WO2020149048A1 - 空間光変調モジュール、空間光変調素子、遮光板、及び投射型表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present technology relates to a spatial light modulation module, a spatial light modulation element, a light blocking plate, and a projection display device. More specifically, the present technology is directed to a spatial light modulation module capable of preventing a temperature rise due to illumination light reaching a light shielding plate that defines an illumination light arrival range of a panel portion, and a spatial light modulation module forming the spatial light modulation module.
- the present invention relates to a projection display device including an element, a light shielding plate, and the spatial light modulation module.
- Patent Document 1 discloses an electro-optical device in a mounting case.
- the device includes a specific dust-proof substrate, two specific light-shielding films, and a specific mounting case, and the two light-shielding films, the dust-proofing substrate, and the mounting case constitute a heat conduction path. ..
- the dust-proof substrate functions as a heat sink for the electro-optical device, and the two light-shielding films and the mounting case prevent excessive light source light from entering the electro-optical device. It is described that the light-to-heat conversion effect in the electro-optical device is suppressed.
- the two light shielding films, the dustproof substrate, and the mounting case constitute a heat conduction path, so that heat inside the electro-optical device is transferred to the outside by the heat conduction path. It is stated that it will be dissipated.
- the projector described in Patent Document 2 below includes a polarization separation element between a light modulation device and a polarization element, and the polarization separation element causes the color light emitted from the light modulation device to have two types of straight lines with different polarization directions.
- the light is split into polarized light beams, one of the two types of linearly polarized light beams is emitted to the color combining optical device, and the other one of the linearly polarized light beams is emitted in the other direction.
- the projector further includes a solar cell that receives the other linearly polarized light flux and converts it into electrical energy.
- the spatial light modulation module is usually set so that the light irradiation range is slightly wider than the effective range of the panel section.
- the peripheral portion of the irradiation range of the light is, for example, a lens aberration generated when light passes through a plurality of lens systems in an illumination system or a component tolerance when assembling a plurality of components. This is because the illuminance may become non-uniform or the brightness uniformity may be deteriorated due to the above factors.
- Another reason for designing as described above is that after assembling the projector including the spatial light modulation module, the illumination range is displaced due to displacement of parts due to load such as heat or vibration, and as a result, This is because the irradiation range of the screen may be cut off.
- a light blocking plate for defining the light reachable range may be disposed near the panel unit.
- the light shielding plate is usually coated with black in order to absorb light that reaches outside the effective range.
- the amount of light incident on the panel portion is increased to increase the brightness of the projector, the amount of light absorbed by the light shielding plate also increases.
- the increase in the amount of absorption of the light can cause the temperature of the light shielding plate to rise.
- the radiant heat from the light-shielding plate causes temperature unevenness in the panel portion and further causes black unevenness (image quality abnormality).
- a cooling structure may be provided around the light shielding plate in order to reduce the temperature of the light shielding plate, but such a cooling structure is not desirable from the viewpoint of downsizing of the device.
- the main purpose of this technology is to provide a technology for processing the light that reaches the light shielding plate that defines the illumination light reaching range of the panel section.
- the present technology includes a panel unit that forms image display light, and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and at least a part of the illumination light reaching surface of the light blocking plate is the panel unit.
- a spatial light modulation module that is tilted with respect to a reflective surface. The at least part of the illumination light reaching surface may reflect the illumination light.
- the panel unit may be a reflective liquid crystal panel.
- the spatial light modulation module may be configured so that the illumination light reflected by the illumination light arrival surface is not captured by a projection lens through which the image display light passes.
- An angle ⁇ formed by the at least part of the illumination light reaching surface and the reflecting surface of the panel unit satisfies the following expression (1), ⁇ >sin ⁇ 1 (1/2F#) (1)
- F# may be an F value on the panel section side of the projection lens through which the image display light passes.
- An edge region that defines a window that defines an illumination light reaching range of the panel unit may be inclined with respect to a reflection surface of the panel unit. The edge region may be inclined with respect to the reflective surface of the panel unit over the entire circumference of the window.
- a phase difference plate may be laminated on the light shielding plate.
- the phase of the illumination light may be adjusted so that the retardation plate gives the illumination light reflected by the light shielding plate a phase difference equal to the phase difference given to the image display light by the pretilt of the panel section.
- the light shielding plate may be connected to a heat receiving medium that receives heat that the light shielding plate has.
- the light shielding plate and/or the heat receiving medium may be made of a metal material.
- the light blocking plate may be a photoelectric conversion element.
- the spatial light modulation module may further include a damper that prevents the illumination light reflected by the light blocking plate from reaching the projection lens or the projection lens housing.
- the edge portion of the edge area defining the window defining the illumination light reaching range of the panel portion may be configured not to reflect the illumination light.
- a surface of the light blocking plate opposite to the illumination light reaching surface may absorb light.
- the panel unit may be composed of a DMD array.
- the present technology includes a panel unit that forms image display light, and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and the retardation plate is laminated on the light blocking plate, and the spatial light A modulation module is also provided.
- the present technology is used in combination with a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of a panel unit that forms image display light in a spatial light modulation element, and at least one of the illumination light reaching surfaces of the light blocking plate is used.
- a spatial light modulation element the part of which is inclined with respect to the reflective surface of the panel part.
- the present technology is used to define the illumination light reaching range of the panel unit that forms the image display light of the spatial light modulator, and at least a part of the illumination light reaching surface is reflected by the panel unit.
- a baffle that is tilted with respect to the surface is also provided.
- the present technology includes a panel unit that forms image display light, and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and at least a part of the illumination light reaching surface of the light blocking plate,
- a projection type display device including a spatial light modulation module, which is inclined with respect to the reflection surface of the panel unit.
- First Embodiment (Spatial Light Modulation Module) (1) Description of the first embodiment (2) Example of the first embodiment (example of spatial light modulation module) (2-1) Example of Configuration of Spatial Light Modulation Module (2-2) Modification (Light-Shielding Plate Laminated with Phase Difference Plate) (2-3) Modification (light-shielding plate to which a heat receiving medium is connected) (2-4) Modification (light-shielding plate configured as photoelectric conversion element) (2-5) Modified Example (Example Including Damper) (2-6) Modified Example (Treatment of Edge of Light-Shielding Plate) (2-7) Modified example (absorption of light by the side surface of the shading panel) (2-8) Modified Example (Spatial Light Modulation Module Including DMD
- Second embodiment (spatial light modulation module) (1) Description of second embodiment (2) Example of second embodiment (example of spatial light modulation module) 3. Third embodiment (spatial light modulator) 4. Fourth embodiment (light shield) 5. Fifth embodiment (projection display device) (1) First Example of Fifth Embodiment (Projection Display Device Including Reflective Liquid Crystal Display Element) (2) Second Example of Fifth Embodiment (Projection Display Device Including DMD Array) 6. Example
- a spatial light modulation module includes a panel unit that forms image display light, and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and at least a part of the illumination light reaching surface of the light blocking plate. , Is inclined with respect to the reflection surface of the panel portion.
- a part of the illumination light reaching surface that is inclined as described above is also referred to as an “inclined surface”. That is, the illumination light reaching surface includes an inclined surface. Since the illumination light reaching surface includes the inclined surface, it is possible to suppress the illumination light (unnecessary light) reflected by the light blocking plate from entering the projection lens through which the image display light passes. It is also possible to form the light reaching surface as a reflecting surface. By using the illumination light reaching surface as a reflecting surface, it is possible to suppress the temperature rise of the light shielding plate.
- FIG. 1 is a simplified schematic diagram showing an example of the configuration of a panel section and a light shielding plate in a conventional spatial light modulation module.
- FIG. 2 is a simplified schematic diagram for explaining an example of the configuration of the panel unit and the light shielding plate in the spatial light modulation module according to the present technology.
- the spatial light modulation module 10 shown in FIG. 1 includes a panel unit 11 that forms image display light and a light shielding plate 12 that defines an illumination light reaching range of the panel unit.
- the spatial light modulation module 10 further includes a retarder 15.
- the range where the illumination light reaches the reflection surface 13 of the panel portion 11 is defined by the light shielding plate 12. For example, of the illumination light that has passed through the retarder 15, the illumination light indicated by the arrow a reaches the light blocking plate 12 and does not reach the panel unit 11.
- the light-shielding plate 12 When the light-shielding plate 12 is light-absorbing, the light that has reached the light-shielding plate 12 is absorbed by the surface on which the illumination light reaches (also referred to as “illumination-light-arriving surface” in this specification) 14, or When the light blocking plate 15 is light reflective, it can be reflected by the illumination light reaching surface 14 as reflected light indicated by an arrow b. On the other hand, of the illumination light that has passed through the retarder 15, the illumination light indicated by the arrow c reaches the panel unit 11 without being blocked by the light shielding plate 15. The illumination light indicated by the arrow c is modulated by the panel unit 11 and exits from the panel unit 11 as image display light d.
- the illumination light reaching surface 14 is usually painted black in order to absorb the light reaching the illumination light reaching surface 14, which means that the light reflected on the surface causes black floating around the image. This is to prevent it. Further, since the light reaching the illumination light arrival surface 14 is absorbed by the black coating, it is not necessary to consider the reflection of the illumination light on the illumination light arrival surface 14, and the illumination light arrival surface 14 is the reflection surface of the panel unit 11. It is parallel to 13. However, as described above, the problem that the temperature of the light shielding plate 12 rises due to the illumination light may occur as the brightness of the projector increases. Further, when the illumination light reaching surface 14 is made reflective so as to prevent a temperature rise, black floating may occur around the screen range. Therefore, a new technique for processing the illumination light reaching the light shielding plate 12 is required.
- the spatial light modulation module 20 shown in FIG. 2 includes a panel section 21 that forms image display light and a light blocking plate 22 that defines an illumination light reaching range of the panel section. , Is inclined with respect to the reflection surface 23 of the panel portion 21.
- the spatial light modulation module 20 further includes a retarder 25. Due to the inclination, of the light reflected on the illumination light reaching surface 24, the amount of light traveling to the projection lens can be reduced, and further, depending on the angle of the inclination, the light is reflected on the illumination light reaching surface 24. No light is captured by the projection lens. Therefore, black floating around the screen can be prevented.
- the illumination light arrival surface 24 since the light reflected by the illumination light arrival surface 24 is not taken into the projection lens, it is not necessary to paint the illumination light arrival surface 24 black, and the illumination light arrival surface 24 may be configured to reflect the light. .. As a result, it is possible to suppress the temperature rise of the light shielding plate due to light absorption, and further it is possible to suppress the temperature rise of the panel portion due to the radiant heat accompanying the temperature rise.
- the spatial light modulation module according to the present technology suppresses the temperature rise of the light shielding plate as described above, the spatial light modulation module solves the problem caused by the temperature rise even when a high brightness light source is used. can do. Further, the spatial light modulation module according to the present technology can suppress the temperature rise of the panel section due to the radiant heat as described above. Therefore, the components for cooling the panel portion (for example, the heat sink) can be downsized, which also contributes to downsizing of the projection type display device itself. Further, the life of the spatial light modulator can be extended by suppressing the temperature rise of the panel section.
- FIG. 3A is a schematic diagram of a cross section of a spatial light modulation module according to the present technology.
- the spatial light modulation module 100 shown in FIG. 3A includes a panel unit 101, a light blocking plate 102, a retarder 103, and a pre light blocking plate 104.
- the spatial light modulation module 100 further includes a heat sink 105.
- the panel portion 101 is a portion of the spatial light modulator that forms image display light from illumination light. That is, the panel unit 101 modulates the incident illumination light to form image display light.
- the panel unit 101 is a panel unit (reflection type liquid crystal panel) of the reflection type liquid crystal display device, and the incident illumination light is modulated and reflected.
- An LCOS panel may be used as the panel unit 101.
- As the reflective liquid crystal panel one known in the art may be used.
- the panel unit 101 is mounted on the panel holder 110.
- the light shielding plate 102 defines the illumination light reaching range of the panel unit 101.
- the light shielding plate 102 is integrated with the panel cover 106 that covers the panel unit 101, but it does not have to be integrated.
- the light blocking plate 102 has an illumination light reaching surface 107 and a panel-side surface 108 on the opposite side.
- the light shielding plate 102 is provided with a window 109 for defining the illumination light reaching range.
- the illumination light that has passed through the window 109 reaches the panel unit 101, and the panel unit 101 forms image display light from the illumination light.
- the shape of the window 109 may be appropriately set according to the shape of the desired image area or the shape of the effective range of the panel unit 101, but normally when viewed from the incident side of the illumination light (the upper side of the sheet of FIG. 3A). It is a rectangle when the panel unit 101 is viewed from the above.
- the illumination light reaching surface 107 of the light shielding plate 102 is inclined with respect to the reflecting surface of the panel unit 101, as shown in FIG. 3A. That is, the illumination light reaching surface 107 has the inclined surface 112. Since the illumination light arrival surface 107 has the inclined surface 112, it is possible to reduce the amount of light that is incident on, for example, a projection lens, of the illumination light reflected by the light blocking plate 102.
- the at least part of the illumination light reaching surface may reflect the illumination light.
- the entire illumination light reaching surface 107 or the entire inclined surface 112 in FIG. 3A may reflect the illumination light.
- the inclined surface may be mirror-finished, for example.
- the spatial light modulation module prevents the illumination light reflected by the illumination light arrival surface (in particular, the inclined surface) from being captured by a projection lens through which the image display light passes.
- a projection lens through which the image display light passes.
- the spatial light modulation module may be used in combination with a projection lens.
- the combination of the spatial light modulation module and the projection lens can be adopted in, for example, a projection display device.
- the projection display device may include a plurality of projection lenses through which image display light passes. When the projection display device includes a plurality of projection lenses, the projection light that first passes through the spatial light modulation module and then passes may be configured so that the illumination light reflected by the illumination light arrival surface is not captured. ..
- the angle ⁇ formed by the at least part of the illumination light reaching surface (that is, the inclined surface) and the reflecting surface of the panel section satisfies the following expression (1), ⁇ >sin ⁇ 1 (1/2F#) (1)
- F# is the F value on the panel section side of the projection lens through which the image display light passes.
- the angle ⁇ is the angle shown in (a) and (b) of FIG. 3B.
- 3A is obtained by adding ⁇ to FIG. 3A
- FIG. 3B is an enlarged view of the portion showing ⁇ in FIG. 3A.
- the illumination reflected by the at least a part of the illumination light reaching surface by configuring the at least a part of the illumination light reaching surface and the reflecting surface of the panel unit so as to satisfy the above formula (1). It is possible to more reliably prevent light from being taken into the projection lens.
- an edge region that preferably defines the window 109 is inclined with respect to the reflecting surface of the panel unit 101. Furthermore, the edge region is more preferably inclined over the entire circumference of the window 109 with respect to the reflection surface of the panel section.
- the spatial light modulation module is usually designed so that the irradiation range to the panel section is slightly wider than the effective range of the panel section. It is generally set wider than. Therefore, as described above, it is preferable that the edge region is inclined over the entire circumference of the window 109.
- the retarder 103 is arranged so that the retarder 103, the light shielding plate 102, and the panel unit 101 are arranged in this order. That is, the illumination light modulated into the image display light passes through the retarder 103, then the window 109 of the light shielding plate 102, and then reaches the panel unit 101.
- the retarder 103 is made of a birefringent material and generates a phase difference between the fast axis and the slow axis.
- the optical axis of the retarder 103 is set parallel to the plane, and the polarization state of the light incident on the plane of the retarder 103 is changed by rotating the plane of polarization.
- the retarder 103 may be a liquid crystal retarder that electrically changes the polarization state of light by utilizing the birefringence of a substance having optical anisotropy.
- the retarder 103 is mounted on the retarder holder 111.
- the pre-light-shielding plate 104 adjusts the shape of the illumination light incident on the retarder 103. That is, the shape of the illumination light incident on the retarder 103 is defined by the window of the pre-shielding plate 104.
- the shape of the window of the pre-light-shielding plate 104 may be appropriately set according to the shape of the retarder 103.
- the heat sink 105 is a heat dissipation member that dissipates heat generated in the panel unit 101.
- the heat sink 105 is provided on the side of the panel unit 101 opposite to the side on which the illumination light enters.
- the material of the heat sink 105 may be any material suitable for heat dissipation, and may be, for example, a resin material such as plastic having high thermal conductivity or a metal material such as aluminum.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of components that make up the spatial light modulation module according to the present technology.
- the spatial light modulation module 400 includes a heat sink 105, a panel holder 110, a panel unit 101, a panel cover 106, a retarder holder 111, a retarder 103, a dustproof sheet 120, and a pre-light-shielding plate 104.
- the panel cover 106 is integrated with the shading plate 102, and the edge region of the shading plate 102 that defines the window 109 is inclined, that is, has an inclined surface (the inclination is not shown in FIG. 4). ing).
- the heat sink 105, the panel holder 110, the panel portion 101, the panel cover 106, the retarder holder 111, the retarder 103, the dustproof sheet 120, and the pre-light-shielding plate 104 can be fixed by four screws 131 to 134.
- the spatial light modulation module 400 may include a dustproof rubber 121.
- a retardation plate may be laminated on the light blocking plate.
- the retardation plate may be stacked on the illumination light reaching surface of the light blocking plate.
- a retardation plate may be laminated directly on the illumination light arrival surface 107 of the light shielding plate 102 shown in FIG.
- the illumination light reaching the light shield plate first passes through the phase difference plate and then reaches the light shield plate 102.
- the illumination light reaching the light blocking plate 102 is reflected by the light blocking plate 102 and passes through the retardation plate again.
- the phase difference of the light reflected by the light shielding plate 102 is adjusted by passing through these phase difference plates twice.
- this modified example the following 2. Since the description described in the above applies, refer to the description for the details of this modification.
- the phase difference plate adjusts the phase of the illumination light so as to give the illumination light reflected by the light shielding plate 102 a phase difference equal to the phase difference given to the image display light by the pretilt of the panel unit 101. sell.
- the phase difference of the light reflected by the light blocking plate 102 By adjusting the phase difference of the light reflected by the light blocking plate 102 in this way, the optical path length of the image display light formed by the panel unit 101 and the optical path length of the illumination light reflected by the light blocking plate 102 are the same. Therefore, the contrast of these two lights can be made the same. Therefore, the influence of the light reflected by the light shielding plate 102 on the image can be reduced.
- the shading plate may be connected to a heat receiving medium that receives heat from the shading plate.
- a heat receiving medium that receives heat from the shading plate.
- the shading plate and/or the heat receiving medium may be made of a metallic material such as aluminum.
- the heat receiving medium may be the panel cover 106 shown in FIG. That is, the light shielding plate 102 may be integrated with the panel cover 106 as the heat receptor.
- the light shield plate 102 and the panel cover 106 are both formed of a resin material such as plastic having high heat conductivity or a metal material having high heat conductivity (for example, aluminum or aluminum alloy), and the light shield plate 102.
- the illumination light reaching surface 107 or the inclined surface 112 can be mirror-finished.
- the heat-receptive multi-media may be provided as a separate component from the panel cover.
- the another component may be formed of, for example, a resin material such as plastic having high heat conductivity or a metal material having high heat conductivity (eg, aluminum or aluminum alloy).
- the heat receiving multi-medium may be in contact with the shading plate 102 so that the heat of the shading plate 102 can be received.
- the light blocking plate may be a photoelectric conversion element.
- a part of the light shielding plate 102 shown in FIG. 3 may be configured as a photoelectric conversion element, or the entire light shielding plate 102 may be configured as a photoelectric conversion element.
- the photoelectric conversion element can be preferably provided on the illumination light arrival surface 107.
- the light shielding plate as a photoelectric conversion element, electric power can be obtained from the illumination light reaching the light shielding plate.
- the electric power can be used as energy for cooling the spatial light modulation module and its peripheral components, for example. As described above, since the output of the light source is increasing for higher brightness, the electric power obtained from the photoelectric conversion element is also large.
- the spatial light modulation module may further include a damper that prevents the illumination light reflected by the light blocking plate from reaching the projection lens or the projection lens housing.
- the damper can prevent the temperature of the projection lens or the projection lens housing from rising due to the illumination light reflected by the light shielding plate. For example, when the temperature of the projection lens rises, the focus performance of the projection lens deteriorates due to the thermal lens effect, so that the focus performance can be maintained by preventing the temperature rise as described above.
- Fig. 5 shows an example of a spatial light modulation module according to the present technology including a damper. 5 is the same as FIG. 3 except that a polarization beam splitter (hereinafter referred to as PBS) 150, a damper 151, and a projection lens 152 are added, and thus the other components are described with reference to FIG. This is true.
- PBS polarization beam splitter
- the illumination light travels to the spatial light modulation module 100 via the PBS 150, and the panel portion 101 of the spatial light modulation module 100 forms image display light from the illumination light.
- the image display light travels toward the PBS 150, further passes through the PBS, and enters the projection lens 152.
- the damper 151 is arranged between the PBS 150 and the projection lens 152. A part of the illumination light is reflected by the light blocking plate 102. When the reflected illumination light reaches the projection lens 152 or a projection lens housing (not shown) including the projection lens 152, the temperature of the projection lens 152 may rise.
- the damper 151 can prevent the illumination light from reaching the projection lens 152 or the projection lens housing, and can prevent the temperature of the projection lens 152 from rising.
- an end portion (also referred to as a boundary area between a window and an inclined surface) of an edge region that defines a window that defines an illumination light reaching range of the panel unit does not reflect the illumination light.
- the end portion may be painted black, for example.
- a bright line may occur in the image due to the end portion reflecting the illumination light.
- the bright line has, for example, an edge at the end (a convex portion at the end) or sagging at the end during polishing for mirror-finishing (the end is Being rounded). As described above, it is possible to prevent the bright line from being generated by configuring the end portion so as not to reflect the illumination light.
- a surface of the light blocking plate opposite to the illumination light reaching surface may absorb light.
- the panel-side surface 108 may be configured as a light-absorbing surface, and may be painted black, for example.
- the black coating can be, for example, a matte black alumite treatment.
- black light may appear on the screen formed by the liquid crystal element due to internally propagated light (e.g., leakage light).
- the surface 108 on the panel portion side is a surface that absorbs light, the black floating can be prevented. Note that the amount of light absorbed by the panel side surface 108 is extremely smaller than the amount of light reaching the illumination light arrival surface 107, and the influence of heat generation due to light absorption by the panel side surface 108 is extremely small.
- a spatial light modulator including a digital micromirror device (DMD) array may be used as the spatial light modulator. That is, the spatial light modulation module of the present technology includes a panel unit configured by a DMD array, and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and at least the illumination light reaching surface of the light blocking plate. A part may be inclined with respect to the reflection surface of the panel section. Even when a DMD array is used instead of LCOS, the effects described above can be obtained.
- DMD digital micromirror device
- the DMD array has a structure in which a large number of movable micro mirrors (for example, aluminum alloy mirrors) are arranged on an integrated circuit.
- Image display light is formed by setting the inclination of each micromirror to the On state in which light is reflected toward the projection lens or the Off state in which light is reflected to areas other than the projection lens. For example, as shown in FIG. 6A, the illumination light from the light source 60 reaches the micro mirror 61.
- the micro mirror 61 is in the On state (61-On)
- the light reflected by the micro mirror 61 advances to the projection lens 62.
- the micro mirror 61 is in the off state (61-Off)
- the light reflected by the micro mirror 61 travels to other than the projection lens 62 and does not form image display light.
- the reflecting surface of the panel section is the surface of the micromirror in the FLAT state (61-F) as shown in FIG. 6A, for example.
- At least a part (an inclined surface) of the illumination light reaching surface of the light shielding plate may be inclined with respect to the surface in the FLAT state.
- the angle between the surface in the FLAT state and the inclined surface may be preferably set based on the F value on the panel section side of the projection lens through which the image display light passes (for example, set so as to satisfy the above formula (1)). May be set), and more preferably, may be set based on the F value and the tilt angle of the micro mirror 61 (particularly, the tilt angle in the On state).
- the angle may be ⁇ ′ that satisfies the following expression (2).
- ⁇ ′ sin ⁇ 1 (1/2F#) ⁇ /2 (2)
- F# is the F value on the panel section side of the projection lens through which the image display light passes, as in Expression (1) above.
- ⁇ is a tilt angle of the micro mirror 61, that is, an angle formed by the surface of the micro mirror 61 in the FLAT state and the surface of the micro mirror 61 in the ON state. Considering the tilt angle, the angle obtained by further adding ⁇ /2 to sin ⁇ 1 (1/2F#) or the angle obtained by subtracting ⁇ /2 is the inclined surface and the surface of the panel portion (the minute mirror surface in the FLAT state). Are preferably formed.
- FIG. 6(b) An example of the light shielding plate having an angle that satisfies the above formula (2) is shown in FIG. 6(b).
- the light shielding plates 65-1 and 65-2 define the illumination light reaching range of the panel unit 63 configured by the DMD array.
- the illumination light reaching surface 64-1 (light blocking plate 65-1) is located on the traveling direction side of the reflected light in the Off state shown in (a) of FIG.
- the panel portion 63 and the light shielding plate 65 are arranged so that the plate 65-2) is positioned on the traveling direction side of the illumination light shown in FIG.
- an angle ⁇ 2 ′ formed by the illumination light reaching surface 64-2 of the light shielding plate 65-2 and the surface of the micro mirror in the FLAT state of the panel portion 63 forms an angle of ⁇ /2. .. It should be noted that the angles ⁇ 1 ′ and ⁇ 2 ′ are angles formed by each inclined surface and the surface of the micro mirror in the FLAT state, but in FIG.
- the angles ⁇ 1 ′ and ⁇ 2 ′ are Assuming that the surface of the minute mirror and the lower surface of the light shielding plates 65-1 and 65-2 are parallel, the angle formed by each inclined surface and these lower surfaces is shown. Has been done. As described above, the tilt angles of the two facing inclined surfaces may be different from each other based on the tilt angle of the micromirror.
- the panel unit is composed of a DMD array
- the illumination light to the panel unit is obliquely incident on the panel surface, and switching between the On state and the Off state is controlled by the tilt angle of the micromirror. Therefore, as described above, the inclined surface forms an angle in consideration of the F value and the tilt angle, whereby it is possible to more reliably prevent the illumination light reflected by the inclined surface from being taken into the projection lens. ..
- the present technology also includes a spatial light modulation module that includes a panel unit that forms image display light and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and a phase difference plate is laminated on the light blocking plate. provide. By stacking the retardation plate on the light blocking plate, the phase difference of the light reflected by the light blocking plate can be adjusted, and for example, the influence of the reflected light on the image can be reduced. it can.
- the optical path length of the image display light formed by the panel section and the light blocking plate becomes the same, and the contrast of these two lights can be made the same. Therefore, the influence of the light reflected by the light shielding plate on the image can be reduced.
- the light-shielding plate is such that the illumination light reaching surface of the light-shielding plate does not have to be inclined with respect to the reflective surface of the panel portion (for example, may be parallel to the reflective surface), Alternatively, as described in “1. First Embodiment (Spatial Light Modulation Module)”, it may be inclined with respect to the reflection surface of the panel section.
- FIG. 7 is a simplified schematic diagram of an example of a spatial light modulation module including a light-shielding plate whose illumination light reaching surface is parallel to the panel surface and which can reflect the illumination light.
- FIG. 8 is a simplified schematic diagram of an example of the spatial light modulation module according to the present technology.
- the illumination light reaching surface 74 of the light shielding plate 72 can reflect the illumination light.
- the illumination light reaching the spatial light modulation module passes through the retarder 75 and then reaches the light blocking plate 72.
- the passage of the retarder 75 gives the illumination light a phase difference ⁇ 1.
- the illumination light is reflected by the light shielding plate 72 and passes through the retarder 75 again.
- the phase difference ⁇ 1 is further given to the reflected light. That is, the phase difference of the light reflected by the light shielding plate 72 is ⁇ 1+ ⁇ 1.
- the image display light formed by the panel portion 71 passes through the retarder 75 twice like the light reflected by the light shielding plate 72, a phase difference of ⁇ 1+ ⁇ 1 is given. Further, the image display light is given a phase difference ⁇ 2 by the pretilt of the liquid crystal in the panel unit 71. In this way, the phase difference of the image display light formed on the panel portion 71 is ⁇ 1+ ⁇ 2+ ⁇ 1. Due to the difference between the phase difference of the reflected light reflected by the light shielding plate 72 and the phase difference of the image display light, for example, as shown in FIG. 12A, black floating occurs around the effective screen range. sell.
- the spatial light modulation module 80 shown in FIG. 8 includes a panel portion 81 that forms image display light and a light shielding plate 82 that defines an illumination light reaching range of the panel portion, and the light shielding plate 82 has a phase difference plate 86. It is stacked. The retardation plate 86 is laminated on the illumination light reaching surface 84 of the light shielding plate 82. The spatial light modulation module 80 further includes a retarder 85. Since the retardation plate 86 is laminated on the light blocking plate 82, the phase difference of the light reflected by the light blocking plate 82 can be adjusted.
- the phase difference plate 86 gives the reflected light the same phase difference as the phase difference given to the image display light due to the pretilt of the liquid crystal in the panel portion 81, so that the phase difference ⁇ 2 of the reflected light becomes The phase difference ⁇ 2 of the image display light can be made the same. As a result, for example, as shown in FIG. 12B, it is possible to prevent black floating around the effective screen range.
- FIG. 9 is a schematic diagram of a cross section of the spatial light modulation module according to the present technology.
- the spatial light modulation module 200 shown in FIG. 9 includes a panel unit 201, a light blocking plate 202 (integrated with the panel cover 206), a retarder 203, and a pre-light blocking plate 204.
- the spatial light modulation module 200 further includes a heat sink 205.
- the panel unit 201, the retarder 203, the pre-shield plate 204, and the heat sink 205 are the same as the panel unit 101, the retarder 103, the pre-shield plate 104, and the heat sink 105 described above with reference to FIG. 3A. The same applies in this example.
- the light shielding plate 202 defines the illumination light reaching range of the panel unit 201.
- the light blocking plate 202 has an illumination light reaching surface 207 and a panel side surface 208 on the opposite side.
- the light shielding plate 202 is provided with a window 209 for defining the illumination light reaching range.
- the illumination light that has passed through the window 209 reaches the panel unit 201, and the panel unit 201 modulates and reflects the illumination light to form image display light.
- the shape of the window 209 may be appropriately set according to the shape of the desired image area or the shape of the effective range of the panel unit 201, but normally when viewed from the incident side of the illumination light (the upper side of the sheet of FIG. 9). It is a rectangle when the panel section 201 is viewed from the bottom.
- the light blocking plate 202 has an illumination light reaching surface 207 and a surface 208 on the panel section side.
- a retardation plate 210 is laminated immediately above the illumination light arrival surface 207.
- the retardation plate 210 is preferably configured to give the same phase difference as the pretilt of the liquid crystal of the panel unit 201 to the light reflected by the light shielding plate 202.
- the light shielding plate 202 may reflect the illumination light.
- the entire illumination light arrival surface 207 may reflect the illumination light.
- the illumination light reaching surface 207 may be mirror-finished, for example. By reflecting the illumination light, it is possible to prevent the temperature of the illumination light arrival surface 207 from rising by the illumination light, and this can also suppress the generation of the radiant heat described above.
- the illumination light reaching surface 207 of the light blocking plate 202 may not be inclined with respect to the reflecting surface of the panel unit 201, and may be parallel to the reflecting surface, for example.
- the illumination light reaching surface 207 of the light blocking plate 202 may have the above-mentioned 1.
- the light may be inclined with respect to the reflection surface of the panel unit 201.
- the present technology is used to configure the spatial light modulation module described in “1. First embodiment (spatial light modulation module)” or “2. Second embodiment (spatial light modulation module)”. Also provided are spatial light modulators.
- the present technology is used in combination with a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of a panel unit that forms image display light in a spatial light modulator, and at least one of the illumination light reaching surfaces of the light blocking plate is used.
- a spatial light modulation element wherein a part is inclined with respect to a reflection surface of the panel part.
- the panel section for forming the image display light and the light shielding plate are the same as those in 1. above.
- the panel portion and the light-shielding plate described in the above, and the description is applicable to the present embodiment.
- the combination of the panel unit and the light shielding plate is suitable for use in, for example, a high-luminance projection display device. By adopting this combination, the above 1. The effect described in 1 is exhibited.
- the present technology is used in combination with a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of a panel unit that forms an image display light of a spatial light modulation element, and a phase difference plate is laminated on the light blocking plate. It also provides a spatial light modulator.
- the panel section that forms the image display light and the light shielding plate are the same as those in 2. above.
- the panel portion and the light-shielding plate described in the above, and the description is applicable to the present embodiment.
- the combination of the panel unit and the light shielding plate is suitable for use in, for example, a high-luminance projection display device. By adopting this combination, the above 2. The effect described in 1 is exhibited.
- the present technology is used to configure the spatial light modulation module described in “1. First embodiment (spatial light modulation module)” or “2. Second embodiment (spatial light modulation module)”. It also provides a light shield.
- the present technology is used to define the illumination light reaching range of the panel unit that forms the image display light of the spatial light modulator, and at least a part of the illumination light reaching surface is the reflection surface of the panel unit.
- the panel section for forming the image display light and the light shielding plate are the same as those in 1. above.
- the panel portion and the light-shielding plate described in the above, and the description is applicable to the present embodiment.
- the combination of the panel unit and the light shielding plate is suitable for use in, for example, a high-luminance projection display device. By adopting this combination, the above 1. The effect described in 1 is exhibited.
- the present technology is used in combination with a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of a panel unit that forms image display light in a spatial light modulation element, and a light blocking plate in which retardation plates are laminated.
- the panel section that forms the image display light and the light shielding plate are the same as those in 2. above.
- the panel portion and the light-shielding plate described in the above, and the description is applicable to the present embodiment.
- the combination of the panel unit and the light shielding plate is suitable for use in, for example, a high-luminance projection display device. By adopting this combination, the above 2. The effect described in 1 is exhibited.
- the present technology is a projection type including the spatial light modulation module described in “1. First embodiment (spatial light modulation module)” or “2. Second embodiment (spatial light modulation module)”.
- a display device is also provided.
- the projection display device may include at least one combination of one PBS and one spatial light modulation module according to the present technology, as shown in FIG. 13, for example.
- the projection type display device when the projection type display device according to the present technology is a three-panel type, the projection type display device may include three of the combinations.
- the projection display device according to the present technology may be configured such that one PBS prism 300 is shared by two spatial light modulation modules according to the present technology, as shown in FIG. 14.
- the present technology may be applied in a projection display device in which two spatial light modulation modules share one PBS prism.
- the present technology includes a panel unit that forms image display light, and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and at least a part of the illumination light reaching surface of the light blocking plate,
- a projection display device including a spatial light modulation module, which is inclined with respect to a reflection surface of the panel unit.
- the panel section for forming the image display light and the light shielding plate are the same as those in 1. above.
- the panel portion and the light-shielding plate described in the above, and the description is applicable to the present embodiment.
- the present technology also includes a spatial light modulation module that includes a panel unit that forms image display light and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and a retardation plate is laminated on the light blocking plate.
- a projection type display device including.
- the panel section that forms the image display light and the light shielding plate are the same as those in 2. above.
- the panel portion and the light-shielding plate described in the above, and the description is applicable to the present embodiment.
- a projection display device includes at least one spatial light modulation module according to the present technology, and may include, for example, one to three spatial light modulation modules according to the present technology.
- the projection display device may be configured as a so-called three-panel projection display device. An example of this projection type display device will be described below in (1).
- the projection display device may be configured as a so-called single-panel projection display device or includes a DMD array. It may be configured as a projection display device. An example of this projection type display device will be described below in (2).
- the projection display device 500 shown in FIG. 10 is a so-called three-plate projection display device including three reflective liquid crystal display elements.
- the projection display device 500 modulates light for each of red light, green light, and blue light (each color light of RGB) by the three reflective liquid crystal display elements, and synthesizes modulated light (image) for each color. By doing so, a color image is projected and displayed.
- the projection display device 500 includes a light source 501, an integrator optical system 502, a spectroscopic optical system 503, an image display light forming unit 504, and a projection lens system 505.
- the constituent elements of the spectroscopic optical system 504 and the image display light forming section 504 can be fixed at predetermined positions by a holding member (not shown) that constitutes the projection display apparatus 500.
- a holding member not shown
- the light source 501 may be a lamp such as a xenon lamp, a metal halide lamp, a halogen lamp, and an ultra-high pressure mercury lamp.
- the light source 501 may be a laser light source or an LED light source capable of emitting laser light.
- the light source 501 can further include a UV/IR cut filter. Illumination light emitted from the light source 501 can pass through the UV/IR cut filter and reach the integrator optical system 502, for example.
- the integrator optical system 502 can make the illuminance of the illumination light emitted from the light source 501 uniform.
- the integrator optical system 502 may be, for example, a fly-eye integrator or a rod integrator.
- the fly-eye integrator may include, for example, two fly-eye lenses (first fly-eye lens and second fly-eye lens) and a condenser lens.
- the fly-eye integrator may further include a polarization conversion element.
- a PBS prism array may be adopted as the polarization conversion element.
- the spectroscopic optical system 503 divides the illumination light uniformized by the integrator optical system 502 into the three color lights and makes them incident on each of the three reflective liquid crystal display elements.
- the illumination light emitted from the integrator optical system 502 is separated by the dichroic mirror 506 into illumination light including red light and green light and illumination light including blue light.
- the illumination light including the red light and the green light is reflected by the reflection mirror 507a and reaches the dichroic mirror 508.
- the dichroic mirror 508 splits the illumination light into red light and green light.
- the red light enters the reflective liquid crystal display element 509R.
- the green light is incident on the reflective liquid crystal display element 509G.
- the blue light is reflected by the reflection mirror 507b and enters the reflective liquid crystal display element 509B.
- the spectroscopic optical system 503 may include optical components such as a condenser lens and a polarization adjusting element on the optical path of each color light.
- the image display light forming unit 504 includes three reflective liquid crystal display elements 509R, 509G, and 509B, and reflective polarization elements 510R, 510G for advancing the image display light formed by each reflective display element to, for example, a dichroic prism 511. And 510B, and a dichroic prism 511.
- a prism type polarization beam splitter, a wire grid polarizer, or the like may be used as the reflective polarization elements 510R, 510G, and 510B.
- At least one of the three reflective liquid crystal display elements 509R, 509G, and 509B may be a spatial light modulation module according to the present technology, and preferably all three may be spatial light modulation modules according to the present technology. That is, each of these reflective liquid crystal display elements has been described in, for example, “1. First embodiment (spatial light modulation module)” or “2. Second embodiment (spatial light modulation module)”. It may be a spatial light modulation module.
- the projection display device 500 can achieve high brightness and solve the problem caused by the illumination light reaching the light blocking plate.
- the projection lens system 505 can project the image display light formed by the image display light forming unit 504 in a desired size or shape on an arbitrary projection surface.
- the projection lens system 505 can include at least one lens.
- the projection lens system 505 includes five lenses 513, 514, 516, 517, and 518, and a reflection mirror 515. Of these five lenses, the reflective liquid crystal display element 509R, so that the image display light emitted from the image display light forming unit 504 first satisfies the above formula (1) with respect to F# of the lens 513 through which the image display light first passes.
- An angle ⁇ formed by the reflecting surface of the panel portion of 509G and 509B and the inclined surface of the light shielding plate can be set.
- the projection display device 600 shown in FIG. 11 includes a spatial light modulation module including a DMD array.
- the projection display device 600 is a display field type projection display device that sequentially displays red, green, and blue fields using one DMD array and one rotating color filter disc (also referred to as a color wheel). is there.
- the projection display device 600 includes a light source 601, a UV/IR filter 602, a color wheel 603, an integrator optical system (rod lens) 604, a relay lens group 605, a reflection mirror 606, a prism 607, a DMD array panel 608, and a projection lens system. 609 is included. Each of these components will be described below.
- the UV/IR filter 602 cuts UV and/or IR from the illumination light generated by the light source 601.
- the color wheel 603 time-divisionally separates the illumination light emitted from the light source 601 and makes it enter the rod lens 604.
- the rod lens 604 makes the illuminance of the illumination light uniform. Further, the rod lens 604 shapes the illumination light into a rectangular shape. The illumination light emitted from the rod lens 604 enters the DMD array panel 608 via the relay lens group 605 and the reflection mirror 606.
- the DMD array panel 608 modulates illumination light to form image display light.
- DMD array panel 608 is a spatial light modulation module according to the present technology. That is, the DMD array panel 608 is, for example, the spatial light modulation module described in “1. First embodiment (spatial light modulation module)” or “2. Second embodiment (spatial light modulation module)”. It is possible. By including the spatial light modulation module according to the present technology, the projection display device 600 can achieve high brightness and solve the problem caused by the illumination light reaching the light shielding plate.
- the image display light formed by the DMD array panel 608 enters the projection lens system 609 via the prism 607.
- the projection lens system 609 can project the image display light formed by the DMD array panel 608 in a desired size or shape on an arbitrary projection surface.
- the projection lens system 609 can include at least one lens.
- the above expression (1) is satisfied with respect to the F# of the lens through which the image display light emitted from the DMD array panel 608 first passes.
- the angle ⁇ formed by the reflection surface of the panel portion of the DMD array panel 608 and the inclined surface of the light shielding plate can be set.
- light-shielding plate 1 a light-shielding plate that has been mirror-finished
- light-shielding plate 2 a light-shielding plate that has been subjected to matt black alumite treatment
- the temperature changes when these two light-shielding plates were continuously irradiated with light were compared.
- the temperature increase of the light shielding plate 1 was suppressed more than that of the light shielding plate 2. From this result, it can be seen that the mirror-shielded light-shielding plate suppresses the temperature rise as compared with the black alumite-treated light-shielding plate.
- module 1 In a spatial light modulation module (hereinafter referred to as “module 1") in which a light-shielding plate having an illumination light reaching surface inclined with respect to the panel surface is provided on the panel portion, black floating around the screen when the screen is all white Were simulated by ray tracing calculations.
- module 2 a spatial light modulation module in which a light-shielding plate having an illumination light arrival surface parallel to the panel surface is provided on the panel, black floating around the screen when the screen is completely white It was simulated by ray tracing calculation.
- the illumination light reaching surface is matt black alumite treated and is not inclined (parallel) to the panel plane.
- Module 4 The illumination light reaching surface is mirror-finished and is inclined with respect to the panel plane as shown in FIG. 3A (module 5). The illumination light reaching surface is mirror-finished and is not inclined (parallel to) the panel plane.
- module 3 black floating did not occur around the screen both when the screen was completely white and when the screen was completely black.
- module 4 black floating did not occur around the screen both when the screen was completely white and when the screen was completely black.
- module 5 black floating occurs around the screen both when the screen is completely white and when the screen is completely black.
- the light-shielding plate that reflects light and has the illumination-light reaching surface that is inclined with respect to the panel plane is adopted in the spatial light modulation module. It can be seen that the temperature rise can be prevented and the black floating can be reduced.
- the present technology may also have the following configurations.
- a panel section for forming image display light A light-shielding plate that defines the illumination light reaching range of the panel section, Including At least a part of the illumination light reaching surface of the light shielding plate is inclined with respect to the reflecting surface of the panel portion, Spatial light modulation module.
- the spatial light modulation module according to [1], wherein the at least part of the illumination light reaching surface reflects illumination light.
- the illumination light reflected by the illumination light reaching surface is configured not to be taken into a projection lens through which the image display light passes, according to any one of [1] to [3].
- An angle ⁇ formed by at least a part of the illumination light reaching surface and the reflecting surface of the panel section satisfies the following expression (1), ⁇ >sin ⁇ 1 (1/2F#) (1)
- F# is the F value on the panel section side of the projection lens through which the image display light passes
- the spatial light modulation module according to any one of [1] to [4].
- an edge area defining a window defining an illumination light reaching range of the panel section is inclined with respect to a reflection surface of the panel section.
- the spatial light modulation module described in any one.
- the spatial light modulation module according to any one of [1] to [14], wherein a surface of the light shield plate opposite to the illumination light arrival surface absorbs light.
- the spatial light modulator is used in combination with a light shielding plate that defines an illumination light arrival range of a panel portion that forms image display light, and at least a part of the illumination light arrival surface of the light shielding plate is A spatial light modulator that is inclined with respect to the reflection surface of the panel section.
- a spatial light modulator that is inclined with respect to the reflection surface of the panel section.
- Used for defining an illumination light reaching range of a panel portion that forms image display light in the spatial light modulator, and at least a part of the illumination light reaching surface is relative to the reflection surface of the panel portion.
- a light shield that is tilted.
- a panel unit that forms image display light, and a light blocking plate that defines an illumination light reaching range of the panel unit, and at least a part of an illumination light reaching surface of the light blocking plate is the panel unit.
- Projection display device including a spatial light modulation module, which is tilted with respect to the reflective surface of the.
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Abstract
パネル部への光の到達範囲を規定する遮光板に到達する光を処理するための技術を提供することを目的とする。 本技術は、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調モジュールを提供する。好ましくは前記照明光到達面の前記少なくとも一部が、前記照明光を反射するものである。また、本技術は、当該モジュールを構成する空間光変調素子及び遮光板も提供する。また、本技術は、当該モジュールを含む投射型表示装置も提供する。
Description
本技術は、空間光変調モジュール、空間光変調素子、遮光板、及び投射型表示装置に関する。より詳細には、本技術は、パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板に到達する照明光による温度上昇を防ぐことができる空間光変調モジュール、当該空間光変調モジュールを構成する空間光変調素子及び遮光板、並びに、当該空間光変調モジュールを含む投射型表示装置に関する。
プロジェクタの高輝度化を実現するために、光源の出力を増大させることが行われうる。光源の出力の増大によって、プロジェクタの照明系、パネルコア部、及び投射レンズに入射する光量は増大する。しかしながら、光量の増大は、光学部品及び光学部品の保持部材の温度上昇をもたらし、これらの変形又は劣化ももたらしうる。そこで、当該温度上昇に対処するための技術がこれまでにいくつか提案されている。
例えば下記特許文献1には、実装ケース入り電気光学装置が開示されている。当該装置は、特定の防塵用基板と特定の遮光膜2つと特定の実装ケースとを備えており、且つ、前記2つの遮光膜、前記防塵用基板、及び前記実装ケースが熱伝導路を構成する。下記特許文献1には、当該前記防塵用基板が前記電気光学装置に対するヒートシンクとして機能すること、前記2つの遮光膜及び前記実装ケースが前記電気光学装置に対する光源光の過剰な入射を防止して前記電気光学装置内における光から熱への変換作用を抑制することが記載されている。また、下記特許文献1には、前記2つの遮光膜、前記防塵用基板、及び前記実装ケースが熱伝導路を構成することによって、前記電気光学装置内部の熱が当該熱伝導路によって外部へと放散されることが記載されている。
下記特許文献2に記載されたプロジェクタは、光変調装置及び偏光素子の間に偏光分離素子を有し、当該偏光分離素子が、光変調装置から射出された色光を偏光方向の異なる2種類の直線偏光光束に分離し、当該2種類の直線偏光光束のうちいずれか一方の直線偏光光束を色合成光学装置に射出し、いずれか他方の直線偏光光束を他の方向に射出する。当該プロジェクタは、さらに、当該他方の直線偏光光束を受光して電気エネルギーに変換する太陽電池を備えている。
例えば反射型空間光変調素子などの空間光変調モジュールパネル部に均一に光を照射するために、通常は、光の照射範囲が当該パネル部の有効範囲よりやや広くなるように、空間光変調モジュールは設計されうる。このように設計する1つの理由は、当該光の照射範囲のうち周辺部は、例えば照明系において光が複数のレンズ系を経由した際に生じるレンズ収差又は複数部品を組み立てた時の部品公差などの要因によって、照度が不均一になり又は輝度ユニフォミティが悪化することがあるためである。また、上記のとおりに設計する他の理由は、当該空間光変調モジュールを含むプロジェクタを組み立てた後に、例えば熱又は振動などの負荷によって部品の位置ずれが生じることによって照明範囲がずれ、その結果、画面の照射範囲が欠けたりすることがあるためである。
上記のとおりに設計された空間光変調モジュールは、パネル部の有効範囲だけに光を到達させるために、パネル部の近傍に光の到達範囲を規定するための遮光板が配置されうる。当該遮光板は、通常は、有効範囲外に到達する光を吸収するために黒塗装が施されている。
プロジェクタの高輝度化のためにパネル部への入射光量を増加させると、当該遮光板による光の吸収量も増大する。当該光の吸収量の増大は、遮光板の温度上昇をもたらしうる。さらに、当該遮光板からの輻射熱は、パネル部内に温度ムラを発生させ、さらには黒ムラ(画質異常)の発生原因にもなる。当該遮光板の温度を低減するために、当該遮光板の周辺に冷却構造を設けることも考えられるが、装置の小型化の観点からはそのような冷却構造は望ましくない。
プロジェクタの高輝度化のためにパネル部への入射光量を増加させると、当該遮光板による光の吸収量も増大する。当該光の吸収量の増大は、遮光板の温度上昇をもたらしうる。さらに、当該遮光板からの輻射熱は、パネル部内に温度ムラを発生させ、さらには黒ムラ(画質異常)の発生原因にもなる。当該遮光板の温度を低減するために、当該遮光板の周辺に冷却構造を設けることも考えられるが、装置の小型化の観点からはそのような冷却構造は望ましくない。
そこで、本技術は、パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板に到達する光を処理するための技術を提供することを主目的とする。
本技術は、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調モジュールを提供する。
前記照明光到達面の前記少なくとも一部は、照明光を反射するものであってよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記パネル部は反射型液晶パネルであってよい。
前記空間光変調モジュールは、前記照明光到達面で反射された照明光が、前記画像表示光が通過する投射レンズに取り込まれないように構成されていてよい。
前記照明光到達面の前記少なくとも一部と前記パネル部の前記反射面とにより形成される角度θが以下の式(1)を満たし、
θ>sin-1(1/2F#) ・・・(1)
式(1)において、F♯は、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値でありうる。
前記遮光板のうち、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されていてよい。
前記縁領域が、前記窓の全周にわたって、前記パネル部の反射面に対して傾斜されていてよい。
前記遮光板には、位相差板が積層されていてよい。
前記位相差板が、前記パネル部のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と等しい位相差を前記遮光板により反射された照明光に与えるように、当該照明光の位相を調整しうる。
前記遮光板は、当該遮光板が有する熱を受容する熱受容媒体と接続されていてよい。
前記遮光板及び/又は前記熱受容媒体が、金属材料から形成されていてよい。
前記遮光板は、光電変換素子でありうる。
前記空間光変調モジュールは、前記遮光板により反射された照明光が投射レンズ又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐダンパーをさらに含みうる。
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域のうち端部が、照明光を反射しないように構成されていてよい。
前記遮光板のうち、前記照明光到達面と反対側の面が、光を吸収するものでありうる。
本技術の他の実施態様に従い、前記パネル部はDMDアレイから構成されていてもよい。
前記照明光到達面の前記少なくとも一部は、照明光を反射するものであってよい。
本技術の一つの実施態様に従い、前記パネル部は反射型液晶パネルであってよい。
前記空間光変調モジュールは、前記照明光到達面で反射された照明光が、前記画像表示光が通過する投射レンズに取り込まれないように構成されていてよい。
前記照明光到達面の前記少なくとも一部と前記パネル部の前記反射面とにより形成される角度θが以下の式(1)を満たし、
θ>sin-1(1/2F#) ・・・(1)
式(1)において、F♯は、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値でありうる。
前記遮光板のうち、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されていてよい。
前記縁領域が、前記窓の全周にわたって、前記パネル部の反射面に対して傾斜されていてよい。
前記遮光板には、位相差板が積層されていてよい。
前記位相差板が、前記パネル部のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と等しい位相差を前記遮光板により反射された照明光に与えるように、当該照明光の位相を調整しうる。
前記遮光板は、当該遮光板が有する熱を受容する熱受容媒体と接続されていてよい。
前記遮光板及び/又は前記熱受容媒体が、金属材料から形成されていてよい。
前記遮光板は、光電変換素子でありうる。
前記空間光変調モジュールは、前記遮光板により反射された照明光が投射レンズ又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐダンパーをさらに含みうる。
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域のうち端部が、照明光を反射しないように構成されていてよい。
前記遮光板のうち、前記照明光到達面と反対側の面が、光を吸収するものでありうる。
本技術の他の実施態様に従い、前記パネル部はDMDアレイから構成されていてもよい。
また、本技術は、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、前記遮光板に、位相差板が積層されている、空間光変調モジュールも提供する。
また、本技術は、空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と組み合わせて用いられ、且つ、当該遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調素子も提供する。
また、本技術は、空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定するために用いられ、且つ、照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、遮光板も提供する。
また、本技術は、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、且つ、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調モジュールを含む投射型表示装置も提供する。
以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、本技術の範囲がこれらの実施形態のみに限定されることはない。なお、本技術の説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)
(1)第1の実施形態の説明
(2)第1の実施形態の例(空間光変調モジュールの例)
(2-1)空間光変調モジュールの構成の例
(2-2)変形例(位相差板が積層された遮光板)
(2-3)変形例(熱受容媒体が接続された遮光板)
(2-4)変形例(光電変換素子として構成される遮光板)
(2-5)変形例(ダンパーを含む例) (2-6)変形例(遮光板の端部の処理)
(2-7)変形例(遮光板のパネル側面による光の吸収)
(2-8)変形例(DMDアレイを含む空間光変調モジュール)
2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)
(1)第2の実施形態の説明
(2)第2の実施形態の例(空間光変調モジュールの例)
3.第3の実施形態(空間光変調素子)
4.第4の実施形態(遮光板)
5.第5の実施形態(投射型表示装置)
(1)第5の実施形態の第1の例(反射型液晶表示素子を含む投射型表示装置)
(2)第5の実施形態の第2の例(DMDアレイを含む投射型表示装置)
6.実施例
1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)
(1)第1の実施形態の説明
(2)第1の実施形態の例(空間光変調モジュールの例)
(2-1)空間光変調モジュールの構成の例
(2-2)変形例(位相差板が積層された遮光板)
(2-3)変形例(熱受容媒体が接続された遮光板)
(2-4)変形例(光電変換素子として構成される遮光板)
(2-5)変形例(ダンパーを含む例) (2-6)変形例(遮光板の端部の処理)
(2-7)変形例(遮光板のパネル側面による光の吸収)
(2-8)変形例(DMDアレイを含む空間光変調モジュール)
2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)
(1)第2の実施形態の説明
(2)第2の実施形態の例(空間光変調モジュールの例)
3.第3の実施形態(空間光変調素子)
4.第4の実施形態(遮光板)
5.第5の実施形態(投射型表示装置)
(1)第5の実施形態の第1の例(反射型液晶表示素子を含む投射型表示装置)
(2)第5の実施形態の第2の例(DMDアレイを含む投射型表示装置)
6.実施例
1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)
(1)第1の実施形態の説明
本技術に従う空間光変調モジュールは、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている。本明細書内において、照明光到達面のうち、上記のとおり傾斜されている一部のことを、「傾斜面」ともいう。すなわち、前記照明光到達面は傾斜面を含む。当該照明光到達面が傾斜面を含むことによって、遮光板で反射された照明光(不要光)が、画像表示光が通過する投射レンズへ入射することを抑制することができ、これにより当該照明光到達面を反射面として形成することも可能となる。当該照明光到達面を反射面とすることで、遮光板の温度上昇を抑制することもできる。
本技術に従う空間光変調モジュールの基本概念を図1及び図2を参照して以下で説明する。図1は、従来の空間光変調モジュールのうちのパネル部及び遮光板の構成の一例を示す簡易的な模式図である。図2は、本技術に従う空間光変調モジュールのうちのパネル部及び遮光板の構成の一例を説明するための簡易的な模式図である。
図1に示される空間光変調モジュール10は、画像表示光を形成するパネル部11及びパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板12を含む。空間光変調モジュール10は、リターダ15をさらに含む。パネル部11の反射面13に照明光が到達する範囲が、遮光板12により規定されている。例えば、リターダ15を通過した照明光のうち、矢印aで示される照明光は遮光板12に到達し、パネル部11には到達しない。遮光板12に到達した光は、遮光板12が光吸収性である場合は、照明光が到達する面(本明細書内において、「照明光到達面」ともいう)14で吸収され、又は、遮光板15が光反射性である場合は、照明光到達面14で矢印bにより示される反射光として反射されうる。一方、リターダ15を通過した照明光のうち、矢印cで示される照明光は遮光板15によりさえぎられることなくパネル部11に到達する。矢印cで示される照明光はパネル部11によって変調されて画像表示光dとしてパネル部11から出る。照明光到達面14は、通常は、照明光到達面14に到達した光を吸収するために黒塗装されており、これは、当該面で反射された光により画像周囲に黒浮きが生じることを防ぐためである。また、照明光到達面14に到達した光は黒塗装により吸収されるので、照明光到達面14での照明光の反射は考慮する必要がなく、照明光到達面14はパネル部11の反射面13に対して平行である。しかしながら、上記のとおり、プロジェクタの高輝度化に伴い、照明光によって遮光板12が温度上昇するという問題が生じうる。また、温度上昇を防ぐために照明光到達面14を反射性にした場合は、画面範囲の周囲に黒浮きが生じうる。そのため、遮光板12に到達する照明光を処理するための新たな技術が求められている。
図2に示される空間光変調モジュール20は、画像表示光を形成するパネル部21及びパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板22を含み、且つ、遮光板22の照明光到達面24が、パネル部21の反射面23に対して傾斜されている。空間光変調モジュール20は、さらにリターダ25を含む。前記傾斜により、照明光到達面24で反射された光のうち、投射レンズへと進行する光の量を減らすことができ、さらに、当該傾斜の角度によっては、照明光到達面24で反射された光が投射レンズに取り込まれない。そのため、画面周囲の黒浮きを防ぐことができる。さらに、照明光到達面24で反射された光が投射レンズに取り込まれないので、照明光到達面24を黒塗装する必要が無く、照明光到達面24は光を反射させるように構成されてよい。その結果、光吸収による遮光板の温度上昇を抑制することができ、さらには、当該温度上昇に伴う輻射熱によるパネル部の温度上昇も抑制することができる。
本技術に従う空間光変調モジュールによって、上記のとおり遮光板の温度上昇が抑制されるので、当該空間光変調モジュールは、高輝度光源を用いた場合であっても、温度上昇に起因する問題を解消することができる。
また、本技術に従う空間光変調モジュールによって、上記のとおり、輻射熱によるパネル部の温度上昇を抑制できる。そのため、パネル部の冷却のための構成要素(例えばヒートシンクなど)を小型化することができ、これは投射型表示装置自体の小型化にも貢献する。また、パネル部の温度上昇が抑制されることによって、空間光変調素子の寿命をより長くすることもできる。
また、本技術に従う空間光変調モジュールによって、上記のとおり、輻射熱によるパネル部の温度上昇を抑制できる。そのため、パネル部の冷却のための構成要素(例えばヒートシンクなど)を小型化することができ、これは投射型表示装置自体の小型化にも貢献する。また、パネル部の温度上昇が抑制されることによって、空間光変調素子の寿命をより長くすることもできる。
(2)第1の実施形態の例(空間光変調モジュールの例)
(2-1)空間光変調モジュールの構成の例
本技術に従う空間光変調モジュールの例を、図3Aを参照しながら以下で説明する。図3Aは、本技術に従う空間光変調モジュールの断面の模式図である。
図3Aに示される空間光変調モジュール100は、パネル部101、遮光板102、リターダ103、及びプレ遮光板104を含む。空間光変調モジュール100には、ヒートシンク105がさらに備えられている。
パネル部101は、空間光変調素子のうち、照明光から画像表示光が形成される部分である。すなわち、パネル部101は、入射した照明光を変調して画像表示光を形成する。パネル部101は反射型液晶表示素子のパネル部(反射型液晶パネル)であり、入射した照明光は変調され且つ反射される。パネル部101として、LCOSパネルが用いられてよい。反射型液晶パネルとして、当技術分野で既知のものが用いられてよい。パネル部101は、パネルホルダ110に載せられている。
遮光板102は、パネル部101の照明光到達範囲を規定する。図3Aにおいて、遮光板102は、パネル部101をカバーするパネルカバー106と一体化されているが、一体化されていなくてもよい。遮光板102は、照明光到達面107と、その反対側にあるパネル側の面108とを有する。
遮光板102には、前記照明光到達範囲を規定するための窓109が設けられている。窓109を通過した照明光がパネル部101に到達し、そして、パネル部101により当該照明光から画像表示光が形成される。窓109の形状は、所望の映像領域の形状又はパネル部101の有効範囲の形状に応じて適宜設定されてよいが、通常は、照明光の入射側から見た場合において(図3Aの紙面上側からパネル部101を見た場合において)、矩形である。
遮光板102の照明光到達面107は、図3Aに示されるとおり、パネル部101の反射面に対して傾斜されている。すなわち、照明光到達面107は傾斜面112を有する。照明光到達面107が傾斜面112を有することによって、遮光板102で反射された照明光のうち、例えば投射レンズなどに入射する光の量を減少することができる。
本技術の特に好ましい実施態様に従い、前記照明光到達面の前記少なくとも一部(すなわち傾斜面)は、前記照明光を反射するものでありうる。例えば図3Aにおける照明光到達面107全体又は傾斜面112全体が、照明光を反射するものであってよい。照明光を反射させるために、前記傾斜面は、例えば鏡面加工されていてよい。照明光が反射されることにより、前記照明光到達面の温度が照明光によって上昇することを防ぐことができ、これは上記で述べた輻射熱の問題も解消する。
本技術の特に好ましい実施態様に従い、前記空間光変調モジュールは、前記照明光到達面(特には傾斜面)で反射された照明光が、前記画像表示光が通過する投射レンズに取り込まれないように構成されうる。これにより、例えばパネル部101の有効画素周辺の反射光は、投射レンズに入射せず、当該空間光変調モジュール100を含む投射型表示装置の画質に悪影響を及ぼさない。
この実施態様において、前記空間光変調モジュールは、投射レンズと組み合わせて用いられうる。前記空間光変調モジュールと前記投射レンズとの組合せは、例えば投射型表示装置において採用されうる。投射型表示装置には、画像表示光が通過する複数の投射レンズが含まれうる。投射型表示装置が複数の投射レンズを含む場合、前記空間光変調モジュールから出た後に最初に通過する投射レンズに、前記照明光到達面で反射された照明光が取り込まれないように構成されうる。
この実施態様において、前記空間光変調モジュールは、投射レンズと組み合わせて用いられうる。前記空間光変調モジュールと前記投射レンズとの組合せは、例えば投射型表示装置において採用されうる。投射型表示装置には、画像表示光が通過する複数の投射レンズが含まれうる。投射型表示装置が複数の投射レンズを含む場合、前記空間光変調モジュールから出た後に最初に通過する投射レンズに、前記照明光到達面で反射された照明光が取り込まれないように構成されうる。
特に好ましくは、前記照明光到達面の前記少なくとも一部(すなわち傾斜面)と前記パネル部の前記反射面とにより形成される角度θが以下の式(1)を満たし、
θ>sin-1(1/2F#) ・・・(1)
上記式(1)において、F♯は、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値である。
当該角度θは、図3Bの(a)及び(b)に示される角度である。図3Bの(a)は、図3Aにθを追加したものであり、図3Bの(b)は、(a)のうちのθを示す部分を拡大したものである。
上記式(1)を満たすように、前記照明光到達面の前記少なくとも一部と前記パネル部の前記反射面とを構成することによって、前記照明光到達面の前記少なくとも一部によって反射された照明光が投射レンズに取り込まれることをより確実に防ぐことができる。
θ>sin-1(1/2F#) ・・・(1)
上記式(1)において、F♯は、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値である。
当該角度θは、図3Bの(a)及び(b)に示される角度である。図3Bの(a)は、図3Aにθを追加したものであり、図3Bの(b)は、(a)のうちのθを示す部分を拡大したものである。
上記式(1)を満たすように、前記照明光到達面の前記少なくとも一部と前記パネル部の前記反射面とを構成することによって、前記照明光到達面の前記少なくとも一部によって反射された照明光が投射レンズに取り込まれることをより確実に防ぐことができる。
遮光板102の照明光到達面107のうち、好ましくは窓109を規定する縁領域が、パネル部101の反射面に対して傾斜されている。さらに、当該縁領域は、より好ましくは窓109の全周にわたって、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている。上記で述べた通り、通常はパネル部への照射範囲は当該パネル部の有効範囲よりやや広い範囲になるように空間光変調モジュールは設計され、照明範囲は、パネル部の全周にわたって、パネル部よりも広く設定されることが一般的である。そのため、上記のとおり、窓109の全周にわたって、当該縁領域が傾斜されていることが好ましい。
リターダ103は、図3Aに示されるとおり、リターダ103、遮光板102、及びパネル部101がこの順に並ぶように配置される。すなわち、画像表示光へと変調される照明光は、リターダ103を通過し、次に、遮光板102の窓109を通過し、そして、パネル部101へ到達する。リターダ103は、複屈折材料からできており、速軸( Fast axis)と遅軸(Slow axis)の間に位相差を発生させるものである。リターダ103の光軸は面に平行に設定され、リターダ103の面に垂直に入射される光に対して、偏光面を回転させることにより光の偏光状態を連続的に変化させるものである。リターダ103は光学異方性を持つ物質の複屈折を利用して光の偏光状態を電気的に変える液晶リターダであってよい。リターダ103は、リターダホルダ111に載せられている。
プレ遮光板104は、リターダ103に入射する照明光の形状を調整する。すなわち、リターダ103に入射する照明光の形状が、プレ遮光板104の窓によって規定される。プレ遮光板104の窓の形状は、リターダ103の形状に応じて適宜設定されてよい。
ヒートシンク105は、パネル部101に生じる熱を放熱する放熱部材である。ヒートシンク105は、パネル部101のうち、照明光が入射する側と反対側に設けられている。ヒートシンク105の材料は、放熱に適した材料であればよく、例えば熱伝導性が高いプラスチックなどの樹脂材料又は例えばアルミニウムなどの金属材料でありうる。
以下で、本技術に従う空間光変調モジュールの構成例を、図4を参照しながら説明する。図4は、本技術に従う空間光変調モジュールを構成する部品の例を示す図である。
図4に示されるとおり、本技術に従う空間光変調モジュール400は、ヒートシンク105、パネルホルダ110、パネル部101、パネルカバー106、リターダホルダ111、リターダ103、防塵シート120、及びプレ遮光板104を含み、パネルカバー106には、遮光板102が一体化されており、遮光板102のうち窓109を規定する縁領域が傾斜されており、すなわち傾斜面を有する(図4では傾斜の描写は省略されている)。
ヒートシンク105、パネルホルダ110、パネル部101、パネルカバー106、リターダホルダ111、リターダ103、防塵シート120、及びプレ遮光板104は、4つのビス131~134によって固定されうる。空間光変調モジュール400は、防塵ゴム121を備えられていてもよい。
ヒートシンク105、パネルホルダ110、パネル部101、パネルカバー106、リターダホルダ111、リターダ103、防塵シート120、及びプレ遮光板104は、4つのビス131~134によって固定されうる。空間光変調モジュール400は、防塵ゴム121を備えられていてもよい。
(2-2)変形例(位相差板が積層された遮光板)
本技術の一つの実施態様に従い、遮光板に位相差板が積層されていてもよい。当該位相差板は、当該遮光板の照明光到達面上に積層されうる。例えば図3に示される遮光板102の照明光到達面107の直上に、位相差板が積層されてよい。これにより、遮光板102により反射される光の位相差を調整することができ、遮光板102により反射される光による画像への影響を低減することができる。この実施態様において、遮光板に到達する照明光は、まず当該位相差板を通過し、次に遮光板102に到達する。遮光板102に到達した照明光は、遮光板102で反射されて、再度当該位相差板を通過する。これらの2回の位相差板の通過によって、遮光板102により反射される光の位相差が調整される。この変形例について、下記2.において述べた説明が当てはまるので、この変形例の詳細については当該説明を参照されたい。
好ましくは、前記位相差板は、パネル部101のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と等しい位相差を遮光板102により反射された照明光に与えるように、当該照明光の位相を調整しうる。遮光板102によって反射される光の位相差がこのように調整されることで、パネル部101により形成される画像表示光の光路長と遮光板102により反射される照明光の光路長とが同じになり、これら2つの光のコントラストを同一にすることができる。そのため、遮光板102により反射される光が画像に与える影響を低減することができる。
(2-3)変形例(熱受容媒体が接続された遮光板)
本技術の一つの実施態様に従い、遮光板は、遮光板が有する熱を受容する熱受容媒体と接続されていてよい。これにより遮光板の温度上昇を防ぐことができるので、輻射熱によるパネル部への影響を低減することができる。この実施態様において、好ましくは前記遮光板及び/又は前記熱受容媒体が、例えばアルミニウムなどの金属材料から形成されていてよい。
前記熱受容媒体は、図3において示されるパネルカバー106でありうる。すなわち、遮光板102は、前記熱受容体としてのパネルカバー106と一体化されていてよい。この場合において、例えば遮光板102及びパネルカバー106はいずれも熱伝導性の高いプラスチックなどの樹脂材料又は熱伝導性の高い金属材料(例えばアルミニウム又はアルミニウム合金など)から形成され、且つ、遮光板102のうち照明光到達面107又は傾斜面112が鏡面加工されうる。
代替的には、前記熱受容多媒体は、パネルカバーとは別の構成要素として設けられていてよい。当該別の構成要素は、例えば熱伝導性の高いプラスチックなどの樹脂材料又は熱伝導性の高い金属材料(例えばアルミニウム又はアルミニウム合金など)から形成されてよい。例えば、前記熱受容多媒体は、遮光板102の有する熱を受容可能であるように、遮光板102と接触されていてよい。
前記熱受容媒体は、図3において示されるパネルカバー106でありうる。すなわち、遮光板102は、前記熱受容体としてのパネルカバー106と一体化されていてよい。この場合において、例えば遮光板102及びパネルカバー106はいずれも熱伝導性の高いプラスチックなどの樹脂材料又は熱伝導性の高い金属材料(例えばアルミニウム又はアルミニウム合金など)から形成され、且つ、遮光板102のうち照明光到達面107又は傾斜面112が鏡面加工されうる。
代替的には、前記熱受容多媒体は、パネルカバーとは別の構成要素として設けられていてよい。当該別の構成要素は、例えば熱伝導性の高いプラスチックなどの樹脂材料又は熱伝導性の高い金属材料(例えばアルミニウム又はアルミニウム合金など)から形成されてよい。例えば、前記熱受容多媒体は、遮光板102の有する熱を受容可能であるように、遮光板102と接触されていてよい。
(2-4)変形例(光電変換素子として構成される遮光板)
本技術の一つの実施態様に従い、遮光板は、光電変換素子でありうる。例えば、図3に示される遮光板102のうちの一部が光電変換素子として構成されてよく、又は、遮光板102全体が光電変換素子として構成されてもよい。当該光電変換素子は、好ましくは照明光到達面107に設けられうる。遮光板が光電変換素子として構成されることで、遮光板に到達する照明光から電力を得ることができる。当該電力を、例えば空間光変調モジュール及びその周辺の構成要素の冷却用のエネルギーとして用いることができる。上記のとおり、高輝度化のために光源の出力が増大しているので、当該光電変換素子から得られる電力も大きい。
(2-5)変形例(ダンパーを含む例)
本技術に従う空間光変調モジュールは、前記遮光板により反射された照明光が投射レンズ又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐダンパーをさらに含みうる。当該ダンパーによって、遮光板により反射された照明光によって投射レンズ又は投射レンズ筐体の温度が上昇することを防ぐことができる。例えば、投射レンズの温度が上がると熱レンズ効果によって投射レンズのフォーカス性能が悪化するので、上記のとおりに温度上昇を防ぐことによって、当該フォーカス性能を維持することができる。
図5に、ダンパーを含む本技術に従う空間光変調モジュールの例を示す。図5は、偏光ビームスプリッタ(以下、PBSという)150、ダンパー151、及び投射レンズ152が追加されていること以外は図3と同じであるので、他の構成要素については図3に関して述べた説明があてはまる。
図5に示される構成例において、照明光は、PBS150を経由して、空間光変調モジュール100に進行し、空間光変調モジュール100のパネル部101で当該照明光から画像表示光が形成される。当該画像表示光は、PBS150に向かって進行し、さらにPBSを通過して投射レンズ152に入射する。ダンパー151は、PBS150と投射レンズ152の間に配置されている。
照明光の一部は、遮光板102によって反射される。反射された照明光が投射レンズ152又は投射レンズ152を含む投射レンズ筐体(図示せず)に到達してしまうと、投射レンズ152の温度が上昇しうる。ダンパー151によって、照明光が投射レンズ152又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐことができ、投射レンズ152の温度上昇を防ぐことができる。
照明光の一部は、遮光板102によって反射される。反射された照明光が投射レンズ152又は投射レンズ152を含む投射レンズ筐体(図示せず)に到達してしまうと、投射レンズ152の温度が上昇しうる。ダンパー151によって、照明光が投射レンズ152又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐことができ、投射レンズ152の温度上昇を防ぐことができる。
(2-6)変形例(遮光板の端部の処理)
本技術の好ましい実施態様に従い、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域のうち端部(窓と傾斜面との境界領域ともいえる)が、前記照明光を反射しないように構成されうる。前記端部が、照明光を反射しないように構成するために、例えば当該端部が黒塗装されうる。
当該端部が、照明光を反射することによって、画像中に輝線が生じることがある。当該輝線は、例えば当該端部にエッジが立っていること(当該端部に凸部が生じていること)又は鏡面加工を施すための研磨において当該端部にダレが生じること(当該端部が丸くなっていること)によって生じうる。上記のとおり、前記端部が、前記照明光を反射しないように構成することによって、当該輝線が生じることを防ぐことができる。
当該端部が、照明光を反射することによって、画像中に輝線が生じることがある。当該輝線は、例えば当該端部にエッジが立っていること(当該端部に凸部が生じていること)又は鏡面加工を施すための研磨において当該端部にダレが生じること(当該端部が丸くなっていること)によって生じうる。上記のとおり、前記端部が、前記照明光を反射しないように構成することによって、当該輝線が生じることを防ぐことができる。
(2-7)変形例(遮光板のパネル側の面による光の吸収)
本技術の好ましい実施態様に従い、前記遮光板のうち、前記照明光到達面と反対側の面が、光を吸収するものでありうる。例えば図3Aにおいて、パネル部側の面108が、光を吸収する面として構成されてよく、例えば黒塗装されうる。黒塗装は、例えば艶消し黒アルマイト処理でありうる。パネル部側面108が光反射性である場合、内部伝搬された光(例えば漏れ光)によって、液晶素子により形成された画面に黒浮きが生じうる。パネル部側の面108を、光を吸収する面として構成することによって、当該黒浮きを防ぐことができる。なお、パネル部側面108によって吸収される光の量は、照明光到達面107に到達する光の量と比べて極めて小さく、パネル部側面108による光吸収による発熱の影響は極めて小さい。
(2-8)変形例(DMDアレイを含む空間光変調モジュール)
本技術において、空間光変調素子として、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)アレイを含む空間光変調素子が用いられてもよい。すなわち、本技術の空間光変調モジュールは、DMDアレイから構成されているパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されていてよい。LCOSに代えてDMDアレイを用いた場合であっても、上記で述べた効果を奏することができる。
DMDアレイは、多数の可動式微小ミラー(例えばアルミニウム合金ミラーなど)が集積回路上に配列されている構成を有する。各微小ミラーの傾きを、投射レンズに向けて光を反射するOn状態又は投射レンズ以外へと光を反射させるOff状態とすることによって、映像表示光が形成される。例えば図6(a)に示されるとおり、光源60からの照明光が、微小ミラー61に到達する。微小ミラー61がOn状態にある場合(61-On)は、微小ミラー61により反射された光は、投射レンズ62へと進行する。一方で、微小ミラー61がOff状態にある場合(61-Off)は、微小ミラー61により反射された光は、投射レンズ62へと以外へ進行し、画像表示光を形成しない。
この変形例において、前記パネル部の反射面は、例えば図6(a)に示されるとおり、微小ミラーのFLAT状態(61-F)における面をいう。当該FLAT状態における面に対して、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部(傾斜面)が傾斜されていてよい。当該FLAT状態における面と当該傾斜面との角度は、好ましくは前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値に基づき設定されてよく(例えば上記式(1)を満たすように設定されうる)、より好ましくは当該F値及び微小ミラー61のチルト角(特にはOn状態におけるチルト角)に基づき設定されてよい。例えば、当該角度は以下の式(2)を満たすθ’であってよい。
θ’=sin-1(1/2F#)±Φ/2 ・・・(2)
上記式(2)を、図6の(a)及び(b)を参照しながら説明する。式(2)において、F♯は、上記式(1)と同様に、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値である。Φは、微小ミラー61のチルト角であり、すなわち上記FLAT状態における微小ミラー61の面とON状態における微小ミラー61の面とから形成される角度である。当該チルト角を考慮すると、sin-1(1/2F#)にさらにΦ/2を加えた角度又はΦ/2を減じた角度を、傾斜面とパネル部の面(FLAT状態における微小ミラー面)が形成することが好ましい。
上記式(2)を満たす角度を有する遮光板の例が図6(b)に示されている。図6(b)において、遮光板65-1及び65-2が、DMDアレイから構成されるパネル部63の照明光到達範囲を規定する。照明光到達面64-1(遮光板65-1)が、図6の(a)に示されたOff状態における反射光の進行方向側に位置し、且つ、照明光到達面64-2(遮光板65-2)が、図6の(a)に示された照明光の進行方向側に位置するように、パネル部63及び遮光板65が配置される。遮光板65-1の照明光到達面64-1と、パネル部63のFLAT状態における微小ミラーの面とから形成される角度θ1’は、θ+Φ/2で表され、ここでθ=sin-1(1/2F#)である。また、遮光板65-2の照明光到達面64-2とパネル部63のFLAT状態における微小ミラーの面とから形成される角度θ2’は、θ-Φ/2の角度を形成している。なお、角度θ1’及びθ2’は、各傾斜面とFLAT状態における微小ミラーの面とにより形成される角度であるが、図6の(b)において、角度θ1’及びθ2’は、当該微小ミラーの面と遮光板65-1及び65-2の下側の面とが平行であるとの前提の下で、各傾斜面とこれら下側の面とにより形成される角度として示されている。以上のように、向かい合う2つの傾斜面の傾斜角度が、微小ミラーのチルト角に基づき、互いに異なっていてよい。
パネル部がDMDアレイから構成されている場合において、パネル部への照明光はパネル面に対して斜めに入射し、且つ、On状態及びOff状態の切り替えは微小ミラーのチルト角により制御される。そのため、以上のとおり、傾斜面が当該F値及び当該チルト角を考慮した角度を形成することによって、当該傾斜面によって反射された照明光が投射レンズに取り込まれることをより確実に防ぐことができる。
θ’=sin-1(1/2F#)±Φ/2 ・・・(2)
上記式(2)を、図6の(a)及び(b)を参照しながら説明する。式(2)において、F♯は、上記式(1)と同様に、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値である。Φは、微小ミラー61のチルト角であり、すなわち上記FLAT状態における微小ミラー61の面とON状態における微小ミラー61の面とから形成される角度である。当該チルト角を考慮すると、sin-1(1/2F#)にさらにΦ/2を加えた角度又はΦ/2を減じた角度を、傾斜面とパネル部の面(FLAT状態における微小ミラー面)が形成することが好ましい。
上記式(2)を満たす角度を有する遮光板の例が図6(b)に示されている。図6(b)において、遮光板65-1及び65-2が、DMDアレイから構成されるパネル部63の照明光到達範囲を規定する。照明光到達面64-1(遮光板65-1)が、図6の(a)に示されたOff状態における反射光の進行方向側に位置し、且つ、照明光到達面64-2(遮光板65-2)が、図6の(a)に示された照明光の進行方向側に位置するように、パネル部63及び遮光板65が配置される。遮光板65-1の照明光到達面64-1と、パネル部63のFLAT状態における微小ミラーの面とから形成される角度θ1’は、θ+Φ/2で表され、ここでθ=sin-1(1/2F#)である。また、遮光板65-2の照明光到達面64-2とパネル部63のFLAT状態における微小ミラーの面とから形成される角度θ2’は、θ-Φ/2の角度を形成している。なお、角度θ1’及びθ2’は、各傾斜面とFLAT状態における微小ミラーの面とにより形成される角度であるが、図6の(b)において、角度θ1’及びθ2’は、当該微小ミラーの面と遮光板65-1及び65-2の下側の面とが平行であるとの前提の下で、各傾斜面とこれら下側の面とにより形成される角度として示されている。以上のように、向かい合う2つの傾斜面の傾斜角度が、微小ミラーのチルト角に基づき、互いに異なっていてよい。
パネル部がDMDアレイから構成されている場合において、パネル部への照明光はパネル面に対して斜めに入射し、且つ、On状態及びOff状態の切り替えは微小ミラーのチルト角により制御される。そのため、以上のとおり、傾斜面が当該F値及び当該チルト角を考慮した角度を形成することによって、当該傾斜面によって反射された照明光が投射レンズに取り込まれることをより確実に防ぐことができる。
2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)
(1)第2の実施形態の説明
本技術は、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、前記遮光板に、位相差板が積層されている空間光変調モジュールも提供する。前記遮光板に前記位相差板が積層されていることによって、前記遮光板により反射される光の位相差を調整することができ、例えば前記反射される光による画像への影響を低減することができる。例えば、前記パネル部のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と等しい位相差を前記遮光板により反射された光に与えることで、前記パネル部により形成される画像表示光の光路長と前記遮光板により反射される照明光の光路長とが同じになり、これら2つの光のコントラストを同一にすることができる。そのため、前記遮光板により反射される光が画像に与える影響を低減することができる。
この実施形態において、前記遮光板は、前記遮光板の照明光到達面は、前記パネル部の反射面に対して傾斜されていなくてよく(例えば当該反射面に対して平行であってよく)、又は、上記「1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)」において述べたとおり、前記パネル部の反射面に対して傾斜されていてもよい。
この例の空間光変調モジュールの基本概念を、図7及び図8を参照して以下で説明する。図7は、照明光到達面がパネル面に対して平行であり且つ照明光を反射可能である遮光板を含む空間光変調モジュールの一例の簡易的な模式図である。図8は、本技術に従う空間光変調モジュールの一例の簡易的な模式図である。
図7に示される空間光変調モジュール70は、遮光板72の照明光到達面74が、照明光を反射可能である。空間光変調モジュールに到達した照明光は、リターダ75を通過し、そして、遮光板72に到達する。リターダ75の通過によって、照明光に位相差Δ1が与えられる。次に、当該照明光は遮光板72で反射されて、再度リターダ75を通過する。この2回目のリターダ75の通過によって、当該反射された光にさらに位相差Δ1が与えられる。すなわち、遮光板72により反射された光が有する位相差は、Δ1+Δ1である。
一方で、パネル部71にて形成された画像表示光には、遮光板72において反射された光と同じくリターダ75を2回通過するので、Δ1+Δ1の位相差が与えられる。さらに、当該画像表示光には、パネル部71における液晶のプレチルトによって位相差Δ2が与えられている。このように、パネル部71において形成された画像表示光が有する位相差は、Δ1+Δ2+Δ1である。
遮光板72において反射された反射光が有する位相差と画像表示光の有する位相差とが異なることによって、例えば、図12(a)に示されるように、有効画面範囲の周囲に黒浮きが生じうる。
一方で、パネル部71にて形成された画像表示光には、遮光板72において反射された光と同じくリターダ75を2回通過するので、Δ1+Δ1の位相差が与えられる。さらに、当該画像表示光には、パネル部71における液晶のプレチルトによって位相差Δ2が与えられている。このように、パネル部71において形成された画像表示光が有する位相差は、Δ1+Δ2+Δ1である。
遮光板72において反射された反射光が有する位相差と画像表示光の有する位相差とが異なることによって、例えば、図12(a)に示されるように、有効画面範囲の周囲に黒浮きが生じうる。
図8に示される空間光変調モジュール80は、画像表示光を形成するパネル部81及びパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板82を含み、且つ、遮光板82に、位相差板86が積層されている。位相差板86は、遮光板82の照明光到達面84に積層されている。空間光変調モジュール80は、リターダ85をさらに含む。位相差板86が、遮光板82に積層されていることによって、遮光板82により反射された光の位相差を調整することができる。例えば、位相差板86により、パネル部81における液晶のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と同じ位相差を、当該反射された光に与えることで、当該反射された光の位相差Δ2と画像表示光の位相差Δ2を同一にすることができる。これにより、例えば図12(b)に示されるように、有効画面範囲の周囲に黒浮きが生じないようにすることができる。
(2)第2の実施形態の例(空間光変調モジュールの例)
本技術に従う空間光変調モジュールの例を、図9を参照しながら以下で説明する。図9は、本技術に従う空間光変調モジュールの断面の模式図である。
図9に示される空間光変調モジュール200は、パネル部201、遮光板202(パネルカバー206と一体化されている)、リターダ203、及びプレ遮光板204を含む。空間光変調モジュール200には、ヒートシンク205がさらに備えられている。
パネル部201、リターダ203、プレ遮光板204、及びヒートシンク205は、上記で図3Aを参照して説明したパネル部101、リターダ103、プレ遮光板104、及びヒートシンク105と同じであり、当該説明が本例においても当てはまる。
遮光板202は、パネル部201の照明光到達範囲を規定する。遮光板202は、照明光到達面207とその反対側にあるパネル側面208とを有する。
遮光板202には、前記照明光到達範囲を規定するための窓209が設けられている。窓209を通過した照明光がパネル部201に到達し、そして、パネル部201により当該照明光が変調及び反射されて画像表示光が形成される。窓209の形状は、所望の映像領域の形状又はパネル部201の有効範囲の形状に応じて適宜設定されてよいが、通常は、照明光の入射側から見た場合において(図9の紙面上側からパネル部201を見た場合において)、矩形である。
遮光板202は、照明光到達面207及びパネル部側の面208を有する。照明光到達面207の直上に位相差板210が積層されている。位相差板210は、好ましくは、パネル部201の液晶のプレチルトと同じ位相差を、遮光板202により反射された光に与えることができるように構成されている。
遮光板202は、照明光を反射するものでありうる。照明光到達面207全体が、照明光を反射するものであってよい。照明光を反射させるために、照明光到達面207は、例えば鏡面加工されていてよい。照明光が反射されることにより、照明光到達面207の温度が照明光によって上昇することを防ぐことができ、これは上記で述べた輻射熱の発生も抑制することができる。
遮光板202の照明光到達面207は、図9に示されるとおり、パネル部201の反射面に対して傾斜されていなくてよく、例えば当該反射面に対して平行であってよい。
代替的には、遮光板202の照明光到達面207は、上記1.の「(2-1)空間光変調モジュールの構成の例」において述べたように、パネル部201の反射面に対して傾斜されていてもよい。
代替的には、遮光板202の照明光到達面207は、上記1.の「(2-1)空間光変調モジュールの構成の例」において述べたように、パネル部201の反射面に対して傾斜されていてもよい。
本例の空間光変調モジュール200においても、上記1.の(2-3)~(2-8)において説明した変形例の構成が採用されてよい。本例の空間光変調モジュール200においても、上記1.の(2-3)~(2-8)における説明があてはまる。
3.第3の実施形態(空間光変調素子)
本技術は、上記「1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)」又は「2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)」において説明された空間光変調モジュールを構成するために用いられる空間光変調素子も提供する。
例えば、本技術は、空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と組み合わせて用いられ、且つ、当該遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調素子を提供する。前記画像表示光を形成するパネル部及び前記遮光板は、上記1.において説明したパネル部及び遮光板であり、その説明が本実施形態においても当てはまる。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記1.において述べた効果が奏される。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記1.において述べた効果が奏される。
また、本技術は、空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と組み合わせて用いられ、且つ、当該遮光板に位相差板が積層されている、空間光変調素子も提供する。前記画像表示光を形成するパネル部及び前記遮光板は、上記2.において説明したパネル部及び遮光板であり、その説明が本実施形態においても当てはまる。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記2.において述べた効果が奏される。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記2.において述べた効果が奏される。
4.第4の実施形態(遮光板)
本技術は、上記「1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)」又は「2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)」において説明された空間光変調モジュールを構成するために用いられる遮光板も提供する。
例えば、本技術は、空間光変調素子の画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定するために用いられ、且つ、照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、遮光板を提供する。前記画像表示光を形成するパネル部及び前記遮光板は、上記1.において説明したパネル部及び遮光板であり、その説明が本実施形態においても当てはまる。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記1.において述べた効果が奏される。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記1.において述べた効果が奏される。
また、本技術は、空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と組み合わせて用いられ、且つ、位相差板が積層されている、遮光板も提供する。前記画像表示光を形成するパネル部及び前記遮光板は、上記2.において説明したパネル部及び遮光板であり、その説明が本実施形態においても当てはまる。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記2.において述べた効果が奏される。
前記パネル部と前記遮光板との組み合わせは、例えば高輝度の投射型表示装置において用いるために適している。当該組み合わせを採用することによって、上記2.において述べた効果が奏される。
5.第5の実施形態(投射型表示装置)
本技術は、上記「1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)」又は「2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)」において説明された空間光変調モジュールを備えている投射型表示装置も提供する。
本技術に従う投射型表示装置は、例えば図13に示されるとおり、1つのPBSと本技術に従う1つの空間光変調モジュールとの組み合わせを少なくとも1つ含みうる。例えば本技術に従う投射型表示装置が3板式のものである場合、当該投射型表示装置は当該組み合わせを3つ含みうる。
また、例えば、本技術に従う投射型表示装置は、図14に示されるとおりに、1つのPBSプリズム300を本技術に従う2つの空間光変調モジュールが共有するように構成されてもよい。このように、本技術は、2つの空間光変調モジュールが1つのPBSプリズムを共有する投射型表示装置において適用されてもよい。
また、例えば、本技術に従う投射型表示装置は、図14に示されるとおりに、1つのPBSプリズム300を本技術に従う2つの空間光変調モジュールが共有するように構成されてもよい。このように、本技術は、2つの空間光変調モジュールが1つのPBSプリズムを共有する投射型表示装置において適用されてもよい。
例えば、本技術は、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、且つ、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調モジュールを含む投射型表示装置を提供する。前記画像表示光を形成するパネル部及び前記遮光板は、上記1.において説明したパネル部及び遮光板であり、その説明が本実施形態においても当てはまる。当該空間光変調モジュールを投射型表示装置において採用することによって、上記1.において述べた効果が奏される。
また、本技術は、画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み且つ前記遮光板に位相差板が積層されている空間光変調モジュールを含む投射型表示装置を提供する。前記画像表示光を形成するパネル部及び前記遮光板は、上記2.において説明したパネル部及び遮光板であり、その説明が本実施形態においても当てはまる。当該空間光変調モジュールを投射型表示装置において採用することによって、上記2.において述べた効果が奏される。
本技術に従う投射型表示装置は、少なくとも1つの本技術に従う空間光変調モジュールを含み、例えば1つ~3つの本技術に従う空間光変調モジュールを含みうる。
例えば、本技術に従う投射型表示装置が3つの本技術に従う空間光変調モジュールを含む場合、当該投射型表示装置は、いわゆる3板式の投射型表示装置として構成されてよい。この投射型表示装置の例を以下(1)で説明する。
また、本技術に従う投射型表示装置が1つの本技術に従う空間光変調モジュールを含む場合、当該投射型表示装置は、いわゆる単板式の投射型表示装置として構成されてよく、又は、DMDアレイを含む投射型表示装置として構成されてもよい。この投射型表示装置の例を以下(2)で説明する。
例えば、本技術に従う投射型表示装置が3つの本技術に従う空間光変調モジュールを含む場合、当該投射型表示装置は、いわゆる3板式の投射型表示装置として構成されてよい。この投射型表示装置の例を以下(1)で説明する。
また、本技術に従う投射型表示装置が1つの本技術に従う空間光変調モジュールを含む場合、当該投射型表示装置は、いわゆる単板式の投射型表示装置として構成されてよく、又は、DMDアレイを含む投射型表示装置として構成されてもよい。この投射型表示装置の例を以下(2)で説明する。
(1)第5の実施形態の第1の例(反射型液晶表示素子を含む投射型表示装置)
以下で、本技術に従う投射型表示装置の構成例を、図10を参照しながら説明する。図10に示される投射型表示装置500は、3つの反射型液晶表示素子を含み、いわゆる3板式の投射型表示装置である。投射型表示装置500は、当該3つの反射型液晶表示素子によって、赤色光、緑色光、及び青色光(RGBの各色光)ごとに光を変調し、その色ごとの変調光(画像)を合成することでカラー画像を投影して表示する。投射型表示装置500は、光源501、インテグレータ光学系502、分光光学系503、画像表示光形成部504、及び投射レンズ系505を含む。例えば分光光学系504及び画像表示光形成部504を構成する要素は、投射型表示装置500を構成する保持部材(図示せず)によって所定の位置に固定されうる。以下、これらの構成要素のそれぞれについて説明する。
光源501は、例えばキセノンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、及び超高圧水銀ランプなどのランプであってよい。代替的には、光源501は、レーザ光を出射可能なレーザ光源又はLED光源であってもよい。光源501は、さらにUV/IRカットフィルタを含みうる、光源501から出射された照明光は、例えばUV/IRカットフィルタを通過し、そして、インテグレータ光学系502に到達しうる。
インテグレータ光学系502は、光源501から出射された照明光の照度を均一化しうる。インテグレータ光学系502は、例えばフライアイインテグレータであってよく、又は、ロッドインテグレータであってよい。フライアイインテグレータは、例えば2つのフライアイレンズ(第1のフライアイレンズ及び第2のフライアイレンズ)とコンデンサレンズとを有しうる。フライアイインテグレータは、さらに偏光変換素子を含んでもよい。当該偏光変換素子として、例えばPBSプリズムアレイが採用されてよい。
分光光学系503は、インテグレータ光学系502によって均一化された照明光を上記3つの色光に分けて、上記3つの反射型液晶表示素子のそれぞれに入射させる。インテグレータ光学系502から出射された照明光は、ダイクロイックミラー506によって、赤色光及び緑色光からなる照明光と、青色光からなる照明光とに分けられる。
赤色光及び緑色光からなる照明光は、反射ミラー507aにより反射されて、ダイクロイックミラー508に到達する。ダイクロイックミラー508は、当該照明光を、赤色光及び緑色光に分ける。赤色光は、反射型液晶表示素子509Rに入射する。緑色光は、反射型液晶表示素子509Gに入射する。 青色光は、反射ミラー507bにより反射されて、反射型液晶表示素子509Bに入射する。
なお、分光光学系503は、各色光の光路上に、例えば集光レンズ及び偏光調整素子などの光学部品を含みうる。
赤色光及び緑色光からなる照明光は、反射ミラー507aにより反射されて、ダイクロイックミラー508に到達する。ダイクロイックミラー508は、当該照明光を、赤色光及び緑色光に分ける。赤色光は、反射型液晶表示素子509Rに入射する。緑色光は、反射型液晶表示素子509Gに入射する。 青色光は、反射ミラー507bにより反射されて、反射型液晶表示素子509Bに入射する。
なお、分光光学系503は、各色光の光路上に、例えば集光レンズ及び偏光調整素子などの光学部品を含みうる。
画像表示光形成部504は、3つの反射型液晶表示素子509R、509G、及び509B、各反射型表示素子で形成された画像表示光を例えばダイクロイックプリズム511へ進行させる反射型偏光素子510R、510G、及び510B、並びにダイクロイックプリズム511を含みうる。反射型偏光素子510R、510G、及び510Bとしては、プリズム型の偏光ビームスプリッタ又はワイヤグリッド偏光子などが用いられうる。
3つの反射型液晶表示素子509R、509G、及び509Bの少なくとも一つが本技術に従う空間光変調モジュールであってよく、好ましくは3つ全てが本技術に従う空間光変調モジュールでありうる。すなわち、これらの反射型液晶表示素子のそれぞれは、例えば上記「1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)」又は上記「2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)」において説明した空間光変調モジュールでありうる。投射型表示装置500は、本技術に従う空間光変調モジュールを含むことによって、高輝度化を達成しつつ、且つ、遮光板に到達する照明光に起因する問題を解消することができる。
投射レンズ系505は、画像表示光形成部504によって形成された画像表示光を所望のサイズ又は形状で任意の投射面に投射しうる。投射レンズ系505は、少なくとも一つのレンズを含みうる。図10においては、投射レンズ系505は、5つのレンズ513、514、516、517、及び518、並びに反射ミラー515を含む。これら5つのレンズのうち、画像表示光形成部504から出射された画像表示光が最初に通過するレンズ513のF#に対して上記式(1)を満たすように、反射型液晶表示素子509R、509G、及び509Bのパネル部の反射面と遮光板の傾斜面がなす角度θが設定されうる。
(2)第5の実施形態の第2の例(DMDアレイを含む投射型表示装置)
以下で、本技術に従う投射型表示装置の構成例を、図11を参照しながら説明する。図11に示される投射型表示装置600は、DMDアレイを含む空間光変調モジュールを含む。投射型表示装置600は、1つのDMDアレイ及び1つの回転カラーフィルター円盤(カラーホイールともいう)を用いて、赤色、緑色、及び青色のフィールドを順次に表示する表示フィールド式の投射型表示装置である。投射型表示装置600は、光源601、UV/IRフィルタ602、カラーホイール603、インテグレータ光学系(ロッドレンズ)604、リレーレンズ群605、反射ミラー606、プリズム607、DMDアレイパネル608、及び投射レンズ系609を含む。以下、これらの構成要素のそれぞれについて説明する。
光源601については、上記(1)において光源501に関して述べた内容が当てはまる。UV/IRフィルタ602は、光源601により生成された照明光のうちから、UV及び/又はIRをカットする。
カラーホイール603は、光源601から出射された照明光を、時分割に色分離して、ロッドレンズ604に入射させる。
ロッドレンズ604は、照明光の照度を均一化する。さらに、ロッドレンズ604は、照明光の形状を矩形に成形する。ロッドレンズ604を出射した照明光は、リレーレンズ群605及び反射ミラー606を経由して、DMDアレイパネル608に入射する。
DMDアレイパネル608は、照明光を変調して画像表示光を形成する。DMDアレイパネル608は、本技術に従う空間光変調モジュールである。すなわち、DMDアレイパネル608が、例えば上記「1.第1の実施形態(空間光変調モジュール)」又は上記「2.第2の実施形態(空間光変調モジュール)」において説明した空間光変調モジュールでありうる。投射型表示装置600は、本技術に従う空間光変調モジュールを含むことによって、高輝度化を達成しつつ、且つ、遮光板に到達する照明光に起因する問題を解消することができる。
DMDアレイパネル608によって形成された画像表示光は、プリズム607を経由して投射レンズ系609に入射する。投射レンズ系609は、DMDアレイパネル608によって形成された画像表示光を所望のサイズ又は形状で任意の投射面に投射しうる。投射レンズ系609は、少なくとも一つのレンズを含みうる。例えば投射レンズ系609が複数のレンズを含む場合、これら複数のレンズのうち、DMDアレイパネル608から出射された画像表示光が最初に通過するレンズのF#に対して上記式(1)を満たすように、DMDアレイパネル608のパネル部の反射面と遮光板の傾斜面がなす角度θが設定されうる。
6.実施例
<試験例1:空間光変調モジュールを構成する遮光板の温度上昇の評価>
鏡面加工された遮光板(以下「遮光板1」という)及び艶消し黒アルマイト処理された遮光板(以下「遮光板2」という)を用意した。これら2つの遮光板に、光を連続的に照射した場合の温度変化を比較した。その結果、遮光板1は、遮光板2よりも温度上昇が抑制された。この結果より、鏡面加工された遮光板は、黒アルマイト処理された遮光板と比べて、温度上昇が抑制されることが分かる。
<試験例2:空間光変調モジュールを構成する遮光板の傾斜による黒浮き低減効果>
パネル部面に対して傾斜された照明光到達面を有する遮光板がパネル部上に設けられた空間光変調モジュール(以下、「モジュール1」という)における、画面全白時の画面周囲の黒浮きを、光線追跡計算によりシミュレートした。パネル部面と平行な照明光到達面を有する遮光板がパネル部上に設けられた空間光変調モジュール(以下、「モジュール2」という)についても、画面全白時の画面周囲の黒浮きを、光線追跡計算によりシミュレートした。
上記シミュレーションの結果、モジュール1では、画面周囲に黒浮きは生じていなかった。一方で、モジュール2では、画面周囲に黒浮きが生じていた。
上記シミュレーション結果を踏まえ、以下の3つの空間光変調モジュールを作成し、これらモジュールについて画面全白時及び画面全黒時の画面周囲の黒浮きの発生の有無を確認した。
(モジュール3)
照明光到達面は、艶消し黒アルマイト処理されており、且つ、パネル部平面に対して傾斜されていない(平行である)
(モジュール4)
照明光到達面は、鏡面加工されており、且つ、図3Aに示されるように、パネル部平面に対して傾斜されている
(モジュール5)
照明光到達面は、鏡面加工されており、パネル部平面に対して傾斜されていない(平行である)
(モジュール3)
照明光到達面は、艶消し黒アルマイト処理されており、且つ、パネル部平面に対して傾斜されていない(平行である)
(モジュール4)
照明光到達面は、鏡面加工されており、且つ、図3Aに示されるように、パネル部平面に対して傾斜されている
(モジュール5)
照明光到達面は、鏡面加工されており、パネル部平面に対して傾斜されていない(平行である)
モジュール3では、画面全白時及び画面全黒時のいずれにおいても、画面周囲に黒浮きは生じていなかった。モジュール4においても、画面全白時及び画面全黒時のいずれにおいても、画面周囲に黒浮きは生じていなかった。しかしながら、モジュール5においては、画面全白時及び画面全黒時のいずれにおいても、画面周囲に黒浮きは生じていた。これらの結果より、鏡面加工され且つ傾斜面を有するモジュール4は、従来の黒塗装された遮光板を含むモジュール3と同程度に、黒浮きの発生を防ぐことができることが分かる。
また、試験例1及び2の結果から、光を反射し且つパネル部平面に対して傾斜されている照明光到達面を有する遮光板を空間光変調モジュールにおいて採用することによって、照明光による遮光板温度の上昇を防ぎ且つ黒浮きを低減することができることが分かる。
なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
〔1〕画像表示光を形成するパネル部と、
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、
を含み、
前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、
空間光変調モジュール。
〔2〕前記照明光到達面の前記少なくとも一部が、照明光を反射するものである、〔1〕に記載の空間光変調モジュール。
〔3〕前記パネル部が反射型液晶パネルである、〔1〕又は〔2〕に記載の空間光変調モジュール。
〔4〕前記照明光到達面で反射された照明光が、前記画像表示光が通過する投射レンズに取り込まれないように構成される、〔1〕~〔3〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔5〕前記照明光到達面の前記少なくとも一部と前記パネル部の前記反射面とにより形成される角度θが以下の式(1)を満たし、
θ>sin-1(1/2F#) ・・・(1)
式(1)において、F♯は、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値である、
〔1〕~〔4〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔6〕前記遮光板のうち、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔7〕前記縁領域が、前記窓の全周にわたって、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、〔6〕に記載の空間光変調モジュール。
〔8〕前記遮光板に、位相差板が積層されている、〔1〕~〔7〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔9〕前記位相差板が、前記パネル部のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と等しい位相差を前記遮光板により反射された照明光に与えるように、当該照明光の位相を調整する、〔8〕に記載の空間光変調モジュール。
〔10〕前記遮光板が、当該遮光板が有する熱を受容する熱受容媒体と接続されている、〔1〕~〔9〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔11〕前記遮光板及び/又は前記熱受容媒体が、金属材料から形成されている、〔10〕に記載の空間光変調モジュール。
〔12〕前記遮光板が、光電変換素子である、〔1〕~〔11〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔13〕前記遮光板により反射された照明光が投射レンズ又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐダンパーをさらに含む、〔1〕~〔12〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔14〕前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域のうち端部が、照明光を反射しない、〔1〕~〔13〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔15〕前記遮光板のうち、前記照明光到達面と反対側の面が、光を吸収するものである、〔1〕~〔14〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔16〕前記パネル部がDMDアレイから構成されている、〔1〕又は〔2〕に記載の空間光変調モジュール。
〔17〕画像表示光を形成するパネル部と、
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、
を含み、
前記遮光板に、位相差板が積層されている、
空間光変調モジュール。
〔18〕空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と組み合わせて用いられ、且つ、当該遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調素子。
〔19〕空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定するために用いられ、且つ、照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、遮光板。
〔20〕画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、且つ、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調モジュールを含む投射型表示装置。
〔1〕画像表示光を形成するパネル部と、
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、
を含み、
前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、
空間光変調モジュール。
〔2〕前記照明光到達面の前記少なくとも一部が、照明光を反射するものである、〔1〕に記載の空間光変調モジュール。
〔3〕前記パネル部が反射型液晶パネルである、〔1〕又は〔2〕に記載の空間光変調モジュール。
〔4〕前記照明光到達面で反射された照明光が、前記画像表示光が通過する投射レンズに取り込まれないように構成される、〔1〕~〔3〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔5〕前記照明光到達面の前記少なくとも一部と前記パネル部の前記反射面とにより形成される角度θが以下の式(1)を満たし、
θ>sin-1(1/2F#) ・・・(1)
式(1)において、F♯は、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値である、
〔1〕~〔4〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔6〕前記遮光板のうち、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔7〕前記縁領域が、前記窓の全周にわたって、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、〔6〕に記載の空間光変調モジュール。
〔8〕前記遮光板に、位相差板が積層されている、〔1〕~〔7〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔9〕前記位相差板が、前記パネル部のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と等しい位相差を前記遮光板により反射された照明光に与えるように、当該照明光の位相を調整する、〔8〕に記載の空間光変調モジュール。
〔10〕前記遮光板が、当該遮光板が有する熱を受容する熱受容媒体と接続されている、〔1〕~〔9〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔11〕前記遮光板及び/又は前記熱受容媒体が、金属材料から形成されている、〔10〕に記載の空間光変調モジュール。
〔12〕前記遮光板が、光電変換素子である、〔1〕~〔11〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔13〕前記遮光板により反射された照明光が投射レンズ又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐダンパーをさらに含む、〔1〕~〔12〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔14〕前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域のうち端部が、照明光を反射しない、〔1〕~〔13〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔15〕前記遮光板のうち、前記照明光到達面と反対側の面が、光を吸収するものである、〔1〕~〔14〕のいずれか一つに記載の空間光変調モジュール。
〔16〕前記パネル部がDMDアレイから構成されている、〔1〕又は〔2〕に記載の空間光変調モジュール。
〔17〕画像表示光を形成するパネル部と、
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、
を含み、
前記遮光板に、位相差板が積層されている、
空間光変調モジュール。
〔18〕空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と組み合わせて用いられ、且つ、当該遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調素子。
〔19〕空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定するために用いられ、且つ、照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、遮光板。
〔20〕画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、且つ、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調モジュールを含む投射型表示装置。
100 空間光変調モジュール
101 パネル部
102 遮光板
103 リターダ
101 パネル部
102 遮光板
103 リターダ
Claims (20)
- 画像表示光を形成するパネル部と、
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、
を含み、
前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、
空間光変調モジュール。 - 前記照明光到達面の前記少なくとも一部が、照明光を反射するものである、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記パネル部が反射型液晶パネルである、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記照明光到達面で反射された照明光が、前記画像表示光が通過する投射レンズに取り込まれないように構成される、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記照明光到達面の前記少なくとも一部と前記パネル部の前記反射面とにより形成される角度θが以下の式(1)を満たし、
θ>sin-1(1/2F#) ・・・(1)
式(1)において、F♯は、前記画像表示光が通過する投射レンズのパネル部側のF値である、
請求項1に記載の空間光変調モジュール。 - 前記遮光板のうち、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記縁領域が、前記窓の全周にわたって、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、請求項6に記載の空間光変調モジュール。
- 前記遮光板に、位相差板が積層されている、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記位相差板が、前記パネル部のプレチルトによって画像表示光に与えられる位相差と等しい位相差を前記遮光板により反射された照明光に与えるように、当該照明光の位相を調整する、請求項8に記載の空間光変調モジュール。
- 前記遮光板が、当該遮光板が有する熱を受容する熱受容媒体と接続されている、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記遮光板及び/又は前記熱受容媒体が、金属材料から形成されている、請求項10に記載の空間光変調モジュール。
- 前記遮光板が、光電変換素子である、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記遮光板により反射された照明光が投射レンズ又は投射レンズ筐体に到達することを防ぐダンパーをさらに含む、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記パネル部の照明光到達範囲を規定する窓を規定する縁領域のうち端部が、照明光を反射しない、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記遮光板のうち、前記照明光到達面と反対側の面が、光を吸収するものである、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 前記パネル部がDMDアレイから構成されている、請求項1に記載の空間光変調モジュール。
- 画像表示光を形成するパネル部と、
前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、
を含み、
前記遮光板に、位相差板が積層されている、
空間光変調モジュール。 - 空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と組み合わせて用いられ、且つ、当該遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調素子。
- 空間光変調素子のうちの画像表示光を形成するパネル部の照明光到達範囲を規定するために用いられ、且つ、照明光到達面の少なくとも一部が前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、遮光板。
- 画像表示光を形成するパネル部と、前記パネル部の照明光到達範囲を規定する遮光板と、を含み、且つ、前記遮光板の照明光到達面の少なくとも一部が、前記パネル部の反射面に対して傾斜されている、空間光変調モジュール
を含む投射型表示装置。
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