JP4909438B2 - Projection display - Google Patents
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Description
本発明は、表示素子上の画像を被投写面上に投写する投写型表示装置に関し、特に、投写光を斜め方向から拡大投写するタイプの投写型表示装置に用いて好適なものである。 The present invention relates to a projection display apparatus that projects an image on a display element onto a projection surface, and is particularly suitable for a projection display apparatus of a type that projects projection light from an oblique direction.
表示素子(液晶パネル等)上の画像を被投写面(スクリーン等)上に拡大投写する投写型表示装置(以下、「プロジェクタ」という)が商品化され広く普及している。この種のプロジェクタでは、たとえば、表示素子として3枚の透過型液晶パネルが使用され、各パネルによって赤、緑、青の光を変調し、変調後の光をダイクロイックプリズムによって合成して投写光学系にてスクリーン面上に投写する構成となっている。 Projection display devices (hereinafter referred to as “projectors”) that enlarge and project an image on a display element (liquid crystal panel or the like) onto a projection surface (screen or the like) have been commercialized and widely spread. In this type of projector, for example, three transmissive liquid crystal panels are used as display elements, each panel modulates red, green, and blue light, and the modulated light is synthesized by a dichroic prism to provide a projection optical system. Is configured to project onto the screen surface.
以下の特許文献1、2、3には、偏光方向に対するダイクロイックプリズムの透過率(反射率)特性を考慮して、光の利用効率を高める方法が提案されている。具体的には、液晶パネルとダイクロイックプリズムの間に偏光方向を変換する光学部材を配置し、ダイクロイックプリズムを透過する緑色光はP偏光にてダイクロイックプリズに入射させ、ダイクロイックミラーによって反射される赤色光および青色光はS偏光にてダイクロイックプリズにて入射させ、これにより、ダイクロイックプリズムを透過した後の光の光量を向上させている。
The following
また、この種のプロジェクタでは、スクリーンとプロジェクタ本体の距離を短くするために、投写光学系の広角化とともに、投写光の進行方向を投写光学系の光軸に対して傾斜させる、斜め投写の構成をとるプロジェクタが提案されている。 In addition, in this type of projector, in order to shorten the distance between the screen and the projector body, the angle of the projection optical system is increased, and the traveling direction of the projection light is inclined with respect to the optical axis of the projection optical system. The projector which takes is proposed.
例えば、以下の特許文献4に記載の発明では、投写光学系として大画角の広角レンズが用いられ、表示素子とスクリーンを投写光学系の光軸に対して互いに相反する方向にシフトさせることにより、投写距離の短縮とともに歪曲のない斜め投写が実現されている。 For example, in the invention described in Patent Document 4 below, a wide-angle lens having a large angle of view is used as the projection optical system, and the display element and the screen are shifted in directions opposite to each other with respect to the optical axis of the projection optical system. As a result, the projection distance is shortened and oblique projection without distortion is realized.
また、以下の特許文献5に記載の発明では、投写光学系として屈折光学系と反射面が用いられ、表示素子上の画像を屈折光学系と反射面の間に中間像として結像させ、この中間像を反射面によって拡大投写することにより、投写距離の短縮が実現されている。
In the invention described in
これら特許文献4、5に記載の構成では、斜め投写に起因して、投写画像に台形歪みが生じる。しかし、この台形歪みは、投写光学系の光軸に対し表示素子をシフトさせることによって抑制され得る。
In the configurations described in
上記特許文献1、2、3の構成を特許文献4、5に組み合わせることにより、投写距離の短縮化と、光の利用効率の向上を同時に図ることができる。この場合も、台形歪みを抑制するために、投写光学系の光軸に対して表示素子をシフトさせる必要がある。
By combining the configurations of
しかしながら、このように表示素子をシフトさせると、特定色の光の光量が、投写領域の一端から他端に向かうにつれて顕著に低下し、これにより表示画像に色ムラが発生するとの現象が生じる。かかる光量低下と色ムラの発生は、投写光学系の光軸に対する表示素子のシフト量を大きくするほど顕著となる。 However, when the display element is shifted in this way, the amount of light of a specific color is significantly reduced from one end to the other end of the projection region, thereby causing a phenomenon that color unevenness occurs in the display image. The decrease in the amount of light and the occurrence of color unevenness become more significant as the shift amount of the display element with respect to the optical axis of the projection optical system is increased.
なお、以下の特許文献6には、投写レンズの出射側に1/4波長板を配置する構成が示されている。この先行発明は、上記特許文献1、2、3の構成を用いる場合の問題を解決するものである。すなわち、上記のように、緑色の光をP偏光、赤色と青色の光をS偏光としてスクリーンに投写すると、スクリーンがコントラスト低減防止用の偏光スクリーンである場合に、特定色しか反射されず、正しい色を表示できないとの問題が生じる。そこで、投写レンズ出射側に1/4波長板を配置し、投写レンズから出射された緑色の光と赤色および青色の光を、1/4波長板によって、回転方向の異なる円偏光に変換し、各色の光を、偏光スクリーンによって等しく反射させるものである。
The following Patent Document 6 shows a configuration in which a quarter-wave plate is disposed on the exit side of the projection lens. This prior invention solves the problem in the case of using the configurations of
この先行発明によれば、偏光スクリーン上において各色光が等しく反射されるため、スクリーン上に正しい色を表示することができる。しかし、この先行発明を用いても、上記表示素子のシフトに基づく特定色の光量低下、および、これに起因する色ムラの発生を抑制することはできない。 According to this prior invention, since each color light is reflected equally on the polarizing screen, the correct color can be displayed on the screen. However, even if this prior invention is used, it is not possible to suppress the decrease in the light amount of the specific color based on the shift of the display element and the occurrence of color unevenness due to this.
本発明は、投写光学系の光軸に対して表示素子をシフトさせた場合にも、特定色の光の光量低下ないし色ムラの発生を円滑に抑制できる投写型表示装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a projection display device that can smoothly suppress a decrease in the amount of light of a specific color or occurrence of color unevenness even when the display element is shifted with respect to the optical axis of the projection optical system. And
本願発明者は、上記特許文献4、5に記載の斜め投写の構成をとる投写型表示装置の開発において、投写距離の短縮化と、表示素子のシフトによる台形歪みの抑制を検討した。そして、この検討において、表示素子をシフトさせるに応じて、特定色の光の光量が、投写領域の一端から他端に向かうにつれて顕著に低下し、これにより表示画像に色ムラが発生するとの現象を確認した。また、かかる光量低下と色ムラは、投写光学系の光軸に対する表示素子のシフト量を大きくするほど顕著になることを確認した。
The inventor of the present application studied the shortening of the projection distance and the suppression of the trapezoidal distortion due to the shift of the display element in the development of the projection display device having the oblique projection configuration described in
本願発明者は、この問題を解決しつつ投写距離の短縮を図ろうと鋭意検討した。そして、この問題の分析・検討において、特定色の光量低下と色ムラが、その色の光の偏光状態に関係する可能性に着眼した。この着眼をもとに、本願発明者は、偏光方向と光量低下の関係を分析・検討し、光の偏光方向が、投写光学系の光軸に対する表示素子のシフト方向に近づくほど、光量低下と色ムラが改善されるとの結論に到達した。 The inventor of the present application intensively studied to shorten the projection distance while solving this problem. In the analysis and examination of this problem, we focused on the possibility that the light amount reduction and color unevenness of a specific color are related to the polarization state of light of that color. Based on this viewpoint, the inventor of the present application analyzes and examines the relationship between the polarization direction and the light amount decrease, and the light amount decreases as the light polarization direction approaches the shift direction of the display element with respect to the optical axis of the projection optical system. A conclusion has been reached that color unevenness is improved.
本発明は、このような検討・分析ないし結論をもとになされたものである。 The present invention has been made based on such examination / analysis or conclusion.
請求項1の発明に係る投写型表示装置は、光源と、変調すべき波長帯の光に対応して配された複数の光変調素子と、前記光変調素子によって変調された前記各波長帯の光を合成する光合成素子と、前記各波長帯の光のうち一つを他の波長帯の光の偏光方向に直交する直線偏光にて前記光合成素子に入射させる第1の偏光調整素子と、前記光合成素子によって合成された光を拡大投写する投写光学系と、前記光合成素子と前記投写光学系の間に配された第2の偏光調整素子とを備える。ここで、前記投写光学系は、複数のレンズからなる屈折光学系部を有し、前記各光変調素子は、その中心が前記投写光学系の光軸に対して光学的に偏心した状態で配置され、また、前記第2の偏光調整素子は、所定波長帯の光の偏光状態を、前記偏心の方向に偏光方向が接近し、もしくは、円偏光となるよう調整する。
The projection display device according to the invention of
この発明によれば、投写光学系に入射する際の所定波長帯の光の偏光方向が、投写光学系の光軸に対する表示素子のシフト方向に接近するよう調整され、もしくは、円偏光となるよう調整されるため、その波長帯の光に生ずる光量低下と色ムラが改善される。なお、本発明の効果は、追って、実施の形態の項において、図7、図8および図10を参照して詳述する。 According to the present invention, the polarization direction of light of a predetermined wavelength band when entering the projection optical system is adjusted so as to approach the shift direction of the display element with respect to the optical axis of the projection optical system, or circularly polarized light is obtained. Since the adjustment is made, the light amount reduction and the color unevenness that occur in the light of the wavelength band are improved. The effects of the present invention will be described in detail later with reference to FIG. 7, FIG. 8, and FIG.
請求項2の発明は、請求項1に記載の投写型表示装置において、前記第2の偏光調整素子は、波長選択性の1/2波長板または波長選択性の1/4波長板であることを特徴とする。この発明によれば、波長選択性の1/2波長板または波長選択性の1/4波長板に適合する波長帯の光のみ、偏光方向が90°回転され、あるいは、円偏光とされる。 According to a second aspect of the present invention, in the projection display device according to the first aspect, the second polarization adjusting element is a wavelength selective half-wave plate or a wavelength selective quarter-wave plate. It is characterized by. According to the present invention, only the light in the wavelength band suitable for the wavelength-selective half-wave plate or the wavelength-selective quarter-wave plate is rotated in the polarization direction by 90 ° or is circularly polarized.
請求項3の発明は、請求項1に記載の投写型表示装置において、前記第2の偏光調整素子は、1/4波長板であることを特徴とする。この発明によれば、投写光学系に入射する際の全ての波長帯の光が円偏光とされる。 According to a third aspect of the present invention, in the projection display device according to the first aspect, the second polarization adjusting element is a quarter wavelength plate. According to the present invention, light in all wavelength bands when entering the projection optical system is circularly polarized.
本発明によれば、投写光学系の光軸に対して表示素子をシフトさせた場合にも、特定色の光の光量低下ないし色ムラの発生を円滑に抑制できる投写型表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a projection display device that can smoothly suppress a reduction in the amount of light or color unevenness of light of a specific color even when the display element is shifted with respect to the optical axis of the projection optical system. Can do.
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。 The effects and significance of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the following embodiment is merely an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to what is described in the following embodiment.
図1に実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示す。 FIG. 1 shows an optical system of a projector according to the embodiment.
図1を参照して、光源11は、ランプとリフレクタから構成され、略平行な光を照明光学系12に出射する。照明光学系12は、フライアイインテグレータ、PBS(偏光ビームスプリッタ)アレイおよびコンデンサレンズを備え、表示素子(液晶パネル)16、19、26に入射する際の各色の光の光量分布を均一化させるとともに、ダイクロイックミラー13に向かう光の偏光方向を同図のZ軸方向に揃える。
With reference to FIG. 1, the
ダイクロイックミラー13は、照明光学系12から入射された光のうち、青色波長帯の光(以下、「B光」という)のみを反射し、赤色波長帯(以下、「R光」という)と緑色波長帯(以下、「G光」という)を透過する。ミラー14は、ダイクロイックミラー13によって反射されたB光をコンデンサレンズ15に向かう方向に反射する。
The
コンデンサレンズ15は、B光が平行光で表示素子16に入射するよう、B光にレンズ作用を付与する。表示素子16は、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてB光を変調する。なお、表示素子16の入射側と出射側には偏光板(図示せず)が配されている。
The
ダイクロイックミラー17は、ダイクロイックミラー13を透過したR光およびG光のうち、G光のみを反射する。コンデンサレンズ18は、G光が平行光で表示素子19に入射するよう、G光にレンズ作用を付与する。表示素子19は、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてG光を変調する。なお、表示素子19の入射側と出射側には偏光板(図示せず)が配されている。
The
1/2波長板20は、G光の偏光方向を90度回転させる。これにより、G光の偏光方向は、同図のX軸方向となる。
The half-
リレーレンズ21、23は、表示素子26に対するR光の入射状態が表示素子16および19に対するB光およびG光の入射状態と等しくなるようR光にレンズ作用を付与する。ミラー22、24は、ダイクロイックミラー17を透過したR光を表示素子26に導くよう、R光の光路を変更する。
The
コンデンサレンズ25は、R光が平行光の状態で表示素子26に入射するよう、R光にレンズ作用を付与する。表示素子26は、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてR光を変調する。なお、表示素子26の入射側と出射側には偏光板(図示せず)が配されている。
The
ダイクロイックプリズム27は、表示素子16、19、26によって変調されたB光、G光およびR光のうち、B光とR光を反射するとともにG光を透過し、これにより、B光、G光およびR光を色合成する。なお、B光とR光は、ダイクロイックプリズム27の反射面に対しS偏光で入射し、G光は、ダイクロイックプリズム27の反射面に対しP偏光で入射する。
The
波長選択性の1/2波長板29は、ダイクロイックプリズム27側から入射される光のうち、G光のみ、偏光方向を90度回転させる。これにより、B光、G光およびR光は、何れも、偏光方向が図中のZ軸方向となる直線偏光にて屈折光学系部30に入射する。
The wavelength-selective half-
屈折光学系部30は、投写光を中間結像面上に結像させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のフォーカス状態を調整するためのアクチュエータを備えている。反射ミラー部40は、非球面ミラーあるいは自由曲面ミラーから構成され、屈折光学系部30から入射された投写光を広角化して被投写面(スクリーン面)へ投写する。なお、屈折光学系部30と反射ミラー部40によって投写光学系が構成されている。
The refractive
図2に、屈折光学系部30と表示素子16、19、26の位置関係を示す。なお、表示素子16は、図中、ダイクロイックプリズム27のX軸方向背面側に配置されている。
FIG. 2 shows the positional relationship between the refractive
図示の如く、本実施の形態では、斜め投写の構成において投写距離の短縮化と台形歪みの抑制を図るために、屈折光学系部30の光軸に対し表示素子16、19、26の垂直サイズの1/2以上Z軸方向にシフトした状態で、各色の表示素子16、19、26が配置されている。ここで、屈折光学系部30に入射する際のG光の偏光方向は、上記の如く、波長選択性の1/2波長板29の作用によりZ軸方向とされる。したがって、B光、G光、R光の偏光方向は何れも、屈折光学系部30の光軸に対する表示素子16、19、26のシフト方向(Z軸方向)に一致し、各色光は、屈折光学系部30内のレンズ群に各レンズの接平面に対してP偏光の状態で入射する。
As shown in the figure, in the present embodiment, the vertical size of the
本実施の形態では、このようにG光の偏光方向を調整することにより、G光の光量低下が抑制される。以下、この点について、波長選択性の1/2波長板29を配置しない場合(比較例)と対比して説明する。
In the present embodiment, by adjusting the polarization direction of the G light in this way, a decrease in the amount of G light is suppressed. Hereinafter, this point will be described in comparison with the case where the wavelength-selective half-
図3に、波長選択性の1/2波長板29を配置しない場合の各色光の偏光方向の状態(比較例)を示す。この場合、G光は、表示素子19のシフト方向に対し直交する方向(X軸方向)に振動する偏光方向をもって屈折光学系部30に入射し、B光とR光は、表示素子16、26のシフト方向と同方向(Z軸方向)に振動する偏光方向をもって屈折光学系部30に入射する。
FIG. 3 shows a polarization direction state (comparative example) of each color light when the wavelength-selective half-
図4は、図3のC−C’断面の一部を示す図である。ここでは、上記の如く、表示素子16、19、26が屈折光学系部30の光軸に対しZ軸方向にシフトしているため、表示素子16、19、26の表示面に対して垂直に入出射する光線は、主としてレンズ31、32の周辺部を通過することになる。
FIG. 4 is a view showing a part of the C-C ′ cross section of FIG. 3. Here, as described above, since the
表示素子16、19、26の各ポイント、たとえば、図3のA点、B点において表示素子16、19、26の表示面から垂直に出射される光線は、レンズ31、32の各接平面Sに対し異なる角度で入射する。図5は、これら構成の光線がレンズ31に入射する際の、接平面Sa、Sbと入射角の関係を示す図である。また、各接平面Sに対してG光はS偏光(X軸方向の直線偏光)、B光とR光はP偏光(Z軸方向の直線偏光)となるため、各色光の透過率は、各接平面Sに対する入射角度とその偏光方向に依存して、互いに異なるものとなる。
Light rays emitted vertically from the display surfaces of the
屈折率n1の媒質1から屈折率n2の媒質2に光が入射する際の反射率と透過率は次式で与えられる。 The reflectance and transmittance when light enters from the medium 1 having the refractive index n1 to the medium 2 having the refractive index n2 are given by the following equations.
ここで、φ1、φ2は、それぞれ、媒質1から媒質2への入射角および屈折角、Rp、Rsは、それぞれ、入射面(媒質1と媒質2の境界面)に対してP偏光およびS偏光で光が入射する場合の反射率、Tp、Tsは、それぞれ、入射面(媒質1と媒質2の境界面)に対してP偏光およびS偏光で光が入射する場合の透過率である。 Here, φ1 and φ2 are an incident angle and a refraction angle from the medium 1 to the medium 2, and Rp and Rs are P-polarized light and S-polarized light, respectively, with respect to the incident surface (the boundary surface between the medium 1 and the medium 2). The reflectances Tp and Ts when light is incident on are the transmittances when light is incident as P-polarized light and S-polarized light on the incident surface (the boundary surface between the medium 1 and the medium 2).
図6(a)(b)は、それぞれ、空中から光学ガラスBK7(屈折率=1.5168)に入射する場合の反射率および透過率の変化を示す図である。図示の如く、光の透過率は、入射面に対する光の入射角度と光の偏光方向に依存して変化する。したがって、屈折光学系30に対するB光、G光、R光の透過率は、屈折光学系30内に配された各レンズの接平面Sに対する入射角と、各色光の偏光方向に依存して変化することとなる。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing changes in reflectance and transmittance when entering the optical glass BK7 (refractive index = 1.5168) from the air. As shown, the light transmittance varies depending on the incident angle of light with respect to the incident surface and the polarization direction of the light. Therefore, the transmittance of B light, G light, and R light with respect to the refractive
なお、B光、G光、R光は、波長が相違するため、屈折光学系30内の各レンズに対する屈折率が相違し、このため、B光、G光、R光に対する各レンズの屈折作用が相違する。これに起因して、各色光の光線は、屈折光学系30内において異なる光路を辿ることとなる。したがって、各レンズに対する各色光の光線の入射角φ1は互いに異なり、このため、各レンズに対する光線の透過率は、色毎に相違することとなる。さらに、かかる屈折率の相違が上記数1のパラメータnに影響するため、これによっても、各レンズに対する各色光の光線の透過率が相違することとなる。
Since the B light, G light, and R light have different wavelengths, the refractive indexes for the respective lenses in the refractive
図7は、波長選択性の1/2波長板29を配置しない場合の、表示素子16、19、26の表示素子面上における屈折光学系部30の光軸からの距離と各色光の透過率の関係をシミュレーションしたものである。なお、このシミュレーションは、屈折光学系部30内に配された全てのレンズを各色光が透過した際のトータルの透過率を、各レンズの光学設計値をもとに算出したものである。
FIG. 7 shows the distance from the optical axis of the refractive
同図に示すように、光軸中心から離れるほど、G光の透過率がB光、R光に比べて大きく低下する。これは、G光がレンズの各接平面に対してS偏光であり、B光とR光はレンズの各接平面に対してP偏光であることに起因している。なお、R光はレンズの各接平面に対してP偏光ではあるが、波長との関係から、B光に比べ、透過率が低下している。しかし、R光の透過率低下は、屈折光学系部30内のレンズ群の光学設計を調整することにより、ある程度改善できる。
As shown in the figure, as the distance from the center of the optical axis increases, the transmittance of the G light is greatly reduced as compared with the B light and the R light. This is because the G light is S-polarized with respect to each tangent plane of the lens, and the B light and R light are P-polarized with respect to each tangential plane of the lens. The R light is P-polarized with respect to each tangent plane of the lens, but the transmittance is lower than that of the B light because of the relationship with the wavelength. However, the reduction in the transmittance of the R light can be improved to some extent by adjusting the optical design of the lens group in the refractive
このように、図7のシミュレーションにおける条件のもとでは、図3のB点において表示素子から垂直に出射するG光の光線は、A点において出射する光線に比べ、透過率が顕著に低下し、また、R光の透過率もA点よりもB点の光線の方が大きく低下するため、スクリーン上の投写画像に色ムラが現れる。 As described above, under the conditions in the simulation of FIG. 7, the transmittance of the G light beam emitted vertically from the display element at the point B in FIG. 3 is significantly lower than the light beam emitted at the point A. In addition, since the transmittance of the R light is much lower at the point B than at the point A, color unevenness appears in the projected image on the screen.
図8は、波長選択性の1/2波長板29を配置した場合(実施の形態)の、屈折光学系部30の光軸からの距離と各色光の透過率の関係を、図7と同じ条件にてシミュレーションしたものである。
FIG. 8 shows the same relationship between the distance from the optical axis of the refractive
同図を参照して分かるとおり、本実施の形態においては、波長選択性の1/2波長板29の作用によって、G光がP偏光の状態で屈折光学系部30に入射されるため、G光の透過率が、図7の場合に比べ、顕著に改善される。このシミュレーション条件のもとでは、B点において表示素子から垂直に出射するG光の光線は、A点において出射する光線に比べ、透過率差が殆ど発生しなくなる。よって、本実施の形態によれば、G光の光量低下によって発生する色ムラを効果的に抑制することができる。
As can be seen with reference to the figure, in the present embodiment, G light is incident on the refractive
なお、現状では、B光、G光、R光のうち、G光の投写光量が他の光に比べ数段大きくなっているため、投写画像上における色ムラは、G光の透過率差ないし光量低下によって最も大きな影響を受ける。よって、本実施の形態のように、G光の透過率差を抑制すれば、投写画像上における色ムラを顕著に改善することができる。 Currently, among the B light, G light, and R light, the projected light amount of the G light is several steps larger than the other light, so that the color unevenness on the projected image does not cause a difference in transmittance of the G light. It is most affected by a decrease in the amount of light. Therefore, if the G light transmittance difference is suppressed as in this embodiment, color unevenness on the projected image can be remarkably improved.
なお、上記では、説明を簡略化するため、表示素子面から垂直に出射する光線について説明を行ったが、実際には、照明光は、ある程度の分散角をもって表示素子面から出射する。よって、厳密には、表示面に対して垂直となる光線だけではなく、ある程度の広がり角をもつ光線の集合を検討する必要があるが、透過率の傾向としては、この光線も、表示面から垂直に出射する光線と同様であるから、上記説明をもとにこれら光線の集合の透過率特性を把握することが可能である。 In the above description, for the sake of simplification of explanation, the light beam emitted perpendicularly from the display element surface has been described. However, actually, the illumination light is emitted from the display element surface with a certain degree of dispersion angle. Therefore, strictly speaking, it is necessary to examine not only light rays that are perpendicular to the display surface but also a set of light rays having a certain degree of divergence. Since it is the same as the light rays emitted vertically, it is possible to grasp the transmittance characteristics of a set of these light rays based on the above description.
また、上記実施の形態では、屈折光学系部30の光軸に対して光学的に垂直方向(Z軸方向)にシフトするよう表示素子を配置した構成を例示して説明を行ったが、表示素子が水平方向(X軸方向)にシフトする場合や、斜め方向にシフトする場合も同様に、対応する色の光の偏光方向をシフト方向に近付けるよう位相板を配置することにより、屈折光学系部30の透過率低下を防ぐことが可能である。
In the above embodiment, the configuration in which the display element is disposed so as to shift optically in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the optical axis of the refractive
たとえば、合成光が屈折光学系部30の光軸に対して水平方向(X軸方向)にシフトするよう表示素子を配置する場合には、合成光のうちB光とR光の偏光方向がシフト方向に対して直交するため、ダイクロイックプリズム27と屈折光学系部30の間に、B光とR光の偏光方向を90°回転させる波長選択性の1/2波長板を配すれば良い。これにより、B光とR光の偏光方向がシフト方向に整合し、B光とR光の光量低下が抑制される。
For example, when the display element is arranged so that the combined light is shifted in the horizontal direction (X-axis direction) with respect to the optical axis of the refractive
なお、上記では、屈折光学系部30に対し直線偏光(P偏光)にて各色光を入射させるようにしたが、各色光を円偏光にて屈折光学系部30に入射させても、色ムラの改善効果が発揮される。
In the above description, each color light is incident on the refractive
図9に、この場合の構成例を示す。この構成例では、上記実施の形態における波長選択性の1/2波長板29が1/4波長板51に変更されている。1/4波長板51を透過することにより、B光とR光は、円偏光に変換され、また、G光は、B光とR光と逆向きの円偏光に変換される。その結果、各色光は、屈折光学系部30に円偏光で入射することになる。この場合、図3のA点からB点までの部分を通過する各色光の透過率は、P偏光にて屈折光学系部30に入射する際の透過率とS偏光にて屈折光学系部30に入射する際の透過率の平均値程度になるものと考えられる。
FIG. 9 shows a configuration example in this case. In this configuration example, the wavelength-selective half-
図10は、屈折光学系部30に対しB光、G光、R光がP偏光で入射する場合とS偏光で入射する場合の、屈折光学系部30の光軸からの距離と各色光の透過率の関係を、図7と同じ条件にてシミュレーションしたものである。
FIG. 10 shows the distances from the optical axis of the refractive
図3のA点からB点までの部分を通過する各色光の透過率は、図10のシミュレーションにおいて、P偏光にて入射する際の透過率とS偏光にて入射する際の透過率の平均値程度になる。したがって、図9の構成例のように、ダイクロイックプリズム27と屈折光学系部30の間に1/4波長板51を配すると、1/4波長板を配さない場合に比べ、B光とR光の透過率は低下するが、G光の透過率は増加する。上記の如く、現状では、B光、G光、R光のうち、G光の投写光量はB光とR光に比べ数段大きくなっているため、このように、G光の透過率を引き上げることにより、B光とR光の透過率が多少低下しても、投写画像上におけるトータル的な光量増加と色ムラ改善を図ることができる。
The transmittance of each color light passing through the portion from point A to point B in FIG. 3 is the average of the transmittance when entering with P-polarized light and the transmittance when entering with S-polarized light in the simulation of FIG. It becomes about the value. Therefore, as shown in the configuration example of FIG. 9, when the
なお、波長選択性の1/2波長板に比べ1/4波長板は安価であるため、図9の構成例のように、波長選択性の1/2波長板29を1/4波長板51に置き換えることにより、プロジェクタのコスト低減を図ることができる。
Since the quarter wavelength plate is less expensive than the wavelength selective half wavelength plate, the wavelength selective
また、図9の構成例では、B光、G光、R光の全てを円偏光に変換して屈折光学系30に入射させるようにしたが、G光のみを円偏光に変換するようにしても良い。図11にこの場合の構成例を示す。この構成例では、G光のみに作用する波長選択性の1/4波長板52がダイクロイックプリズム27と屈折光学系30の間に配置されている。
In the configuration example of FIG. 9, all of the B light, G light, and R light are converted into circularly polarized light and incident on the refractive
この場合、図3のA点からB点までの部分を通過するG光の透過率は、P偏光にて屈折光学系部30に入射する際の透過率とS偏光にて屈折光学系部30に入射する際の透過率の平均値程度になり、波長選択性の1/4波長板52を配置しない場合に比べ、透過率が改善される。また、B光とR光はP偏光にて屈折光学系部30に入射するため、図9の構成例のように透過率が低下することはない。よって、この構成例によれば、B光とR光の透過率を維持しつつG光の透過率を引き上げることができ、その結果、図9の構成例に比べ、投写画像上における光量増加と色ムラ改善をより効果的に達成することができる。
In this case, the transmittance of G light passing through the portion from point A to point B in FIG. 3 is the transmittance when entering the refractive
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって制限されるものではない。また、本発明の実施形態は上記の他、種々の変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited by the said embodiment. In addition to the above, the embodiment of the present invention can be variously modified.
たとえば、上記実施の形態では、B光、G光、R光を表示素子によって変調させ、変調後の光をダイクロイックプリズムによって合成するようにしたが、これらの波長帯以外の光をさらに対応する表示素子にて変調させ、変調後の光をB光、G光、R光とともに合成して屈折光学系部30に入射させるようにしても良い。たとえば、光源11内のランプにて発光される光にB光、G光、R光の他に黄色波長帯(以下、「Y光」という)のスペクトル成分がある場合には、Y光を対応する表示素子へと導き、当該表示素子にて変調されたY光を、B光、G光、R光とともにダイクロイックプリズムで合成するようにしても良い。
For example, in the above embodiment, the B light, the G light, and the R light are modulated by the display element, and the modulated light is synthesized by the dichroic prism, but the light other than these wavelength bands is further displayed. Modulation is performed by an element, and the modulated light may be combined with B light, G light, and R light and incident on the refractive
また、上記実施の形態では、各色光を変調する素子として透過型の表示素子を用いたが、反射型の表示素子を用いたプロジェクタに本発明を適用することも可能である。また、各色光の表示素子をダイクロイックプリズム27のどの面に対向させるかについても、上記実施の形態以外の方法を適宜採用することができ、たとえば、図1におけるB光用の表示素子16とR光用の表示素子26を入れ替え、B光の方を、リレーレンズ21、23を介して表示素子に入射させるようにしても良い。
In the above embodiment, a transmissive display element is used as an element for modulating each color light. However, the present invention can be applied to a projector using a reflective display element. Also, as to which surface of the
また、上記実施の形態では、非球面ミラーを用いて投写光を拡大投写するプロジェクタに本発明が適用しているが、非球面ミラーを用いずに、投写光学系として大画角の広角レンズを用いて投写光を拡大投写するプロジェクタにも本発明を適宜適用することができる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a projector that magnifies and projects projection light using an aspherical mirror. However, a wide-angle lens with a large field angle is used as a projection optical system without using an aspherical mirror. The present invention can be appropriately applied to a projector that uses the projection light to enlarge and project.
この他、図1の構成例では、光を均一化させる手段としてフライアイインテグレータを用いたが、これに代えて、ロッドインテグレータを用いることもできる。本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。 In addition, in the configuration example of FIG. 1, a fly eye integrator is used as a means for making light uniform, but a rod integrator may be used instead. The embodiments of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims.
11 … 光源
16、19、26 … 表示素子(光変調素子)
20 … 1/2波長板(第1の偏光調整素子)
27 … ダイクロイックプリズム(光合成素子)
29 … 波長選択性の1/2波長板(第2の偏光調整素子)
30 … 屈折光学系部(投写光学系)
51 … 1/4波長板(第2の偏光調整素子)
52 … 波長選択性の1/4波長板(第2の偏光調整素子)
DESCRIPTION OF
20... Half-wave plate (first polarization adjusting element)
27 ... Dichroic prism (photosynthesis device)
29: Wavelength selective half-wave plate (second polarization adjusting element)
30: Refraction optical system (projection optical system)
51: 1/4 wavelength plate (second polarization adjusting element)
52: Wavelength selective quarter wave plate (second polarization adjusting element)
Claims (2)
変調すべき波長帯の光に対応して配された複数の光変調素子と、
前記光変調素子によって変調された前記各波長帯の光を合成する光合成素子と、
前記各波長帯の光のうち一つを他の波長帯の光の偏光方向に直交する直線偏光にて前記光合成素子に入射させる第1の偏光調整素子と、
前記光合成素子によって合成された光を拡大投写する投写光学系と、
前記光合成素子と前記投写光学系の間に配された第2の偏光調整素子とを備え、
前記投写光学系は、複数のレンズを有し、
前記各光変調素子の中心が前記投写光学系の光軸に対して特定方向に光学的にシフトした状態で前記各光変調素子が配置され、
前記第2の偏光調整素子は、前記第1の偏光調整素子から出射される波長帯の光の偏光方向を、前記特定方向に接近するように変更する、もしくは、円偏光となるように変更する、
ことを特徴とする投写型表示装置。 A light source;
A plurality of light modulation elements arranged corresponding to light in the wavelength band to be modulated;
A light combining element that combines the light of each wavelength band modulated by the light modulation element;
A first polarization adjusting element that causes one of the light in each wavelength band to enter the light combining element with linearly polarized light orthogonal to the polarization direction of the light in the other wavelength band;
A projection optical system for enlarging and projecting the light combined by the light combining element;
A second polarization adjusting element disposed between the light combining element and the projection optical system,
The projection optical system has a plurality of lenses,
Each light modulation element is arranged in a state where the center of each light modulation element is optically shifted in a specific direction with respect to the optical axis of the projection optical system,
The second polarization adjusting element changes a polarization direction of light in a wavelength band emitted from the first polarization adjusting element so as to approach the specific direction, or changes to be circularly polarized light. ,
A projection display device characterized by that.
前記第2の偏光調整素子は、波長選択性の1/2波長板または波長選択性の1/4波長板である、
ことを特徴とする投写型表示装置。 The projection display device according to claim 1,
The second polarization adjusting element is a wavelength selective half-wave plate or a wavelength selective quarter-wave plate.
Projection Display apparatus characterized by.
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