodiment (FIG. 10). In the present embodiment, transmissive video display elements (first green
図11では、各色の光を各映像表示素子に入射させるため、青色光を反射し赤色光を透過させるダイクロイックミラー111と、緑色光を分割する半透過型のミラー112と、全反射ミラー113,114,115,116とが設けられている。ダイクロイックミラー104で反射された赤色光および青色光はダイクロイックミラー111に入射する。赤色光はダイクロイックミラー111を透過し、青色光はダイクロイックミラー111で反射されて青色映像表示素子4bに入射する。また、ダイクロイックミラー111を透過した赤色光は全反射ミラー113,114で反射され、赤色映像表示素子3bに入射する。
In FIG. 11, in order to make each color light incident on each image display element, a
一方、ダイクロイックミラー104を透過した緑色光はミラー112に入射する。緑色光の一部はミラー112で反射されて第2の緑色映像表示素子2bに入射し、残りはミラー112を透過する。また、ミラー112を透過した緑色光は全反射ミラー115,116で反射され、第1の緑色映像表示素子1bに入射する。各映像表示素子の背面から入射した光は各映像表示素子を透過し、映像読み出し光として出力される。各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第9の実施形態と同様であるので説明を省略する。
On the other hand, the green light transmitted through the
本実施形態によれば、第9の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、単一の光源101を使用したコンパクトな構成で画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。また、第9の実施形態と同様に、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aが、同一のPBS8に面して配置されているため、より経時変化の少ない高精度な画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。
According to the present embodiment, similarly to the ninth embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第11の実施形態)
次に、本発明の第11の実施形態を説明する。図12は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第9の実施形態(図10)との違いを中心に説明する。本実施形態では、反射型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1a、第2の緑色映像表示素子2a、赤色映像表示素子3a、青色映像表示素子4a)を用いている。
(Eleventh embodiment)
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 9th Embodiment (FIG. 10). In the present embodiment, a reflective video display element (first green
図12では、赤色および青色の波長帯域の光を出力する光源121と、緑色の波長帯域の光を出力する光源122とが設けられている。光源121から出力された光は、コリメート・均一化されており、偏光変換素子123を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、赤色の波長帯域の光のみ偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ124を透過し、互いに偏光方向が90度異なる赤色光(S偏光)および青色光(P偏光)となってPBS5に入射する。
In FIG. 12, a
一方、光源122から出力された光は、コリメート・均一化されており、偏光変換素子125を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、緑色の波長帯域の光の約半分の偏光方向を90度変換する位相変換フィルタ126を透過し、互いに偏光方向が90度異なるS偏光とP偏光の2種類の緑色光となってPBS8に入射する。光源の出力光に偏光特性の偏りがない場合は、偏光変換子125と位相変換フィルタ126は不要である。PBS5,8に入射した光を各映像表示素子に入射させて映像読み出し光を出力させ、各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第9の実施形態と同様であるので説明を省略する。
On the other hand, the light output from the
本実施形態によれば、第9の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、光源121,122としてLED光源を用いることによって、光源を小型化することができる。また、第9の実施形態と同様に、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aが、同一のPBS8に面して配置されているため、より経時変化の少ない高精度な画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。
According to the present embodiment, similarly to the ninth embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第12の実施形態)
次に、本発明の第12の実施形態を説明する。図13は、本実施形態による映像投射装置の構成を示している。以下では、第10の実施形態(図11)との違いを中心に説明する。本実施形態では、透過型の映像表示素子(第1の緑色映像表示素子1b、第2の緑色映像表示素子2b、赤色映像表示素子3b、青色映像表示素子4b)を用いている。
(Twelfth embodiment)
Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 shows the configuration of the video projection apparatus according to the present embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with 10th Embodiment (FIG. 11). In the present embodiment, transmissive video display elements (first green
図13では、赤色光を出力する光源131と、青色光を出力する光源132と、緑色光を出力する光源133,134とが設けられている。また、出力光の偏光方向を揃えるための偏光変換素子135,136,137,138が設けられている。
In FIG. 13, a
光源131から出力された光は偏光変換素子135を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、赤色映像表示素子3bに入射する。光源132から出力された光は偏光変換素子136を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、青色映像表示素子4bに入射する。光源133から出力された光は偏光変換素子137を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、第1の緑色映像表示素子1bに入射する。光源134から出力された光は偏光変換素子138を透過し、偏光方向が一定方向に揃えられた後、第2の緑色映像表示素子2bに入射する。
The light output from the
各映像表示素子の背面から入射した光は各映像表示素子を透過し、映像読み出し光として出力される。各映像読み出し光を合成し、投射レンズ12により投射する方法は第11の実施形態と同様であるので説明を省略する。
Light incident from the back of each video display element passes through each video display element and is output as video readout light. The method of synthesizing each video readout light and projecting it by the
本実施形態によれば、第10の実施形態と同様に、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して投射することができ、4枚の映像表示素子から投射レンズ12までの距離を短くかつ均一にすることができる。また、光源131,132,133,134としてLED光源を用いることによって、第10の実施形態と同様に光源を小型化することができる。また、第10の実施形態と同様に、第1の緑色映像表示素子1aと第2の緑色映像表示素子2aが、同一のPBS8に面して配置されているため、より経時変化の少ない高精度な画素ずらしによる高精細な映像表示を実現することができる。
According to the present embodiment, similarly to the tenth embodiment, it is possible to synthesize and project the image readout light from the four image display elements, and the distance from the four image display elements to the
(第13の実施形態)
次に、本発明の第13の実施形態を説明する。本実施形態は、上記の各実施形態による映像投射装置を立体映像投射システムに適用したものである。図14は、本実施形態による立体映像投射システムの概略構成を示している。
(13th Embodiment)
Next, a thirteenth embodiment of the present invention is described. In the present embodiment, the video projection apparatus according to each of the above embodiments is applied to a stereoscopic video projection system. FIG. 14 shows a schematic configuration of the stereoscopic video projection system according to the present embodiment.
図14に示すように、上記の各実施形態で説明した、4枚の映像表示素子からの映像読み出し光を合成して出力する4板合成光学ブロック141からの出力光が、投射レンズ等で構成される投射影光学系142によって投射され、投射映像143を形成する。この投影映像143は、多数の微小レンズが配置されたレンズアレー144に入射する。レンズアレー144から出力される映像を観察することで、レンチキュラーやインテグラルフォトグラフィー等の原理に基づいた立体映像の観察が可能となる。ここで、投射映像143に関しては、背面投射用の拡散スクリーン上に合成光を投射することによって投射映像143を形成してもよいし、もしくは、マイクロレンズアレー144に合成光を直接投射することによって投射映像143を形成してもよい。
As shown in FIG. 14, the output light from the four-plate synthesis
本実施形態によれば、映像投射装置にレンズアレーを組み合わせることで、レンチキュラーやインテグラル方式等の原理による立体映像を表示することができる。投射レンズによる幾何学歪みが立体映像に及ぼす影響は非常に大きく、歪曲率を画面の端で約0.05%以下に抑えることが必要である。本発明の映像投射装置では、投射レンズが1つであり、光学系がシンプルで、プリズム形状光学素子が使用できることから、歪みが発生する要因が少ない。このため、絶対的な幾何学歪みを抑えた投射映像が得られ、立体映像表示への応用が可能となる。 According to the present embodiment, a stereoscopic image based on a principle such as a lenticular or an integral method can be displayed by combining a lens array with a video projection device. The influence of the geometric distortion caused by the projection lens on the stereoscopic image is very large, and it is necessary to suppress the distortion rate to about 0.05% or less at the edge of the screen. In the video projection apparatus of the present invention, since there is one projection lens, the optical system is simple, and prism-shaped optical elements can be used, there are few factors that cause distortion. For this reason, a projection image in which absolute geometric distortion is suppressed can be obtained, and application to stereoscopic image display becomes possible.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
1a,1b・・・第1の緑色映像表示素子、2a,2b・・・第2の緑色映像表示素子、3a,3b・・・赤色映像表示素子、4a,4b・・・青色映像表示素子、5,8,11・・・PBS、6,9・・・位相変換フィルタ、7,10・・・偏光子、12・・・投射レンズ 1a, 1b ... 1st green image display element, 2a, 2b ... 2nd green image display element, 3a, 3b ... red image display element, 4a, 4b ... blue image display element, 5, 8, 11 ... PBS, 6, 9 ... phase conversion filter, 7, 10 ... polarizer, 12 ... projection lens
Claims (9)
第2の色の映像読み出し光を出力する第2の映像表示素子と、
第3の色の映像読み出し光を出力する第3の映像表示素子と、
第4の色の映像読み出し光を出力する第4の映像表示素子と、
異なる方向から入射した前記第1の色の映像読み出し光と前記第2の色の映像読み出し光を同一方向へ出力する第1の光学素子と、
異なる方向から入射した前記第3の色の映像読み出し光と前記第4の色の映像読み出し光を同一方向へ出力する第2の光学素子と、
異なる方向から入射した、前記第1の光学素子からの前記第1の色の映像読み出し光および前記第2の色の映像読み出し光と、前記第2の光学素子からの前記第3の色の映像読み出し光および前記第4の色の映像読み出し光とを同一方向へ出力する第3の光学素子と、
前記第3の光学素子から出力された前記第1の色の映像読み出し光と前記第2の色の映像読み出し光と前記第3の色の映像読み出し光と前記第4の色の映像読み出し光を合成して投射する投射レンズと、
を備えたことを特徴とする映像投射装置。 A first video display element that outputs video readout light of a first color;
A second video display element that outputs a second color video readout light;
A third video display element that outputs video readout light of a third color;
A fourth image display element for outputting a fourth color image readout light;
A first optical element that outputs the first color video readout light and the second color video readout light incident from different directions in the same direction;
A second optical element that outputs the third color video readout light and the fourth color video readout light incident in different directions in the same direction;
The first color image readout light and the second color image readout light from the first optical element, and the third color image from the second optical element, which are incident from different directions. A third optical element that outputs the readout light and the video readout light of the fourth color in the same direction;
The first color video readout light, the second color video readout light, the third color video readout light, and the fourth color video readout light output from the third optical element. A projection lens for combining and projecting;
A video projection apparatus comprising:
前記第1の光学素子はさらに、同一方向から入射した第1の色の光と第2の色の光を分離し、前記第1の色の光を前記第1の映像表示素子に入射させると共に、前記第2の色の光を前記第2の映像表示素子に入射させ、
前記第2の光学素子はさらに、同一方向から入射した第3の色の光と第4の色の光を分離し、前記第3の色の光を前記第3の映像表示素子に入射させると共に、前記第4の色の光を前記第4の映像表示素子に入射させる
ことを特徴とする請求項1に記載の映像投射装置。 The first video display element, the second video display element, the third video display element, and the fourth video display element are reflective video display elements,
The first optical element further separates the first color light and the second color light incident from the same direction, and causes the first color light to enter the first video display element. , Making the second color light incident on the second image display element,
The second optical element further separates the third color light and the fourth color light incident from the same direction and causes the third color light to enter the third video display element. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the fourth color light is incident on the fourth image display element.
前記白色光源からの光のうち前記第1の色の光および前記第2の色の光と前記第3の色の光および前記第4の色の光とを分離し、前記第1の色の光と前記第2の色の光を前記第1の光学素子に入射させ、前記第3の色の光と前記第4の色の光を前記第2の光学素子に入射させる第4の光学素子と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の映像投射装置。 A white light source,
Separating the light of the first color, the light of the second color, the light of the third color, and the light of the fourth color from the light from the white light source; A fourth optical element that causes the light and the second color light to enter the first optical element, and the third color light and the fourth color light to enter the second optical element. When,
The video projection device according to claim 2, further comprising:
前記第2の光学素子に入射する前記第3の色の光および前記第4の色の光を出力する第2の光源と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の映像投射装置。 A first light source that outputs the first color light and the second color light incident on the first optical element;
A second light source that outputs the third color light and the fourth color light incident on the second optical element;
The video projection device according to claim 2, further comprising:
前記白色光源からの光のうち第1の色の光および第2の色の光と第3の色の光および第4の色の光とを分離する第4の光学素子と、
前記第4の光学素子によって分離された前記第1の色の光を前記第1の映像表示素子に入射させ、前記第4の光学素子によって分離された前記第2の色の光を前記第2の映像表示素子に入射させる第1の光学素子群と、
前記第4の光学素子によって分離された前記第3の色の光を前記第3の映像表示素子に入射させ、前記第4の光学素子によって分離された前記第4の色の光を前記第4の映像表示素子に入射させる第2の光学素子群と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載の映像投射装置。 A white light source,
A fourth optical element that separates light of the first color, light of the second color, light of the third color, and light of the fourth color from the light from the white light source;
The first color light separated by the fourth optical element is incident on the first video display element, and the second color light separated by the fourth optical element is incident on the second optical element. A first optical element group to be incident on the image display element;
The third color light separated by the fourth optical element is made incident on the third image display element, and the fourth color light separated by the fourth optical element is made into the fourth color. A second optical element group to be incident on the video display element;
The video projection device according to claim 5, further comprising:
前記第2の映像表示素子に入射する第2の色の光を発生する第2の光源と、
前記第3の映像表示素子に入射する第3の色の光を発生する第3の光源と、
前記第4の映像表示素子に入射する第4の色の光を発生する第4の光源と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載の映像投射装置。 A first light source for generating light of a first color incident on the first image display element;
A second light source for generating a second color light incident on the second image display element;
A third light source for generating light of a third color incident on the third image display element;
A fourth light source that generates light of a fourth color incident on the fourth image display element;
The video projection device according to claim 5, further comprising:
前記映像投射装置によって投射される映像読み出し光が入射する複数の微小レンズからなるレンズアレーと、
を備えたことを特徴とする立体映像投射システム。 The video projection device according to any one of claims 1 to 8,
A lens array composed of a plurality of microlenses into which image readout light projected by the image projection device is incident;
A stereoscopic video projection system characterized by comprising:
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