JP5609687B2 - Projection display - Google Patents
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Description
本発明は、投射レンズにより投影された画像光を人間の目で合成することにより、カラー画像としてスクリーン上に拡大して表示する投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a projection-type display device that enlarges and displays a color image on a screen by synthesizing image light projected by a projection lens with human eyes.
この種の投射型表示装置には、例えば特許文献1に記載されたものが提案されている。例えば、小型で安価な投射型表示装置を実現するためには、使用する反射型空間光変調素子は一つとし、光源もなるべく小さくする必要がある。小さな光源で十分な明るさを得るためには、照明光の照明有効範囲(照明尤度)は反射型空間光変調素子の表示範囲ぎりぎりとし、光の利用効率を上げる必要がある。
As this type of projection display device, for example, the one disclosed in
しかし、反射型空間光変調素子の表示範囲に対して照明尤度を小さくすると、部品精度、組立て精度によって、照明がけられる(照明光の照明範囲が反射型空間光変調素子の表示範囲からずれて表示領域の一部分に影が出来る状態になること)可能性がある。照明のけられを防止するために、部品精度、組立て精度を上げていくと、安価な投射型表示装置を実現することができなくなる。 However, if the illumination likelihood is reduced with respect to the display range of the reflective spatial light modulator, the illumination can be performed depending on the component accuracy and the assembly accuracy (the illumination range of the illumination light is shifted from the display range of the reflective spatial light modulator). There is a possibility that a shadow is formed in a part of the display area). If the component accuracy and the assembly accuracy are increased in order to prevent the lighting from being lost, an inexpensive projection display device cannot be realized.
そこで本発明は、反射型空間光変調素子の表示範囲に対する照明光による照明範囲の位置を、部品精度及び組立て精度を上げることなく簡単に調整できる投射型表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a projection display device that can easily adjust the position of the illumination range by illumination light with respect to the display range of the reflective spatial light modulator without increasing the component accuracy and assembly accuracy.
第1の発明は、R,G,Bの各色光を一定時間毎に切り替える発光装置(1)と、各色光の切り替えに同期して各色光用の信号で光変調する反射型空間光変調素子(2)と、入射した各色光の第1偏光成分光を反射させて前記反射型空間光変調素子(2)に入射させ、前記反射型空間光変調素子(2)で光変調した各色光の第2偏光成分光を透過させるPBSプリズム(3)と、前記PBSプリズム(3)から射出した第2偏光成分光を画像光として投射する投射レンズ(4)と、前記PBSプリズム(3)を、前記発光装置(1)の構成部品である光源からPBSプリズム(3)に至る光軸を回転軸(11)として回転調整する回転調整機構部と、前記反射型空間光変調素子(2)を、前記PBSプリズム(3)の回転軸方向と平行な平面内で一方向に位置調整する位置調整手段と、を備え、前記回転調整機構部は、前記PBSプリズム(3)に取り付けられたコリメータレンズ(6)をベース(9)に形成した孔(10)に挿入して前記PBSプリズム(3)を前記光源からPBSプリズム(3)に至る光軸を回転軸(11)として回転可能に取り付け、前記ベース(9)に設けたネジ(12)を回して前記PBSプリズム(3)を押すことにより前記PBSプリズム(3)を回転調整するように構成されたことを特徴とする投射型表示装置。 The first invention is a light emitting device (1) that switches each color light of R, G, and B at regular intervals, and a reflective spatial light modulator that modulates light with a signal for each color light in synchronization with the switching of each color light. (2) and the first polarized component light of each incident color light is reflected and incident on the reflective spatial light modulator (2), and each color light modulated by the reflective spatial light modulator (2) is reflected. A PBS prism (3) that transmits the second polarized component light, a projection lens (4) that projects the second polarized component light emitted from the PBS prism (3) as image light, and the PBS prism (3), A rotation adjustment mechanism that rotates and adjusts an optical axis from a light source that is a component of the light emitting device (1) to a PBS prism (3) as a rotation axis (11); and the reflective spatial light modulation element (2), A plane parallel to the rotation axis direction of the PBS prism (3) In comprising a position adjusting means for position adjustment in one direction, and the rotation adjusting mechanism, the PBS prism (3) mounted collimator lens (6) to a base hole formed in (9) (10) The PBS prism (3) is inserted and rotatably mounted with the optical axis from the light source to the PBS prism (3) as a rotation axis (11), and the screw (12) provided on the base (9) is turned to A projection-type display device configured to rotate and adjust the PBS prism (3) by pressing the PBS prism (3) .
第2の発明は、第1の発明において、前記位置調整手段は、前記反射型空間光変調素子(2)を保持する保持部材(14)に設けられたガイドピン(18)を、前記反射型空間光変調素子(2)に形成した長孔(19)に挿入係合させて、前記反射型空間光変調素子(2)の前記保持部材(14)に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行にスライドするように構成されたことを特徴とする投射型表示装置。 In a second aspect based on the first aspect, the position adjusting means includes a guide pin (18) provided on a holding member (14) for holding the reflective spatial light modulator (2), and the reflective pin. The attachment position of the reflective spatial light modulation element (2) with respect to the holding member (14) is made parallel to the rotation axis direction by being inserted into and engaged with a long hole (19) formed in the spatial light modulation element (2). A projection-type display device configured to slide .
本発明によれば、PBSプリズムを、光源からPBSプリズムに至る光軸を回転軸として回転調整可能とすると共に反射型空間光変調素子をPBSプリズムの回転軸方向と平行な平面内で一方向に位置調整可能としたので、反射型空間光変調素子の表示範囲に対する照明光による照明範囲の位置を、部品精度及び組立て精度を上げることなく簡単に調整できる投射型表示装置とすることができる。 According to the present invention, the PBS prism can be rotated and adjusted with the optical axis from the light source to the PBS prism as the rotation axis, and the reflective spatial light modulator is arranged in one direction within a plane parallel to the rotation axis direction of the PBS prism. Since the position can be adjusted, the projection display device can easily adjust the position of the illumination range by the illumination light with respect to the display range of the reflective spatial light modulator without increasing the component accuracy and assembly accuracy.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1に、本発明を適用した投射型表示装置の全体構成を示す。投射型表示装置は、発光装置1と、反射型空間光変調素子を有した反射型空間光変調素子組立体2と、PBSプリズム3と、投射レンズ4と、PBSプリズム3を回転調整する回転調整機構部と、反射型空間光変調素子を一方向に位置調整する位置調整手段とを有している。
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a projection display device to which the present invention is applied. The projection display device includes a
発光装置1は、RGB各色のLED(光源)を有しており、それら各色光を一定時間毎に切り替えるようになっている。LEDから射出した一定時間毎に切り替わるRGB光は、光源の前方に設けられたライトトンネル5に入射し、ライトトンネル5内で数回の反射を繰り返して面内の光強度が平均化される。平均化された光は、ライトトンネル5の前方に配置された数個のコリメータレンズ6からなるコリメータレンズ群を透過する。
The
コリメータレンズ群を透過した光のうちS偏光光(第1偏光成分光)は、PBSプリズム3の偏光ミラー面7で反射して光路を変更し、フィールドレンズ8を透過した後、反射型空間光変調素子組立体2の反射型空間光変調素子に入射する。反射型空間光変調素子組立体2は、各色光の切り替えに同期して各色光用の信号で入射光を変調するための反射型空間光変調素子を有している。
Of the light that has passed through the collimator lens group, S-polarized light (first polarized component light) is reflected by the polarizing mirror surface 7 of the
反射型空間光変調素子にて光変調されて反射されたP偏光光(第2偏光成分光)は、PBSプリズム3の偏光ミラー面7を透過し、投射レンズ4へと入射する。
The P-polarized light (second polarized component light) that has been light-modulated and reflected by the reflective spatial light modulator is transmitted through the polarization mirror surface 7 of the
投射レンズ4は、PBSプリズム3からのP偏光光(第2偏光成分光)を画像光として、図示を省略したスクリーン上に投射するようになっている。この投射レンズ4は、PBSプリズム3を間に挟んで反射型空間光変調素子組立体2及びフィールドレンズ8に対して同一光軸上に配置されている。
The projection lens 4 projects P-polarized light (second polarized component light) from the
回転調整機構部は、図2から図5に示すように、PBSプリズム3に取り付けられたコリメータレンズ6をベース9に形成した孔10に挿入して、PBSプリズム3を前記光源(LED)からPBSプリズム3に至る光軸を回転軸11として回転可能に取り付け、ベース9に設けた回転調整ネジ12を回して前記PBSプリズム3を押すことにより前記PBSプリズム3を回転調整するように構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the rotation adjusting mechanism unit inserts the
PBSプリズム3の下面3aの中心位置には、図2に示すように、円形のコリメータレンズ6が接着されている。ベース9には、図3及び図4に示すように、PBSプリズム3を搭載するプリズム搭載部13と、反射型空間光変調素子組立体2を搭載する組立体搭載部14と、投射レンズ4を搭載するレンズ搭載部15とが設けられている。
As shown in FIG. 2, a
プリズム搭載部13は、PBSプリズム3の底面3aを受ける底部13aと、PBSプリズム3の相対向する2つの側面3b、3cを受ける側壁部13b、13cとが形成されている。底部13aには、PBSプリズム3に取り付けられたコリメータレンズ6を挿入させるための円形状の孔10が形成されている。側壁部13b、13cとPBSプリズム3の側面3b、3cとの間には、PBSプリズム3を前記回転軸11を中心に回転させるための僅かな隙間が形成されている。この隙間には、弾性変形可能なクッション16が配置されている。クッション16は、PBSプリズム3の対角線上にそれぞれ配置されており、前記PBSプリズム3に対して一定方向に回転する予圧を加えるようになっている。
The
また、一方の側壁部13bには、PBSプリズム3の側壁3bの一部を回転調整ネジ12で押すことで前記PBSプリズム3を回転させるためのネジ孔17が形成されている。ネジ孔17は、他方の側壁部13cに配置されたクッション16と相対向する位置に設けられている。このネジ孔17に回転調整ネジ12をねじ込むことで、側壁部13bの内側に突き出たネジ先端部で前記PBSプリズム3を押して回転させることができる。これにより、PBSプリズム3は、入射する照明光の光軸中心で回転可能となり、前記回転調整ネジ12のねじ込み調整でその回転角が調整される。なお、回転調整ネジ12を緩めると、予圧が掛けられているクッション16に押されてPBSプリズム3がネジ押し込み方向と反対方向に逆回転する。
Also, a
このようにPBSプリズム3の回転角を調整すると、プリズム内の偏光ミラー7のあおり角を調整することになるので、反射型空間光変調素子に入射する照明光の水平方向の照射範囲を調整できることになる。
When the rotation angle of the
組立体搭載部14は、図5に示すように、反射型空間光変調素子組立体2の両側縁のコーナ部を突き当てて位置決め保持する保持壁14a、14bを有している。反射型空間光変調素子組立体2は、この組立体搭載部14に対して前記回転軸方向と平行な平面内で軸方向(一方向)に沿ってスライドするように位置調整手段により取り付けられている。
As shown in FIG. 5, the
位置調整手段は、図6に示すように、反射型空間光変調素子組立体2を保持する保持部材である組立体搭載部14に設けられたガイドピン18を、前記反射型空間光変調素子組立体2に形成した長孔19に挿入係合させて、前記反射型空間光変調素子組立体2の前記組立体搭載部14に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行な平面内で一方向に沿ってスライドさせることにより位置調整可能に構成されている。
As shown in FIG. 6, the position adjusting means includes a
ガイドピン18は、組立体搭載部14の両保持壁14a、14bにそれぞれ設けられ、各長孔19に挿入係合することで、前記反射型空間光変調素子組立体2をスライド自在にガイドしている。反射型空間光変調素子組立体2の組立体搭載部14に対するスライド位置の固定は、反射型空間光変調素子組立体2を組立体搭載部14に固定ネジ20でネジ止めすることで行われる。
The
このように構成された位置調整手段によれば、反射型空間光変調素子組立体2を組立体搭載部14に設けたガイドピン18に沿って動かすことで、前記反射型空間光変調素子組立体2を、PBSプリズム3の回転軸方向に沿って平行移動させることができる。これにより、反射型空間光変調素子に入射する照明光の垂直方向の照明範囲の位置を調整することが可能となる。
According to the position adjusting means configured in this way, the reflective spatial light
レンズ搭載部15には、投射レンズ4を底部及び両サイド部をそれぞれガイドして位置決めをするレンズガイド壁15a、15b、15cが設けられている。
The
本実施形態の投射型表示装置の作用効果を、以下の実施例を基に具体的に説明する。実施例では、図7に示すように、反射型空間光変調素子の表示範囲S1(斜線で示す範囲)に対して、照明有効範囲S2(破線の四角形で囲まれた範囲)は、全周0.2mmの余裕(照明尤度)Wを持たせてある。つまり、正規に照明範囲の位置調整が調整された状態においては、反射型空間光変調素子の表示範囲S1のすべての外周において表示範囲S1の外側にまでS2による照明領域が広がっている。 The effects of the projection display device of this embodiment will be specifically described based on the following examples. In the embodiment, as shown in FIG. 7, the effective illumination range S2 (the range surrounded by the dashed rectangle) is 0 for the entire circumference with respect to the display range S1 (the range indicated by the oblique lines) of the reflective spatial light modulator. A margin (illumination likelihood) W of 2 mm is provided. In other words, in a state where the position adjustment of the illumination range is properly adjusted, the illumination region by S2 extends to the outside of the display range S1 on the entire outer periphery of the display range S1 of the reflective spatial light modulator.
しかし、部品精度や組立て精度の影響で、組立て後は、図8に示すように反射型空間光変調素子の表示範囲S1に対して、照明有効範囲S2がMずれることがある。本実施形態の投射型表示装置では、PBSプリズム3は、設計基準位置から約±3度の範囲で回転できるようにしてある。
However, due to the effects of component accuracy and assembly accuracy, the effective illumination range S2 may shift M from the display range S1 of the reflective spatial light modulator after assembly, as shown in FIG. In the projection display device of the present embodiment, the
図9にPBSプリズム3の回転角θと照明光の照明範囲移動量Xとの関係を示す。PBSプリズム3を1度回転させると、この図9から反射型空間光変調素子に入射する照明光の照明有効範囲S2は水平方向に約0.35mm移動することが判る。さらに、PBSプリズム3を調整範囲の最大値である±3度回転させると、水平方向の照明有効範囲S2は±約1mm移動する。このことからわかるように、PBSプリズム3を回転させることにより、照明有効範囲S2のずれは、M≦約1mmの範囲で水平方向に調整可能となる。
FIG. 9 shows the relationship between the rotation angle θ of the
ここで、PBSプリズム3の回転範囲をさらに大きくすれば、照明範囲移動量Xが大きくなるので、照明範囲の位置調整範囲を拡大させることができる。しかし、PBSプリズム3の回転範囲を大きく取り過ぎると、PBSプリズム3とベース9の両側壁部13b、13c間の隙間を大きく取る必要が生じ、エンジン全体の容積が大きくなるので好ましくない。また、PBSプリズム3のあおり角を大きく取り過ぎることは、反射型空間光変調素子に入射する照明光に意図しない入射角を持たせることになるので好ましくない。よって、PBSプリズム3の回転により水平方向に調整できる照明調整範囲と、部品精度や組立て精度で規制する反射型空間光変調素子組立体2の位置精度とのバランスを取ることが重要である。
Here, if the rotation range of the
また、本実施形態の投射型表示装置によれば、PBSプリズム3をベース9に形成した孔10に挿入してPBSプリズム3を、光源からPBSプリズム3に至る光軸を回転軸11として回転可能に取り付け、ベース9に設けた回転調整ネジ12を回しPBSプリズム3を押して回転調整できるように回転調整機構部を構成したので、回転調整ネジ12を回すだけ簡単に反射型空間光変調素子に入射する照明光を水平方向に位置調整することができる。
Further, according to the projection display device of the present embodiment, the
また、本実施形態の投射型表示装置によれば、反射型空間光変調素子組立体2を保持する組立体搭載部14に設けたガイドピン18を、反射型空間光変調素子組立体2に形成した長孔19に挿入係合させて、反射型空間光変調素子組立体2の組立体搭載部14に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行にスライドするように位置調整手段を構成したので、ガイドピン18をガイドとして反射型空間光変調素子組立体2をスライドさせるだけで簡単に反射型空間光変調素子に入射する照明光を垂直方向に位置調整することができる。
Further, according to the projection type display device of the present embodiment, the
このように本実施形態の投射型表示装置によれば、回転調整機構部と位置調整手段を操作することで、反射型空間光変調素子に入射する照明有効範囲S2を反射型空間光変調素子の表示範囲S1に対して、部品精度及び組立て精度を必要以上に上げることなく表示範囲ぎりぎりとして光の利用効率を上げることが可能となる。よって、この投射型表示装置では、小さな光源で十分な明るさを得ることができる。 As described above, according to the projection display device of the present embodiment, the effective illumination range S2 incident on the reflective spatial light modulation element is changed by operating the rotation adjusting mechanism and the position adjusting unit. With respect to the display range S1, it is possible to increase the light use efficiency as far as the display range without increasing the component accuracy and the assembly accuracy more than necessary. Therefore, in this projection display device, sufficient brightness can be obtained with a small light source.
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明では、上述の実施形態に制限されることなく種々の変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、PBSプリズム3の下面中心に接着した円形のコリメータレンズ6を回転軸としてPBSプリズム3を回転させているが、コリメータレンズ6を回転軸として利用しなくても良い。例えば、PBSプリズム3の上面に板金を組み合わせてその板金の中心にピンを設け、このピンを回転軸としてもよい。
Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, various modifications can be made in the present invention without being limited to the above-described embodiments. For example, in the above-described embodiment, the
本発明は、投射レンズにより投影された画像光を人間の目で合成してカラー画像としてスクリーン上に拡大して表示する投射型表示装置に利用することができる。 The present invention can be used in a projection display device that synthesizes image light projected by a projection lens with a human eye and enlarges and displays it on a screen as a color image.
1 発光装置(光源)
2 反射型空間光変調素子組立体(反射型空間光変調素子)
3 PBSプリズム
4 投射レンズ
5 ライトトンネル
6 コリメータレンズ
7 偏光ミラー面
8 フィールドレンズ
9 ベース
10 ベースに形成された孔
11 回転軸
12 回転調整ネジ
13 プリズム搭載部
14 組立体搭載部
15 レンズ搭載部
16 クッション
17 ネジ孔
18 ガイドピン
19 長孔
20 固定ネジ
S1 反射型空間光変調素子の表示範囲
S2 照明有効範囲
1 Light-emitting device (light source)
2 Reflective spatial light modulator assembly (reflective spatial light modulator)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
各色光の切り替えに同期して各色光用の信号で光変調する反射型空間光変調素子と、
入射した各色光の第1偏光成分光を反射させて前記反射型空間光変調素子に入射させ、前記反射型空間光変調素子で光変調した各色光の第2偏光成分光を透過させるPBSプリズムと、
前記PBSプリズムから射出した第2偏光成分光を画像光として投射する投射レンズと、
前記PBSプリズムを、前記発光装置の構成部品である光源からPBSプリズムに至る光軸を回転軸として回転調整する回転調整機構部と、
前記反射型空間光変調素子を、前記PBSプリズムの回転軸方向と平行な平面内で一方向に位置調整する位置調整手段と、
を備え、
前記回転調整機構部は、前記PBSプリズムに取り付けられたコリメータレンズをベースに形成した孔に挿入して前記PBSプリズムを前記光源からPBSプリズムに至る光軸を回転軸として回転可能に取り付け、前記ベースに設けたネジを回して前記PBSプリズムを押すことにより前記PBSプリズムを回転調整するように構成された
ことを特徴とする投射型表示装置。 A light-emitting device that switches each color light of R, G, and B at regular intervals;
A reflective spatial light modulator that modulates light with a signal for each color light in synchronization with switching of each color light;
A PBS prism that reflects the first polarized component light of each color light incident thereon, enters the reflective spatial light modulator, and transmits the second polarized component light of each color light modulated by the reflective spatial light modulator; ,
A projection lens that projects the second polarized component light emitted from the PBS prism as image light;
A rotation adjustment mechanism that adjusts the rotation of the PBS prism about the optical axis from the light source that is a component of the light-emitting device to the PBS prism;
Position adjusting means for adjusting the position of the reflective spatial light modulator in one direction within a plane parallel to the rotation axis direction of the PBS prism;
Equipped with a,
The rotation adjustment mechanism unit is inserted into a hole formed in a base of a collimator lens attached to the PBS prism, and the PBS prism is attached to be rotatable about an optical axis from the light source to the PBS prism as a rotation axis. The PBS prism is configured to rotate and adjust by rotating the screw provided on the plate and pushing the PBS prism .
A projection type display device characterized by that.
前記位置調整手段は、前記反射型空間光変調素子を保持する保持部材に設けられたガイドピンを、前記反射型空間光変調素子に形成した長孔に挿入係合させて、前記反射型空間光変調素子の前記保持部材に対する取り付け位置を前記回転軸方向と平行にスライドするように構成された
ことを特徴とする投射型表示装置。 The projection display device according to claim 1,
The position adjusting means inserts and engages a guide pin provided in a holding member that holds the reflective spatial light modulation element into a long hole formed in the reflective spatial light modulation element, thereby the reflective spatial light. A projection-type display device configured to slide a mounting position of a modulation element with respect to the holding member in parallel with the rotation axis direction .
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