JP5137445B2 - 画像投射装置 - Google Patents
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Description
前記第3の波長帯の光を第3の反射型画像表示素子に導き、該第3の反射型画像表示素子により変調された画像光を出射する第1のプリズムと、
前記第1の波長帯の光を透過させて第1の反射型液晶表示素子に導き、該第1の反射型画像表示素子により変調された画像光を反射させるとともに、前記第2の波長帯の光を反射させて第2の反射型画像表示素子に導き、該第2の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第2のプリズムと、
前記第1のプリズムから出射した第3の波長帯の光を反射させ、前記第2のプリズムから出射した第1の波長帯と第2の波長帯の光を透過させて投射レンズに導く第3のプリズムを有し、
前記第1、第2、第3のプリズムそれぞれは、3角柱形状の2つのプリズムが接着剤を介して接合され、かつ接合面の少なくとも一方に偏光分離面を含んでおり、
前記第2のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第3のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2の波長帯の光が前記第2のプリズムを透過した際に生じる画素ズレをG2、前記第1及び第2の波長帯の光が前記第3のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG3、前記第3の波長帯の光を基準としたときに、前記第1と第2の波長帯の光の前記投射レンズの収差による画素ズレ量をτ1、τ2とするとき、
τ1≠0 又は τ2≠0 又は G2≠0、G3≠0であり、
−0.5≦τ1−G3≦0.5
−0.5≦τ2−G2−G3≦0.5
なる条件を満足すること特徴としている。
前記第3の波長帯の光を反射させて第3の反射型画像表示素子に導き、該第3の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第1のプリズムと、
前記第1の波長帯の光を透過させて第1の反射型液晶表示素子に導き、該第1の反射型画像表示素子により変調された画像光を反射させるとともに、前記第2の波長帯の光を反射させて第2の反射型画像表示素子に導き、該第2の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第2のプリズムと、
前記第1のプリズムから出射した第3の波長帯の光を透過させ、前記第2のプリズムから出射した第1の波長帯、第2の波長帯の光を反射させて投射レンズに導く第3のプリズムを有し、
前記第1、第2、第3のプリズムそれぞれは、3角柱形状の2つのプリズムが接着剤を介して接合され、かつ接合面の少なくとも一方に偏光分離面を含んでおり、
前記第1のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第3のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2の波長帯の光が前記第2のプリズムを透過した際に生じる画素ズレをG2、前記第3の波長帯の光が第1のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG1、前記第3の波長帯の光が第3のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG3、前記第3の波長帯の光を基準としたときに、前記第1と第2の波長帯の光の前記投射レンズの収差による画素ズレ量をτ1、τ2とするとき、
τ1≠0 又は τ2≠0 又は G1≠0 G2≠0 G3≠0であり、
−0.5≦(τ2+G2)−(G1+G3)≦0.5
−0.5≦τ1−G1−G3≦0.5
なる条件を満足することを特徴としている。
前記第3の波長帯の光を第3の反射型画像表示素子に導き、該第3の反射型画像表示素子により変調された画像光を出射する第1のプリズムと、
前記第1の波長帯の光を透過させて第1の反射型液晶表示素子に導き、該第1の反射型画像表示素子により変調された画像光を反射させるとともに、前記第2の波長帯の光を反射させて第2の反射型画像表示素子に導き、該第2の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第2のプリズムと、
前記第1のプリズムから出射した第3の波長帯の光を反射させ、前記第2のプリズムから出射した第1の波長帯と第2の波長帯の光を透過させて投射レンズに導く第3のプリズムを有し、
前記第1、第2、第3のプリズムそれぞれは、3角柱形状の2つのプリズムが接着剤を介して接合され、かつ接合面の少なくとも一方に偏光分離面を含んでおり、
前記第2のプリズムを構成する2つの3角柱形状のプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2の波長帯の光が前記第2のプリズムを透過した際に生じる画素ズレをG2、前記第1及び第2の波長帯の光が前記第3のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG3、前記第3の波長帯の光を基準としたときに、前記第1と第2の波長帯の光の前記投射レンズの収差による画素ズレ量をτ1、τ2とするとき、
τ1=0
τ2≠0
G2≠0
G3=0
であり、
−0.5≦τ2−G2≦0.5
なる条件を満足すること特徴としている。
投射倍率の波長分散が原因となる投射倍率の各色光の変動を少なくし、又、偏光ビームスプリッターやダイクロ偏光プリズムに起因する投射画像の各色光による画像ズレを少なくし、高画質の投射画像が得られる画像投射装置が得られる。
第1、第2、第3の波長帯に基づく画像情報を表示する画像表示素子と、該画像表示素子を照明する照明光学系と、該画像表示素子に基づく画像情報を投射する投射レンズとを有している。
τ1=0
τ2≠0
G2≠0
G3=0
であり、
−0.5≦τ2−G2≦0.5
なる条件を満足するようにしている。
n1×sinθ=n2×sinθ’
となり、主光線a、bは光軸oに対して
α=θ’−θ
傾く。ここで角度は接合面14aの法線に対して時計回りを正とする。このとき主光線a、bの光軸oに垂直な方向への移動量の差(倍率変動)Δ1は
Δ1=L×tanα
となる。これが倍率変動(撮影倍率変動)の要因となる。投射レンズ21の投射倍率がβであるときに倍率変動があると倍率変動後の投射倍率β’は
β’=β×L/(L+Δ1)
となる。移動量の差Δ1が負のとき画像は伸張し、見かけ上倍率が増大する(ただし屈折の発生する方向のみ)。
na=(n1+n2)/2
となる。接合層Cの屈折率をncとする。図4、図5は、このとき、接合層Cにおいて倍率変動が生ずる状態を示す拡大説明図である。
na sinθ = nc sinφ’
となる。さらに界面jの点Vで屈折し
nc sinφ = na sinθ”
となる。ここでφ = φ’ − ε である。
線分SR = VS*sinε
線分ST =SR/cos(∠TSR)
ここで∠TSR= φ =φ’ − ε である。点Sを通り光軸oに平行な線と界面jの交点をWとすると倍率移動Δ2は、
Δ2= 線分ST*sin(∠TSW)
となる。ここで ∠TSW=φ’−θ であるので
Δ2=−L*sinε*sin(φ’−θ)/{cosθ*cos(φ’+ε)}
となる。但し「*」印は、重算の意味である。
α’=θ” − θ
となる。ここでも主光線aと主光線bでは接合面を通過する位置から液晶表示素子10までの距離が異なるため主光線a、bの光軸oに垂直な方向への移動量が異なり、移動量の差Δ3は
Δ3= L*tanα’*sgn(ε)
となる。ここでsgn(ε)はεの符号により正のときには1を負のときには−1を返す関数である。Δ2+Δ3が接合層Cが楔になることによる倍率変動となる。
Δ=(Δ1+Δ2+Δ3)
=Ltanα
−L*sinε*sin(φ’−θ)/{cosθ*cos(φ’+ε)}
+L*tanα’*sgn(ε)
となる。ここで画素ズレ量は、倍率変動Δを画素ピッチで割った値である。従って、反射型表示素子10の画素ピッチをpとすると偏光ビームスプリッタ14での画素ずれ量Δ/Pは
Δ/p=[Ltanα
−L*sinε*sin(φ’−θ)/{cosθ*cos(φ’+ε)}
+L*tanα’*sgn(ε)]/p ・・・(a)
となる。
Δ/p=[Ltanα
−L*sinε*sin(φ’−θ)/{cosθ*cos(φ’+ε)}
+L*tanα’*sgn(ε)]/p=−A
とする事で全系として画素ズレを無くすことができる。
L=25.4×0.7/5×4=14.224mm
となる。このとき、移動量の差Δ1は、
Δ1=−0.015mm
となる。
Δ2=−0.0009mm
となる。又、移動量の差Δ3は、
Δ3=0.014mm
となる。これより画素ズレ量Δ/pは、
Δ/p=(Δ1+Δ2+Δ3)/P
=−0.19
となる。よって投射レンズ21の画素ズレτ2はプリズムPr1、Pr2により発生する画素ずれによりキャンセルすることができる。
τ1 ≠0 又は τ2≠0 又は G2≠0 G3≠0
であり、
−0.5≦τ1−G3≦0.5
−0.5≦τ2−G2−G3≦0.5
なる条件を満足するようにしている。
τ1=A、τ2=B
とする。ここで、ダイクロ偏光プリズム20の2つのプリズムの材料の屈折率が異なっているため画素ずれが生じる。
G2=Δ/p=[Ltanα
−L*sinε*sin(φ’−θ)/{cosθ*cos(φ’+ε)}
+L*tanα’*sgn(ε)]/p
となる。
Gd=Δd/p=[Ldtanαd−Ld*sinεd*sin(φ’d−θd)
/{cosθd*cos(φ’d+εd)}
+ Ld*tanα’d*sgn(εd)]/p
となる。以下、ダイクロ偏光プリズム20に基づくパラメータは添字dを付して表す。
Gd=τ1=−A
とする。即ち、
Gd=[Ldtanαd
−Ld*sinεd*sin(φ’d−θd)/{cosθd*cos(φ’d+εd)}
+Ld*tanα’d*sgn(εd)]/p=−A
とする。
τ2=G2+Gd
=G2−A
=[Ltanα
−L*sinε*sin(φ’−θ)/{cosθ*cos(φ’+ε)}
+L*tanα’*sgn(ε)]/p−A=−B
となる。つまり、
[Ltanα−L*sinε*sin(φ’−θ)/{cosθ*cos(φ’+ε)}+ L*tanα’*sgn(ε)]/p=A−B
とする事で全系で画素ズレを無くすことができる。
L=25.4*0.7/5*4=14.224mmのとき、移動量の差Δd1は、
Δd1=−0.017mmとなる。
また接着剤Cの楔角度ε=1’とすると、倍率変動Δd2は、
Δd2=−0.0006mm
となる。又、移動量の差Δd3は、
Δd3=0.0131mmとなる。
従って、
Δ=Δd1+Δd2+Δd3
=−0.0045
となる。これよりダイクロ偏光プリズム20より生ずる画素ずれ量(Δd/p)は、
(Δd/p)=(Δd1+Δd2+Δd3)/p
=−0.45
となる。
L=25.4*0.7/5*4=14.224mmのとき、移動量の差Δ1は、
Δ1=−0.015mmとなる。
また接着剤Cの楔角度ε=0.4’とすると、倍率変動Δ2は、
Δ2=−0.0009mm
となる。又、移動量の差Δ3は、
Δ3=0.0144mmとなる。
=−0.0015
これより、第2の偏光ビームスプリッター14より生ずる画素ずれ量Δ/pは、
Δ/p=(Δ1+Δ2+Δ3)/p
=−0.15
よって、
τ2=(Δd/p)+Δ/p
=−0.45−0.15
=−0.6
となる。
τ1≠0 又は τ2≠0 又は G1≠0 G2≠0 G3≠0
であり、
−0.5≦(τ2+G2)−(G1+G3)≦0.5
−0.5≦τ1−G1−G3≦0.5
なる条件を満足するようにしている。
τ1=C
G1+G3=C
が成り立てば良い。
G3=[L3tanα3−L3*sinε3*sin(φ’3−θ3)/{cosθ3*cos(φ’3+ε3)}+L3*tanα’3*sgn(ε3)]/p
次にτ2=Dについて説明する。
τ2+G2=G1+G3=C
τ2+G2=D+G2=G1+G3=C
G2=C−D
ここで画素ずれ量G2は第2の偏光ビームスプリッター102で発生する画素ずれ量を示し(a)式と同様に下式で示せる。
α=α2
ε=ε2
φ’=φ2’
θ=θ2
ε=ε2
α’=α2’
G2=[L2tanα2−L2*sinε2*sin(φ’2−θ2)/{cosθ2*cos(φ’2+ε2)}+ L2*tanα’2*sgn(ε2)]/p
以上の如く画素ずれ量G2を設定すれば、全系の画素ずれを無くす事が出来る。
L=25.4*0.7/5*14=14.224mmのとき、移動量の差Δd1は、
Δd1=−0.014mmとなる。
Δd2=−0.0038mm
となる。又、移動量の差Δd3は、
Δd3=0.012mmとなる。これより
Δd=Δd1+Δd2+Δd3
=−0.0058
G1=(Δd/p)=−0.58
一方、第3の偏光ビームスプリッターの入射側プリズムの屈折率=1.901、出射側プリズムの屈折率=1.899、また両プリズムを接着する接着剤の屈折率を1.6とし、0.7インチで1画素の大きさp=0.01mmであるとき、
L=25.4*0.7/5*4=14.224mmのとき
Δ1=−0.015mmとなる。
Δ2=−0.0009mm
Δ3=0.0144mmとなり
Δ=Δ1+Δ2+Δ3
=−0.0015
となる。これより
G3=Δ/p=−0.15
となる。
となる。
L=25.4*0.7/5*4=14.224mmのとき
Δ1=−0.017mmとなる。
また接着剤の楔角度ε=1.5’とすると
Δ2=−0.0015mm
Δ3=0.0117mmとなり
Δ=Δ1+Δ2+Δ3
=−0.0068
となる。
τ2+G2=G1+G3
=−0.73
τ2=G1+G3−G2
=−0.73+0.68
=−0.05
よって投射レンズの画素ズレτ2は第1、第2、第3の偏光ビームスプリッターにより発生する画素ずれによりキャンセルすることができる。
2 リフレクター
3 第1のレンズアレイ
4 第2のレンズアレイ
5 コンデンサーレンズ
6 偏光変換素子
7 第1のシリンドリカルレンズ
8 第2のシリンドリカルレンズ
9 色分散手段
10 液晶表示素子
11 液晶表示素子
12 液晶表示素子
13 第1の偏光ビームスプリッター
14 第2の偏光ビームスプリッター
15 第1の偏光板
16 第2の偏光板
17 色選択性位相板
18 第3の偏光板
19 第4の偏光板
20 ダイクロイックプリズム
21 投射レンズ
Claims (3)
- 第1、第2、第3の波長帯に基づく画像情報を表示する反射型画像表示素子と、該反射型画像表示素子を照明する照明光学系と、該反射型画像表示素子に基づく画像情報を投射する投射レンズとを有する画像投射装置において、
前記第3の波長帯の光を第3の反射型画像表示素子に導き、該第3の反射型画像表示素子により変調された画像光を出射する第1のプリズムと、
前記第1の波長帯の光を透過させて第1の反射型液晶表示素子に導き、該第1の反射型画像表示素子により変調された画像光を反射させるとともに、前記第2の波長帯の光を反射させて第2の反射型画像表示素子に導き、該第2の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第2のプリズムと、
前記第1のプリズムから出射した第3の波長帯の光を反射させ、前記第2のプリズムから出射した第1の波長帯と第2の波長帯の光を透過させて投射レンズに導く第3のプリズムを有し、
前記第1、第2、第3のプリズムそれぞれは、3角柱形状の2つのプリズムが接着剤を介して接合され、かつ接合面の少なくとも一方に偏光分離面を含んでおり、
前記第2のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第3のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2の波長帯の光が前記第2のプリズムを透過した際に生じる画素ズレをG2、前記第1及び第2の波長帯の光が前記第3のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG3、前記第3の波長帯の光を基準としたときに、前記第1と第2の波長帯の光の前記投射レンズの収差による画素ズレ量をτ1、τ2とするとき、
τ1≠0 又は τ2≠0 又は G2≠0、G3≠0であり、
−0.5≦τ1−G3≦0.5
−0.5≦τ2−G2−G3≦0.5
なる条件を満足すること特徴とする画像投射装置。 - 第1、第2、第3の波長帯に基づく画像情報を表示する反射型画像表示素子と、該反射型画像表示素子を照明する照明光学系と、該反射型画像表示素子に基づく画像情報を投射する投射レンズとを有する画像投射装置において、
前記第3の波長帯の光を反射させて第3の反射型画像表示素子に導き、該第3の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第1のプリズムと、
前記第1の波長帯の光を透過させて第1の反射型液晶表示素子に導き、該第1の反射型画像表示素子により変調された画像光を反射させるとともに、前記第2の波長帯の光を反射させて第2の反射型画像表示素子に導き、該第2の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第2のプリズムと、
前記第1のプリズムから出射した第3の波長帯の光を透過させ、前記第2のプリズムから出射した第1の波長帯、第2の波長帯の光を反射させて投射レンズに導く第3のプリズムを有し、
前記第1、第2、第3のプリズムそれぞれは、3角柱形状の2つのプリズムが接着剤を介して接合され、かつ接合面の少なくとも一方に偏光分離面を含んでおり、
前記第1のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第3のプリズムを構成する3角柱形状の2つのプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2の波長帯の光が前記第2のプリズムを透過した際に生じる画素ズレをG2、前記第3の波長帯の光が第1のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG1、前記第3の波長帯の光が第3のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG3、前記第3の波長帯の光を基準としたときに、前記第1と第2の波長帯の光の前記投射レンズの収差による画素ズレ量をτ1、τ2とするとき、
τ1≠0 又は τ2≠0 又は G1≠0 G2≠0 G3≠0であり、
−0.5≦(τ2+G2)−(G1+G3)≦0.5
−0.5≦τ1−G1−G3≦0.5
なる条件を満足することを特徴とする画像投射装置。 - 第1、第2、第3の波長帯に基づく画像情報を表示する反射型画像表示素子と、該反射型画像表示素子を照明する照明光学系と、該反射型画像表示素子に基づく画像情報を投射する投射レンズとを有する画像投射装置において、
前記第3の波長帯の光を第3の反射型画像表示素子に導き、該第3の反射型画像表示素子により変調された画像光を出射する第1のプリズムと、
前記第1の波長帯の光を透過させて第1の反射型液晶表示素子に導き、該第1の反射型画像表示素子により変調された画像光を反射させるとともに、前記第2の波長帯の光を反射させて第2の反射型画像表示素子に導き、該第2の反射型画像表示素子により変調された画像光を透過させる第2のプリズムと、
前記第1のプリズムから出射した第3の波長帯の光を反射させ、前記第2のプリズムから出射した第1の波長帯と第2の波長帯の光を透過させて投射レンズに導く第3のプリズムを有し、
前記第1、第2、第3のプリズムそれぞれは、3角柱形状の2つのプリズムが接着剤を介して接合され、かつ接合面の少なくとも一方に偏光分離面を含んでおり、
前記第2のプリズムを構成する2つの3角柱形状のプリズムの屈折率が互いに異なり、
前記第2の波長帯の光が前記第2のプリズムを透過した際に生じる画素ズレをG2、前記第1及び第2の波長帯の光が前記第3のプリズムを透過する際に生じる画素ズレをG3、前記第3の波長帯の光を基準としたときに、前記第1と第2の波長帯の光の前記投射レンズの収差による画素ズレ量をτ1、τ2とするとき、
τ1=0
τ2≠0
G2≠0
G3=0
であり、
−0.5≦τ2−G2≦0.5
なる条件を満足すること特徴とする画像投射装置。
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