JP4176059B2 - Projection type image display device - Google Patents
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Description
本発明は、投射型画像表示装置、より詳細には、反射方向が異なるオン状態とオフ状態を取り得る素子により偏向変調した光を投射する構成を備えた投射型画像表示装置に関する。 The present invention relates to a projection-type image display device, and more particularly to a projection-type image display device having a configuration for projecting light that is deflected and modulated by elements that can take on and off states having different reflection directions.
投射型画像表示装置における高解像度化を図る手段として、LCD等の画像形成装置の画素数を増加させることなく、例えばフィールド毎に光路をずらして見掛け上解像度を上げるようにした技術が開示されている。 As means for increasing the resolution in a projection-type image display device, a technique is disclosed in which, for example, the optical path is shifted for each field to increase the apparent resolution without increasing the number of pixels of an image forming device such as an LCD. Yes.
例えば、特許文献1には、投射レンズの入射側または出射側の少なくとも一方に、1個または複数の異なる光シフト素子を設けた投射型画像表示装置が開示され、さらには、投射レンズを持たない複数の投射型画像表示装置モジュールの光を複数のミラーにより1つの投射レンズに入射して投射画像を重畳合成する構成において、複数の投射型画像表示装置モジュールとミラーとの間に光シフト素子を設けた投射型画像表示装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a projection-type image display device in which one or a plurality of different light shift elements are provided on at least one of an incident side and an emission side of a projection lens, and further has no projection lens. In a configuration in which light from a plurality of projection type image display device modules is incident on one projection lens by a plurality of mirrors to superimpose a projection image, an optical shift element is provided between the plurality of projection type image display device modules and the mirror. A provided projection type image display apparatus is disclosed.
また、特許文献2には、スクリーンの直前に配置したポリマー分散液晶構造のブラッグ回折素子を用いた光偏向手段によって、画像高を画素の配列方向に任意の距離だけシフトさせるようにした投射型の画像表示装置が開示されている。
また、特許文献3には、液晶パネルの後の光路上に可変型プリズムを配し、制御回路の制御により可変型プリズムのガラス板を垂直同期信号などに同期させて変位させることによって、光路をずらして高解像度を図るようにした液晶プロジェクタが開示されている。 In Patent Document 3, a variable prism is disposed on the optical path behind the liquid crystal panel, and the glass path of the variable prism is displaced in synchronization with a vertical synchronization signal or the like under the control of the control circuit. There has been disclosed a liquid crystal projector which is shifted to achieve high resolution.
さらに、特許文献4には、液晶パネルの前方に二つのウェッジプリズムからなる光軸変換素子を配し、これらのウェッジプリズムの間に設けた圧電素子やムービングコイルからなる駆動機構を垂直同期信号に同期させて振動させることにより、光路をずらして高解像度を図るようにした光軸変換装置及びビデオプロジェクタが開示されている。 Further, in Patent Document 4, an optical axis conversion element composed of two wedge prisms is arranged in front of the liquid crystal panel, and a drive mechanism composed of a piezoelectric element and a moving coil provided between these wedge prisms is used as a vertical synchronization signal. An optical axis conversion device and a video projector are disclosed in which a high resolution is achieved by shifting an optical path by synchronizing and vibrating.
また、投射型画像表示装置ではないが、特許文献5の図6には、様々な画素ずらしの方法が記載されており、これを投射型画像表示装置へ適用することは容易である。この適用例を示すと、例えば図8のような構成となる。
図8は、DMDを用いたDLP投射型画像表示装置に従来の技術を適用した構成例を示すものである。図8において、1は光源、2はカラーホイール、3はロッドインテグレータ、4は集光レンズ、5はプリズムブロック、51はプリブムブロックを構成する第1のプリズム、52はプリズムブロックを構成する第2のプリズムである全反射プリズム、52aは全反射プリズムが有する全反射面、6は表示素子、7は投射レンズ、12は楔形光軸変更素子である。また、第1のプリズム51と第2のプリズム52との間には、実際には数μm〜数百μmのエアギャップが設けられている。
Moreover, although it is not a projection type image display apparatus, FIG. 6 of Patent Document 5 describes various pixel shifting methods, which can be easily applied to a projection type image display apparatus. An example of this application is as shown in FIG.
FIG. 8 shows a configuration example in which a conventional technique is applied to a DLP projection type image display apparatus using DMD. In FIG. 8, 1 is a light source, 2 is a color wheel, 3 is a rod integrator, 4 is a condenser lens, 5 is a prism block, 51 is a first prism constituting a prism block, and 52 is a prism block constituting a prism block. 2 is a total reflection prism, 52a is a total reflection surface of the total reflection prism, 6 is a display element, 7 is a projection lens, and 12 is a wedge-shaped optical axis changing element. In addition, an air gap of several μm to several hundred μm is actually provided between the
一般的なDLP(Digital Light Processing)投射型画像表示装置は、光源となるランプからの光をカラーホイールでRGBの3原色に時分割し、その時分割した3原色を入射させて投射画像を生成するDMD(Digital Micromirror Device)を有している。
DMDは、画像を構成する微小なマイクロミラーを多数(例えば数百万枚)ワンチップに集積してなっている。そして画像情報に従って個々のマイクロミラーを制御して光の反射方向をオン状態とオフ状態とに切り替えることにより、所望の反射光のみをスクリーン上に収束させて所望の投射画像を投射できるようにしている。
A general DLP (Digital Light Processing) projection-type image display apparatus time-divides light from a lamp serving as a light source into three primary colors of RGB using a color wheel, and enters the three primary colors thus time-divided to generate a projection image. It has DMD (Digital Micromirror Device).
The DMD has a large number (for example, millions) of micro-mirrors constituting an image integrated on a single chip. Then, by controlling the individual micromirrors according to the image information and switching the light reflection direction between the on state and the off state, only the desired reflected light is converged on the screen so that a desired projection image can be projected. Yes.
上記のDMDを構成する各マイクロミラーは、入射する光の反射方向をそれぞれ独立して2方向に切り替えることができる。反射方向の切り替えは、各マイクロミラーを画素として、DMDに入力される画像情報のオン/オフ制御により行われるようになっている。 Each micromirror that constitutes the DMD can switch the reflection direction of incident light to two directions independently. The reflection direction is switched by on / off control of image information input to the DMD with each micromirror as a pixel.
またカラーホイールは光源光を色分離する色分離手段として機能するもので、扇型のR,G,Bの色分離フィルタを円盤上に配置してなり、これを回転させることにより、入射する光源光を時分割でR,G,Bに色分離し、それぞれの単色光を順次DMDに入射させる。 The color wheel functions as a color separation means for color-separating the light source light. A fan-shaped R, G, B color separation filter is arranged on a disk, and the incident light source is rotated by rotating it. The light is color-separated into R, G, and B in a time division manner, and each monochromatic light is sequentially incident on the DMD.
図8の構成において、光源1から発せられた光は、上記のごとくの色分離用のカラーホイール2を通過して、ロッドインテグレータ3及び集光レンズ4からなる照明光学系により、プリズムブロック5の全反射面52aで反射して表示素子6上に集光する。表示素子6としては、上述のDMDを用い、入力する画像情報に基づいて反射光を偏向させる。
In the configuration of FIG. 8, the light emitted from the light source 1 passes through the
DMDによる表示素子6を出射した画像光は、プリズムブロック5の全反射プリズム52に入射する。全反射プリズム52により、DMDのオン状態の光のみが選択的に投射レンズ7の入射瞳に入射し、画像をスクリーンに投射することが可能となる。ここで全反射プリズム52と投射レンズ7の間には、特許文献1の発明による楔型光軸変更素子12が配設される。この楔型光軸変更素子12により、画素の1/2だけ光軸を変化させるように角度を変え、それに同期させて各フィールドを表示させることにより2倍の画素数を表示することができる。
しかしながら、上記の従来の技術では、画素をずらして高解像度を得るために、従来の構成に加えて、画素ずらしのための別の光学素子を新たに付加する必要があった。この新たな光学素子によって光の損失が増大するという問題が生じ、また、新たな光学素子によって投射型画像表示装置が大きくなり、製造コストも増大するという問題が生じる。 However, in the above conventional technique, in order to obtain a high resolution by shifting pixels, it is necessary to add another optical element for shifting pixels in addition to the conventional configuration. This new optical element causes a problem that the loss of light increases, and the new optical element causes a problem that the projection type image display apparatus becomes large and the manufacturing cost also increases.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、光の損失を増加させることなく、簡易な構成で高解像度の投射画像を得ることができるようにした投射型画像表示装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a projection-type image display device that can obtain a high-resolution projection image with a simple configuration without increasing light loss. It is for the purpose.
上記課題を解決するために、第1の技術手段は、光源と、光源からの光を集光する集光手段と、反射方向が異なるオン状態とオフ状態を取り得る素子を備え集光手段にて集光された光を画像情報に合わせて偏向変調する表示素子と、表示素子にて偏向変調された光を投射する投射レンズとを備える投射型画像表示装置において、オン状態で反射された反射光を投射レンズへ反射させる傾き可変な全反射プリズムと、全反射プリズムの傾きを画像情報に同期させて変更する角度変更手段とを有し、画像情報に同期させて全反射プリズムの傾きを変更することにより、投射レンズから出射する光の光路を画像情報に同期させてずらすことを特徴としたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, a first technical means includes a light source, a light collecting means for collecting light from the light source, and an element that can take on and off states having different reflection directions. In a projection-type image display device comprising a display element that deflects and modulates light condensed in accordance with image information and a projection lens that projects light that has been deflected and modulated by the display element, reflection reflected in an on state changing the slope variable total reflection prism for reflecting light to the projection lens, the total tilt of the reflecting prism and possess an angle changing means for changing in synchronization with the image information, in synchronization with the image information the inclination of the total reflection prism Thus, the optical path of the light emitted from the projection lens is shifted in synchronization with the image information .
第2の技術手段は、第1の技術手段において、投射型画像表示装置は、光源から表示素子までの光路上に、光源からの光をRGBに色分離する色分離手段を有し、表示素子は、画像情報に従って個々に入射光の反射方向をオン状態とオフ状態に切り替えるマイクロミラーにより構成されるDMD(Digital Micromirror Device)であることを特徴としたものである。 According to a second technical means, in the first technical means, the projection type image display apparatus has color separation means for color-separating light from the light source into RGB on an optical path from the light source to the display element. Is a DMD (Digital Micromirror Device) composed of micromirrors that individually switch the reflection direction of incident light between an on state and an off state according to image information.
第3の技術手段は、第1または第2の技術手段において、角度変更手段に圧電型アクチュエータを使用したことを特徴としたものである。 The third technical means is characterized in that, in the first or second technical means, a piezoelectric actuator is used as the angle changing means.
第4の技術手段は、第1または第2の技術手段において、角度変更手段にボイスコイルモータを使用したことを特徴としたものである。 According to a fourth technical means, in the first or second technical means, a voice coil motor is used as the angle changing means.
第5の技術手段は、第1または第2の技術手段において、角度変更手段に静電型アクチュエータを使用したことを特徴としたものである。 According to a fifth technical means, in the first or second technical means, an electrostatic actuator is used as the angle changing means.
第6の技術手段は、第1ないし第5のいずれか1の技術手段において、全反射プリズムは、全反射プリズムの重心を通る軸上で回動可能に保持されていることを特徴としたものである。 A sixth technical means is any one of the first to fifth technical means, wherein the total reflection prism is held rotatably on an axis passing through the center of gravity of the total reflection prism. It is.
第7の技術手段は、第1ないし第5のいずれか1の技術手段において、全反射プリズムは、全反射プリズムの反射面と投射レンズ光軸との交点を通る軸上で回動可能に保持されていることを特徴としたものである。 A seventh technical means is any one of the first to fifth technical means, wherein the total reflection prism is rotatably held on an axis passing through the intersection of the reflection surface of the total reflection prism and the optical axis of the projection lens. It is characterized by being.
第8の技術手段は、第1ないし第5のいずれか1の技術手段において、全反射プリズムは、高分子化合物による弾性材料で形成されたヒンジによって保持されていることを特徴としたものである。 The eighth technical means is characterized in that, in any one of the first to fifth technical means, the total reflection prism is held by a hinge formed of an elastic material made of a polymer compound. .
本発明の投射型画像表示装置によれば、画素をずらして高解像度を得るための追加の光学素子を用いる必要がなくなるため、光の損失が増加することなく、高解像度で明るい投射画像を得ることができるようになる。また、追加の光学素子のためのスペースが不要となり、投射型画像表示装置の小型化と製造コストの低減とを図ることができる。 According to the projection type image display device of the present invention, it is not necessary to use an additional optical element for shifting the pixels to obtain a high resolution, so that a bright projection image with a high resolution can be obtained without increasing light loss. Will be able to. Further, a space for an additional optical element is not required, and the projection type image display apparatus can be reduced in size and manufacturing cost can be reduced.
また、全反射プリズムの反射面の角度を変更して画素をずらすための角度変更手段として、圧電型アクチュエータを用いることにより、装置が更に簡略化され、装置の小型化及び低製造コスト化が実現され、さらに機械的な騒音が減少するとともに、画素ずらしの切り替え速度が向上して画質の向上を図ることができる。 In addition, by using a piezoelectric actuator as an angle changing means for shifting the pixel by changing the angle of the reflecting surface of the total reflection prism, the device can be further simplified, and the device can be downsized and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the mechanical noise is further reduced, and the pixel shift switching speed is improved to improve the image quality.
また、画素をずらすための上記角度変更手段として、ボイスコイルモータを用いることにより、より安価に装置を製造することができる。
また、画素をずらすための上記角度変更手段として、静電型アクチュエータを用いることにより、装置の小型化を図ることができる。
また、画素をずらすために用いる全反射プリズムは、全反射プリズムの重心を通る軸上に回動軸を有することにより、画素ずらしの切り替え速度が更に向上し、画質向上につながる。
また、上記全反射プリズムは、その反射面と投射レンズ光軸の交点からなる軸上に回動軸を有することにより、画素ずらしに伴うフォーカスのずれが最小となり、画質向上につながる。また、高価な軸受けを使う必要がなく、より安価で装置を構成することができる。
また、上記全反射プリズムを、高分子化合物による弾性材料で形成されたヒンジによって保持することにより、簡易な構成で全反射プリズムを回動可能に設置することができる。
In addition, a device can be manufactured at a lower cost by using a voice coil motor as the angle changing means for shifting the pixels.
In addition, the apparatus can be miniaturized by using an electrostatic actuator as the angle changing means for shifting the pixel.
Further, the total reflection prism used for shifting the pixels has a rotation axis on the axis passing through the center of gravity of the total reflection prism, so that the pixel shift switching speed is further improved, leading to an improvement in image quality.
Further, the total reflection prism has a rotation axis on the axis formed by the intersection of the reflection surface and the optical axis of the projection lens, thereby minimizing the focus shift caused by the pixel shift and improving the image quality. Further, it is not necessary to use an expensive bearing, and the apparatus can be configured at a lower cost.
Further, by holding the total reflection prism by a hinge formed of an elastic material made of a polymer compound, the total reflection prism can be rotatably installed with a simple configuration.
以下に本発明の投射型画像表示装置の実施形態を添付された図面を参照しながら具体的に説明する。本発明では、光偏向型のDMDによる表示素子を照明する照明光と、DMDで反射したオン状態の光とが互いに干渉しないようにするために、既に導入されている全反射プリズムそのものを画素ずらしの素子としても利用する。すなわち、本発明では、全反射プリズムの傾きを画像情報に同期させて変更する角度変更手段を備えている。
なお、実施形態を説明するための全図において、従来技術を説明するための図8と同様の機能を有する部分には、図8と同じ符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of a projection type image display apparatus according to the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. In the present invention, in order to prevent the illumination light that illuminates the display element using the light deflection type DMD and the on-state light reflected by the DMD from interfering with each other, the already introduced total reflection prism itself is shifted in pixels. It is also used as an element. In other words, the present invention includes angle changing means for changing the tilt of the total reflection prism in synchronization with the image information.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions as those in FIG. 8 for explaining the prior art are given the same reference numerals as those in FIG.
(実施形態1)
図1は、本発明の投射型画像表示装置の一実施形態を説明するための概略構成図で、図中、8はモータに接続された偏芯カム、9はアーム、9aはアームを回動可能に軸支する軸、10はバネ、11は全反射プリズム52の回動軸である。図1の構成は、図8の構成において特許文献1の楔形光軸変更素子等を用いることなく、全反射プリズム52そのものを駆動させて、画像光の光路をずらして高解像度化を実現するものである。また図1においても、図8と同様に第1のプリズム51と第2のプリズム(全反射プリズム)52との間には、実際には数μm〜数百μmのエアギャップが設けられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an embodiment of a projection type image display apparatus according to the present invention, in which 8 is an eccentric cam connected to a motor, 9 is an arm, and 9a is a rotating arm. A
光源1から出射した光は、色分離用のカラーホイール2によって色分離され、ロッドインテグレータ3及び集光レンズ4からなる照明光学系によりプリズムブロック5を介して表示素子6上に集光する。表示素子6としては、上述のDMDを用い、入力する画像情報に基づいて反射光を偏向させる。
表示素子6を出射した画像光は、プリズムブロック5の全反射プリズム52に入射し、全反射面52aで反射する。全反射プリズム52の作用により、DMDのオン状態の光のみが選択的に投射レンズ7の入射瞳に入射し、画像をスクリーン等に投射することが可能となる。
The light emitted from the light source 1 is color-separated by the
The image light emitted from the display element 6 enters the
全反射プリズム52は光学ボックスに搭載され、該光学ボックスに設けられた軸受けによって回動軸11に対して左右に回動可能に取り付けられている。この構成により、全反射プリズム52の反射面52aの角度変化が可能となっている。
全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変更する角度変更手段として、アーム9,バネ10,及び偏芯カム8を備えたモータが設けられている。ここでは、全反射プリズム52の一方の端部にアーム9の一方の端部が結合(もしくは接触)されている。そしてこのアーム9は、軸9aの周りを回動可能に軸支されて、アーム9の全反射プリズム52との結合側端部がバネ10によって付勢されることにより、アーム9のもう一方の端部が常に偏芯カム8に押圧されるように構成されている。またバネ10、全反射プリズム52をアーム9の端部に向かって付勢するように構成してもよい。
The
As an angle changing means for changing the angle of the total reflection surface 52 a of the
偏芯カム8は、図示しないモータの回転軸に接続され、該モータの回転軸の回転に従って、偏芯カム8が回転してアーム9が軸9a周りに揺動させられる。アーム9aの一端は、全反射プリズム52に結合しているため、上記のアーム9の揺動動作に応じて、全反射プリズム52の全反射面52aの角度が変化する。このときに、上記モータの回転数を適切に制御することにより、画像フィールドの切り替え信号に同期して全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させることができる。この全反射プリズム52を、例えば画素の1/2だけ光軸を変化させるように角度を変え、それに同期させて各フィールドを表示させれば、2倍の画素数を表示させることが可能となり、高解像度の投射画像を実現することができる。
The eccentric cam 8 is connected to a rotating shaft of a motor (not shown), and the eccentric cam 8 is rotated according to the rotation of the rotating shaft of the motor, and the
(実施形態2)
上記実施形態1のごとくの全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させる角度変更手段としては、上記アーム9をモータによって駆動させる構成のみならず、各種の駆動手段を適用することが可能である。本実施形態では、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させる角度変更手段として、圧電型アクチュエータを用いている。
(Embodiment 2)
As the angle changing means for changing the angle of the
図2は、全反射プリズムを駆動する手段として圧電型アクチュエータを用いた本発明の構成例を説明するための投射型画像表示装置の要部概略図で、図中、13は圧電型アクチュエータである。本実施形態では、図1に示す投射型画像表示装置のプリズムブロック5の部分に、全反射プリズム52の全反射面52aの傾きを変化させるための圧電型アクチュエータ13を設けている。
FIG. 2 is a schematic view of a main part of a projection type image display apparatus for explaining a configuration example of the present invention using a piezoelectric actuator as means for driving a total reflection prism. In FIG. 2,
実施形態1と同様に、全反射プリズム52は光学ボックスに搭載され、該光学ボックスに設けられた軸受けによって回動軸11に対して左右に回動可能に取り付けられている。この構成により、全反射プリズム52の全反射面52aの角度変化が可能となっている。
そして全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御するための構成として、全反射プリズム52の全反射面52aの下方背面側であって、第1のプリズム51と全反射プリズム52との間に圧電型アクチュエータ13が取り付けられる。圧電型アクチュエータ13は、その変位方向が、全反射プリズム52を回動軸11の周りに回動させる方向に一致するように設置される。もしくは、圧電型アクチュエータ13と全反射プリズム52との間に適当な駆動伝達部材を介在させて、全反射プリズム52を回動軸11の周りに回動させるように構成してもよい。これにより、圧電型アクチュエータ13に対する印加電圧を制御することにより、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御することができる。
As in the first embodiment, the
As a configuration for controlling the angle of the total reflection surface 52 a of the
そして、圧電型アクチュエータ13への印加電圧を適切に制御することにより、画像フィールドの切り替え信号に同期して全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させることができる。この全反射プリズム52を、例えば画素の1/2だけ光軸を変化させるように角度を変え、それに同期させて各フィールドを表示させれば、2倍の画素数を表示させることが可能となり、高解像度の投射画像を実現することができる。
Then, by appropriately controlling the voltage applied to the
圧電型アクチュエータ13は、周知のように、電圧を印加することにより変位が生じる素子であって、印加電圧のレベルを制御することにより変位を制御することができる。
圧電型アクチュエータは、例えば、セラミック基板、圧電膜、絶縁膜、シールド膜、電極などで構成されたものを用いることができ、セラミック層を積層した構成に、外部電極と内部電極を配置し、電圧を印加することにより、圧電膜を変位せしめる。本発明に適用する圧電型アクチュエータは、その構成を特に限定するものではなく、印加電圧に応じて全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御できる構成であればよい。
As is well known, the
As the piezoelectric actuator, for example, a piezoelectric substrate, a piezoelectric film, an insulating film, a shield film, an electrode, or the like can be used. An external electrode and an internal electrode are arranged in a stacked structure of ceramic layers, and a voltage is applied. Is applied to displace the piezoelectric film. The configuration of the piezoelectric actuator applied to the present invention is not particularly limited as long as the angle of the
(実施形態3)
本実施形態では、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させる角度変更手段として、ボイスコイルモータ(VCM)を用いている。ボイスコイルモータは、磁束を利用して電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエータであって、対象に直線運動を与える駆動装置として機能するため、本発明の全反射プリズムの駆動手段として適用することができる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a voice coil motor (VCM) is used as an angle changing unit that changes the angle of the
図3は、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させる角度変更手段としてボイスコイルモータを用いた本発明の構成例を説明するための投射型画像表示装置の要部概略図で、図中、14はボイスコイルモータである。本実施形態では、図1に示す投射型画像表示装置の全反射プリズム52の上方背面側に、全反射プリズム52の全反射面52aの傾きを変化させるためのボイスコイルモータ14を設けている。
FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of a projection type image display apparatus for explaining a configuration example of the present invention using a voice coil motor as an angle changing means for changing the angle of the
実施形態1及び2と同様に、全反射プリズム52は光学ボックスに搭載され、該光学ボックスに設けられた軸受けによって回動軸11に対して左右に回動可能に取り付けられている。この構成により、全反射プリズム52の全反射面52aの角度変化が可能となっている。
そして全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御するための構成として、全反射プリズム52の全反射面52aの上方背面側にボイスコイルモータ14が取り付けられる。ボイスコイルモータ14は、その変位方向が、全反射プリズム52を回動軸11の周りに回動させる方向に一致するように設置される。またボイスコイルモータ14と全反射プリズム52との間に適当な駆動伝達部材を介在させて、全反射プリズム52を回動軸11の周りに回動させるように構成してもよい。これにより、ボイスコイルモータ14に対する印加電流を制御することにより、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御することができる。
Similar to the first and second embodiments, the
As a configuration for controlling the angle of the total reflection surface 52 a of the
そして、ボイスコイルモータ14への印加電流を適切に制御することにより、画像フィールドの切り替え信号に同期して全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させることができる。この全反射プリズム52を、例えば画素の1/2だけ光軸を変化させるように角度を変え、それに同期させて各フィールドを表示させれば、2倍の画素数を表示させることが可能となり、高解像度の投射画像を実現することができる。
Then, by appropriately controlling the current applied to the
ボイスコイルモータ14は、例えば、導線をボビンに巻いた可動コイルを、センターヨークに移動自在に装着し、その可動コイルと対向する円筒状のステータヨークの内面にマグネットを配設した構造をとる。従って、可動コイルに正逆の電流を流すと、駆動力が発生し、可動コイルを正逆方向に駆動できる。これにより、ボイスコイルモータに印加する電流を制御することにより、可動コイルの変位を制御することができる。
本発明に適用するボイスコイルモータは、その構成を特に限定するものではなく、印加電流に応じて全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御できる構成であればよい。
For example, the
The configuration of the voice coil motor applied to the present invention is not particularly limited as long as the angle of the
(実施形態4)
図4は、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させる角度変更手段として静電型アクチュエータを用いた本発明の構成例を説明するための投射型画像表示装置の要部概略図で、図中、15は静電型アクチュエータである。本実施形態では、図1に示す投射型画像表示装置の全反射プリズム52の下方背面側に、全反射プリズム52の全反射面52aの傾きを変化させるための静電型アクチュエータ15を設けている。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of a projection type image display apparatus for explaining an example of the configuration of the present invention using an electrostatic actuator as an angle changing means for changing the angle of the
実施形態1ないし3と同様に、全反射プリズム52は光学ボックスに搭載され、該光学ボックスに設けられた軸受けによって回動軸11に対して左右に回動可能に取り付けられている。この構成により、全反射プリズム52の全反射面52aの角度変化が可能となっている。
Similar to the first to third embodiments, the
そして全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御するための構成として、全反射プリズム52の全反射面52aの下方背面側であって、第1のプリズム51と全反射プリズム52との間に静電型アクチュエータ15が取り付けられる。静電型アクチュエータ15は、その変位方向が、全反射プリズム52を回動軸11の周りに回動させる方向に一致するように設置される。もしくは静電型アクチュエータ15と全反射プリズム52との間に適当な駆動伝達部材を介在させて、全反射プリズム52を回動軸11の周りに回動させるように構成してもよい。これにより、静電型アクチュエータ15に対する印加電圧を制御することにより、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御することができる。
As a configuration for controlling the angle of the total reflection surface 52 a of the
そして、静電型アクチュエータ15への印加電圧を適切に制御することにより、画像フィールドの切り替え信号に同期して全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変化させることができる。この全反射プリズム52を、例えば画素の1/2だけ光軸を変化させるように角度を変え、それに同期させて各フィールドを表示させれば、2倍の画素数を表示させることが可能となり、高解像度の投射画像を実現することができる。
Then, by appropriately controlling the voltage applied to the
静電型アクチュエータ15は、周知のように、一対の電極対がエアギャップを介して設けられ、片方の電極が振動板として働き、電極間に電圧を印加することによって電極間に静電気力が働き、振動板が変形し、電圧を除去すると振動板が弾性力によってもとの状態も戻るものである。これにより、静電型アクチュエータに印加する電圧を制御することにより、振動板の変位を制御することができる。
本発明に適用する静電型アクチュエータは、その構成を特に限定するものではなく、印加電圧に応じて全反射プリズム52の全反射面52aの角度を制御できる構成であればよい。
As is well known, the
The configuration of the electrostatic actuator applied to the present invention is not particularly limited as long as the angle of the
全反射プリズム52の全反射面52aの角度を変更させるための手段としては、上記実施形態1〜3のみならず、適宜最適な駆動手段を適用できる。上記実施形態1〜3においては、応答速度を優先させれば圧電型アクチュエータが好適であって、コストを優先させればボイスコイルモータが好適である。また静電型アクチュエータを用いればより小型化できる可能性がある。
As a means for changing the angle of the
図5は、全反射プリズム52を回動可能に保持する回動軸11の配設位置の一例について説明するための図である。
全反射プリズム52の角度を可変に保持する手段としては、様々な構成が考えられるが、全反射プリズム52の回動時の慣性モーメントを最小として、駆動減による駆動力に対する応答を良好にするためには、全反射プリズム52の重心とその回動軸11とを一致させるのがよい。
FIG. 5 is a view for explaining an example of an arrangement position of the
Various means are conceivable as means for holding the angle of the
図6は、全反射プリズム52を回動可能に保持する回動軸11の配設位置の他の例について説明するための図である。
全反射プリズム52が回動した時のフォーカスのずれを最小にするためには、全反射プリズム52の全反射面52aと投射レンズ7の光軸との交点上に、回動軸11を設けることが好ましい。
FIG. 6 is a diagram for explaining another example of the arrangement position of the
In order to minimize the focus shift when the
図7は、全反射プリズム52の全反射面52aの角度を可変に保持するための他の構成例を説明するための図である。
上記各実施形態で説明したごとくの回動軸11に全反射プリズム52を軸支する構成にかえて、構造を簡略にするために、全反射プリズム52の端縁に近い部分を、高分子化合物による弾性材料を用いたヒンジ16で保持させるようにしてもよい。弾性材料としては、例えばエラストマーを用いることができる。
また、上記図7の構成は、角度変更手段としてアーム9を用いた構成に上記ヒンジ16を適用したものであるが、上記のような圧電型アクチュエータ、ボイスコイルモータ、あるいは静電型アクチュエータを角度変更手段として用いた構成にヒンジ16を適用してもよいことは明らかである。
FIG. 7 is a diagram for explaining another configuration example for variably holding the angle of the total reflection surface 52 a of the
In order to simplify the structure in place of the configuration in which the
In the configuration shown in FIG. 7, the
1…光源、2…カラーホイール、3…ロッドインテグレータ、4…集光レンズ、5…プリズムブロック、6…表示素子、7…投射レンズ、8…偏芯カムおよびモータ、9…アーム、10…バネ、11…回動軸および軸受け、12…楔形光軸変更素子、13…圧電型アクチュエータ、14…ボイスコイルモータ、15…静電型アクチュエータ、16…高分子化合物によるヒンジ、51…第1のプリズム、52…第2のプリズム(全反射プリズム)、52a…全反射面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Color wheel, 3 ... Rod integrator, 4 ... Condensing lens, 5 ... Prism block, 6 ... Display element, 7 ... Projection lens, 8 ... Eccentric cam and motor, 9 ... Arm, 10 ... Spring DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記オン状態で反射された反射光を前記投射レンズへ反射させる傾き可変な全反射プリズムと、前記全反射プリズムの傾きを画像情報に同期させて変更する角度変更手段とを有し、
前記画像情報に同期させて前記全反射プリズムの傾きを変更することにより、前記投射レンズから出射する光の光路を前記画像情報に同期させてずらすことを特徴とする投射型画像表示装置。 A light source, a light condensing means for condensing light from the light source, and an element that can take on and off states having different reflection directions, and deflecting the light collected by the light converging means according to image information In a projection-type image display device comprising a display element that modulates and a projection lens that projects light that is deflection-modulated by the display element,
Wherein possess an inclination variable total reflection prism that the light reflected by the on-state is reflected to the projection lens, and an angle changing means for changing in synchronization with the inclination of the total reflection prism to the image information,
A projection-type image display apparatus , wherein the optical path of light emitted from the projection lens is shifted in synchronization with the image information by changing the tilt of the total reflection prism in synchronization with the image information .
前記表示素子は、画像情報に従って個々に入射光の反射方向をオン状態とオフ状態に切り替えるマイクロミラーにより構成されるDMD(Digital Micromirror Device)であることを特徴とする投射型画像表示装置。 The projection type image display device according to claim 1, wherein the projection type image display device has color separation means for color-separating light from the light source into RGB on an optical path from the light source to the display element. ,
The projection type image display device, wherein the display element is a DMD (Digital Micromirror Device) configured by a micromirror that individually switches a reflection direction of incident light between an on state and an off state according to image information.
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