KR20070022041A

KR20070022041A - Image display apparatus and projection optical system

Info

Publication number: KR20070022041A
Application number: KR1020067023705A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 후지타; 다카노부 오사카; 가즈야 미야가키; 아츠시 다카우라; 마사노리 고바야시; 히로유키 스기모토; 겐지 나미에; 유미 마츠키; 도시아키 도키타
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2007-02-23
Also published as: KR100880282B1

Abstract

화상 표시 장치 및 투사 광학 시스템Image display and projection optical system

화상 표시 장치는 광로 편향 소자의 위치 어긋남에 의한 투사 도트 위치 변동을 억제할 수 있고, 고품질인 화상을 얻을 수 있다. 공간 광 변조 소자(1)는 조명 광원으로부터 빛을 투사함으로써 화상을 표시한다. 투사 광학 시스템(3)은 공간 광 변조 소자(1)에 형성된 화상을 확대하고 투사한다. 광로 편향 소자(2)는 광간 광 변조 소자(1)와 스크린에 형성된 이미지 사이에서 제공되며 그에 따라 스크린 프레임 주기에 따라 광로를 편향시킨다. 광로 편향 소자(2)는 초고속으로 스크린(4)에 투사된 이미지를 위한 광로를 시프트 시켜서 외관상으로 화소의 수를 증가시킨다. 광로 편향 소자(2)는 투사 광학시스템 내부에 배치된다.The image display device can suppress the projection dot position fluctuation due to the positional shift of the optical path deflection element, and can obtain a high quality image. The spatial light modulation element 1 displays an image by projecting light from an illumination light source. The projection optical system 3 enlarges and projects an image formed on the spatial light modulation element 1. The optical path deflecting element 2 is provided between the optical intermodulation element 1 and an image formed on the screen, thereby deflecting the optical path according to the screen frame period. The optical path deflecting element 2 shifts the optical path for the image projected onto the screen 4 at ultrafast speeds, thereby apparently increasing the number of pixels. The optical path deflection element 2 is arranged inside the projection optical system.

공간 광 변조 소자, 광로 편향 소자 Spatial Light Modulation Element, Optical Path Deflection Element

Description

IMAGE DISPLAY APPARATUS AND PROJECTION OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 화상 형성 장치에 관한 것이며, 보다 자세하게는, 프로젝션 디스플레이 등의 전자 디스플레이 장치에 응용 가능한, 화상 정보에 따라 광을 제어 가능한 다수의 화소를 갖는 소형의 화상 표시용 소자를 렌즈로 확대한 화상을 관찰하기 위한 화상 형성 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly, to an image in which a small image display element having a large number of pixels capable of controlling light in accordance with image information, which is applicable to an electronic display apparatus such as a projection display, is enlarged with a lens. An image forming apparatus for observing the same.

화상 정보에 따라 광을 제어 가능한 복수의 화소를 갖는 화상 표시용 소자를 투사 렌즈로 확대한 화상을 표시하는 화상 표시 장치로서는, 프론트 프로젝터, 리어 프로젝터 등의 호칭이 널리 사용되고 있다. As an image display device for displaying an image in which an image display element having a plurality of pixels capable of controlling light in accordance with image information is enlarged with a projection lens, names such as a front projector and a rear projector are widely used.

이 종류의 화상 표시용 소자로서는, CRT, 액정 패널, DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조) 등이 상품 으로서 개발, 사용되고 있으며, 또한 무기 EL, 무기 LED, 유기 LED 등도 연구되고 있다. As this kind of image display element, CRT, liquid crystal panel, DMD (Digital Micro Mirror Device: Trademark: Texas Instruments) are developed and used as a product, and inorganic EL, inorganic LED, organic LED, etc. are also studied. have.

또한, 소형의 화상 표시용 소자를 렌즈로 확대한 화상을 표시하는 것이 아닌, 등배로 관찰하는 화상 표시 장치로서는, 이미 상술의 CRT, 액정 패널, 무기 EL, 무기 LED, 유기 LED 이외에, 플라즈마 디스플레이, 형광 표시관 등이 상품으로서 개발, 사용되고 있고, FED(필드 에미션 디스플레이), PALC(플라즈마 어드레싱 디스플레이)등도 연구되어지고 있다. 이들은 자발광형과 공간 광 변조기형의 2개로 크게 분류되지만, 어느 것이나 광을 제어 가능한 다수의 화소를 갖는 것이다. In addition, as an image display device for observing at a magnification, rather than displaying an image in which a small image display element is enlarged with a lens, a plasma display, in addition to the above-described CRT, liquid crystal panel, inorganic EL, inorganic LED, organic LED, Fluorescent display tubes and the like have been developed and used as products, and FED (field emission display), PALC (plasma addressing display), and the like have also been studied. These are largely classified into two types, a self-luminous type and a spatial light modulator type, but any one has a plurality of pixels capable of controlling light.

이들의 화상 표시 장치의 공통 과제는 고해상도화, 결국은 대화소수화이다. 브로드캐스트의 표시를 목적으로 한 주사선 1000개 정도의 HDTV용의 표시 장치가 이미 상품화되었다. 또한 워크스테이션 컴퓨터의 고해상도 표시를 목적으로 한 주사선 2000개 정도의 개발품이 액정 패널을 이용한 기술로 발표되어 있다. 그러나, 화소수를 증가시키는 것은 액정 패널의 수율을 저하시키고, 또한 개구율이 감소하는 등에 의해, 비용이 증가하거나, 휘도나 콘트라스트(대비)가 저하하거나, 소비 전력이 증가하는 등의 문제를 갖고 있었다. The common problem of these image display apparatuses is high resolution, and eventually, small number of conversations. Display apparatuses for HDTV of about 1000 scanning lines for the purpose of displaying broadcasts have already been commercialized. In addition, about 2,000 scan lines for high-resolution display of workstation computers have been announced using liquid crystal panels. However, increasing the number of pixels lowers the yield of the liquid crystal panel, and also decreases the aperture ratio, resulting in an increase in cost, a decrease in luminance, contrast, or power consumption. .

이들의 문제에 대처하기 위해, 일본 특허 제2939826호 공보, 특허 공개 평 제6-197297호 공보 등에는, 단일의 화상 표시용 소자를 이용하여 2배의 화소수를 갖는 인터레이 (엇갈림) 표시를 하는 화상 표시 장치가 기재되어 있다. 일본 특허 공개 평 제7-36504호 공보에는 단일의 화상 표시용 소자를 이용하여 4배 이상의 화소수를 갖는 표시 장치가 기재되어 있다. 이들은, 화상 표시용 소자로부터 출사한 광로를 시분할로 고속으로 편향시키고, 외관상 화소수를 증대시키는 방법, 소위 화소 시프트 방식이다. 일본 특허 공개 제2002-139792호 공보에는, 화상 전체를 광로 편향 수단에 의해 표시 영역을 배증시키고, 고해상화를 도모하는 기술이 기재되어 있다. In order to cope with these problems, Japanese Patent No. 2939826, Japanese Patent Laid-Open No. 6-197297, and the like, use an image display element having a double image display for interlaced display. An image display apparatus is described. Japanese Patent Laid-Open No. 7-36504 discloses a display device having a pixel number of four times or more by using a single image display element. These are methods of deflecting an optical path emitted from an image display element at high speed by time division and increasing the number of pixels in appearance, a so-called pixel shift method. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-139792 discloses a technique for doubling a display area by means of optical path deflection means to achieve high resolution.

구체적으로 설명하면, 일본 특허 제2939826호 공보에 기재한 투영 표시 장치에서는, 표시 소자로부터 스크린에 이르는 광로의 도중에 투과광의 편광 방향을 선 회할 수 있는 광학 소자와 복굴절 효과를 갖는 투명 소자를 각각 적어도 1개 이상가지고, 표시 소자로 형성된 화상을 투사 광로 속에서 투영 화상을 시프트하는 수단을 설치하고 있다. 게다가 표시 소자의 개구율을 실효적으로 저감시켜, 표시 소자의 각 화소의 투영 영역이 스크린 상에서 이산적으로 투영되는 수단도 더불어 설치하며, 콘트라스트의 향상을 도모하고 있다. Specifically, in the projection display device described in Japanese Patent No. 2939826, at least one optical element capable of turning the polarization direction of transmitted light and a transparent element having a birefringence effect in the middle of the optical path from the display element to the screen are each. Means for shifting the projected image in the projection optical path with at least two or more images formed of the display elements. In addition, the aperture ratio of the display element is effectively reduced, and the means for projecting the projection area of each pixel of the display element discretely on the screen is also provided, and the contrast is improved.

일본 특허 공개 평 제6-197297호 공보에 기재한 액정 프로젝터에서는, 제어회로의 제어에 의해 가변형 프리즘의 유리판의 경사를 변위시키는 구성으로 되어 있고, 유리판이 상측으로 기운 경우에는 광축은 가변형 프리즘을 투과함으로써 소정의 각도만큼 아래쪽으로 굴절되며, 유리판이 아래쪽으로 기운 경우에는 소정의 각도만 상측으로 굴절되어 스크린 상에 투사된다. 즉, 프리즘의 설형 형상을 변화시킴으로써 투사 광학 시스템에의 입사 각도를 미소각 편향하여, 화소 시프트를 할 수 있다. In the liquid crystal projector disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-197297, the inclination of the glass plate of the variable prism is displaced by the control of the control circuit. When the glass plate is tilted upward, the optical axis penetrates the variable prism. As a result, the glass plate is refracted downward by a predetermined angle, and when the glass plate is tilted downward, only the predetermined angle is refracted upward and projected onto the screen. In other words, by changing the cubic shape of the prism, the angle of incidence into the projection optical system can be deflected by a small angle, and the pixel shift can be performed.

제어 회로의 제어를 수직 동기 신호 등과 동기하여 반복 행함으로써, 스크린 상에 투사되는 영상의 세로 방향의 해상도가 향상한다. 일본 특허 공개 제2002-139792호 공보에 기재한 화상 표시 장치에서는, 스크린과 광 편향 수단에 의한 편향 전후에서의 광축의 교점의 변위량이 각 교점을 통과하는 직선 상에서의 투영 화상인 화상 부재의 폭과 일치하도록 설정되고, 복수의 화상 부재를 소정 시간 간격마다 광 편향 수단에 의해 광 편향하는 것으로 전환 표시하는 것을 특징으로 한다. 광변조 소자에 의해 형성된 화상을 광 편향 수단에 의해, 화소수를 증가시키는 것이다. By repeating the control of the control circuit in synchronization with the vertical synchronizing signal or the like, the vertical resolution of the image projected on the screen is improved. In the image display device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-139792, the displacement amount of the intersection point of the optical axis before and after deflection by the screen and the light deflection means is the width of the image member which is a projection image on a straight line passing through each intersection point. It is set so as to correspond, and it is characterized by switching-displaying the some image member by light deflection means by light deflection means at predetermined time intervals. The number of pixels is increased by the light deflecting means for the image formed by the light modulator.

도1은 광로 편향 소자를 이용하여 고속으로 화소를 시프트하고, 의사적으로 화소를 배증화하는 종래의 화상 표시 장치의 투사 광학 시스템에 대한 기본적인 구성을에 도시한다. 도2는 라이트 밸브와 투사 렌즈의 위치 관계를 도시했다. Fig. 1 shows a basic configuration of a projection optical system of a conventional image display apparatus which shifts pixels at high speed by using an optical path deflecting element and pseudomultiplies the pixels. 2 illustrates the positional relationship between the light valve and the projection lens.

도 1에서, 광로 편향 소자(2)는 라이트 밸브(1)와 투사 렌즈(5, 6)을 구비한 투사 광학 시스템 사이에 위치한다. 광로 편향 소자를 통과하는 빛은 스크린(4)에 투사된다. 광로 편향 소자(2)는 표시 화소 피치의 반 피치만큼 시프트시키는 만큼의 각도를 편향하는 기능을 갖고 있다. 이 경우, BF는 투사 광학 시스템의(3)의 투사 렌즈의 백 포커스이며, D는 액정 패널(라이트 밸브(1))과 광 편향 소자(2)의 간격(단, D<BF)이고 , P는 라이트 밸브(1)의 화소 피치이다. In FIG. 1, the optical path deflecting element 2 is located between the light valve 1 and the projection optical system with the projection lenses 5, 6. Light passing through the optical path deflecting element is projected onto the screen 4. The optical path deflecting element 2 has a function of deflecting an angle by shifting by half the pitch of the display pixel pitch. In this case, BF is the back focus of the projection lens of the projection optical system 3, D is the distance between the liquid crystal panel (light valve 1) and the light deflection element 2 (where D <BF), and P Is the pixel pitch of the light valve 1.

광로 편향각은 간격(D)에 대해 매우 미소량이므로, 광로 편향 소자(2)로서는 편향각을 Δθ이 필요하다고 하면, 다음 관계가 성립된다. Since the optical path deflection angle is a very small amount with respect to the interval D, the following relationship is established if the optical deflection element 2 requires a deflection angle Δθ.

tanΔθ≒sinΔθ≒ P/2·D tanΔθ ≒ sinΔθ ≒ P / 2 · D

예를 들어, P= 14 ㎛, D= 30 ㎜이라고 하면, Δθ= 48.1초, 즉Δθ= 0.01336 deg가 된다. 반대로 Δθ가 결정되면, 시프트 량(ΔS)은 P/2= D·sinΔθ으로 계산된다. For example, assuming that P = 14 µm and D = 30 mm, Δθ = 48.1 seconds, that is, Δθ = 0.01336 deg. In contrast, when Δθ is determined, the shift amount ΔS is calculated as P / 2 = D · sinΔθ.

P/2의 값은 D의 값에 비례하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 라이트 밸브(1)와 광로 편향 소자(2)의 위치 관계가 시프트 량(ΔS)에 영향을 주는 것을 알 수 있다. It can be seen that the value of P / 2 is proportional to the value of D. That is, it can be seen that the positional relationship between the light valve 1 and the optical path deflection element 2 affects the shift amount ΔS.

한편, 종래의 화상 표시 장치의 조립 공정에서는 라이트 밸브나 각종 프리즘 부품, 투사 렌즈 등을 투사 장치 패키지에 어셈블리할 때, 조정 공정을 없애고, 부품 공차, 조립 공차를 엄격히 하여 성능을 확보하는 것도 가능하다. 그러나, 부품 적재만으로 성능을 내도록 공차 배분을 하는 것은 부품 비용이나, 그에 따른 비용이 매우 높게 되고, 비현실적이다. On the other hand, in the assembling process of the conventional image display apparatus, when assembling a light valve, various prism parts, a projection lens, and the like into a projection apparatus package, it is also possible to eliminate the adjustment process and to secure the performance by strictly compensating the component tolerance and the assembly tolerance. . However, the allocation of tolerances to achieve performance only by loading parts is very costly and therefore unrealistic.

실제로, 각종 부품 정밀도, 배치 정밀도 등이 있는 정도 허용 범위를 가지고, 최종적으로 물체면에 대응하는 라이트 밸브를 광축 방향으로 이동하는 소위 포커스 조정에 의해, 스크린 상에 투사 화상 성능을 확보시키는 것이 행해지고 있다. 이러한 현상에 있어서, 광로 편향 소자(2)가 종래의 화상 표시 장치와 같이, 투사 렌즈(5)와 라이트 밸브(1) 사이에 배치되어 있는 경우에 대해 검토했다. In practice, the projection image performance is secured on the screen by a so-called focus adjustment that has a tolerance range of various parts accuracy, placement accuracy, and the like, and finally moves the light valve corresponding to the object plane in the optical axis direction. . In this phenomenon, the case where the optical path deflection element 2 is disposed between the projection lens 5 and the light valve 1 as in the conventional image display device has been examined.

예컨대, D= 30 ㎜, P= 14 ㎛, Δθ= 48.1초의 편향각을 갖는 편향 소자를 설정한 경우, 편향 소자의 위치 설정 오차가 ±0.5 ㎜ 정도의 패널의 포커스 조정 범위를 갖게 하면 한다. ±0.5 ㎜은 30 ㎜에 비해서는 이 때, 3.4％의 값이 된다. For example, when a deflection element having a deflection angle of D = 30 mm, P = 14 μm, and Δθ = 48.1 seconds is set, the positioning error of the deflection element should be such that the panel has a focus adjustment range of about 0.5 mm. ± 0.5 mm is a value of 3.4% at this time compared to 30 mm.

따라서, 만약에 편향 소자가 고정된 상태로 패널의 광축 방향의 위치 조정을 행한 경우, 시프트 오차가 7 ㎛에 비해, 3.2％, 즉, 0.22 ㎛의 오차가 생기는 것이 된다. 이 값은 매우 작은 값이지만, 라인 앤드 스페이스 표시 등으로 홀수 도트를 ON으로 할 것인지 짝수 도트를 ON으로 할 것인지로, 선폭이 미묘히 다르고 표시되는 경우 문제가 된다.Therefore, if the position adjustment in the optical axis direction of the panel is performed in a state where the deflection element is fixed, an error of 3.2%, that is, 0.22 占 퐉 is generated as compared with 7 占 퐉. Although this value is very small, there is a problem when the line widths are displayed slightly differently, whether odd dots are turned ON or even dots are turned ON by line and space display or the like.

도 2에서는, 이 문제점을 설명하기 위해 과장하여 표시하고 있다. 라이트 밸브(1) 상의 0의 위치 화소는, 실선으로 그리는 광속으로 광로 편향 소자(2)를 향해, 실선과 파선의 2 방향으로 고속으로 스위칭되어, 마치, "0'"의 위치 화소의 상을 투사 렌즈로 스크린 상에 투사한 것처럼 된다. 화소 시프트 량은 도2에 도시한 A에 해당하는 량이다In FIG. 2, the problem is exaggerated and displayed to explain. The zero position pixel on the light valve 1 is switched at high speed in the two directions of the solid line and the broken line toward the optical path deflection element 2 at the luminous flux drawn by the solid line, so that the image of the position pixel of " 0 " It will be projected on the screen with the projection lens. The pixel shift amount is an amount corresponding to A shown in FIG.

그러나, 라이트 밸브(1)의 초점 정렬에 의해, 파선의 위치에 라이트 밸브(1)가 조정되었다고 하면, 투사 렌즈(5)에서 본 라이트 밸브(1) 상의 화소 시프트 량은 A+Δ의 값이 되며, 화소 시프트 량이 변동해 버리는 것을 알 수 있다. 게다가 화소 시프트하는 시간은 광로 편향 소자(2)의 구동 시간에 의존하고 있기 때문에, 이 시간 내의 표시 누설이 적지 않게 존재하여 이 누설되는 광이 해상도의 열화에 영향을 주고 있었다. 이 열화를 막기 위해, 종래에 있어서는 조명광을 컷트하거나 하였지만 광의 유효 이용의 관점에서는 보다 향상이 요구되고 있으며, 개선의 여지가 있었다. However, if the light valve 1 is adjusted to the position of the broken line by the focus alignment of the light valve 1, the amount of pixel shift on the light valve 1 seen from the projection lens 5 is equal to the value of A + Δ. It can be seen that the pixel shift amount fluctuates. In addition, since the pixel shifting time depends on the driving time of the optical path deflecting element 2, there is little display leakage within this time, and the leaked light affects the deterioration of the resolution. In order to prevent this deterioration, although illumination light was cut in the past, further improvement is calculated | required from the viewpoint of the effective use of light, and there existed room for improvement.

도3은 광로 편향 소자가 투사 광학 시스템과 공간 광변조 소자 사이에 위치하는 종래에 도시하고 있다는 것을 유념하여야 한다.It should be noted that Fig. 3 shows in the prior art that the optical path deflection element is located between the projection optical system and the spatial light modulation element.

본 발명의 일반적인 목적은 상술한 문제를 제거하는 개선되고 유용한 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.It is a general object of the present invention to provide an improved and useful image display apparatus which obviates the above-mentioned problems.

본 발명의 좀 더 구체적인 목적은 광로 편향 소자의 위치 오프셋에 의한 투사 도트 위치 변동을 억제할 수 있고, 고품질인 화상을 얻을 수 있는 화상 표시 장치 및 투사 광학 시스템의 제공을 그 주된 목적으로 한다. A more specific object of the present invention is to provide an image display device and a projection optical system capable of suppressing projection dot position fluctuation caused by the position offset of the optical path deflection element and obtaining a high quality image.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 측면에 따라서, 화상 표시 장치가 제공되며 상기 장치는: 조명 광원; 화상을 표시하는 공간 광변조 소자; 상기 공간 광변조 소자 상에 형성된 화상을 확대하고 투사하는 투사 광학 시스템; 상기 투사 광학 시스템으로 스크린 상에 형성된 화상과 상기 공간 광변조 소자 사이에 있어, 스크린 프레임 주기에 따라 투영 화상의 광로를 편향하는 광로 편향 소자를 포함하고, 상기 광로 편향 소자는 투사 화상의 광로를 고속으로 시프트시키며, 외관상 화소수를 증가시키고, 상기 투사 광학 시스템의 내부에 배치된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided an image display device comprising: an illumination light source; A spatial light modulator for displaying an image; A projection optical system for enlarging and projecting an image formed on said spatial light modulator; And an optical path deflection element between the image formed on the screen by the projection optical system and the spatial light modulator, the optical path deflection element deflecting the optical path of the projection image according to the screen frame period, wherein the optical path deflection element speeds up the optical path of the projection image. Shifts the image quality, increases the number of pixels in appearance, and is disposed inside the projection optical system.

상술한 발명에 따라서, 광축 방향의 촛점 맞춤이 공간 광변조와 광로 편향 소자 사이의 관계를 유지하면서 수행될 수 있다. 그러므로 스크린 상의 화소의 시프트의 양의 변동은 제거될 수 있으며, 보다 선명한 화소가 획득된다. According to the above-described invention, focusing in the optical axis direction can be performed while maintaining the relationship between the spatial light modulation and the optical path deflection element. Therefore, variations in the amount of shift of the pixels on the screen can be eliminated, and sharper pixels are obtained.

본 발명에 따른 화상 표시 장치에 있어서, 상기 광로 편향 소자가 상기 투사 광학 시스템의 조리개 위치 또는 조리개 위치 근방에 배치된다. 게다가, 광로 편향 소자는 반사형의 광로 편향 소자일 수 있다. 대안으로 광로 편향 소자는 검류계 거울일 수도 있다. 대안으로 광로 편향 소자가 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원적으로 배열한 거울 어레이일 수 있다. In the image display device according to the present invention, the optical path deflection element is disposed near the aperture position or the aperture position of the projection optical system. In addition, the optical path deflection element may be a reflective optical path deflection element. Alternatively, the optical path deflection element may be a galvanometer mirror. Alternatively, the mirror array may be a two-dimensional array of mirrors in which the optical path deflecting element is mechanically movable.

본 발명에 따른 광로 편향 소자에서, 적어도 2 조의 광로 편향 소자를 포함하고, 상기 소자 각각은 화소를 상호 직교하는 방향으로 고속으로 시프트 시키도록 한 방향으로 시프트를 행한다. In the optical path deflection element according to the present invention, it includes at least two sets of optical path deflection elements, each of which shifts in one direction to shift the pixels at high speed in directions perpendicular to each other.

본 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 상기 광 편향 소자는 제1 및 제2 광 편향 소자를 포함하고, 제1 편향 소자는 화소를 화소 피치 미만이 되는 시프트 량 만큼 편향시키며, 제2 편향 소자는 화소를 유효 화소 영역에 해당하는 시프트 량 만큼 편향시키며, 그에 따라 외관상 표시 화소수 및 표시 영역을 증가시킨다. In the image display apparatus according to the present invention, the optical deflection element includes first and second optical deflection elements, the first deflection element deflects the pixel by an amount of shift which is less than the pixel pitch, and the second deflection element is the pixel. Is deflected by the shift amount corresponding to the effective pixel area, thereby increasing the number of display pixels and the display area.

본 발명에 또 따른 측면에 따른 화상 표시 장치에서, 상기 장치는: 조명 광원; 광로 편향 소자는 조명 광원 화상을 표시하는 공간 광변조 소자; 상기 공간 광변조 소자 상에 형성된 화상을 확대 투사하는 투사 광학 시스템; 상기 투사 광학 시스템으로 스크린 상에 형성된 화상과 상기 공간 광변조 소자 사이에서 제공되며, 스크린 프레임 주기에 따라 투영 화상의 광로를 편향하며 투사 화상의 광로를 고속으로 시프트 시켜서 외관상 화소수를 증가화시키는 광로 편향 소자를 포함하는 화상 표시 장치에 있어서, 스크린의 종횡비는 상기 광로 편향 소자에 의해 얻어지는 화소 시프트의 량을 세로 및 가로 방향 중 하나에서 복수의 화소수 이상으로 설정하고 또한 세로 및 가로 방향 중 다른 하나에서 배열 화소수 미만으로 설정하여 변화된다. 상기 언급한 발명에 따라서, 광간 광 변조 소자의 효과적인 화상 표시 영역이 고화질 화상을 형성하도록 증가된다. In an image display device according to another aspect of the present invention, the device comprises: an illumination light source; The optical path deflection element comprises: a spatial light modulator for displaying an illumination light source image; A projection optical system that enlarges and projects an image formed on the spatial light modulator; An optical path deflection provided between the image formed on the screen by the projection optical system and the spatial light modulation element, and deflecting the optical path of the projection image according to the screen frame period and shifting the optical path of the projection image at high speed to increase the apparent number of pixels In an image display device including an element, the aspect ratio of the screen sets the amount of pixel shift obtained by the optical path deflecting element to be equal to or more than a plurality of pixels in one of the vertical and horizontal directions, and also in the other of the vertical and horizontal directions. It is changed by setting less than the number of array pixels. According to the above-mentioned invention, the effective image display area of the inter-optic light modulation element is increased to form a high quality image.

상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 화상이 외관상 서로 겹쳐지는 표시 스크린 중앙 부분에서, 외관상 중앙 부분의 화소 밀도가 증가하도록 화소의 시프트 량은 화소 피치 이하만큼 증가된다.In the image display apparatus according to the above-mentioned invention, in the display screen center portion where the images overlap each other in appearance, the shift amount of pixels is increased by pixel pitch or less so that the pixel density of the appearance center portion increases.

추가로, 상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 다중 스크린 표시가 상기 광로 편향 소자에 의해 얻어지는 화소 시프트 량을 화소 시프트 방향으로 화소 배열폭보다 크게 함으로써 수행된다. Further, in the image display device according to the above-mentioned invention, multi-screen display is performed by making the pixel shift amount obtained by the optical path deflection element larger than the pixel array width in the pixel shift direction.

상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 적어도 2 조의 광로 편향 소자를 포함하고, 상기 소자 각각은 화소를 상호 직교하는 방향으로 고속으로 시프트 시키도록 한 방향만 시프트를 행한다. In the image display apparatus according to the above-mentioned invention, it includes at least two sets of optical path deflection elements, each of which shifts in only one direction so as to shift the pixels at high speed in directions perpendicular to each other.

상기 언급한 발명에 따른 화상 표시 장치에서, 상기 광로 편향 소자는 제1 및 제2 광로 편향 소자를 포함하고, 제1 편향 소자는 화소를 화소 피치 미만이 되는 시프트 량 만큼 편향시키며, 제2 편향 소자는 화소를 유효 화소 영역에 해당하는 시프트 량 만큼 편향시키며, 그에 따라 외관상 표시 화소수 및 표시 영역을 증가시킨다.In the image display apparatus according to the above-mentioned invention, the optical path deflection element includes first and second optical path deflection elements, and the first deflection element deflects the pixel by a shift amount less than the pixel pitch, and the second deflection element Deflects the pixel by the shift amount corresponding to the effective pixel area, thereby increasing the number of display pixels and the display area in appearance.

추가로, 본 발명의 또 다른 측면에 따라서 공간 광변조 소자로 광변조된 광을 피투사면에 투사하는 투사 광학 시스템이 제공되며, 상기 시스템은: 다수의 렌즈; 광로 편향 소자; 상기 광로 편향 소자를 구동시키는 구동부를 포함하며, 상기 광로 편향 소자는 공간 광변조 소자측의 렌즈와 피투사면측의 렌즈 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라서, 반사형 광로 편향 소자가 광학 시스템에서 제공되며, 이는 광로가 접혀지는 구조에 적합한 컴팩트한 구조를 달성한다. Further according to another aspect of the present invention, there is provided a projection optical system for projecting light modulated light with a spatial light modulator onto a projected surface, the system comprising: a plurality of lenses; Optical path deflection element; And a driving unit for driving the optical path deflection element, wherein the optical path deflection element is provided between the lens on the spatial light modulation element side and the lens on the projection surface side. According to the present invention, a reflective optical path deflection element is provided in an optical system, which achieves a compact structure suitable for a structure in which an optical path is folded.

상기 언급한 발명에 따른 투사 광학 시스템에서은 조리개 부재를 추가로 포함하고, 상기 광로 편향 소자는 상기 조리개 부재에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 한다. 대안으로 상기 언급한 발명에 따른 기재한 투사 광학 시스템은 조리개 부재를 추가로 포함하고, 상기 광로 편향 소자는 상기 조리개 부재에 설치되는 것을 특징으로 한다. The projection optical system according to the above-mentioned invention further comprises an aperture member, wherein the optical path deflection element is provided adjacent to the aperture member. Alternatively, the projection optical system described according to the above-mentioned invention further comprises an aperture member, and the optical path deflection element is installed in the aperture member.

상기 언급한 발명에 따른 투사 광학 시스템에서, 상기 광로 편향 소자는 거울 및 상기 거울을 구동하는 구동부를 포함하며, 상기 구동부에 의해 상기 거울의 거울면과 광축의 경사 각도를 변화시킴으로써 광의 투사 방향을 편향하는 것을 특징으로 한다. 상기 거울의 경사각은 적어도 2축 방향으로 변화할 수 있다. In the projection optical system according to the above-mentioned invention, the optical path deflecting element includes a mirror and a driving part for driving the mirror, and the driving part deflects the projection direction of light by changing the inclination angle of the mirror surface of the mirror and the optical axis. Characterized in that. The tilt angle of the mirror may vary in at least two axes.

상술한 발명에 따른 투사 광학 시스템에 있어서, 상기 광로 편향 소자는 2개의 광로 편향 소자에 의해서 광로가 편향되는 방향이 상호 직교하도록 배열된 2개의 광로 편향 소자를 포함한다. In the projection optical system according to the above-described invention, the optical path deflection element comprises two optical path deflection elements arranged such that directions in which the optical paths are deflected by two optical path deflection elements are perpendicular to each other.

추가로, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 화상 표시 장치에 있어서 상기 장치는: 상술한 투사 광학 시스템; 및 공간 광변조 소자에 빛을 투사하는 조명 광원을 포함한다.Further, in an image display apparatus according to another aspect of the present invention, the apparatus includes: the projection optical system described above; And an illumination light source for projecting light onto the spatial light modulator.

본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 이사의 상세한 설명으로부터 명백하여 질 것이다.Further objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the director in conjunction with the accompanying drawings.

도1은 종래의 화상 표시 장치의 투사 광학 시스템의 기본 구조를 도시한 도면. 1 is a diagram showing a basic structure of a projection optical system of a conventional image display apparatus.

도2는 라이트 밸브와 투사 렌즈 사이의 위치 관계를 도시하는 도면.2 is a diagram showing a positional relationship between a light valve and a projection lens.

도3은 투사 광학 시스템과 공간 광변조 소자 사이에 배치된 광로 편향 소자의 종래의 구조를 도시한 도면. Figure 3 shows a conventional structure of an optical path deflecting element disposed between a projection optical system and a spatial light modulator.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시에서 제공되는 투사 광학 시스템을 도시한 도면. Figure 4 shows a projection optical system provided in an image display according to the first embodiment of the present invention.

도4B는 광로 편향 소자에 의해 광로 편향을 상태를 도시한 도면.Fig. 4B is a diagram showing an optical path deflection state by the optical path deflection element.

도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시에서 제공되는 투사 광학 시스템을 도시한 도면.Fig. 5 shows a projection optical system provided in an image display according to a second embodiment of the present invention.

도6은 광축 방향에서 본 광로 편향 소자 및 조리개 부재를 도시한 도면Fig. 6 shows an optical path deflection element and an aperture member seen in the optical axis direction;

도7은 화소 피치와 같거나 작은 시프트 량으로 외관상 해상화 표시를 수행하는 광로의 경로를 도시한 도면.Fig. 7 is a diagram showing a path of an optical path for performing an apparent resolution display with an amount of shift equal to or less than the pixel pitch.

도8은 시프트 방향으로 스크린 크기 이하의 양만큼 시프트 함으로써 스크린 크기를 증가시키는 광로의 상태를 도시한 도면.Fig. 8 is a diagram showing a state of an optical path for increasing the screen size by shifting by an amount less than or equal to the screen size in the shift direction.

도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면. Fig. 9 is a view for explaining a shift operation performed in the image display device according to the fourth embodiment of the present invention.

도10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면. Fig. 10 is a view for explaining a shift operation performed in the image display device according to the fifth embodiment of the present invention.

도11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면. Fig. 11 is a view for explaining a shift operation performed in the image display device according to the sixth embodiment of the present invention.

도12는 검류계 거울에 의해 반사된 빛의 편향 방향이 2 방향 사이에서 전환되는 상태를 도시한 도면.Fig. 12 shows a state in which the deflection direction of light reflected by the galvanometer mirror is switched between two directions.

도13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수생되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.Fig. 13 is a diagram for explaining a shift operation aquatic in the image display device according to the ninth embodiment of the present invention.

도14A는 본 발명의 제11 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.Fig. 14A is a diagram for explaining a shift operation performed in the image display device according to the eleventh embodiment of the present invention.

도14B는 도14A의 점선 원형 부의 확대도.Fig. 14B is an enlarged view of the dotted circular portion in Fig. 14A.

도15A는 본 발명의 제12 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.Fig. 15A is a diagram for explaining a shift operation performed in an image display device according to a twelfth embodiment of the present invention.

도15B는 도15A의 점선 원형 부의 확대도.Fig. 15B is an enlarged view of the dotted circular portion in Fig. 15A.

도16A은 본 발명의 제13 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수생되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.Fig. 16A is a diagram for explaining a shift operation aquatic in the image display device according to the thirteenth embodiment of the present invention.

도16B는 도16A의 점선 원형 부의 확대도.Figure 16B is an enlarged view of the dotted circular portion in Figure 16A.

도17은 본 발명의 제14 실시예에 따른 화상 표시 장치에서 수행되는 시프트 동작을 설명하기 위한 도면.Fig. 17 is a view for explaining a shift operation performed in the image display device according to the fourteenth embodiment of the present invention.

도18은 본 발명의 제15 실시예에 따른 화상 표시 장치의 광학 시스템을 도시한 도면.Figure 18 illustrates an optical system of an image display device according to a fifteenth embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치를 도 4A 및 도4B를 참고하여 설명한다. 일부는 도1에 도시된 것의 일부와 동일하다는 것을 염두에 두어야 한다. 1 내지 3은 동일한 도면 부호가 부여되었다. Hereinafter, an image display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. It should be noted that some are identical to some of those shown in FIG. 1 to 3 are given the same reference numerals.

도4A에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치(10)는:조명 광원(도시하지 않음); 화상을 표시하는 공간 광변조 소자로서의 라이트 밸브(1); 라이트 밸브(1) 상에 형성하는 화상 신호에 따라 광로를 편향하는 광로 편향 소자(2); 및 투사 광학 시스템(3)을 포함한다. 상기 광로 편향 소자(2)는 투사 광학 시스템(3)의 내부에 배치되어 있다. As shown in Fig. 4A, the image display apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention comprises: an illumination light source (not shown); A light valve 1 as a spatial light modulator for displaying an image; An optical path deflection element 2 for deflecting the optical path in accordance with an image signal formed on the light valve 1; And projection optical system 3. The optical path deflecting element 2 is arranged inside the projection optical system 3.

투사 광학 시스템(3)는 액정이나 반사형 도트 매트릭스 액정이나 디지털 마이크로 거울 디바이스 등의 공간 광변조 소자로 광변조된 광을 피투사면(스크린 등)에 투사하는 광학 시스템로서, 복수의 렌즈, 조리개, 거울, 프리즘, 편광 변환 광학 시스템, 조명 광학 시스템 등으로 이루어진다. 또한 투사 광학 시스템(3)의 구성은 도4A 및 도4B에 기재한 구성에 한정되지 않고 일반적으로 투사 광학 시스템라고 불리는 것을 포함한다. 특히 프로젝션 디스플레이 등으로 사용되는 투사 광학 시스템으로서 광로가 되접어 꺾인 형태의 투사 광학 시스템이 일반적으로 알려져 있지만, 상기 투사 광학 시스템도 본 발명에 따른 투사 광학 시스템에 포함된다. The projection optical system 3 is an optical system for projecting light modulated by a spatial light modulator such as a liquid crystal, a reflective dot matrix liquid crystal or a digital micromirror device onto a projection surface (such as a screen), and includes a plurality of lenses, apertures, It consists of a mirror, a prism, a polarization conversion optical system, an illumination optical system, and the like. In addition, the configuration of the projection optical system 3 is not limited to the configuration described in FIGS. 4A and 4B and includes what is generally called a projection optical system. In particular, a projection optical system in which an optical path is folded back is generally known as a projection optical system used for a projection display or the like, but the projection optical system is also included in the projection optical system according to the present invention.

도4A 및 도4B에 기초하여, 본 실시예에 따른 화상 표시 장치의 동작을 설명한다. 라이트 밸브(1)상의 각각의 화상 위치(f1, f2, f3)는 투사 광학 시스템(3)에 의해 반전하여 위치(f'1, f'2, f'3)에서 스크린면(4)에 투사된다. 본 실시예에서, 렌즈 배열은 투사 광학 시스템(3)이 공간상을 연결하지 않고 스크린 면에서 도립상을 형성시키는 경우이다. 4A and 4B, the operation of the image display device according to the present embodiment will be described. Each image position f1, f2, f3 on the light valve 1 is inverted by the projection optical system 3 and projected onto the screen surface 4 at positions f'1, f'2, f'3. do. In the present embodiment, the lens arrangement is a case where the projection optical system 3 forms an inverted image on the screen surface without connecting the spatial image.

투사 광학 시스템(3)는 설계에도 따르지만, 많은 경우에 조명광의 반사광을 효율적으로 받아들이고 투사 스크린에서의 조도 균일성을 확보하기 위해 물체면(라이트 밸브(1)면) 상에 위치하는 텔레센트릭 광학 시스템이 많이 채용되고 있다. 텔레센트릭 광학 시스템에서, 라이트 밸브(1) 상의 각 화상 위치로부터의 주광선은 상호 평행이 된다. 이러한 광학 시스템에서는, 발산적으로 넓어진 광속을 제1 단계 광학 시스템에 의해 수속시키고, 렌즈계 내부에서는 라이트 밸브(1)로부터의 반사 발산 광속보다 작은 각도로 굴절된 광로를 통과하여, 광학 시스템 출사측 최종면으로부터 나간 광속을 스크린면(4) 상에 결상시키고 있다. The projection optical system 3 also depends on the design, but in many cases telecentric optics located on the object plane (light valve 1 plane) in order to efficiently receive the reflected light of the illumination light and ensure illuminance uniformity on the projection screen. Many systems are employed. In the telecentric optical system, the chief rays of light from each image position on the light valve 1 are parallel to each other. In such an optical system, the divergently expanded luminous flux is converged by the first-stage optical system, and the lens system passes through the optical path refracted at an angle smaller than the reflected divergent luminous flux from the light valve 1, so that the optical system exit side The light beam which exited from the surface is imaged on the screen surface 4.

즉, 투사 장치에 채용되어 있는 종래의 텔레센트릭 투사 광학 시스템에서는, 광학 시스템의 내부에서의 광선이 진행하는 각도가, 물체면 상(라이트 밸브(1) 상)의 화상 정보(화소 위치 정보)로써 대응한다. That is, in the conventional telecentric projection optical system employed in the projection apparatus, the angle of the light ray traveling inside the optical system is the image information (pixel position information) on the object plane (on the light valve 1). To respond.

도4A는 내부에 거의 평행이 되는 광로를 그리는 투사 광학 시스템(3)의 개략도를 도시하고 있다. 도4B는 광로 편향 소자(2)로 광로를 편향시키는 모습을 도시 한다. 4A shows a schematic diagram of a projection optical system 3 that draws an optical path that is nearly parallel inside. 4B shows a state in which the optical path is deflected by the optical path deflecting element 2.

광로는 광학 시스템의 내부에서 미소 각도만큼 광로를 편향하여, 스크린면(4) 상에서 원하는 화소 시프트(시프트 량Δ)를 행한다. 화소 시프트 방향은 수평 방향, 수직 방향, 및 수평 및 수직 방향을 조합시킨 방향 및 경사 방향 중 한 방향이다, 상기 화소 시프트에 의해 고해상화가 도모된다. The optical path deflects the optical path by a minute angle inside the optical system, and performs a desired pixel shift (shift amount Δ) on the screen surface 4. The pixel shift direction is one of a horizontal direction, a vertical direction, a direction in which the horizontal and vertical directions are combined, and an inclination direction. High resolution is achieved by the pixel shift.

투사 광학 시스템(3)같이 텔레센트릭 광학 시스템을 채용한 다수의 투사형 표시 장치에서, 라이트 밸브(1) 상의 화소 위치 정보는 광로 내에서의 주광선의 각도 정보로서 대응하는 것이 가능하다. 광학 시스템 내부에 종래로부터 있는 광로 편향 소자(2)를 배치함으로써, 종래로부터 있는 구동 방법을 적용함으로써 용이하게 화소 시프트를 실현할 수 있고, 고선명, 고해상인 화상을 얻는 것이 가능해진다. 다른 이점으로서는, 라이트 밸브(1)의 위치 조정에 의한 화소 시프트 량의 변화가 종래 기술보다 작아진다는 점이다. 이것은, 투사 광학 시스템(3)로 광로가 거의 평행이 되는 위치에 광로 편향 소자(2)를 배치한 경우에 가장 효과가 있다. In many projection display devices employing a telecentric optical system such as the projection optical system 3, the pixel position information on the light valve 1 can correspond as the angle information of the chief ray in the optical path. By arranging the conventional optical path deflection element 2 inside the optical system, the pixel shift can be easily realized by applying the conventional driving method, and it becomes possible to obtain a high definition and high resolution image. Another advantage is that the change in the pixel shift amount due to the position adjustment of the light valve 1 is smaller than in the prior art. This is most effective in the case where the optical path deflecting element 2 is disposed at the position where the optical path is substantially parallel in the projection optical system 3.

도시하지 않았지만, 화상 표시 장치(10)는 그 외에, 효율적으로 조명광을 라이트 밸브(1)로 유도하는 조명 광학 시스템나, 컬러 화상을 얻기 위해 작상계 등을 갖고 있다. 단일의 패널[라이트 밸브(1)]에 R, G, B 컬러 조명광을 시간 순차로 조명하여, 사람의 시각 상에서는 RGB의 표시 전환이 판별할 수 없을 정도로 고속으로 전환하고, 컬러 화상을 형성시키는 소위 컬러 시켄셜 방식을 채용할 수 있다. Although not shown, the image display apparatus 10 has an illumination optical system which guides illumination light to the light valve 1 efficiently, and an imaging system etc. in order to acquire a color image. So-called R, G, and B color illumination light are sequentially illuminated on a single panel (light valve 1), so that the display of RGB can be switched at a high speed so that the display switching of RGB cannot be discriminated and a color image is formed. It is possible to adopt a color semantic method.

또한, R, G, B 각 색에 대응한 라이트 밸브(1)에 RGB 광을 각각 조사하여, 다이클로익 프리즘 등으로 합성한 화상을 화소를 어긋나게 하여 확대 투사하는 방 식으로 하여도 좋다. 본 실시예에 따른 화상 표시 장치(10)에 적용할 수 있는 조명 광원으로서는, 할로겐 램프, 크세논 램프, 메탈 할로겐화물 램프, 초고압 수은 램프 등이 있다. 또한, LED 램프, LD 등의 단색광도 적용 가능하다. 고광도인 백색 LED 등도 조명 광원으로서 적용하여도 좋다. Alternatively, the light valve 1 corresponding to each of the R, G, and B colors may be irradiated with RGB light to enlarge and project the image synthesized with a dichroic prism or the like by shifting pixels. Examples of the illumination light source that can be applied to the image display device 10 according to the present embodiment include a halogen lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, and the like. Moreover, monochromatic light, such as LED lamp and LD, is also applicable. A high brightness white LED or the like may also be applied as an illumination light source.

고효율인 조명 효율을 얻을 수 있도록 조명 광학 시스템을 탑재하여도 좋다. 조명 광학 시스템의 구체예로서는, 초고압 수은 램프 등, 광원 근방에 배치된 반사경(광원과 일체로 되어있음)이 있다. An illumination optical system may be mounted to obtain high efficiency lighting efficiency. As a specific example of the illumination optical system, there is a reflector (integrated with a light source) disposed near a light source, such as an ultrahigh pressure mercury lamp.

반사경에 의해 반사되어 지향성을 갖는 광속을 인터그레이터(integrator) 광학 시스템(플라이 아이 렌즈 쌍)이라 불리는 조도 균일화 수단에 의해 패널면 상에 균일한 조명 분포를 얻을 수 있도록 조명 광학 시스템을 탑재하여도 좋다. The illumination optical system may be mounted so that the light beam reflected by the reflector and having directivity can obtain a uniform illumination distribution on the panel surface by means of illuminance equalization means called an integrator optical system (fly eye lens pair). .

또한, 적용할 수 있는 라이트 밸브(1)로서, 투과형 액정 패널, DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조) 패널 등이 있다. 도시하지 않았지만, 반사형 타입의 액정 라이트 밸브를 이용하는 경우는, 편광빔 분할기(PBS)로 조합한 조명 광로와 투사 광로의 분리 수단을 이용하는 등으로보다 효율 좋은 조명이 가능해진다. Moreover, as a light valve 1 which can be applied, a transmissive liquid crystal panel, a DMD (digital micromirror device: a registered trademark: the Texas Instruments company) panel, etc. are mentioned. Although not shown, in the case of using the reflection type liquid crystal light valve, more efficient illumination can be achieved by using an illumination light path and a projection light path separating means combined with a polarizing beam splitter PBS.

DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스톨멘트사 제조) 패널을 라이트 밸브로서 탑재하는 경우에는, 경사 입사 광학 시스템나, 전반사 프리즘을 사용한 광로 분리 등이 채용된다. 편광 의존성이 없는 라이트 밸브를 이용하는 경우에는, 광로 편향 소자(2)로서 검류계 거울나, 미소 마이크로 거울 어레이 등을 이용하는 것이 광 이용 효율의 관점에서 적합하다. 이와 같이, 라이트 밸 브(1)의 종류에 따라 적절한 광학 시스템을 채용하면 좋다. When mounting a DMD (Digital Micromirror Device: Trademark: Texas Instruments Inc.) panel as a light valve, an oblique incidence optical system, optical path separation using a total reflection prism, and the like are employed. In the case of using a light valve having no polarization dependency, it is suitable to use a galvanometer mirror, a micro micro mirror array, or the like as the optical path deflection element 2 from the viewpoint of light utilization efficiency. In this manner, an optical system suitable for the type of the light valve 1 may be employed.

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명한다. 제2 실시예서는, 제1 실시예의 구성에 추가로, 광로 편향 소자(2)를 도5에 도시한 투사 광학 시스템(3)의 조리개 위치 또는 조리개 위치 근방에 배치된다. Next, an image display device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, the optical path deflecting element 2 is disposed near the aperture position or the aperture position of the projection optical system 3 shown in FIG.

도6은 투사 광학 시스템(3)에서 조리개 위치에 배치한 조리개 부재(8)를 도시한다. 도6에 도시한 바와 같은 조리개 부재(8)를 사용함으로써, 조리개 위치와 광로 편향 소자를 배치하는 위치가 일치한다. 도6에 도시하는 조리개의 형태는 어디까지나 하나의 실시예이며 조리개는 원형에 제한되지 않는다. 예를 들어, 스크린 사이즈에 대응한 구형 개구라도 좋고, 타원 개구라도 좋다.6 shows the aperture member 8 placed in the aperture position in the projection optical system 3. By using the diaphragm member 8 as shown in FIG. 6, the diaphragm position and the position where the optical path deflection element is arranged coincide. The form of the aperture shown in Fig. 6 is only one embodiment, and the aperture is not limited to the circle. For example, it may be a spherical opening corresponding to the screen size, or may be an elliptic opening.

라이트 밸브(1) 상의 모든 화소부터의 광속이 광로 편향 소자(2)의 투과면 유효 영역 내가 되므로, 광로 편향 소자(2)의 면내의 변동(광로 편향 각도의 위치 변동 등)의 영향을 거의 받지 않게 된다. 광로 편향 소자를 투사 렌즈와 라이트 밸브 사이에 배치하는 종래 기술에서는, 도 4A에 도시한 라이트 밸브(1) 상의 화소 예컨대 f1 및 f2의 광속은, 라이트 밸브(1)로부터 발생한 직후에서는 공간적으로 동일해 지지 않고, 각각의 화소가 통과하는 광로 편향 소자(2)의 위치가 다르다. Since the luminous flux from all the pixels on the light valve 1 is within the transmissive surface effective area of the optical path deflection element 2, it is hardly affected by in-plane fluctuations (position fluctuations in the optical path deflection angle, etc.) of the optical path deflection element 2. Will not. In the prior art in which the optical path deflection element is disposed between the projection lens and the light valve, the luminous fluxes of pixels, for example f1 and f2, on the light valve 1 shown in FIG. 4A are spatially the same immediately after they occur from the light valve 1. The position of the optical path deflection element 2 through which each pixel passes is different.

즉, 광로 편향 소자(2)를 투사 렌즈와 라이트 밸브 사이에 배치된 종래 방식에서는, 광로 편향 소자(2)의 면내의 변동을 받기 쉽게 된다고 하는 문제점이 있었다. 그러나 조리개 위치 또는 조리개 위치 근방에 배치함으로써 그 변동을 평균화시키는 효과를 얻을 수 있고, 화소 시프트 량의 균일화를 도모할 수 있다. That is, in the conventional system in which the optical path deflection element 2 is disposed between the projection lens and the light valve, there is a problem that the in-plane variation of the optical path deflection element 2 is liable to be subjected to. However, by arranging at the aperture position or the vicinity of the aperture position, the effect of averaging the variation can be obtained, and the pixel shift amount can be equalized.

도 7에 기초하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명한다. 제3 실시예에서는, 편향각을 크게 잡을 수 있도록 하여 설정의 자유도를 향상시키고, 또한, 광학 시스템의 컴팩트화를 도모하는 것을 목적으로 하고있다. 본 실시예에서는, 광로 편향 소자(2)를 투사 광학 시스템(3) 내에 배치하는 구성에 더하여, 광로 편향 소자(2)를 반사형으로 하고 있다. An image display apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the deflection angle can be made large so that the degree of freedom of setting can be improved and the optical system can be made compact. In the present embodiment, in addition to the configuration in which the optical path deflection element 2 is arranged in the projection optical system 3, the optical path deflection element 2 is made reflective.

동작으로서는, 광로 편향 소자(2)에 의해 반사 광로가 미소 각도 편향되어, 스크린면(4) 상에 원하는 화소 시프트를 생기게 한다. 이를 인간의 시각으로 느낄 수 없는 시간 내에서 고속 시프트를 행함으로써, 외관상 고해상화가 달성된다. 도 2에서는 화소 시프트의 모습을 설명하기 위해 과장 표시하고 있다. As an operation, the optical path deflection element 2 deflects the reflected optical path at a small angle, resulting in a desired pixel shift on the screen surface 4. By performing this high-speed shift within a time that cannot be felt by human eyes, high resolution is apparently achieved. 2 is exaggerated to explain the state of pixel shift.

광로 편향 소자(2)를 투사 광학 시스템(3)와 라이트 밸브(1) 사이에 배치한 종래의 구성에서, 광을 되접어 꺾는 공간이 광로 편향 소자(2)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 필요하다. 그러므로 도3에 도시한 바와 같이 광로 편향 소자(2)를 배치하면, 조명광과 결상광을 분리하기 위한 프리즘이나, 색 합성용의 프리즘 등, 다른 광학 부품을 배치하기 위한 여유도가 현저하게 손상된다. 그 때문에, 백 포커스가 긴 광학 시스템이 필요하게 된다. In the conventional configuration in which the optical path deflection element 2 is disposed between the projection optical system 3 and the light valve 1, a space for folding the light back is provided between the optical path deflection element 2 and the projection optical system 3. need. Therefore, as shown in Fig. 3, when the optical path deflecting element 2 is arranged, the margin for arranging other optical parts such as a prism for separating illumination light and image formation light and a prism for color synthesis is remarkably damaged. . Therefore, an optical system with a long back focus is required.

이와 같이 라이트 밸브(1)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 광로 편향 소자(2)를 배치하는 종래의 구성에서는, 백 포커스를 충분히 길게 할 수 있으면, 반사 형광로 편향 소자를 배치하는 것이 가능하다. 그러나, 실제로 투사 렌즈까지의 공간은 광로 분리용의 PBS나 다이클로익 프리즘 등의 광학 부품이 차지하고 있으며, 실질적으로, 반사 형광로 편향 소자를 라이트 밸브(1)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 배치하는 것은 할 수 없었다. Thus, in the conventional structure in which the optical path deflection element 2 is disposed between the light valve 1 and the projection optical system 3, it is possible to arrange the deflection element with the reflected fluorescence if the back focus can be made sufficiently long. . However, the space up to the projection lens is actually occupied by optical components such as optical path separation PBS and dichroic prism, and substantially, the reflective fluorescence deflection element is disposed between the light valve 1 and the projection optical system 3. Couldn't post.

반면에, 본 실시예와 같이 반사 형광로 편향 소자(2)를 광학 시스템 내부에 배치하는 것으로, 레이아웃 상의 문제점도 일거 해결할 수 있었다. 또한, 되접어 꺾인 광학 시스템이 되므로, 투사 광학 시스템(3)의 컴팩트화도 도모할 수 있다. On the other hand, by arranging the deflection element 2 in the reflective fluorescence inside the optical system as in the present embodiment, problems in layout can also be solved at once. In addition, since the optical system is folded back, the projection optical system 3 can be made compact.

게다가, 광로 편향 소자(2)를 투사 광학 시스템(3)의 내부에 설치함으로써, 다음과 같은 이점도 있다. 도8에 도시한 바와 같이, 유효 화소 영역에 해당하는 화소 시프트를 행하는 경우에는, 위치 프레임의 선두 라인(스크린4 상에서 점선으로 표시한 화상의 최하 라인)과 최종 라인(스크린4 상에서 실선으로 표시한 화상의 최상 라인)이 순조롭게 이어지도록 화소 시프트 량을 크고, 더구나, 정밀도 좋게 확보할 필요가 있다. 즉, 화상이 이어지는 부분을 판별할 수 없도록 화소를 맞출 필요가 있지만, 광로 편향 소자(2)를 광학 시스템의 내부에 배치함으로써, 광로 편향 소자(2)의 면내 변동의 영향을 없앨 수 있어, 이어지는 부분에서도 정밀도 좋은 시프트 량을 확보하는 것이 가능해진다. In addition, by providing the optical path deflection element 2 inside the projection optical system 3, there are also the following advantages. As shown in Fig. 8, when the pixel shift corresponding to the effective pixel region is performed, the first line of the position frame (lowest line of the image shown by the dotted line on the screen 4) and the last line (solid line shown on the screen 4). The pixel shift amount must be large and, moreover, accurate to ensure that the top line of the image is smoothly connected. That is, it is necessary to align the pixels so that it is not possible to determine the portion where the image continues, but by disposing the optical path deflection element 2 inside the optical system, the influence of the in-plane fluctuation of the optical path deflection element 2 can be eliminated. It is possible to ensure an accurate shift amount in the part.

도9에 기초하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 화상 표시 장치를 설명한다. 본 실시예에서는, 표시 영역을 확대할 수 있고, 라이트 밸브의 표시 화소수를 유효하게 이용하여, 해상도를 떨어뜨리지 않고 종횡비를 변화시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고있다. 상기 목적의 달성을 위해, 광로 편향 소자(2)에 의한 화소 시프트 량을 라이트 밸브(1)의 복수의 화소 시프트로 하여, 외관상 스크린 사이즈를 변화시켰다. 9, an image display apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the display area can be enlarged, and the number of display pixels of the light valve can be effectively used to change the aspect ratio without degrading the resolution. In order to achieve the above object, the screen shift amount was apparently changed by the amount of pixel shift by the optical path deflection element 2 as a plurality of pixel shifts of the light valve 1.

도9는, 화소 시프트하지 않는 스크린(1)과, 화소 시프트한 상태의 스크린(2)을 도시하고 있다. 양 스크린은 (3)으로 나타낸 시프트(ΔS)의 양에 의해 겹쳐진 다. 도면 중의 □는 모식적으로 화소를 도시한다. 또한, 도면 중의 □의 1변의 길이는 공간 광변조 소자로 광변조된 광은 마이크로 렌즈 등에 의해 화소 축소되어 있기 때문에, 공간 광변조 소자의 1변의 길이의 거의 절반으로 되어 있다. 9 shows a screen 1 without pixel shift and a screen 2 with pixel shift. Both screens are superimposed by the amount of shift ΔS represented by (3). In the drawings,? Represents a pixel. In addition, since the length of one side of the figure in the figure is light-modulated by the spatial light modulator, the pixels are reduced in size by a microlens, etc., so that it is almost half the length of one side of the spatial light modulator.

화소 시프트 방향은 스크린 가로 방향으로 설정하여, 라이트 밸브(1)의 종횡비가 가로 4: 세로 3의 비율인 것을, 가로 16: 세로 9의 비율이 되도록 가로 방향에 시프트한 모습을 나타낸다. 그 결과, 스크린(1)과 스크린(2)의 프레임이 겹쳐진 부분(5)이 생기지만, 여기서의 표시 화상은 마치 동일 화상이 되도록 화상 처리에 의해 라이트 밸브(1)의 표시를 전환하면 좋다. The pixel shift direction is set in the screen horizontal direction, and shows that the aspect ratio of the light valve 1 is shifted to the horizontal direction so that it may be a ratio of width | variety 16: length 9, and the aspect ratio of width | variety 4: length 3 is shown. As a result, the part 5 in which the screen 1 and the frame of the screen 2 overlapped is produced, but what is necessary is just to switch the display of the light valve 1 by image processing so that the display image here may become an identical image.

도10에 기초하여, 본 발명의 제5 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는 표시 영역을 확대함과 동시에, 중앙 부분의 외관상의 해상도를 향상시켜, 보다 고품질인 화상 표시를 가능하게 하는 것을 목적으로 하고있다. 10, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the display area is enlarged and the apparent resolution of the center portion is improved to enable higher quality image display.

상술한 제4실시예에서, 겹쳐진 부분(5)을 추가로 1/2화소 시프트함으로써 도 8이 겹쳐진 영역(6)의 화소 밀도를 배증시킬 수 있다. 이 수법에 의해, 특히, 텔레비전 등 중앙 부분의 해상도를 올리는 것이 가능해진다. In the fourth embodiment described above, the pixel density of the overlapped region 6 can be doubled by FIG. 8 by further shifting the overlapped portion 5 1/2 pixel. This technique makes it possible, in particular, to raise the resolution of a central part such as a television.

다음으로, 본 발명의 제6 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 표시 영역을 배증시켜 고해상화를 행하는 것, 또한, 2 스크린 독립의 표시도 가능하게 하여 화상 표시 장치의 사용성을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다. Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the display area is doubled to perform high resolution, and furthermore, it is possible to display two screens independently and to improve the usability of the image display device.

상술한 제5 실시예의 구성에서는, 정확히 화소를 맞추는 것이 필요하지만, 완전히 표시 영역을 분리할 때까지 화소 시프트를 행하도록 하여도 좋다. 즉, 도11 에 도시한 바와 같이, 스크린(1) 및 스크린(2)이 서로 가로방향으로 완전히 분리된 다. 이 경우, 예컨대 도11에 도시한 바와 같이, 완전히 표시 영역을 분리하는 편향각으로 설정하면 좋다. 상하 방향이더라도, 좌우 방향이더라도, 경사 방향이더라도 좋다. In the above-described configuration of the fifth embodiment, it is necessary to exactly align the pixels, but the pixel shift may be performed until the display area is completely separated. That is, as shown in Fig. 11, the screen 1 and the screen 2 are completely separated from each other in the horizontal direction. In this case, for example, as shown in Fig. 11, a deflection angle for completely separating the display area may be set. It may be an up-down direction, a left-right direction, or an inclination direction.

2 스크린 표시가 가능해지므로 여러 가지 용도에 적용 가능해진다. 또한, 좌우 별도의 표시를 행하는 것도 가능해진다. 추가로, 좌우의 시차를 응용한 입체 영상 표시에도 적용 가능하다. 그러므로, 단순히 2 개의 분리된 스크린 표시라면, 2 스크린의 이어지는 부분을 화소 피치 레벨로 맞출 필요도 없어진다. 2 screen display is enabled, so it can be applied to various purposes. It is also possible to perform separate display on the left and right. In addition, the present invention can also be applied to a stereoscopic image display in which left and right parallax is applied. Therefore, if it is simply two separate screen displays, there is no need to align subsequent portions of the two screens to the pixel pitch level.

도7, 도8, 도12에 기초하여, 본 발명의 제7 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 편광을 취급할 필요를 없애고, 광의 이용 효율을 향상시키는 것을 목적으로 하고있다. 7, 8, and 12, a seventh embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the object is to eliminate the need to handle polarized light and to improve light utilization efficiency.

상술한 제5 및 제6 실시예의 구성에서, 광로 편향 소자(2)로서, 검류계 거울을 이용한 것을 특징으로 한다. 종래의 액정 부재를 이용한 광로 편향 소자에서는, 편광 의존성을 이용한 스위칭을 행하고 있었으므로, 라이트 밸브로서 액정 패널 등과 조합한 구성이 적합했다. 본 실시예의 구성을 채용함으로써, 마이크로 거울 디바이스(DMD: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조)를 이용한 반사형 라이트 밸브와 조합하는 것도 용이하게 된다. 즉, 편광 변환 광학 시스템나, 조명광과 투사 결상광을 분리하는 편광 분리 소자(PBS) 등으로 말해지는 소자가 불필요하게 되고, 보다 간단한 광학 시스템을 실현할 수 있다. In the configuration of the fifth and sixth embodiments described above, a galvanometer mirror is used as the optical path deflection element 2. In the optical path deflection element using the conventional liquid crystal member, since switching using polarization dependency was performed, the structure combined with the liquid crystal panel etc. was suitable as a light valve. By adopting the configuration of this embodiment, it is also easy to combine with a reflective light valve using a micro mirror device (DMD: registered trademark of Texas Instruments). That is, an element called a polarization conversion optical system, a polarization splitting element (PBS) for separating illumination light and projection imaging light, or the like is unnecessary, and a simpler optical system can be realized.

도12는 라이트 밸브(1)로부터의 반사광을 광로 편향 소자로서의 검류계 거울(7)에 의해 편향 방향을 2 방향으로 고속으로 전환하는 모습을 도시하고 있으며, 이 2 방향의 광로를 실선과 파선으로 도시하고 있다. 이때 도시한 바와 같이, 검류계 거울(7)의 지점 근방과, 지점으로부터 떨어진 위치로 반사 위치가 다르다. 즉, 광학 시스템이 편심계로 되어, 미소 각도의 변화에서는 문제가 되지 않는 화상 열화가 편향 각도를 크게 설정해야 하는 프레임 단위의 화소 시프트에 의한 고해상의 화상 표시 장치에서는, 투사 성능을 열화시키는 요인이 되고 있었다. Fig. 12 shows a state in which the reflected light from the light valve 1 is switched at high speed in two directions by a galvanometer mirror 7 as an optical path deflection element, and the two optical paths are shown in solid and broken lines. Doing. At this time, as shown in the drawing, the reflection position is different from the vicinity of the point of the galvanometer mirror 7 and the position away from the point. In other words, in the high resolution image display device due to the pixel shift in the frame where the optical system becomes an eccentric system and image degradation which is not a problem in the change of the micro angle is required to set the deflection angle large, it becomes a factor that degrades the projection performance. there was.

이 광로차를 없애는 수단으로서 DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조)를 채용함으로써, 미소인 영역마다 반사 각도를 백 포커스 수 있으므로, 도12에 나타낸 것과 같은 파선과 실선처럼 반사 위치가 다른 현상이 없어지고, 나아가서는, 투사 광율계에 의한 열화를 막는 것이 가능해진다. By adopting DMD (Digital Micro Mirror Device: Trademark: Texas Instruments) as a means of eliminating this optical path difference, the reflection angle can be back focused for each minute area, and thus the reflection position as shown by the broken line and solid line as shown in FIG. The other phenomenon disappears, and furthermore, it becomes possible to prevent deterioration by the projection photometer.

DMD(마이크로 거울 디바이스: 등록상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조)는 매우 스위칭 속도가 고속이고, 수μ∼수십μ·sec의 기계적 스위칭 속도를 갖고 있으며, 화소 시프트 중의 표시 상태는 거의 무시할 수 있다. 액정을 사용한 광로 편향 소자에서는, 편향시키고 있는 즉 시프트하고 있는 시간만큼 표시시키지 않은 연구, 즉 차광(조명측에서 고속으로 차광하거나, 라이트 밸브로 OFF 하거나)하여 외관상의 해상도의 열화를 막고 있었다. DMD (Micromirror Device: Trademark: manufactured by Texas Instruments Inc.) has a very high switching speed, a mechanical switching speed of several to several tens of sec, and the display state during pixel shifting is almost negligible. In an optical path deflection element using liquid crystals, studies that do not display the deflected, i.e., shifting time, that is, shading (blocking at high speed on the lighting side or turning off with a light valve) have prevented the deterioration of the apparent resolution.

반면에 본 실시예와 같이, DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스톨멘트사 제조)를 광로 편향 소자로 사용함으로써 이러한 차광은 불필요해진다. 또한, DMD(마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스톨멘트사 제조)는 몇 번에서 몇십 번이라도 거울 편차각을 실현할 수 있으므로, 프레임 전체를 시프트하기 위해서는 매우 적합한 디바이스가 된다. On the other hand, by using the DMD (Digital Micro Mirror Device (registered trademark: manufactured by Texas Instruments Inc.)) as the optical path deflecting element as in the present embodiment, such light shielding becomes unnecessary. In addition, since the DMD (Micro Mirror Device: Trademark: manufactured by Texas Instruments Inc.) can realize the mirror deviation angle from several times to several tens, it is a very suitable device for shifting the whole frame.

도7은 화소 피치 이하의 시프트에 의해 외관상 고해상 표시를 행할 때의 광로의 모습을 도시하고 있다. 도8은 시프트 방향의 스크린 사이즈 이상으로 시프트하여, 스크린 사이즈를 증대시켰을 때의 광로의 모습을 도시하고 있다. Fig. 7 shows the state of the optical path when performing high resolution display in appearance by shifting the pixel pitch or less. Fig. 8 shows the state of the optical path when shifting beyond the screen size in the shift direction and increasing the screen size.

본 발명의 제8 실시예에 기초하여 이하 설명한다. 본 실시예에서는, 대직경 거울에 의한 광로 편향 소자의 문제점이었던 반사 위치 변화를 막고, 고품질인 화상을 제공한다. 추가로 고속 구동이 고속인 화소 시프트를 행하기 위한 광로 편향 소자의 미소 거울화에 의해 실현된다. 또한, 종래 기술에서 필요한 차광 등을 필요로 하지 않고 광 이용 효율의 향상을 보다 도모하는 것을 목적으로 하고있다. The following description will be made based on the eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, the reflection position change, which was a problem of the optical path deflection element due to the large diameter mirror, is prevented and a high quality image is provided. In addition, the high speed driving is realized by micro mirroring of the optical path deflecting element for performing pixel shift at high speed. In addition, it is an object to further improve the light utilization efficiency without the need of light shielding or the like necessary in the prior art.

특히, 본 실시예에서, 상술한 제5, 제6 실시예에서의 구성의 광로 편향 소자(2)로서 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원적으로 배열한 거울 어레이로 한 것을 특징으로 한다. 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원적으로 배열한 거울 어레이로서는, 라이트 밸브로서도 많이 이용되고 있는 DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스 투르먼트사 제조) 등이 대표적인 디바이스이며, 이 소자를 광로 편향 소자로서 이용한 것을 특징으로 한다. In particular, in the present embodiment, as the optical path deflection element 2 having the configuration in the fifth and sixth embodiments described above, a mirror array in which two mechanically movable mirrors are arranged in two dimensions is characterized. As a mirror array having two-dimensionally arranged mirrors that can be mechanically operated, DMD (Digital Micro Mirror Device: registered trademark: manufactured by Texas Instruments, Inc.), which is widely used as a light valve, is a typical device. Is used as an optical path deflection element.

도13에 기초하여 제9 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 제7 실시예의 목적에 더하여, 저비용으로 유효 화소수의 증대, 고선명화를 실현하는 것을 목적으로 하고있다. A ninth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, in addition to the purpose of the seventh embodiment, an object is to increase the number of effective pixels and to realize high definition at low cost.

본 실시예에서는, 화소 수의 증가하는 방향이 상호 직교하는 방향으로 설정되었다. 특히 도13에 도시한 바와 같이, 화소수는 종횡으로 각각 2배, 총 4배의 화 소수가 되도록 했다. 도13에 투사 스크린 상에서의 표시 영역이 확대된 모습을 도시한다. 세로 방향에는 세로 방향의 유효 화소수×화소 피치 분을, 가로 방향에는 가로 방향의 유효 화소수×화소 피치 분을 스크린 상에서 시프트하여 표시 영역을 4배, 화소도 4배로 하고 있다. In this embodiment, the increasing direction of the number of pixels is set in the direction orthogonal to each other. In particular, as shown in Fig. 13, the number of pixels is set to be twice and four times the number of pixels each. Fig. 13 shows how the display area on the projection screen is enlarged. In the vertical direction, the effective number of pixels × pixel pitch in the vertical direction and the effective number of pixels in the horizontal direction × pixel pitch are shifted on the screen to make the display area 4 times and the pixel 4 times.

화소 시프트 구동하지 않는 경우는 (1)의 표시만큼 밖에 보이지 않는다. 그러나 고속으로 화상 시프트를 반복하여, (2)로부터 (4)의 위치에 따른 화상 신호를 동기시킨 라이트 밸브 구동을 행함으로써, 표시 영역을 확대시키고 있다. In the case of no pixel shift driving, only the display of (1) is visible. However, the display area is enlarged by repeating the image shift at high speed and performing light valve driving in synchronization with the image signals according to the positions of (2) to (4).

다음으로, 본 발명의 제10 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 제7 실시예의 목적에 더하여, 저비용으로 유효 화소수의 증대, 고선명화를 실현하는 것을 목적으로 하고 있다. Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, in addition to the purpose of the seventh embodiment, an object is to increase the number of effective pixels and to realize high definition at low cost.

구체적으로는, 미소 각도의 편향을 행하는 광로 편향 소자(2)에 의해, 화소 피치 미만의 시프트에 의한 화소 배증 효과와, 라이트 밸브(1)의 유효 화소 상당의 화소 시프트에 의해, 표시 영역을 배증하는 소자를 양쪽 다 가지고 외관상의 화소수를 증가시킨 것을 특징으로 한다. 화소를 반 피치 시프트 시키기 위한 것을 광로 편향 소자(2A), 라이트 밸브(1)의 유효 화소에 해당하는 시프트를 행하는 것을 광로 편향 소자(2B)라고 하면, 광로 편향 소자(2A, 2B) 모두 라이트 밸브(1)와 투사 광학 시스템(3) 사이에 배치하는 구성, 한쪽을 투사 광학 시스템(3)의 내부에 배치하는 구성, 양쪽을 투사 광학 시스템(3)의 내부에 배치하는 구성, 각각의 소자가 반사형인지 투과형인지의 합계 8 개의 조합이 생각된다. 광로 편향 소자(2A)를 투사 광학 시스템(3)의 바로 앞에, 광로 편향 소자(2B)를 투사 광학 시스템(3)에 배 치하는 구성이 가장 레이아웃 상 유리하다. Specifically, the display area is doubled by the optical path deflecting element 2 which deflects the micro angles by the pixel doubled effect due to the shift of less than the pixel pitch and the pixel shift corresponding to the effective pixel of the light valve 1. It is characterized by increasing the number of apparent pixels with both devices. If the optical path deflection element 2B is used to shift the pixels half-shift by the optical path deflection element 2A and the effective pixel of the light valve 1, the optical path deflection element 2A, 2B is a light valve. The arrangement between (1) and the projection optical system 3, the arrangement of one side inside the projection optical system 3, the arrangement of both inside the projection optical system 3, each element being A total of eight combinations, whether reflective or transmissive, can be considered. The configuration in which the optical path deflecting element 2A is placed in front of the projection optical system 3 and the optical path deflecting element 2B in the projection optical system 3 is most advantageous in layout.

도14A는 전체 스크린을 나타내고 있으며, 도14B는 도14A의 점선에 의한 둘러쌍인 부분(11)을 확대한 모습이다. 패널 사이즈는 좌우로 이등분한 세로 길이의 표시 영역에 해당하는 종횡비로서, 광로 편향 소자(2)에 의해 원하는 종횡비가 되는 스크린 사이즈를 얻는다. 가로 방향은 화소의 반피치 고속으로 시프트하여 합계 4배의 화소를 표시시킨다(제11 실시예). Fig. 14A shows the entire screen, and Fig. 14B is an enlarged view of the portion 11, which is the enclosed pair by the dotted line in Fig. 14A. The panel size is an aspect ratio corresponding to the vertical display area divided into two sides, and the screen size which becomes the desired aspect ratio by the optical path deflection element 2 is obtained. The horizontal direction is shifted at a half pitch high speed of the pixels to display a total of four times the pixels (eleventh embodiment).

상기 각 실시예는, 일례로서, 세로와 가로의 관계는 역회전하여도 좋다. 또한, 동일한 방향이더라도 효과가 있다. Each said embodiment is an example, The relationship of a vertical and a horizontal may reverse rotation. It is also effective in the same direction.

도10은 제12 실시예를 도시하고 있으며, 세로 방향으로 스크린 영역을 시프트하고, 가로 방향은 화소를 반 피치 시프트 했다. Fig. 10 shows the twelfth embodiment, in which the screen area is shifted in the vertical direction, and the pixels are half pitch shifted in the horizontal direction.

도16A 및 도16B는 본 발명의 제13 실시예를 도시하고 있다. 가로 방향으로 스크린 사이즈 이상의 시프트에 의한 2 스크린 표시와, 1/2화소 시프트에 의한 조합에 의해 고해상화와 표시 사이즈 확대를 양립시킨 예이다. 16A and 16B show a thirteenth embodiment of the present invention. It is an example in which both high resolution and display size expansion are achieved by a combination of two screen display by a shift of the screen size or more in the horizontal direction and a half pixel shift.

도17은 본 발명의 제14 실시예를 도시하고 있다. 제14 실시예에서, 종횡비를 바꾸는 방향의 복수 화소 시프트와, 그 시프트 방향에 직교하는 방향으로 1/2화소 피치 시프트하여 고해상화를 행한 경우의 예이다. 도시는 하지 않았지만, 미소 각도를 편향하는 광로 편향 소자(2)를 경사 방향으로 시프트시켜 화소 밀도를 배증시켜도 좋다. Figure 17 shows a fourteenth embodiment of the present invention. In the fourteenth embodiment, it is an example of a case where high resolution is performed by plural pixel shifts in the direction of changing the aspect ratio and 1/2 pixel pitch shift in the direction orthogonal to the shift direction. Although not shown, the pixel density may be doubled by shifting the optical path deflection element 2 that deflects the micro angle in the oblique direction.

광로 편향 소자가 DMD(디지털 마이크로 거울 디바이스: 등록 상표: 텍사스 인스투르먼트사 제조) 등의 기계적으로 가동할 수 있는 거울을 2차원 배열한 거울 어레이에서의 일방향 각도 편향을 수행하지만, 본 발명은 일차원 방향의 구동에 한정하는 취지가 아니다. 만약 거울 어레이가 서로 직교하는 방향으로 구동할 수 있으면, 단일한 거울에 의해 세로, 가로 각 2배의 화소를 배증하는 표시가 가능해진다. Although the optical path deflection element performs one-way angular deflection in a mirror array in which two mechanically movable mirrors such as DMD (Digital Micro Mirror Device: Trademark: Texas Instruments, Inc.) are two-dimensionally arranged, the present invention It is not intended to be limited to driving. If the mirror array can be driven in the direction orthogonal to each other, the display that doubles the pixels of the vertical and horizontal angles by the single mirror becomes possible.

도18에 본 발명의 제15 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는, 투사 광학 시스템 중에 거울로 이루어지는 광로 편향 소자가 설치되어 있다. 18 shows a fifteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, an optical path deflection element made of a mirror is provided in the projection optical system.

도시하지 않은 공간 광변조 소자로부터 나간 광은 도면 좌측방향으로부터 투사 광학 시스템(15)에 입사된다. 투사 광학 시스템(15)에 입사된 광은 투사 렌즈를 통과하여 거울로 이루어지는 광로 편향 소자(16)에서 반사하고, 입사축에서 본 경사상 방향에 설치되어 있는 투사 렌즈[투사 광학 시스템(17)]를 통해, 스크린 등의 피투영면(18)에 화상을 투영한다. Light emitted from the spatial light modulator not shown is incident on the projection optical system 15 from the left side of the figure. The light incident on the projection optical system 15 passes through the projection lens and is reflected by the optical path deflection element 16 made of mirrors, and is provided in a projection lens (projection optical system 17) provided in the oblique image direction viewed from the incident axis. Through this, an image is projected onto the projection surface 18 such as a screen.

여기서, 상기 거울로 이루어지는 광로 편향 소자(16)에는 액츄에이터 등의 구동부가 설치되어 있고, 구동부에 의해 광로 편향 소자(16)의 광의 입사축에 대한 경사각을 변화시킨다. 이 광로 편향 소자(16)의 경사각의 변화를 고속으로 행함으로써, 광로 편향 소자(16)에서 반사되는 광의 반사 방향도 고속으로 변화된다. 이와 같이함으로써, 하나의 화소로부터 나간 광은 인간의 눈에는 잔상으로 마치 2개의 화소로부터 나간 것으로 보인다. Here, the optical path deflection element 16 made of the mirror is provided with a driver such as an actuator, and the inclination angle of the light of the optical path deflection element 16 is changed by the driver. By changing the inclination angle of the optical path deflection element 16 at high speed, the reflection direction of the light reflected by the optical path deflection element 16 is also changed at high speed. In this way, the light emitted from one pixel seems to be emitted from two pixels as an afterimage to the human eye.

구체적인 구동 장치로서는, 압전 소자를 이용하여 전계를 거는 것에 의해 미동 구동하는 소자를, 예컨대, 광로 편향 소자(16)의 거울의 일변에 밀착시키고 타변을 고정하는 등을 함으로써, 압전 소자의 구동이 거울의 각도 변화가 된다. 이 압전 소자의 전압을 제어함으로써, 광로 편향 각도를 제어할 수 있다. 또한, 픽업 광학 시스템에서는 종래로부터 이용되고 있는 전자 구동에 의한 액츄에이터 기구를 채용하여도 좋다. 또한, 거울을 고정하는 지점을 실질 일점으로 하고, 구동 방향을 2축으로 하여도 좋다. 도18에 기재한 투사 광학 시스템은 종래로부터 있는 굴절 광학 시스템을 이용한, 소위 투사 렌즈의 예이며, 본 발명은 이 렌즈 형상을 특정할 만한 것이 아니다. As a specific drive device, the piezoelectric element is driven by applying an electric field using a piezoelectric element, for example, by adhering the element which is microscopically driven to one side of the mirror of the optical path deflection element 16 and fixing the other side. Will be the angle change. By controlling the voltage of this piezoelectric element, the optical path deflection angle can be controlled. In addition, the pick-up optical system may employ the actuator mechanism by the electromagnetic drive conventionally used. In addition, you may make the point which fixes a mirror into one real point, and may make a drive direction into two axes. The projection optical system shown in Fig. 18 is an example of a so-called projection lens using a conventional refractive optical system, and the present invention is not capable of specifying this lens shape.

다음으로 제16 실시예를 설명한다. 본 실시예에서 위에서 설명한 1축 방향에 광로 편향이 가능한 광로 편향 소자를 2개 이용하고, 또한, 이 2개의 광로 편향 소자의 광 편향 방향이 상호 직교하도록 2개의 광로 편향 소자를 설치함으로써, 광로의 편향 방향을 4 방향으로 하는 것이 가능하다. Next, a sixteenth embodiment will be described. In this embodiment, two optical path deflection elements capable of optical path deflection in the uniaxial direction described above are provided, and two optical path deflection elements are provided so that the optical deflection directions of the two optical path deflection elements are perpendicular to each other. It is possible to make the deflection direction into four directions.

이와 같이 구성함으로써, 하나의 화소로부터 나간 광은 인간의 눈의 잔상에 의해, 마치 4개의 화소로부터 나간 것으로 보인다. 물론, 렌즈 설계 레이아웃에 의해, 광학 시스템 내부에 2회 되접어 꺾인 구성을 들어, 2조의 광로 편향을 행하여도 좋다. 혹은, 적어도 일축 방향의 광로 편향 소자가 광학 시스템 내부에 있어, 한쪽이 패널과 투사 광학 시스템 사이에 있는 종래의 구성을 채용하면 좋다. 2조의 광로 편향 소자를 패널과 투사 광학 시스템 사이에 배치한 구성보다 패널과 투사 렌즈의 간격을 짧게 할 수 있어, 레이아웃적으로 자유도가 넓어진다.By such a configuration, the light emitted from one pixel seems to have exited from four pixels as if by the afterimage of the human eye. As a matter of course, two sets of optical path deflections may be performed by a configuration in which the lens design layout is folded twice inside the optical system. Alternatively, a conventional configuration may be employed in which at least the uniaxial optical path deflection element is inside the optical system and one side is between the panel and the projection optical system. The distance between the panel and the projection lens can be made shorter than the configuration in which two sets of optical path deflection elements are disposed between the panel and the projection optical system, thereby increasing the degree of freedom in layout.

본 발명은 특정하게 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니며 변화 및 변경이 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 수행될 수 있다.The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

Claims

In the image display device,

Illumination light source;

A spatial light modulator for displaying a pixel;

A projection optical system that enlarges and projects an image formed on the spatial light modulator; And

An optical path deflection provided between the image formed on the screen by the projection optical system and the spatial light modulator to deflect the optical path of the projection image according to the screen frame period, and to shift the optical path of the projection image at high speed to increase the apparent number of pixels An element,

And the optical path deflecting element is disposed inside the projection optical system.

The image display device according to claim 1, wherein the optical path deflecting element is disposed near an aperture position or an aperture position of the projection optical system.

The image display device according to claim 1, wherein the optical path deflection element is a reflective optical path deflection element.

4. An image display device according to claim 3, wherein the optical path deflection element is a galvanometer mirror.

4. An image display apparatus according to claim 3, wherein the optical path deflecting element is a mirror array having mechanically movable mirrors arranged in two dimensions.

The image display device according to claim 1, wherein the multi-screen display is performed by making the pixel shift amount obtained by the optical path deflection element larger than the pixel array width in the pixel shift direction.

The image display device according to claim 1, wherein the optical path deflection element includes at least two sets of optical path deflection elements, and each of the optical path deflection elements shifts in a direction for shifting pixels at high speed in a direction orthogonal to each other.

2. The optical path deflection element according to claim 1, wherein the optical path deflection element comprises first and second optical path deflection elements, the first optical path deflection element deflects the pixel by an amount of shift which is less than the pixel pitch, and the second optical path deflection element causes the pixel to deflect the pixel. An image display device characterized by increasing the number of display pixels and the display area in appearance by deflecting by the shift amount corresponding to the effective pixel area.

In the image display device,

Illumination light source;

A spatial light modulator for displaying an image;

A projection optical system that enlarges and projects an image formed on the spatial light modulator;

The projection optical system is provided between the image formed on the screen and the spatial light modulation element, and deflects the optical path of the projection image according to the screen frame period, and shifts the optical path of the image projected on the screen at high speed so that the apparent number of pixels is changed. An optical path deflection element for increasing,

The aspect ratio of the screen is set to the amount of pixel shift obtained by the optical path deflecting element to a value corresponding to the number of pixels in one of the vertical and horizontal directions or more, and the plurality of pixels in the other of the vertical and horizontal directions. An image display apparatus characterized by changing the setting to less than a value corresponding to the number.

10. The image display apparatus according to claim 9, wherein in the central portion of the screen where the images overlap in appearance, the shift amount of pixels is increased below the pitch of the pixels so that only the central portion in appearance improves the pixel density.

10. The image display device according to claim 9, wherein the multi-screen display is performed by making the pixel shift amount obtained by the optical path deflection element larger than the pixel array width in the pixel shift direction.

10. An image display apparatus according to claim 9, wherein the optical path deflection element includes at least two sets of optical path deflection elements, and each of the optical path deflection elements shifts in one direction to shift the pixels at high speed in the direction orthogonal to each other. .

10. The optical path deflection element according to claim 9, wherein the optical path deflection element includes first and second optical path deflection elements, the first optical path deflection element deflects the pixel by an amount of shift which is less than the pixel pitch, and the second optical path deflection element causes the pixel to shift the pixel. An image display device characterized by increasing the number of display pixels and the display area in appearance by deflecting by the shift amount corresponding to the effective pixel area.

A projection optical system for projecting light modulated by a spatial light modulator onto a projection surface,

A plurality of lenses;

Optical path deflection element; And

And a driving unit for driving the optical path deflection element, wherein the optical path deflection element is provided between the lens on the spatial light modulation element side and the lens on the projection surface side.

15. The projection optical system according to claim 14, further comprising an aperture member, wherein the optical path deflecting element is provided adjacent to the aperture member.

15. The projection optical system according to claim 14, further comprising an aperture member, wherein the optical path deflection element is provided in the aperture member.

15. The optical path deflection element according to claim 14, wherein the optical path deflection element includes a mirror and a drive unit for driving the mirror, wherein the drive unit deflects the projection direction of light by changing an inclination angle between the mirror surface of the mirror and the optical axis. Projection optical system.

15. The projection optical system of claim 14, wherein the inclination angle of the mirror varies in at least two axes.

15. The projection optical system according to claim 14, wherein the optical path deflection element comprises two optical path deflection elements arranged such that the directions of deflecting the optical path by the two optical path deflection elements are perpendicular to each other.

In the image display device,

A projection optical system as claimed in claim 14; And

And an illumination light source for projecting light onto the spatial light modulation element.