JP7086149B2 - Projection type display device - Google Patents

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Description

本発明は、光変調素子を2つ備え、2画面分の画像を投射可能な投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a projection type display device provided with two light modulation elements and capable of projecting an image for two screens.

近年では、インターネットを介して複数人が参加可能なテレビ会議システム用のモニターや、複数の監視カメラを備えた監視システム用モニター、あるいは医療用モニターや教育用モニターなど、様々な分野において、大画面かつ多画素の表示装置が求められている。 In recent years, large screens have been used in various fields such as monitors for video conferencing systems in which multiple people can participate via the Internet, monitors for surveillance systems equipped with multiple surveillance cameras, medical monitors, and educational monitors. Moreover, a multi-pixel display device is required.

従来から、DMD素子や液晶素子などの光変調素子と投射光学系を備え、画像をスクリーン等に拡大投影して表示する投射型表示装置が知られている。投射型表示装置に用いられる光変調素子は、画素が微細化されて画素数が増加しており、XGA(1024×768画素)、WXGA(1280×800画素)からWUXGA(1920×1200画素)、4Kへと進化している。 Conventionally, a projection type display device having a light modulation element such as a DMD element or a liquid crystal element and a projection optical system and displaying an image by magnifying and projecting it on a screen or the like has been known. In the light modulation element used in the projection type display device, the pixels are miniaturized and the number of pixels is increasing, and XGA (1024 x 768 pixels), WXGA (1280 x 800 pixels) to WUXGA (1920 x 1200 pixels), and so on. It has evolved to 4K.

ただし、光変調素子の画素数を増加させると、製造歩留まりが低下する等の理由により、光変調素子の単価は大幅に上昇してしまう傾向がある。また、光変調素子の画素ピッチを微細化すると、画素配線や駆動トランジスタに対して開口部が占める面積の割合が低下する傾向があり、照明光の利用効率が低下してしまう場合がある。また、画素数を増加させると、駆動時に光変調素子基板の温度が上昇しやすくなる傾向がある。
したがって、単板の光変調素子を用いた投射型表示装置では、画素数を増加させたり画素サイズを微細化するのには限界があった。
However, if the number of pixels of the light modulation element is increased, the unit price of the light modulation element tends to increase significantly due to reasons such as a decrease in manufacturing yield. Further, when the pixel pitch of the light modulation element is miniaturized, the ratio of the area occupied by the opening to the pixel wiring and the drive transistor tends to decrease, and the utilization efficiency of the illumination light may decrease. Further, when the number of pixels is increased, the temperature of the light modulation element substrate tends to rise easily during driving.
Therefore, in the projection type display device using the light modulation element of a single plate, there is a limit in increasing the number of pixels and reducing the pixel size.

そこで、比較的簡易に大画面表示を可能にする方法として、複数の投射型表示装置を併設し、投射画像を隣り合わせて表示させる方法が知られている。
例えば、特許文献1には、併設された複数の投射型表示装置から画像を投射する際に、投射型表示装置ごとの輝度や色度の差異が目立たなくなるようにする調整方法が提案されている。
Therefore, as a method for enabling a large screen display relatively easily, a method is known in which a plurality of projection type display devices are provided side by side and projected images are displayed side by side.
For example, Patent Document 1 proposes an adjustment method for projecting an image from a plurality of projection-type display devices provided therein so that differences in brightness and chromaticity of each projection-type display device become inconspicuous. ..

特開2009-159372号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-159372

複数の投射型表示装置を併設して投射画像を隣り合わせて表示させれば、大画面表示を簡易に実現できるようにも考えられる。しかしながら、現実には、隣り合わせて表示させる複数の投射画像を見た時に観察者が違和感を感じないようにするためには、投射型表示装置を設置・調整する際に、オペレータに高度な技能と多大な負荷が必要になっていた。 It is also conceivable that a large screen display can be easily realized by displaying the projected images side by side by installing a plurality of projection type display devices side by side. However, in reality, in order to prevent the observer from feeling uncomfortable when viewing multiple projected images displayed side by side, it is necessary for the operator to have a high level of skill when installing and adjusting the projection type display device. A large load was required.

というのも、複数の投射型表示装置の各々は、独立した投射光学系と光変調素子を備えている。各装置から投射される隣り合う画像の位置、大きさ、傾き、合焦状態などを、観察者が違和感を感じないレベルに整合させるためには、各画像投射装置を設置する際の位置や、各投射型表示装置の投射光学系の設定を精密に調整する必要があるからである。 This is because each of the projection display devices has an independent projection optical system and a light modulation element. In order to match the position, size, tilt, focus state, etc. of adjacent images projected from each device to a level that does not make the observer feel uncomfortable, the position when installing each image projection device, etc. This is because it is necessary to precisely adjust the setting of the projection optical system of each projection type display device.

この点、特許文献1に開示された方法は、投射画像の画面境界で輝度や色度の差異が目立たなくなるようにする駆動調整方法であり、隣り合う画像の位置、大きさ、傾き、合焦状態などを調整するものではない。 In this regard, the method disclosed in Patent Document 1 is a drive adjustment method for making the difference in brightness and chromaticity inconspicuous at the screen boundary of a projected image, and is a drive adjustment method, in which the position, size, inclination, and focusing of adjacent images are inconspicuous. It does not adjust the state.

そこで、2つの光変調素子で変調された画像を隣り合わせて投射して大画面表示をするが、隣り合う画像相互の位置、大きさ、傾き、合焦などの調整に多大な負荷を要しない投射型表示装置が求められていた。 Therefore, images modulated by two light modulation elements are projected side by side to display a large screen, but projection that does not require a large load for adjusting the position, size, tilt, focusing, etc. of adjacent images. There was a demand for a type display device.

本発明の一態様は、第1の照明光を画像信号に応じて変調する第1の光変調素子と、第2の照明光を画像信号に応じて変調する第2の光変調素子と、前記第1の光変調素子により変調された前記第1の照明光を結像して第1の中間像を形成する第1のリレーレンズと、前記第2の光変調素子により変調された前記第2の照明光を結像して第2の中間像を形成する第2のリレーレンズと、前記第1のリレーレンズから入射する光を全反射する第1反射面と、前記第2のリレーレンズから入射する光を全反射する第2反射面とを備え、前記第1反射面と前記第2反射面により頂角が形成されたルーフ状の反射光学素子と、投射レンズと、を備え、前記第1の光変調素子により変調された照明光は、前記第1反射面で反射されてから前記第1の中間像を結び、前記第2の光変調素子により変調された照明光は、前記第2反射面で反射されてから前記第2の中間像を結び、前記投射レンズの光軸は前記反射光学素子の頂角を通り、前記投射レンズは、前記第1の中間像及び前記第2の中間像を並べて拡大投射する、ことを特徴とする投射型表示装置である。 One aspect of the present invention includes a first optical modulation element that modulates the first illumination light according to the image signal, a second optical modulation element that modulates the second illumination light according to the image signal, and the like. A first relay lens that forms a first intermediate image by forming an image of the first illumination light modulated by the first optical modulation element, and the second light modulated by the second optical modulation element. From the second relay lens that forms a second intermediate image by forming an image of the illumination light of the above, the first reflecting surface that totally reflects the light incident from the first relay lens, and the second relay lens. A roof-shaped reflective optical element having a second reflecting surface that totally reflects incident light, a roof-shaped reflecting optical element having an apex angle formed by the first reflecting surface and the second reflecting surface, and a projection lens are provided. The illumination light modulated by the light modulation element 1 is reflected by the first reflecting surface and then forms the first intermediate image, and the illumination light modulated by the second light modulation element is the second. After being reflected by the reflecting surface, the second intermediate image is formed, the optical axis of the projection lens passes through the apex angle of the reflecting optical element, and the projection lens is formed between the first intermediate image and the second intermediate image. It is a projection type display device characterized by arranging and magnifying images side by side.

本発明によれば、2つの光変調素子で変調された画像を隣り合わせて投射して大画面表示させるが、隣り合う画像相互の位置、大きさ、傾き、合焦などの調整に多大な負荷を要しない投射型表示装置を提供することができる。また、複数の投射型表示装置を併設する従来の方法に比べて、装置の小型化や低コスト化を実現することができる。 According to the present invention, images modulated by two light modulation elements are projected side by side and displayed on a large screen, but a large load is applied to the adjustment of the position, size, tilt, focusing, etc. of the adjacent images. It is possible to provide a projection type display device that does not require it. In addition, it is possible to realize miniaturization and cost reduction of the device as compared with the conventional method in which a plurality of projection type display devices are provided side by side.

実施形態1に係る投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the optical structure of the projection type display device which concerns on Embodiment 1. FIG. (a)スクリーンSC上に投射された表示画像の一例を示す図。(b)スクリーンSC上に投射された表示画像の他の一例を示す図。(A) The figure which shows an example of the display image projected on the screen SC. (B) The figure which shows another example of the display image projected on the screen SC. (a)実施形態1におけるリレーレンズ300A、ルーフプリズム401、中間像500Aの位置関係の一例を示す図。(b)実施形態1におけるリレーレンズ300A、ルーフプリズム401、中間像500Aの位置関係の他の一例を示す図。(c)板状ミラーを組合わせて頂角αのルーフを有する反射光学素子を構成した例を示す図。(A) The figure which shows an example of the positional relationship of a relay lens 300A, a roof prism 401, and an intermediate image 500A in Embodiment 1. FIG. (B) The figure which shows another example of the positional relationship of a relay lens 300A, a roof prism 401, and an intermediate image 500A in Embodiment 1. FIG. (C) The figure which shows the example which configured the reflection optical element which has the roof of the apex angle α by combining the plate-shaped mirror. (a)比較例1としての投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。(b)比較例1に用いた偏光ビームスプリッタ800の分光特性を示す図。(A) Schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device as Comparative Example 1. (B) The figure which shows the spectral characteristic of the polarization beam splitter 800 used in the comparative example 1. FIG. (a)比較例2としての投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。(b)比較例3としての投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。(A) Schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device as Comparative Example 2. (B) The schematic diagram which shows the optical structure of the projection type display device as a comparative example 3. 実施形態2における画像の水平方向の位置調整方法を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the horizontal position adjustment method of an image in Embodiment 2. 実施形態2における画像の垂直方向の位置調整方法を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the vertical position adjustment method of an image in Embodiment 2. 反射型光変調素子を備えた実施形態3にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the optical structure of the projection type display device which concerns on Embodiment 3 provided with the reflection type light modulation element. 頂角αが60度のルーフプリズム402を備えた実施形態4にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device according to a fourth embodiment including a roof prism 402 having an apex angle α of 60 degrees. 中間像を凸レンズ内に形成した実施形態5にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device according to the fifth embodiment in which an intermediate image is formed in a convex lens. (a)中間像の結像面を湾曲させた実施形態6にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。(b)中間像の結像面を傾斜させた実施形態6にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図。(A) Schematic diagram showing the optical configuration of the projection type display device according to the sixth embodiment in which the image plane of the intermediate image is curved. (B) Schematic diagram showing the optical configuration of the projection type display device according to the sixth embodiment in which the image plane of the intermediate image is tilted. (a)表示画像700Aと表示画像700Bを水平に並べて投射した実施形態の図。(b)表示画像700Aと表示画像700Bを垂直に並べて投射した実施形態の図。(A) The figure of the embodiment which projected the display image 700A and the display image 700B horizontally side by side. (B) The figure of the embodiment which projected the display image 700A and the display image 700B vertically side by side.

[実施形態1]
図1は、実施形態1にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。投射型表示装置1は、透過型光変調素子201A(第1の光変調素子)および透過型光変調素子201B(第2の光変調素子)を備えている。透過型光変調素子201Aは、照明用光源100Aから照射される照明光ILA(第1の照明光)を画像信号に基づいて変調し、透過型光変調素子201Bは、照明用光源100Bから照射される照明光ILB(第2の照明光)を画像信号に基づいて変調する。尚、透過型光変調素子201Aおよび透過型光変調素子201Bとしては、例えば透過型液晶パネルが用いられ、照明用光源100Aおよび照明用光源100Bとしては、例えばレーザダイオードやLED等の発光素子が用いられる。照明用光源100Aと照明用光源100Bは、それぞれ個別に発光素子を配置して構成してもよいし、同一光源から出る光を分割して各光変調素子に別光路で導くようにして実効的に2つの照明用光源が存する構成にしてもよい。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device according to the first embodiment. The projection type display device 1 includes a transmission type light modulation element 201A (first light modulation element) and a transmission type light modulation element 201B (second light modulation element). The transmission type light modulation element 201A modulates the illumination light ILA (first illumination light) emitted from the illumination light source 100A based on the image signal, and the transmission type light modulation element 201B is irradiated from the illumination light source 100B. Illumination light ILB (second illumination light) is modulated based on an image signal. As the transmissive light modulation element 201A and the transmissive light modulation element 201B, for example, a transmissive liquid crystal panel is used, and as the illumination light source 100A and the illumination light source 100B, for example, a light emitting element such as a laser diode or an LED is used. Will be. The illumination light source 100A and the illumination light source 100B may be configured by individually arranging light emitting elements, or it is effective to divide the light emitted from the same light source and guide it to each optical modulation element by a separate optical path. There may be a configuration in which two lighting light sources exist.

透過型光変調素子201Aから出射される表示光は、光軸がY方向と平行なリレーレンズ300A(第1のリレーレンズ)にて集光され、所定の位置に中間像500A(第1の中間像)を結ぶ。ただし、透過型光変調素子201Aから出射される表示光はルーフプリズム401の斜面(第1反射面)にて全反射されるようにし、中間像500Aの結像位置を、ルーフプリズム401の頂点よりもX方向に進んだ位置に設定する。同様に、透過型光変調素子201Bから出射される表示光は、光軸がY方向を平行なリレーレンズ300B(第2のリレーレンズ)にて集光されるが、ルーフプリズム401の別の斜面(第2反射面)にて全反射されるようにし、中間像500B(第2の中間像)の結像位置をルーフプリズム401の頂点よりもX方向に進んだ位置に設定する。これらの位置関係の設定については、後に図3(a)、図3(b)を参照して説明する。 The display light emitted from the transmissive light modulation element 201A is focused by the relay lens 300A (first relay lens) whose optical axis is parallel to the Y direction, and the intermediate image 500A (first intermediate) is placed at a predetermined position. Statue) is tied. However, the display light emitted from the transmissive light modulation element 201A is totally reflected by the slope (first reflection surface) of the roof prism 401, and the image formation position of the intermediate image 500A is set from the apex of the roof prism 401. Is also set to the position advanced in the X direction. Similarly, the display light emitted from the transmissive optical modulation element 201B is collected by the relay lens 300B (second relay lens) whose optical axis is parallel to the Y direction, but another slope of the roof prism 401. The image of the intermediate image 500B (second intermediate image) is set to a position advanced in the X direction from the apex of the roof prism 401 so as to be totally reflected by the (second reflecting surface). The setting of these positional relationships will be described later with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b).

本実施形態の投射型表示装置1は、リレーレンズ300Aにて形成された中間像500Aと、リレーレンズ300Bにて形成された中間像500Bを、一括して拡大投射するための投射レンズ600を備えている。投射レンズ600の光軸LXはX方向と平行とし、光軸LXはルーフプリズム401の頂角を通るように位置決めされている。尚、図1では、投射レンズ600により投射される光束の内、透過型光変調素子201Aから出射された表示光のごく一部のみが示されている。 The projection type display device 1 of the present embodiment includes a projection lens 600 for collectively magnifying and projecting an intermediate image 500A formed by the relay lens 300A and an intermediate image 500B formed by the relay lens 300B. ing. The optical axis LX of the projection lens 600 is parallel to the X direction, and the optical axis LX is positioned so as to pass through the apex angle of the roof prism 401. Note that FIG. 1 shows only a small part of the display light emitted from the transmissive light modulation element 201A among the light flux projected by the projection lens 600.

図2(a)は、スクリーンSC上に投射された表示画像の一例を示し、表示画像700Aは中間像500Aが拡大投射されたものであり、表示画像700Bは中間像500Bが拡大投射されたものである。 FIG. 2A shows an example of a display image projected on the screen SC, the display image 700A is a magnified projection of the intermediate image 500A, and the display image 700B is a magnified projection of the intermediate image 500B. Is.

また、図3(a)は、リレーレンズ300A、ルーフプリズム401、中間像500Aの位置関係を示す図である。尚、図示の便宜のためリレーレンズ300Bと中間像500Bを省略しているが、リレーレンズ300Bは、投射レンズ600の光軸LXに対してリレーレンズ300Aと対称に配置され、中間像500Bは、投射レンズ600の光軸LXに対して中間像500Aと対称な位置に形成される。 Further, FIG. 3A is a diagram showing the positional relationship between the relay lens 300A, the roof prism 401, and the intermediate image 500A. Although the relay lens 300B and the intermediate image 500B are omitted for convenience of illustration, the relay lens 300B is arranged symmetrically with the relay lens 300A with respect to the optical axis LX of the projection lens 600, and the intermediate image 500B is. It is formed at a position symmetrical to the intermediate image 500A with respect to the optical axis LX of the projection lens 600.

ルーフプリズム401の頂角αは、例えば90度とする。その場合、投射レンズの光軸LXに対してルーフプリズムの左右の反射面がなす角度は、ともに45度で対称となるようにルーフプリズムの向きを設定する。そして、リレーレンズ300Aの光軸LAが投射レンズの光軸LXに対してなす角度を90度とする。すなわち、リレーレンズ300Aを通過する表示光の主光線がルーフプリズム401の斜面に入射する入射角度を45度にする。尚、ルーフプリズムの頂角αは、後述する実施形態のように、90度以外の角度にして光学系を構成することも可能である。ただし、各光学素子のレイアウトに鑑みれば、投射型表示装置が大掛かりにならないようにするために、頂角αは60度以上で90度以下の範囲内に設定するのが好ましい。 The apex angle α of the roof prism 401 is, for example, 90 degrees. In that case, the orientation of the roof prism is set so that the angles formed by the left and right reflecting surfaces of the roof prism with respect to the optical axis LX of the projection lens are both symmetrical at 45 degrees. The angle formed by the optical axis LA of the relay lens 300A with respect to the optical axis LX of the projection lens is 90 degrees. That is, the incident angle at which the main ray of the display light passing through the relay lens 300A is incident on the slope of the roof prism 401 is set to 45 degrees. It is also possible to configure the optical system with the apex angle α of the roof prism set to an angle other than 90 degrees as in the embodiment described later. However, considering the layout of each optical element, it is preferable to set the apex angle α within the range of 60 degrees or more and 90 degrees or less in order to prevent the projection type display device from becoming large.

ルーフプリズム401として、例えば光学ガラスより成る母材の表面を鏡面加工したプリズムを用いることができるが、これに限られるわけではなく、頂角の両側から入射する表示光を高い効率で反射して、投射レンズに向けて偏向できる反射光学素子であればよい。例えば、図3(c)に示すように、板状ミラー403Aと板状ミラー403Bを組合わせて、頂角αを構成したルーフ状の反射光学素子を用いてもよい。 As the roof prism 401, for example, a prism in which the surface of the base material made of optical glass is mirror-processed can be used, but the present invention is not limited to this, and the display light incident from both sides of the apex angle is reflected with high efficiency. Any reflection optical element that can deflect toward the projection lens may be used. For example, as shown in FIG. 3 (c), a roof-shaped reflective optical element in which a plate-shaped mirror 403A and a plate-shaped mirror 403B are combined to form an apex angle α may be used.

投射レンズ600のFナンバーは、照明系のエタンデューによりF2.3~F2.8に設定されるが、光束角は、例えばF2.5では±12度である。(すなわち、図3(a)に示すθの大きさは、12度である。)
リレーレンズ300Aで結ばれる表示光を損失無く利用するには、±12度の光束を全てルーフプリズム401で反射させる。この時、図3(a)に示すように、ルーフプリズム401の頂点と中間像500AのX方向の距離をLとし、ルーフプリズム401の頂点と中間像500AのY方向の距離(すなわち、投射レンズの光軸LXとの距離)をhとすれば、tanθ=h/Lが成り立つ。
The F number of the projection lens 600 is set to F2.3 to F2.8 by the etendue of the illumination system, and the luminous flux angle is ± 12 degrees in, for example, F2.5. (That is, the magnitude of θ shown in FIG. 3A is 12 degrees.)
In order to utilize the display light connected by the relay lens 300A without loss, all the luminous flux of ± 12 degrees is reflected by the roof prism 401. At this time, as shown in FIG. 3A, the distance between the apex of the roof prism 401 and the intermediate image 500A in the X direction is L, and the distance between the apex of the roof prism 401 and the intermediate image 500A in the Y direction (that is, the projection lens). (Distance from the optical axis LX) is h, then tan θ = h / L holds.

したがって、図3(b)に示すように、リレーレンズ300Aとルーフプリズム401を隔てるY方向の距離を、図3(a)よりも若干大きくして、ルーフプリズム401の頂点と中間像500AのX方向の距離であるLを小さくすれば、ルーフプリズム401の頂点と中間像500AのY方向の距離であるhも小さくすることができる。そのため、図2(b)に示すように、スクリーンSC上の表示画像700Aと表示画像700Bを隔てるY方向の距離を、図2(a)よりも小さくすることができる。 Therefore, as shown in FIG. 3B, the distance in the Y direction separating the relay lens 300A and the roof prism 401 is slightly larger than that in FIG. 3A, and the apex of the roof prism 401 and the intermediate image 500A are X. By reducing L, which is the distance in the direction, h, which is the distance between the apex of the roof prism 401 and the intermediate image 500A in the Y direction, can also be reduced. Therefore, as shown in FIG. 2B, the distance in the Y direction separating the display image 700A and the display image 700B on the screen SC can be made smaller than that in FIG. 2A.

理論的には、ルーフプリズム401の頂点と中間像500AのX方向の距離であるLをゼロに近づければ近づけるほど、スクリーンSC上の表示画像700Aと表示画像700Bを隔てるY方向の距離をゼロに近づけることができる。 Theoretically, the closer L, which is the distance between the apex of the roof prism 401 and the intermediate image 500A, in the X direction, the closer the distance in the Y direction that separates the display image 700A and the display image 700B on the screen SC from zero. Can be approached to.

現実的には、ルーフプリズム401の頂点と中間像500AのX方向の距離を完全にゼロにする必要はない場合もあり、それは以下の理由による。一般に、光変調素子においては、各画素の開口部どうしが隙間なく隣接しているわけではない。例えば液晶素子であれば、画素配線や駆動トランジスタにより画素の開口どうしは隔てられており、この開口どうしを隔てる部分は光学的にマスクされている。また、例えばDLP素子であれば、各画素の反射面を独立して動作可能にするために、反射面と反射面の間には隙間が設けられている。この隙間部分に照射された照明光は、表示画像の一部として投射されることはない。このように、スクリーンSCに拡大投射される表示画像の画素間には、微視的には黒色の帯あるいは格子が存在する。 In reality, it may not be necessary to completely eliminate the distance between the apex of the roof prism 401 and the intermediate image 500A in the X direction, for the following reasons. Generally, in a light modulation element, the openings of the pixels are not adjacent to each other without a gap. For example, in the case of a liquid crystal element, the openings of the pixels are separated from each other by a pixel wiring or a drive transistor, and the portion separating the openings is optically masked. Further, for example, in the case of a DLP element, a gap is provided between the reflective surface and the reflective surface in order to enable the reflective surface of each pixel to operate independently. The illumination light applied to this gap portion is not projected as a part of the display image. As described above, microscopically, a black band or a grid exists between the pixels of the display image magnified and projected on the screen SC.

そこで、図2(a)において、中間像500Aと中間像500Bを隔てる2×hの距離をゼロにしなくても、2×hと中間像の画素間に存する黒色の帯あるいは格子の幅との差が顕著ではないレベルまでリレーレンズの位置を調整すれば、観察者にとって表示画像700Aと表示画像700Bの境界は目立たなくなるのである。 Therefore, in FIG. 2A, even if the distance of 2 × h separating the intermediate image 500A and the intermediate image 500B is not set to zero, the width of the black band or the grid existing between the pixels of the intermediate image and the 2 × h If the position of the relay lens is adjusted to a level where the difference is not remarkable, the boundary between the displayed image 700A and the displayed image 700B becomes inconspicuous to the observer.

以上説明したように、本実施形態の投射型表示装置1では、ルーフプリズム401を挟んで透過型光変調素子201Aと透過型光変調素子201Bを配置し、各々の透過型光変調素子とルーフプリズムの間には、中間像を結像するためのリレーレンズを設ける。各々のリレーレンズが結像する中間像が、ルーフプリズムの頂点近傍において投射レンズ600の光軸LXに対して対称に配置されるように、予め透過型光変調素子、ルーフプリズム、リレーレンズの相対位置関係を調整し、投射型表示装置1のフレームあるいは筐体等に各光学素子を固定しておく。不図示ではあるが、透過型光変調素子201Aとリレーレンズ300Aをユニットとしてみた時、当該ユニットのルーフプリズムに対する相対位置および姿勢(垂直方向、水平方向、回転方向)を調整するための調整機構を設けておくのが望ましい。同様に、透過型光変調素子201Bとリレーレンズ300Bをユニットとしてみた時、当該ユニットのルーフプリズムに対する相対位置および姿勢(垂直方向、水平方向、回転方向)を調整するための位置決め機構を設けておくのが望ましい。 As described above, in the projection type display device 1 of the present embodiment, the transmission type light modulation element 201A and the transmission type light modulation element 201B are arranged with the roof prism 401 interposed therebetween, and the respective transmission type light modulation elements and the roof prism are arranged. A relay lens for forming an intermediate image is provided between them. Relative to the transmissive light modulation element, roof prism, and relay lens so that the intermediate image formed by each relay lens is arranged symmetrically with respect to the optical axis LX of the projection lens 600 near the apex of the roof prism. The positional relationship is adjusted, and each optical element is fixed to the frame or housing of the projection type display device 1. Although not shown, when the transmissive light modulation element 201A and the relay lens 300A are viewed as a unit, an adjustment mechanism for adjusting the relative position and orientation (vertical direction, horizontal direction, rotation direction) of the unit with respect to the roof prism is provided. It is desirable to provide it. Similarly, when the transmissive light modulation element 201B and the relay lens 300B are viewed as a unit, a positioning mechanism for adjusting the relative position and orientation (vertical direction, horizontal direction, rotational direction) of the unit with respect to the roof prism is provided. Is desirable.

そして、透過型光変調素子201Aから出射した表示光および透過型光変調素子201Bから出射した表示光を、ルーフプリズム401を用いて全反射させ、ロスなく投射レンズ600の方向に偏向する。 Then, the display light emitted from the transmission type light modulation element 201A and the display light emitted from the transmission type light modulation element 201B are totally reflected by the roof prism 401 and deflected in the direction of the projection lens 600 without loss.

係る構成を有する本実施形態の投射型表示装置は、2つの光変調素子からの表示画像をスクリーン上に隣り合わせて表示するが、あらかじめ2つの中間像の位置、大きさ、傾き、合焦状態が整合されている。このため、オペレータは、例えばズーム倍率や画像全体の合焦の調整を行う必要がある時に、投射レンズ600のみを調整すればよく、従来のように2つの光変調素子それぞれの投射光学系を個別に調整する必要がない。また、投射レンズが1本で済むため、投射型表示装置の小型化や低コスト化を実現することができる。 The projection type display device of the present embodiment having such a configuration displays the display images from the two light modulation elements side by side on the screen, but the position, size, inclination, and in-focus state of the two intermediate images are determined in advance. It is consistent. Therefore, the operator only needs to adjust the projection lens 600 when it is necessary to adjust the zoom magnification or the focusing of the entire image, for example, and the projection optical system of each of the two light modulation elements is individually adjusted as in the conventional case. There is no need to adjust to. Further, since only one projection lens is required, it is possible to reduce the size and cost of the projection type display device.

尚、スクリーンSCは、投射型表示システムの構成要素として、投射型表示装置1と常にセットで用いてもよいが、本発明の実施形態はそれに限られるわけではない。上述したように、実施形態に係る投射型表示装置1は、表示画像を光学的に調整する際の操作が簡単なので可搬用途にも適しており、例えばスクリーンを設置していない建築物の壁など、任意の場所の任意の面に容易に表示画像を投射することができる。 The screen SC may always be used as a set with the projection type display device 1 as a component of the projection type display system, but the embodiment of the present invention is not limited thereto. As described above, the projection type display device 1 according to the embodiment is suitable for portable use because the operation for optically adjusting the display image is easy. For example, the wall of a building without a screen is installed. The display image can be easily projected on any surface in any place.

次に、比較例を挙げて、実施形態1の比較例に対する長所を説明する。尚、比較例の構成要素の中で実施形態1の構成要素と機能が共通するものについては、実施形態1と同じ参照番号を付して図示し、説明を省略するものとする。 Next, an advantage over the comparative example of the first embodiment will be described with reference to a comparative example. Among the constituent elements of the comparative example, those having the same function as the constituent elements of the first embodiment are illustrated with the same reference numbers as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

[比較例1]
図4(a)は、比較例1としての投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。比較例1は、透過型光変調素子201Aと透過型光変調素子201Bを用いて照明光を変調し、両方の光変調素子により変調された表示光を一つの投射レンズ600を用いてスクリーンSCに投射する点で、実施形態1と共通する。
[Comparative Example 1]
FIG. 4A is a schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device as Comparative Example 1. In Comparative Example 1, the illumination light is modulated by using the transmission type light modulation element 201A and the transmission type light modulation element 201B, and the display light modulated by both light modulation elements is transferred to the screen SC by using one projection lens 600. It is common with the first embodiment in that it projects.

ただし、実施形態1はルーフプリズム401を備え、2つの光変調素子から出射した表示光をルーフプリズム401の2面で全反射させて投射レンズ600の方向に偏向させたのに対して、比較例1は、ルーフプリズム401ではなく偏光ビームスプリッタ800を用いて2つの光変調素子から出射した表示光を投射レンズ600の方向に導いている。 However, the first embodiment includes a roof prism 401, and the display light emitted from the two light modulation elements is totally reflected by the two surfaces of the roof prism 401 and deflected in the direction of the projection lens 600, whereas the comparative example. Reference numeral 1 guides the display light emitted from the two light modulation elements in the direction of the projection lens 600 by using the polarized beam splitter 800 instead of the roof prism 401.

比較例1では、まず偏光ビームスプリッタ803を用いて、照明光をP偏光成分とS偏光成分に分離させる。すなわち、偏光ビームスプリッタ803は、誘電体多層膜が形成された対角面において、S偏光を選択的に反射してP偏光を選択的に透過させる光学素子である。照明光のうち、反射されたS偏光成分はミラー802を経由して透過型光変調素子201Bに導かれ、透過したP偏光成分はミラー802を経由して透過型光変調素子201Aに導かれる。 In Comparative Example 1, first, a polarizing beam splitter 803 is used to split the illumination light into a P-polarized component and an S-polarized component. That is, the polarization beam splitter 803 is an optical element that selectively reflects S polarization and selectively transmits P polarization on the diagonal surface on which the dielectric multilayer film is formed. Of the illumination light, the reflected S-polarized component is guided to the transmitted light modulation element 201B via the mirror 802, and the transmitted P-polarized component is guided to the transmitted light modulation element 201A via the mirror 802.

透過型光変調素子201Aで変調されたP偏光の表示光と、透過型光変調素子201Bで変調されたS偏光の表示光は、異なる方向から偏光ビームスプリッタ800に入射する。偏光ビームスプリッタ800は、誘電体多層膜が形成された対角面において、P偏光を選択的に透過させてS偏光を選択的に反射させる光学素子である。したがって、透過型光変調素子201Aからの表示光は偏光ビームスプリッタ800を透過して投射レンズ600に向けて進み、透過型光変調素子201Bからの表示光は偏光ビームスプリッタ800の対角面で反射されて投射レンズ600に向けて偏向される。透過型光変調素子201A、透過型光変調素子201B、偏光ビームスプリッタ800の相対位置を適宜調整しておけば、2つの光変調素子からの表示画像を隣り合わせて表示することができる。 The P-polarized display light modulated by the transmissive light modulation element 201A and the S-polarized display light modulated by the transmissive light modulation element 201B are incident on the polarizing beam splitter 800 from different directions. The polarization beam splitter 800 is an optical element that selectively transmits P-polarization and selectively reflects S-polarization on a diagonal surface on which a dielectric multilayer film is formed. Therefore, the display light from the transmission type light modulation element 201A passes through the polarization beam splitter 800 and travels toward the projection lens 600, and the display light from the transmission type light modulation element 201B is reflected on the diagonal surface of the polarization beam splitter 800. And is deflected towards the projection lens 600. If the relative positions of the transmissive light modulation element 201A, the transmissive light modulation element 201B, and the polarization beam splitter 800 are appropriately adjusted, the display images from the two light modulation elements can be displayed side by side.

比較例1と実施形態1について、スクリーンSC上に表示される画面サイズが同等になる条件でカラー画像表示を行い、画質を比較したところ、実施形態1に比べて比較例1は色むらが大きく、画質が劣っていた。それは、以下の理由による。 When the color images of Comparative Example 1 and the first embodiment were displayed under the condition that the screen size displayed on the screen SC was the same and the image quality was compared, the color unevenness of the comparative example 1 was larger than that of the first embodiment. , The image quality was inferior. The reason is as follows.

比較例1と実施形態1とは、同じ投射レンズ600を用いているが、先に述べたように例えば投射レンズ600のFナンバーがF2.5であれば、光束角度は±12度である。
偏光ビームスプリッタ800の対角面と表示光の主光線の成す角度を45度に設定した場合には、偏光ビームスプリッタ800の対角面に入射する光束の入射角度は、33度~57度の範囲となる。
Comparative Example 1 and the first embodiment use the same projection lens 600, but as described above, for example, if the F number of the projection lens 600 is F2.5, the luminous flux angle is ± 12 degrees.
When the angle between the diagonal surface of the polarizing beam splitter 800 and the main light of the display light is set to 45 degrees, the incident angle of the luminous flux incident on the diagonal surface of the polarizing beam splitter 800 is 33 degrees to 57 degrees. It becomes a range.

ところで、偏光ビームスプリッタのS/P分離能が、入射角度と波長に依存して変化することはよく知られている。図4(b)に、比較例1に用いた偏光ビームスプリッタ800の分光特性を示すが、グラフからS偏光とP偏光の分離能は、入射角と波長に依存して変化しているのがわかる。光軸に相当する入射角45度についてみれば、可視波長域のほぼ全域で、P偏光の透過率は高く、S偏光の透過率は低い(つまり反射率は高い)のがわかる。 By the way, it is well known that the S / P splitting ability of a polarizing beam splitter changes depending on the incident angle and wavelength. FIG. 4B shows the spectral characteristics of the polarization beam splitter 800 used in Comparative Example 1. From the graph, the separability of S-polarization and P-polarization changes depending on the incident angle and wavelength. Recognize. Regarding the incident angle of 45 degrees corresponding to the optical axis, it can be seen that the transmittance of P-polarized light is high and the transmittance of S-polarized light is low (that is, the reflectance is high) in almost the entire visible wavelength region.

しかし、入射角33度においては、P偏光は可視波長域内の長波長側で透過率が低下し、S偏光は可視波長域内の短波長側で透過率が高く(つまり反射率が低く)なっているのがわかる。これは、透過型光変調素子201Aから偏光ビームスプリッタ800に入射角33度で入射する表示光は長波長成分がロスし、透過型光変調素子201Bから入射角33度で入射する表示光は短波長側が大きくロスすることを意味する。 However, at an incident angle of 33 degrees, the transmittance of P polarization decreases on the long wavelength side in the visible wavelength range, and that of S polarization increases on the short wavelength side in the visible wavelength range (that is, the reflectance is low). You can see that there is. This is because the long wavelength component of the display light incident on the polarization beam splitter 800 from the transmissive light modulation element 201A at an incident angle of 33 degrees is lost, and the display light incident on the transmissive optical modulation element 201B at an incident angle of 33 degrees is short. It means that the wavelength side loses a lot.

また、入射角57度についてみても、可視波長域内におけるP偏光とS偏光の分光特性がアンバランスであるため、透過型光変調素子201A側の表示光と透過型光変調素子201B側の表示光を比べると、偏光ビームスプリッタ800でロスが発生する波長域が異なっている。 Further, even when the incident angle is 57 degrees, since the spectral characteristics of P-polarization and S-polarization in the visible wavelength range are unbalanced, the display light on the transmission type light modulation element 201A side and the display light on the transmission type light modulation element 201B side. The wavelength range in which the loss occurs in the polarized beam splitter 800 is different.

以上の事から、比較例1の投射型表示装置では、偏光ビームスプリッタ800で上述したアンバランスなロスが発生するため、実施形態1に比べて照明光の利用効率が低下するだけでなく、隣り合わせて投射される2画面の表示画像間の色バランスが不良であった。すなわち、実施形態1の投射型表示装置の方が、表示画像の画質が優れていた。 From the above, in the projection type display device of Comparative Example 1, since the above-mentioned unbalanced loss occurs in the polarizing beam splitter 800, not only the utilization efficiency of the illumination light is lowered as compared with the first embodiment, but also the lighting is adjacent to each other. The color balance between the two screens displayed on the screen was poor. That is, the projection type display device of the first embodiment was superior in the image quality of the displayed image.

[比較例2]
図5(a)は、比較例2としての投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。比較例2は、透過型光変調素子201Aと透過型光変調素子201Bを用いて照明光を変調し、両方の光変調素子により変調された表示光を一つの投射レンズ600を用いてスクリーンSCに投射する点で、実施形態1および比較例1と共通する。
[Comparative Example 2]
FIG. 5A is a schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device as Comparative Example 2. In Comparative Example 2, the illumination light is modulated by using the transmission type light modulation element 201A and the transmission type light modulation element 201B, and the display light modulated by both light modulation elements is transferred to the screen SC by using one projection lens 600. In terms of projection, it is common with the first embodiment and the first comparative example.

比較例1では、偏光ビームスプリッタ800を用いて2つの光変調素子から出射した表示光を投射レンズ600の方向に導いていたのに対して、比較例2では偏光ビームスプリッタ800の代わりにハーフミラー804を用いて2つの光変調素子から出射した表示光を投射レンズ600の方向に導く。すなわち、透過型光変調素子201Aからの表示光の半分がハーフミラー804を透過して投射レンズ600に向けて進み、透過型光変調素子201Bからの表示光の半分がハーフミラー804で反射されて投射レンズ600に向けて偏向される。透過型光変調素子201A、透過型光変調素子201B、ハーフミラー804の相対位置を適宜調整しておけば、透過型光変調素子201Aからの表示画像701Aと透過型光変調素子201Bからの表示画像701Bを、隣り合わせて表示することができる。 In Comparative Example 1, the polarizing beam splitter 800 was used to guide the display light emitted from the two optical modulation elements in the direction of the projection lens 600, whereas in Comparative Example 2, a half mirror was used instead of the polarizing beam splitter 800. Using the 804, the display light emitted from the two light modulation elements is directed in the direction of the projection lens 600. That is, half of the display light from the transmission type light modulation element 201A passes through the half mirror 804 and travels toward the projection lens 600, and half of the display light from the transmission type light modulation element 201B is reflected by the half mirror 804. It is deflected toward the projection lens 600. If the relative positions of the transmissive light modulation element 201A, the transmissive light modulation element 201B, and the half mirror 804 are appropriately adjusted, the display image 701A from the transmissive light modulation element 201A and the display image from the transmissive light modulation element 201B are displayed. The 701Bs can be displayed side by side.

比較例2ではハーフミラー804を用いるため、比較例1で用いる偏光ビームスプリッタ800と異なり、透過型光変調素子201A側の表示光と透過型光変調素子201B側の表示光で分光特性にアンバランスが生じることは抑制できる。 Since the half mirror 804 is used in Comparative Example 2, unlike the polarization beam splitter 800 used in Comparative Example 1, the spectral characteristics are unbalanced between the display light on the transmission type light modulation element 201A side and the display light on the transmission type light modulation element 201B side. Can be suppressed.

しかしながら、透過型光変調素子201Aからの表示光の半分はハーフミラー804にてY方向に反射され、透過型光変調素子201Bからの表示光の半分はハーフミラー804にてY方向に透過し、これらはいずれも投射レンズ600には向かわないので表示に活用されない損失光となる。 However, half of the display light from the transmission type light modulation element 201A is reflected in the Y direction by the half mirror 804, and half of the display light from the transmission type light modulation element 201B is transmitted in the Y direction by the half mirror 804. None of these are suitable for the projection lens 600, so that they are lost light that is not utilized for display.

したがって、比較例2と実施形態1について、スクリーンSC上に表示される画面サイズが同等になる条件でカラー画像表示をしたところ、照明光の強度を同一にする条件の下では、実施形態1に比べて比較例2は表示画像の輝度が大幅に低下した。また、表示画像の輝度を同一にする条件の下では、比較例2は照明光の強度を大幅に増大させる必要があり、比較例2は実施形態1に比べて消費電力が大幅に増加した。 Therefore, when the color image is displayed under the condition that the screen size displayed on the screen SC is the same for Comparative Example 2 and the first embodiment, the first embodiment is under the condition that the intensity of the illumination light is the same. In comparison, in Comparative Example 2, the brightness of the displayed image was significantly reduced. Further, under the condition that the brightness of the displayed image is the same, it is necessary to significantly increase the intensity of the illumination light in Comparative Example 2, and the power consumption of Comparative Example 2 is significantly increased as compared with the first embodiment.

以上の事から、比較例2の投射型表示装置では、ハーフミラー804で上述したロスが発生するため、実施形態1に比べて照明光の利用効率が極めて低くなっていた。すなわち、実施形態1の投射型表示装置の方が、電力効率が優れていた。 From the above, in the projection type display device of Comparative Example 2, since the above-mentioned loss occurs in the half mirror 804, the utilization efficiency of the illumination light is extremely low as compared with the first embodiment. That is, the projection type display device of the first embodiment was superior in power efficiency.

[比較例3]
図5(b)は、比較例3としての投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。比較例3は、透過型光変調素子201Aと透過型光変調素子201Bを用いて照明光を変調し、両方の光変調素子により変調された表示光を一つの投射レンズ600を用いてスクリーンSCに投射する点で、実施形態1および他の比較例と共通する。
[Comparative Example 3]
FIG. 5B is a schematic diagram showing an optical configuration of a projection type display device as Comparative Example 3. In Comparative Example 3, the illumination light is modulated by using the transmission type light modulation element 201A and the transmission type light modulation element 201B, and the display light modulated by both light modulation elements is transferred to the screen SC by using one projection lens 600. In terms of projection, it is common to the first embodiment and other comparative examples.

比較例3では、透過型光変調素子201Bからの表示光を投射レンズ600の方向に偏向するための全反射ミラー805を設けるが、透過型光変調素子201Aからの表示光は光学素子を経由させずに投射レンズ600に入射させる。透過型光変調素子201A、透過型光変調素子201B、全反射ミラー805の相対位置を適宜調整しておけば、透過型光変調素子201Aからの表示画像702Aと透過型光変調素子201Bからの表示画像702Bを、隣り合わせて表示することができる。 In Comparative Example 3, the total reflection mirror 805 for deflecting the display light from the transmission type light modulation element 201B toward the projection lens 600 is provided, but the display light from the transmission type light modulation element 201A is passed through the optical element. Instead, it is incident on the projection lens 600. If the relative positions of the transmissive light modulation element 201A, the transmissive light modulation element 201B, and the total reflection mirror 805 are appropriately adjusted, the display image 702A from the transmissive light modulation element 201A and the display from the transmissive light modulation element 201B are displayed. Images 702B can be displayed side by side.

比較例3では、比較例1のような偏光ビームスプリッタ800に起因した色むらの発生や、比較例2のようなハーフミラー804に起因した光量損失の発生は、抑制され得る。しかしながら、比較例3では、透過型光変調素子201Aからの表示画像702Aと透過型光変調素子201Bからの表示画像702Bの境界近傍の輝度が低下するために、画面の境界が目立つという問題が生じた。 In Comparative Example 3, the generation of color unevenness caused by the polarizing beam splitter 800 as in Comparative Example 1 and the generation of light amount loss caused by the half mirror 804 as in Comparative Example 2 can be suppressed. However, in Comparative Example 3, there arises a problem that the boundary of the screen is conspicuous because the brightness near the boundary between the display image 702A from the transmission type light modulation element 201A and the display image 702B from the transmission type light modulation element 201B is lowered. rice field.

というのも、表示画像702Aと表示画像702Bをスクリーン上で隣接させようとすると、表示画像702Aからの表示光の光軸を全反射ミラー805の端に一致させるとともに、表示画像702Bからの表示光の光軸を全反射ミラー805の端に一致させる必要がある。先に述べたように例えば投射レンズ600のFナンバーがF2.5であれば、光束は±12度の角度範囲から入射し、しかも全反射ミラー805は厚みを有している。このため、全反射ミラー805の端部付近においては、透過型光変調素子201Bからの表示光の一部が全反射ミラー805で反射されなかったり、透過型光変調素子201Aからの表示光の一部が全反射ミラー805により遮蔽されたりして、ロスが生じるのである。 This is because when the display image 702A and the display image 702B are to be adjacent to each other on the screen, the optical axis of the display light from the display image 702A is aligned with the end of the total reflection mirror 805, and the display light from the display image 702B is aligned. It is necessary to align the optical axis of the image with the end of the total reflection mirror 805. As described above, for example, if the F number of the projection lens 600 is F2.5, the luminous flux is incident from an angle range of ± 12 degrees, and the total reflection mirror 805 has a thickness. Therefore, in the vicinity of the end of the total reflection mirror 805, a part of the display light from the transmission type light modulation element 201B is not reflected by the total reflection mirror 805, or one of the display lights from the transmission type light modulation element 201A. The portion is shielded by the total reflection mirror 805, and a loss occurs.

以上の事から、比較例3の投射型表示装置では、全反射ミラー805の端部付近において上述したロスが発生するため、実施形態1に比べて画面の境界が目立っていた。すなわち、実施形態1の投射型表示装置の方が、表示画像の画質が優れていた。 From the above, in the projection type display device of Comparative Example 3, the above-mentioned loss occurs near the end of the total reflection mirror 805, so that the boundary of the screen is conspicuous as compared with the first embodiment. That is, the projection type display device of the first embodiment was superior in the image quality of the displayed image.

[実施形態2]
実施形態1では、透過型光変調素子、ルーフプリズム、リレーレンズの相対位置関係を予め機械的に調整することで、隣り合う表示画像700Aと表示画像700Bの画面の境界は目立たなくしていた。すなわち、各々の透過型光変調素子から出射された表示画像の端部がルーフプリズムの頂点にできるだけ近接するように、各光学素子の相対位置関係を機械的に調整していた。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the relative positional relationship between the transmissive light modulation element, the roof prism, and the relay lens is mechanically adjusted in advance to make the boundary between the screens of the adjacent display images 700A and the display images 700B inconspicuous. That is, the relative positional relationship of each optical element is mechanically adjusted so that the end portion of the display image emitted from each transmissive light modulation element is as close as possible to the apex of the roof prism.

実施形態2では、機械的に必要とされる調整精度を緩和するため、光変調素子の変調エリアサイズを表示画像エリアサイズよりも大きくし、サイズ的に冗長性を持たせておく。そして、変調エリアがカバーする領域内に、ルーフプリズムの頂点が包含されるように、透過型光変調素子、ルーフプリズム、リレーレンズの相対位置関係を機械的に調整する。この時に必要な機械的な調整精度は、実施形態1よりも緩いものでよい。そして、機械的な調整結果に基づいて光変調素子の駆動を電気的に補正する。すなわち、変調エリア内における表示画像の位置を、機械的な調整結果に基づいて補正する。 In the second embodiment, in order to relax the adjustment accuracy required mechanically, the modulation area size of the light modulation element is made larger than the display image area size to provide redundancy in terms of size. Then, the relative positional relationship between the transmissive light modulation element, the roof prism, and the relay lens is mechanically adjusted so that the apex of the roof prism is included in the region covered by the modulation area. The mechanical adjustment accuracy required at this time may be looser than that of the first embodiment. Then, the drive of the light modulation element is electrically corrected based on the mechanical adjustment result. That is, the position of the displayed image in the modulation area is corrected based on the mechanical adjustment result.

まず、図2(b)に示したスクリーンSC上の表示画像700Aと表示画像700Bを、Y方向に沿って隙間なく隣接させるための水平方向位置の調整方法を説明する。
図6は、実施形態2に係る調整方法を説明するための模式図で、透過型光変調素子201A、リレーレンズ300A、ルーフプリズム401、および中間像500Aの位置関係が、図の中央に示されている。また、図の右側のエリア4Aには、透過型光変調素子201Aをリレーレンズ300A側から見た平面図が示され、図の上側のエリア4Bには、中間像500Aをルーフプリズム401側から見た平面図が示されている。尚、透過型光変調素子201B、リレーレンズ300B、および中間像500Bについては図示と説明を省略するが、以下の説明を参酌のうえ、投射レンズの光軸に対して対称に配置されていると考えれば、容易に理解できるであろう。
First, a method of adjusting the horizontal position for adjoining the display image 700A and the display image 700B on the screen SC shown in FIG. 2B without a gap along the Y direction will be described.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the adjustment method according to the second embodiment, and the positional relationship between the transmissive light modulation element 201A, the relay lens 300A, the roof prism 401, and the intermediate image 500A is shown in the center of the drawing. ing. Further, the area 4A on the right side of the figure shows a plan view of the transmissive light modulation element 201A seen from the relay lens 300A side, and the intermediate image 500A is seen from the roof prism 401 side in the area 4B on the upper side of the figure. A plan view is shown. Although the illustration and description of the transmissive light modulation element 201B, the relay lens 300B, and the intermediate image 500B are omitted, it is said that they are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the projection lens in consideration of the following description. If you think about it, it will be easy to understand.

エリア4Aに示されるように、透過型光変調素子201Aは、表示する画像の水平サイズDXよりも大きな変調エリアMXを備えている。そして、透過型光変調素子201Aからリレーレンズ300Aを経て照射される光束の範囲内に、ルーフプリズム401の頂点が包含されるように、透過型光変調素子201A、リレーレンズ300A、ルーフプリズム401の位置関係を調整する。すると、リレーレンズ300Aを経た光束のうち、ルーフプリズム401の頂点よりもX方向を通過する光線は、ルーフプリズム401で反射されることはない。そこで、まさにルーフプリズム401の頂点に表示画像の水平端が位置するように、透過型光変調素子201Aの変調エリアMX内における画像表示位置を補正する。具体的には、透過型光変調素子201Aを駆動するための画像信号において、水平同期信号を基準にして、表示を行わない水平ブランキング期間の長さを調整し、変調エリアMX内に適宜の幅の非表示領域BLHを設定する。これにより、ルーフプリズム401の頂点に照射される位置に表示画像の水平端が位置することになり、図2(a)のように表示画像が水平方向に離れることなく、図2(b)のように2画面の画像を水平方向に隣接させることができる。尚、透過型光変調素子201Aの非表示領域BLHから出射される光は、図6に示したようにルーフプリズム401で反射されることはないが、投射型表示装置内における迷光を防止するために、非表示領域BLHは表示画像における黒と同一の輝度レベルになるよう照明光を変調し、光変調素子から光が出射しないように制御するのが望ましい。 As shown in area 4A, the transmissive light modulation element 201A includes a modulation area MX larger than the horizontal size DX of the image to be displayed. Then, the transmission type light modulation element 201A, the relay lens 300A, and the roof prism 401 are provided so that the apex of the roof prism 401 is included in the range of the luminous flux emitted from the transmission type light modulation element 201A through the relay lens 300A. Adjust the positional relationship. Then, of the light flux passing through the relay lens 300A, the light beam passing in the X direction from the apex of the roof prism 401 is not reflected by the roof prism 401. Therefore, the image display position in the modulation area MX of the transmission type light modulation element 201A is corrected so that the horizontal end of the display image is located exactly at the apex of the roof prism 401. Specifically, in the image signal for driving the transmissive light modulation element 201A, the length of the horizontal blanking period in which the display is not performed is adjusted with reference to the horizontal synchronization signal, and appropriately within the modulation area MX. Set the width non-display area BLH. As a result, the horizontal end of the displayed image is located at the position where the apex of the roof prism 401 is irradiated, and the displayed image does not separate in the horizontal direction as shown in FIG. 2 (a). The images on the two screens can be adjacent to each other in the horizontal direction. The light emitted from the non-display region BLH of the transmissive light modulation element 201A is not reflected by the roof prism 401 as shown in FIG. 6, but in order to prevent stray light in the projection type display device. In addition, it is desirable that the non-display region BLH modulates the illumination light so that the brightness level is the same as that of black in the displayed image, and controls so that the light is not emitted from the light modulation element.

本実施形態では、光変調素子は、変調エリアMXと表示画像の水平サイズDXの差分に相当する冗長性を有しており、水平方向の画像表示位置を調整できるため、機械的な位置調整の要求精度が緩和されている。 In the present embodiment, the light modulation element has a redundancy corresponding to the difference between the modulation area MX and the horizontal size DX of the display image, and the image display position in the horizontal direction can be adjusted, so that the position can be adjusted mechanically. The required accuracy is relaxed.

次に、図2(b)に示した表示画像700Aと表示画像700Bが、スクリーンSC上でZ方向にずれないように垂直方向位置を調整する方法を説明する。
図7は、実施形態2に係る調整方法を説明するための図で、ルーフプリズム401と中間像500Aおよび中間像500Bの位置関係が、図の下部に示されている。また、図の上側のエリア5Aには、中間像500Aと中間像500Bをルーフプリズム401側から見た平面図が示されている。
Next, a method of adjusting the vertical position of the display image 700A and the display image 700B shown in FIG. 2B so as not to be displaced in the Z direction on the screen SC will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining the adjustment method according to the second embodiment, and the positional relationship between the roof prism 401 and the intermediate image 500A and the intermediate image 500B is shown at the lower part of the figure. Further, in the area 5A on the upper side of the drawing, a plan view of the intermediate image 500A and the intermediate image 500B as viewed from the roof prism 401 side is shown.

エリア5Aに示された中間像からわかるように、透過型光変調素子201Aおよび透過型光変調素子201Bは、表示する画像の垂直サイズDZよりも大きな変調エリアMZを備えている。すなわち、光変調素子は、変調エリアMZと表示画像の垂直サイズDZの差分に相当する冗長性を有している。透過型光変調素子201Aと透過型光変調素子201Bの位置調整がZ方向にずれていた場合には、各々の変調エリア内における画像表示位置を補正する。具体的には、透過型光変調素子201Aを駆動するための画像信号において、垂直同期信号を基準にして、表示を行わない垂直ブランキング期間を設定し、変調エリアMZ内に非表示領域BLVAを設定する。同様に、透過型光変調素子201Bを駆動するための画像信号において、垂直同期信号を基準にして、表示を行わない垂直ブランキング期間を設定し、変調エリアMZ内に非表示領域BLVBを設定する。非表示領域BLVAと非表示領域BLVBの位置と大きさを、光変調素子のZ方向の位置ずれに応じて調整することにより、中間像500Aと中間像500BのZ方向の位置を合わせることができる。尚、非表示領域BLVAと非表示領域BLVBについては、表示画像における黒と同一の輝度レベルになるよう照明光を変調し、光変調素子から光が出射しないように制御する。 As can be seen from the intermediate image shown in the area 5A, the transmissive light modulation element 201A and the transmissive light modulation element 201B have a modulation area MZ larger than the vertical size DZ of the image to be displayed. That is, the light modulation element has redundancy corresponding to the difference between the modulation area MZ and the vertical size DZ of the display image. When the position adjustments of the transmissive light modulation element 201A and the transmissive light modulation element 201B are deviated in the Z direction, the image display position in each modulation area is corrected. Specifically, in the image signal for driving the transmissive light modulation element 201A, a vertical blanking period in which display is not performed is set with reference to the vertical synchronization signal, and a non-display area BLVA is set in the modulation area MZ. Set. Similarly, in the image signal for driving the transmissive light modulation element 201B, the vertical blanking period in which the display is not performed is set with reference to the vertical synchronization signal, and the non-display area BLVB is set in the modulation area MZ. .. By adjusting the positions and sizes of the non-display area BLVA and the non-display area BLVB according to the positional deviation of the light modulation element in the Z direction, the positions of the intermediate image 500A and the intermediate image 500B in the Z direction can be aligned. .. Regarding the non-display area BLVA and the non-display area BLVB, the illumination light is modulated so as to have the same luminance level as black in the displayed image, and the light is controlled so as not to be emitted from the light modulation element.

本実施形態では、光変調素子は、変調エリアMZと表示画像の垂直サイズDZの差分に相当する冗長性を有しており、垂直方向の画像表示位置を調整できるため、機械的な位置調整の要求精度が緩和されている。 In the present embodiment, the light modulation element has a redundancy corresponding to the difference between the modulation area MZ and the vertical size DZ of the display image, and the image display position in the vertical direction can be adjusted, so that the position can be adjusted mechanically. The required accuracy is relaxed.

尚、表示画像の水平方向と垂直方向の両方について光変調素子に冗長性を持たせてもよいし、いずれか一方だけに冗長性を持たせてもよい。冗長性を持たせた方向について、光変調素子の機械的な位置調整の要求精度を緩和させることができる。 It should be noted that the light modulation element may be provided with redundancy in both the horizontal direction and the vertical direction of the displayed image, or only one of them may be provided with redundancy. It is possible to relax the required accuracy of mechanical position adjustment of the light modulation element in the direction of providing redundancy.

[実施形態3]
実施形態1~実施形態2では、透過型光変調素子を用いて投射型表示装置を構成する例を示したが、本発明は、反射型光変調素子を用いて実施することも可能である。すなわち、マイクロミラーデバイスをアレイ状に設けたDMDや反射型液晶デバイスのような反射型光変調素子を用いて、実施形態1~実施形態2に対応する投射型表示装置を構成することも可能である。
[Embodiment 3]
Although the first to second embodiments show an example in which the projection type display device is configured by using the transmission type light modulation element, the present invention can also be carried out by using the reflection type light modulation element. That is, it is also possible to configure a projection type display device corresponding to the first to second embodiments by using a reflective light modulation element such as a DMD in which micromirror devices are provided in an array or a reflective liquid crystal device. be.

図8は、実施形態3にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。投射型表示装置は、反射型光変調素子200Aおよび反射型光変調素子200Bを備えている。例えばレーザダイオードやLED等の発光素子を備えた光源装置100が発する照明光は、ハーフミラー190により半分が反射されて、反射型光変調素子200Aに入射する。画像信号に応じて変調された照明光は、リレーレンズ300Aに向けて表示光として反射される。一方、ハーフミラー190を透過した半分の照明光は、全反射ミラー191を経て、反射型光変調素子200Bに入射する。画像信号に応じて変調された照明光は、リレーレンズ300Bに向けて表示光として反射される。そして、リレーレンズ、ルーフプリズム、投射レンズは、透過型光変調素子を用いた実施形態1~実施形態2と同様の作用効果を奏することができるが、ここでは重複する説明は省略する。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an optical configuration of the projection type display device according to the third embodiment. The projection type display device includes a reflection type light modulation element 200A and a reflection type light modulation element 200B. For example, the illumination light emitted by the light source device 100 provided with a light emitting element such as a laser diode or an LED is half reflected by the half mirror 190 and incident on the reflection type light modulation element 200A. The illumination light modulated according to the image signal is reflected as display light toward the relay lens 300A. On the other hand, half of the illumination light transmitted through the half mirror 190 passes through the total reflection mirror 191 and is incident on the reflection type light modulation element 200B. The illumination light modulated according to the image signal is reflected as display light toward the relay lens 300B. The relay lens, roof prism, and projection lens can exhibit the same effects as those of the first and second embodiments using the transmissive light modulation element, but the overlapping description is omitted here.

反射型光変調素子を用いて構成される本実施形態の投射型表示装置も、2つの光変調素子からの表示画像をスクリーン上に隣り合わせて表示するが、あらかじめ中間像相互の位置、大きさ、傾き、合焦状態が整合されている。このため、オペレータは、例えばズーム倍率や画像全体の合焦の調整を行う必要がある時に、投射レンズのみを調整すればよく、従来のように2つの光変調素子それぞれの投射光学系を調整する必要がない。 The projection type display device of the present embodiment, which is configured by using the reflection type light modulation element, also displays the display images from the two light modulation elements side by side on the screen, but the position, size, and the position and size of the intermediate images are set in advance. The tilt and focus states are aligned. Therefore, for example, when it is necessary to adjust the zoom magnification or the focusing of the entire image, the operator only needs to adjust the projection lens, and adjusts the projection optical system of each of the two light modulation elements as in the conventional case. There is no need.

[実施形態4]
実施形態1にて説明したように、ルーフプリズムの頂角αは、例えば90度とすることができるが、90度以外であっても、60度以上で90度以下の範囲内であれば好適に光学系を構成することが可能である。
図9は、実施形態3と同様に反射型の光変調素子を備えるが、頂角αが90度ではなく60度のルーフプリズム402を備えた実施形態4にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。
[Embodiment 4]
As described in the first embodiment, the apex angle α of the roof prism can be, for example, 90 degrees, but even if it is other than 90 degrees, it is preferable as long as it is within the range of 60 degrees or more and 90 degrees or less. It is possible to construct an optical system.
FIG. 9 shows the optical of the projection type display device according to the fourth embodiment, which includes a reflection type light modulation element as in the third embodiment, but has a roof prism 402 having an apex angle α of 60 degrees instead of 90 degrees. It is a schematic diagram which shows the structure.

ルーフプリズムの頂角αが90度の実施形態3では、リレーレンズを通る主光線が、ルーフプリズムの反射面に入射する入射角を45度に設定していた。これに対して、本実施形態では、ルーフプリズム402の頂角αを60度とし、リレーレンズ300A(及びリレーレンズ300B)の光軸LA(及び光軸LB)を通る主光線が、ルーフプリズム402の反射面に入射する入射角を60度に設定した。また、本実施形態では、反射型光変調素子に照明光を導くのに、実施形態3とは異なり全反射ミラー191を用いずにハーフミラー190のみで導いている。 In the third embodiment in which the apex angle α of the roof prism is 90 degrees, the incident angle at which the main light ray passing through the relay lens is incident on the reflection surface of the roof prism is set to 45 degrees. On the other hand, in the present embodiment, the apex angle α of the roof prism 402 is set to 60 degrees, and the main light beam passing through the optical axis LA (and the optical axis LB) of the relay lens 300A (and the relay lens 300B) is the roof prism 402. The angle of incidence incident on the reflective surface of the above was set to 60 degrees. Further, in the present embodiment, unlike the third embodiment, the illumination light is guided only by the half mirror 190 without using the total reflection mirror 191 to guide the illumination light to the reflection type light modulation element.

このように、ルーフプリズムの頂角αを60度以上で90度以下の範囲内において適宜に設定することにより、リレーレンズの光軸LAおよび光軸LBと、投射レンズ600の光軸LXとが交差する角度を、90度から適宜ずらすことができる。投射型表示装置内における光学素子のレイアウトが変更できるため、投射型表示装置のY方向の外寸を小型化したり、投射型表示装置内の冷却構造を最適化することができる。 In this way, by appropriately setting the apex angle α of the roof prism within the range of 60 degrees or more and 90 degrees or less, the optical axis LA and the optical axis LB of the relay lens and the optical axis LX of the projection lens 600 can be set. The angle of intersection can be appropriately shifted from 90 degrees. Since the layout of the optical element in the projection type display device can be changed, the outer dimension of the projection type display device in the Y direction can be miniaturized, and the cooling structure in the projection type display device can be optimized.

[実施形態5]
図10は、実施形態5にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。
本実施形態では、投射レンズとして、レンズ601とフィールドレンズ602を備えたフィールドレンズ型投射レンズを用いている。この場合、リレーレンズの中間像500Aおよび中間像500Bの位置が、凸レンズであるフィールドレンズ602の内部になるように、ルーフプリズム、リレーレンズ、光変調素子を配置することができる。尚、光変調素子は、透過型光変調素子でも反射型光変調素子でもよい。
中間像を凸レンズの内部に配置することにより、投射レンズにおける収差の補正量を軽減することができるため、投射レンズを構成するレンズ枚数を削減することができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
[Embodiment 5]
FIG. 10 is a schematic diagram showing an optical configuration of the projection type display device according to the fifth embodiment.
In the present embodiment, a field lens type projection lens provided with a lens 601 and a field lens 602 is used as the projection lens. In this case, the roof prism, the relay lens, and the light modulation element can be arranged so that the positions of the intermediate image 500A and the intermediate image 500B of the relay lens are inside the field lens 602 which is a convex lens. The light modulation element may be a transmission type light modulation element or a reflection type light modulation element.
By arranging the intermediate image inside the convex lens, the amount of aberration correction in the projection lens can be reduced, so the number of lenses that make up the projection lens can be reduced, and the size and cost of the device can be reduced. Can be planned.

[実施形態6]
以上の実施形態1~実施形態5では、リレーレンズによる中間像が投射レンズの光軸と直交する平面上に結像される例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限られるわけではなく、中間像の結像面を湾曲させたり、中間像の結像面が投射レンズの光軸とは直交しないように傾けたりすることができる。
[Embodiment 6]
In the above-mentioned first to fifth embodiments, an example in which an intermediate image by the relay lens is formed on a plane orthogonal to the optical axis of the projection lens has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the image plane of the intermediate image may be curved or tilted so that the image plane of the intermediate image is not orthogonal to the optical axis of the projection lens. can.

例えば、図11(a)は、実施形態5にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。ルーフプリズム401の反射面401RAと反射面401RBを、平坦面ではなく曲面形状にし、中間像500Aの結像面と中間像500Bの結像面をそれぞれ湾曲させている。そして、中間像500Aと中間像500Bが投射レンズ600の光軸LX付近にて球面Rに沿ってスムーズに隣接するように、リレーレンズ300Aの光軸LAとリレーレンズ300Bの光軸LBをそれぞれY方向に対して傾斜させている。尚、図11(a)においては、反射面401RAと反射面401RBの曲面形状と、光軸LAと光軸LBの傾斜は簡単に図示されており、厳密に図示されているわけではない。尚、中間像の結像面を湾曲させるには、リレーレンズの設計を変更し、収差を意図的にコントロールすることにより結像面を湾曲させてもよい。 For example, FIG. 11A is a schematic diagram showing an optical configuration of the projection type display device according to the fifth embodiment. The reflective surface 401RA and the reflective surface 401RB of the roof prism 401 are not flat surfaces but curved surfaces, and the image plane of the intermediate image 500A and the image plane of the intermediate image 500B are curved, respectively. Then, the optical axis LA of the relay lens 300A and the optical axis LB of the relay lens 300B are respectively Y so that the intermediate image 500A and the intermediate image 500B are smoothly adjacent to each other along the spherical surface R near the optical axis LX of the projection lens 600. It is tilted with respect to the direction. In FIG. 11A, the curved surface shapes of the reflecting surface 401RA and the reflecting surface 401RB, and the inclination of the optical axis LA and the optical axis LB are simply shown and not exactly shown. In order to bend the field of field of the intermediate image, the design of the relay lens may be changed and the field of field may be curved by intentionally controlling the aberration.

このように、中間像500Aの結像面と中間像500Bの結像面を湾曲させて、球面に近似して接続するように配置した本実施形態の投射型表示装置では、投射レンズ600の像面湾曲収差の影響を小さくできるため、実施形態1~実施形態5に比べて投射される表示画像の画質を向上することができる。あるいは、投射される表示画像の像面湾曲収差が実施形態1~実施形態5と同等で可とするなら、本実施形態では投射レンズ600における像面湾曲補正が軽度で済むため、投射レンズ600を構成するレンズの枚数を削減することが可能となり、装置の小型軽量化や低コスト化につながる。 In this way, in the projection type display device of the present embodiment, in which the image plane of the intermediate image 500A and the image plane of the intermediate image 500B are curved so as to be connected so as to be close to a spherical surface, the image of the projection lens 600 is formed. Since the influence of the curvature of field aberration can be reduced, the image quality of the projected display image can be improved as compared with the first to fifth embodiments. Alternatively, if the curvature of field aberration of the projected display image is the same as that of the first to fifth embodiments, the curvature of field correction in the projection lens 600 is light in the present embodiment, so that the projection lens 600 is used. It is possible to reduce the number of constituent lenses, which leads to a reduction in size and weight and cost of the device.

また、図11(b)は、実施形態5の別の例にかかる投射型表示装置の光学的な構成を示す模式図である。図11(a)の例では、ルーフプリズム401の反射面401RAと反射面401RBの形状を曲面形状にしたが、図11(b)では、反射面は平坦面のままリレーレンズの中間像の結像面が投射レンズの光軸とは直交しないようにしている。この例では、中間像500Aと中間像500Bのそれぞれの結像面は平坦であるが、投射レンズ600の光軸LXから遠い位置ほど結像面が投射レンズ600に近づくように傾斜させている。すなわち、図11(b)において、中間像500Aと中間像500Bの結像面は、投射レンズの光軸LXを対称軸としてV字型になるよう配置されている。中間像をこのように配置するためには、リレーレンズ300Aの光軸LAとリレーレンズ300Bの光軸LBをそれぞれY方向に対して傾斜させるか、あるいはルーフプリズム401の頂角αをより大きくするか、あるいはその両方を行うかすればよい。 Further, FIG. 11B is a schematic diagram showing an optical configuration of the projection type display device according to another example of the fifth embodiment. In the example of FIG. 11A, the shape of the reflective surface 401RA and the reflective surface 401RB of the roof prism 401 is curved, but in FIG. 11B, the reflective surface remains a flat surface and the intermediate image of the relay lens is formed. The image plane is not orthogonal to the optical axis of the projection lens. In this example, the image planes of the intermediate image 500A and the intermediate image 500B are flat, but the image plane is tilted so as to be closer to the projection lens 600 as the position is farther from the optical axis LX of the projection lens 600. That is, in FIG. 11B, the image planes of the intermediate image 500A and the intermediate image 500B are arranged so as to be V-shaped with the optical axis LX of the projection lens as the axis of symmetry. In order to arrange the intermediate image in this way, the optical axis LA of the relay lens 300A and the optical axis LB of the relay lens 300B are respectively tilted with respect to the Y direction, or the apex angle α of the roof prism 401 is made larger. Or do both.

図11(b)の例は、ルーフプリズム401の反射面を曲面にする必要がないため、図11(a)例よりもルーフプリズムの製造が簡単である。この例でも、中間像500Aと中間像500Bのそれぞれの結像面は、投射レンズ600の光軸LXから遠い位置ほど結像面が投射レンズ600に近づくため、投射レンズ600の像面湾曲収差の影響を小さくすることができ、実施形態1~実施形態4に比べて投射される表示画像の画質を向上することができる。あるいは、投射される表示画像の像面湾曲収差が実施形態1~実施形態5と同等で可とするなら、本実施形態では投射レンズ600における像面湾曲補正が軽度で済むため、投射レンズを構成するレンズの枚数を削減することが可能となり、装置の小型軽量化や低コスト化につながる。 In the example of FIG. 11B, since the reflective surface of the roof prism 401 does not need to be curved, the roof prism can be manufactured more easily than the example of FIG. 11A. In this example as well, the image planes of the intermediate image 500A and the intermediate image 500B are closer to the projection lens 600 as the image planes are farther from the optical axis LX of the projection lens 600, so that the curvature of field of the projection lens 600 is increased. The influence can be reduced, and the image quality of the projected display image can be improved as compared with the first to fourth embodiments. Alternatively, if the curvature of field aberration of the projected display image is the same as that of the first to fifth embodiments, the curvature of field correction in the projection lens 600 is light in the present embodiment, so that the projection lens is configured. It is possible to reduce the number of lenses to be used, which leads to a reduction in size and weight and cost of the device.

[その他の実施形態]
本発明の実施は、上述した実施形態や具体的な実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。上述した各実施形態は、単独で実施してもよいし、一つの投射型表示装置において複数の実施形態を組合わせて実施してもよい。
[Other embodiments]
The implementation of the present invention is not limited to the above-described embodiments and specific examples, and many modifications can be made within the technical idea of the present invention. Each of the above-described embodiments may be implemented alone or in combination of a plurality of embodiments in one projection type display device.

2つの光変調素子に入力する画像信号は、単一の画像を分割した分割画像でもよいし、全く別の画像でもよい。画像信号の供給源は、単一のコンピュータでもよいし、別のコンピュータでもよい。 The image signal input to the two light modulation elements may be a divided image obtained by dividing a single image, or may be a completely different image. The source of the image signal may be a single computer or another computer.

例えば、図12(a)に示すように、別々のコンピュータから入力される画像信号を、投射型表示装置内の別々の光変調素子に入力し、表示画像700Aと表示画像700Bを水平に並べて投射してもよい。 For example, as shown in FIG. 12A, image signals input from different computers are input to different light modulation elements in a projection type display device, and the display image 700A and the display image 700B are projected horizontally side by side. You may.

あるいは、図12(b)に示すように、別々のコンピュータから入力される画像信号を、投射型表示装置内の別々の光変調素子に入力し、表示画像700Aと表示画像700Bを垂直に並べて投射してもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 12B, image signals input from different computers are input to different light modulation elements in the projection type display device, and the display image 700A and the display image 700B are vertically arranged and projected. You may.

1・・・投射型表示装置/100A、100B・・・照明用光源/200A、200B・・・反射型光変調素子/201A、201B・・・透過型光変調素子/300A、300B・・・リレーレンズ/401・・・ルーフプリズム/401RA、401RB・・・反射面/402・・・ルーフプリズム/403A、403B・・・板状ミラー/500A、500B・・・中間像/600・・・投射レンズ/602・・・フィールドレンズ/700A、700B、701A、701B、702A、702B・・・表示画像/800・・・偏光ビームスプリッタ/802・・・ミラー/803・・・偏光ビームスプリッタ/804・・・ハーフミラー/805・・・全反射ミラー/BLVA、BLVB・・・非表示領域/BLH・・・非表示領域/DX・・・表示する画像の水平サイズ/DZ・・・表示する画像の垂直サイズ/ILA、ILB・・・照明光/LX・・・投射レンズの光軸/MX・・・変調エリア/MZ・・・変調エリア/SC・・・スクリーン 1 ... Projection type display device / 100A, 100B ... Illumination light source / 200A, 200B ... Reflection type light modulation element / 201A, 201B ... Transmission type light modulation element / 300A, 300B ... Relay Lens / 401 ... Roof prism / 401RA, 401RB ... Reflective surface / 402 ... Roof prism / 403A, 403B ... Plate mirror / 500A, 500B ... Intermediate image / 600 ... Projection lens / 602 ... Field lens / 700A, 700B, 701A, 701B, 702A, 702B ... Display image / 800 ... Polarized beam splitter / 802 ... Mirror / 803 ... Polarized beam splitter / 804 ...・ Half mirror / 805 ・ ・ ・ Full reflection mirror / BLVA, BLVB ・ ・ ・ Hidden area / BLH ・ ・ ・ Hidden area / DX ・ ・ ・ Horizontal size of displayed image / DZ ・ ・ ・ Vertical of displayed image Size / ILA, ILB ... Illumination light / LX ... Projection lens optical axis / MX ... Modulation area / MZ ... Modulation area / SC ... Screen

Claims (9)

第1の照明光を画像信号に応じて変調する第1の光変調素子と、
第2の照明光を画像信号に応じて変調する第2の光変調素子と、
前記第1の光変調素子により変調された前記第1の照明光を結像して第1の中間像を形成する第1のリレーレンズと、
前記第2の光変調素子により変調された前記第2の照明光を結像して第2の中間像を形成する第2のリレーレンズと、
前記第1のリレーレンズから入射する光を全反射する第1反射面と、前記第2のリレーレンズから入射する光を全反射する第2反射面とを備え、前記第1反射面と前記第2反射面により頂角が形成されたルーフ状の反射光学素子と、
投射レンズと、を備え、
前記第1の光変調素子により変調された照明光は、前記第1反射面で反射されてから前記第1の中間像を結び、
前記第2の光変調素子により変調された照明光は、前記第2反射面で反射されてから前記第2の中間像を結び、
前記投射レンズの光軸は前記反射光学素子の頂角を通り、前記投射レンズは、前記第1の中間像及び前記第2の中間像を並べて拡大投射する、
ことを特徴とする投射型表示装置。
A first light modulation element that modulates the first illumination light according to an image signal,
A second light modulation element that modulates the second illumination light according to the image signal,
A first relay lens that forms a first intermediate image by forming an image of the first illumination light modulated by the first light modulation element.
A second relay lens that forms a second intermediate image by forming an image of the second illumination light modulated by the second light modulation element.
A first reflecting surface that completely reflects the light incident from the first relay lens and a second reflecting surface that completely reflects the light incident from the second relay lens are provided, and the first reflecting surface and the first reflecting surface are provided. 2 A roof-shaped reflective optical element whose apex angle is formed by a reflective surface, and
With a projection lens,
The illumination light modulated by the first light modulation element is reflected by the first reflecting surface and then forms the first intermediate image.
The illumination light modulated by the second light modulation element is reflected by the second reflecting surface and then forms the second intermediate image.
The optical axis of the projection lens passes through the apex angle of the reflection optical element, and the projection lens projects the first intermediate image and the second intermediate image side by side in an enlarged manner.
A projection type display device characterized by this.
前記反射光学素子は、ルーフプリズムか、あるいは板状ミラーを組合わせたルーフ状の反射光学素子のいずれかである、
ことを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。
The catoptric element is either a roof prism or a roof-shaped catoptric element in which a plate-shaped mirror is combined.
The projection type display device according to claim 1.
前記頂角の大きさは、60度以上かつ90度以下である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の投射型表示装置。
The size of the apex angle is 60 degrees or more and 90 degrees or less.
The projection type display device according to claim 1 or 2.
同一光源が発する光が分割されて前記第1の照明光と前記第2の照明光が形成される、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
The light emitted by the same light source is divided to form the first illumination light and the second illumination light.
The projection type display device according to any one of claims 1 to 3.
前記投射レンズは、フィールドレンズを備え、
前記第1の中間像と前記第2の中間像は、前記フィールドレンズの内部に結像される、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
The projection lens includes a field lens and
The first intermediate image and the second intermediate image are formed inside the field lens.
The projection type display device according to any one of claims 1 to 4.
前記第1の中間像と前記第2の中間像の結像面は、前記投射レンズの光軸と直交する平面に対して、傾斜又は湾曲している、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
The image planes of the first intermediate image and the second intermediate image are inclined or curved with respect to a plane orthogonal to the optical axis of the projection lens.
The projection type display device according to any one of claims 1 to 5.
前記第1の光変調素子および前記第1のリレーレンズの、前記反射光学素子に対する相対位置および姿勢を調整する調整機構、および/または、
前記第2の光変調素子および前記第2のリレーレンズの、前記反射光学素子に対する相対位置および姿勢を調整する調整機構、を備える、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
An adjustment mechanism for adjusting the relative position and orientation of the first light modulation element and the first relay lens with respect to the reflection optical element, and / or.
The second optical modulation element and the second relay lens are provided with an adjustment mechanism for adjusting the relative position and orientation of the second relay lens with respect to the reflection optical element.
The projection type display device according to any one of claims 1 to 6, wherein the projection type display device is characterized.
前記第1の光変調素子および前記第2の光変調素子は、表示画像の水平方向について、表示画像エリアよりも大きな変調エリアを備え、
前記第1の光変調素子と前記反射光学素子との相対位置に応じて、前記第1の光変調素子の変調エリア内における表示画像エリアの水平方向位置を調整し、
前記第2の光変調素子と前記反射光学素子との相対位置に応じて、前記第2の光変調素子の変調エリア内における表示画像エリアの水平方向位置を調整する、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
The first light modulation element and the second light modulation element include a modulation area larger than the display image area in the horizontal direction of the display image.
The horizontal position of the display image area in the modulation area of the first light modulation element is adjusted according to the relative position of the first light modulation element and the reflection optical element.
The horizontal position of the display image area in the modulation area of the second light modulation element is adjusted according to the relative position of the second light modulation element and the reflection optical element.
The projection type display device according to any one of claims 1 to 7.
前記第1の光変調素子および前記第2の光変調素子は、表示画像の垂直方向について、表示画像エリアよりも大きな変調エリアを備え、
前記第1の光変調素子と前記反射光学素子との相対位置に応じて、前記第1の光変調素子の変調エリア内における表示画像エリアの垂直方向位置を調整し、
前記第2の光変調素子と前記反射光学素子との相対位置に応じて、前記第2の光変調素子の変調エリア内における表示画像エリアの垂直方向位置を調整する、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の投射型表示装置。

The first light modulation element and the second light modulation element have a modulation area larger than the display image area in the vertical direction of the display image.
The vertical position of the display image area in the modulation area of the first light modulation element is adjusted according to the relative position of the first light modulation element and the reflection optical element.
The vertical position of the display image area in the modulation area of the second light modulation element is adjusted according to the relative position of the second light modulation element and the reflection optical element.
The projection type display device according to any one of claims 1 to 8.

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