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JP2007140014A - Optical low-pass filter, image display device, and projector - Google Patents

Optical low-pass filter, image display device, and projector Download PDF

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JP2007140014A
JP2007140014A JP2005332472A JP2005332472A JP2007140014A JP 2007140014 A JP2007140014 A JP 2007140014A JP 2005332472 A JP2005332472 A JP 2005332472A JP 2005332472 A JP2005332472 A JP 2005332472A JP 2007140014 A JP2007140014 A JP 2007140014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
substrate
pass filter
modulation element
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005332472A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Uchiyama
正一 内山
Junichi Nakamura
旬一 中村
Takashi Nitta
隆志 新田
Tsunemori Asahi
常盛 旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2005332472A priority Critical patent/JP2007140014A/en
Publication of JP2007140014A publication Critical patent/JP2007140014A/en
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Abstract

【課題】表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な光学的ローパスフィルタ、画像表示装置及びプロジェクタを提供する。
【解決手段】ローパスフィルタ28に設けられた光屈折面28fが基板面28zに対して所定の角度αを有するように設けられており、この光屈折面28fの密度が基板28a上の基準点から外周28yにかけて分布を形成するように、当該光屈折面28fが配置されているので、光を屈折する光屈折領域と、光を屈折させずにそのまま透過させる非屈折領域とを基板28aに形成することが可能となる。
【選択図】図4
An optical low-pass filter, an image display device, and a projector capable of ensuring sufficient brightness of a display image without a moiré of a display image are provided.
A light refracting surface provided on a low-pass filter has a predetermined angle α with respect to a substrate surface, and the density of the light refracting surface is measured from a reference point on a substrate. Since the light refracting surface 28f is arranged so as to form a distribution over the outer periphery 28y, a light refracting region that refracts light and a non-refractive region that transmits light without being refracted are formed on the substrate 28a. It becomes possible.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、光学的ローパスフィルタ、画像表示装置及びプロジェクタに関する。   The present invention relates to an optical low-pass filter, an image display device, and a projector.

近年、ディスプレイ装置の開発が目覚ましい。特に液晶プロジェクタや、DLP(Digital Light Processing、商標)プロジェクタといった投写型表示装置(プロジェクタ)は、大画面表示が可能であり、表示画像のリアリティや迫力を再現する上で効果的なディスプレイ装置である。この分野では輝度ダイナミックレンジを拡大するために、以下に述べる提案がなされている。   In recent years, the development of display devices has been remarkable. In particular, a projection display device (projector) such as a liquid crystal projector or a DLP (Digital Light Processing (trademark)) projector is capable of displaying on a large screen and is an effective display device for reproducing the reality and power of a display image. . In this field, the following proposals have been made to expand the luminance dynamic range.

プロジェクタにおける輝度ダイナミックレンジ拡大のための基本的な構成は、例えば特許文献1のように、光源からの射出光束を第1光変調素子で変調して所望の照明光量分布を形成し、当該照明光量分布が形成された光をリレーレンズ等の結像部によって第2光変調素子上に結像し、第2光変調素子によって第二の光変調を行うというものである。第1光変調素子と第2光変調素子とは、同じサイズ、画素配列になっていることが多く、この場合、リレーレンズの倍率が1倍になるように設計されている。   A basic configuration for expanding the luminance dynamic range in a projector is, for example, as disclosed in Patent Document 1, by modulating a light beam emitted from a light source with a first light modulation element to form a desired illumination light amount distribution, and The light with the distribution formed is imaged on the second light modulation element by an image forming unit such as a relay lens, and second light modulation is performed by the second light modulation element. In many cases, the first light modulation element and the second light modulation element have the same size and pixel arrangement, and in this case, the magnification of the relay lens is designed to be one.

光変調素子としては、透過率が独立に制御可能な画素構造又はセグメント構造を有し、二次元的な透過率分布を制御し得る透過型変調素子が用いられている。その代表例としては、液晶ライトバルブがあげられる。また、透過型変調素子の代わりに反射型変調素子を用いてもよく、その代表例としては、DMD(Digital Micromirror Device)素子があげられる。   As the light modulation element, a transmission type modulation element having a pixel structure or a segment structure whose transmittance can be controlled independently and capable of controlling a two-dimensional transmittance distribution is used. A typical example is a liquid crystal light valve. A reflective modulation element may be used instead of the transmission modulation element, and a typical example thereof is a DMD (Digital Micromirror Device) element.

いま、暗表示の透過率が0.2%、明表示の透過率が60%の光変調素子を使用する場合を考える。光変調素子単体では、輝度ダイナミックレンジは、60/0.2=300となる。上記ディスプレイ装置は、輝度ダイナミックレンジが300の光変調素子を光学的に直列に配置することに相当するので、理論上は300×300=90000の輝度ダイナミックレンジを実現することができる。また、階調数についてもこれと同等の考えが成り立ち、8ビット階調の光変調素子を光学的に直列に配置することにより、8ビットを超える階調数を得ることができる。
なお、第1光変調素子及び第2光変調素子は、映像信号からつくられた変調信号によってそれぞれ別個に駆動される。
Consider a case where a light modulation element having a dark display transmittance of 0.2% and a bright display transmittance of 60% is used. With a single light modulation element, the luminance dynamic range is 60 / 0.2 = 300. Since the display device corresponds to optically arranging light modulation elements having a luminance dynamic range of 300 in series, theoretically, a luminance dynamic range of 300 × 300 = 90000 can be realized. The same idea holds for the number of gradations, and an 8-bit gradation light modulation element is optically arranged in series, whereby a gradation number exceeding 8 bits can be obtained.
The first light modulation element and the second light modulation element are separately driven by a modulation signal generated from the video signal.

ところで、例えば図14に示すように、第1光変調素子122及び第2光変調素子125として用いられる透過型の液晶ライトバルブは、画素開口部123の周りに配線やブラックストライプ等によって構成される規則配列された格子状の遮光部124を有している。したがって、第1光変調素子122を透過した光の光学像は、各画素開口部の像(明部)と遮光部の像(暗部)とを有することになる。   Incidentally, for example, as shown in FIG. 14, the transmissive liquid crystal light valve used as the first light modulation element 122 and the second light modulation element 125 is configured by wiring, black stripes, and the like around the pixel opening 123. It has a grid-shaped light shielding portion 124 that is regularly arranged. Therefore, the optical image of the light transmitted through the first light modulation element 122 has an image (bright part) of each pixel opening and an image (dark part) of the light shielding part.

一方、これら第1光変調素子、第2光変調素子、リレーレンズが機械的な位置ずれを起こしている場合や、結像部を構成するリレーレンズが結像誤差を有している場合など、設計上の誤差を有している可能性がある。このため、上記のような光学像を有する光が結像部で結像されて第2光変調素子に照射される際に、第1光変調素子によって変調された明部の像が第2光変調素子の画素開口部に対してずれた位置に結像されてしまうことがある。   On the other hand, when the first light modulation element, the second light modulation element, and the relay lens are mechanically displaced, or when the relay lens that forms the imaging unit has an imaging error, There may be a design error. For this reason, when the light having the optical image as described above is imaged by the imaging unit and applied to the second light modulation element, the bright part image modulated by the first light modulation element is the second light. An image may be formed at a position shifted from the pixel opening of the modulation element.

例えば、図15は、結像誤差によってリレーレンズの倍率が1倍よりも小さくなっている場合の第2光変調素子125の様子を示している。第1光変調素子122からの光による光学像126がリレーレンズによって第2光変調素子125の中央部に向けて縮小されている。このとき、光学像126の中央部側に比べて外周側の方が画素開口部123とのズレが大きくなっている。   For example, FIG. 15 shows a state of the second light modulation element 125 when the magnification of the relay lens is smaller than 1 due to an imaging error. The optical image 126 by the light from the first light modulation element 122 is reduced toward the center of the second light modulation element 125 by the relay lens. At this time, the deviation from the pixel opening 123 is larger on the outer peripheral side than on the central side of the optical image 126.

また、図16は、結像誤差によってリレーレンズの倍率が1倍よりも大きくなっている場合の第2光変調素子125の様子を示している。第1光変調素子122からの光による光学像がリレーレンズによって第2光変調素子125の外周に向けて広がっている。この場合も、光学像126の中央部側に比べて外周側の方が画素開口部123とのズレが大きくなっている。   FIG. 16 shows the state of the second light modulation element 125 when the magnification of the relay lens is larger than 1 due to an imaging error. The optical image by the light from the first light modulation element 122 spreads toward the outer periphery of the second light modulation element 125 by the relay lens. Also in this case, the deviation from the pixel opening 123 is larger on the outer peripheral side than on the central side of the optical image 126.

図15及び図16のいずれの場合についても、光学像126がずれて遮光部124にはみ出している分、表示画像に寄与しないことになる。このため、明暗のモアレが発生することになり、画質が低下するという問題があった。   In both cases of FIGS. 15 and 16, the optical image 126 is displaced and protrudes from the light-shielding portion 124, so that it does not contribute to the display image. For this reason, bright and dark moiré occurs, and there is a problem that image quality deteriorates.

これに対して、第1光変調素子からの光の一部を屈折する光屈折面を当該ローパスフィルタの全面に設けた光学的ローパスフィルタが考えられている。この光学的ローパスフィルタを用いて画素毎に光を分散して均一化させ、第2光変調素子において当該光の光学像と画素とのズレによる明暗分布を軽減することによって、モアレの解消を図るものである。
特開2001−100689号公報
On the other hand, an optical low-pass filter in which a light refracting surface that refracts a part of light from the first light modulation element is provided on the entire surface of the low-pass filter is considered. The optical low-pass filter is used to disperse and equalize the light for each pixel, and the moire can be eliminated by reducing the light / dark distribution due to the deviation between the optical image of the light and the pixel in the second light modulation element. Is.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-1000068

しかしながら、上記の光学的ローパスフィルタを用いた場合、第1光変調素子からの光が全画素について分散されるため、例えば光軸付近など結像位置のずれが比較的小さく、本来光を分散する必要性が低い部位においても光が分散されてしまう。このため、モアレは無くなるものの、表示画像207の中央部で十分な明るさが確保できなくなるという問題があった。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な光学的ローパスフィルタ、画像表示装置及びプロジェクタを提供することにある。
However, when the above-described optical low-pass filter is used, the light from the first light modulation element is dispersed for all the pixels, so that the deviation of the imaging position, for example, near the optical axis, is relatively small and inherently disperses the light. Light will be dispersed even in parts where necessity is low. For this reason, although there is no moire, there is a problem that sufficient brightness cannot be secured at the center of the display image 207.
In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide an optical low-pass filter, an image display device, and a projector that are free from moiré of a display image and can sufficiently secure the brightness of the display image. is there.

上記目的を達成するため、本発明に係る光学的ローパスフィルタは、光を透過可能な基板と、前記基板上に当該基板面に対して所定の角度を有するように設けられ、前記基板を透過する光の一部を屈折させる複数の光屈折面とを具備し、前記光屈折面の密度及び前記所定の角度のうち少なくとも一方が、前記基板上の中央部側の基準点から前記基板の外周にかけて所定の分布になるように、前記複数の光屈折面が配置されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical low-pass filter according to the present invention is provided on a substrate capable of transmitting light, and has a predetermined angle with respect to the substrate surface on the substrate, and transmits the substrate. A plurality of light refracting surfaces that refract part of the light, and at least one of the density of the light refracting surfaces and the predetermined angle extends from a reference point on the center side on the substrate to the outer periphery of the substrate. The plurality of light refracting surfaces are arranged so as to have a predetermined distribution.

本発明では、基板上に光屈折面が当該基板面に対して所定の角度を有するように設けられており、この光屈折面が当該光屈折面の密度及び所定の角度のうち少なくとも一方が基板上の基準点から基板の外周にかけて所定の分布になるように配置されているので、光を屈折して分離・均一化する領域と、光を屈折させずにそのまま透過させる領域とを基板に形成することが可能となる。   In the present invention, the light refracting surface is provided on the substrate so as to have a predetermined angle with respect to the substrate surface, and at least one of the density and the predetermined angle of the light refracting surface is the substrate. Since it is arranged so as to have a predetermined distribution from the upper reference point to the outer periphery of the substrate, a region where light is refracted and separated and uniformed and a region where light is transmitted without being refracted are formed on the substrate. It becomes possible to do.

ここで、「光屈折面の密度」とは、基板表面において単位面積あたりの光屈折面の数又は基準点を中心とする径方向の単位長さあたりの光屈折面の数を意味するものである。したがって、例えば基板の基準点付近では光屈折面の密度を小さくし、基板の外周付近では光屈折面の密度を大きくすることによって、基板の外周側に入射した光を屈折させて均一化し、基板の中央部に入射した光を屈折させずにそのまま透過させることも可能となる。   Here, the “density of light refracting surfaces” means the number of light refracting surfaces per unit area on the substrate surface or the number of light refracting surfaces per unit length in the radial direction around the reference point. is there. Therefore, for example, by reducing the density of the light refracting surface near the reference point of the substrate and increasing the density of the light refracting surface near the outer periphery of the substrate, the light incident on the outer peripheral side of the substrate is refracted and uniformed. It is also possible to transmit the light incident on the central portion of the light as it is without being refracted.

また、前記所定の角度が、前記基準点から前記外周にかけて徐々に大きくなっていることが好ましい。
本発明によれば、基板上の基準点から基板の外周にかけて所定の角度が徐々に大きくなっているので、基板の外周に近づくほど光屈折面による光屈折の角度が大きくなる。
ここで、例えば等しい寸法の第1光変調素子及び第2光変調素子とこれらの間に設けられたリレーレンズとを有する画像表示装置では、リレーレンズの倍率に誤差が含まれるような場合に第2光変調素子に照射される光学像が拡大・縮小し、光学像と第2光変調素子との間にズレが生じる。光学像の拡大・縮小によるズレの影響は第2光変調素子の外側ほど大きい。したがって、本発明に係る光学的ローパスフィルタを当該画像表示装置に用いた場合、ズレの影響が大きい外側の光をより大きく屈折させることによって、当該ズレを的確に抑えることができる。
Further, it is preferable that the predetermined angle gradually increases from the reference point to the outer periphery.
According to the present invention, since the predetermined angle gradually increases from the reference point on the substrate to the outer periphery of the substrate, the angle of light refraction by the photorefractive surface increases as it approaches the outer periphery of the substrate.
Here, for example, in an image display device having a first light modulation element and a second light modulation element having the same dimensions and a relay lens provided between them, the error is included in the magnification of the relay lens. The optical image irradiated to the two light modulation elements is enlarged / reduced, and a deviation occurs between the optical image and the second light modulation element. The effect of deviation due to the enlargement / reduction of the optical image is greater toward the outside of the second light modulation element. Therefore, when the optical low-pass filter according to the present invention is used in the image display apparatus, the deviation can be accurately suppressed by refracting the outside light having a large influence of the deviation more greatly.

また、前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記基準点から前記外周に向かう方向に屈折させることが好ましい。
本発明によれば、光屈折面が、基板を透過する光を基準点から外周に向かう方向に屈折させるので、例えば上記の画像表示装置において、リレーレンズの誤差により倍率が1倍を下回ってしまうような場合に、本発明に係る光学的ローパスフィルタを用いると有効である。すなわち、光学的ローパスフィルタの外周に近い位置に入射した光が外側に屈折させられるので、光学像が第2光変調素子の中央部側に縮小されるのを抑制することができる。
The plurality of light refracting surfaces preferably refract light transmitted through the substrate in a direction from the reference point toward the outer periphery.
According to the present invention, since the light refracting surface refracts the light transmitted through the substrate in the direction from the reference point toward the outer periphery, for example, in the above image display device, the magnification is less than 1 due to the error of the relay lens. In such a case, it is effective to use the optical low-pass filter according to the present invention. That is, light incident on a position close to the outer periphery of the optical low-pass filter is refracted outward, so that the optical image can be prevented from being reduced toward the center of the second light modulation element.

また、前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記外周から前記基準点に向かう方向に屈折させることが好ましい。
本発明によれば、光屈折面が、基板を透過する光を外周から基準点に向かう方向に屈折させるので、例えば上記の画像表示装置において、リレーレンズの誤差により倍率が1倍を上回ってしまうような場合に、本発明に係る光学的ローパスフィルタを用いると有効である。すなわち、光学的ローパスフィルタの外周に近い位置に入射した光が内側に屈折させられるので、光学像が第2光変調素子の外周側に拡大されるのを抑制することができる。
The plurality of light refracting surfaces preferably refract light transmitted through the substrate in a direction from the outer periphery toward the reference point.
According to the present invention, since the light refracting surface refracts the light transmitted through the substrate in the direction from the outer periphery toward the reference point, for example, in the above image display device, the magnification exceeds 1 × due to the error of the relay lens. In such a case, it is effective to use the optical low-pass filter according to the present invention. That is, since the light incident on the position near the outer periphery of the optical low-pass filter is refracted inward, it is possible to suppress the optical image from being expanded to the outer periphery side of the second light modulation element.

また、前記複数の光屈折面が、前記基板上に任意の間隔で配置されていることが好ましい。
複数の光屈折面が一定の間隔をおいて配置されている場合、光が屈折した際に干渉が起こることがある。干渉が起こると、基板から射出される光に干渉縞が形成されてしまい、光学像を乱すことになる。本発明によれば、複数の光屈折面同士が、基板上に任意の間隔で配置されているので、基板から射出される光に干渉が生じるのを回避することができる。
Moreover, it is preferable that the plurality of light refracting surfaces are arranged on the substrate at arbitrary intervals.
When a plurality of light refracting surfaces are arranged at a constant interval, interference may occur when light is refracted. When interference occurs, interference fringes are formed in the light emitted from the substrate, and the optical image is disturbed. According to the present invention, since the plurality of light refracting surfaces are arranged on the substrate at an arbitrary interval, it is possible to avoid interference with light emitted from the substrate.

また、前記複数の光屈折面が、前記基準点を中心とした複数の同心円上に設けられていることが好ましい。
本発明に係る光学的ローパスフィルタに入射する光が、例えばリレーレンズ等の光学部材を経由し光学的なズレが生じていた場合、当該ズレはリレーレンズの形状に影響されて同心円状に生じている可能性が高い。本発明では、光屈折面が基準点を中心とした複数の同心円上に設けられているので、当該同心円状に生じたズレを的確に抑えることができる。
The plurality of light refracting surfaces are preferably provided on a plurality of concentric circles centered on the reference point.
When the light incident on the optical low-pass filter according to the present invention has an optical shift via an optical member such as a relay lens, the shift is influenced by the shape of the relay lens and is generated concentrically. There is a high possibility. In the present invention, since the photorefractive surface is provided on a plurality of concentric circles centered on the reference point, the deviation generated in the concentric circles can be accurately suppressed.

本発明に係る画像表示装置は、光源と、前記光源からの光を変調する第1光変調素子と、前記第1光変調素子からの光を変調する第2光変調素子と、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との間に設けられ、前記第1光変調素子からの光を前記第2光変調素子に結像する結像部と、前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との間に設けられた上記の光学的ローパスフィルタとを具備し、前記光学的ローパスフィルタが、前記基準点が前記光源からの光の光軸上に位置するように配置されていることを特徴とする。   An image display device according to the present invention includes a light source, a first light modulation element that modulates light from the light source, a second light modulation element that modulates light from the first light modulation element, and the first light. An imaging unit that is provided between the modulation element and the second light modulation element and forms an image of light from the first light modulation element on the second light modulation element; the first light modulation element; And the optical low-pass filter provided between the two light modulation elements, the optical low-pass filter being arranged so that the reference point is located on the optical axis of the light from the light source It is characterized by being.

本発明では、第1光変調素子と前記第2光変調素子との間に上記の光学的ローパスフィルタを備えているので、結像部の結像倍率に誤差があった場合であっても、例えば光軸付近など、結像部による結像位置のずれが比較的小さい部位では光を屈折させることなく透過させることができる。また、例えば光軸から離れた位置の光など、結合位置のズレが大きな部位では、光を屈折させて均一化することができる。これにより、表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な画像表示装置を得ることができる。   In the present invention, since the optical low-pass filter is provided between the first light modulation element and the second light modulation element, even if there is an error in the imaging magnification of the imaging unit, For example, light can be transmitted without being refracted at a site where the shift of the imaging position by the imaging unit is relatively small, such as near the optical axis. Further, for example, in a portion where the displacement of the coupling position is large, such as light at a position away from the optical axis, the light can be refracted and made uniform. As a result, an image display device can be obtained in which there is no moiré of the display image and the brightness of the display image can be sufficiently secured.

本発明に係るプロジェクタは、上記の画像表示装置を備えたことを特徴とする。
本発明では、表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能な画像表示装置を備えているので、表示特性が高く明るい表示のプロジェクタを得ることができる。
A projector according to the present invention includes the above-described image display device.
In the present invention, since the image display device that does not have moiré of the display image and can sufficiently ensure the brightness of the display image is provided, a projector with a high display characteristic and a bright display can be obtained.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、プロジェクタとしてのプロジェクタ1の内部構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ1は、画像表示装置2と、投射レンズ3とを主体として構成されている。
画像表示装置2は、大別すると、光源部4と、均一照明部5と、色変調部6と、リレーレンズ27と、液晶ライトバルブ25と、投射レンズ3とを有している。
光源部4は、ランプ11と、リフレクタ12とを主体として構成されている。ランプ11は、画像表示装置2、ひいてはプロジェクタ1の光源であり、例えば白色光を射出する高圧水銀ランプ等が用いられている。リフレクタ12は、当該白色光を反射する反射部材であり、例えば当該ランプ11からの白色光が均一照明部5に入射する方向に進むように配置されている。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing an internal configuration of a projector 1 as a projector.
The projector 1 is mainly composed of an image display device 2 and a projection lens 3.
The image display device 2 roughly includes a light source unit 4, a uniform illumination unit 5, a color modulation unit 6, a relay lens 27, a liquid crystal light valve 25, and a projection lens 3.
The light source unit 4 is mainly composed of a lamp 11 and a reflector 12. The lamp 11 is a light source of the image display device 2 and eventually the projector 1, and for example, a high-pressure mercury lamp that emits white light is used. The reflector 12 is a reflecting member that reflects the white light, and is arranged so that, for example, the white light from the lamp 11 travels in a direction in which it enters the uniform illumination unit 5.

均一照明部5は、フライアイレンズ13、14と、偏光変換素子15と、集光レンズ16とを主体として構成されている。ランプ11側のフライアイレンズ13は、複数の2次光源像を形成する。色変調部6側のフライアイレンズ14と集光レンズ16は、フライアイレンズ13で形成された2次光源像を液晶ライトバルブ22、23,24上で重畳する。   The uniform illumination unit 5 is mainly composed of fly-eye lenses 13 and 14, a polarization conversion element 15, and a condenser lens 16. The fly eye lens 13 on the lamp 11 side forms a plurality of secondary light source images. The fly-eye lens 14 and the condenser lens 16 on the color modulation unit 6 side superimpose the secondary light source image formed by the fly-eye lens 13 on the liquid crystal light valves 22, 23 and 24.

色変調部6は(図1の色変調部6の範囲をダイクロイックプリズム26までとしてください)、ダイクロイックミラー17、18と、反射ミラー19、20、21と、液晶ライトバルブ22、23、24と、ダイクロイックプリズム26とを主体として構成されている。 ダイクロイックミラー17、18は、光源からの光を複数の色光に分離する色分離手段である。ダイクロイックミラー17は、ランプ11から射出される白色光のうち、赤色光Lを透過させると共に、青色光L及び緑色光Lを反射する。ダイクロイックミラー18は、緑色光Lを反射し、青色光Lを透過する。
反射ミラー19は、赤色光Lをダイクロイックプリズム26側へ反射する。反射ミラー20、21は、青色光Lをそれぞれ直角に反射し、ダイクロイックプリズム26へ導光する。
The color modulation unit 6 (please set the range of the color modulation unit 6 in FIG. 1 to the dichroic prism 26), dichroic mirrors 17, 18, reflection mirrors 19, 20, 21, liquid crystal light valves 22, 23, 24, The dichroic prism 26 is mainly used. The dichroic mirrors 17 and 18 are color separation means for separating light from the light source into a plurality of color lights. The dichroic mirror 17, out of the white light emitted from the lamp 11 transmits a red light L R, and reflects the blue light L B and the green light L G. The dichroic mirror 18 reflects the green light L G, which transmits the blue light L B.
Reflecting mirror 19 reflects the red light L R the dichroic prism 26 side. Reflecting mirrors 20 and 21, the blue light L B is reflected at a right angle, respectively, for guiding the dichroic prism 26.

液晶ライトバルブ22は、色信号に基づいて青色光Lを画像光に変調する色変調ライトバルブである。液晶ライトバルブ23は、色信号に基づいて緑色光Lを画像光に変調する色変調ライトバルブである。液晶ライトバルブ24は、色信号に基づいて赤色光Lを画像光に変調する色変調ライトバルブである。以下の説明では、上記液晶ライトバルブ22〜24(第1光変調素子)を色変調ライトバルブ22〜24と称呼し、液晶ライトバルブ25(第2光変調素子)を輝度変調ライトバルブ25と称呼することがある。 Liquid crystal light valve 22 is a color modulation light valves for modulating the blue light L B to the image light based on the color signal. Liquid crystal light valve 23 is a color modulation light valves for modulating the green light L G to the image light based on the color signal. The liquid crystal light valve 24 is a color modulation light valve that modulates red light LR into image light based on a color signal. In the following description, the liquid crystal light valves 22 to 24 (first light modulation elements) are referred to as color modulation light valves 22 to 24, and the liquid crystal light valve 25 (second light modulation element) is referred to as a luminance modulation light valve 25. There are things to do.

各液晶ライトバルブ22、23、24、25は、同一の寸法、例えば4.6平方センチメートル(約0.7平方インチ)程度の寸法を有しており、マトリクス状に画素が形成された液晶装置によって構成されている。また、液晶ライトバルブ22、23、24、25に形成された画素数は同一になっており、また、画素の配列やピッチも同一になっている。   Each of the liquid crystal light valves 22, 23, 24, and 25 has the same dimensions, for example, about 4.6 square centimeters (about 0.7 square inches). It is configured. Further, the number of pixels formed in the liquid crystal light valves 22, 23, 24, and 25 is the same, and the arrangement and pitch of the pixels are also the same.

ダイクロイックプリズム(色合成部材)26は、例えばガラスや樹脂などの透明材料からなる4つの直角プリズムが貼り合わされてなる。内面には、青色光Lを反射する誘電体多層膜26aと赤色光Lを反射する誘電体多層膜26bとが十字状に形成されている。また、この誘電体多層膜26a、26bは、共に緑色光Lを透過するようになっている。各誘電体多層膜26a、26bによって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光(映像光)が形成されるようになっている。 The dichroic prism (color combining member) 26 is formed by bonding four right-angle prisms made of a transparent material such as glass or resin. On the inner surface, and a dielectric multilayer film 26b which reflects the dielectric multilayer film 26a and the red light L R reflected blue light L B is formed in a cross shape. Further, the dielectric multilayer film 26a, 26b are both designed to transmit the green light L G. Three color lights are synthesized by the dielectric multilayer films 26a and 26b, and light (image light) representing a color image is formed.

リレーレンズ(結像部)27は、ダイクロイックプリズム26によって合成された色変調液晶ライトバルブ22、23、24の像を輝度変調ライトバルブ25上に結像する光学系であり、色変調ライトバルブ22、23、24と輝度変調ライトバルブ25との間、ここでは、ダイクロイックプリズム26と液晶ライトバルブ25との間に設けられている。   The relay lens (imaging unit) 27 is an optical system that forms an image of the color modulation liquid crystal light valves 22, 23, 24 combined by the dichroic prism 26 on the luminance modulation light valve 25. , 23, 24 and the luminance modulation light valve 25, here, between the dichroic prism 26 and the liquid crystal light valve 25.

液晶ライトバルブ25は、輝度信号に基づいて、赤色光L、緑色光L及び青色光Lの合成光の輝度を変調する。 Liquid crystal light valve 25, based on the luminance signal, modulates the red light L R, the luminance of the synthesized light of the green light L G and the blue light L B.

本実施形態では、色変調ライトバルブ22、23、24と輝度変調ライトバルブ25とが同一の寸法になっているため、このリレーレンズ27の理想倍率は1である。実際には、リレーレンズ27内の各レンズの倍率などにより誤差を生じていることが多い。本実施形態では、リレーレンズ27の誤差によって倍率が1を下回る場合について説明するものとする。   In the present embodiment, since the color modulation light valves 22, 23, 24 and the luminance modulation light valve 25 have the same dimensions, the ideal magnification of the relay lens 27 is 1. In practice, errors often occur due to the magnification of each lens in the relay lens 27. In the present embodiment, a case where the magnification is less than 1 due to an error of the relay lens 27 will be described.

次に、本実施形態における光学的ローパスフィルタ(以下、単に「ローパスフィルタ」という。)28の効果をわかりやすくするために、これを設けない場合の課題を図2を用いて説明する。リレーレンズ27の倍率が1を下回った場合、図2(a)に示すごとく、色変調ライトバルブの画素開口部123の像は輝度変調ライトバルブの対応する画素の画素開口部からずれた位置に結像してしまう。具体的には、リレーレンズの動径方向に沿って、本来結像する位置(リレーレンズ27の倍率が1の場合に結像する位置)より光軸よりにずれた位置に結像してしまう。すると、開口部像の一部は輝度変調ライトバルブの遮光部124によって遮られるため、透過光量が減少する。ところで、この開口部像のずれ量は輝度変調ライトバルブ面内にわたって均一ではなく光軸から離れるに従って大きくなる。その結果、輝度変調ライトバルブ面内に図2(b)のごとき規則的な透過光量分布=明暗分布であるモアレ縞が生じ、表示画像の画質が著しく低下する。   Next, in order to make the effect of the optical low-pass filter (hereinafter simply referred to as “low-pass filter”) 28 in the present embodiment easy to understand, a problem when it is not provided will be described with reference to FIG. When the magnification of the relay lens 27 is less than 1, as shown in FIG. 2A, the image of the pixel opening 123 of the color modulation light valve is shifted from the pixel opening of the corresponding pixel of the luminance modulation light valve. It will form an image. Specifically, along the radial direction of the relay lens, the image is formed at a position shifted from the optical axis from the position where the image is originally formed (the position where the image is formed when the magnification of the relay lens 27 is 1). . Then, a part of the opening image is blocked by the light blocking portion 124 of the luminance modulation light valve, so that the amount of transmitted light is reduced. By the way, the amount of deviation of the aperture image is not uniform over the luminance modulation light valve surface, but increases as the distance from the optical axis increases. As a result, moire fringes having a regular transmitted light amount distribution = brightness / darkness distribution as shown in FIG. 2B are generated in the luminance modulation light valve surface, and the image quality of the display image is significantly lowered.

光学的ローパスフィルタ(以下、単に「ローパスフィルタ」という。)28は、色変調ライトバルブ22、23、24と輝度変調ライトバルブ25との間、ここでは、ダイクロイックプリズム26とリレーレンズ27との間に設けられている。このローパスフィルタ28は、ダイクロイックプリズム26から射出された合成光を透過させるフィルタである。   An optical low-pass filter (hereinafter simply referred to as “low-pass filter”) 28 is provided between the color modulation light valves 22, 23, and 24 and the luminance modulation light valve 25, here, between the dichroic prism 26 and the relay lens 27. Is provided. The low-pass filter 28 is a filter that transmits the combined light emitted from the dichroic prism 26.

図3は、当該ローパスフィルタ28をダイクロイックプリズム26側から見たときの図である。図4は、図3におけるA−A断面に沿った構成を示す図である。
図3に示すように、ローパスフィルタ28は、例えばガラスや石英、プラスチックなど光を透過可能な材料によって形成された基板28aを主体として構成されている。このローパスフィルタ28は、基板28aの中心(例えば対角線の交点)に設けられた基準点Oが、ダイクロイックプリズム26から射出された合成光の光軸と一致するように配置されている。
FIG. 3 is a view of the low-pass filter 28 when viewed from the dichroic prism 26 side. FIG. 4 is a diagram showing a configuration along the section AA in FIG.
As shown in FIG. 3, the low-pass filter 28 is mainly composed of a substrate 28a formed of a material that can transmit light, such as glass, quartz, or plastic. The low-pass filter 28 is arranged so that a reference point O provided at the center of the substrate 28a (for example, the intersection of diagonal lines) coincides with the optical axis of the combined light emitted from the dichroic prism 26.

基板28aのサイズについては、例えば液晶ライトバルブから射出される光束がけられることを防ぐ、すなわち光のロスが無いような寸法を確保するため、液晶ライトバルブより大きなサイズになっている。ダイクロイックプリズム26から射出された合成光の一部を屈折させて透過する光屈折領域28b(図2中、破線部の外側の領域)と、合成光を屈折させずに透過する非屈折領域28c(図2中、破線部の内側の領域)とに区画されている。光屈折領域28bは、基準点Oを中心とした径方向の所定の長さ以上の領域に設けられている。   The size of the substrate 28a is larger than that of the liquid crystal light valve, for example, in order to prevent the luminous flux emitted from the liquid crystal light valve from being scattered, that is, to ensure a dimension that causes no light loss. A light refracting region 28b that refracts and transmits a part of the combined light emitted from the dichroic prism 26 (a region outside the broken line portion in FIG. 2) and a non-refractive region 28c that transmits the combined light without refracting it ( In FIG. 2, it is partitioned into a region inside the broken line portion. The photorefractive region 28b is provided in a region having a predetermined length or more in the radial direction with the reference point O as the center.

光屈折領域28bには、プリズム部28dと、当該プリズム部28dに挟まれた平坦部28eとが設けられている。
プリズム部28dについては、例えば基板28aを構成する材料と同様に光透過可能な材料によって複数形成されており、図2に示すように基準点Oを中心とした同心円上に複数設けられており、それぞれ同心円の径方向に所定の間隔おいて配置されている。なお、図2では、説明の簡単のため、プリズム部28dが5つの同心円上に設けられた状態を示しているが、実際には、液晶ライトバルブの一点から出射した光束の断面内にプリズム部28dが8本程度入るような密度になるように設けられている。
The light refraction region 28b is provided with a prism portion 28d and a flat portion 28e sandwiched between the prism portions 28d.
For example, a plurality of prism portions 28d are formed of a light transmissive material similar to the material constituting the substrate 28a, and a plurality of prism portions 28d are provided on concentric circles centered on the reference point O as shown in FIG. They are arranged at predetermined intervals in the radial direction of the concentric circles. Note that FIG. 2 shows a state in which the prism portion 28d is provided on five concentric circles for the sake of simplicity, but actually, the prism portion is within the cross section of the light beam emitted from one point of the liquid crystal light valve. 28d is provided so as to have a density of about 8.

プリズム部28dの断面形状については、図4に示すように、基板28a上に鋸歯状に突出した形状になっている。具体的には、基板面28zに対して所定の角度αとなるように設けられた光屈折面28fと、基板面28zに垂直に設けられた側面28gとを有している。光屈折面28fは、基板面28zからの高さが、基準点O(図3参照)から基板28aの外周28yにかけて徐々に高くなっていくように傾斜している。   The cross-sectional shape of the prism portion 28d is a shape protruding in a sawtooth shape on the substrate 28a as shown in FIG. Specifically, it has a light refracting surface 28f provided at a predetermined angle α with respect to the substrate surface 28z, and a side surface 28g provided perpendicular to the substrate surface 28z. The light refracting surface 28f is inclined such that the height from the substrate surface 28z gradually increases from the reference point O (see FIG. 3) to the outer periphery 28y of the substrate 28a.

また、図3に戻って、非屈折領域28cには、光プリズム部28dが設けられておらず、光屈折領域28bの平坦面28eと同様、平坦な領域になっている。したがって、この非屈折領域28cでは、光プリズム部28dの密度、すなわち光屈折面28fの密度はゼロである。
このように、光屈折領域28bと非屈折領域28cとの間に光屈折面28fの密度の分布が形成されている。
Returning to FIG. 3, the non-refractive region 28c is not provided with the optical prism portion 28d, and is a flat region like the flat surface 28e of the light refracting region 28b. Therefore, in the non-refractive region 28c, the density of the optical prism portion 28d, that is, the density of the light refracting surface 28f is zero.
Thus, the density distribution of the light refracting surface 28f is formed between the light refracting region 28b and the non-refracting region 28c.

次に、ローパスフィルタ28を透過する光の光路について説明する。
図4に示すように、ダイクロイックプリズム26から射出された合成光Lは、基板28aに入射し、当該基板28aを透過し、プリズム部28dの光屈折面28fにおいて外周28y側(図中右側)に屈折されて射出される。このように、基板28aの外周28y側に進行した光を、より外周28y側へ屈折する。
ダイクロイックプリズム26から射出された合成光Lは、基板28aに入射し、当該基板28aを透過して、平坦部28eにおいて屈折されずにそのまま射出される。
Next, the optical path of light that passes through the low-pass filter 28 will be described.
As shown in FIG. 4, the dichroic prism 26 combined light L 1 emitted from enters the substrate 28a, transmitted through the substrate 28a, the outer peripheral 28y side in the light refracting surface 28f of the prism portion 28d (the right side in the drawing) It is refracted and ejected. In this way, the light traveling toward the outer periphery 28y side of the substrate 28a is refracted further toward the outer periphery 28y side.
Dichroic combined light L 2 emitted from the prism 26 is incident on the substrate 28a, and transmitted through the substrate 28a, is directly emitted without being refracted at the flat portion 28e.

ダイクロイックプリズム26から射出された合成光Lは、基板28aに入射し、当該基板28aを透過し、プリズム部28dの光屈折面28fにおいて外周28y側(図中右側)に屈折されて射出される。このように、基板28aの基準点O側に進行した光についても外周28y側へ屈折する。 The dichroic prism 26 combined light L 3 emitted from enters the substrate 28a, transmitted through the substrate 28a, and is emitted is refracted on the outer circumferential 28y side (right side in the drawing) in the light refracting surface 28f of the prism portion 28d . As described above, the light traveling toward the reference point O side of the substrate 28a is also refracted toward the outer periphery 28y.

なお、図4中破線で示すのは、光屈折面28fが設けられない場合の合成光L〜Lの光路である。
また、非屈折領域28cにはプリズム部28dが設けられておらず、当該非屈折領域28cに入射した合成光は、屈折されずにそのまま射出される(図示省略)。
In addition, what is shown with a broken line in FIG. 4 is an optical path of the synthetic lights L 1 to L 3 when the light refracting surface 28 f is not provided.
The non-refractive region 28c is not provided with the prism portion 28d, and the combined light incident on the non-refractive region 28c is emitted without being refracted (not shown).

次に、ローパスフィルタ28を透過した合成光の光学像について説明する。
色変調ライトバルブの一点から出射した合成光のうち、合成光を屈折させずに透過する非屈折領域28cを透過した合成光は、図5(a)にしめすように、リレーレンズ(図5では1枚のレンズとして示す)によって輝度変調ライトバルブに一点で結像するが、光屈折領域28bを透過した合成光は図5(b)に示すように位置が異なる複数点で結像するようになる。すなわち、色変調ライトバルブの画素開口部が位置をずれて複数箇所に結像することになる。
その結果図6(a)に示すように、本来の(色変調ライトバルブの)画素開口部像にくらべて像サイズが動径方向外側(図4の28y側)に広がった二次開口部像を輝度変調液晶ライトバルブ上に結像することができる。その結果、図6(b)のごとく、(輝度変調ライトバルブの)遮光部で遮られる光量が、ローパスフィルタが無い場合に比べて低減する。
さらには、光屈折面28fの、基板面28zからの高さが、基準点O(図3参照)から基板28aの外周28yにかけて徐々に高くなっていくように傾斜しているため、光屈折面28fの面積比が大きくなる。その結果、色変調ライトバルブの画素開口部の像と輝度変調ライトバルブの画素開口部位置のずれがより大きくなる外周部では、図6(a)のローパスフィルタによって広がった開口部像の光強度が外周部になるほど強くなり、ローパスフィルタがない場合には生じた大きな光のロスが低減される。この結果、輝度変調ライトバルブ面内における透過光量分布が平準化され、モアレ縞が目立たなくなる。
Next, an optical image of the combined light that has passed through the low-pass filter 28 will be described.
Of the combined light emitted from one point of the color modulation light valve, the combined light transmitted through the non-refracting region 28c that transmits the combined light without being refracted is shown in FIG. 5A as a relay lens (in FIG. 5). (Shown as a single lens) to form an image on the luminance modulation light valve at one point, but the combined light transmitted through the light refraction region 28b forms an image at a plurality of points at different positions as shown in FIG. Become. That is, the pixel openings of the color modulation light valve are shifted in position and imaged at a plurality of locations.
As a result, as shown in FIG. 6 (a), the secondary aperture image in which the image size spreads outward in the radial direction (28y side in FIG. 4) compared to the original (color modulation light valve) pixel aperture image. Can be imaged on a brightness modulated liquid crystal light valve. As a result, as shown in FIG. 6B, the amount of light blocked by the light shielding portion (of the luminance modulation light valve) is reduced as compared with the case where there is no low-pass filter.
Further, since the height of the light refracting surface 28f from the substrate surface 28z is inclined so as to gradually increase from the reference point O (see FIG. 3) to the outer periphery 28y of the substrate 28a, the light refracting surface. The area ratio of 28f increases. As a result, the light intensity of the aperture image spread by the low-pass filter in FIG. 6A at the outer peripheral portion where the displacement between the pixel aperture portion of the color modulation light valve and the pixel aperture position of the luminance modulation light valve becomes larger. Becomes stronger toward the outer periphery, and a large light loss is reduced when there is no low-pass filter. As a result, the transmitted light amount distribution in the luminance modulation light valve surface is leveled, and moire fringes are not noticeable.

このように、本実施形態によれば、ローパスフィルタ28に設けられた光屈折面28fが基板面28zに対して所定の角度αを有するように設けられており、この光屈折面28fの密度が基板28a上の基準点Oから外周28yにかけて分布を形成するように、当該光屈折面28fが配置されているので、光を屈折する光屈折領域28bと、光を屈折させずにそのまま透過させる非屈折領域28cとを基板28aに形成することが可能となる。   Thus, according to the present embodiment, the light refracting surface 28f provided in the low-pass filter 28 is provided so as to have a predetermined angle α with respect to the substrate surface 28z, and the density of the light refracting surface 28f is Since the light refracting surface 28f is arranged so as to form a distribution from the reference point O on the substrate 28a to the outer periphery 28y, the light refracting region 28b that refracts light and a non-refracting light that is transmitted without being refracted. The refractive region 28c can be formed on the substrate 28a.

また、このローパスフィルタ28は、色変調ライトバルブ22、23、24と輝度変調ライトバルブ25との間に設けられており、基準点Oが合成光の光軸上に位置するように配置されているので、リレーレンズ27の結像倍率に誤差があった場合であっても、例えば光軸付近など、リレーレンズ27による結像位置のずれが比較的小さい部位では光を屈折させることなく透過させることができる。また、例えば光軸から離れた位置など、結合位置のズレが大きな部位では、光を屈折させて光のロスを少なくすることができる。これにより、スクリーンの投射面に投射される表示画像のモアレが無く、表示画像の明るさを十分に確保することが可能となる。   The low-pass filter 28 is provided between the color modulation light valves 22, 23, 24 and the luminance modulation light valve 25, and is arranged so that the reference point O is located on the optical axis of the combined light. Therefore, even if there is an error in the imaging magnification of the relay lens 27, light is transmitted without being refracted at a portion where the displacement of the imaging position by the relay lens 27 is relatively small, for example, near the optical axis. be able to. In addition, at a portion where the displacement of the coupling position is large, such as a position away from the optical axis, light loss can be reduced by refracting light. Thereby, there is no moire of the display image projected on the projection surface of the screen, and the brightness of the display image can be sufficiently secured.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では、ローパスフィルタの構成が第1実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。また、本実施形態では、第1実施形態とは異なりリレーレンズの誤差によって倍率が1を上回る場合について説明するものとする。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Similar to the first embodiment, in the following drawings, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size. In the present embodiment, since the configuration of the low-pass filter is different from that of the first embodiment, this point will be mainly described. In the present embodiment, unlike the first embodiment, a case where the magnification exceeds 1 due to an error of the relay lens will be described.

図7は、ローパスフィルタ128の構成を概略的に示す図である。
ローパスフィルタ128は、第1実施形態と同様、例えばガラスや石英、プラスチックなど光を透過可能な材料によって形成された基板128aを主体として構成されている。当該ローパスフィルタ128の平面視した状態の構成については、第1実施形態と同様であるため、図示及び説明を省略する。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the low-pass filter 128.
As in the first embodiment, the low-pass filter 128 is mainly configured by a substrate 128a formed of a material that can transmit light, such as glass, quartz, or plastic. Since the configuration of the low-pass filter 128 in plan view is the same as that of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.

このローパスフィルタ128の光屈折領域には、プリズム部28dと、当該プリズム部28dに挟まれた平坦部28eとが設けられている。
プリズム部128dの断面形状については、図6に示すように、基板128a上に鋸歯状に突出した形状になっている。具体的には、基板面128zに対して所定の角度βとなるように設けられた光屈折面128fと、基板面128zに垂直に設けられた側面128gとを有している。本実施形態では、光屈折面128fは、基板面128zからの高さが、基準点側から外周128y側にかけて徐々に高くなっていくように傾斜している。この点で第1実施形態とは逆方向になっている。
In the light refraction region of the low-pass filter 128, a prism portion 28d and a flat portion 28e sandwiched between the prism portions 28d are provided.
The cross-sectional shape of the prism portion 128d is a shape that protrudes in a sawtooth shape on the substrate 128a, as shown in FIG. Specifically, it has a light refracting surface 128f provided at a predetermined angle β with respect to the substrate surface 128z, and a side surface 128g provided perpendicular to the substrate surface 128z. In the present embodiment, the light refracting surface 128f is inclined so that the height from the substrate surface 128z gradually increases from the reference point side to the outer periphery 128y side. In this respect, the direction is opposite to that of the first embodiment.

次に、ローパスフィルタ128を透過する光の光路について説明する。
図6に示すように、ダイクロイックプリズム26から射出された合成光Lは、基板128aに入射し、当該基板128aを透過し、プリズム部128dの光屈折面128fにおいて基準点側(図中左側)に屈折されて射出される。このように、基板128aの基準点側に進行した光を、より基準点側へ屈折させる。
ダイクロイックプリズム26から射出され合成光Lは、基板128aに入射し、当該基板128aを透過して、平坦部128eにおいて屈折されずにそのまま射出される。
Next, the optical path of light that passes through the low-pass filter 128 will be described.
As shown in FIG. 6, the dichroic combined light L 4 emitted from the prism 26 is incident on the substrate 128a, it passes through the substrate 128a, a reference point side in the optical refracting surfaces 128f of the prism portion 128d (the left side in the drawing) It is refracted and ejected. In this way, the light traveling toward the reference point side of the substrate 128a is refracted further toward the reference point side.
Dichroic emitted from click prism 26 combined light L 5 represents incident on the substrate 128a, passes through the substrate 128a, is directly emitted without being refracted at the flat portion 128e.

ダイクロイックプリズム26から射出された合成光Lは、基板128aに入射し、当該基板128aを透過し、プリズム部128dの光屈折面128fにおいて基準点側に屈折されて射出される。このように、基板128aの外周128y側に進行した光についても基準点側へ屈折させる。
なお、図6中破線で示すのは、光屈折面128fが設けられない場合の合成光L〜Lの光路である。
The dichroic prism 26 combined light L 6 emitted from enters the substrate 128a, it passes through the substrate 128a, and is emitted is refracted to the reference point side in the optical refracting surfaces 128f of the prism portion 128d. In this way, the light traveling toward the outer periphery 128y of the substrate 128a is also refracted toward the reference point.
In addition, what is shown with a broken line in FIG. 6 is an optical path of the synthetic lights L 4 to L 6 when the light refracting surface 128 f is not provided.

その結果、本来の(色変調ライトバルブの)画素開口部像にくらべて像サイズが動径方向内側(基準点側)に広がった二次開口部像を輝度変調液晶ライトバルブ上に結像することができる。その結果、(輝度変調ライトバルブの)遮光部で遮られる光量が、ローパスフィルタが無い場合に比べて低減する。さらには、光屈折面128fは、基板面128zからの高さが、基準点側から外周128y側にかけて徐々に高くなっていくように傾斜しているため、光屈折面128fの面積比が大きくなる。その結果、色変調ライトバルブの画素開口部の像と輝度変調ライトバルブの画素開口部位置のずれがより大きくなる外周部では、ローパスフィルタによって広がった開口部像の光強度が外周部になるほど強くなり、ローパスフィルタがない場合に生じる大きな光のロスが低減される。この結果、輝度変調ライトバルブ面内における透過光量分布が平準化され、モアレ縞が目立たなくなる。   As a result, a secondary aperture image in which the image size spreads inward in the radial direction (reference point side) compared to the original (color modulation light valve) pixel aperture image is formed on the luminance modulation liquid crystal light valve. be able to. As a result, the amount of light blocked by the light shielding portion (of the luminance modulation light valve) is reduced as compared with the case where there is no low-pass filter. Further, since the light refracting surface 128f is inclined so that the height from the substrate surface 128z gradually increases from the reference point side to the outer periphery 128y side, the area ratio of the light refracting surface 128f increases. . As a result, the light intensity of the opening image spread by the low-pass filter becomes stronger at the outer peripheral portion where the displacement between the pixel opening portion of the color modulation light valve and the pixel opening position of the luminance modulation light valve becomes larger. Thus, a large light loss that occurs when there is no low-pass filter is reduced. As a result, the transmitted light amount distribution in the luminance modulation light valve surface is leveled, and moire fringes are not noticeable.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を説明する。第1実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。本実施形態では、ローパスフィルタの構成が第1実施形態と異なっているため、この点を中心に説明する。また、本実施形態では、リレーレンズの誤差によって倍率が1を下回る場合(第1実施形態と同様)について説明するものとする。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Similar to the first embodiment, in the following drawings, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size. In the present embodiment, since the configuration of the low-pass filter is different from that of the first embodiment, this point will be mainly described. In this embodiment, a case where the magnification is less than 1 due to an error of the relay lens (similar to the first embodiment) will be described.

図8は、ローパスフィルタ228の構成を概略的に示す図である。
ローパスフィルタ228は、光屈折領域と非屈折領域とを有しており、このうち光屈折領域には、プリズム部228dと、当該プリズム部228dに挟まれた平坦部228eとが設けられている。
プリズム部228dの断面形状については、図7に示すように、基板228a上に鋸歯状に突出した形状になっている。具体的には、基板面228zに対して所定の角度α〜αとなるように設けられた光屈折面228fと、基板面228zに垂直に設けられた側面228gとを有している。本実施形態では、基板228aの基準点側から外周228y側にかけて光屈折面228fの角度α〜αが徐々に大きくなっている。この点で第1実施形態と異なっている。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the low-pass filter 228.
The low-pass filter 228 has a light refracting region and a non-refractive region, and a prism portion 228d and a flat portion 228e sandwiched between the prism portions 228d are provided in the light refracting region.
The cross-sectional shape of the prism portion 228d is a shape protruding in a sawtooth shape on the substrate 228a, as shown in FIG. Specifically, it has a light refracting surface 228f provided to have a predetermined angle α 1 to α 4 with respect to the substrate surface 228z, and a side surface 228g provided perpendicular to the substrate surface 228z. In the present embodiment, the angles α 1 to α 4 of the light refracting surface 228f are gradually increased from the reference point side of the substrate 228a to the outer periphery 228y side. This is different from the first embodiment.

次に、ローパスフィルタ228を透過する光の光路について説明する。
図7に示すように、ダイクロイックプリズム26から射出された合成光L11〜L14、基板228aに入射し、当該基板228aを透過し、プリズム部228dの光屈折面228fにおいてそれぞれ外周228y側(図中右側)に屈折されて射出される。このときの屈折角は、光屈折面α〜αの角度に対応している。具体的には、合成光L11の屈折角が最も小さくなっており、次いでL12、L13、L14の順に屈折角が大きくなっている。
Next, the optical path of light that passes through the low-pass filter 228 will be described.
As shown in FIG. 7, the combined lights L 11 to L 14 emitted from the dichroic prism 26 are incident on the substrate 228a, pass through the substrate 228a, and are on the outer periphery 228y side (see FIG. Middle right) is refracted and ejected. The refraction angle at this time corresponds to the angles of the light refracting surfaces α 1 to α 4 . Specifically, the angle of refraction has the smallest of the combined light L 11, then the refraction angle in the order of L 12, L 13, L 14 is larger.

リレーレンズによる光学像の拡大・縮小によるズレの影響は、上述のように輝度変調ライトバルブ25の外周側ほど大きい。ゆえに、本実施形態に係るローパスフィルタ228を当該画像表示装置に用いた場合、ズレの影響が大きい輝度変調ライトバルブ25の外側の光をより大きく屈折させることによって、二次開口部像の広がりをより広げ、当該ズレにより生じる透過光量分布を的確に抑えることができる。   As described above, the influence of the shift due to the enlargement / reduction of the optical image by the relay lens is larger toward the outer peripheral side of the luminance modulation light valve 25. Therefore, when the low-pass filter 228 according to the present embodiment is used in the image display device, the light on the outside of the luminance modulation light valve 25 having a large influence of deviation is refracted more greatly, thereby spreading the secondary aperture image. It is possible to further widen and accurately suppress the transmitted light amount distribution caused by the deviation.

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、図8に示すように、複数のプリズム部28、すなわち複数の光屈折面28f同士が、基板28a上に任意の間隔で配置されているように構成されていても良い。
複数の光屈折面28f同士が一定の間隔をおいて配置されている場合、光が屈折した際に干渉が起こることがある。干渉が起こると、ローパスフィルタ28から射出される光に干渉縞が形成されてしまい、光学像を乱すことになる。上記構成によれば、光屈折面28f同士が基板28a上に任意の間隔で配置されることになるので、基板28aから射出される光に干渉が生じるのを回避することができる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, as shown in FIG. 8, a plurality of prism portions 28, that is, a plurality of light refracting surfaces 28f may be arranged on the substrate 28a at an arbitrary interval.
When the plurality of light refracting surfaces 28f are arranged at a constant interval, interference may occur when light is refracted. When interference occurs, interference fringes are formed in the light emitted from the low-pass filter 28, and the optical image is disturbed. According to the above configuration, since the light refracting surfaces 28f are arranged on the substrate 28a at an arbitrary interval, it is possible to avoid the occurrence of interference in the light emitted from the substrate 28a.

また、図9に示すように、基板28aに設けられる光屈折領域28bを、基準点Oを中心とした径方向の所定の長さ範囲の領域に設けられるように構成し、第1実施形態と同様光屈折領域28bによって光が基板28aの外周28y側に屈折される構成であることが好ましい。   Further, as shown in FIG. 9, the photorefractive region 28b provided on the substrate 28a is configured to be provided in a region having a predetermined length range in the radial direction centered on the reference point O, and the first embodiment and Similarly, it is preferable that the light is refracted toward the outer periphery 28y side of the substrate 28a by the light refraction region 28b.

この構成については、リレーレンズ27の歪曲が関係している。図10は、リレーレンズ27の歪曲の強さを示すグラフである。縦軸が光学像の光軸からの距離を示しており、横軸が歪曲の強さを示している。なお、横軸の(+)側は光学像が樽型(太くなる)に歪曲する強さを示しており、(−)側は光学像がピンクッション型(細くなる)に歪曲する強さを示している。   This configuration is related to the distortion of the relay lens 27. FIG. 10 is a graph showing the strength of distortion of the relay lens 27. The vertical axis indicates the distance from the optical axis of the optical image, and the horizontal axis indicates the strength of distortion. The (+) side of the horizontal axis indicates the strength of distortion of the optical image into a barrel shape (thickening), and the (−) side indicates the strength of distortion of the optical image into a pincushion type (thinning). Show.

図10に示すように、光軸から離れるにつれて光学像のピンクッション型の歪曲の強さが強くなり、光軸から所定の距離だけ離れた位置で光学像のピンクッション型の歪曲は最も強くなる。この所定の距離からさらに離れるにつれて徐々に歪曲が弱まっていく。歪曲により光学像が歪むと、輝度変調ライトバルブ25に結像される際に、色変調ライトバルブの画素像と輝度変調ライトバルブの画素とのズレが生じることになる。   As shown in FIG. 10, the intensity of the pincushion type distortion of the optical image increases as the distance from the optical axis increases, and the pincushion type distortion of the optical image becomes the strongest at a position away from the optical axis by a predetermined distance. . As the distance further increases, the distortion gradually weakens. When the optical image is distorted due to the distortion, a pixel image of the color modulation light valve and a pixel of the luminance modulation light valve are displaced when being formed on the luminance modulation light valve 25.

本実施形態によれば、光学像のうち歪曲の特に強くなる位置に光屈折領域28bが設けられるように構成し、当該光屈折領域28bに入射される光を外周28y側に屈折させるようにしたので、このようなリレーレンズ27のピンクッション型の歪曲を補正することができる。
なお、この場合の光屈折領域28bの基板28a上の範囲については、リレーレンズ27の歪曲の強さ及び種類によって適宜変更させることが好ましい。
According to the present embodiment, the optical refraction region 28b is provided at a position where the distortion is particularly strong in the optical image, and the light incident on the light refraction region 28b is refracted toward the outer periphery 28y. Therefore, such pin cushion type distortion of the relay lens 27 can be corrected.
In this case, the range of the photorefractive region 28b on the substrate 28a is preferably changed as appropriate depending on the strength and type of distortion of the relay lens 27.

また、プリズム部28dを同心円上に形成するのではなく、例えば図11に示すように、基板28aの外周28yの形状に合わせて矩形に形成しても良い。
また、図12に示すように、光屈折領域28bに隙間無くプリズム部28dを形成し、平坦部28eを形成しないような構成であっても構わない。この場合、同図に示すように、光屈折面28fの角度α11〜α15が基板28aの基準点側から外周28y側にかけて徐々に大きくなるように形成することが好ましい。
Further, the prism portion 28d is not formed concentrically, but may be formed in a rectangular shape according to the shape of the outer periphery 28y of the substrate 28a, for example, as shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 12, the prism portion 28d may be formed in the light refraction region 28b without any gap, and the flat portion 28e may not be formed. In this case, as shown in the figure, it is preferable that the angles α 11 to α 15 of the light refracting surface 28f are formed so as to gradually increase from the reference point side to the outer periphery 28y side of the substrate 28a.

また、上記各実施形態では、プロジェクタとして、別途設けられたスクリーン7に投射するフロントプロジェクタの例を示したが、スクリーンと筐体を備えたリアプロジェクタにも用いることもできる。   In each of the above embodiments, an example of a front projector that projects on a separately provided screen 7 is shown as a projector. However, the projector can also be used for a rear projector that includes a screen and a housing.

本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図。1 is a diagram showing a configuration of a projector according to a first embodiment of the invention. ローパスフィルタを用いない場合の様子を示す図。The figure which shows a mode when not using a low-pass filter. 本実施形態に係るプロジェクタのローパスフィルタの平面構成を示す図。The figure which shows the planar structure of the low-pass filter of the projector which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るプロジェクタのローパスフィルタの断面構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a low-pass filter of the projector according to the present embodiment. ローパスフィルタを透過した光の光学像を示す図。The figure which shows the optical image of the light which permeate | transmitted the low-pass filter. リレーレンズを透過した光の光学像を示す図。The figure which shows the optical image of the light which permeate | transmitted the relay lens. 本発明の第2実施形態に係るローパスフィルタの断面構成を示す図。The figure which shows the cross-sectional structure of the low-pass filter which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るローパスフィルタの断面構成を示す図。The figure which shows the cross-sectional structure of the low-pass filter which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明に係るローパスフィルタの他の断面構成を示す図。The figure which shows the other cross-sectional structure of the low-pass filter which concerns on this invention. 本発明に係るローパスフィルタの他の平面構成を示す図。The figure which shows the other plane structure of the low-pass filter which concerns on this invention. リレーレンズの歪曲特性を示したグラフ。The graph which showed the distortion characteristic of the relay lens. 本発明に係るローパスフィルタの他の平面構成を示す図。The figure which shows the other plane structure of the low-pass filter which concerns on this invention. 本発明に係るローパスフィルタの他の断面構成を示す図。The figure which shows the other cross-sectional structure of the low-pass filter which concerns on this invention. 液晶ライトバルブの平面構成を示す図。The figure which shows the planar structure of a liquid crystal light valve. 輝度変調ライトバルブに光学像が照射される様子を示す図。The figure which shows a mode that an optical image is irradiated to a luminance modulation light valve. 輝度変調ライトバルブに光学像が照射される様子を示す図。The figure which shows a mode that an optical image is irradiated to a luminance modulation light valve.

符号の説明Explanation of symbols

1…プロジェクタ 2…画像表示装置 4…光源部 6…色変調部 22〜25…液晶ライトバルブ 27…リレーレンズ 28…光学的ローパスフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector 2 ... Image display apparatus 4 ... Light source part 6 ... Color modulation part 22-25 ... Liquid crystal light valve 27 ... Relay lens 28 ... Optical low-pass filter

Claims (8)

光を透過可能な基板と、
前記基板上に当該基板面に対して所定の角度を有するように設けられ、前記基板を透過する光の一部を屈折させる複数の光屈折面と
を具備し、
前記光屈折面の密度及び前記所定の角度のうち少なくとも一方が、前記基板上の中央部側の基準点から前記基板の外周にかけて所定の分布になるように、前記複数の光屈折面が配置されていることを特徴とする光学的ローパスフィルタ。
A substrate capable of transmitting light;
A plurality of light refracting surfaces provided on the substrate so as to have a predetermined angle with respect to the substrate surface and refracting a part of the light transmitted through the substrate;
The plurality of light refracting surfaces are arranged such that at least one of the density of the light refracting surfaces and the predetermined angle has a predetermined distribution from a reference point on the center side on the substrate to the outer periphery of the substrate. An optical low-pass filter characterized by that.
前記所定の角度が、前記基準点から前記外周にかけて徐々に大きくなっている
ことを特徴とする請求項1に記載の光学的ローパスフィルタ。
The optical low-pass filter according to claim 1, wherein the predetermined angle gradually increases from the reference point to the outer periphery.
前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記基準点から前記外周に向かう方向に屈折させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学的ローパスフィルタ。   3. The optical low-pass filter according to claim 1, wherein the plurality of light refracting surfaces refract light transmitted through the substrate in a direction from the reference point toward the outer periphery. 4. 前記複数の光屈折面が、前記基板を透過する光を前記外周から前記基準点に向かう方向に屈折させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学的ローパスフィルタ。   3. The optical low-pass filter according to claim 1, wherein the plurality of light refracting surfaces refract light transmitted through the substrate in a direction from the outer periphery toward the reference point. 4. 前記複数の光屈折面が、前記基板上に任意の間隔で配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちいずれか一項に記載の光学的ローパスフィルタ。
The optical low-pass filter according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of light refracting surfaces are arranged on the substrate at arbitrary intervals.
前記複数の光屈折面が、前記基準点を中心とした複数の同心円上に設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちいずれか一項に記載の光学的ローパスフィルタ。
The optical low-pass filter according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of light refracting surfaces are provided on a plurality of concentric circles centered on the reference point.
光源と、
前記光源からの光を変調する第1光変調素子と、
前記第1光変調素子からの光を変調する第2光変調素子と、
前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との間に設けられ、前記第1光変調素子からの光を前記第2光変調素子に結像する結像部と、
前記第1光変調素子と前記第2光変調素子との間に設けられた請求項1乃至請求項6のうちいずれか一項に記載の光学的ローパスフィルタと
を具備し、
前記光学的ローパスフィルタが、前記基準点が前記光源からの光の光軸上に位置するように配置されている
ことを特徴とする画像表示装置。
A light source;
A first light modulation element for modulating light from the light source;
A second light modulation element that modulates light from the first light modulation element;
An imaging unit that is provided between the first light modulation element and the second light modulation element and forms an image of the light from the first light modulation element on the second light modulation element;
The optical low-pass filter according to any one of claims 1 to 6, provided between the first light modulation element and the second light modulation element,
The image display device, wherein the optical low-pass filter is arranged such that the reference point is located on an optical axis of light from the light source.
請求項7に記載の画像表示装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
A projector comprising the image display device according to claim 7.
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