JP2022024294A - Image light generation module and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像光生成モジュールおよび画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image light generation module and an image display device.
ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクター等の画像表示装置において、互いに異なる色の色光を射出する複数のパネルと、複数の色光を合成する色合成素子と、を備える画像光生成モジュールが従来から知られている。例えば下記の特許文献1に、青色光用液晶パネルと、緑色光用液晶パネルと、赤色光用液晶パネルと、各液晶パネルから射出された青色光と緑色光と赤色光とを合成するダイクロイックプリズムと、を有する投写部を備えるプロジェクターが開示されている。
In an image display device such as a head-mounted display or a projector, an image light generation module including a plurality of panels that emit colored light of different colors and a color synthesizing element that synthesizes a plurality of colored lights has been conventionally known. For example, in
特許文献1には、互いに異なる色の画素の位置ずれを補正する方法として、複数の光変調手段に供給される画素の画像信号に対して、表示対象画像における画素の位置をずらす画素ずらし補正を施すことにより、表示面に表示される各色成分の画像を構成する画素の表示位置の基準位置に対する位置ずれを補正することが開示されている。
In
しかしながら、上記特許文献1の方法では、表示素子の垂直方向または水平方向での画素ずらし補正は可能であるが、パネルが表示面に平行な面内で回転ずれを生じた場合の画素の位置ずれを補正することは難しい。すなわち、パネルの回転に伴う画素の位置ずれを補正する際には、パネルの矩形状の画素領域に対して発光領域を斜めに傾けるように補正を行う必要がある。ところが、発光領域の外形を長方形に設定して画像表示を行ったとすると、補正後は長方形の縁の直線が階段状に表示される現象、いわゆるジャギーが発生し、表示品質が低下するおそれがある。
However, in the method of
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の画像光生成モジュールは、第1色の第1画像光を射出する第1パネルと、前記第1色とは異なる第2色の第2画像光を射出する第2パネルと、前記第1色および前記第2色とは異なる第3色の第3画像光を射出する第3パネルと、前記第1画像光と前記第2画像光と前記第3画像光とを合成する色合成プリズムと、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルを制御する制御部と、を備え、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルの各々は、マトリクス状に配置された複数の画素を含む画素領域を有し、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルのうち、少なくとも一つのパネルの前記画素は、マトリクス状に配置された複数のサブ画素を有し、前記制御部は、前記少なくとも一つのパネルに対して、前記少なくとも一つのパネルに供給される画像信号に基づいて前記画素の階調を制御するとともに、前記複数のサブ画素の各々の点灯/非点灯を制御する。 In order to solve the above problems, the image light generation module according to one aspect of the present invention includes a first panel that emits a first image light of a first color and a second color that is different from the first color. A second panel that emits two image lights, a third panel that emits a third image light of a third color different from the first color and the second color, and the first image light and the second image light. A color synthesis prism that synthesizes the third image light and the third image light, and a control unit that controls the first panel, the second panel, and the third panel are provided, and the first panel, the second panel, and the like. And each of the third panels has a pixel region containing a plurality of pixels arranged in a matrix, and the first panel, the second panel, and the third panel of at least one of the panels. The pixel has a plurality of sub-pixels arranged in a matrix, and the control unit has the gradation of the pixel based on the image signal supplied to the at least one panel with respect to the at least one panel. Is controlled, and the lighting / non-lighting of each of the plurality of sub-pixels is controlled.
また、本発明の一つの態様の画像表示装置は、本発明の一つの態様の画像光生成モジュールを備える。 Further, the image display device according to one aspect of the present invention includes an image light generation module according to one aspect of the present invention.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態では、3枚の画像光生成パネルから射出される画像光を合成してカラー画像光を生成する画像光生成モジュールの一例を挙げる。
図1は、本実施形態の画像光生成モジュール10の概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, an example of an image light generation module that generates color image light by synthesizing image light emitted from three image light generation panels will be given.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the image
In each of the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the dimensions may be different depending on the component.
本実施形態の画像光生成モジュール10においては、画像光生成パネルとして、有機エレクトロルミネッセンス(EL)パネルからなる3枚の自発光パネルを用いている。
In the image
図1に示すように、画像光生成モジュール10は、第1パネル11Rと、第2パネル11Gと、第3パネル11Bと、ダイクロイックプリズム12(色合成プリズム)と、制御部13と、を備えている。制御部13は、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bを制御する。
As shown in FIG. 1, the image
第1パネル11Rは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第1画素領域14Rと、第1画素領域14Rの周囲を囲む第1非画素領域15Rと、を備えている。第2パネル11Gは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第2画素領域14Gと、第2画素領域14Gの周囲を囲む第2非画素領域15Gと、を備えている。第3パネル11Bは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第3画素領域14Bと、第3画素領域14Bの周囲を囲む第3非画素領域15Bと、を備えている。
The
第1パネル11Rにおける複数の画素の各々は、複数のサブ画素を有し、複数のサブ画素の各々には、第1発光素子17Rが設けられている。第2パネル11Gにおける複数の画素の各々は、複数のサブ画素を有し、複数のサブ画素の各々には、第2発光素子17Gが設けられている。第3パネル11Bにおける複数の画素の各々は、複数のサブ画素を有し、複数のサブ画素の各々には、第3発光素子17Bが設けられている。なお、各画素における複数のサブ画素の配置については、後で詳しく説明する。
Each of the plurality of pixels in the
第1パネル11Rの第1画素領域14Rに設けられた複数の第1発光素子17Rの各々は、赤色の第1画像光LRを射出する。また、第2パネル11Gの第2画素領域14Gに設けられた複数の第2発光素子17Gの各々は、緑色の第2画像光LGを射出する。また、第3パネル11Bの第3画素領域14Bに設けられた複数の第3発光素子17Bの各々は、青色の第3画像光LBを射出する。本実施形態において、第1発光素子17R、第2発光素子17G、および第3発光素子17Bの各々は、トップエミッション型の有機EL素子から構成されている。すなわち、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bの各々は、有機ELパネルで構成されている。
Each of the plurality of first
以下、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bの各発光素子17R,17G,17Bの構成について説明する。
なお、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bの各々は、有機EL材料からなる発光層および電荷注入層等の構成材料は異なるが、パネルの基本構成は同一である。したがって、以下では第1パネル11Rで代表して、パネルの基本構成について説明する。
Hereinafter, the configurations of the
The
図2は、第1パネル11R内の一つの第1発光素子17Rの概略構成を示す断面図である。
図2に示すように、第1発光素子17Rは、基板19と、反射電極20と、陽極21と、発光機能層22と、陰極23と、封止膜24と、カラーフィルター25と、カバーガラス26と、を有する。具体的には、基板19の第1面19aに、基板19側から順に、反射電極20、陽極21、発光機能層22、および陰極23が設けられている。基板19は、例えばシリコン等の半導体材料で構成されている。反射電極20は、例えばアルミニウム、銀等を含有する光反射性の導電性材料で構成されている。より具体的には、反射電極20は、例えばアルミニウム、銀等の単体材料で構成されていてもよいし、チタン(Ti)/AlCu(アルミニウム・銅合金)の積層膜などで構成されていてもよい。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of one first
As shown in FIG. 2, the first
陽極21は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の光透過性を有する導電性材料で構成されている。発光機能層22は、詳細な構成の図示を省略するが、有機EL材料を含む発光層、正孔注入層、電子注入層等を含む複数の層で構成されている。発光層は、発光色に応じた周知の有機EL材料により構成されている。なお、発光層が発光する光は、蛍光あるいはりん光のいずれであってもよい。
The
陰極23は、一部の光を透過し、残りの光を反射する性質を有する半透過反射層として機能する。半透過反射性を有する陰極23は、例えば銀、マグネシウムを含有する合金等の光反射性を有する導電性材料を充分に薄い膜厚に形成することで実現できる。発光機能層22から射出される光は、反射電極20と陰極23との間で往復する間に特定の共振波長を有する成分が選択的に増幅され、陰極23を透過して基板19とは反対側に射出される。すなわち、反射電極20から陰極23までの複数の層によって光共振器27が構成される。
The
反射電極20から陰極23までの複数の層は、封止膜24によって被覆されている。封止膜24は、外気や水分の侵入を防止するための膜であって、光透過性を有する無機材料、有機材料の単層または複数層で構成されている。
The plurality of layers from the
封止膜24の一面に、発光色に対応したカラーフィルター25が設けられている。第1パネル11Rにおいて、カラーフィルター25は、赤色波長域以外の波長域の光を吸収し、赤色波長域の光を透過する光吸収型のフィルター層で構成されている。また、第2パネル11Gにおけるカラーフィルター25は、緑色波長域以外の波長域の光を吸収し、緑色波長域の光を透過する光吸収型のフィルター層で構成されている。第3パネル11Bにおけるカラーフィルター25は、青色波長域以外の波長域の光を吸収し、青色波長域の光を透過する光吸収型のフィルター層で構成されている。
A
本実施形態では、第1パネル11R、第2パネル11Gおよび第3パネル11Bの各々が光共振器27を備えているため、共振波長での光の共振によって各色に対応した光が射出される。さらに、光共振器27の光射出側にカラーフィルター25が設けられているため、各パネル11R,11G,11Bから射出される光LR,LG,LBの色純度がより高められる。なお、カラーフィルター25は、発光機能層22から射出される光の波長域によっては省略してもよい。
In the present embodiment, since each of the
カラーフィルター25の一面に、各発光素子を保護するためのカバーガラス26が設けられている。
A
図3は、第1パネル11Rの全体構成を示す概略構成図である。
なお、パネルの全体構成についても、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bの基本構成は概ね同一であるため、以下では第1パネル11Rで代表して、パネルの全体構成について説明する。
図3において、第1パネル11Rの水平方向をX方向とし、第1パネル11Rの垂直方向をY方向とする。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of the
As for the overall configuration of the panel, the basic configurations of the
In FIG. 3, the horizontal direction of the
図3に示すように、基板19の第1面19aには、第1画素領域14Rと、第1非画素領域15Rと、が設けられている。また、第1非画素領域15Rは、周辺領域29と、実装領域30と、から構成されている。第1画素領域14Rは、複数の画素PXがマトリクス状に配置された矩形状の領域である。第1画素領域14Rには、X方向に延在する複数の走査線31と、各走査線31に対応してX方向に延在する複数の制御線32と、X方向と交差するY方向に延在する複数の信号線33と、が設けられている。画素PXは、複数の走査線31と複数の信号線33との各交差に対応した領域である。したがって、複数の画素PXは、X方向およびY方向にわたってマトリクス状に配列されている。
As shown in FIG. 3, the
画素PXは、構造的には、表示画像中の1画素分のデータに対応して点灯または消灯する複数の発光素子に対応する陽極から陰極までの複数組の構成要素を含んでいる。また、画素PXは、表示的には、表示画像中の1画素分のデータに対応して点灯または消灯する表示領域に対応する。 Structurally, the pixel PX includes a plurality of sets of components from the anode to the cathode corresponding to the plurality of light emitting elements that are turned on or off corresponding to the data for one pixel in the display image. Further, in terms of display, the pixel PX corresponds to a display area in which the data for one pixel in the display image is turned on or off.
複数の画素PXの各々は、マトリクス状に配置された複数のサブ画素SPXを有する。すなわち、水平方向(X方向)に並ぶサブ画素SPXの群を行とし、垂直方向(Y方向)に並ぶサブ画素SPXの群を列とすると、複数のサブ画素SPXは、m行n列にマトリクス状に配置されている。ただし、mおよびnは、2以上の整数である。本実施形態の場合、1つの画素PXは、3行3列にマトリクス状に配置された9個のサブ画素SPXを有する。ただし、サブ画素SPXの行数mおよび列数nは、特に限定されない。また、行数mと列数nとは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 Each of the plurality of pixels PX has a plurality of sub-pixels SPX arranged in a matrix. That is, if a group of sub-pixel SPXs arranged in the horizontal direction (X direction) is a row and a group of sub-pixel SPXs arranged in a vertical direction (Y direction) is a column, a plurality of sub-pixel SPXs are matrixed in m rows and n columns. It is arranged in a shape. However, m and n are integers of 2 or more. In the case of the present embodiment, one pixel PX has nine sub-pixel SPXs arranged in a matrix in 3 rows and 3 columns. However, the number of rows m and the number of columns n of the sub-pixel SPX are not particularly limited. Further, the number of rows m and the number of columns n may be the same or different from each other.
サブ画素SPXは、構造的には、表示画像中の1画素分のデータに対応し、最小の表示単位として点灯または消灯する1つの発光素子に対応する陽極から陰極までの1組の構成要素を含んでいる。また、サブ画素SPXは、表示的には、表示画像中の1画素分のデータに対応し、最小の表示単位として点灯または消灯する領域に対応する。 The sub-pixel SPX structurally corresponds to the data for one pixel in the display image, and has a set of components from the anode to the cathode corresponding to one light emitting element that is turned on or off as the minimum display unit. Includes. Further, in terms of display, the sub-pixel SPX corresponds to the data for one pixel in the display image, and corresponds to the area to be turned on or off as the minimum display unit.
また、本実施形態の場合、第1パネル11Rは、第1画素領域14R内に、画像光生成モジュール10の規格解像度に対応する画素数を超える数の画素PXを有する。具体的には、本実施形態の画像光生成モジュール10の規格解像度は、例えば水平方向が1280個、垂直方向が720個の画素数からなる、HDと呼ばれる解像度であったとする。この場合、本実施形態の第1パネル11Rは、水平方向が1280個を超える数、垂直方向が720個を超える数の画素PXを有している。ただし、具体的な画素数は、特に限定されない。なお、規格解像度については、テレビジョンやディスプレイの規格として制定されている解像度であれば、上記のHDに限ることなく、他の解像度であってもよい。
Further, in the case of the present embodiment, the
周辺領域29は、第1画素領域14Rを囲む矩形枠状の領域である。駆動回路35は、周辺領域29内に設けられている。駆動回路35は、第1画素領域14R内の各画素PXを駆動する回路である。駆動回路35は、2つの走査線駆動回路36と、信号線駆動回路37と、を有する。第1パネル11Rは、駆動回路35が基板19の第1面19a上に形成された薄膜トランジスター等の能動素子で構成される回路内蔵型のパネルである。
The
実装領域30は、周辺領域29を挟んで第1画素領域14Rとは反対側、すなわち、周辺領域29の外側に設けられている。実装領域30には、複数の実装端子39が設けられている。制御信号や電源電位は、制御回路や電源回路等を含む各種の外部回路(図示略)から実装端子39に供給される。外部回路は、例えば実装領域30に接合されたフレキシブル配線基板(図示略)に実装される。
The mounting
図4は、第1パネル11R内の一つの画素PXの回路構成図である。
図4に示すように、画素PXは、第1制御トランジスターTR1と、複数の第2制御トランジスターTR21~TR29と、を有する画素制御回路41を備えている。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of one pixel PX in the
As shown in FIG. 4, the pixel PX includes a
第1制御トランジスターTR1は、信号線33から供給される画像信号に基づいて、当該画素PXの階調に対応する第1発光素子17Rの発光量を制御する。また、各第2制御トランジスターTR21~TR29は、第1制御トランジスターTR1に電気的に接続されるとともに、複数のサブ画素SPX1~SPX9の各々に対応して設けられている。そのため、本実施形態では、9個のサブ画素SPX1~SPX9に対応して、9個の第2制御トランジスターTR21~TR29が設けられている。第2制御トランジスターTR21~TR29は、複数のサブ画素SPX1~SPX9の各々の点灯/非点灯を制御する。
The first control transistor TR1 controls the amount of light emitted from the first
制御部13は、各パネル11R,11G,11Bにおける複数の画素PXの各々における第1制御トランジスターTR1および複数の第2制御トランジスターTR21~TR29を制御する。これにより、1つの画素PX内の複数のサブ画素SPXは、全てが点灯する、または全てが消灯する、または一部が点灯して他の一部が消灯する、のいずれかの状態となる。また、複数のサブ画素SPXの少なくとも一部が点灯する場合、点灯するサブ画素SPX同士は、同じ発光量で光を射出する。すなわち、制御部13は、各パネル11R,11G,11Bに対して、各パネル11R,11G,11Bに供給される画像信号に基づいて画素PXの階調を制御するとともに、複数のサブ画素SPXの各々の点灯/非点灯を制御する。
The
制御部13は、例えば各パネル11R,11G,11Bの駆動回路35に対して制御信号を送信し、画像光生成モジュール10全体の表示制御を行う制御回路であってもよいし、各パネル11R,11G,11Bの駆動回路35間で通信を行うことにより各パネル11R,11G,11Bを制御してもよい。制御部13の具体的な構成例としては、例えば、FPGA(Field Programable Gate Array)、ASIC等のディジタル回路、CPU等のプロセッサーなどで構成することができる。
The
図1に示すように、第1パネル11Rは、赤色波長域の第1画像光LRを射出する。したがって、第1パネル11Rから射出された画像光は、赤色波長域の第1画像光LRとしてダイクロイックプリズム12に入射する。第2パネル11Gは、緑色波長域の第2画像光LGを射出する。したがって、第2パネル11Gから射出された画像光は、緑色波長域の第2画像光LGとしてダイクロイックプリズム12に入射する。第3パネル11Bは、青色波長域の第3画像光LBを射出する。したがって、第3パネル11Bから射出された画像光は、青色波長域の第3画像光LBとしてダイクロイックプリズム12に入射する。
As shown in FIG. 1, the
赤色波長域のピーク波長は、例えば630nm以上、かつ680nm以下である。緑色波長域のピーク波長は、例えば495nm以上、かつ570nm以下である。青色波長域のピーク波長は、例えば450nm以上、かつ490nm以下である。第1画像光LR、第2画像光LG、および第3画像光LBのそれぞれは、偏光特性を有していない。すなわち、第1画像光LR、第2画像光LG、および第3画像光LBのそれぞれは、特定の振動方向を有していない無偏光の光である。なお、無偏向の光、すなわち偏光特性を有していない光は、完全に無偏光の状態ではなく、ある程度の偏光成分は含まれているが、例えばダイクロイックミラー等の光学部品に対して光学性能には積極的に影響を及ぼさないとみなされる範囲の偏光度、例えば20%以下の偏光度を有する光のことである。 The peak wavelength in the red wavelength region is, for example, 630 nm or more and 680 nm or less. The peak wavelength in the green wavelength region is, for example, 495 nm or more and 570 nm or less. The peak wavelength in the blue wavelength region is, for example, 450 nm or more and 490 nm or less. Each of the first image light LR, the second image light LG, and the third image light LB does not have the polarization characteristic. That is, each of the first image light LR, the second image light LG, and the third image light LB is unpolarized light that does not have a specific vibration direction. It should be noted that unpolarized light, that is, light having no polarization characteristic, is not in a completely unpolarized state and contains a certain amount of polarization component, but has optical performance with respect to optical components such as a dichroic mirror. Is light having a degree of polarization in a range that is not considered to positively affect, for example, a degree of polarization of 20% or less.
ダイクロイックプリズム12は、四角柱状の形状をなす透光性部材から構成されている。また、四角柱状の透光性部材は、4個の三角柱状の透光性部材が組み合わされて構成されている。ダイクロイックプリズム12は、第1入射面12aと、第1入射面12aに対向する第3入射面12cと、第1入射面12aおよび第3入射面12cと垂直に接する第2入射面12bと、第2入射面12bに対向する射出面12eと、を有する。
The
ダイクロイックプリズム12は、偏光分離特性を有していない第1ダイクロイックミラー43と、偏光分離特性を有していない第2ダイクロイックミラー44と、を有する。第1ダイクロイックミラー43と第2ダイクロイックミラー44とは、互いに90°の角度で交差している。第1ダイクロイックミラー43は、第1画像光LRを反射し、第2画像光LGおよび第3画像光LBを透過する特性を有する。第2ダイクロイックミラー44は、第3画像光LBを反射し、第1画像光LRおよび第2画像光LGを透過する特性を有する。
The
第1パネル11Rは、第1入射面12aに対向して配置されている。第2パネル11Gは、第2入射面12bに対向して配置されている。第3パネル11Bは、第3入射面12cに対向して配置されている。本実施形態では、第1パネル11Rは、透光性を有する接着剤層46を介して第1入射面12aに固定されている。第2パネル11Gは、透光性を有する接着剤層46を介して第2入射面12bに固定されている。第3パネル11Bは、透光性を有する接着剤層46を介して第3入射面12cに固定されている。
The
本実施形態の画像光生成モジュール10は、第1画像光LR、第2画像光LG、および第3画像光LBが合成された合成画像光LWをダイクロイックプリズム12の射出面12eから射出する。
The image
合成画像光LWによる画像は、第1パネル11Rの各画素PXと、第2パネル11Gの各画素PXと、第3パネル11Bの各画素PXと、が互いに重畳されて生成される。そのため、各画素PX同士の位置合わせは非常に重要であり、例えば3色の画素PXのうち、1つの画素PXが他の2つの画素PXに対して位置ずれした場合には、画像が滲む、動画または静止画の解像感が低下する、位置ずれを生じた色の線が表示領域の縁に現れる、等の不具合が生じ、表示品質を低下させるおそれがある。したがって、画像光生成モジュール10の製造工程においては、3枚のパネル11R,11G,11Bをダイクロイックプリズム12に固定する際の位置決めを高精度に行う必要がある。
The image by the composite image light LW is generated by superimposing each pixel PX of the
例えば各パネルに位置調整機構を設けることにより、パネルをプリズムに固定する際にパネルの位置調整を機械的に行う方法が従来から提案されている。しかしながら、このような機械的な位置調整では、位置調整作業に多大な時間や手間が掛かる、位置合わせ精度の向上に限界がある、等の課題がある。 For example, a method of mechanically adjusting the position of a panel when fixing the panel to a prism by providing a position adjusting mechanism on each panel has been conventionally proposed. However, such mechanical position adjustment has problems such as a large amount of time and effort required for the position adjustment work and a limit in improving the alignment accuracy.
一方、上述の特許文献1のように、パネルの固定時にパネルを機械的に位置調整するのではなく、パネルに表示させるデータを加工し、表示位置を補正する方法も提案されている。しかしながら、この種の補正方法では、水平方向または垂直方向への補正は可能であるが、パネルが表示面に平行な面内で回転する方向のずれについては、パネル上に設けられた画素領域に対して発光領域を斜めに傾けた補正を行う必要がある。その場合、例えば直線の画像を表示すると、補正後は直線が階段状に表示される現象、いわゆるジャギーが発生し、表示品質が低下するおそれがある。以下、パネルが表示面に平行な面内で回転する方向のずれを、回転ずれと称する。
On the other hand, as in
以下、本実施形態の画像光生成モジュール10において、パネル11R,11G,11Bの回転ずれを補正する方法を、画像光生成モジュール10の組み立て工程とともに説明する。
Hereinafter, in the image
図5A、図6A、図7A、図8A、図9A、および図10Aは、各ステップにおける画像光生成モジュール10の概略構成図である。
図5B、図6B、図7B、図8B、図9B、および図10Bは、各ステップにおけるパネル11R,11G,11Bの位置関係を示す図である。なお、これらの図は、後述するカメラ48から見た位置関係を示す。
図5C、図6C、図7C、図8C、図9C、および図10Cは、カメラ48を通して制御部13が捉えた画素領域または画像光生成領域の認識画像を示す図である。
図11A、図12A、および図13Aは、各パネル11R,11G,11B内での画像光生成領域の位置を示す図である。
図11B、図12B、および図13Bは、図11A、図12A、および図13Aにおいて破線Fで囲んだ領域、すなわち、画像光生成領域の上部での複数のサブ画素SPXの点灯/非点灯状態を示す図である。
5A, 6A, 7A, 8A, 9A, and 10A are schematic configuration diagrams of the image
5B, 6B, 7B, 8B, 9B, and 10B are diagrams showing the positional relationship of the
5C, 6C, 7C, 8C, 9C, and 10C are diagrams showing recognition images of a pixel region or an image light generation region captured by the
11A, 12A, and 13A are diagrams showing the positions of image light generation regions within the
11B, 12B, and 13B show the lighting / non-lighting states of the plurality of sub-pixel SPXs in the region surrounded by the broken line F in FIGS. 11A, 12A, and 13A, that is, in the upper part of the image light generation region. It is a figure which shows.
最初に、第1ステップとして、図5Aに示すように、第1パネル11Rをダイクロイックプリズム12の第1入射面12aに固定する。このとき、第1パネル11Rが例えばダイクロイックプリズム12の各辺等の基準線に対して回転ずれが生じることなく固定されたとすると、ダイクロイックプリズム12上には、図5Bに示すように、第1パネル11Rが配置される。ここで、図5Aに示すように、ダイクロイックプリズム12の射出面12eに対向してカメラ48を配置し、カメラ48が捉えた第1パネル11Rの第1画素領域14Rの画像を制御部13に送信する。これにより、制御部13は、図5Cに示すように、第1画素領域14Rの画像50Rを、カメラ48を通して認識する。このとき、第1パネル11Rは、画像50Rとして第1画素領域14Rの全画素PXが点灯したパターン、いわゆるベタパターンを生成する。
First, as a first step, as shown in FIG. 5A, the
次に、第2ステップとして、図6Aに示すように、第2パネル11Gをダイクロイックプリズム12の第2入射面12bに固定する。このとき、第2パネル11Gは、図6Bに示すように、第1パネル11Rに対して、第2画素領域14Gの中心を中心として反時計回りに回転する方向にずれた状態で固定されたとする。ここで、制御部13は、図6Cに示すように、第1画素領域14R上に第2画素領域14Gが一部重畳した画像50Gを、カメラ48を通して認識する。このとき、第2パネル11Gは、画像として第2画素領域14Gの全画素PXが点灯したパターン、いわゆるベタパターンを生成する。
Next, as a second step, as shown in FIG. 6A, the
次に、第3ステップとして、図7Aに示すように、第3パネル11Bをダイクロイックプリズム12の第3入射面12cに固定する。このとき、第3パネル11Bは、図7Bに示すように、第1パネル11Rに対して、第2パネル11Gとは逆回り、すなわち、第3画素領域14Bの中心を中心として時計回りに回転する方向にずれた状態で固定されたとする。ここで、制御部13は、図7Cに示すように、第1画素領域14Rおよび第2画素領域14G上に第3画素領域14Bが一部重畳した画像50Bを、カメラ48を通して認識する。すなわち、第3ステップにおいて、制御部13は、図7Cに示すように、不等辺8角形で示される領域CAを、第1画素領域14Rと第2画素領域14Gと第3画素領域14Bとの全てが重畳した領域と認識する。第1画素領域14Rと第2画素領域14Gと第3画素領域14Bとの全てが重畳した領域CAを、以下、重畳領域CAと称する。このとき、第3パネル11Bは、画像として第3画素領域14Bの全画素PXが点灯したパターン、いわゆるベタパターンを生成する。
Next, as a third step, as shown in FIG. 7A, the
次に、第4ステップとして、制御部13は、重畳領域CA内の一部の領域を、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bに共通する画像光生成領域GAと設定する。具体的には、図8Bに示すように、不等辺8角形の重畳領域CAのうち、水平方向に延びる第1画素領域14Rの長辺と平行な長辺と、垂直方向に延びる第1画素領域14Rの短辺と平行な短辺と、を有する長方形Mを想定する。次に、不等辺8角形の重畳領域CA内で長方形Mの面積が最大となるように長方形Mの大きさを調整し、面積が最大となったときの長方形Mを画像光生成領域GAとする。このとき、画像光生成領域GAは、画像光生成モジュール10の所定の規格解像度に対応する数の画素を有する。第4ステップでは、第2パネル11Gの第2画素領域14Gに対して画像光生成領域GAを設定する。このとき、制御部13は、図8Cに示すように、第1画素領域14Rの画像50Rと、第3画素領域14Bの画像50Bと、第2パネル11Gに設定された画像光生成領域GAと、を認識する。制御部13が画像光生成領域GAを認識しやすくするため、例えば各パネル11R,11G,11Bで調整を行う際の画像光生成領域GAの部分の階調を他の部分の階調と異ならせてもよい。
Next, as a fourth step, the
次に、第5ステップとして、制御部13は、第3パネル11Bに対して、第4ステップと同様の処理を行う。すなわち、図9Bに示す長方形Mを画像光生成領域GAとした後、第3パネル11Bの第3画素領域14Bに対して画像光生成領域GAを設定する。このとき、制御部13は、図9Cに示すように、第1画素領域14Rの画像50Rと、第2パネル11Gおよび第3パネル11Bに共通に設定された画像光生成領域GAと、を認識する。
Next, as a fifth step, the
次に、第6ステップとして、制御部13は、第1パネル11Rに対して、第4ステップおよび第5ステップと同様の処理を行う。すなわち、図10Bに示す長方形Mを画像光生成領域GAとした後、第1パネル11Rの第1画素領域14Rに対して画像光生成領域GAを設定する。このとき、制御部13は、図10Cに示すように、第1パネル11R、第2パネル11Gおよび第3パネル11Bに共通に設定された画像光生成領域GAを認識する。
Next, as the sixth step, the
次に、第7ステップとして、制御部13は、第1パネル11Rに対して、第1画素領域14R内の各画素PXが有する複数のサブ画素SPXの点灯/非点灯を調整する。第1パネル11Rについては、図11Aに示すように、画像光生成領域GAの上辺および下辺と、第1画素領域14Rの上辺および下辺とは、互いに平行である。また、画像光生成領域GAの右辺および左辺と、第1画素領域14Rの右辺および左辺とは、互いに平行である。
Next, as a seventh step, the
したがって、図11Aにおいて破線Fで示した画像光生成領域GAの上辺側の境界に着目すると、図11Bに示すように、画像光生成領域GAの内側と外側の境界に位置する画素行、この場合、図11Bの上から3行目の画素行PG3に属する各画素PXについては、各画素PXに含まれる9個のサブ画素SPXを全て点灯させる。また、境界に対して画像光生成領域GAの内側に位置する、図11Bの上から4行目の画素行PG4に属する各画素PXについても、各画素PXに含まれる9個のサブ画素SPXを全て点灯させる。一方、境界に対して画像光生成領域GAの外側に位置する、図11Bの上から1行目および2行目の画素行PG1,PG2に属する各画素PXについては、各画素PXに含まれる9個のサブ画素SPXを全て非点灯とする。制御部13は、同様の調整を画像光生成領域GAの下辺、右辺および左辺についても行う。
Therefore, focusing on the upper boundary of the image light generation region GA shown by the broken line F in FIG. 11A, as shown in FIG. 11B, the pixel rows located at the inner and outer boundaries of the image light generation region GA, in this case. For each pixel PX belonging to the pixel row PG3 in the third row from the top of FIG. 11B, all nine sub-pixel SPXs included in each pixel PX are turned on. Further, for each pixel PX belonging to the pixel row PG4 in the fourth row from the top of FIG. 11B, which is located inside the image light generation region GA with respect to the boundary, nine sub-pixel SPXs included in each pixel PX are also used. Turn on all. On the other hand, each pixel PX belonging to the pixel rows PG1 and PG2 in the first and second rows from the top of FIG. 11B, which is located outside the image light generation region GA with respect to the boundary, is included in each pixel PX9. All the sub-pixel SPXs are turned off. The
なお、図11Bにおいては、画像光生成領域GAの内側に位置する各画素PXにおいて、点灯させる全てのサブ画素SPXに点のハッチングを付し、画像光生成領域GAの境界に位置する各画素PXにおいて、点灯させるサブ画素SPXに斜線のハッチングを付した。以下の図12Bおよび図13Bについても同様である。 In FIG. 11B, in each pixel PX located inside the image light generation region GA, all the sub-pixel SPXs to be turned on are hatched with dots, and each pixel PX located at the boundary of the image light generation region GA is attached. In, the sub-pixel SPX to be turned on is hatched with diagonal lines. The same applies to FIGS. 12B and 13B below.
次に、第8ステップとして、制御部13は、第2パネル11Gに対して、第2画素領域14G内の各画素PXが有する複数のサブ画素SPXの点灯/非点灯を調整する。上述したように、第2パネル11Gは、第1パネル11Rに対して反時計回りにずれているため、図12Aに示すように、第2画素領域14Gに対しては画像光生成領域GAが時計回りにずれた状態となる。
Next, as an eighth step, the
したがって、図12Aにおいて破線Fで示した画像光生成領域GAの上辺側の境界に着目すると、図12Bに示すように、第2画素領域14Gの上辺に対して右下がりの直線となる。そのため、制御部13は、点灯状態とするサブ画素SPXと非点灯状態とするサブ画素SPXとの境界が、できるだけ滑らかな右下がりの直線となるように、境界の位置に対応する画素PXにおける複数のサブ画素SPXの各々の点灯/非点灯を調整する。また、境界に対して画像光生成領域GAの内側に位置する、図12Bの左下側の複数の画素PXについては、各画素PXに含まれる9個のサブ画素SPXを全て点灯させる。一方、境界に対して画像光生成領域GAの外側に位置する、図12Bの右上側の複数の画素PXについては、各画素PXに含まれる9個のサブ画素SPXを全て非点灯とする。
Therefore, paying attention to the boundary on the upper side of the image light generation region GA shown by the broken line F in FIG. 12A, as shown in FIG. 12B, it becomes a straight line downward to the right with respect to the upper side of the
次に、第9ステップとして、制御部13は、第3パネル11Bに対して、第3画素領域14B内の各画素PXが有する複数のサブ画素SPXの点灯/非点灯を調整する。上述したように、第3パネル11Bは、第1パネル11Rに対して時計回りにずれているため、図13Aに示すように、第3画素領域14Bに対しては画像光生成領域GAが反時計回りにずれた状態となる。
Next, as a ninth step, the
したがって、図13Aにおいて破線Fで示した画像光生成領域GAの上辺側の境界に着目すると、図13Bに示すように、第3画素領域14Bの上辺に対して右上がりの直線となる。そのため、制御部13は、点灯状態とするサブ画素SPXと非点灯状態とするサブ画素SPXとの境界が、できるだけ滑らかな右上がりの直線となるように、境界の位置に対応する画素PXにおける複数のサブ画素SPXの各々の点灯/非点灯を調整する。また、境界に対して画像光生成領域GAの内側に位置する、図13Bの右下側の複数の画素PXについては、各画素PXに含まれる9個のサブ画素SPXを全て点灯させる。一方、境界に対して画像光生成領域GAの外側に位置する、図13Bの左上側の複数の画素PXについては、各画素PXに含まれる9個のサブ画素SPXを全て非点灯とする。
Therefore, paying attention to the boundary on the upper side of the image light generation region GA shown by the broken line F in FIG. 13A, as shown in FIG. 13B, it becomes a straight line rising to the right with respect to the upper side of the
以上の第1~第9ステップを経て、制御部13は、第1パネル11Rの第1画素領域14Rと、第2パネル11Gの第2画素領域14Gと、第3パネル11Bの第3画素領域14Bと、が互いに重畳する重畳領域CA内の一部の領域を、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bに共通する画像光生成領域GAと設定し、各パネル11R,11G,11Bに対して、画像光生成領域GAの縁部に位置する画素PXの複数のサブ画素SPXの各々の点灯/非点灯を制御する。
Through the above 1st to 9th steps, the
これにより、制御部13は、第1パネル11R、第2パネル11Gおよび第3パネル11Bの相互の回転ずれを補正することができる。本実施形態では、ダイクロイックプリズム12に対して第1パネル11Rが回転ずれしておらず、画像光生成領域GAは、画像光生成領域GAの各辺が第1画素領域14Rの各辺と平行になるように設定されている。そのため、第1パネル11R、第2パネル11Gおよび第3パネル11Bに共通の画像光生成領域GAは、ダイクロイックプリズム12に対して回転ずれしていない。
As a result, the
これに対し、本実施形態の例とは異なり、ダイクロイックプリズム12に対して全てのパネル11R,11G,11Bが回転ずれを生じていたとしても、制御部13は、上記と同様の第1~第9ステップによって、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bの相互の回転ずれを補正することができる。この場合、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bに共通の画像光生成領域GAは、ダイクロイックプリズム12に対して回転ずれを有するものとなる。ただし、この場合であっても、画像光生成モジュール10を画像表示装置に用いる場合には、画像表示装置内において画像光生成モジュール10の全体を、回転ずれを補正する方向に回転させた状態で固定する、画像処理によって表示面上で画像を回転させる等の方法によって補正が可能であるため、特に支障はない。
On the other hand, unlike the example of the present embodiment, even if all the
なお、上記の各ステップの順番は一例であって、適宜順番を入れ換えてもよい。例えば制御部13は、各パネル11R,11G,11Bにおける画像光生成領域GAを設定した直後に、当該パネル11R,11G,11Bの複数のサブ画素SPXの点灯/非点灯を調整し、この手順を3枚のパネル11R,11G,11Bで繰り返してもよい。この場合、上記のステップの順番は、第1ステップ→第2ステップ→第3ステップ→第4ステップ→第8ステップ→第5ステップ→第9ステップ→第6ステップ→第7ステップとなる。また、3枚のパネル11R,11G,11B相互の処理の順番についても、適宜入れ換えが可能である。
The order of each of the above steps is an example, and the order may be changed as appropriate. For example, the
従来の画像光生成モジュールにおいても、パネルの回転ずれを補正する際には、本実施形態と同様に、パネルの画素領域に対して画像光生成領域を斜めに傾けるように補正を行うことにより、対応が可能である。しかしながら、補正後に画像表示を行ったとすると、画像光生成領域の各辺に対応する直線が1画素単位で斜めに階段状に表示される現象、いわゆるジャギーが発生し、表示品質が低下するおそれがある。 Even in the conventional image light generation module, when correcting the rotation deviation of the panel, the image light generation area is corrected so as to be tilted diagonally with respect to the pixel area of the panel, as in the present embodiment. Correspondence is possible. However, if the image is displayed after the correction, a phenomenon in which straight lines corresponding to each side of the image light generation area are displayed diagonally in steps in units of one pixel, so-called jaggies, may occur and the display quality may deteriorate. be.
この問題に対して、本実施形態の画像光生成モジュール10においては、各パネル11R,11G,11Bの複数の画素PXの各々がマトリクス状に配置された9個のサブ画素SPXを有し、制御部13によって9個のサブ画素SPXの各々の点灯/非点灯が個別に調整される。そのため、例えば図12Aおよび図13Aに示したように、回転ずれを生じたパネル11G,11Bの各画素領域14G,14Bに対して画像光生成領域GAが回転した状態に設定されたとしても、図12Bおよび図13Bに示したように、画像光生成領域GAの縁部の境界を1サブ画素単位で斜めに表示することができる。このように、本実施形態の画像光生成モジュール10によれば、画像光生成領域GAの縁部のギザギザを従来に比べて細かくすることができるため、ジャギーに起因する表示品質の低下を抑制することができる。
To solve this problem, in the image
また、本実施形態の場合、各パネル11R,11G,11Bは、各画素領域14R,14G,14B内に画像光生成モジュール10の規格解像度に対応する画素数を超える数の画素PXを有している。換言すると、各パネル11R,11G,11Bは、規格解像度に対応する数の画素PXが配列された領域の周囲に余裕を有している。そのため、本実施形態の第2パネル11Gおよび第3パネル11Bのように、画素領域14G,14Bに対して画像光生成領域GAが回転して設定されるパネルが存在したとしても、画像光生成領域GAは、所定の規格解像度に対応する画素数を維持することができる。したがって、この構成によれば、回転ずれ補正に伴う解像度の低下を抑制することができる。
Further, in the case of the present embodiment, each
また、本実施形態の場合、第1パネル11R、第2パネル11G、および第3パネル11Bは、有機ELパネルからなる自発光パネルで構成されている。そのため、画素PXの階調に対応する発光量を制御する第1制御トランジスターTR1と、複数のサブ画素SPXの各々の点灯/非点灯を制御する第2制御トランジスターTR21~TR29と、を各画素PXに備えることによって、各画素PXの複数のサブ画素SPXの各々の点灯/非点灯を容易に制御することができる。
Further, in the case of the present embodiment, the
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図面を用いて説明する。
上記第1実施形態で説明した画像光生成モジュール10は、以下に説明する画像表示装置に用いられる。
図14は、第2実施形態の頭部装着型表示装置1000の説明図である。図15は、図14に示す虚像表示部1010の光学系の構成を模式的に示す斜視図である。図16は、図15に示す光学系の光路を示す説明図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The image
FIG. 14 is an explanatory diagram of the head-mounted
図14に示すように、頭部装着型表示装置1000(画像表示装置)は、シースルー型のアイグラスディスプレイとして構成されており、テンプル1111,1112を左右に備えたフレーム1110を有する。頭部装着型表示装置1000において、虚像表示部1010は、フレーム1110に支持され、虚像表示部1010から射出された画像を使用者に虚像として認識させる。本実施形態において、頭部装着型表示装置1000は、虚像表示部1010として、左眼用表示部1101と、右眼用表示部1102と、を備えている。左眼用表示部1101と右眼用表示部1102とは、同一の構成を有し、左右対称に配置されている。
As shown in FIG. 14, the head-mounted display device 1000 (image display device) is configured as a see-through type eyeglass display, and has a
以下の説明では、左眼用表示部1101を中心に説明し、右眼用表示部1102についての説明は省略する。
図15および図16に示すように、頭部装着型表示装置1000において、左眼用表示部1101は、画像光生成モジュール10と、画像光生成モジュール10から射出された合成画像光LWを射出部1058に導く導光系1030と、を備える。画像光生成モジュール10と導光系1030との間には、投写レンズ系1070が配置されている。画像光生成モジュール10から射出された合成画像光LWは、投写レンズ系1070を介して導光系1030に入射する。投写レンズ系1070は、正のパワーを有する1つのコリメートレンズによって構成されている。
In the following description, the
As shown in FIGS. 15 and 16, in the head-mounted
画像光生成モジュール10は、ダイクロイックプリズム12と、ダイクロイックプリズム12の4つの面(三角柱プリズムの第3面)のうち、3つの面に対向して設けられた3つのパネル11R,11G,11Bと、を備えている。パネル11R,11G,11Bは、例えば有機ELパネルから構成されている。
The image
第1パネル11Rから射出された画像光は、ダイクロイックプリズム12に第1波長域の第1画像光LRとして入射する。第2パネル11Gから射出された画像光は、ダイクロイックプリズム12に第2波長域の第2画像光LGとして入射する。第3パネル11Bから射出された画像光は、ダイクロイックプリズム12に第3波長域の第3画像光LBとして入射する。ダイクロイックプリズム12から、第1画像光LRと第2画像光LGと第3画像光LBとが合成された合成画像光LWが射出される。
The image light emitted from the
導光系1030は、合成画像光LWが入射する透光性の入射部1040と、一方端1051側が入射部1040に接続された透光性の導光部1050と、を備えている。本実施形態において、入射部1040と導光部1050とは、一体の透光性部材で構成されている。
The
入射部1040は、画像光生成モジュール10から射出された合成画像光LWが入射する入射面1041と、入射面1041から入射した合成画像光LWを入射面1041との間で反射する反射面1042と、を備えている。入射面1041は、平面、非球面、または自由曲面等からなり、投写レンズ系1070を介して画像光生成モジュール10と対向している。投写レンズ系1070は、入射面1041の端部1412との間隔が入射面1041の端部1411との間隔より広くなるように斜めに配置されている。
The
入射面1041には反射膜が形成されていないが、臨界角以上の入射角で入射した光を全反射する。したがって、入射面1041は、光透過性および光反射性を備えている。反射面1042は、入射面1041と対向する面からなり、端部1422が入射面1041の端部1421よりも入射面1041から離間するように斜めに配置されている。したがって、入射部1040は、略三角形状の形状を有している。反射面1042は、平面、非球面、または自由曲面等からなる。反射面1042は、アルミニウム、銀、マグネシウム、クロム等を主成分とする反射性の金属層が形成された構成を有する。
Although no reflective film is formed on the
導光部1050は、一方端1051から他方端1052側に向けて延在する第1面1056(第1反射面)と、第1面1056に平行に対向して一方端1051側から他方端1052側に向けて延在する第2面1057(第2反射面)と、第2面1057の入射部1040から離間する部分に設けられた射出部1058と、を備えている。第1面1056と入射部1040の反射面1042とは、斜面1043を介して連続している。第1面1056と第2面1057との厚さは、入射部1040より薄い。第1面1056および第2面1057は、導光部1050と外界(空気)との屈折率差に基づいて、臨界角以上の入射角で入射した光を全反射する。このため、第1面1056および第2面1057には反射膜が形成されていない。
The
射出部1058は、導光部1050の厚さ方向の第2面1057側の一部に構成されている。射出部1058では、第2面1057に対する法線方向に対して斜めに傾いた複数の部分反射面1055が互いに平行に配置されている。射出部1058は、第2面1057のうち、複数の部分反射面1055に重なる部分であり、導光部1050の延在方向において所定の幅を有する領域である。複数の部分反射面1055は、それぞれ誘電体多層膜から構成されている。また、複数の部分反射面1055のうちの少なくとも1つは、誘電体多層膜と、アルミニウム、銀、マグネシウム、クロム等を主成分とする反射性の金属層(薄膜)との複合層であってもよい。部分反射面1055が金属層を含んでいる場合、部分反射面1055の反射率を高める効果、もしくは、部分反射面1055の透過率および反射率の入射角依存性や偏光依存性を適正化できる、という効果がある。なお、射出部1058については、回折格子やホログラム等の光学素子が設けられた態様であってもよい。
The
上記構成の頭部装着型表示装置1000において、入射部1040から入射した平行光からなる合成画像光LWは、入射面1041で屈折し、反射面1042に向かう。次に、合成画像光LWは、反射面1042で反射されて再び入射面1041に向かう。その際、合成画像光LWは、入射面1041に臨界角以上の入射角で入射するため、入射面1041で導光部1050に向けて反射され、導光部1050に向かう。なお、入射部1040では、平行光である合成画像光LWが入射面1041に入射する構成になっているが、入射面1041および反射面1042を自由曲面等によって構成し、非平行光である合成画像光LWが入射面1041に入射した後、反射面1042と入射面1041との間で反射する間に平行光に変換される構成を採用してもよい。
In the head-mounted
導光部1050においては、合成画像光LWが第1面1056と第2面1057との間で反射して進行する。部分反射面1055に入射した合成画像光LWの一部は、部分反射面1055で反射して射出部1058から観察者の眼Eに向けて射出される。また、部分反射面1055に入射した合成画像光LWの残りは、部分反射面1055を透過し、隣り合う次の部分反射面1055に入射する。このため、複数の部分反射面1055の各々において反射した合成画像光LWは、射出部1058から観察者の眼Eに向けて射出される。これにより、観察者は、虚像を認識することができる。
In the
その際、外界から導光部1050に入射した光は、導光部1050に入射した後、部分反射面1055を透過して観察者の眼Eに到達する。このため、観察者は、画像光生成モジュール10から射出されたカラー画像を視認することができるとともに、外界の景色等をシースルーで視認することができる。
At that time, the light incident on the
第2実施形態の頭部装着型表示装置1000は、第1実施形態の画像光生成モジュール10を備えているため、高品質の画像を表示することができる。
Since the head-mounted
なお、第2実施形態の頭部装着型表示装置1000では、導光系1030として導光部1050を用いる場合を例に挙げたが、導光部を用いない光学系に第1実施形態の画像光生成モジュール10を適用することで頭部装着型表示装置を構成してもよい。
In the head-mounted
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図17を用いて説明する。
上記第1実施形態で説明した画像光生成モジュール10は、以下に説明する表示装置に用いられる。
図17は、第3実施形態の投写型表示装置2000の概略構成図である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The image
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of the projection
図17に示すように、投写型表示装置2000(画像表示装置)は、上記実施形態に係る画像光生成モジュール10と、画像光生成モジュール10から射出された合成画像光LWをスクリーン等の被投写部材2200に拡大して投写する投写光学系2100と、を備えている。
As shown in FIG. 17, the projection type display device 2000 (image display device) projects the image
画像光生成モジュール10は、ダイクロイックプリズム12と、ダイクロイックプリズム12の4つの面(三角柱プリズムの第3面)のうち、3つの面に対向して設けられた3つのパネル11R,11G,11Bと、を備えている。パネル11R,11G,11Bは、例えば有機ELパネル等の偏光特性を有していない画像光を射出するパネルから構成されている。
The image
第3実施形態の投写型表示装置2000は、第1実施形態の画像光生成モジュール10を備えているため、高品質の画像を表示することができる。
Since the projection
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、各パネルの画素領域内に、画像光生成モジュールの規格解像度に対応する画素数を超える数の画素が設けられていたが、回転ずれの補正に伴う解像度の多少の低下を許容できる場合には、必ずしも規格解像度に対応する画素数を超える数の画素が設けられていなくてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the number of pixels exceeding the number of pixels corresponding to the standard resolution of the image light generation module is provided in the pixel area of each panel, but the resolution is slightly reduced due to the correction of the rotation deviation. If acceptable, the number of pixels that exceeds the number of pixels corresponding to the standard resolution may not necessarily be provided.
また、上記実施形態では、第1パネル、第2パネル、および第3パネルのうち、全てのパネルの画素がマトリクス状に配置された複数のサブ画素を有していたが、少なくとも一つのパネルの画素がマトリクス状に配置された複数のサブ画素を有していればよい。例えば上記実施形態の第1パネルのように、重畳領域内で長方形状の画像光生成領域を設定する際、いずれか一つのパネルを基準として、当該パネルの画素領域の各辺と画像光生成領域の各辺とが平行になるように、画像光生成領域を設定する方法を採るのであれば、当該パネルの画素だけは複数のサブ画素を有していなくてもよい。 Further, in the above embodiment, among the first panel, the second panel, and the third panel, the pixels of all the panels have a plurality of sub-pixels arranged in a matrix, but at least one panel. It suffices if the pixels have a plurality of sub-pixels arranged in a matrix. For example, when setting a rectangular image light generation area in the superimposed area as in the first panel of the above embodiment, each side of the pixel area of the panel and the image light generation area are set with reference to any one panel. If the method of setting the image light generation area so that each side of the panel is parallel to each other, only the pixel of the panel does not have to have a plurality of sub-pixels.
また、上記実施形態では、各パネルの画素領域内で画像光生成領域を設定する際に、重畳領域内で画像光生成領域を示す長方形の面積が最大となるように長方形の大きさを調整したため、重畳領域を画像光生成領域として最大限利用することができる。また、例えば3枚のパネルの重畳領域内において長方形の面積が最大となるようにした結果、画像光生成領域の各辺がいずれのパネルの画素領域の各辺とも平行にならなくてもよい。すなわち、画像光生成領域を設定する際の基準となるパネルを必ずしも設けなくてもよい。 Further, in the above embodiment, when the image light generation area is set in the pixel area of each panel, the size of the rectangle is adjusted so that the area of the rectangle indicating the image light generation area is maximized in the superimposed area. , The superimposed area can be used as much as possible as an image light generation area. Further, for example, as a result of maximizing the area of the rectangle in the superimposed region of the three panels, each side of the image light generation region may not be parallel to each side of the pixel region of any panel. That is, it is not always necessary to provide a panel as a reference when setting the image light generation area.
また、必ずしも画像光生成領域を示す長方形の面積が最大となるように長方形の大きさを調整しなくてもよく、重畳領域内の一部の領域を長方形状に切り出し、画像光生成領域に設定すればよい。また、画像光生成領域の形状は、長方形に限らず、例えば正方形や円形にしてもよく、画像光生成モジュールの後の光学系が要求する表示領域の形状に合わせて画像光形成領域の形状を適宜調整してもよい。 Further, it is not always necessary to adjust the size of the rectangle so that the area of the rectangle indicating the image light generation area is maximized, and a part of the area in the superimposed area is cut out into a rectangular shape and set as the image light generation area. do it. Further, the shape of the image light generation region is not limited to a rectangle, and may be, for example, a square or a circle. It may be adjusted as appropriate.
また、上記実施形態では、画像光生成モジュールを構成する第1パネル、第2パネルおよび第3パネルとして有機ELパネルの例を挙げたが、画像表示パネルは有機ELパネルに限ることなく、無機ELパネル、マイクロLEDパネル等の自発光型パネルを用いてもよい。さらに、第1パネル、第2パネルおよび第3パネルは、自発光パネルでなくてもよく、例えば液晶パネルであってもよい。 Further, in the above embodiment, examples of the organic EL panel are given as the first panel, the second panel, and the third panel constituting the image light generation module, but the image display panel is not limited to the organic EL panel and is an inorganic EL. A self-luminous panel such as a panel or a micro LED panel may be used. Further, the first panel, the second panel and the third panel do not have to be a self-luminous panel, and may be, for example, a liquid crystal panel.
また、上記実施形態で説明した画像光生成モジュールを備えた画像表示装置の他の例として、ヘッドアップディスプレイ、ハンドヘルドディスプレイ、ビデオカメラやスチルカメラ等の撮像装置に利用される電子式ビューファインダー(EVF:Electronic View Finder)等を挙げることができる。 Further, as another example of the image display device provided with the image light generation module described in the above embodiment, an electronic viewfinder (EVF) used in an image pickup device such as a head-up display, a handheld display, a video camera or a still camera. : Electrical View Finder) and the like.
その他、上記実施形態の画像光生成モジュールの各構成要素の数、形状、配置、構成材料等に関する具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。 In addition, the specific description regarding the number, shape, arrangement, constituent materials, etc. of each component of the image light generation module of the above embodiment is not limited to the above embodiment, and can be appropriately changed.
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールは、以下の構成であってもよい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールは、第1色の第1画像光を射出する第1パネルと、前記第1色とは異なる第2色の第2画像光を射出する第2パネルと、前記第1色および前記第2色とは異なる第3色の第3画像光を射出する第3パネルと、前記第1画像光と前記第2画像光と前記第3画像光とを合成する色合成プリズムと、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルを制御する制御部と、を備え、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルの各々は、マトリクス状に配置された複数の画素を含む画素領域を有し、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルのうち、少なくとも一つのパネルの前記画素は、マトリクス状に配置された複数のサブ画素を有し、前記制御部は、前記少なくとも一つのパネルに対して、前記少なくとも一つのパネルに供給される画像信号に基づいて前記画素の階調を制御するとともに、前記複数のサブ画素の各々の点灯/非点灯を制御する。
The image light generation module of one aspect of this embodiment may have the following configuration.
The image light generation module of one aspect of the present embodiment has a first panel that emits a first image light of a first color and a second panel that emits a second image light of a second color different from the first color. A panel, a third panel that emits a third image light of a third color different from the first color and the second color, and the first image light, the second image light, and the third image light. Each of the first panel, the second panel, and the third panel includes a color synthesis prism for synthesizing, a control unit for controlling the first panel, the second panel, and the third panel. , A pixel region containing a plurality of pixels arranged in a matrix, and the pixels of at least one of the first panel, the second panel, and the third panel are arranged in a matrix. The control unit has a plurality of sub-pixels, and the control unit controls the gradation of the pixels based on the image signal supplied to the at least one panel with respect to the at least one panel, and also controls the gradation of the pixels. Controls the lighting / non-lighting of each of the sub-pixels.
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールにおいて、前記制御部は、前記第1パネルの前記画素領域と、前記第2パネルの前記画素領域と、前記第3パネルの前記画素領域と、が互いに重畳する重畳領域内の一部の領域を、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルに共通する画像光生成領域と設定し、前記少なくとも一つのパネルに対して、前記画像光生成領域の縁部に位置する前記画素の前記複数のサブ画素の各々の点灯/非点灯を制御してもよい。 In the image light generation module of one aspect of the present embodiment, the control unit includes the pixel region of the first panel, the pixel region of the second panel, and the pixel region of the third panel. A part of the superimposed region overlapping with each other is set as an image light generation region common to the first panel, the second panel, and the third panel, and the image is obtained with respect to the at least one panel. The lighting / non-lighting of each of the plurality of sub-pixels of the pixel located at the edge of the light generation region may be controlled.
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールにおいて、前記重畳領域内の一部の領域は、前記画像光生成モジュールの所定の規格解像度に対応する数の前記画素を有していてもよい。 In the image light generation module of one aspect of the present embodiment, a part of the area in the superimposed region may have the number of pixels corresponding to a predetermined standard resolution of the image light generation module.
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールにおいて、前記少なくとも一つのパネルは、前記画素領域内に前記規格解像度に対応する画素数を超える数の前記画素を有していてもよい。 In the image light generation module of one embodiment of the present embodiment, the at least one panel may have the number of pixels in the pixel region exceeding the number of pixels corresponding to the standard resolution.
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールにおいて、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルは、自発光パネルで構成されていてもよい。 In the image light generation module of one aspect of the present embodiment, the first panel, the second panel, and the third panel may be composed of a self-luminous panel.
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールにおいて、前記自発光パネルは、有機ELパネルで構成されていてもよい。 In the image light generation module of one aspect of the present embodiment, the self-luminous panel may be composed of an organic EL panel.
本実施形態の一つの態様の画像光生成モジュールにおいて、前記少なくとも一つのパネルにおける前記画素は、前記画像信号に基づいて前記画素の階調に対応する発光量を制御する第1制御トランジスターと、前記第1制御トランジスターに電気的に接続され、前記複数のサブ画素の各々の点灯/非点灯を制御する第2制御トランジスターと、を有し、前記制御部は、前記第1制御トランジスターおよび前記第2制御トランジスターを制御する構成であってもよい。 In the image light generation module of one aspect of the present embodiment, the pixel in the at least one panel is a first control transistor that controls the amount of light emission corresponding to the gradation of the pixel based on the image signal, and the said. It has a second control transistor that is electrically connected to the first control transistor and controls the lighting / non-lighting of each of the plurality of sub-pixels, and the control unit includes the first control transistor and the second control transistor. It may be configured to control the control transistor.
10…画像光生成モジュール、11R…第1パネル、11G…第2パネル、11B…第3パネル、12…ダイクロイックプリズム(色合成プリズム)、13…制御部、14R…第1画素領域、14G…第2画素領域、14B…第3画素領域、GA…画像光生成領域、LR…第1画像光、LG…第2画像光、LB…第3画像光、PX…画素、SPX…サブ画素、TR1…第1制御トランジスター、TR21~TR29…第2制御トランジスター。 10 ... Image light generation module, 11R ... 1st panel, 11G ... 2nd panel, 11B ... 3rd panel, 12 ... Dycroic prism (color synthesis prism), 13 ... Control unit, 14R ... 1st pixel area, 14G ... First 2 pixel area, 14B ... 3rd pixel area, GA ... image light generation area, LR ... 1st image light, LG ... 2nd image light, LB ... 3rd image light, PX ... pixel, SPX ... sub pixel, TR1 ... First control transistor, TR21 to TR29 ... Second control transistor.
Claims (8)
前記第1色とは異なる第2色の第2画像光を射出する第2パネルと、
前記第1色および前記第2色とは異なる第3色の第3画像光を射出する第3パネルと、
前記第1画像光と前記第2画像光と前記第3画像光とを合成する色合成プリズムと、
前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルを制御する制御部と、
を備え、
前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルの各々は、マトリクス状に配置された複数の画素を含む画素領域を有し、
前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルのうち、少なくとも一つのパネルの前記画素は、マトリクス状に配置された複数のサブ画素を有し、
前記制御部は、前記少なくとも一つのパネルに対して、前記少なくとも一つのパネルに供給される画像信号に基づいて前記画素の階調を制御するとともに、前記複数のサブ画素の各々の点灯/非点灯を制御する、画像光生成モジュール。 The first panel that emits the first image light of the first color,
A second panel that emits second image light of a second color different from the first color, and
A third panel that emits third image light of the first color and a third color different from the second color, and
A color synthesis prism that synthesizes the first image light, the second image light, and the third image light, and
A control unit that controls the first panel, the second panel, and the third panel.
Equipped with
Each of the first panel, the second panel, and the third panel has a pixel region containing a plurality of pixels arranged in a matrix.
The pixel of at least one of the first panel, the second panel, and the third panel has a plurality of sub-pixels arranged in a matrix.
The control unit controls the gradation of the pixel based on the image signal supplied to the at least one panel with respect to the at least one panel, and turns on / off each of the plurality of sub-pixels. Image light generation module to control.
前記少なくとも一つのパネルに対して、前記画像光生成領域の縁部に位置する前記画素の前記複数のサブ画素の各々の点灯/非点灯を制御する、請求項1に記載の画像光生成モジュール。 The control unit sets a part of a region in the superimposed region in which the pixel region of the first panel, the pixel region of the second panel, and the pixel region of the third panel overlap each other. It is set as an image light generation area common to the first panel, the second panel, and the third panel.
The image light generation module according to claim 1, wherein the at least one panel controls lighting / non-lighting of each of the plurality of sub-pixels of the pixel located at the edge of the image light generation region.
前記画像信号に基づいて前記画素の階調に対応する発光量を制御する第1制御トランジスターと、
前記第1制御トランジスターに電気的に接続され、前記複数のサブ画素の各々の点灯/非点灯を制御する第2制御トランジスターと、
を有し、
前記制御部は、前記第1制御トランジスターおよび前記第2制御トランジスターを制御する、請求項6に記載の画像光生成モジュール。 The pixels in the at least one panel
A first control transistor that controls the amount of light emitted corresponding to the gradation of the pixel based on the image signal,
A second control transistor electrically connected to the first control transistor and controlling lighting / non-lighting of each of the plurality of sub-pixels.
Have,
The image light generation module according to claim 6, wherein the control unit controls the first control transistor and the second control transistor.
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