JPH1055027A - Projection type display device - Google Patents

Projection type display device

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Publication number
JPH1055027A
JPH1055027A JP8229382A JP22938296A JPH1055027A JP H1055027 A JPH1055027 A JP H1055027A JP 8229382 A JP8229382 A JP 8229382A JP 22938296 A JP22938296 A JP 22938296A JP H1055027 A JPH1055027 A JP H1055027A
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JP
Japan
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light
image
modulation element
light modulation
projection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8229382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Hamada
勉 浜田
Kazuhiro Sakasai
一宏 逆井
Kenichi Kobayashi
健一 小林
Keiji Fujimagari
啓志 藤曲
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1055027A publication Critical patent/JPH1055027A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device capable of performing time division display and displaying a picture with high resolution by simple constitution without lowering the transmissivity of light and contrast even when an optical modulation element having a small number of picture elements is used in the case of displaying the picture by dividing the picture of one frame into plural fields. SOLUTION: A microlens array 5 is arranged on an optical path leading to a projection lens 7 from the optical modulation element 3, and one convex lens is formed corresponding to four picture elements of the optical modulation element 3. An image forming optical system 4 is arranged to make the light from the element 3 incident on a corresponding microlens. An actuator 6 moves or vibrates the microlens array 5 in horizontal and vertical directions orthogonal to the optical axis of the light made incident on the microlens array 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光変調素子に表示
された画像を拡大投射して大画面表示を得る投射型表示
装置に関し、特に1フレームの画像を複数フィールドに
分割して表示させる投射型表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection display device for obtaining a large-screen display by enlarging and projecting an image displayed on a light modulation element, and more particularly to a projection display in which an image of one frame is divided into a plurality of fields and displayed. The present invention relates to a type display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の代表的な投射型表示装置の概略の
構成を図9に示す。図9において1は光源、3は光変調
素子、7は投射レンズ、9はスクリーンである。投射型
表示装置の光変調素子3には透過型液晶パネルが用いら
れている。光源1には可視光の領域で比較的均一なスペ
クトルを持つメタルハライドランプまたはハロゲンラン
プなどが用いられている。リフレクタなどで集光された
光源1の光に液晶パネルなどの光変調素子3を用いて画
像信号に応じた光変調を行って画像を形成している。形
成された画像は投射レンズ7でスクリーン9上に拡大投
射されて表示される。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a schematic configuration of a conventional typical projection display device. In FIG. 9, 1 is a light source, 3 is a light modulation element, 7 is a projection lens, and 9 is a screen. A transmissive liquid crystal panel is used for the light modulation element 3 of the projection display device. As the light source 1, a metal halide lamp or a halogen lamp having a relatively uniform spectrum in a visible light region is used. An image is formed by performing light modulation according to an image signal on the light of the light source 1 condensed by a reflector or the like using a light modulation element 3 such as a liquid crystal panel. The formed image is enlarged and projected on the screen 9 by the projection lens 7 and displayed.

【0003】投射型表示装置は、投射レンズにより画像
を拡大投射するので他の表示装置と比較して大面積表示
が可能であるが、反面、解像度が低いという問題を有し
ている。投射画像の解像度は光変調素子の画素数とスク
リーンの大きさによって決まる。スクリーン上に高解像
度で表示させるには、光変調素子の画素数を増やす必要
があるが、画素を高密度化すると製造歩留りが低下して
コスト高となる。例えば、SXGA(1280×102
4)の画素数の光変調素子は、VGA(640×48
0)の画素数の光変調素子に比較して10倍程度の価格
になってしまう。また、1画素当たりの開口率(1画素
に対する光を透過する有効面積の割合)は画素の高密度
化に伴い低下するので所望の明るさの画像を得ることが
困難になる。このように、画素の高密度化と画像の明る
さとは相反する条件であるので、単なる光変調素子の画
素の高密度化では高画質の画像を得ることができない。
A projection display device can display a large area as compared with other display devices because an image is enlarged and projected by a projection lens, but has a problem of low resolution. The resolution of the projected image is determined by the number of pixels of the light modulation element and the size of the screen. In order to display a high-resolution image on a screen, it is necessary to increase the number of pixels of the light modulation element. However, when the number of pixels is increased, the manufacturing yield is reduced and the cost is increased. For example, SXGA (1280 × 102
The light modulation element having the number of pixels of 4) is a VGA (640 × 48
The cost is about 10 times that of the light modulation element having the number of pixels 0). In addition, the aperture ratio per pixel (the ratio of the effective area that transmits light to one pixel) decreases as the density of the pixels increases, so that it is difficult to obtain an image with a desired brightness. As described above, since the density of the pixels and the brightness of the image are in conflict with each other, a high-quality image cannot be obtained by simply increasing the density of the pixels of the light modulation element.

【0004】この問題を解決するために、複数の光変調
素子を用いて投射する方法がある。複数の光変調素子を
用いる方法は、例えば表示装置にCRT(カソード・レ
イ・チューブ)を用いたマルチビジョンのように複数の
表示ユニットを用いて複数の画像を縦横に並べて表示さ
せる。しかしながらこの方法では複数の表示ユニットを
用いているため、各表示ユニットの接続部において画面
を連続にすることができず境界が目立ってしまうという
問題がある。また、複数の表示ユニットを全く同一の表
示特性で作製するのは困難であるから、表示ユニットご
との明るさにむらができてしまい、表示ユニット間の継
ぎ目が目立ってしまうという問題も有している。
[0004] In order to solve this problem, there is a method of projecting using a plurality of light modulation elements. In the method using a plurality of light modulation elements, for example, a plurality of images are displayed vertically and horizontally using a plurality of display units like a multi-vision using a CRT (cathode ray tube) on a display device. However, in this method, since a plurality of display units are used, there is a problem that a screen cannot be made continuous at a connection portion of each display unit and a boundary is conspicuous. In addition, since it is difficult to manufacture a plurality of display units with exactly the same display characteristics, there is a problem that brightness of each display unit becomes uneven, and a joint between the display units becomes conspicuous. I have.

【0005】この問題を解決するために、複数の表示ユ
ニットを用いて1つの画像を重畳して表示する方法が知
られている。特開平3−166536号公報に記載され
た投射型表示装置は、原画像の表示データを任意にサン
プリングして分割する画像分配機能部と、複数の表示機
能部と、各表示画像を光学的に合成して原画像を合成表
示する画像合成機能部と、合成像を投射する投射機能部
とを備えている。図10にその基本構成を示す。図10
において、7は投射レンズ、13は複数の光源からなる
光供給部、14は複数の透過型液晶パネルからなる光変
調素子群、15は光変調素子群14によって表示される
画像を合成して投射レンズ7に入射させる光学デバイス
である。例えば4つの透過型液晶パネル14を用いて重
畳表示を行う場合には、各透過型液晶パネル14の各画
素の開口率を25%程度にして水平方向と垂直方向に半
画素ピッチずつずらして投射することにより、4倍の解
像度の画像が得られるようにしている。図11(a)〜
(d)に示すような4つの画像について、図11(b)
の画像は図11(a)の画像に対して水平方向に半画素
ピッチずらし、図11(c)の画像は図11(a)の画
像に対して垂直方向に半画素ピッチずらし、図11
(d)の画像は図11(a)の画像に対して水平方向と
垂直方向に半画素ピッチずらすようにして投射すれば、
図11(e)に示すような4倍の解像度を持つ画像が得
られる。このように重畳表示を行うことにより複数の表
示ユニットの表示特性の不均一性を目立たなくさせるこ
とができる。しかし、相互に半画素ピッチずつずらして
投射させるための光学系の調整が困難である点と、複数
の表示ユニットを使うので構成が複雑でコストが高くな
るという点で問題を有している。
[0005] In order to solve this problem, a method of superimposing and displaying one image by using a plurality of display units is known. The projection display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-166536 discloses an image distribution function unit that arbitrarily samples and divides display data of an original image, a plurality of display function units, and optically converts each display image. An image synthesizing function unit that synthesizes and displays an original image, and a projection function unit that projects a synthesized image are provided. FIG. 10 shows the basic configuration. FIG.
, 7 is a projection lens, 13 is a light supply unit composed of a plurality of light sources, 14 is a light modulation element group composed of a plurality of transmissive liquid crystal panels, and 15 is a composite image projected by the light modulation element group 14 and projected. This is an optical device for making the light enter the lens 7. For example, when superimposed display is performed using four transmissive liquid crystal panels 14, the aperture ratio of each pixel of each transmissive liquid crystal panel 14 is set to about 25%, and the projection is shifted by a half pixel pitch in the horizontal and vertical directions. By doing so, it is possible to obtain an image with four times the resolution. FIG.
FIG. 11B shows four images as shown in FIG.
11A is shifted by a half pixel pitch in the horizontal direction with respect to the image of FIG. 11A, and the image of FIG. 11C is shifted by a half pixel pitch in the vertical direction with respect to the image of FIG.
If the image of (d) is projected with a half pixel pitch shift in the horizontal and vertical directions with respect to the image of FIG.
An image having four times the resolution as shown in FIG. 11E is obtained. By performing the superimposed display in this way, the non-uniformity of the display characteristics of the plurality of display units can be made inconspicuous. However, there is a problem in that it is difficult to adjust an optical system for projecting the images with a half pixel pitch shifted from each other, and in that a plurality of display units are used, so that the configuration is complicated and the cost is high.

【0006】他の高解像度化の手段として、1つの光変
調素子を用いて時分割表示を行う方法がある。時分割表
示は複数のフィールドを時系列で表示させて1フレーム
(1画面)を形成する方法である。例えば、特開平4−
113308号公報に記載された投射型表示装置は、光
変調素子からスクリーンに至る光路の途中に透過光の偏
光方向を旋回させる素子と、複屈折効果を有する透明素
子を用いて投射画像をシフトする手段と、スクリーン上
で離散的に投射される手段を備えている。図12に投射
表示装置の基本構成を示す。図12において、1は光
源、3は表示用液晶パネルからなる光変調素子、16は
偏光方向制御用液晶パネル、17は水晶板、7は投射レ
ンズ、9はスクリーンである。複屈折効果を有する透明
素子として水晶板17が用いられている。この方法で
は、1フレーム分の画像データを分割してフレームメモ
リに格納し、投射画像をシフトさせる手段と同期させて
画像を表示することにより時分割表示を行っている。さ
らに、光変調素子の画像を離散的にする手段を用い、離
散化した画像を補間するように画像を時系列でシフトさ
せて高解像度の表示を行っている。
As another means for increasing the resolution, there is a method of performing time-division display using one light modulation element. Time-division display is a method of displaying one field (one screen) by displaying a plurality of fields in time series. For example, JP-A-4-
The projection display device described in JP-A-113308 shifts a projected image by using an element for turning the polarization direction of transmitted light in the optical path from the light modulation element to the screen and a transparent element having a birefringence effect. Means and means for discrete projection on the screen. FIG. 12 shows a basic configuration of the projection display device. In FIG. 12, reference numeral 1 denotes a light source, 3 denotes a light modulation element composed of a liquid crystal panel for display, 16 denotes a liquid crystal panel for controlling the polarization direction, 17 denotes a quartz plate, 7 denotes a projection lens, and 9 denotes a screen. A quartz plate 17 is used as a transparent element having a birefringence effect. In this method, one frame of image data is divided and stored in a frame memory, and time-division display is performed by displaying an image in synchronization with a means for shifting a projected image. Further, a high-resolution display is performed by shifting the image in time series so as to interpolate the discretized image by using means for making the image of the light modulation element discrete.

【0007】画像を離散的にする手段には、画素の一部
を遮光して実効的な開口率を低下させる手段と、1画素
に対応したマイクロレンズを用いて集光する手段とがあ
る。画素の一部を遮光する手段は、例えば、各画素に設
けられているスイッチング素子の配線などの配置を工夫
して光の透過領域を減少させることにより、画素の光透
過領域を離散的にしている。一方、1画素に対応したマ
イクロレンズを用いて集光する手段は、画素から出射し
た光を集光することにより、光量を減少させることなく
実質的に画像を離散化している。
As means for making the image discrete, there are a means for lowering the effective aperture ratio by blocking a part of a pixel, and a means for condensing light by using a microlens corresponding to one pixel. Means for shielding a part of the pixel, for example, by devising the arrangement of the wiring of the switching element provided in each pixel to reduce the light transmission area, to make the light transmission area of the pixel discrete I have. On the other hand, the means for condensing light using a microlens corresponding to one pixel condenses the light emitted from the pixel, thereby substantially discretizing the image without reducing the amount of light.

【0008】投射画像をシフトさせる手段には複屈折効
果が利用されている。光学異方性を有する結晶を用い、
常光と異常光の屈折角の相違により画像をスクリーン上
でシフトさせるようにする。ここではTN(ねじれネマ
ティック)液晶を用い直線偏光の光を90度回転させて
複屈折効果を持つ透明素子に対する常光と異常光を切り
替えている。複屈折効果を持つ透明素子に対して垂直に
入射した常光は直進するが、異常光は入射面で所定角度
だけ屈折し、出射面で反対側に同じ角度だけ屈折する。
この効果により、異常光は常光に対して透明素子の厚み
に応じた距離だけシフトすることになる。そこで、画素
ピッチに応じた距離(画素ピッチの1/2)だけシフト
するように透明素子の厚みを設定すれば、離散的に形成
された画像を補間するシフト量を得ることができる。
The means for shifting the projected image utilizes the birefringence effect. Using a crystal with optical anisotropy,
An image is shifted on a screen by a difference in refraction angle between ordinary light and extraordinary light. Here, a TN (twisted nematic) liquid crystal is used to rotate linearly polarized light by 90 degrees to switch between ordinary light and extraordinary light for a transparent element having a birefringence effect. Ordinary light perpendicularly incident on a transparent element having a birefringence effect goes straight, while extraordinary light is refracted by a predetermined angle on the incident surface and refracted by the same angle on the exit surface on the opposite side.
Due to this effect, the extraordinary light is shifted by a distance corresponding to the thickness of the transparent element with respect to the ordinary light. Therefore, if the thickness of the transparent element is set so as to shift by a distance corresponding to the pixel pitch (1/2 of the pixel pitch), a shift amount for interpolating a discretely formed image can be obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記の時分割表示で
は、少なくとも離散的に投射する手段と画像をシフトさ
せる手段としての偏光方向旋回素子及び複屈折効果を有
する透明素子が必要である。偏光方向旋回素子及び複屈
折効果を有する透明素子を1組使用することにより、水
平方向又は垂直方向に2つのフィールドに分割した表示
を行えるが、水平方向又は垂直方向にさらに多くのフィ
ールドに分割して表示させる場合や、水平方向、垂直方
向共に2つのフィールドに分割した表示を行う場合、或
いは水平、垂直方向共にさらに多くのフィールドに分割
して表示させる場合には、偏光方向旋回素子及び複屈折
効果を有する透明素子が複数組必要になってしまい、こ
れら複数の素子構成が複雑になってしまうという問題点
を有している。
In the above-described time-division display, a polarization direction turning element and a transparent element having a birefringence effect as means for projecting at least discretely and means for shifting an image are required. By using one set of the polarization direction rotating element and the transparent element having the birefringence effect, the display can be divided into two fields in the horizontal or vertical direction, but the display can be divided into more fields in the horizontal or vertical direction. When the display is performed in two fields in both the horizontal and vertical directions, or when the display is divided into more fields in both the horizontal and vertical directions, the polarization direction rotating element and the birefringence are used. There is a problem that a plurality of sets of transparent elements having an effect are required, and the configuration of the plurality of elements is complicated.

【0010】また、画像を離散的にする手段として画素
の一部を遮光する方法は、従来の液晶パネルに若干の変
更を加えるだけで容易に作製することが可能であるため
構成が複雑になることはないが、画素の一部を遮光して
光の透過領域を減少させるのであるから、画像が従来の
液晶パネルと比較して暗くなってしまう。
Further, the method of shading a part of the pixel as a means for making the image discrete is easy to produce by simply making a slight change to the conventional liquid crystal panel, so that the structure becomes complicated. However, since a part of the pixel is shielded from light and the light transmission area is reduced, the image becomes darker than a conventional liquid crystal panel.

【0011】また、画像をシフトさせる手段として複屈
折効果を利用しているが、複屈折効果を利用するには光
変調素子からの出射光が直線偏光でなければならない。
自然光を直線偏光に変換するには偏光板が必要である
が、光は偏光板で約60%吸収されてしまい、40%程
度しか透過されない。さらに、偏光方向の旋回手段とし
て液晶素子を用いているので、当該液晶素子での光の透
過率が問題となる。偏光方向旋回手段の液晶素子は、透
明電極が形成された2枚のガラス基板で液晶を挟んで構
成されている。透明電極の光の透過率は1枚当たり90
%程度なので、2枚で80%程度の透過率となる。さら
に、液晶自体及び、ガラス基板、水晶板などの透過率も
考慮すると、偏光方向旋回手段での光の透過率はさらに
低くなり、約65%程度になってしまう。また、水平方
向と垂直方向ともに高解像度化を行なう場合には、偏光
方向旋回手段と水晶板のセットが2組必要となるため、
さらに光の透過率は低下して約40%程度になってしま
う。従って自然光を直線偏光に変換する偏光板及び偏光
方向旋回手段を透過する光の透過率は約15〜20%程
度となってしまい、高解像度化が可能になる反面光の利
用効率が極端に低下して暗い画像しか得られない。
Although the birefringence effect is used as a means for shifting an image, the light emitted from the light modulator must be linearly polarized in order to use the birefringence effect.
To convert natural light into linearly polarized light, a polarizing plate is necessary, but the light is absorbed by the polarizing plate at about 60%, and only about 40% is transmitted. Furthermore, since a liquid crystal element is used as the means for rotating the polarization direction, light transmittance in the liquid crystal element becomes a problem. The liquid crystal element of the polarization direction rotating means is constituted by sandwiching liquid crystal between two glass substrates on which transparent electrodes are formed. The light transmittance of the transparent electrode is 90 per sheet.
%, The transmittance is about 80% for two sheets. Further, in consideration of the transmittance of the liquid crystal itself, the glass substrate, the quartz plate, and the like, the transmittance of light by the polarization direction rotating means is further reduced to about 65%. Further, in the case where high resolution is to be achieved in both the horizontal and vertical directions, two sets of a polarization direction turning means and a quartz plate are required,
Further, the light transmittance is reduced to about 40%. Accordingly, the transmittance of the light passing through the polarizing plate for converting natural light into linearly polarized light and the light passing through the polarization direction rotating means is about 15 to 20%, and the resolution can be increased, but the light use efficiency is extremely reduced. I get only dark images.

【0012】また、光の旋回手段としてTN液晶を用い
ているが、その応答性が問題となる。TN液晶は電圧の
オン・オフにより分子の配向方向を切り替えており、そ
の応答性(切り替え時間)は数ミリ秒である。時分割表
示を行う場合に1フレーム(1/60〜1/30秒)を
複数フィールドで分割すると、1フィールド当たり数〜
十数ミリ秒となるので、TN液晶を用いた場合は偏光方
向の切り替え時間が1フィールド内の数十%を占めるこ
とになってしまう。結果として画像のコントラストが低
下してしまうという問題が生じる。
Although TN liquid crystal is used as the light turning means, its responsiveness becomes a problem. The TN liquid crystal switches the orientation of molecules by turning on and off the voltage, and its response (switching time) is several milliseconds. When one frame (1/60 to 1/30 seconds) is divided into a plurality of fields when performing time-division display, the number of
Since it takes ten and several milliseconds, when the TN liquid crystal is used, the switching time of the polarization direction occupies several tens of% in one field. As a result, there arises a problem that the contrast of the image is reduced.

【0013】本発明は、上述の従来の技術が有する問題
を解決するためになされたものであって、その目的は、
画素数の少ない光変調素子を用いても光の透過率やコン
トラストを低下させずに簡単な構成で時分割表示を行
い、高解像度で画像を表示できる投射型表示装置を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art.
It is an object of the present invention to provide a projection display device that can perform time-division display with a simple configuration without reducing light transmittance and contrast even when a light modulation element having a small number of pixels is used and display an image with high resolution.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の画素
を有する光変調素子で表示される画像を投射手段により
スクリーン上に拡大投射する投射型表示装置において、
光変調素子からスクリーンに至る光路上に位置し、スク
リーン上の画像が複数画素毎に分離されるように、光変
調素子の複数の画素のうち隣接する(i×j)画素から
の出射光をそれぞれの口径内に含む複数の凸レンズを隣
接配置したマイクロレンズアレイと、光変調素子とマイ
クロレンズアレイとの間に位置し、光変調素子からの出
射光を集光させてマイクロレンズアレイに結像させる結
像光学系と、マイクロレンズアレイによりスクリーン上
で分離された画像を補間するように、スクリーン上の画
像投射領域を変更して光変調素子で表示される画像を投
射させる投射領域変更手段とを備え、複数のフィールド
で1フレームを構成する時分割表示を行うことを特徴と
する投射型表示装置によって達成される。
The object of the present invention is to provide a projection display device in which an image displayed by a light modulation element having a plurality of pixels is enlarged and projected on a screen by a projection means.
Light emitted from an adjacent (i × j) pixel among a plurality of pixels of the light modulation element is located on an optical path from the light modulation element to the screen so that an image on the screen is separated into a plurality of pixels. It is located between a micro-lens array in which a plurality of convex lenses included in each aperture are arranged adjacent to each other, and a light-modulating element and a micro-lens array. An image forming optical system, and a projection area changing means for changing an image projection area on the screen to project an image displayed on the light modulation element so as to interpolate an image separated on the screen by the microlens array. And a time-division display in which one frame is composed of a plurality of fields is performed.

【0015】また上記目的は、光源からの光を複数の色
の光に分離する色分離手段と、分離された複数の色の光
をそれぞれ変調する複数の画素を有する複数の光変調素
子と、変調された複数の色の光を合成する色合成手段
と、複数の光変調素子で表示されたカラー画像をスクリ
ーン上に拡大投射する投射手段とを有する投射型表示装
置において、色合成手段からスクリーンに至る光路上に
位置し、スクリーン上の画像が複数画素毎に分離される
ように、光変調素子の複数の画素のうち隣接する(i×
j)画素からの出射光をそれぞれの口径内に含む複数の
凸レンズを隣接配置したマイクロレンズアレイと、色合
成手段とマイクロレンズアレイとの間に位置し、複数の
光変調素子からの出射光を集光させてマイクロレンズア
レイに結像させる結像光学系と、集光手段によりスクリ
ーン上で分離された画像を補間するように、スクリーン
上の画像投射領域を変更して光変調素子で表示される画
像を投射させる投射領域変更手段とを備え、複数のフィ
ールドで1フレームを構成する時分割表示を行うことを
特徴とする投射型表示装置によって達成される。
Further, the above object is to provide a color separating means for separating light from a light source into light of a plurality of colors, a plurality of light modulating elements having a plurality of pixels for respectively modulating the lights of the separated colors, In a projection type display device having a color synthesizing means for synthesizing a plurality of modulated lights of colors and a projection means for enlarging and projecting a color image displayed by a plurality of light modulation elements on a screen, , And adjacent (i × x) of the plurality of pixels of the light modulation element so that the image on the screen is separated into a plurality of pixels.
j) A microlens array in which a plurality of convex lenses each including light emitted from a pixel within its respective aperture are arranged adjacent to each other, and a light emitting device which is located between a color synthesizing means and a microlens array and emits light from a plurality of light modulation elements. An image forming optical system that collects light and forms an image on the microlens array, and an image projection area on the screen is changed and displayed on the light modulation element so as to interpolate the image separated on the screen by the light collecting means. And a projection area changing means for projecting an image to be projected, and performing time-division display in which one frame is composed of a plurality of fields.

【0016】上記投射型表示装置の結像光学系は、複数
のレンズを有し、入射する平行光を平行光として出射さ
せるアフォーカル光学系であることを特徴としている。
また、上記投射型表示装置の投射領域変更手段は、マイ
クロレンズアレイに入射する光の光軸に直交する面内
で、光変調素子に供給されるフィールド信号に同期して
マイクロレンズアレイを所定の移動変化量で移動させる
ことを特徴としている。所定の移動変化量は、光変調素
子の画素ピッチの整数倍に結像光学系の倍率を乗じた量
であることを特徴としている。
The image forming optical system of the projection type display device is characterized in that it is an afocal optical system having a plurality of lenses and emitting incident parallel light as parallel light.
Further, the projection area changing means of the projection type display device sets the micro lens array in a plane orthogonal to the optical axis of the light incident on the micro lens array in synchronization with a field signal supplied to the light modulation element. It is characterized in that it is moved by a movement change amount. The predetermined movement change amount is characterized by an amount obtained by multiplying an integral multiple of the pixel pitch of the light modulation element by a magnification of the imaging optical system.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態による
投射型表示装置を図1乃至図7を用いて説明する。本実
施の形態における投射型表示装置は、表示用液晶ライト
バルブなどの光変調素子の画素数を増やすことなく投射
表示画像を高精細化させるために、スクリーン上で複数
画素ごとに画像を分離する光変調素子の隣接する複数画
素からの出射光をそれぞれの口径内に含む複数の凸レン
ズのマイクロレンズを隣接配置したマイクロレンズアレ
イと、マイクロレンズアレイによりスクリーン上で分離
された画像を補間するように光変調素子による表示画像
を投射する投射領域変更手段とにより、光変調素子から
の出射光を離散的に縮小し、離散的にされた間隙部を補
間することにより時分割表示を行うことを基本としてい
る。そして、光変調素子で表示される画像をマイクロレ
ンズアレイに結像させる結像光学系を備えている点に特
徴を有している。本実施の形態による投射型表示装置で
は、光源、集光光学部品、2次元状に配列された多数の
画素で構成されている表示用液晶ライトバルブなどの光
変調素子、投射レンズなどの従来の投射型表示装置に用
いられている構成部品に加え、光変調素子から投射手段
に至る光路上に、光変調素子に表示された画像をマイク
ロレンズアレイに結像する結像光学系と光変調素子から
の出射光を複数画素ごとに集光し離散的に縮小するマイ
クロレンズアレイを有し、離散的に縮小された間隙部を
光変調素子に供給するフィールド信号に同期させてマイ
クロレンズアレイを入射光軸に直交する面で移動させる
ことにより間隙部画像の補間をして表示画像の多画素化
/高精細化を図っている。さらに本実施の形態における
投射表示装置においては、光変調素子からスクリーンに
至る光路上に光吸収を伴う光学系が存在しないため、多
画素化/高精細化を行っても明るい画像が得られる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A projection type display according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The projection display device according to the present embodiment separates an image into a plurality of pixels on a screen in order to increase the definition of a projected display image without increasing the number of pixels of a light modulation element such as a liquid crystal light valve for display. A microlens array in which microlenses of a plurality of convex lenses including light emitted from a plurality of pixels adjacent to the light modulation element within respective apertures are arranged so as to interpolate an image separated on a screen by the microlens array. Basically, time-division display is performed by discretely reducing the light emitted from the light modulation element and interpolating the discrete gap by means of a projection area changing means for projecting a display image by the light modulation element. And Further, it is characterized in that an image forming optical system for forming an image displayed by the light modulation element on the microlens array is provided. In the projection type display device according to the present embodiment, a light source, a condensing optical component, a light modulation element such as a liquid crystal light valve for display composed of a large number of pixels arranged two-dimensionally, and a conventional light source such as a projection lens. In addition to the components used in the projection display device, an imaging optical system and an optical modulation element for imaging an image displayed on the optical modulation element on a microlens array on an optical path from the optical modulation element to the projection means. Has a micro-lens array that collects the light emitted from each pixel and reduces it discretely for each pixel, and enters the micro-lens array by synchronizing the discretely reduced gap with the field signal supplied to the light modulation element. The gap image is interpolated by moving the image on a plane perpendicular to the optical axis to increase the number of pixels and increase the definition of the display image. Further, in the projection display device according to the present embodiment, since there is no optical system with light absorption on the optical path from the light modulation element to the screen, a bright image can be obtained even if the number of pixels is increased and the definition is increased.

【0018】本実施の形態においては、光変調素子の隣
接する複数画素のそれぞれを4画素とし、当該4画素か
らの出射光を口径内に含む複数の集光光学素子が凸レン
ズである場合について説明する。図1は本実施の形態に
おける投射型表示装置の基本構成図、図2は本実施の形
態において用いられるマイクロレンズアレイの斜視図、
図3及び図4は本実施の形態における光変調素子と凸レ
ンズとの位置関係を示す説明図であり、図3は光変調素
子と凸レンズとの位置関係を示す平面図、図4は光変調
素子から投射レンズ物体面までの光軸に平行な面の図3
A−A’での断面図である。図5は1画面を4つの画像
に分割した場合の投射レンズ物体面での入射光束の位置
関係を示したものである。図6は結像光学系がない場合
の光変調素子とマイクロレンズアレイの位置関係を示す
図であり、図7は結像光学系を挿入した場合の各素子の
位置関係を示す図である。
In this embodiment, a description will be given of a case where each of a plurality of pixels adjacent to the light modulation element is four pixels, and a plurality of light-collecting optical elements including the light emitted from the four pixels within the aperture are convex lenses. I do. FIG. 1 is a basic configuration diagram of a projection display device according to the present embodiment, FIG. 2 is a perspective view of a microlens array used in the present embodiment,
3 and 4 are explanatory views showing the positional relationship between the light modulation element and the convex lens according to the present embodiment, FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship between the light modulation element and the convex lens, and FIG. 4 is a light modulation element. Fig. 3 of the plane parallel to the optical axis from the projection lens to the object plane
It is sectional drawing in AA '. FIG. 5 shows the positional relationship of the incident light beam on the projection lens object plane when one screen is divided into four images. FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between the light modulation element and the microlens array when there is no imaging optical system, and FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between the respective elements when the imaging optical system is inserted.

【0019】図1において、1は光源、2は光源からの
光を平行光に変換するためのコリメート変換レンズ、3
は2次元状に配列された多数の画素で構成されている光
変調素子、4は光変調素子で表示される画像をマイクロ
レンズアレイに結像させる結像光学系、5はマイクロレ
ンズアレイ、6は圧電素子からなるアクチュエータ、7
は投射レンズ、8は投射レンズ7の物体面、9はスクリ
ーンである。マイクロレンズアレイ5は、光変調素子3
から投射レンズ7に至る光路上に配置され、光変調素子
3の4画素に対応して1つの凸レンズが形成されてい
る。結像光学系4は光変調素子3からの光を、対応する
マイクロレンズに入射させるために配置されている。ア
クチュエータ6は、マイクロレンズアレイ5を垂直方向
(紙面上下方向)に振動させるアクチュエータ6a1、
6a2と水平方向(紙面法線方向)に振動させるアクチ
ュエータ6b1、6b2(図示せず)とから構成されて
いる。光変調素子3に供給するフィールド信号に同期さ
せてアクチュエータ6を駆動させることにより、マイク
ロレンズアレイ5に入射する光の光軸に直交する水平/
垂直方向にマイクロレンズアレイ5を移動又は振動させ
ることができるようになっている。
In FIG. 1, 1 is a light source, 2 is a collimating conversion lens for converting light from the light source into parallel light, 3
Is an optical modulation element composed of a number of pixels arranged two-dimensionally, 4 is an imaging optical system for imaging an image displayed by the optical modulation element on a microlens array, 5 is a microlens array, 6 Is an actuator composed of a piezoelectric element, 7
Denotes a projection lens, 8 denotes an object plane of the projection lens 7, and 9 denotes a screen. The micro lens array 5 includes the light modulation element 3
Are arranged on the optical path from to the projection lens 7, and one convex lens is formed corresponding to four pixels of the light modulation element 3. The imaging optical system 4 is arranged to make the light from the light modulation element 3 incident on the corresponding microlens. The actuator 6 includes an actuator 6a1 for vibrating the microlens array 5 in a vertical direction (vertical direction on the paper),
6a2 and actuators 6b1 and 6b2 (not shown) that vibrate in the horizontal direction (the direction normal to the paper surface). By driving the actuator 6 in synchronization with a field signal supplied to the light modulation element 3, a horizontal / horizontal direction orthogonal to the optical axis of light incident on the microlens array 5 is obtained.
The micro lens array 5 can be moved or vibrated in the vertical direction.

【0020】本実施の形態で用いた光変調素子3は、p
oly‐SiTFT(多結晶シリコンをチャネル層に用
いた薄膜トランジスタ)を用いたアクティブ・マトリク
ス方式の液晶ライトバルブである。液晶ライトバルブの
液晶材料には偏光板を必要としない液晶高分子複合体
(Liquid Crystal Polymer C
omposite)を用いている。光変調素子3の画素
数はm×nであり、画素ピッチpは水平、垂直ともに一
般的な値である50μmである。
The light modulation element 3 used in the present embodiment has p
This is an active matrix type liquid crystal light valve using an poly-Si TFT (thin film transistor using polycrystalline silicon for a channel layer). A liquid crystal polymer composite (Liquid Crystal Polymer C) which does not require a polarizing plate is used as a liquid crystal material of a liquid crystal light valve.
omposite). The number of pixels of the light modulation element 3 is m × n, and the pixel pitch p is 50 μm, which is a general value both horizontally and vertically.

【0021】図2に示すマイクロレンズアレイ5は、例
えばイオン交換法を用いて形成される。これは、ある種
のイオンを透明なガラス基板の中に拡散させて屈折率の
異なる層を形成しレンズ効果として利用するものであ
る。このマイクロレンズアレイ5は、4つの画素から出
射した光束をできるだけ多く集光するように設計され1
00μmピッチで形成された多数の凸レンズで構成され
ている。マイクロレンズアレイ5の大きさは光変調素子
3とほぼ同じ大きさで形成できるので、その重量は数グ
ラム程度にすることができる。
The microlens array 5 shown in FIG. 2 is formed by using, for example, an ion exchange method. In this method, certain kinds of ions are diffused into a transparent glass substrate to form layers having different refractive indices and are used as a lens effect. The microlens array 5 is designed to collect as much as possible light beams emitted from four pixels.
It is composed of a number of convex lenses formed at a pitch of 00 μm. Since the size of the microlens array 5 can be formed in substantially the same size as the light modulation element 3, the weight can be reduced to about several grams.

【0022】アクチュエータ6は高歪率圧電セラミック
材料からなる積層型の圧電素子を用いている。アクチュ
エータ6をマイクロレンズアレイ5の側面に接着し、光
変調素子3に供給するフィールド信号に同期させて電圧
を印加することにより、マイクロレンズアレイ5に入射
する光の光軸に直交する水平/垂直方向にマイクロレン
ズアレイ5を移動変化させることができる。
The actuator 6 uses a laminated piezoelectric element made of a high distortion piezoelectric ceramic material. The actuator 6 is adhered to the side surface of the microlens array 5, and a voltage is applied in synchronization with a field signal supplied to the light modulation element 3. The microlens array 5 can be moved and changed in the direction.

【0023】本実施の形態におけるマイクロレンズアレ
イ5とアクチュエータ6により画像をシフトさせ高精細
な画像を表示する動作を図3乃至図5を用いて説明す
る。本実施の形態においては1画面(フレーム)を4つ
の画像(フィールド)に分割して表示する。なお、各マ
イクロレンズの実際の平面形状は図2で示したように4
つの画素全体を口径内に含む矩形状であるが、図3及び
図5の平面図においては各マイクロレンズの位置を明確
にするため実線或いは破線の円形状で各マイクロレンズ
を示している。
The operation of shifting an image by the microlens array 5 and the actuator 6 and displaying a high-definition image in the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, one screen (frame) is divided into four images (fields) and displayed. Note that the actual planar shape of each microlens is 4 as shown in FIG.
Each pixel has a rectangular shape including the entirety of the pixels within its aperture, but in the plan views of FIGS. 3 and 5, each microlens is indicated by a solid or broken circle in order to clarify the position of each microlens.

【0024】さて、第1のフレームの第1のフィールド
では、光変調素子3の画素とマイクロレンズとの相対位
置は図3(a)に示すようになっている。例えばマイク
ロレンズ5aの中心軸は光変調素子3の画素、、
、の交点の位置にあり、画素、、、からの
出射光は1つのマイクロレンズ5aにより集光される。
図4に示すように、光変調素子3の画素及びからの
出射光101、102は、結像光学系4により倒立像と
してマイクロレンズアレイに入射し、マイクロレンズア
レイ5により集光された出射光101’、102’とな
り投射レンズ7に入射する。このとき、投射レンズ7の
物体面8は光変調素子3からの光が略1/4に集光され
た位置とする。投射レンズ7の物体面8での表示画像は
図5(a)に示すように水平/垂直方向にそれぞれ間引
かれた状態、即ち離散的に縮小された状態となる。
Now, in the first field of the first frame, the relative positions of the pixels of the light modulation element 3 and the microlenses are as shown in FIG. For example, the central axis of the micro lens 5a is a pixel of the light modulation element 3,
, And outgoing light from the pixels,... Are collected by one microlens 5a.
As shown in FIG. 4, the outgoing lights 101 and 102 from the pixels of the light modulation element 3 enter the microlens array as an inverted image by the imaging optical system 4, and are emitted by the microlens array 5. The light becomes 101 ′ and 102 ′ and enters the projection lens 7. At this time, the object surface 8 of the projection lens 7 is located at a position where the light from the light modulation element 3 is condensed to approximately 1/4. The display image on the object plane 8 of the projection lens 7 is thinned out in the horizontal and vertical directions as shown in FIG. 5A, that is, discretely reduced.

【0025】次に第2のフィールドでは、フィールド信
号に同期して垂直方向に振動するアクチュエータ6a
1、6a2により、マイクロレンズアレイ5に入射する
光の光軸に直交する面内で垂直方向にマイクロレンズア
レイ5を移動させる。マイクロレンズ5aの中心軸は光
変調素子3の画素、、、の交点の位置、即ち図
3(b)の位置に移動する。ここで図3(a)の位置か
ら図3(b)の位置までのマイクロレンズアレイ5の移
動量は光変調素子3の画素ピッチpと同じ50μmであ
る。このとき、図4に示すように光変調素子3の画素
及びからの出射光101、102は、結像光学系4に
より倒立像としてマイクロレンズアレイ5に入射し、マ
イクロレンズアレイ5により集光されて出射光10
1”、102”となり投射レンズ7に入射する。投射レ
ンズ7の物体面8では図5(b)の位置に集光されてお
り、マイクロレンズアレイ5により第1のフィールドで
離散的に縮小された垂直方向の間隙部が第2のフィール
ドで補間されたことになる。
Next, in the second field, the actuator 6a vibrates in the vertical direction in synchronization with the field signal.
By 1 and 6a2, the microlens array 5 is moved in a vertical direction in a plane orthogonal to the optical axis of the light incident on the microlens array 5. The center axis of the microlens 5a moves to the position of the intersection of the pixels of the light modulation element 3, that is, the position of FIG. Here, the movement amount of the microlens array 5 from the position of FIG. 3A to the position of FIG. 3B is 50 μm, which is the same as the pixel pitch p of the light modulation element 3. At this time, as shown in FIG. 4, the light beams 101 and 102 emitted from the pixels of the light modulation element 3 enter the microlens array 5 as an inverted image by the imaging optical system 4 and are collected by the microlens array 5. Outgoing light 10
1 ”and 102” are incident on the projection lens 7. In the object plane 8 of the projection lens 7, the light is condensed at the position shown in FIG. 5B, and the vertical gaps discretely reduced in the first field by the microlens array 5 are interpolated in the second field. It was done.

【0026】次に第3のフィールドでは、フィールド信
号に同期して水平方向に振動するアクチュエータ6b
1、6b2によりマイクロレンズアレイ5に入射する光
の光軸に直交する面内で水平方向にマイクロレンズアレ
イ5を移動させる。マイクロレンズ5aの中心軸は光変
調素子3の画素、、、の交点の位置、即ち図3
(c)の位置に移動する。ここで図3(b)の位置から
図3(c)の位置までのマイクロレンズアレイ5の移動
量は光変調素子3の画素ピッチpと同じ50μmであ
る。この結果、光変調素子3からの出射光は、投射レン
ズの物体面8で図5(c)の位置に集光されており、マ
イクロレンズアレイ5により第2のフィールドで離散的
に縮小された水平方向の間隙部を第3のフィールドで補
間したことになる。
Next, in the third field, the actuator 6b vibrates in the horizontal direction in synchronization with the field signal.
The microlens array 5 is moved in the horizontal direction within a plane orthogonal to the optical axis of the light incident on the microlens array 5 by the steps 1 and 6b2. The central axis of the microlens 5a is the position of the intersection of the pixels of the light modulation element 3, that is, FIG.
Move to position (c). Here, the amount of movement of the microlens array 5 from the position in FIG. 3B to the position in FIG. 3C is 50 μm, which is the same as the pixel pitch p of the light modulation element 3. As a result, the light emitted from the light modulation element 3 is condensed at the position shown in FIG. 5C on the object plane 8 of the projection lens, and discretely reduced by the microlens array 5 in the second field. This means that the horizontal gap is interpolated in the third field.

【0027】次に第4のフィールドでは、フィールド信
号に同期して垂直方向に振動するアクチュエータ6a
1、6a2によりマイクロレンズアレイ5に入射する光
の光軸に直交する面内で垂直方向にマイクロレンズアレ
イ5を移動させる。マイクロレンズ5aの中心軸は光変
調素子3の画素、、、の交点の位置、即ち図3
(d)の位置に移動する。ここで図3(c)の位置から
図3(d)の位置までのマイクロレンズアレイ5の移動
量は光変調素子3の画素ピッチpと同じ50μmであ
る。この結果、光変調素子3からの出射光は、投射レン
ズ7の物体面8で図5(d)の位置に集光されており、
マイクロレンズアレイ5により第3のフイールドで離散
的に縮小された垂直方向の間隙部、即ち第1のフイール
ドで離散的に縮小された水平方向の間隙部を第4のフイ
ールドで補間したことになる。
Next, in the fourth field, the actuator 6a vibrates in the vertical direction in synchronization with the field signal.
The microlens array 5 is moved in the direction perpendicular to the optical axis of the light incident on the microlens array 5 in the direction 1 and 6a2. The central axis of the microlens 5a is the position of the intersection of the pixels of the light modulation element 3, that is, FIG.
Move to position (d). Here, the movement amount of the microlens array 5 from the position of FIG. 3C to the position of FIG. 3D is 50 μm, which is the same as the pixel pitch p of the light modulation element 3. As a result, the light emitted from the light modulation element 3 is focused on the object plane 8 of the projection lens 7 at the position shown in FIG.
The vertical gaps discretely reduced by the third field by the microlens array 5, ie, the horizontal gaps discretely reduced by the first field, are interpolated by the fourth field. .

【0028】以上の第1、第2、第3及び第4のフィー
ルドによって、1フレーム全ての画像情報が図5(e)
に示すように投射レンズ7の物体面8即ちスクリーン9
で形成され、精細度の低い光変調素子3を用いて精細度
の高い表示が実現できる。
By the first, second, third and fourth fields described above, the image information of all one frame is shown in FIG.
The object plane 8 of the projection lens 7, that is, the screen 9 as shown in FIG.
, And high-definition display can be realized using the light modulation element 3 with low definition.

【0029】次に第2のフレームの第1のフィールドで
は、フィールド信号に同期して水平方向に振動するアク
チュエータ6b1、6b2によりマイクロレンズアレイ
5に入射する光の光軸に直交する面内で水平方向にマイ
クロレンズアレイ5を移動させる。マイクロレンズ5a
の中心軸は光変調素子3の画素、、、の交点の
位置即ち図3(a)の位置に移動する。ここで図3
(d)の位置から図3(a)の位置までのマイクロレン
ズアレイ5の移動量は光変調素子3の画素ピッチpと同
じ50μmである。この結果、光変調素子3からの出射
光は、投射レンズ7の物体面8で図5(a)の位置に集
光され、第1のフレームの第1のフィールドと同じ位置
に戻る。以下第1のフレームと同様に離散的に縮小され
た水平/垂直方向の間隙部を補間することにより、(m
×n)画素を持つ光変調素子3を用いて4×(m×n)
画素を持った高精細度の表示が実現される。
Next, in the first field of the second frame, the actuators 6b1 and 6b2 which vibrate in the horizontal direction in synchronization with the field signal horizontally move in a plane orthogonal to the optical axis of the light incident on the microlens array 5. The micro lens array 5 is moved in the direction. Micro lens 5a
Moves to the position of the intersection of the pixels of the light modulation element 3, that is, the position of FIG. Here, FIG.
The amount of movement of the microlens array 5 from the position (d) to the position in FIG. 3A is 50 μm, which is the same as the pixel pitch p of the light modulation element 3. As a result, the light emitted from the light modulation element 3 is focused on the object plane 8 of the projection lens 7 at the position shown in FIG. 5A, and returns to the same position as the first field of the first frame. Thereafter, by interpolating the discretely reduced horizontal / vertical gaps as in the first frame, (m
× n) 4 × (m × n) using light modulation element 3 having pixels
A high-definition display having pixels is realized.

【0030】ここで、図6及び図7を用いて結像光学系
4の作用を詳細に説明する。まず図1に示したように、
光源1から出射された光はコリメート変換手段2により
コリメート変換され、光変調素子3に入射し、画像信号
に応じた光変調が行われる。光変調素子3で変調された
4画素毎の出射光は、結像光学系4によりマイクロレン
ズアレイ5の各マイクロレンズに入射する。このとき結
像光学系4が挿入されていないと仮定すると図6(a)
に示すように、光変調素子3の所定の4画素からの出射
光のうち平行光でない一部の光が、入射すべきマイクロ
レンズに入射せずに隣接するマイクロレンズに入射して
しまうことになる。その結果、投射レンズ7の物体面8
では、図6(b)に示すように、本来入射すべきマイク
ロレンズによって集光される位置から離れた位置に各画
素の一部が集光され、スクリーン上で本来の表示位置か
ら離れて表示されてしまう。図6(b)は、マイクロレ
ンズアレイ5の図中中央のマイクロレンズで集光される
べき画素の一部が、周囲の隣接するマイクロレンズによ
ってそれぞれ集光されてしまっている状態を示してい
る。このような状態では、スクリーン上で本来表示され
るべき画像と異なる画像が表示されることになるから表
示画像のコントラストが低下してしまうことになる。光
変調素子3からの出射光が理想的な平行光でない場合で
も、本実施の形態のように光変調素子3からマイクロレ
ンズに至る光路上に結像光学系4を配置することによ
り、光変調素子3の4画素からの出射光の全てを所定の
1つのマイクロレンズに入射させることができるように
なる。本実施の形態の結像光学系4は、実像に対して1
対1の倒立像を形成する光学系である。図7(a)は本
実施の形態による結像光学系4を用いた結像の様子を示
す。fはレンズの焦点距離である。光変調素子3からの
出射された平行光は、マイクロレンズアレイ5に平行に
入射させる必要があるので、結像光学系4は少なくとも
2つのレンズを組み合わせて構成されるアフォーカル光
学系を用いている。光変調素子3の4画素から出射され
た光は結像光学系4により、1つのマイクロレンズに入
射する。理想的な平行光でない光変調素子3からの光
は、マイクロレンズに入射する角度がずれるので、マイ
クロレンズで集光される位置がずれる。その結果、図7
(b)に示すように、投射レンズの物体面8では中央の
マイクロレンズで集光される画素は少し広がった形にな
るが、図6(b)に示した、隣接する周囲のマイクロレ
ンズに別の画素の一部が表示されるようなことはないの
で、画像のコントラストを低下させることはない。
Here, the operation of the imaging optical system 4 will be described in detail with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
The light emitted from the light source 1 is collimated by the collimating conversion means 2 and is incident on the light modulation element 3, where the light is modulated according to the image signal. The outgoing light for every four pixels modulated by the light modulation element 3 enters each micro lens of the micro lens array 5 by the imaging optical system 4. Assuming that the imaging optical system 4 is not inserted at this time, FIG.
As shown in (2), a part of the light emitted from the predetermined four pixels of the light modulation element 3 that is not parallel light enters the adjacent microlens without entering the microlens to be incident. Become. As a result, the object plane 8 of the projection lens 7
In FIG. 6B, as shown in FIG. 6B, a part of each pixel is condensed at a position distant from a position where light is originally condensed by a microlens, and is displayed on a screen at a distance from an original display position. Will be done. FIG. 6B shows a state in which some of the pixels to be condensed by the microlens in the center of the microlens array 5 in the figure are condensed by neighboring microlenses. . In such a state, an image different from the image that should be originally displayed on the screen is displayed, so that the contrast of the displayed image is reduced. Even when the light emitted from the light modulation element 3 is not an ideal parallel light, the light modulation can be performed by disposing the imaging optical system 4 on the optical path from the light modulation element 3 to the microlens as in the present embodiment. All of the light emitted from the four pixels of the element 3 can be made incident on one predetermined microlens. The imaging optical system 4 according to the present embodiment
This is an optical system that forms a one-to-one inverted image. FIG. 7A shows a state of imaging using the imaging optical system 4 according to the present embodiment. f is the focal length of the lens. Since the parallel light emitted from the light modulation element 3 needs to enter the microlens array 5 in parallel, the imaging optical system 4 uses an afocal optical system configured by combining at least two lenses. I have. Light emitted from the four pixels of the light modulation element 3 enters one microlens by the imaging optical system 4. The light from the light modulation element 3 which is not an ideal parallel light has a different angle of incidence on the microlens, so that the position where the light is condensed by the microlens is shifted. As a result, FIG.
As shown in FIG. 6B, in the object plane 8 of the projection lens, the pixels condensed by the central microlens take a slightly widened shape. Since a part of another pixel is not displayed, the contrast of the image is not reduced.

【0031】本実施の形態においては、結像光学系4は
1対1の倒立像を形成する光学系であったが、それ以外
にk倍の像を形成する光学系であても、1/k倍の像を
形成する光学系であってもよい。結像光学系4がk倍の
像を形成するのであればマイクロレンズの大きさはk倍
になり、その移動量は光変調素子3の画素ピッチpのk
倍となる。結像光学系4が1/k倍の像を形成するので
あればマイクロレンズの大きさは1/k倍になり、その
移動量は光変調素子3の画素ピッチpの1/k倍とな
る。
In the present embodiment, the imaging optical system 4 is an optical system that forms a one-to-one inverted image. An optical system that forms a k-fold image may be used. If the imaging optical system 4 forms a k-fold image, the size of the microlens becomes k-fold, and the amount of movement is k times the pixel pitch p of the light modulation element 3.
Double. If the imaging optical system 4 forms a 1 / k-fold image, the size of the microlens will be 1 / k times and the amount of movement will be 1 / k times the pixel pitch p of the light modulation element 3. .

【0032】本実施の形態では隣接する4つの画素を時
分割で表示しているが、通常のテレビジョン画像の1フ
レーム期間(1/30msec)程度の短時間内に4つ
のフィールド画像を表示すれば、人間の目はその残像効
果により1枚の高精細な画像として見ることができる。
In this embodiment, four adjacent pixels are displayed in a time-division manner. However, four field images are displayed within a short period of about one frame period (1/30 msec) of a normal television image. For example, human eyes can see a single high-definition image due to the afterimage effect.

【0033】従来の投射型表示装置では光変調素子3の
画素数で決まる解像度でしかスクリーン9上に表示する
ことができなかったが、本実施の形態によれば水平/垂
直解像度を光変調素子3の画素数で決まる解像度のそれ
ぞれ2倍の解像度で表示することが可能となる。画像を
離散的にする手段としてマイクロレンズアレイ5を用い
ているため、光変調素子3からの出射光を遮光させる手
段のように光の利用効率を落とすことはない。また、間
隙部の補間をアクチュエータ6による機械的な振動によ
り行わせているので、偏光板や画像をシフトさせるため
の偏光方向を旋回させる液晶パネル等の光吸収を伴う光
学系が光変調素子3から投射レンズ7に至る光路上に存
在しないため、光の利用効率を低下させずに明るく高精
細な画像を表示できるようになる。また、光変調素子3
からの出射光を結像光学系4を用いてマイクロレンズア
レイ5に入射させるので、スクリーン上で各画素の画像
の一部が他の画素の画像と重ならず、画像のコントラス
トを低下させない拡大表示を行うことができる。
In the conventional projection type display device, it was possible to display on the screen 9 only at a resolution determined by the number of pixels of the light modulation element 3, but according to the present embodiment, the horizontal / vertical resolution is reduced by the light modulation element. It is possible to display at twice the resolution determined by the number of pixels of 3. Since the microlens array 5 is used as a means for making the image discrete, the light use efficiency is not reduced unlike the means for blocking the light emitted from the light modulation element 3. Further, since the interpolation of the gap is performed by mechanical vibration by the actuator 6, an optical system with light absorption, such as a polarizing plate or a liquid crystal panel for rotating the polarization direction for shifting an image, is used for the light modulation element 3. Since it does not exist on the optical path from to the projection lens 7, a bright and high-definition image can be displayed without lowering the light use efficiency. Also, the light modulation element 3
Is emitted to the microlens array 5 using the imaging optical system 4, so that a part of the image of each pixel does not overlap with the image of another pixel on the screen, and the magnification does not lower the contrast of the image. Display can be performed.

【0034】本実施の形態において、光変調素子3の4
画素(2×2画素)に対応した複数のマイクロレンズか
らなるマイクロレンズアレイ5を用いて4つのフィール
ドで1フレームを形成するような構成としたが、9画素
(3×3画素)や16画素(4×4画素)、或いは6画
素(2×3画素)や12画素(3×4画素)など(i×
j)画素に対応した複数のマイクロレンズからなるマイ
クロレンズアレイ5を用いて(i×j)フィールドで1
フレームを形成する構成としてもよい。このとき、アク
チュエータ6によるマイクロレンズアレイ5の1つのフ
ィールド信号に対する水平/垂直方向の移動量Lh、L
vは、複数画素に対応するマイクロレンズの水平方向に
対応する画素数をi、垂直方向に対応する画素数をjと
し、水平方向の画素ピッチをph、垂直方向の画素ピッ
チをpvとしたとき、画素ピッチph、pvの整数倍で ph≦Lh≦(i−1)×ph pv≦Lv≦(j−1)×pv の範囲にある。これは、結像光学系4が1:1の像を形
成する場合である。
In this embodiment, the light modulating element 3
The configuration is such that one frame is formed by four fields using a microlens array 5 composed of a plurality of microlenses corresponding to pixels (2 × 2 pixels), but 9 pixels (3 × 3 pixels) and 16 pixels (4 × 4 pixels), 6 pixels (2 × 3 pixels), 12 pixels (3 × 4 pixels), etc.
j) 1 (i × j) fields using a microlens array 5 composed of a plurality of microlenses corresponding to pixels.
It may be configured to form a frame. At this time, the amount of movement Lh, L in the horizontal / vertical direction with respect to one field signal of the microlens array 5 by the actuator 6
v is the number of pixels corresponding to the horizontal direction of the microlens corresponding to a plurality of pixels is i, the number of pixels corresponding to the vertical direction is j, the pixel pitch in the horizontal direction is ph, and the pixel pitch in the vertical direction is pv. , Ph ≦ Lh ≦ (i−1) × ph pv ≦ Lv ≦ (j−1) × pv, which is an integral multiple of the pixel pitch ph, pv. This is a case where the imaging optical system 4 forms a 1: 1 image.

【0035】また、本実施の形態において、アクチュエ
ータ6は高歪率圧電セラミック材料からなる積層型の圧
電素子を用いたが、光変調素子3に供給するフィールド
信号の周波数に同期させてマイクロレンズアレイ5に入
射する光の光軸に直交する面内でマイクロレンズアレイ
5を光変調素子3の画素ピッチpの整数倍移動変化させ
ることができる手段であればよい。光変調素子3に供給
するフィールド信号の周波数は数10Hz〜数100H
zであるから、アクチュエータ6には電磁アクチュエー
タ、リニアアクチュエータ、ステッピングモータなどを
用いることもできる。
In this embodiment, the actuator 6 uses a laminated piezoelectric element made of a high-strain piezoelectric ceramic material, but the microlens array is synchronized with the frequency of the field signal supplied to the light modulation element 3. Any means capable of moving and changing the microlens array 5 by an integral multiple of the pixel pitch p of the light modulation element 3 within a plane orthogonal to the optical axis of the light incident on the light modulation element 3 may be used. The frequency of the field signal supplied to the light modulation element 3 is several tens Hz to several hundreds H
Because of z, an electromagnetic actuator, a linear actuator, a stepping motor, or the like can be used as the actuator 6.

【0036】また、マイクロレンズアレイ5を振動させ
る代わりに投射レンズ7を移動変化させても同様の効果
を得ることができる。この場合は1つの画面(フレー
ム)を複数の画像(フィールド)に分割した際の各画像
におけるスクリーン9上での画素位置が、集光手段を移
動変化させた場合と異なる。投射レンズ7のどのレンズ
を移動変化させても同一の効果が得られるが、最軽量の
レンズを移動変化させることが望ましく、一般的には後
玉のレンズを移動変化させることが好ましい。
The same effect can be obtained by moving and changing the projection lens 7 instead of oscillating the microlens array 5. In this case, the pixel position on the screen 9 in each image when one screen (frame) is divided into a plurality of images (fields) is different from the case where the light condensing unit is moved and changed. The same effect can be obtained by moving and changing any lens of the projection lens 7, but it is desirable to move and change the lightest lens, and generally it is preferable to move and change the rear lens.

【0037】本実施の形態では複数画素に対応したマイ
クロレンズアレイ5を移動変化させたが、光変調素子の
隣接する複数画素からの出射光をそれぞれの口径内に含
む複数の集光光学素子を隣接配置した集光手段と、集光
手段により離散的にされた投射画像を補間するように投
射領域を変更する手段があればよいので、例えば文献
(佐藤進;液晶を利用した焦点可変レンズ,光技術コン
タクト,Vol32,No.11,p.24〜p.2
8,1994)に開示されているような液晶レンズを利
用し、フィールド信号に同期させて選択的に電圧を印加
してレンズの形成位置を変化させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the microlens array 5 corresponding to a plurality of pixels is moved and changed. However, a plurality of condensing optical elements each including light emitted from a plurality of pixels adjacent to the light modulation element in each aperture are provided. It is sufficient if there is a light condensing means arranged adjacently and a means for changing the projection area so as to interpolate the projection image discrete by the light condensing means. Optical Technology Contact, Vol. 32, No. 11, p.
8, 1994), and a voltage may be selectively applied in synchronization with a field signal to change the lens formation position.

【0038】次に本発明の第2の実施の形態による投射
型表示装置を図8を用いて説明する。本実施の形態のお
ける投射型表示装置は、光変調素子を3個用いてカラー
表示を行うことを特徴としている。図8は本実施の形態
における投射型表示装置の基本構成図である。
Next, a projection type display according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The projection display device according to the present embodiment is characterized by performing color display using three light modulation elements. FIG. 8 is a basic configuration diagram of the projection display device according to the present embodiment.

【0039】図8において、1は光源、2は光源からの
光を平行光に変換するためのコリメート変換レンズ、3
a〜3cは光変調素子、4は結像光学系、5はマイクロ
レンズアレイ、6は圧電素子からなるアクチュエータ、
7は投射レンズ、8は投射レンズの物体面、9はスクリ
ーン、10はダイクロイックプリズムからなる色分離手
段、11はミラー、12はダイクロイックプリズムから
なる色合成手段である。ここでは、カラー表示のために
3個の光変調素子3a〜3cを用いているが、これら光
変調素子からマイクロレンズアレイ5までの光学的距離
は等しく、且つ3個の光変調素子3a〜3cはそれぞれ
対応する画素がスクリーン上で重なるように配置されて
いる。本実施の形態における投射型表示装置の構成は、
色分離/合成手段以外は第1の実施の形態の投射型表示
装置と同様である。
In FIG. 8, 1 is a light source, 2 is a collimating conversion lens for converting light from the light source into parallel light, 3
a to 3c are light modulation elements, 4 is an imaging optical system, 5 is a microlens array, 6 is an actuator composed of a piezoelectric element,
Reference numeral 7 denotes a projection lens, 8 denotes an object surface of the projection lens, 9 denotes a screen, 10 denotes a color separation unit including a dichroic prism, 11 denotes a mirror, and 12 denotes a color combining unit that includes a dichroic prism. Here, three light modulation elements 3a to 3c are used for color display, but the optical distances from these light modulation elements to the microlens array 5 are equal, and the three light modulation elements 3a to 3c are used. Are arranged such that their corresponding pixels overlap on the screen. The configuration of the projection display device in the present embodiment is as follows.
Except for the color separation / synthesis unit, the configuration is the same as that of the projection display device of the first embodiment.

【0040】図8において、光源1から出射した光はコ
リメート変換手段2によりコリメート変換され、色分離
手段10でRGBの3色に分離される。3色に分離され
た光は、緑(Green)の光が光変調素子3aに入射
し、赤(Red)の光が光変調素子3bに入射し、青
(Blue)の光が光変調素子3cに入射して、それぞ
れの画像信号に応じた光変調が行われる。光変調素子3
aから出射したGreenの光は、色合成手段12を透
過しそのまま直進する。Redの光は光変調素子3bか
ら出射して、色合成手段12のRed光を反射する反射
面で反射される。光変調素子3cから出射したBlue
の光は、色合成手段12のBlue光を反射する反射面
により反射される。これら3色の光が色合成手段12で
合成されて1つの画像を形成する。光変調素子3b、3
cは光変調素子3aに対して、対応する画素が鏡像関係
にある。色合成手段12で合成された各光変調素子3a
〜3cの画像は結像光学系4により対応するマイクロレ
ンズに結像される。マイクロレンズに入射した光は集光
され、離散的な画像が得られる。色合成手段12で合成
された各光変調素子3a〜3cの画素とマイクロレンズ
アレイ5の位置関係、及びマイクロレンズアレイ5の動
作は第1の実施の形態と同様であるのでここでは詳細な
説明は省略するが、フィールド信号に同期させて水平/
垂直方向に画素ピッチと同じ距離だけ振動させるように
している。光変調素子3a〜3cと結像光学系4との間
に色合成手段12が位置しているので、結像光学系4の
焦点距離は第1の実施の形態に比較して長くする必要が
ある。
In FIG. 8, the light emitted from the light source 1 is collimated by a collimating conversion means 2 and separated into three colors of RGB by a color separation means 10. The light separated into three colors is such that green (Green) light enters the light modulation element 3a, red (Red) light enters the light modulation element 3b, and blue (Blue) light enters the light modulation element 3c. And light modulation corresponding to each image signal is performed. Light modulation element 3
Green light emitted from a passes through the color synthesizing means 12 and proceeds straight as it is. The red light is emitted from the light modulation element 3b and is reflected by the reflection surface of the color synthesizing unit 12 that reflects the red light. Blue emitted from the light modulation element 3c
Is reflected by the reflecting surface of the color synthesizing unit 12 that reflects the Blue light. These three colors of light are combined by the color combining means 12 to form one image. Light modulation elements 3b, 3
c indicates that the corresponding pixel has a mirror image relationship with the light modulation element 3a. Each light modulation element 3a synthesized by the color synthesis means 12
3c are formed on the corresponding microlenses by the imaging optical system 4. Light incident on the microlens is collected, and a discrete image is obtained. The positional relationship between the pixels of each of the light modulation elements 3a to 3c synthesized by the color synthesizing unit 12 and the microlens array 5 and the operation of the microlens array 5 are the same as in the first embodiment, and will be described in detail here. Is omitted, but the horizontal /
Vibration is made in the vertical direction by the same distance as the pixel pitch. Since the color synthesizing unit 12 is located between the light modulation elements 3a to 3c and the imaging optical system 4, the focal length of the imaging optical system 4 needs to be longer than that of the first embodiment. is there.

【0041】またカラー表示の場合は、光変調素子3a
〜3cとマイクロレンズアレイ5との間に色合成手段1
2を配置するので、各光変調素子3a〜3cからマイク
ロレンズアレイ5までの距離が長くなってしまい、光変
調素子3a〜3cからの出射光が平行光からずれた場合
に問題となってくる。従って、もし本実施の形態の結像
光学系4がなければ、色合成手段12の長さが数cmあ
るので、光変調素子3からの出射光の光軸方向からのず
れ角が10°以下であっても、マイクロレンズアレイ5
に入射するときには光軸からのずれ量は数百μmとな
り、光変調素子3からの出射光の一部は隣接するマイク
ロレンズに入射してしまうことになる。
In the case of a color display, the light modulation element 3a
3c and the microlens array 5
2, the distance from each of the light modulating elements 3a to 3c to the microlens array 5 becomes long, which causes a problem when the light emitted from the light modulating elements 3a to 3c deviates from the parallel light. . Therefore, if the imaging optical system 4 of the present embodiment is not provided, since the length of the color synthesizing unit 12 is several cm, the deviation angle of the light emitted from the light modulation element 3 from the optical axis direction is 10 ° or less. Even if the micro lens array 5
When the light is incident on the micro-lens, the amount of deviation from the optical axis is several hundred μm, and a part of the light emitted from the light modulation element 3 is incident on the adjacent microlens.

【0042】従来の投射型カラー表示装置では各光変調
素子3a〜3cの画素数で決まる解像度でしかスクリー
ン9上に表示することができなかったが、本実施の形態
によれば水平/垂直解像度を光変調素子3a〜3cの画
素数で決まる解像度のそれぞれ2倍の解像度で表示する
ことが可能となる。画像を離散的にする手段としてマイ
クロレンズアレイ5を用いているため、光変調素子3か
らの出射光を遮光させる手段のように光の利用効率を落
とすことはない。また、間隙部の補間をアクチュエータ
6による機械的な振動により行わせているので、偏光板
や画像をシフトさせるための偏光方向を旋回させる液晶
パネル等の光吸収を伴う光学系が色合成手段12から投
射レンズ7に至る光路上に存在しないため、光の利用効
率を低下させずに明るく高精細な画像を表示できるよう
になる。さらに、結像光学系4を用いているために、各
光変調素子3a〜3cとマイクロレンズアレイ5との距
離が長くなったとしても、光変調素子3a〜3cからの
出射光が所定のマイクロレンズにそれぞれ入射すること
ができるので、画像のコントラストを低下させない拡大
カラー表示を行うことができる。
In the conventional projection type color display device, the image can be displayed on the screen 9 only at a resolution determined by the number of pixels of each of the light modulation elements 3a to 3c. Can be displayed at twice the resolution determined by the number of pixels of the light modulation elements 3a to 3c. Since the microlens array 5 is used as a means for making the image discrete, the light use efficiency is not reduced unlike the means for blocking the light emitted from the light modulation element 3. Further, since the interpolation of the gap is performed by mechanical vibration by the actuator 6, an optical system with light absorption such as a polarizing plate or a liquid crystal panel for rotating a polarization direction for shifting an image is provided by the color synthesizing unit 12. Since it does not exist on the optical path from to the projection lens 7, a bright and high-definition image can be displayed without lowering the light use efficiency. Further, since the imaging optical system 4 is used, even if the distance between each of the light modulation elements 3a to 3c and the microlens array 5 becomes long, the light emitted from the light modulation elements 3a to 3c can be a predetermined micro light. Since the light can enter the respective lenses, it is possible to perform enlarged color display without lowering the contrast of the image.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光変調素
子の画素数を増やすことなく投射表示画像の高精細化が
可能である。また、本発明においては、光変調素子から
の出射光を遮光させる手段のように光の利用効率を低下
させることはなく、また、アクチュエータによる機械的
な振動で間隙部の補間をしているので、光変調素子から
投射手段に至る光路上に、偏光板や画像をシフトするた
めの偏光方向を旋回させる液晶パネル等の光吸収を伴う
光学系を配置する必要はなく、光の利用効率を低下させ
ずに明るく高精細な画像を表示することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to increase the definition of a projected display image without increasing the number of pixels of the light modulation element. Also, in the present invention, the light use efficiency is not reduced unlike the means for blocking the light emitted from the light modulation element, and the gap is interpolated by mechanical vibration by the actuator. There is no need to dispose an optical system with light absorption, such as a polarizing plate or a liquid crystal panel that rotates the polarization direction for shifting the image, on the optical path from the light modulation element to the projection means, which reduces the light use efficiency. It is possible to display a bright and high-definition image without causing the image to be displayed.

【0044】また、カラー表示を行わせるための色合成
手段を光変調素子とマイクロレンズアレイとの間に配置
しても、色合成手段とマイクロレンズアレイとの間に結
像光学系を配置するようにしたので、光変調素子からの
平行光でない出射光があったとしても所定のマイクロレ
ンズ以外に入射することがない。従って、スクリーン上
で異なる画像同士が重なってしまうことがないので、画
像のコントラストを低下させない明るい画像を得ること
ができる。
Even if a color synthesizing means for performing color display is arranged between the light modulating element and the microlens array, an image forming optical system is arranged between the color synthesizing means and the microlens array. As a result, even if there is non-parallel light emitted from the light modulation element, it does not enter any part other than the predetermined microlens. Therefore, since different images do not overlap each other on the screen, a bright image without lowering the contrast of the image can be obtained.

【0045】また振動手段である圧電素子等のアクチュ
エータは、数μm〜数10μmの振動振幅、及び数10
Hz〜数100Hzの低い振動周波数で動作するので、
集光手段の移動の切り替え時間を1ミリ秒以下にするこ
とができる。このように十分な応答性を有しているので
画像のコントラストの低下は生じない。
An actuator such as a piezoelectric element as a vibration means has a vibration amplitude of several μm to several tens μm,
Since it operates at a low vibration frequency of Hz to several hundred Hz,
The switching time of the movement of the light collecting means can be set to 1 millisecond or less. Since the responsiveness is sufficient, the contrast of the image does not decrease.

【0046】さらに本発明で使用する光学部品は、ガラ
ス基板上に作成されたマイクロレンズアレイ、及び圧電
素子等のアクチュエータといった簡単な構造で且つ光変
調素子と同等の大きさ(数cm程度)であるから、本発
明の投射型表示装置を従来の表示装置とほぼ同じ大きさ
にすることができる。さらに、より高精細な画像表示を
行わせるために画面の分割数を増やした場合でも、水晶
板とTN液晶パネルを用いた従来の表示装置のように画
面分割数に応じて部品点数が増えるようなことはなく、
装置の大きさは従来の装置とほぼ同じにすることができ
る。また本発明で新たに使用する光学部品は高精度で且
つ安価に製造できるので、装置のコストも従来と殆ど変
わることがない。
Further, the optical component used in the present invention has a simple structure such as a microlens array formed on a glass substrate and an actuator such as a piezoelectric element, and has the same size (about several cm) as the light modulation element. Therefore, the projection type display device of the present invention can be made almost the same size as the conventional display device. Furthermore, even when the number of screen divisions is increased to perform higher-definition image display, the number of parts is increased according to the number of screen divisions as in a conventional display device using a crystal plate and a TN liquid crystal panel. Nothing,
The size of the device can be approximately the same as a conventional device. Further, the optical components newly used in the present invention can be manufactured with high precision and at low cost, so that the cost of the apparatus hardly changes from the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による投射型表示装
置の基本構成図である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態による投射型表示装
置のマイクロレンズアレイの斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a microlens array of the projection display device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態による投射型表示装
置の光変調素子と凸レンズとの位置関係を示す平面図で
ある。
FIG. 3 is a plan view showing a positional relationship between a light modulation element and a convex lens of the projection display device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態による投射型表示装
置の光変調素子から投射レンズ物体面までの光軸に平行
な面の図3A−A’断面での断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a plane parallel to an optical axis from a light modulation element to a projection lens object plane of the projection display device according to the first embodiment of the present invention, taken along the line AA ′ of FIG. 3;

【図5】本発明の第1の実施の形態による投射型表示装
置の1画面を4つの画像に分割したときの投射レンズ物
体面での入射光束の位置関係を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a positional relationship of an incident light beam on a projection lens object plane when one screen of the projection display device according to the first embodiment of the present invention is divided into four images.

【図6】結像光学系がない場合の光変調素子からの出射
光がマイクロレンズに集光する位置を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a position where light emitted from a light modulation element is focused on a microlens when there is no imaging optical system.

【図7】本発明の第1の実施の形態における結像光学系
を用いた場合の光変調素子からの出射光がマイクロレン
ズに集光する位置を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a position where light emitted from a light modulation element is focused on a microlens when the imaging optical system according to the first embodiment of the present invention is used.

【図8】本発明の第2の実施の形態による投射型表示装
置の基本構成図である。
FIG. 8 is a basic configuration diagram of a projection display device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】従来の投射型表示装置の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional projection display device.

【図10】従来の投射型表示装置の構成を示す説明図で
ある。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional projection display device.

【図11】従来の投射型表示装置により投射された画像
の構成を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration of an image projected by a conventional projection display device.

【図12】従来の投射型表示装置の構成を示す説明図で
ある。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 コリメート変換レンズ 3 光変調素子 4 結像光学系 5 マイクロレンズアレイ 6 アクチュエータ 7 投射レンズ 8 投射レンズ7の物体面 9 スクリーン 10 色分離手段(ダイクロイックプリズム) 11 ミラー 12 色合成手段(ダイクロイックプリズム) 13 光供給部 14 光変調素子 15 光学デバイス 16 偏光方向制御用液晶パネル 17 水晶板 Reference Signs List 1 light source 2 collimating conversion lens 3 light modulation element 4 imaging optical system 5 micro lens array 6 actuator 7 projection lens 8 object surface of projection lens 9 screen 10 color separation means (dichroic prism) 11 mirror 12 color synthesis means (dichroic prism) 13) Light supply unit 14 Light modulation element 15 Optical device 16 Liquid crystal panel for controlling polarization direction 17 Quartz plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤曲 啓志 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Keishi Fujimaga

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の画素を有する光変調素子で表示され
る画像を投射手段によりスクリーン上に拡大投射する投
射型表示装置において、 前記光変調素子から前記スクリーンに至る光路上に位置
し、前記スクリーン上の画像が複数画素毎に分離される
ように、前記光変調素子の複数の画素のうち隣接する
(i×j)画素からの出射光をそれぞれの口径内に含む
複数の凸レンズを隣接配置したマイクロレンズアレイ
と、 前記光変調素子と前記マイクロレンズアレイとの間に位
置し、前記光変調素子からの出射光を集光させて前記マ
イクロレンズアレイに結像させる結像光学系と、 前記マイクロレンズアレイにより前記スクリーン上で分
離された画像を補間するように、前記スクリーン上の画
像投射領域を変更して前記光変調素子で表示される画像
を投射させる投射領域変更手段とを備え、 複数のフィールドで1フレームを構成する時分割表示を
行うことを特徴とする投射型表示装置。
1. A projection display device for enlarging and projecting an image displayed by a light modulation element having a plurality of pixels on a screen by a projection means, wherein the projection display apparatus is located on an optical path from the light modulation element to the screen. A plurality of convex lenses including, in their respective apertures, outgoing light from adjacent (i × j) pixels among the plurality of pixels of the light modulation element so that an image on the screen is separated into a plurality of pixels. A microlens array, an imaging optical system located between the light modulation element and the microlens array, and configured to collect light emitted from the light modulation element and form an image on the microlens array; An image displayed on the light modulation element by changing an image projection area on the screen so as to interpolate an image separated on the screen by the microlens array. And a projection area changing means for projecting a projection display device which is characterized in that the time division display of one frame is composed of a plurality of fields.
【請求項2】光源からの光を複数の色の光に分離する色
分離手段と、分離された前記複数の色の光をそれぞれ変
調する複数の画素を有する複数の光変調素子と、変調さ
れた前記複数の色の光を合成する色合成手段と、前記複
数の光変調素子で表示されたカラー画像をスクリーン上
に拡大投射する投射手段とを有する投射型表示装置にお
いて、 前記色合成手段から前記スクリーンに至る光路上に位置
し、前記スクリーン上の画像が複数画素毎に分離される
ように、前記光変調素子の複数の画素のうち隣接する
(i×j)画素からの出射光をそれぞれの口径内に含む
複数の凸レンズを隣接配置したマイクロレンズアレイ
と、 前記色合成手段と前記マイクロレンズアレイとの間に位
置し、前記複数の光変調素子からの出射光を集光させて
前記マイクロレンズアレイに結像させる結像光学系と、 前記集光手段により前記スクリーン上で分離された画像
を補間するように、前記スクリーン上の画像投射領域を
変更して前記光変調素子で表示される画像を投射させる
投射領域変更手段とを備え、 複数のフィールドで1フレームを構成する時分割表示を
行うことを特徴とする投射型表示装置。
2. A color separation means for separating light from a light source into light of a plurality of colors, a plurality of light modulation elements having a plurality of pixels for modulating the lights of the plurality of colors, respectively, A color combining unit that combines the plurality of colors of light, and a projection unit that enlarges and projects a color image displayed by the plurality of light modulation elements on a screen. Light emitted from adjacent (i × j) pixels among a plurality of pixels of the light modulation element is located on an optical path to the screen, so that an image on the screen is separated into a plurality of pixels. A microlens array in which a plurality of convex lenses included in the aperture of the microlens are arranged adjacent to each other; and the microphone is located between the color synthesizing unit and the microlens array to collect light emitted from the plurality of light modulation elements. An image forming optical system for forming an image on the lens array, and an image projection area on the screen is changed and displayed on the light modulation element so as to interpolate an image separated on the screen by the light condensing unit. A projection area changing means for projecting an image to be projected, and performing time-division display in which one frame is composed of a plurality of fields.
【請求項3】請求項1又は2に記載の投射型表示装置に
おいて、 前記結像光学系は、複数のレンズを有し、入射する平行
光を平行光として出射させるアフォーカル光学系である
ことを特徴とする投射型表示装置。
3. The projection type display device according to claim 1, wherein the imaging optical system is an afocal optical system having a plurality of lenses and emitting incident parallel light as parallel light. A projection type display device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】請求項1又は2に記載の投射型表示装置に
おいて、 前記投射領域変更手段は、前記マイクロレンズアレイに
入射する光の光軸に直交する面内で、前記光変調素子に
供給されるフィールド信号に同期して前記マイクロレン
ズアレイを所定の移動変化量で移動させることを特徴と
する投射型表示装置。
4. The projection-type display device according to claim 1, wherein the projection area changing unit supplies the light modulation element to a plane orthogonal to an optical axis of light incident on the microlens array. A projection-type display device, wherein the microlens array is moved by a predetermined movement change amount in synchronization with a field signal to be applied.
【請求項5】請求項4記載の投射型表示装置において、 前記所定の移動変化量は、前記光変調素子の画素ピッチ
の整数倍に前記結像光学系の倍率を乗じた量であること
を特徴とする投射型表示装置。
5. The projection display device according to claim 4, wherein the predetermined movement change amount is an amount obtained by multiplying an integral multiple of a pixel pitch of the light modulation element by a magnification of the imaging optical system. Characteristic projection display device.
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