JP2009198837A - Single plate type color display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一枚の空間光変調素子を用いてカラー表示を行う単板式カラー表示装置に関する。 The present invention relates to a single-plate color display device that performs color display using a single spatial light modulator.
従来の単板式カラー表示装置として、1枚の空間光変調素子の表示面を3つの領域に分け、これら領域においてR、G、B各色の画像を同時に表示し、各領域をそれぞれの画像の色に対応した色の照明光で照明するようにしたカラー表示装置が記載されている。空間光変調素子の各領域を経た変調光は、色合成手段により合成され、カラー画像を表示するものがある。 As a conventional single-plate color display device, the display surface of one spatial light modulator is divided into three regions, and images of R, G, and B colors are simultaneously displayed in these regions. A color display device that is illuminated with illumination light of a color corresponding to the above is described. Some modulated light that has passed through each region of the spatial light modulator is synthesized by color synthesis means to display a color image.
このカラー表示装置は、単板式でありながら、各色の画像を同時に表示するため、カラーブレーキング現象が生ずることがなく、また、空間光変調素子として液晶表示パネルを使用することができる(例えば、特許文献1参照。)。 Although this color display device is a single plate type and displays images of each color at the same time, there is no color breaking phenomenon, and a liquid crystal display panel can be used as a spatial light modulation element (for example, (See Patent Document 1).
ところで、前述の特許文献1に記載された単板式カラー表示装置においては、色合成手段の構成が複雑であり、装置構成の小型化、製造コストの低廉化が困難である。また、単板にも拘わらず、投射光学系のバックフォーカスを大きくしなければならず、投射光学系の小型化を図ることができない。 By the way, in the single-plate type color display device described in the above-mentioned Patent Document 1, the configuration of the color synthesizing means is complicated, and it is difficult to reduce the size of the device and reduce the manufacturing cost. In addition, despite the single plate, the back focus of the projection optical system must be increased, and the projection optical system cannot be reduced in size.
さらに、このカラー表示装置においては、各色の照明光は、平行光の状態で空間光変調素子を照明するので、一の色の照明光が隣接する他色の領域にも侵入してしまい、混色が発生する虞がある。混色を防止するために各領域間に無表示領域を設けることが考えられるが、十分な無表示領域を確保すると、空間光変調素子が大型化してしまい、小型化という単板式のメリットが損なわれてしまう。 Further, in this color display device, the illumination light of each color illuminates the spatial light modulation element in the state of parallel light, so that the illumination light of one color also enters an adjacent region of another color, resulting in color mixing May occur. In order to prevent color mixing, it is conceivable to provide a non-display area between the areas. However, if a sufficient non-display area is secured, the spatial light modulation element will be enlarged and the advantage of the single plate type of miniaturization will be impaired. End up.
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、装置構成の小型化、製造コストの低廉化が可能でありながら、高品質のカラー画像を表示することができる単板式カラー表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and a single-plate type capable of displaying a high-quality color image while being able to reduce the size of the apparatus and reduce the manufacturing cost. An object is to provide a color display device.
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る単板式カラー表示装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the above object, a single-plate color display device according to the present invention has any one of the following configurations.
〔構成1〕
一枚の空間光変調素子における異なる領域により赤色用、緑色用及び青色用の画像に応じた光変調を行い、これら各変調がなされた変調光を結像させて結像面上において合成し、カラー画像を表示する単板式カラー表示装置であって、空間光変調素子において赤色用の画像に応じた光変調を行う領域に赤色光を入射させる赤色照明手段と、空間光変調素子において緑色用の画像に応じた光変調を行う領域に緑色光を入射させる緑色照明手段と、空間光変調素子において青色用の画像に応じた光変調を行う領域に青色光を入射させる青色照明手段と、空間光変調素子を経た各色の変調光を結像面上に結像させる投射光学系とを備え、赤色用の画像に応じた光変調を行う領域への赤色照明手段からの赤色光の入射角と、緑色用の画像に応じた光変調を行う領域への緑色照明手段からの緑色光の入射角と、青色用の画像に応じた光変調を行う領域への青色照明手段からの青色光の入射角とは、互いに異なっており、投射光学系は、この投射光学系に入射された各色の変調光のうちの少なくとも2つの光路をこの投射光学系における第1次集光点付近で折り曲げる光路折曲素子を有しており、この光路折曲素子によって各色の変調光のうちの少なくとも2つの光路を折り曲げることによって、各色変調光を結像面上において重ねて合成しカラー画像とすることを特徴とするものである。
[Configuration 1]
Perform light modulation according to red, green and blue images by different areas in one spatial light modulation element, image the modulated light that has been modulated by each, and synthesize on the imaging surface, A single-plate color display device for displaying a color image, in which a red illumination unit that causes red light to enter a region in which light modulation is performed according to a red image in the spatial light modulation element, and green light in the spatial light modulation element Green illumination means for making green light incident on an area that performs light modulation according to an image, blue illumination means for making blue light incident on an area that performs light modulation according to an image for blue in a spatial light modulator, and spatial light A projection optical system that forms an image on the imaging surface of the modulated light of each color that has passed through the modulation element, and the incident angle of red light from the red illumination means to the region that performs light modulation according to the image for red, Light change according to green image The incident angle of the green light from the green illumination means to the area where the light is emitted and the incident angle of the blue light from the blue illumination means to the area where the light modulation is performed according to the blue image are different from each other, and the projection The optical system includes an optical path bending element that bends at least two optical paths of the modulated light of each color incident on the projection optical system in the vicinity of the primary condensing point in the projection optical system. By folding at least two optical paths of the modulated light of each color by the bending element, the color modulated light is superimposed on the image plane to be combined into a color image.
〔構成2〕
構成1を有する単板式カラー表示装置において、結像面において各色変調光が重ねられて合成されたカラー画像を物点として、スクリーンに投射して結像させる投射レンズを有することを特徴とするものである。
[Configuration 2]
A single-plate color display device having Configuration 1, characterized in that it has a projection lens for projecting an image on a screen with a color image synthesized by superimposing each color-modulated light on the imaging plane as an object point It is.
〔構成3〕
構成1又は構成2を有する単板式カラー表示装置において、各色照明手段は、照明光としてレーザ光を発し、空間光変調素子の近傍には、ディフューザが設置されていることを特徴とするものである。
[Configuration 3]
In the single-plate color display device having Configuration 1 or
この単板式カラー表示装置においては、照明光として平行度の高い光を用いることにより、第1集光点の大きさを小さくすることができ、光路折曲手段を小型化し、安価にすることができる。特に、照明光としてレーザ光を用いることにより、効率よく明るい画像を表示することができる。 In this single-plate color display device, by using light with high parallelism as illumination light, the size of the first condensing point can be reduced, and the optical path bending means can be made smaller and less expensive. it can. In particular, a bright image can be efficiently displayed by using laser light as illumination light.
〔構成4〕
構成1乃至構成3のいずれか一を有する単板式カラー表示装置において、空間光変調素子を各色用の画像に応じて駆動する駆動回路を備え、駆動回路は、赤色用、緑色用及び青色用の画像の上下左右反転処理を行うとともに、画像の大きさ及び形状について補正処理を行うことを特徴とするものである。
[Configuration 4]
The single-plate color display device having any one of Configurations 1 to 3 includes a drive circuit that drives the spatial light modulation element according to an image for each color, and the drive circuits are for red, green, and blue In addition to performing up / down / left / right inversion processing of an image, correction processing is performed on the size and shape of the image.
構成1を有する本発明に係る単板式カラー表示装置においては、投射光学系は、この投射光学系に入射された各色の変調光のうちの少なくとも2つの光路をこの投射光学系における第1次集光点付近で折り曲げる光路折曲素子を有しており、この光路折曲素子によって各色の変調光のうちの少なくとも2つの光路を折り曲げることによって各色変調光を結像面上において重ねて合成しカラー画像とするので、投射光学系の小型化及び製造コストの低廉化を図ることができる。 In the single-plate color display device according to the present invention having the configuration 1, the projection optical system includes at least two optical paths of the modulated light beams of the respective colors incident on the projection optical system in the primary collection in the projection optical system. It has an optical path bending element that bends in the vicinity of the light spot, and by folding at least two optical paths of the modulated light of each color by this optical path bending element, the color modulated light is superimposed on the image plane and synthesized. Since the image is used, the projection optical system can be downsized and the manufacturing cost can be reduced.
構成2を有する本発明に係る単板式カラー表示装置においては、結像面において各色変調光が重ねられて合成されたカラー画像を物点として、スクリーンに投射して結像させる投射レンズを有するので、投射光学系を大型化することなく、画像の拡大率を大きくすることができる。
Since the single-plate color display device according to the present invention having the
構成3を有する本発明に係る単板式カラー表示装置においては、各色照明手段は、照明光としてレーザ光を発し、空間光変調素子の近傍には、ディフューザが設置されているので、光路折曲手段の小型化が可能であり、また、照明光の利用効率が高いため、明るく、かつ、色再現性の良好なカラー表示を行うことができる。 In the single-plate color display device according to the present invention having the configuration 3, each color illumination unit emits laser light as illumination light, and a diffuser is installed in the vicinity of the spatial light modulation element. Can be reduced in size, and the use efficiency of illumination light is high, so that a bright and good color reproducibility color display can be performed.
構成4を有する本発明に係る単板式カラー表示装置においては、空間光変調素子を各色用の画像に応じて駆動する駆動回路は、赤色用、緑色用及び青色用の画像の上下左右反転処理を行うとともに、画像の大きさ及び形状について補正処理を行うので、各色の画像の合成を良好に行うことができる。
In the single-plate color display device according to the present invention having the
すなわち、本発明は、装置構成の小型化、製造コストの低廉化が可能でありながら、フィールドシーケンシャル方式におけるような色割れを発生させず、高品質のカラー画像を表示することができる単板式カラー表示装置を提供することができるものである。 That is, the present invention is a single-plate color that can display a high-quality color image without causing color breakup as in the field sequential method, while enabling a reduction in the size of the apparatus and a reduction in manufacturing cost. A display device can be provided.
以下、本発明に係る単板式カラー表示装置の構成について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of a single-plate color display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔本発明の原理〕
図1は、本発明に係る単板式カラー表示装置の原理を示す側面図であり、(a)は、通常の光学系における投射光学系の作用を示す側面図であり、(b)は、空間光変調素子に平行光が入射したときの投射光学系の作用を示す側面図であり、(c)は、本発明に係る単板式カラー表示装置における投射光学系の作用を示す側面図である。
[Principle of the present invention]
FIG. 1 is a side view showing the principle of a single-plate color display device according to the present invention, (a) is a side view showing the operation of a projection optical system in a normal optical system, and (b) is a space view. It is a side view which shows the effect | action of a projection optical system when parallel light injects into a light modulation element, (c) is a side view which shows the effect | action of the projection optical system in the single-plate type color display apparatus which concerns on this invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置は、一枚の空間光変調素子の異なる領域により赤色用、緑色用及び青色用の画像に応じた光変調を行い、これら各変調光を投射して結像面上において重ねて合成し、カラー画像を表示するものである。 The single-plate color display device according to the present invention performs light modulation according to red, green, and blue images by different regions of a single spatial light modulator, and projects these modulated lights to form an image. A color image is displayed by superimposing them on the surface.
図1を用いて、本発明における各色光の画像の合成の原理を説明する。まず、図1中の(a)に示すように、自発光式の空間光変調素子101が表示する像を投射光学系102によりスクリーンに投射する場合には、空間光変調素子101上の各画素(発光点)からの光のうち、投射光学系102に到達したものがスクリーン103において一点に集光して、実像を結ぶ。この場合、空間光変調素子101からの光線の集光点は、スクリーン103上の結像面のみである。
With reference to FIG. 1, the principle of image synthesis of each color light in the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1A, when an image displayed by the self-luminous spatial
次に、図1中の(b)に示すように、ほぼ平行な赤色(以下、R)、緑色(以下、G)及び青色(以下、B)の各色の照明光を、図示しない赤色用の照明手段、緑色用の照明手段及び青色用の照明手段により、互いに異なる入射角で透過型の空間光変調素子101に入射させ、変調光を投射光学系102によってスクリーン103に投射した状態を考える。透過型の空間光変調素子101は、例えば、偏光板と液晶表示素子とが積層されて一体化されたものである。この場合には、空間光変調素子101上の各画素を通過した変調光は、ほぼ平行光であるため、投射光学系102の焦点位置(第1集光点A)に一旦集光した後に、スクリーン103上に倒立像を結ぶ。R、G、B各色の照明光は、空間光変調素子101に対する入射角が異なるため、各変調光の第1集光点Aは、別の点になる。
Next, as shown in FIG. 1B, substantially parallel red (hereinafter referred to as R), green (hereinafter referred to as G) and blue (hereinafter referred to as B) illumination light is used for red (not shown). Consider a state in which the illumination unit, the green illumination unit, and the blue illumination unit are incident on the transmissive spatial
R、G、Bの各色の照明光が等しい入射角(例えば、垂直入射)で空間光変調素子101に入射した場合には、各色の変調光は、すべて同一の点(投射光学系102の焦点位置)に集光した後に、スクリーン103上に倒立像を結ぶ。このとき、各色の画像は、空間光変調素子101において表示された状態と同様に、スクリーン103上において並列に並べて表示される。この場合には、後述する本発明に係る単板式カラー表示装置における色合成を行うことができない。
When the illumination light of each color of R, G, and B is incident on the spatial
そして、図1中の(c)に示すように、R、G、B各色の変調光のうちの2つの第1集光点Aに光路折曲手段となるミラー104,104を置いて、例えば、R、Bの2色の変調光の光路を折り曲げ、Gの変調光の結像位置に重ねて結像させることにより、各色の画像が合成される。このとき、一つの変調光について1枚のミラー104を用いて光路を折り曲げると、表示される像は鏡像となる。すなわち、R及びBの像は、Gの像に対して鏡像となる。そこで、予め、例えば、Gの空間光変調素子101における表示画像のみを鏡像に変換しておくことにより、スクリーン103において各色の画像が正しく重ね合わされ、カラー画像を表示する単板式カラー表示装置が構成される。
Then, as shown in FIG. 1 (c),
なお、この単板式カラー表示装置の空間光変調素子101において、R、G、B各色の画像の表示位置は、必ずしも互いに離間していることを要しない。R、G、B各色の照明光の空間光変調素子101に対する入射角が互いに異なるため、各変調光の第1集光点Aが異なる点になるため、例えば、Rの照明光がG用の画像表示領域に重なったとしても、混色が生ずることはない。したがって、この単板式カラー表示装置においては、照明手段の精度が低くてもよく、製造を容易化することができる。
Note that in the
ところで、投射型の画像表示装置(プロジェクタ)には、いわゆるフロントプロジェクション及びリアプロジェクションがあり、一般に、机上等に設置して使う場合と天井から吊下げて使う場合とがある。このような画像表示装置においては、一機種で各使用状況への対応が可能なように、表示画像の上下左右を反転させる画像処理回路を内蔵している。従来の3板方式や単板方式のカラー表示装置においては、空間光変調素子に入力する画像信号について、縦横それぞれに画素の順番を入れ替えれば反転像を得ることができる。しかし、本発明に係る単板式カラー表示装置においては、同様な方法で画像を反転させると、反転時にR用画像とB用画像とが入れ替わってしまうという問題が発生する。さらに、収差補正等を加えた画像においては、コンバージェンスが完全に狂ってしまう。そこで、本発明においては、各色の画像について補正をする前に、反転処理を行うようにする。 By the way, there are so-called front projection and rear projection in a projection type image display device (projector). Generally, there are a case where it is installed on a desk or the like and a case where it is hung from the ceiling. Such an image display device incorporates an image processing circuit that inverts the display image vertically and horizontally so that it can cope with each use situation with one model. In a conventional three-plate type or single-plate type color display device, an inverted image can be obtained by changing the order of pixels vertically and horizontally for an image signal input to a spatial light modulator. However, in the single-plate color display device according to the present invention, when the image is inverted by the same method, there is a problem that the R image and the B image are switched at the time of the inversion. Furthermore, the convergence is completely out of order in an image with aberration correction or the like added. Therefore, in the present invention, inversion processing is performed before correcting each color image.
〔本発明の実施の形態〕
図2は、本発明の第1の実施における単板式カラー表示装置の構成を示す側面図である。
Embodiment of the present invention
FIG. 2 is a side view showing the configuration of the single-plate color display device in the first embodiment of the present invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置は、図2に示すように、空間光変調素子1において各色用の画像に応じた光変調を行う各領域のそれぞれに、互いに異なる入射角で、各領域に対応する色(R、G、B)の照明光を入射させる図示しない各色用の照明手段を有する。そして、この単板式カラー表示装置は、空間光変調素子1を経た各色の変調光を投射する投射光学系2を備えている。
As shown in FIG. 2, the single-plate color display device according to the present invention has a different incident angle in each area where light modulation is performed in accordance with an image for each color in the spatial light modulation element 1. Illumination means for each color (not shown) that causes illumination light of corresponding colors (R, G, B) to enter. The single-plate color display device includes a projection
投射光学系2は、この投射光学系2に入射された各変調光のうちの少なくとも2つの光路を第1次集光点A付近で折り曲げる光路折曲手段となるダブプリズム(台形プリズム)4,4を有する。このダブプリズム4,4は、R、Bの変調光の光路を折り曲げて、各変調光を結像面であるスクリーン103上において重ねて合成し、カラー画像とする。
The projection
この単板式カラー表示装置においては、光路折曲手段としてダブプリズム4,4、または、直角三角プリズムを使用することにより、ミラーを用いるよりも、装置構成の小型化を図ることができる。また、スクリーン103の位置が変わった場合には、ダブプリズム4,4を面内において回転することにより、結像位置を調整することができる。
In this single-plate color display device, by using the
すなわち、この単板式カラー表示装置においては、空間光変調素子1において各色用の画像に応じた光変調がなされる各領域に、R、G、B各色の照明光を略平行光として異なる入射角で入射させ、空間光変調素子1を経た変調光を投射光学系2における第1集光点A付近においてダブプリズム4,4により折り曲げ、スクリーン103上の結像面において3色の像を合成してカラー画像とする。
That is, in this single-plate color display device, the R, G, and B illumination lights having different incident angles as the substantially parallel lights are applied to the respective regions where the light modulation is performed according to the image for each color in the spatial light modulator 1. The modulated light that has passed through the spatial light modulation element 1 is bent by the
図3は、本発明の第2の実施における単板式カラー表示装置の構成を示す側面図である。 FIG. 3 is a side view showing a configuration of a single-plate color display device according to the second embodiment of the present invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置においては、図3に示すように、光路折曲手段として、2枚のシフトレンズ(光軸をオフセットさせたレンズ)5,5と、1枚の通常レンズ(光軸を通るレンズ)6とを使用することができる。
In the single-plate color display device according to the present invention, as shown in FIG. 3, as the optical path bending means, two shift lenses (lenses with the optical axis offset) 5, 5 and one normal lens ( A
この場合には、光路を折り曲げられるR、Bの変調光により表示される画像の反転がないので、反転処理をせずに、そのまま正しいカラー画像を表示することができる。なお、シフトレンズ5,5及び通常レンズ6のパワーは、3色の像の大きさ(倍率)が等しくなるように調整されている。
In this case, since there is no inversion of the image displayed by the R and B modulated light whose optical path is bent, a correct color image can be displayed as it is without inversion processing. The powers of the
図4は、本発明の第3の実施における単板式カラー表示装置の構成を示す側面図である。 FIG. 4 is a side view showing the configuration of a single-plate color display device according to the third embodiment of the present invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置においては、図4に示すように、光路折曲手段として、2個の直角三角プリズムからなる二回反射の折り曲げ素子7,7を用いることができる。
In the single-plate color display device according to the present invention, as shown in FIG. 4, two-
この折り曲げ素子7,7を用いた場合にも、R、Bの変調光により表示される画像の反転はなく、反転処理をせずに、そのまま正しいカラー画像を表示することができる。スクリーン103の位置が変わった場合には、折り曲げ素子7,7を構成する2つの直角三角プリズムうち一方を、面内において回転することにより調整することができる。
Even when the
上述した各実施の形態においては、結像面はスクリーン103上にあり、色合成面もスクリーン103上にある。したがって、スクリーン103までの投射距離が一定ならば、色ずれの再調整などが不要であり、固定型のフロントプロジェクタやリアプロジェクタなどとしての構成に適している。
In each of the above-described embodiments, the imaging surface is on the
図5は、本発明の第4の実施における単板式カラー表示装置の構成を示す側面図である。 FIG. 5 is a side view showing the configuration of a single-plate color display device according to the fourth embodiment of the present invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置においては、図5に示すように、投射光学系2は、結像面Bにおいて各変調光を合成して実像を形成するものとし、この実像が、投射レンズ8によりスクリーン103に投射されるように構成してもよい。
In the single-plate color display device according to the present invention, as shown in FIG. 5, the projection
この投射光学系2においては、スクリーン103までの投射距離が変化しても、投射レンズ8により焦点調整を行うだけで、色ずれのないカラー画像を表示することができる。この単板式カラー表示装置は、携帯式(ポータブル)のフロントプロジェクタとして構成することに適している。
In the projection
図6は、本発明に係る単板式カラー表示装置において、反射型液晶表示パネルを空間光変調素子として用いた構成を示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing a configuration in which a reflective liquid crystal display panel is used as a spatial light modulation element in a single-plate color display device according to the present invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置は、図6に示すように、空間光変調素子として反射型液晶表示パネル11を用いて構成することができる。この単板式カラー表示装置においては、各色用の照明手段となるR、G、B各色の光源9から発せられた照明光は、偏光ビームスプリッタ(PBS)10に入射され、この偏光ビームスプリッタ10の偏光反射面において反射されて、反射型液晶表示パネル11に互いに異なる入射角で入射する。各色の照明光は、反射型液晶表示パネル11において表示画像に応じて変調されて反射される。反射型液晶表示パネル11により反射された変調光は、偏光ビームスプリッタ10に入射され、偏光ビームスプリッタ10の偏光反射面を透過して、投射光学系2に入射される。
The single-plate color display device according to the present invention can be configured using a reflective liquid
投射光学系2は、前述した各実施の形態におけるものと同様の構成を有しており、各色の変調光を合成して、スクリーン103上にカラー画像を表示する。
The projection
なお、この単板式カラー表示装置においては、各色の照明光の空間光変調素子への入射角の差異は、3°乃至5°でよい。そのため、空間光変調素子としては、マイクロミラーデバイス(DMD)のように、画素に対応する微細なミラーの角度を振って照明光を変調するようにした素子を使用することもできる。 In this single-plate color display device, the difference in the incident angle of the illumination light of each color to the spatial light modulation element may be 3 ° to 5 °. Therefore, as the spatial light modulation element, an element that modulates illumination light by swinging a fine mirror angle corresponding to a pixel, such as a micromirror device (DMD), can be used.
図7は、本発明に係る単板式カラー表示装置において、照明手段の光源としてレーザ光源を用いた構成を示す斜視図である。 FIG. 7 is a perspective view showing a configuration using a laser light source as the light source of the illumination means in the single-plate color display device according to the present invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置は、図7に示すように、各色用の照明手段として、照明光としてレーザ光を発するR、G、B各色のレーザ光源12を用いて構成することができる。レーザ光源12を用いる場合には、このレーザ光源12から空間光変調素子1に至る光路上に、ディフューザ13を設置することが望ましい。この単板式カラー表示装置において、空間光変調素子及び投射光学系2、または、空間光変調素子、投射光学系2及び偏光ビームスプリッタ10からなる光学系は、前述の各実施の形態と同様に構成されている。
As shown in FIG. 7, the single-plate color display device according to the present invention can be configured by using R, G, and B color
この単板式カラー表示装置においては、照明光として平行度の高いレーザ光を用いていることにより、第1集光点の大きさを小さくすることができるので、光路折曲手段を小型化し、安価にすることができる。また、照明光としてレーザ光を用いていることにより、効率よく明るいカラー画像を表示することができる。 In this single-plate color display device, the laser beam with high parallelism is used as the illumination light, so that the size of the first condensing point can be reduced, so that the optical path bending means is downsized and inexpensive. Can be. Further, by using laser light as illumination light, a bright color image can be displayed efficiently.
レーザ光はパワーが大きく、光線の平行度が極めて良好であるが、界面反射による干渉縞やシンチレーションによるざらつき感を生じやすい。このような干渉縞やシンチレーションは、ディフューザ13によって防止することができる。
Laser light has high power and the parallelism of light rays is very good, but it tends to cause interference fringes due to interface reflections and roughness due to scintillation. Such interference fringes and scintillation can be prevented by the
このディフューザ13としては、ホログラムディフューザを用いて、空間光変調素子の照明光の入射側近傍に設置し、また、反射型の空間光変調素子を用いる場合には、図7に示すように、偏光ビームスプリッタ10の照明光の入射側近傍に設置することが有効であった。ディフューザ13における拡散角は、小さすぎると効果が少なく、大きすぎると第1集光点のサイズが大きくなってしまい、各色の分離に不都合が生じるため、0.5°乃至5°程度が好ましいことがわかった。また、ホログラムディフューザにおける拡散各のムラが観察される場合には、ディフューザを複数枚用いるか、あるいは、照明光の入射方向に略直交する方向にディフューザを往復移動させるとよい。
As the
図8は、本発明に係る単板式カラー表示装置における駆動回路の構成を示すブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the drive circuit in the single-plate color display device according to the present invention.
本発明に係る単板式カラー表示装置は、図8に示すように、空間光変調素子1を各色用の画像に応じて駆動する駆動回路14を備えている。この駆動回路14は、赤色用、緑色用及び青色用の画像の上下左右反転処理を行うとともに、画像の大きさ及び形状について補正処理を行うことができる。
As shown in FIG. 8, the single-plate color display device according to the present invention includes a
この駆動回路14は、図示しないフレームメモリから入力されるRGB画像信号を処理し、ドライバ回路19に受け渡して空間光変調素子1を駆動する回路である。ドライバ回路19から出力される画像信号は、1枚の空間光変調素子1により表示される画像信号になっている。したがって、空間光変調素子1は、従来の3板式のカラー表示装置において用いられている空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子1においては、画像表示領域が3つの領域に分割され、それぞれの領域において各色の画像に応じた光変調が行われる。
The
この駆動回路14においては、まず、上下/左右反転回路15により画像の上下反転処理を行う。前述した第1及び第4の実施の形態においては、この駆動回路14において、Gのみの画像信号の反転処理を行う必要がある。また、表示装置の使用状態に対応して画像の上下反転、または、左右反転を行う場合には、各色の画像について反転処理を行う。
In this
次に、倍率及び歪み補正回路16により、画像の倍率及び歪みの補正処理を行う。R、G、Bの各画像信号は、必要に応じて画素密度を変換され、空間光変調素子1における表示領域の略1/3のサイズとされる。実際には、後述するコンバージェンス処理のための余裕度をもたせるため、さらに、数%乃至数10%小さいサイズにするとよい。
Next, the magnification and
各色の画像サイズは、互いに僅かに異ならせるとよい。これは、投射光学系2において色収差補正を行っているためである。この補正処理は、安価な光学系を用いるためには有効である。一般に、投射光学系2は、諸収差を補正するために多数のレンズを組み合わせて構成されている。この単板式カラー表示装置においては、画像処理により各色の画像サイズの補正ができるので、投射光学系2における構成レンズ枚数を最小限にすることができる。
The image size of each color may be slightly different from each other. This is because chromatic aberration correction is performed in the projection
例えば、倍率色収差が生ずると、色によってピント面の位置や画像の大きさに差が出るので、画像の位置をシフトしただけでは、全体の色合わせをすることができない。従来の3板式カラー表示装置においては、各空間光変調素子の位置をシフトさせてコンバージェンス調整を行っていたが、投射光学系において色収差がないことが前提条件となる。また、フィールドシーケンシャル方式の単板式カラー表示装置においても、投射光学系の色収差の影響は避けられない。 For example, when chromatic aberration of magnification occurs, there is a difference in the position of the focus surface and the size of the image depending on the color. Therefore, the entire color cannot be matched only by shifting the position of the image. In the conventional three-plate type color display device, the convergence adjustment is performed by shifting the position of each spatial light modulation element. However, there is no chromatic aberration in the projection optical system. Even in a field sequential single-plate color display device, the influence of chromatic aberration of the projection optical system is inevitable.
本発明に係る単板式カラー表示装置においては、画像信号の処理によって各色の画像の大きさを独立して調整することにより、コンバージェンス調整を行うことができるので、光学的、または、機械的な高精度の調整が不要である。 In the single-plate color display device according to the present invention, the convergence adjustment can be performed by independently adjusting the size of the image of each color by processing the image signal. It is not necessary to adjust the accuracy.
また、歪曲収差についても、倍率及び歪み補正回路16により補正を行う。この単板式カラー表示装置においては、光路折曲手段におけるR、G、Bの光路長差などにより、結像面における像倍率ずれや歪を生じやすくなるが、倍率及び歪み補正回路16による補正によって、これら像倍率ずれや歪を防止することができる。倍率及び歪み補正回路16によりこれらの補正を行うことにより、調整用の光学部品を付加して調整するよりも、部品点数増加や部品製造精度の要求が緩和され、製造コストの高騰を避けることができる。
Further, distortion and distortion are corrected by the magnification and
なお、照明光としてレーザ光を用いた場合には、照明光の平行度が高いためピントの深度が大きく、また、単一波長なので色分散による広がりはないに等しいので、倍率及び歪み補正回路16による画像処理の効果が特に高い。
When laser light is used as the illumination light, the parallelism of the illumination light is high, so that the depth of focus is large, and since it is a single wavelength, there is no spread due to chromatic dispersion, so the magnification and
そして、各色の画像の位置関係を調整するデジタルコンバージェンス回路18により、各色画像のコンバージェンス調整を行う。この処理は、スクリーン103の位置が変化したときの色ずれ補正としても使用することができ、光路折曲手段による機械的補正の補助として利用することもできる。
Then, the convergence of each color image is adjusted by the
倍率及び歪み補正回路16、デジタルコンバージェンス回路18における補正量は、補正量入力部17を介して入力される。そして、ドライバ回路19を介して、空間光変調素子1の駆動が行われる。
A correction amount in the magnification and
1 空間光変調素子
2 投射光学系
4 ダブプリズム(台形プリズム)
5 シフトレンズ
6 通常レンズ
7 折り曲げ素子
8 投射レンズ
9 光源
10 偏光ビームスプリッタ
11 反射型液晶表示パネル
12 レーザ光源
13 ディフューザ
14 駆動回路
103 スクリーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spatial
5
Claims (4)
前記空間光変調素子において赤色用の画像に応じた光変調を行う領域に赤色光を入射させる赤色照明手段と、
前記空間光変調素子において緑色用の画像に応じた光変調を行う領域に緑色光を入射させる緑色照明手段と、
前記空間光変調素子において青色用の画像に応じた光変調を行う領域に青色光を入射させる青色照明手段と、
前記空間光変調素子を経た各色の変調光を結像面上に結像させる投射光学系と
を備え、
赤色用の画像に応じた光変調を行う領域への前記赤色照明手段からの赤色光の入射角と、緑色用の画像に応じた光変調を行う領域への前記緑色照明手段からの緑色光の入射角と、青色用の画像に応じた光変調を行う領域への前記青色照明手段からの青色光の入射角とは、互いに異なっており、
前記投射光学系は、この投射光学系に入射された各色の変調光のうちの少なくとも2つの光路をこの投射光学系における第1次集光点付近で折り曲げる光路折曲素子を有しており、この光路折曲素子によって前記各色の変調光のうちの少なくとも2つの光路を折り曲げることによって、各色変調光を結像面上において重ねて合成しカラー画像とする
ことを特徴とする単板式カラー表示装置。 Perform light modulation according to red, green and blue images by different areas in one spatial light modulation element, image the modulated light that has been modulated by each, and synthesize on the imaging surface, A single-plate color display device for displaying a color image,
A red illumination means for causing red light to enter a region in which light modulation is performed according to a red image in the spatial light modulation element;
Green illumination means for causing green light to enter a region where light modulation according to a green image is performed in the spatial light modulation element;
Blue illumination means for causing blue light to enter a region where light modulation is performed according to a blue image in the spatial light modulator;
A projection optical system that forms an image of the modulated light of each color that has passed through the spatial light modulation element on an imaging surface;
The incident angle of the red light from the red illumination means to the area that performs light modulation according to the red image, and the green light from the green illumination means to the area that performs light modulation according to the green image The incident angle is different from the incident angle of the blue light from the blue illuminating means to the region that performs light modulation according to the blue image,
The projection optical system has an optical path bending element that bends at least two optical paths of modulated light of each color incident on the projection optical system in the vicinity of a primary condensing point in the projection optical system, A single-plate color display device characterized in that at least two optical paths of the modulated light of each color are bent by the optical path bending element, and the color modulated light is superimposed on the image plane to be combined into a color image. .
ことを特徴とする請求項1記載の単板式カラー表示装置。 2. A single-plate color display device according to claim 1, further comprising: a projection lens that projects an image on a screen by using a color image synthesized by superimposing the color-modulated light beams on the imaging plane as an object point. .
前記空間光変調素子の近傍には、ディフューザが設置されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の単板式カラー表示装置。 Each color illumination means emits laser light as the illumination light,
The single plate type color display device according to claim 1, wherein a diffuser is installed in the vicinity of the spatial light modulation element.
前記駆動回路は、前記赤色用、緑色用及び青色用の画像の上下左右反転処理を行うとともに、前記画像の大きさ及び形状について補正処理を行う
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の単板式カラー表示装置。 A drive circuit for driving the spatial light modulator in accordance with the image for each color;
4. The drive circuit according to claim 1, wherein the drive circuit performs up / down / left / right inversion processing of the red, green, and blue images and corrects the size and shape of the image. The single plate type color display device according to any one of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008040743A JP2009198837A (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Single plate type color display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008040743A JP2009198837A (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Single plate type color display |
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ID=41142376
Family Applications (1)
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