KR20080107277A - Projection display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상 신호에 따라 광 밸브에 조사되는 광의 광량을 조정하는 광량 조정 기구를 구비한 투사형 표시 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
투사형 표시 장치에 있어서는, 유도 광학계나 투사 렌즈 등의 광학계를 구성하는 여러 가지의 광학 요소로부터 누설된 광 및 광학 요소에 의해 발생하는 미광(불필요 광)이 원인으로 되어, 어두운 영상이 충분히 어둡게 표시되지 않아, 높은 계조를 얻는 것이 어려운 경향이 있다. 특히, 어두운 실내에서 스크린 위에 영상을 투사하는 경우에는, 어두운 영상을 충분히 어둡게 표시하지 않으면, 시청자에게 계조 부족의 인상을 줘버린다. 특히, 액정 광 밸브를 이용한 투사형 표시 장치에서는, 액정 광 밸브가 광의 편광 특성에 따라 투과 광을 차단하지만, 투과 광을 완전히 차단할 수 없어서 영상 신호 처리에 의한 대응에도 한계가 있기 때문에, 계조의 향상이 요구되고 있다. In the projection display device, light leaked from various optical elements constituting an optical system such as an induction optical system or a projection lens, and stray light (unnecessary light) generated by the optical element are caused, and dark images are not sufficiently dark. Therefore, it is difficult to obtain high gradation. In particular, when projecting an image on a screen in a dark room, if the dark image is not sufficiently dark, the viewer gives an impression of lack of gradation. In particular, in the projection display device using the liquid crystal light valve, although the liquid crystal light valve blocks the transmitted light according to the polarization characteristic of the light, it is not possible to completely block the transmitted light, so that there is a limit in the correspondence by the image signal processing, so that the improvement of the gray scale is improved. It is required.
이러한 문제의 대책으로서, 차광판을 제 1 렌즈 어레이와 제 2 렌즈 어레이 사이에 배치하고, 영상 신호에 따라 평판 형상의 차광판을 회동시킴으로써 광 밸브 에 조사되는 광의 광량을 제어하여, 스크린 등에 투사되는 영상의 계조를 향상시키고 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). As a countermeasure for such a problem, a light shield plate is disposed between the first lens array and the second lens array, and the light shield plate is rotated in accordance with an image signal to control the amount of light irradiated to the light valve, thereby controlling The gradation is improved (see
[특허 문헌 1] WO2005-026835호 공보[Patent Document 1] Publication WO2005-026835
특허 문헌 1에서는, 차광판의 선단의 형상이 차광판에 대하여 연직 방향으로 직사각형 면을 갖고 있을 때, 제 1 렌즈 어레이 부근으로서, 차광판의 회동 방향에서의 제 2 렌즈 어레이의 곡율 중심의 위치에 차광판의 선단이 존재하면 차광판의 직사각형 면이 광 밸브 위에 결상하기 때문에, 광 밸브 위의 회동 방향 및 광축 방향에 대하여 수직 방향으로 라인 형상의 조도 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 또한, 차광체의 선단 형상에 따라서는, 충분한 계조를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있다. In
본 발명은 이들 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 영상 신호에 따라 광 밸브에 조사되는 광의 조도 얼룩을 발생시키지 않는 연속적인 광량 조정이 용이하여, 계조가 충분한 영상을 항상 표시하는 것이 가능한 투사형 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems, and a projection display device capable of continuously adjusting the amount of light that does not cause illuminance unevenness of light irradiated to a light valve in accordance with an image signal and capable of always displaying an image having sufficient gradation is provided. It aims to provide.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 투사형 표시 장치는, 광 밸브와, 광 밸브에 조사하는 광을 발생하는 광원과, 광원과 광 밸브 사이의 광로 위에 배치되고, 광원으로부터 광 밸브에 조사하는 광의 조도 분포를 균일화시키는 인티그레이터 렌즈와, 광로 위에 배치되고, 광원으로부터 광 밸브에 조사하는 광의 광량을 조정하기 위한, 1쌍의 더블 도어 형상으로 회동하는 차광체를 갖는 광량 조 정 기구를 구비하고, 차광체는 회동시, 광량을 감소시키는 방향으로 V자 형상으로 구부러져서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the projection display device which concerns on this invention is arrange | positioned on the light valve, the light source which produces the light irradiated to a light valve, and the light path between a light source and a light valve, and irradiates a light valve from a light source. And an integrator lens for equalizing an illuminance distribution of light to be made, and a light amount adjusting mechanism having a light shielding body arranged on the optical path and rotating in a pair of double door shapes for adjusting the amount of light irradiated from the light source to the light valve. The light shielding body is bent in a V-shape in a direction of reducing light quantity during rotation.
본 발명에 의하면, 광원과 광 밸브 사이의 광로 위에 배치되고, 광원으로부터 광 밸브에 조사하는 광의 조도 분포를 균일화시키는 인티그레이터 렌즈와, 광로 위에 배치되고, 광원으로부터 광 밸브에 조사하는 광의 광량을 조정하기 위한, 1쌍의 더블 도어 형상으로 회동하는 차광체를 갖는 광량 조정 기구를 구비하고, 차광체는 회동시, 광량을 감소시키는 방향으로 V자 형상으로 구부러져서 형성되어 있기 때문에, 영상 신호에 따라 광 밸브에 조사되는 광의 조도 얼룩을 발생시키지 않는 연속적인 광량 조정이 용이하여, 계조가 충분한 영상을 항상 표시하는 것이 가능하다. According to the present invention, an integrator lens is disposed on an optical path between the light source and the light valve and uniformizes an illuminance distribution of light irradiated from the light source to the light valve, and an amount of light of the light disposed on the optical path and irradiated to the light valve from the light source is adjusted. And a light amount adjusting mechanism having a light shielding body that rotates in a pair of double door shapes, and the light shielding body is bent in a V-shape in a direction of decreasing light quantity at the time of rotation, and according to a video signal. It is easy to continuously adjust the amount of light that does not cause illuminance unevenness of the light irradiated to the light valve, and it is possible to always display an image with sufficient gradation.
본 발명의 실시예에 대해서 도면을 이용하여 이하에 설명한다. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(실시예 1)(Example 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 투사형 표시 장치의 조명 광학계(1)의 구성도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 조명 광학계(1)는 광원계(3)와 광 밸브(2) 사이에 인티그레이터 렌즈(4), 편광 변환 소자(5), 콘덴서 렌즈(6), 필드 렌즈(7), 편광판(8)으로 구성된다. 또한, 본 발명의 실시예 1에 따른 투사형 표시 장치는, 광 밸브(2)로부터 나간 광을 스크린에 투사하기 위해서 투사 렌즈(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 또한, 광 밸브(2)는 RGB의 각각의 광로 위에 구비되어 있고, 도 1에 나타내는 조명 광학계(1)는 RGB 각각의 광로 중 하나를 대표적으로 나타낸 것이다. 1 is a configuration diagram of an illumination
광 밸브(2)는 본 발명의 실시예에서는 액정 광 밸브를 이용하고 있지만, 렌즈 어레이를 이용하는 경우에는, DMD(Digital Micro-Mirror Device)나 반사형 액정 표시 소자 등이더라도 좋다. In the embodiment of the present invention, the
광원계(3)는, 광 밸브(2)에 광을 조사하기 위해서 구비되고, 광원(3a)과 광원(3a)으로부터 사출된 광을 반사에 의해서 인티그레이터 렌즈(4)에 조사시키는 반사경(3b)으로 구성된다. 광원(3a)은 일반적으로 고압 수은 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프가 이용되지만, LED(Light Emitting Diode), 레이저, 무전극 방전 램프 등, 발광 디바이스이면 어떠한 것이더라도 좋다. 반사경(3b)은 포물면이나 타원면으로 형성되어 있지만, 광이 편광 변환 소자(5)에 집광하면 어떠한 형상, 구조이더라도 좋고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 인티그레이터(4)에 입사되는 광을 광축 C과 거의 평행하게 하는 경우, 반사경(3b)의 형상을 포물면으로 하거나, 또는 타원면으로 할 때는 광을 거의 평행하게 하기 위해서, 광원계(3)와 인티그레이터 렌즈(4) 사이에 오목 렌즈를 배치하면 좋다(도 32 참조). The
인티그레이터 렌즈(4)는 광원계(3)와 광 밸브(2) 사이의 광로 위에 배치되고, 광원계(3)로부터 광 밸브(2)에 조사하는 광의 조도 분포를 균일화시키기 위해 서 구비되고, 제 1 렌즈 어레이(4a)와 제 1 렌즈 어레이(4a)로부터 이격 배치된 제 2 렌즈 어레이(4b)로 구성된다. 제 1 렌즈 어레이(4a) 및 제 2 렌즈 어레이(4b)는 복수의 볼록 렌즈가 종횡으로 배치된 구성으로서, 제 1 렌즈 어레이(4a)의 볼록 렌즈와 제 2 렌즈 어레이(4b)의 볼록 렌즈는 서로 대응하고 있으며, 마주보게 배치된다. The
편광 변환 소자(5)는, 편광 변환 소자(5)에 입사한 광속을 1종류의 직선 편광 광으로 변환하여 사출하는 것으로서, x축 방향으로 적당한 간격을 두고서 배치되어 있다. 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 편광 변환 소자(5)의 구성도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 편광 변환 소자(5)는 광축 C방향(z방향)에 대하여 경사(예를 들면, 45°)시켜서 배치한 복수의 편광 분리막(5a)과, 편광 분리막(5a) 사이로서 광축 C방향(z방향)에 대하여 경사(예를 들면, 45°)시켜서 배치한 복수의 반사막(5b)과, 편광 변환 소자(5)의 광 밸브(2) 쪽의 면 위이고 편광 분리막(5a)을 투과한 광이 조사되는 부분에 λ/2위상차판(5c)으로 구성되어 있다. 편광 변환 소자(5)에 입사한 광은, 편광 분리막(5a)에 의해서 s편광 광과 p편광 광으로 분리된다. p편광 광은 편광 분리막(5a)을 투과하여, λ/2위상차판(5c)에 의해 s편광 광으로 변환되어 편광 변환 소자(5)로부터 사출된다. 한편, s편광 광은 편광 분리막(5a)을 반사하고, 반사막(5b)을 반사한 후에 편광 변환 소자(5)로부터 사출된다. 따라서, 편광 변환 소자(5)로부터 사출되는 광속은 거의 모두가 s편광 광으로 된다. The
광량 조정계(9)(광량 조정 기구)는 광로 위에 배치되고, 광원계(3)로부터 광 밸브(2)에 조사하는 광의 광량을 조정하기 위한, 1쌍의 더블 도어 형상으로 회동하는 차광체인 회동 기구(9a)를 갖고, 제 1 렌즈 어레이(4a)와 제 2 렌즈 어레이(4b) 사이에 배치된 회동 기구(9a)와, 광 밸브(2)에 입력되는 영상 신호를 검지하여, 검지 결과로부터 광 밸브(2)에 조사되는 광량의 상대 광량비를 산출하는 신호 검지부(9b)와, 신호 검지부(9b)에 의해서 산출된 상대 광량비에 근거하여 회동 기구(9a)의 회동을 제어하는 회동 제어부(9c)로 구성되어 있다. 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 회동 기구(9a)는 차광체(9T 및 9B)로 구성되고, 차광체(9T 및 9B)는 광량을 감소시키는(차광하는) 방향으로 V자 형상으로 구부러져서 형성되어 있다. 또한, 차광체(9T 및 9B)의 선단부는 광의 통과를 제한하는 오목 형상부(9g)로 절결되어 형성되어 있다. 오목 형상부(9a)는 오목형 곡선 형상, 포물선 형상, 반타원 형상, 삼각형 형상 등 어떠한 형상이더라도 좋다. The light quantity adjusting system 9 (light quantity adjusting mechanism) is disposed on the optical path and rotates as a light shielding body that rotates in a pair of double door shapes for adjusting the amount of light emitted from the
다음에, 계조의 향상에 대해서 설명한다. 영상 신호의 상대 광량비가 100%인 경우에는, 회동 기구(9a)에 의해서 차광하지 않고서 100%의 상대 광량으로 조정을 실행한다. 예를 들면, 영상 신호의 상대 광량비가 20%인 경우에는, 회동 기구(9a)에 의해서 상대 광량비를 20%까지 차광함으로써, 약 5배의 미세한 영상 신호의 조정이 가능해진다. 또한, 회동 기구(9a)의 차광에 의해서 상대 광량비를 낮게 함으로써, 영상 신호의 상대 광량비가 0%의 신호일 때의 흑색을 차광하지 않는 경우보다 더욱 어두운 흑색으로 하는 것이 가능하다. 즉, 광 밸브(2)의 투과율은 대략 일정한 것이므로, 광 밸브(2)에 조사하는 광량을 회동 기구(9a)에 의해서 적게 함으로써, 스크린에 투사하는 영상을 어둡게 하는 것이 가능해져서 계조의 향상을 도모할 수 있다. Next, the improvement of gradation is demonstrated. When the relative light amount ratio of the video signal is 100%, the adjustment is performed at a relative light amount of 100% without blocking by the
도 4(a)는 도 3(a)의 차광체(9T 및 9B)의 회동 동작을, 도 4(b)는 도 3(b)의 차광체(9T 및 9B)의 회동 동작을, 각각 15°마다 회동시켰을 때의 회동 동작을 나타내는 도면이다. 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 차광체(9T 및 9B)의 선단의 z방향의 이동량은, 도 4(a)의 이동량 Za보다 도 4(b)의 이동량 Zb인 쪽이 작기(Za>Zb) 때문에, 도 4(b)인 쪽이 회동 각도당의 y방향으로의 차광체(9T 및 9B)의 이동량이 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 도 4(b)에 나타내는 차광체(9T 및 9B)의 형상인 쪽이 적은 회동 각도로 상대 광량비가 100%의 조도로 된다. Fig. 4A shows the rotational operation of the
도 5는 회동 기구(9a)가 도 3의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3(b)에서의 γT 및 γB는 20°로 하고, 각각의 회동 기구(9a)의 회동 각도를 2°씩으로 했다. 또한, 회동 각도가 0°란, 차광체(9T 및 9B)가 완전히 닫혔을 때, 즉 각 차광체(9T 및 9B)가 도 4의 41a 및 41b의 상태일 때이다. 곡선 50은 도 3(a)의 형상의 회동 기구(9a), 곡선 51은 도 3(b)의 형상의 회동 기구(9a)의, 각각의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 곡선 51은 곡선 50보다 상대 광량비가 낮을 때의 상승이 빨라, 회동 각도가 약 75°에서 상대 광량비가 100%로 되어 있다. 동작 각도 범위가 좁기 때문에, 도 3(b)의 형상은 도 3(a)의 형상과 비교하여 응답성이 높은 제어가 가능해진다. 또한, 곡선 50 및 곡선 51로부터, 상대 광량비가 낮은 부분 이외에서의 회동 각도에 대한 상대 광량비의 변화는 대략 같은 것을 알 수 있다. 이상의 것으로부터, 도 14에 후술하는 바와 같이, 상대 광량비가 낮은 경우에는, 차광체(9T 및 9B)의 선단을 회동 반경 방향으로 V자 형상으로 구부려서 형성함으로써, 조도 얼룩을 경감하는 것이 가능해진다. 또한, 도 5로부터, 도 3과 같이 차광체(9T 및 9B)의 각각의 선단부에 오목 형상부(9g)를 2개 형성함으로써, 연속적으로 광량 조정을 실행하는 것이 가능함을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, γT 및 γB를 20°로 했지만 임의의 각도이더라도 좋고, γT=γB의 관계가 아니더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 표시되는 회동 기구(9a)의 회동 각도와 광 밸브(2) 위의 상대 광량비의 관계는, 상대 광량비는 100%의 신호가 입력되었을 때를 나타내고 있으며, 회동 기구(9a)의 특성만을 나타내고 있다. FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between the rotation angle and the relative light quantity ratio when the
도 6는 도 5에서의 상대 광량비가 20%일 때의 차광체(9T 및 9B)의 선단의 z방향의 위치를 나타내고 있다. 도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 도 3(a)의 형상일 때의 회동 각도는 약 24°로 되어 α1≒24°, 도 3(b)의 형상일 때의 회동 각도는 약 34°로 되어 α2≒34°이다. 또한, 도 6(b)의 α3=γT이며 20°이다. 도 6(a)의 차광체(9T 및 9B)의 길이를 d1, 도 6(b)의 차광체(9T 및 9B)의 회동축으로부터 구부림 부분까지의 길이를 d2, 구부림 부분으로부터 선단까지의 길이를 d3으로 한다. 이상의 조건에 근거하여, 도 3(b)의 차광체(9T 및 9B)의 선단의 z방향의 위치를 산출한다. FIG. 6 shows the position in the z direction of the tips of the light shields 9T and 9B when the relative light quantity ratio in FIG. 5 is 20%. As shown in Fig. 6 (a), the angle of rotation in the shape of Fig. 3 (a) is about 24 °, and the angle of rotation in the shape of α1 ≒ 24 ° and the shape of Fig. 3 (b) is about 34 °. It is α2 ≒ 34 °. In addition, (alpha) 3 = (gamma) T of FIG. 6 (b) is 20 degrees. The length of the light shields 9T and 9B of FIG. 6 (a) is d1, and the length from the rotational axis of the light shields 9T and 9B of FIG. 6 (b) to the bent portion is d2, the length from the bend to the tip. Let d3 be. Based on the above conditions, the position of the z direction of the front-end | tip of the
도 6(a) 및 (b)로부터, 차광체(9T 및 9B)의 z방향의 이동량 Zc 및 Zd는 이하의 식(1)및 식(2)에 의해서 표시된다. 6 (a) and (b), the movement amounts Zc and Zd in the z direction of the
도 4(b)로부터, d1은 식(3)으로 표시된다. 4 (b), d1 is represented by Formula (3).
따라서, Zc는 식(4)으로 표시되기 때문에, Zc>Zd의 조건은 식(5)에 의해서 충족된다. Therefore, since Zc is represented by equation (4), the condition of Zc> Zd is satisfied by equation (5).
따라서, d2의 길이를 d3보다 짧게 함으로써, 도 3(b)의 형상은 도 3(a)의 형상보다 조도 얼룩을 경감하는 것이 가능해진다. 조도 얼룩의 원인은 차광체(9T 및 9B)의 선단의 이동 거리만이 아니기 때문에, 식(5)의 조건은 바람직하지만, 반드시 충족할 필요는 없다. Therefore, by making the length of d2 shorter than d3, the shape of FIG. 3 (b) can reduce roughness unevenness than the shape of FIG. 3 (a). Since the cause of the roughness spot is not only the moving distance of the tip ends of the
도 7은 도 3(b)의 형상으로 완전히 차광했을 때의 광 밸브(2)에 조사되는 광의 조도 분포를 나타내는 도면이다. 완전 차광시에 있어서, 제 2 렌즈 어레이(4b)에 입사한 광은, 광 밸브(2)의 대략 전체(7a의 영역)와 x방향의 양단 주변부(7b의 영역)를 균일하게 중첩하여 조사되고 있기 때문에, 조도 얼룩은 발생하지 않는다. 7a의 영역은 제 2 렌즈 어레이(4b)의 셀의 개구부의 전체가 대략 개구되어 있을 때의 셀(도 3(b)의 30의 영역)로부터 광 밸브(2)에 조사된 광의 조도 분포를 나타내고, 7b의 영역은 제 2 렌즈 어레이(4b)의 셀의 개구부가 약 절반 개구로 되어 있을 때의 셀(도 3(b)의 31의 영역)로부터 광 밸브(2)에 조사된 광의 조도 분포를 나타내고 있다. FIG. 7: is a figure which shows the illuminance distribution of the light irradiated to the
도 8은 구부림 부분이 없는 차광체(9T 및 9B)에 오목 형상부를 형성하지 않 을 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면이다. 회동 각도를 2°마다 시뮬레이션을 행하였다. 곡선 80으로부터, 회동 각도에 대한 상대 광량비의 변화는 연속적이지 않고, 평탄부가 4개소(8a, 8b, 8c, 8d) 존재하고 있는 것을 알 수 있다. Fig. 8 is a diagram showing the relationship between the rotation angle and the relative light quantity ratio when no concave portions are formed in the
도 9는 제 2 렌즈 어레이(4b)의 근방의 광원 상(像)을 나타내는 도면이다. 도 9는 256계조의 그레이 스케일로 표시하고 있다. 도 9로부터, 9a, 9b, 9c, 9d의 각각은 +y방향의 광원 상간의 어두운 부분을 나타내고 있다. 도 8에서의 4개소(8a, 8b, 8c, 8d)의 평탄부는, 도 9에 나타내는 4개소의 광원 상간의 어두운 부분(9a, 9b, 9c, 9d)에 대응하고 있어, 광원 상간의 어두운 부분이 도 8의 평탄부의 영향인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 광량의 변화를 연속적으로 하기 위해서는, 광원 상간의 명암부를 동시에 차광할 필요가 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 차광체(9T 및 9B)에 오목 형상부를 형성하면 도 5와 같이 광량을 연속적으로 변화시키는 것이 가능하기 때문에, 차광체(9T 및 9B)에 오목 형상부를 형성함으로써, 광원 상간의 명암부를 동시에 차광하는 것이 가능해진다. 9 is a diagram illustrating a light source image in the vicinity of the second lens array 4b. 9 shows a gray scale of 256 gradations. From Fig. 9, each of 9a, 9b, 9c, and 9d represents a dark portion between light source images in the + y direction. The flat parts of four
도 10은 차광체(9T 및 9B)의 형상의 일례를 나타내는 도면으로서, 1개의 오목 형상부(9g)를 광축 C에 대하여 대칭으로 형성하고 있다. 이러한 형상으로 완전히 차광했을 때는, 광 밸브(2) 위의 조사 분포는 대략 균일하다. FIG. 10: is a figure which shows an example of the shape of
도 11은 차광체(9T 및 9B)가 도 10의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10에서의 차광체(9T 및 9B)의 γT 및 γB를 20°로 한다. 곡선 110은 도 10의 형상의 회동 기구(9a)의 시뮬레이션 결과이다. 곡선 80은 도 8의 오목 형상부를 형성하지 않은 형상의 회동 기구(9a)의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있으며, 오목 형상부(9g) 형성의 유무에 따른 효과를 비교하고 있다. 비교의 용이를 위해서, 곡선 80은 곡선 110과 겹치도록 시프트되어 있다. 도 11로부터, 차광체(9T 및 9B)에 오목 형상부(9g)를 하나 형성한 경우이더라도, 오목 형상부를 형성하지 않은 차광체(9T 및 9B)보다 연속적으로 광량 조정할 수 있다. 즉, 차광체(9T 및 9B)에 적어도 하나의 오목 형상부(9g)를 형성하는 것은, 연속적인 광량 조정에 효과가 있다. 단, 도 5의 곡선 51 및 도 11의 곡선 110으로부터, 오목 형상부를 2개 형성한 경우 쪽이, 오목 형상부를 1개 형성한 경우보다 광량이 원활히 변화하고 있어, 보다 원활한 광량 조정을 행하기 위해서는 복수의 오목 형상부를 형성하는 것이 바람직하다. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the rotation angle and the relative light quantity ratio when the light shields 9T and 9B have the shape of FIG. 10. (Gamma) T and (gamma) B of the
도 12는 차광체(9T 및 9B)가 차광시에, 제 1 렌즈 어레이(4a) 측으로 회동할 때에 있어서의 광의 궤적, 특히 제 1 렌즈 어레이(4a)의 가장 +y방향에 위치하는 렌즈 셀을 통과하는 광의 궤적을 나타내는 도면이다. 여기서는 차광체(9T)에 대해서만 설명하지만, 차광체(9B)에 대해서도 마찬가지이다. 120a는 렌즈 셀의 중심으로부터 +y 측을 통과하는 광의 궤적, 120b는 렌즈 셀의 중심을 통과하는 광의 궤적, 120c는 렌즈 셀의 중심으로부터 -y 측을 통과하는 광의 궤적을 나타내고 있다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 차광체(9T)의 구부림 각도가 작거나, 또는 구부림 위치가 회동축으로부터 먼 경우에는, 차광체(9T)를 반사한 불필요한 광이 제 2 렌즈 어레이(4b)를 통과하여, 조명 광학계(1)의 하우징(도시하지 않음) 내를 다중 반사함으로써, 스크린 위에 나타날 가능성이 있다. 따라서, 도 12에 나타내는 바와 같 은 차광체(9T 및 9B)의 개폐 방향이 아니라, 차광시에, 제 2 렌즈 어레이(4b) 측으로 회동하는 차광체(9T 및 9B)인 쪽이 바람직하다. FIG. 12 shows lens cells positioned in the most + y direction of the light trajectory, in particular, the
도 13(a)는 차광체(9T 및 9B)의 x방향 및 y방향의 치수가 제 1 렌즈 어레이(4a) 및 제 2 렌즈 어레이(4b)보다 작을 때의 광의 궤적을 나타내는 도면이다. 또한, 도 13(b)는 각 차광체(9T 및 9B)의 x방향 및 y방향의 치수와 제 2 렌즈 어레이(4b)의 x방향 및 y방향의 치수를 비교한 도면으로서, 각 차광체(9T 및 9B)의 x방향 및 y방향의 치수가, 제 2 렌즈 어레이(4b)의 x방향 및 y방향의 치수보다 작은 것을 나타낸다. 여기서는 차광체(9T)에 대해서만 설명하지만, 차광체(9B)에 대해서도 마찬가지이다. 130a는 제 1 렌즈 어레이(4a)의 광축 C로부터 +y방향으로 5번째에 위치하는 렌즈 셀의 중심을 통과하는 광의 궤적, 130b는 제 1 렌즈 어레이(4a)의 광축 C로부터 +y방향으로 2번째 또한 +x방향으로 3번째에 위치하는 렌즈 셀의 중심으로부터 +x방향 측을 통과하는 광의 궤적을 나타내고 있다. 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 차광체(9T 및 9B)의 회동축보다 +y 측에 위치하는 제 1 렌즈 어레이(4a)를 통과한 광은, 차광체(9T 및 9B)가 접하지 않고 +y 측을 통과해 가는 것을 알 수 있다. 따라서, 제 1 렌즈 어레이(4a)로부터 사출된 광을 차광체(9T 및 9B)에 의해서 광량 조정하기 위해서는, 차광체(9T 및 9B)의 x방향 및 y방향의 치수는 제 1 렌즈 어레이(4a) 및 제 2 렌즈 어레이(4b)보다 큰 것이 바람직하다. 제 1 렌즈 어레이(4a)보다 제 2 렌즈 어레이(4b)인 쪽이 치수가 클 때에는, 차광체(9T 및 9B)의 x방향 및 y방향의 치수는 제 2 렌즈 어레이(4b)보다 크게 하는 것이 바람직하지만, 제 2 렌즈 어레이(4b)와 편광 변환 소자(5) 사이에 차광판을 구비하여 제 2 렌즈 어레이(4b)를 통과한 불필요 광을 차광하는 것이 가능하다. 이 때문에, 차광체(9T 및 9B)의 x방향 및 y방향의 치수는, 제 1 렌즈 어레이(4a) 및 제 2 렌즈 어레이(4b)보다 반드시 클 필요는 없다. FIG. 13A is a diagram showing the trajectory of light when the dimensions of the
도 14는 광 밸브(2)의 중심으로부터 역광선 추적을 행했을 때의 광의 궤적을 나타낸 도면이다. 140은 광의 궤적을 나타내고, 141의 영역은 140의 광이 집광하는 위치를 나타내고 있다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(4a) 근방의 상(像)이 광 밸브(2)에 결상하는 것을 확인할 수 있기 때문에, 광 밸브(2)와 제 1 렌즈 어레이(4a)의 입사면 근방은 공역 관계에 있다. 따라서, 141의 영역의 근방에 차광체(9T 및 9B)의 선단이 위치할 때에, 차광체(9T 및 9B)의 선단이 광 밸브(2)에 결상하고, 광 밸브(2) 위의 중심 부근으로서 x방향에 라인 형상의 조도 얼룩이 발생해 버린다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)의 선단을 제 2 렌즈 어레이(4b)에 접근시키는, 즉 회동축을 제 2 렌즈 어레이(4b)의 근방에 배치하는 것이 바람직하다. FIG. 14 is a diagram showing the trajectory of light when the backlight trace is performed from the center of the
또한, 차광체(9T 및 9B)의 선단부에 주목하면, 차광체(9T 및 9B)를 광량을 감소시키는(차광하는) 방향으로 V자 형상으로 구부려서 형성하는 쪽이 구부림이 없을 때보다 y방향에 결상하는 폭(도 15의 dy1 및 도 16의 dy2 참조)이 좁아지기 때문에, 광 밸브(2) 위에 발생하는 조도 얼룩을 경감하는 것이 가능해진다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)를 광량을 감소시키는(차광하는) 방향으로 V자 형상으로 구부려서 형성함으로써, 광 밸브(2) 위에 발생하는 조도 얼룩을 경감하는 것이 가능해진다. In addition, when attention is paid to the front end portions of the
도 15 및 도 16은 도 3(a) 및 도 3(b)의 형상일 때에 있어서의, 광 밸브(2) 위에 차광체(9T 및 9B)의 선단의 결상이 발생할 때의 차광체(9T 및 9B)의 회동 위치를 나타내는 도면이다. 광 밸브(2) 위에 결상이 발생하는 조건으로서, 차광체(9T 및 9B)의 선단은, 제 2 렌즈 어레이(4b)의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째 렌즈 셀의 곡율 중심 위치와 동일한 위치로서, 제 1 렌즈 어레이(4a)의 근방에 위치한다. 150, 151, 160, 161은 모두, 제 2 렌즈 어레이의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째 렌즈 셀의 곡율 중심을 지나는 축을 나타내고 있다. 152, 162는 모두, 차광체(9T)의 선단 부분을 나타내고 있다. 15 and 16 show a
차광체(9T 및 9B)의 선단을, 제 2 렌즈 어레이(4b)의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째 렌즈 셀의 곡율 중심 위치와 동일한 위치로 하는 이유에 대해서 설명한다. 먼저, 제 2 렌즈 어레이(4b)의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 1번째 렌즈 셀의 곡율 중심 위치와 동일한 위치에서는, 조도가 낮기 때문에 광 밸브(2) 위에 발생한 조도 얼룩의 확인이 어렵다. 또한, 제 2 렌즈 어레이(4b)의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 3번째 렌즈 셀의 곡율 중심 위치와 동일한 위치에서는, 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 1번째 렌즈 셀과 2번째 렌즈 셀로부터 조도 얼룩이 없는 광이 광 밸브(2) 위에 중첩되기 때문에, 3번째의 렌즈 셀에 의한 광 밸브(2) 위의 조도 얼룩이 상대적으로 낮아져 확인이 어렵게 된다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)의 선단의 결상이 광 밸브(2) 위에 확인되기 쉬운 조건으로서, 차광체(9T 및 9B)의 선단을, 제 2 렌즈 어레이(4b)의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째 렌즈 셀의 곡율 중심 위치와 동일한 위치에 배치하였다. The reason why the front ends of the
도 17(a)는 도 3(a)의 오목 형상부(9g)가 없는 형상으로서 도 15의 상태일 때의 광 밸브(2) 위의 조도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있고, 도 17(b)는 도 3(b)의 오목 형상부가 없는 형상으로서 도 16의 상태일 때의 광 밸브(2) 위의 조도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 170a 및 170b는 조도가 낮은 영역을 나타내고, 171a 및 171b는 광 밸브(2)의 중심을 지나는 y축을 나타내고 있다. 170a와 170b를 비교하면, 170b인 쪽이 조도 얼룩이 적은 것을 확인할 수 있다. 이는, 도 15의 dy1와 도 16의 dy2의 관계가 dy1>dy2로 되어 있기 때문이다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)를 광량을 감소시키는(차광하는) 방향으로 V자 형상으로 구부려서 형성함으로써, 광 밸브(2) 위에 발생하는 조도 얼룩을 경감하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 상술한 식5의 조건을 만족하지 않더라도, 차광체(9T 및 9B)를 구부려서 형성하면 조도 얼룩을 경감할 수 있다. FIG. 17A shows a simulation result of illuminance distribution on the
도 18은 도 3(b)의 형상으로서 도 16의 상태일 때의 광 밸브(2) 위의 조도 분포의 시뮬레이션의 결과를 나타내고 있다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 광 밸브(2)의 중심으로부터 x방향에는 조도가 낮은 영역은 거의 없다. 180은 광 밸브(2)의 중심으로부터 y방향의 조도가 낮은 영역을 나타내고, 181은 광 밸브(2)의 중심을 지나는 y축을 나타내고 있다. 차광체(9T 및 9B)의 오목 형상부(9g)가 제 2 렌즈 어레이(4b)의 집광 위치로 되어 180의 영역에 근소한 조도 얼룩을 확인할 수 있지만, 광 밸브(2)의 전체의 조도 분포는 대략 균일하기 때문에 문제없다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)를 광량을 감소시키는(차광하는) 방향으로 V자 형상으로 구부려서, 차광체(9T 및 9B)의 선단부에 오목 형상부를 적어도 1개 형성하고, 또한 선 단의 오목 형상부 이외의 평탄부를 적게 함으로써, 광 밸브(2) 위에 결상되는 선단 형상의 중첩이 줄어서, 조도 얼룩을 크게 경감하는 것이 가능해진다. FIG. 18: shows the result of the simulation of the illuminance distribution on the
도 19는 도 17(a), 도 17(b), 도 18의 각각에 있어서 나타낸 y축인 171a, 171b, 181 위에서의 y방향의 상대 광량비를 나타낸 도면이다. 가로축은 도 18에 나타내는 광 밸브(2)의 세로축에 대응한다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 190은 171a 위에서의 상대 광량비, 191은 171b 위에서의 상대 광량비, 192는 181 위에서의 상대 광량비를 각각 나타내고 있다. 도 19로부터, 광 밸브(2)의 y방향의 중심인 0.5Y에서의 상대 광량비의 값을 비교하면, 190<191<192로 되어 있어, 조도 얼룩도 190, 191, 192의 순서대로 경감하고 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)를 광량을 감소시키는(차광하는) 방향으로 V자 형상으로 구부려서 형성하고, 선단부를 오목 형상부에 형성함으로써 조도 얼룩을 경감할 수 있다. FIG. 19 is a view showing the relative light quantity ratios in the y direction on the top of 171a, 171b, and 181 which are the y-axis shown in FIGS. 17A, 17B, and 18, respectively. The horizontal axis corresponds to the vertical axis of the
또한, 본 발명의 실시예에서는, 도 4(b)의 41b의 경우에 있어서, 도 6에 나타내는 각도를 γT=α2=α3으로 하고 있지만, α3>α2=γT로 함으로써, 도 16에 나타내는 dy2의 폭을 더욱 작게 하는 것이 가능해지기 때문에, 도 4(b)에 나타내는 형상보다 더욱 조도 얼룩을 경감할 수 있다. 또한, 차광체(9T 및 9B)의 구부림은 1개소뿐이지만, 도 16에 나타내는 dy2의 폭이 작아지는 것이면 2개소 구부림이더라도 좋다. 그렇게 함으로써 조도 얼룩을 경감할 수 있다. 또한, 도 3(b)에서는, 구부림 위치를 제 2 렌즈 어레이(4b)의 광축 C를 중심으로 하여 y방향에 2번째의 렌즈 셀 근방의 위치로 하고 있지만, 어떠한 위치에서 구부림이더라도 좋다. In the embodiment of the present invention, in the case of 41b of FIG. 4B, the angle shown in FIG. 6 is γT = α2 = α3. However, by setting α3> α2 = γT, the dy2 shown in FIG. Since the width can be further reduced, roughness unevenness can be reduced more than the shape shown in Fig. 4B. In addition, although there are only one bending of the
이상의 것으로부터, 회동 기구(9a)의 차광체(9T 및 9B)를 광량을 감소시키 는(차광하는) 방향으로 V자 형상으로 구부려서 형성하고, 선단부를 적어도 1개의 오목 형상부로 절결하여 형성함으로써, 광 밸브(2) 위에 조도 얼룩을 생기게 하지 않는, 연속적인 광량 조정이 가능해진다. From the above, the light shields 9T and 9B of the
(실시예 2)(Example 2)
도 20은 본 발명의 실시예 2에 따른 투사형 표시 장치의 조명 광학계(1b)의 구성도이다. 본 발명의 실시예 2에서는, 회동 기구(9a)의 차광체(9T 및 9B)의 선단부가 칼날 형상부로 잘려서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 그 이외의 부분에 대한 구성 및 동작에 대해서는 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 20 is a configuration diagram of an illumination
도 21은 도 15와 동일한 도면으로서, 도 22는 도 15와 차광체(9T 및 9B)의 배치 위치는 마찬가지이다. 또한, 210, 211, 220, 221은 모두, 제 2 렌즈 어레이의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째 렌즈 셀의 곡율 중심을 지나는 축을 나타내고 있다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 차광체(9T 및 9B)의 선단부는 220보다 광축 C 측이 잘려서 칼날 형상부로 형성되어 있다. 이렇게 함으로서, dy의 폭을 작게 하고 있다. 또한, 차광체(9T 및 9B)의 폭 t는, 회동 기구(9a)의 회동에 대한 차광체의 강도를 고려하여, 통상 0.5mm 정도이다. 212, 222는 모두 차광체(9T)의 선단 부분을 나타내고 있다. FIG. 21 is the same view as FIG. 15, and FIG. 22 is the same as the arrangement position of FIG. 15 and
도 23(a)는 도 3(a)의 오목 형상부(9g)가 없는 형상으로서 도 21의 상태일 때의 광 밸브(2) 위의 조도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있고, 도 23(b)는 도 3(a)의 오목 형상부가 없는 형상으로서 도 22의 상태일 때의 광 밸브(2) 위의 조도 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 여기서, t=0.5mm로 한다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 230a 및 230b는 조도가 낮은 영역을 나타내고, 231a 및 231b는 광 밸브(2)의 중심을 지나는 y축을 나타내고 있다. 230a와 230b를 비교하면, 230b인 쪽이 조도 얼룩이 크게 개선되어 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 22에 도시하는 바와 같이, 차광체(9T 및 9B)의 선단부를 제 2 렌즈 어레이의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째의 렌즈 셀의 곡율 중심을 지나는 축보다 광축 C 측을 칼날 형상부로 잘려서 형성함으로써 조도 얼룩을 크게 경감하는 것이 가능하다. FIG. 23A shows a simulation result of the illuminance distribution on the
도 24는 도 23(a), 도 23(b)의 각각에서 나타낸 y축인 231a, 231b 위에서의 y방향의 상대 광량비를 나타낸 도면이다. 도 24에 도시하는 바와 같이, 240은 231a 위에서의 상대 광량비, 241은 231b 위에서의 상대 광량비를 각각 나타내고 있다. 도 24로부터, 광 밸브(2)의 y방향의 중심인 0.5Y에서의 상대 광량비의 값을 비교하면, 241인 쪽이 240보다 높아서 조도 얼룩이 크게 경감하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)의 선단부를 제 2 렌즈 어레이의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째 렌즈 셀의 곡율 중심을 지나는 축보다 광축 C 측을 칼날 형상부로 잘려서 형성함으로써 조도 얼룩을 크게 경감하는 것이 가능하다. FIG. 24 is a view showing the relative light quantity ratios in the y-direction on the y-
도 25는 차광체(9T 및 9B)의 선단부의 형상을 나타낸 도면이다. 250, 251은 모두, 제 2 렌즈 어레이의 광축 C로부터 + 또는 -y방향으로 2번째 렌즈 셀의 곡율 중심을 지나는 축을 나타내고 있다. 도 25로부터, 차광체(9T 및 9B)의 선단부의 각도가 β보다 작은 것이 바람직하다. FIG. 25 is a diagram illustrating the shapes of the tip portions of the
이상의 것으로부터, 차광체(9T 및 9B)의 선단부에 적어도 하나의 오목 형상부를 절결하여 형성하고, 또한 선단부를 칼날 형상부로 잘려서 형성함으로써, 광 밸브(2) 위에 조도 얼룩을 발생시키지 않고 연속적인 광량 조정을 실행하는 것이 가능해진다. From the above, at least one concave portion is formed by cutting away the tip portions of the
(실시예 3)(Example 3)
도 26은 본 발명의 실시예 3에 따른 투사형 표시 장치의 조명 광학계(1c)의 구성도이다. 본 발명의 실시예 3에서는, 차광체(9T 및 9B)의 선단부의 형상이, 작은 개구 면적에서, 광 밸브(2) 위의 조도 얼룩을 발생시키지 않고 또한 계조를 충분히 높게 하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다. 그 이외의 부분에 대한 구성 및 동작에 대해서는 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. Fig. 26 is a configuration diagram of the illumination optical system 1c of the projection display device according to the third embodiment of the present invention. In Example 3 of this invention, the shape of the front-end | tip part of
제 2 렌즈 어레이(4b)로부터 사출한 광(270)은 큰 입사 각도로 광 밸브(2)에 입사한다. 이때, 광 밸브의 특성상, 광 밸브(2)에 입사하는 광의 각도가 커짐에 따라서 계조가 저하하기(도 29 참조) 때문에, 차광체(9T 및 9B)의 형상은, 광 밸브(2)에 대한 입사각이 큰 광, 특히 x방향의 입사광을 차광하는 것이 바람직하다.
도 28에 제 2 렌즈 어레이(4b)와 편광 변환 소자(5)의 xy평면의 정면도 (a) 및 측면도 (b)의 일례를 나타낸다. 도 28(c)는 도 2를 더욱 상세하게 나타낸 도면이다. 또한, 도 28(c)에는, 제 2 렌즈 어레이(4b)에 입사하는 광의 궤적을 나타낸다. 여기서, 점선부는 편광 변환 소자(5)를 나타내고, 그레이색은 λ/2위상차 판(5c)을 나타낸다. 통상, 편광 변환은 λ/2위상차판(5c)의 영역에만 광을 집광시킴으로써, 효율적으로 편광 변환을 실행한다. 따라서, 광선(270, 271, 272, 273, 274, 275)이 편광 변환되는 광선으로 된다. 도 28(c)로부터, 입사한 p+s의 직선 편광은, p편광 광은 편광 변환 소자(5)에 입사 후, λ/2위상차판(5c)에 의해 s편광 광으로 변환되기 때문에, 입사 위치와 같은 x방향 위치에서 편광 변환 소자(5)를 사출할 수 있지만, s편광 광과 비교하여 광축으로부터 dx(275a-275b간 거리) 떨어진 위치에 사출하게 된다. 따라서, 광축으로부터 x방향으로 떨어진 광의 입사를 차광하는 것이 계조의 향상에는 불가결로 된다. 즉, 광선(270, 275)이 계조에 영향을 미치는 광으로 된다. 즉, 광축 C에 가까운 x방향의 위치에 광선을 입사시키는 것이 계조 향상의 조건으로 된다. An example of the front view (a) and the side view (b) of the xy plane of the
도 30은 차광체(9T 및 9B)의 형상을 나타내고 있다. 차광체(9T 및 9B)의 선단의 오목 형상부는 면적이 상이한 2개의 오목 형상부인 9g 및 9h를 포함하고, 9g는 9h보다 개구 면적이 작다. 또한, 9g 및 9h는 차광체(9T 및 9B)를 닫았을 때에 광축 C에 대하여 점대칭의 위치에서 차광체(9T 및 9B)에 형성되어 있다. 30 illustrates the shapes of the light shields 9T and 9B. The concave portions at the tips of the
도 31은 제 2 렌즈 어레이(4b)의 각 셀을 통과하는 광의 광량을 시뮬레이션에 의해서 산출하고, 산출 결과를 각 셀마다 수치로서 나타낸 도면이다. 도 30과 같은 형상으로 함으로써, x방향의 계조의 차이를 경감시키고 있다. 또한, 도 31에서는, 제 2 렌즈 어레이(4b)는 상하 좌우가 대칭이기 때문에 제 1 상한(象限) 부분을 대표로 하고 있다. FIG. 31 is a diagram showing the amount of light passing through each cell of the
도 32는 광원(3a)으로부터 사출한 광이 반사경(3b)에 의해 반사되고 있는 상 태를 시뮬레이션으로 나타낸 도면이다. 반사경(3b)은 타원면으로 하여, 광원계(3)로부터 사출한 광을 오목 렌즈(310)에 의해서 평행하게 하고 있다. 통상, 광축 C 부근에는 광원의 밸브가 존재하고, 311은 그 개구부를 나타내고 있다. FIG. 32 is a diagram showing the simulation of the state in which light emitted from the
도 32에 도시하는 바와 같이 개구부가 311로 되어 있기 때문에, 도 31에 나타내는 V1H1의 셀은 광원계(3)로부터 사출되는 광의 양이 적게 되어 있다. 도 30의 형상으로 완전히 차광하고 있을 때, 오목 형상부(9g)는 광 밸브(2)의 x방향의 양단부를 조사하고, 오목 형상부(9h)는 광 밸브(2)의 중앙부를 조사하고 있다. 즉, 광 밸브(2)의 x방향의 양단부 및 중앙부에 조사되는 광의 상대 광량을 같게 해서 중첩시킴으로써, 균일한 조도 분포로 된다. 예컨대, 오목 형상부(9g)와 오목 형상부(9h)의 형상이 동일한 경우에는, 도 33에 도시하는 바와 같이 광 밸브(2)의 중앙부의 조도가 낮아져 조도 얼룩이 발생한다. 따라서, 오목 형상부(9h)는 오목 형상부(9g)보다 개구 면적이 클 필요가 있다. 도 33에서, 오목 형상부(9g)로부터 사출한 광은 광 밸브(2) 위의 32b의 영역을 조사하고, 오목 형상부(9h)로부터 사출한 광은 광 밸브(2) 위의 32a의 영역을 조사한다. As shown in FIG. 32, since the opening part is 311, the cell of V1H1 shown in FIG. 31 has a small amount of light emitted from the
도 34에 계조를 고려한 차광체(9T) 및 차광체(9B)의 형상을 나타낸다. 오목 형상부(9i)는 직각 삼각형 형상으로 개구부를 갖고서 셀(V1H1) 안에 형성되어, 광 밸브(2) 위의 조도 분포는 균일하게 된다. 그러나, 도 31에 의해 셀(V1H1)을 통과하는 광량이 적으므로, 100%의 영상 신호를 스크린 위에 표시한 경우에, 광량이 적기 때문에, 스크린 위에 투영되는 영상의 계조감을 충분히 얻을 수 없게 된다. 34 shows the shapes of the
이상으로부터, 통상, 광 밸브(2) 위에서 조도 얼룩을 발생시키지 않기 위해 서는, 개구부가 8셀 정도 필요하게 된다. 그러나, 형상 및 개구에 입사하는 상대 광량비를 고려함으로써, 약 4셀로 광 밸브(2) 위에 조도 얼룩을 발생시키지 않는 것이 가능해진다. 즉, 개구 면적이 큰 오목 형상부(9h)의 x방향의 정점을, 광축 C에 가장 가까운 셀(V1H1)의 x방향 중심으로 하고, 개구 면적이 작은 오목 형상부(9g)의 정점을, 광축 C에 가장 가까운 셀(V1H1)과 광축 C의 거꾸로 인접하는 셀(V2H1)과의 접합부로 함으로써, 약 4셀에 의해 광 밸브(2) 위에 조도 얼룩을 발생시키지 않고서 계조를 향상시키는 것이 가능해진다. In view of the above, in order not to generate roughness unevenness on the
도 35는 차광체(9T 및 9B)가 도 30의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면이다. 곡선 331은 도 30의 형상의 회동 기구(9a)의 시뮬레이션 결과이다. 곡선 330은 도 8의 오목 형상부를 형성하지 않은 형상의 회동 기구(9a)의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 비교의 용이를 위해서, 곡선 330은 곡선 331과 겹치도록 시프트되어 있다. 도 35로부터, 차광체(9T 및 9B)를 도 30과 같은 형상으로 함으로써, 회동 각도에 대하여 대략 연속적으로 광 밸브(2)로의 광량 조정이 가능한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 차광체(9T 및 9B)의 선단부의 형상을 도 30과 같이 함으로써, 광 밸브(2) 위에 조도 얼룩을 발생시키지 않고 연속적으로 광량 조정이 가능하여, 계조를 향상시킬 수 있다. FIG. 35 is a diagram illustrating a relationship between the rotation angle and the relative light quantity ratio when the light shields 9T and 9B have the shape of FIG. 30.
본 실시예에서는, 타원 형상을 나타냈지만, 본 실시예와 마찬가지로 개구 면적 및 정점 위치를 고려하면, 삼각형 형상에 관해서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. In the present embodiment, the elliptical shape is shown. However, similarly to the present embodiment, the same effect can be obtained with respect to the triangular shape in consideration of the opening area and the vertex position.
도 36은 차광체(9T 및 9B)의 형상을 나타내고 있다. 차광체(9T 및 9B)의 선 단의 오목 형상부는 삼각형 형상으로 형성되어 있다. 도 36의 형상은 상대 광량비가 30% 이하일 때에 광량 조정을 세밀하게 실행하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다. 오목 형상부(9g)를 제 2 렌즈 어레이(4b)의 x방향의 양쪽에 배치함으로써, 상대 광량비가 낮은 부분을 세밀하게 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 완전히 차광했을 때의 제 2 렌즈 어레이(4b)의 사용 셀 수는 적지만, 도 36과 같은 삼각형의 형상으로 함으로써 조사 영역의 중첩에 의해서 광 밸브(2) 위의 조도 분포는 균일해지기 때문에, 조도 얼룩은 발생하지 않는다. 36 shows the shapes of the light shields 9T and 9B. The concave portions at the tips of the
도 37은 차광체(9T 및 9B)가 도 36의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면이다. 곡선 351은 도 36의 형상의 회동 기구(9a)의 시뮬레이션 결과이다. 곡선 350은 도 38의 형상의 회동 기구(9a)의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 비교의 용이를 위해서, 곡선 350은 곡선 351과 겹치도록 시프트되어 있다. 도 37로부터, 차광체(9T 및 9B)를 도 36과 같은 형상으로 함으로써, 상대 광량비가 10%~30% 부근에서는 경사가 완만한 곡선으로 되어 있다. 이렇게 완만한 곡선으로 되는 이유로서는, 회동 기구(9a)의 회동 각도가 낮을 때에 있어서, 도 31에 나타내는 V1H1의 렌즈 셀이 차광되어 가는 것으로, 조도 변화를 작게 하는 것이 가능하기 때문이다. 상대 광량비가 10%~30%의 낮은 영역에서는, 인간의 눈에 의한 상대 광량비의 변화의 감도가 특히 높기 때문에, 회동 기구(9a)에 의한 미세한 광량 조정은 중요하다. 따라서, 도 36과 같은 형상으로 함으로써, 30%보다 낮은 상대 광량비에서의 광량 조정을 미세하게 제어하는 것이 가능해진다. FIG. 37 is a diagram illustrating a relationship between the rotation angle and the relative light quantity ratio when the light shields 9T and 9B have the shape shown in FIG. 36.
이상의 것으로부터, 차광체(9T 및 9B)를 도 36에 나타내는 바와 같은 형상으 로 함으로써, 상대 광량비가 낮은 경우에 있어서 미세하게 광량 조정을 하는 것이 가능해진다. From the above, by making the light shields 9T and 9B into a shape as shown in FIG. 36, it is possible to finely adjust the light amount when the relative light amount ratio is low.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 투사형 표시 장치의 조명 광학계의 구성도,1 is a configuration diagram of an illumination optical system of a projection display device according to
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 편광 변환 소자의 구성도,2 is a configuration diagram of a polarization conversion element according to
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구의 형상의 일례를 나타내는 도면,3 is a view showing an example of the shape of the rotation mechanism according to the first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구의 회동 동작을 나타내는 도면,4 is a view showing a rotating operation of the rotating mechanism according to the first embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구가 도 3의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면,5 is a view showing a relationship between a rotation angle and a relative light quantity ratio when the rotation mechanism according to
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 상대 광량비가 20%일 때에 있어서의 회동 기구의 선단의 z방향의 위치를 나타내는 도면,Fig. 6 is a diagram showing the position in the z direction of the tip of the rotating mechanism when the relative light quantity ratio according to the first embodiment of the present invention is 20%,
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구가 도 3(b)의 형상으로 완전히 차광했을 때의 광 밸브에 조사되는 광의 조도 분포를 나타내는 도면,FIG. 7 is a view showing an illuminance distribution of light irradiated onto a light valve when the rotation mechanism according to
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차광체에 오목 형상부를 형성하지 않은 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면,8 is a view showing a relationship between a rotation angle and a relative light quantity ratio when a concave portion is not formed in a light shielding body according to an embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 제 2 렌즈 어레이 근방의 광원 상(像)을 나타내는 도면,9 is a view showing a light source image in the vicinity of a second lens array according to
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구의 형상의 일례를 나타내는 도면,10 is a view showing an example of the shape of the rotation mechanism according to the first embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구가 도 10의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면,11 is a view showing a relationship between a rotation angle and a relative light quantity ratio when the rotation mechanism according to
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구의 형상에 대한 광의 궤적을 나타내는 도면,12 is a view showing the trajectory of light with respect to the shape of the rotating mechanism according to the first embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 실시예 1에 따른 회동 기구의 치수가 렌즈 어레이보다 작을 때의 광의 궤적을 나타내는 도면,FIG. 13 is a view showing the trajectory of light when the dimension of the rotation mechanism according to
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 광 밸브의 중심으로부터 역광선 추적을 실행했을 때의 광의 궤적을 나타낸 도면, FIG. 14 is a view showing the trajectory of light when the backlight trace is executed from the center of the light valve according to the first embodiment of the present invention; FIG.
도 15는 본 발명의 실시예 1에 따른 광 밸브에 결상이 발생할 때에 있어서의 회동 기구의 회동 위치를 나타내는 도면,FIG. 15 is a view showing a rotation position of the rotation mechanism when an imaging occurs in the light valve according to the first embodiment of the present invention; FIG.
도 16은 본 발명의 실시예 1에 따른 광 밸브에 결상이 발생할 때에 있어서의 회동 기구의 회동 위치를 나타내는 도면,Fig. 16 is a diagram showing the rotational position of the rotation mechanism when an imaging occurs in the light valve according to the first embodiment of the present invention;
도 17은 본 발명의 실시예 1에 따른 광 밸브에 조사된 광의 조도 분포를 나타낸 도면, 17 is a view showing an illuminance distribution of light irradiated to a light valve according to
도 18은 본 발명의 실시예 1에 따른 광 밸브에 조사된 광의 조도 분포를 나타낸 도면, 18 is a view showing an illuminance distribution of light irradiated to a light valve according to
도 19는 본 발명의 실시예 1에 따른 도 17 및 도 18의 각 y축 위에 있어서의 상대 광량비를 나타낸 도면, 19 is a view showing a relative light quantity ratio on each y-axis of FIGS. 17 and 18 according to
도 20은 본 발명의 실시예 2에 따른 투사형 표시 장치의 조명 광학계의 구성도,20 is a configuration diagram of an illumination optical system of a projection display device according to a second embodiment of the present invention;
도 21은 본 발명의 실시예 2에 따른 광 밸브에 결상이 발생할 때의 회동 기 구의 회동 위치를 나타내는 도면,Fig. 21 is a view showing the rotational position of the rotating mechanism when the imaging occurs in the light valve according to the second embodiment of the present invention;
도 22는 본 발명의 실시예 2에 따른 광 밸브에 결상이 발생할 때의 회동 기구의 회동 위치를 나타내는 도면,Fig. 22 is a view showing the rotational position of the rotation mechanism when an imaging occurs in the light valve according to the second embodiment of the present invention.
도 23은 본 발명의 실시예 2에 따른 광 밸브에 조사된 광의 조도 분포를 나타낸 도면, FIG. 23 is a view showing an illuminance distribution of light irradiated to a light valve according to
도 24는 본 발명의 실시예 2에 따른 도 23의 각 y축 위에 있어서의 상대 광량비를 나타낸 도면, 24 is a view showing a relative light quantity ratio on each y-axis of FIG. 23 according to
도 25는 본 발명의 실시예 2에 따른 회동 기구의 선단 형상을 나타내는 도면,25 is a view showing the tip shape of the rotation mechanism according to the second embodiment of the present invention;
도 26은 본 발명의 실시예 3에 따른 투사형 표시 장치의 조명 광학계의 구성도,26 is a configuration diagram of an illumination optical system of a projection display device according to a third embodiment of the present invention;
도 27은 본 발명의 실시예 3에 따른 광 밸브에 입사하는 광의 광로를 나타낸 도면,27 is a view showing an optical path of light incident on a light valve according to
도 28은 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 렌즈 어레이와 편광 변환 소자를 통과하는 광의 궤적을 나타낸 도면, 28 is a view showing a trajectory of light passing through a second lens array and a polarization conversion element according to
도 29는 본 발명의 실시예 3에 따른 광 밸브로의 광의 입사 각도와 계조의 관계도,Fig. 29 is a relation diagram of the angle of incidence of light to the light valve and the gray scale according to the third embodiment of the present invention;
도 30은 본 발명의 실시예 3에 따른 회동 기구의 형상의 일례를 나타내는 도면,30 is a view showing an example of the shape of the rotation mechanism according to the third embodiment of the present invention;
도 31은 본 발명의 실시예 3에 따른 제 2 렌즈 어레이(4b)의 각 셀을 통과하 는 광의 광량을 나타내는 도면,31 is a view showing the amount of light passing through each cell of the
도 32는 본 발명의 실시예 3에 따른 광원(3)으로부터 사출된 광의 궤적을 나타내는 도면,32 is a view showing the trajectory of the light emitted from the
도 33은 본 발명의 실시예 3에 따른 광 밸브에 조사된 광의 조도 분포를 나타낸 도면, 33 is a view showing an illuminance distribution of light irradiated to a light valve according to
도 34는 본 발명의 실시예 3에 따른 회동 기구의 형상의 일례를 나타내는 도면, 34 is a diagram showing an example of the shape of the rotation mechanism according to the third embodiment of the present invention;
도 35는 본 발명의 실시예 3에 따른 회동 기구가 도 30의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면,35 is a view showing a relationship between a rotation angle and a relative light quantity ratio when the rotation mechanism according to the third embodiment of the present invention is in the shape of FIG. 30;
도 36은 본 발명의 실시예 3에 따른 회동 기구의 형상의 일례를 나타내는 도면,36 is a view showing an example of the shape of the rotation mechanism according to the third embodiment of the present invention;
도 37은 본 발명의 실시예 3에 따른 회동 기구가 도 35의 형상일 때의 회동 각도와 상대 광량비의 관계를 나타내는 도면,37 is a view showing the relationship between the rotation angle and the relative light quantity ratio when the rotation mechanism according to the third embodiment of the present invention is in the shape of FIG. 35;
도 38은 본 발명의 실시예 3에 따른 회동 기구의 형상의 일례를 나타내는 도면. Fig. 38 is a diagram showing an example of the shape of the rotation mechanism according to the third embodiment of the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 조명 광학계, 2: 광 밸브, 3: 광원계, 3a: 광원, 3b: 반사경, 4: 인티그레이터 렌즈, 4a: 제 1 렌즈 어레이, 4b: 제 2 렌즈 어레이, 5: 편광 변환 소자, 5a: 편광 분리막, 5b: 반사막, 6: 콘덴서 렌즈, 7: 필드 렌즈, 8: 편광판, 9: 광량 조정계, 9a: 회동 기구, 9b: 신호 검지부, 9c: 회동 제어부, 9B: 차광체, 9T: 차광체DESCRIPTION OF
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