[go: up one dir, main page]

JP2000098119A - Diffraction-refraction type optical element and liquid crystal projector - Google Patents

Diffraction-refraction type optical element and liquid crystal projector

Info

Publication number
JP2000098119A
JP2000098119A JP10272971A JP27297198A JP2000098119A JP 2000098119 A JP2000098119 A JP 2000098119A JP 10272971 A JP10272971 A JP 10272971A JP 27297198 A JP27297198 A JP 27297198A JP 2000098119 A JP2000098119 A JP 2000098119A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
crystal panel
optical element
diffraction grating
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.)
Granted
Application number
JP10272971A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4220028B2 (en
Inventor
Toshiharu Ishikawa
俊治 石川
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.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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 Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP27297198A priority Critical patent/JP4220028B2/en
Publication of JP2000098119A publication Critical patent/JP2000098119A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4220028B2 publication Critical patent/JP4220028B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the proportion of light emitting area of a liquid crystal panel by using an optical element having functions to diffract light beams emergent from filters and to make the diffracted light beams parallel again, although the liquid crystal panel transmits light only through the filter opening but not through the black strips. SOLUTION: Light beams of a color image emergent from the color filter parts of a liquid crystal panel equipped with black stripe parts 7 are diffracted with a diffraction grating 8 to make the black stripes invisible. The directions of the diffracted light beams are then made to coincide with the direction parallel to the incident light by refraction. The mixing of light beams emergent from adjacent filters is prevented and an unblurred image free from the shadows of the black stripes 7 is given.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルの画像
を投影する際に、光不透過部であるブラックストライプ
部も共に拡大されるために、投影された画像上に、比較
的太い黒い縞が現れ、視覚的に目障りである欠点を、回
折格子面と光学屈折面とを組み合わせた構造を有するこ
とにより解消する光学素子に関するものである。また、
本発明は、そのような光学素子を組み込む事により、ブ
ラックストライプの投影を無くした液晶プロジェクタに
関するものである。
The present invention relates to a method for projecting an image on a liquid crystal panel, in which a black stripe portion, which is a light opaque portion, is also enlarged, so that a relatively thick black stripe is formed on the projected image. The present invention relates to an optical element which solves the drawback of visually obstructing by having a structure combining a diffraction grating surface and an optical refraction surface. Also,
The present invention relates to a liquid crystal projector in which such an optical element is incorporated to eliminate black stripe projection.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビデオ画像を拡大して見えやすくする方
法としては、(1)サイズの大きいブラウン管を使用す
る方法、(2)輝度の高い3原色各色用のブラウン管を
使用して各々の分色画像を背面投影用スクリーンに投影
する方法、および(3)液晶パネルを使用して照明用光
源により反射型スクリーンに投影する方法等がある。
2. Description of the Related Art There are two methods for enlarging a video image to make it easier to see: (1) using a large-sized CRT, and (2) using a CRT for each of the three primary colors with high luminance. There are a method of projecting an image on a rear projection screen, and (3) a method of projecting an image on a reflective screen by an illumination light source using a liquid crystal panel.

【0003】しかし、(1)においては、製造できる大
きさが限られ、また、装置全体の重量が増加する欠点が
ある。(2)においては、拡大する事により画面が暗く
なる欠点が避けられない。(3)においては、ブラウン
管のような真空管ではなく、照明用光源を使用できるた
め、輝度が明るく、従って、拡大も実用上、十分な倍率
で実現できる利点があり、使用される機会が多い。
However, the method (1) has a drawback that the size that can be manufactured is limited and that the weight of the entire apparatus increases. In (2), the drawback that the screen becomes dark due to the enlargement is inevitable. In (3), since a light source for illumination can be used instead of a vacuum tube such as a cathode ray tube, the brightness is high, and therefore, there is an advantage that enlargement can be realized with a sufficient magnification for practical use, and there are many occasions of use.

【0004】ただ、(3)においても、唯一、液晶パネ
ルの各色の光フィルタの間に存在するブラックストライ
プが目立つ欠点がある。液晶パネルのブラックストライ
プは、個人が卓上で使用する程度のパーソナルコンピュ
ータ用のディスプレイ(大きいものでも対角線の長さで
30cm前後)ではごく細く、しかも、光フィルタ部を
透過する光の強度が十分あるため、ブラックストライプ
の存在は相対的に気にならない。しかし、液晶パネルの
画面を拡大投影すると、ブラックストライプも次第に太
くなる上、光フィルタ部を透過した光は、拡大倍率が上
がるに伴い、強度が低下するため、ブラックストライプ
が相対的によく見えるようになり、かなり目障りなもの
になってくる。
However, the method (3) has a drawback that a black stripe existing between optical filters of each color of a liquid crystal panel is conspicuous. The black stripe of the liquid crystal panel is very thin in a display for a personal computer (a large one is about 30 cm in diagonal length even if it is large), and the intensity of light transmitted through the optical filter is sufficient. Therefore, the presence of the black stripe is relatively unnoticeable. However, when the screen of the liquid crystal panel is enlarged and projected, the black stripes gradually become thicker and the intensity of the light transmitted through the optical filter decreases as the magnification increases, so that the black stripes can be seen relatively well. And becomes quite annoying.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、液
晶パネルのブラックストライプはそのままとし、拡大投
影される際に、ブラックストライプをいかに見えないよ
うにするかを課題とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to keep the black stripe of a liquid crystal panel intact and to make the black stripe invisible when enlarged and projected.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明においては、ブラ
ックストライプの部分を伴って発生した液晶パネルのカ
ラー画像を回折格子を用いて、各カラーフィルタ部の光
を回折させ、一旦、ブラックストライプをなくした後
に、そのままでは隣り合うフィルタから出光した光が混
ざってしまうのを、回折した光の方向を元の光の方向と
平行な方向に戻して揃えることにより、ブラックストラ
イプが無く、しかもボケのない画像を与えることに成功
した。
According to the present invention, a color image of a liquid crystal panel generated with a black stripe portion is diffracted using a diffraction grating to diffract light of each color filter portion. After the loss, the light emitted from the adjacent filter would be mixed as it is, but by returning the direction of the diffracted light to the direction parallel to the original light direction and aligning it, there is no black stripe and there is no blur Succeeded to give no picture.

【0007】請求項1の発明は、ブラックストライプを
持つ液晶パネルと組み合わせて使用され、液晶パネルに
向かう側のブラックストライプ部を除く光フィルタ部に
対応する位置に、液晶パネルからの入射光を+1次およ
び−1次に回折する機能を有する透過型回折格子を有し
ており、前記液晶パネルとは反対側の隣接する回折光ど
うしが交わる位置に、前記透過型回折格子で回折された
光を、前記入射光と平行な出射光に屈折する機能のある
屈折面を有していることを特徴とする回折屈折型光学素
子に関するものである。
The invention according to claim 1 is used in combination with a liquid crystal panel having a black stripe, and the incident light from the liquid crystal panel is increased by +1 at a position corresponding to the optical filter except for the black stripe on the side facing the liquid crystal panel. A transmissive diffraction grating having a function of diffracting light of the first and second order, and diffracting the light diffracted by the transmissive diffraction grating at a position where adjacent diffracted lights on the opposite side to the liquid crystal panel cross each other. A diffractive refraction type optical element having a refraction surface having a function of refracting outgoing light parallel to the incident light.

【0008】請求項2の発明は、請求項1において、前
記透過型回折格子の格子間隔が、対応するブラックスト
ライプ部の幅に応じて決められている事を特徴とする回
折屈折型光学素子に関するものである。
A second aspect of the present invention relates to the diffractive refraction optical element according to the first aspect, wherein the grating interval of the transmission type diffraction grating is determined according to the width of the corresponding black stripe portion. Things.

【0009】請求項3の発明は、請求項2において、前
記透過型回折格子の格子間隔χが、対応するブラックス
トライプ部の幅をd、入射光の波長をλ、回折屈折型光
学素子の厚みをtとすると、下記「数3」により決めら
れていることを特徴とする回折屈折型光学素子に関する
ものである。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the grating interval の of the transmission type diffraction grating is such that the width of the corresponding black stripe portion is d, the wavelength of the incident light is λ, and the thickness of the diffractive optical element is And t is a diffraction refractive optical element characterized by being determined by the following “Equation 3”.

【数3】χ=2λ(t2 +d2 /4)1/2 /d[Number 3] χ = 2λ (t 2 + d 2/4) 1/2 / d

【0010】請求項4の発明は、投影用光源と、前記投
影用光源から出た光を集光して液晶パネルを照明するた
めの集光用光学系と、ブラックストライプとブラックス
トライプにより囲まれていて、画素毎に3原色の各色の
光フィルタ部を有しており、前記集光用光学系からの光
を受けてビデオ信号に応じたカラー画像光を出光する液
晶パネルと、前記液晶パネルからの光をスクリーンに投
影するための投影用光学系とを有しており、かつ、前記
液晶パネルの出光側に、回折屈折型光学素子を有してい
て、前記回折屈折型光学素子が、液晶パネルに向かう側
のブラックストライプ部を除く光フィルタ部に対応する
位置に、液晶パネルからの入射光を+1次および−1次
に回折する機能を有する透過型回折格子を有しており、
前記液晶パネルとは反対側の隣接する回折光どうしが交
わる位置に、前記透過型回折格子で回折された光を、前
記入射光と平行な出射光に屈折する機能を有するもので
あることを特徴とする液晶プロジェクタ。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a projection light source, a condensing optical system for condensing light emitted from the projection light source to illuminate a liquid crystal panel, and surrounded by a black stripe and a black stripe. A liquid crystal panel having an optical filter section for each of three primary colors for each pixel, receiving light from the condensing optical system, and emitting color image light corresponding to a video signal; And a projection optical system for projecting light from the screen onto a screen, and on the light exit side of the liquid crystal panel, has a diffractive refractive optical element, and the diffractive refractive optical element is At a position corresponding to the optical filter portion except the black stripe portion on the side facing the liquid crystal panel, a transmission type diffraction grating having a function of diffracting + 1st and -1st order incident light from the liquid crystal panel is provided,
The liquid crystal panel has a function of refracting light diffracted by the transmission type diffraction grating into outgoing light parallel to the incident light at a position where adjacent diffracted lights on the side opposite to the liquid crystal panel intersect. LCD projector.

【0011】請求項5の発明は、請求項4において、前
記透過型回折格子の格子間隔が、対応するブラックスト
ライプ部の幅に応じて決められている事を特徴とする液
晶プロジェクタに関するものである。
A fifth aspect of the present invention relates to the liquid crystal projector according to the fourth aspect, wherein a grating interval of the transmission type diffraction grating is determined according to a width of a corresponding black stripe portion. .

【0012】請求項6の発明は、請求項5において、前
記透過型回折格子の格子間隔χが、対応するブラックス
トライプ部の幅をd、入射光波長をλ、回折屈折型光学
素子の厚みをtとすると、下記「数4」により決められ
ていることを特徴とする液晶プロジェクタに関するもの
である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the grating interval の of the transmission type diffraction grating is such that the width of the corresponding black stripe portion is d, the wavelength of the incident light is λ, and the thickness of the diffractive refractive optical element is Assuming that t, the present invention relates to a liquid crystal projector characterized by being determined by the following “Equation 4”.

【数4】χ=2λ(t2 +d2 /4)1/2 /d[Number 4] χ = 2λ (t 2 + d 2/4) 1/2 / d

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の回折屈折型光学
素子および液晶プロジェクタの原理を概念的に示す図で
あって、照明用の光源1から発した光は、集光用レンズ
2によってある角度範囲に集光され、例えば、平行光と
なって、液晶パネル3に入射する。あるいはポラボラ反
射鏡等によって集光して平行光としてもよい。液晶パネ
ル3には、各画素毎に、青(図中Bの領域)、緑(図中
Gの領域)、及び赤(図中Rの領域)の微小フィルタ領
域と各微小フィルタ領域に対応する電極が形成されてお
り、各電極には、ビデオ信号に応じた電圧が印加され
て、液晶の作用により光の透過度が制御される。従っ
て、液晶パネル3に入射した光が透過する際には、各微
小フィルタ領域毎に色相と光の強度が決定され、全体と
してカラー画像を与える。液晶パネル3から出た光は、
次いで、本発明の回折屈折型光学素子4に入射する。通
常の液晶プロジェクタでは、この部分は無く、液晶パネ
ルから、直接に、次の投影用光学系5に光が導入され
る。この回折屈折型光学素子4には、以降に説明するよ
うに、入射側では光を回折することにより、平行に入射
した光を回折格子によって決まる角度θの方向および−
θの方向に回折させる機能を持ち、出射側では屈折によ
り、再び入射光と同じ方向性を持つ光、この場合、平行
光にする機能がある。回折屈折型光学素子4から出た光
は、投影用光学系5により、適宜な角度に調整されて、
反射型スクリーン等に投影される。
FIG. 1 is a diagram conceptually showing the principle of a diffractive refractive optical element and a liquid crystal projector according to the present invention. Light emitted from a light source 1 for illumination is Thus, the light is condensed in a certain angle range, becomes parallel light, for example, and enters the liquid crystal panel 3. Alternatively, the light may be condensed by a Porola reflective mirror or the like to form parallel light. The liquid crystal panel 3 corresponds to blue (region B in the drawing), green (region G in the drawing), and red (region R in the drawing) minute filter regions and each minute filter region for each pixel. Electrodes are formed, and a voltage corresponding to a video signal is applied to each electrode, and the transmittance of light is controlled by the action of the liquid crystal. Therefore, when the light incident on the liquid crystal panel 3 is transmitted, the hue and the light intensity are determined for each of the fine filter regions, and a color image is given as a whole. The light emitted from the liquid crystal panel 3 is
Next, the light enters the diffractive refractive optical element 4 of the present invention. In a normal liquid crystal projector, this portion is not provided, and light is directly introduced from the liquid crystal panel to the next projection optical system 5. As will be described later, the diffractive refraction optical element 4 diffracts the light on the incident side to convert the parallel incident light into the direction of the angle θ determined by the diffraction grating and the −
It has a function of diffracting light in the direction of θ, and has a function of making light having the same directionality as incident light again, in this case, parallel light, by refraction on the output side. The light emitted from the diffractive refraction optical element 4 is adjusted to an appropriate angle by the projection optical system 5,
It is projected on a reflective screen or the like.

【0014】図2は、回折屈折型光学素子の働きを示す
概念的な図であり、3fは液晶パネル3のカラーフィル
タを示し、4は回折屈折型光学素子を示す。カラーフィ
ルタ3fの斜線部7はブラックストライプ部であって、
光を通さないが、カラーフィルタ3fのB、G、Rの文
字がある部分は、それぞれ、青色、緑色、及び赤色の微
小な光フィルタ部であり、光を透過する。回折屈折型光
学素子4は、液晶パネル側の面に回折格子部8を有し、
回折格子の位置と大きさ、及び形成される区域の形状
は、左側の液晶パネルの光フィルタ部に対応している。
回折屈折型光学素子のもう一方の面には、回折格子に対
応する位置に、2種類の角度の異なる屈折面9、10の
対を有している。ただし、1対の屈折面9、10の形成
されている大きさ、形状は、光フィルタ部の大きさより
も大きく、光フィルタ部の周囲のブラックストライプの
半分の幅の部分までも含んでおり、光フィルタ部のピッ
チに対応するものとなっている。各光フィルタ部を透過
した光は回折格子8の作用により回折し、図中点線で示
す矢印のうち、斜め右上に進行した光は、屈折面9によ
り屈折し、平行光となって右側に出て行き、斜め右下に
進行した光は、屈折面10により屈折し、やはり、平行
光になって右側に出る。従って、液晶パネルを出たとき
には、ブラックストライプ部分は光が出ないので、黒色
になっている部分があるが、回折屈折型光学素子4によ
り、黒色部分が見えなくなるよう構成されている。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the function of the diffractive refractive optical element. 3f indicates a color filter of the liquid crystal panel 3, and 4 indicates a diffractive refractive optical element. The hatched portion 7 of the color filter 3f is a black stripe portion,
The portions of the color filter 3f with the letters B, G, and R, which do not transmit light, are blue, green, and red fine optical filter portions, respectively, which transmit light. The diffractive refraction optical element 4 has a diffraction grating section 8 on the surface on the liquid crystal panel side,
The position and size of the diffraction grating and the shape of the formed area correspond to the optical filter of the left liquid crystal panel.
The other surface of the diffractive refraction optical element has two pairs of refraction surfaces 9 and 10 having different angles at positions corresponding to the diffraction grating. However, the size and shape of the pair of refraction surfaces 9 and 10 are larger than the size of the optical filter unit, and include the half width of the black stripe around the optical filter unit. It corresponds to the pitch of the optical filter section. The light transmitted through each optical filter section is diffracted by the action of the diffraction grating 8, and among the arrows indicated by the dotted lines in the figure, the light traveling obliquely to the upper right is refracted by the refraction surface 9 and becomes parallel light to the right. The light traveling obliquely to the lower right is refracted by the refracting surface 10 and again becomes parallel light and exits to the right. Therefore, when the liquid crystal panel exits, the black stripe portion does not emit light, so there is a black portion, but the diffractive refraction optical element 4 makes the black portion invisible.

【0015】図3を用いて、ブラックストライプ部が見
えなくなるための回折屈折型光学素子4の各部の寸法等
の製作諸元等をより詳しく説明する。まず、回折格子8
について説明する。図3に示すように、フィルタB(青
色フィルタ部の意味)から出て回折格子8により右下方
向に回折した光と、フィルタG(緑色フィルタ部の意
味)から出て回折格子8により右上方向に回折した光と
が、回折屈折型光学素子4の右側の表面の、ブラックス
トライプの中央に対応する位置で丁度ぶつかるようにす
れば、ブラックストライプによる影が無くなる。このと
きの回折角度θは、回折屈折型光学素子の厚みをt、ブ
ラックストライプの幅(図3の上した方向)をdとする
と、
With reference to FIGS. 3A and 3B, description will be made in more detail on the dimensions of each part of the diffractive refraction type optical element 4 for making the black stripe part invisible and the like. First, the diffraction grating 8
Will be described. As shown in FIG. 3, the light exiting from the filter B (meaning the blue filter portion) and diffracted in the lower right direction by the diffraction grating 8, and the light exiting from the filter G (meaning the green filter portion) and traveling in the upper right direction by the diffraction grating 8. If the light diffracted into the right direction just hits the right surface of the diffractive refractive optical element 4 at a position corresponding to the center of the black stripe, the shadow due to the black stripe is eliminated. The diffraction angle θ at this time is as follows, where t is the thickness of the diffractive refraction optical element, and d is the width of the black stripe (upward direction in FIG. 3).

【数5】tanθ=(d/2)/t=d/2t の関係にあり、この「数5」中のθが回折格子が光を回
折する角度になる。このようにして決まるθは回折格子
の格子間隔χによって決まるが、入射波長をλとすると
き、ブラッグの式から、
Tan θ = (d / 2) / t = d / 2t, and θ in the expression 5 is an angle at which the diffraction grating diffracts light. Θ determined in this way is determined by the grating interval χ of the diffraction grating. When the incident wavelength is λ, from the Bragg equation,

【数6】χsinθ=λ の関係がある。「数5」から、sinθ=d/(4t2
+d2 1/2 であるから、これを「数6」に代入する
と、
6 sin θ = λ From Equation 5, sin θ = d / (4t 2
+ D 2 ) 1/2 , substituting this into “Equation 6” gives

【数7】χ=2λ(t2 +d2 /4)1/2 /d となり、この「数7」に従って、青色、緑色、又は赤色
の色の波長λの相違により、各色の光フィルタ部に対応
する回折格子の格子間隔を変える事になる。なお、回折
格子を形成する区域の幅は、理論上、各色の光フィルタ
部の幅dと同じでよいが、液晶パネルの光フィルタ部と
の位置合わせの際に、ズレが生じて入射した光が回折し
ない部分が生じると、ブラックストライプを消す効果が
損なわれるので、光フィルタ部の幅より多少広めに製作
してもよい。
Equation 7] χ = 2λ (t 2 + d 2/4) 1/2 / d , and the in accordance with the "Number 7", blue, green, or red color difference of a wavelength λ of the optical filter portion of the color The grating spacing of the corresponding diffraction grating will be changed. The width of the area where the diffraction grating is formed may be theoretically the same as the width d of the optical filter of each color. However, when the alignment is performed with the optical filter of the liquid crystal panel, the light incident due to a shift is generated. If there is a portion where is not diffracted, the effect of eliminating the black stripe is impaired. Therefore, it may be manufactured to be slightly wider than the width of the optical filter portion.

【0016】次に、回折屈折型光学素子4の出射側の屈
折面の諸元等を説明する。図3に示すように、2つの屈
折面9、10は、液晶パネル3の各光フィルタ部に対応
した位置にあり、各光フィルタ部の光軸を中心にして、
断面が対称に形成された山型の断面形状を持っている。
山の各斜面に相当する面の屈折面の、回折屈折型光学素
子4の上下方向に対する角度をξ、回折屈折型光学素子
4の材料の屈折率をn、回折格子により回折する角度を
θとすると、図4に示すように、屈折面が回折屈折型光
学素子4に対して傾いているので、回折光の屈折面への
入射角度はθではなく、ξ−θであり、回折屈折型光学
素子4に対して直角の出射光の角度は、屈折面の法線に
対してはξであるから、異なる媒体間での屈折に関する
スネルの式を当てはめると、
Next, the specifications of the refraction surface on the exit side of the diffractive refraction optical element 4 will be described. As shown in FIG. 3, the two refraction surfaces 9 and 10 are located at positions corresponding to the respective optical filter units of the liquid crystal panel 3, and centered on the optical axis of each optical filter unit.
The cross section has a mountain-shaped cross-sectional shape formed symmetrically.
The angle of the refraction surface corresponding to each slope of the mountain with respect to the vertical direction of the diffractive refraction optical element 4 is ξ, the refractive index of the material of the diffractive refraction type optical element 4 is n, and the angle of diffraction by the diffraction grating is θ. Then, as shown in FIG. 4, since the refracting surface is inclined with respect to the diffractive refraction optical element 4, the angle of incidence of the diffracted light on the refracting surface is not θ, but ξ−θ. Since the angle of outgoing light perpendicular to the element 4 is ξ with respect to the normal to the refraction surface, applying Snell's equation for refraction between different media gives

【数8】n×sin(ξ−θ)=1×sinξ となる。ここで、素材の屈折率nは材料によって決まる
定数であり、回折角度θは、液晶パネルのフィルタの諸
元と、回折屈折型光学素子4の厚みtが決まるので、以
上の数値が決まれば、ξが求められる。
## EQU8 ## n × sin ({−θ) = 1 × sin}. Here, the refractive index n of the material is a constant determined by the material, and the diffraction angle θ is determined by the specifications of the filter of the liquid crystal panel and the thickness t of the diffractive refraction type optical element 4. ξ is required.

【0017】なお、以上の説明では、回折を画面の上下
方向に行わせるのか、左右方向に行わせるのか、方向を
特定していない。いずれにせよ、一方向のブラックスト
ライプのみの解消の説明であるので、ブラックストライ
プが上下方向か左右方向かのいずれか一方向にのみ存在
するときは、以上に説明した回折屈折型光学素子を使用
すれば、十分間に合う。例えば、上下方向にのみブラッ
クストライプがあるときは、回折は左右方向のみとし、
屈折面もそれに対応させればよい。ブラックストライプ
が上下方向及び左右方向の2方向にあるときは、以上に
説明した回折屈折型光学素子を、左右方向用、上下方向
用の2種類作り、重ねて使うことができる。ストライプ
が左右方向用と上下方向用ではピッチや太さが違う場合
もあるので、その場合には、回折の角度θ、及び屈折面
の角度ξ等の異なる2種類の回折屈折型光学素子を製作
して使用する。
In the above description, it is not specified whether the diffraction is performed in the vertical direction of the screen or in the horizontal direction. In any case, since it is an explanation of eliminating only the black stripe in one direction, when the black stripe exists only in one of the vertical direction and the horizontal direction, the above-described diffractive refraction type optical element is used. If it does, it will be enough. For example, when there is a black stripe only in the vertical direction, diffraction is performed only in the horizontal direction,
The refracting surface may correspond to it. When the black stripes are in two directions, the up-down direction and the left-right direction, the above-described diffractive refraction type optical elements can be formed in two types for the left-right direction and the up-down direction, and used in an overlapping manner. In some cases, the pitch and thickness of the stripes may be different between the horizontal and vertical directions. In this case, two types of diffractive refraction optical elements with different diffraction angles θ and refraction surface angles ξ are manufactured. To use.

【0018】回折屈折型光学素子を2種類(=2枚)用
いると、光の損失があり、画面の明るさを考えると不利
もあるので、1枚の回折屈折型光学素子で、幅方向、上
下方向のいずの方向についてもブラックストライプを見
えないようにしたいときは、回折格子面に2種類の回折
格子の溝を直交させて製作し、1つの回折格子面で光を
左右方向と上下方向の2方向に回折する回折格子を用い
るとよい。また、屈折面については、前述した1つの光
フィルタ部に対応する二つの面からなる屈折面の各々
を、図5に示すように、さらに分割して4つとし、4つ
の屈折面11、12、13、14を1組として、1つの
光フィルタ部に対応させるとよい。15は光軸である。
ただし、型の製作が煩雑になるので、回折屈折型光学素
子には、一方向の、例えば左右方向に回折した光を平行
に揃える機能を持つ屈折面のみを形成しておき、残る他
方向、例えば上下方向に回折した光を平行に揃える機能
を持つ別体の屈折用シートを製作して重ねて使用しても
よい。
If two types (= 2) of the diffractive optical elements are used, there is a loss of light and there is a disadvantage in view of the brightness of the screen. If you want to make the black stripe invisible in any of the up and down directions, make two types of diffraction grating grooves perpendicular to the diffraction grating surface, and use one diffraction grating surface to transmit light in the horizontal direction and up and down. It is preferable to use a diffraction grating that diffracts in two directions. As for the refracting surfaces, each of the two refracting surfaces corresponding to the one optical filter section described above is further divided into four as shown in FIG. , 13, and 14 as one set and correspond to one optical filter unit. Reference numeral 15 denotes an optical axis.
However, since the production of the mold becomes complicated, the diffractive refraction optical element is formed with only a refraction surface having a function of aligning light diffracted in one direction, for example, in the left-right direction, in the other direction, and in other directions, For example, a separate refraction sheet having a function of aligning the light diffracted in the vertical direction in parallel may be manufactured and used repeatedly.

【0019】なお、回折格子と屈折面を1枚のシートの
両側に形成するのが、光の透過率から言っても、また、
熱プレス等による生産上の効率もよいが、別々のシート
に分けて形成することも可能であり、上下方向の回折、
および上下方向の回折光の屈折による平行光化、並び
に、左右方向の回折、および左右方向の回折光の屈折に
よる平行光化をすべて別体シートとし、最大4枚のシー
トにそれぞれの役割を持たせることもできる。
The formation of the diffraction grating and the refraction surface on both sides of one sheet is based on the light transmittance.
The production efficiency by hot press etc. is good, but it is also possible to form it in separate sheets,
And parallel light by refraction of diffracted light in the vertical direction and parallel light by refraction of diffracted light in the left and right direction are all separate sheets, and each of up to four sheets has its own role. It can also be done.

【0020】[0020]

【実施例】ブラックストライプの幅が100μm、フィ
ルタ開口部の幅が100μmである液晶パネル用の回折
屈折型光学素子(素子の厚み1mm、屈折率1.5)を
次のようにして作製した。 (回折格子面型の作製)フォトレジスト(シプレー社
製、マイクロポジット1350)を塗布したガラス乾板
を準備し、液晶用カラーフィルタの青色部分のみ開口し
たマスクを密着させた。光源として、波長488nmの
アルゴンレーザーを使用し、ハーフミラーで光路を2分
割した後、ガラス乾板上のフォトレジスト上に、格子間
隔が9μmになるよう、干渉角3.1°で干渉縞を露光
した。続いて、液晶用カラーフィルタの緑色部分のみ開
口したマスクを密着させ、格子間隔が11μmになるよ
う、干渉角2.5°で干渉縞を露光した。最後に、液晶
用カラーフィルタの赤色部分のみ開口したマスクを密着
させ、格子間隔が13μmになるよう、干渉角2.2°
で干渉縞を露光した。3回の露光を行なった後、所定の
現像液(シプレー社製、マイクロポジットデベロッパ
ー)で現像して、青色、緑色、及び赤色の各色に相当す
る部分に異なる格子間隔の回折格子が形成された、本発
明の回折屈折型光学素子の回折格子面の原型を得て、引
き続き、ニッケルメッキにより、回折格子面のスタンパ
を作製した。
EXAMPLE A diffractive / refractive optical element (element thickness 1 mm, refractive index 1.5) for a liquid crystal panel having a black stripe width of 100 μm and a filter opening width of 100 μm was produced as follows. (Preparation of Diffraction Grating Surface Type) A glass dry plate coated with a photoresist (Microposit 1350, manufactured by Shipley Co., Ltd.) was prepared, and a mask having only a blue portion of a liquid crystal color filter opened was brought into close contact. An argon laser having a wavelength of 488 nm is used as a light source, and the optical path is divided into two by a half mirror. Then, an interference fringe is exposed on a photoresist on a glass dry plate at an interference angle of 3.1 ° so that a grid interval becomes 9 μm. did. Subsequently, a mask having an opening only in the green portion of the color filter for liquid crystal was brought into close contact with the mask, and interference fringes were exposed at an interference angle of 2.5 ° so that the lattice spacing became 11 μm. Lastly, a mask having an opening only in the red portion of the color filter for liquid crystal is brought into close contact with the mask, and an interference angle of 2.2 ° is set so that the lattice spacing is 13 μm.
Exposed the interference fringes. After three exposures, development was performed with a predetermined developing solution (Microposit Developer, manufactured by Shipley Co., Ltd.), and diffraction gratings having different grating intervals were formed in portions corresponding to each of the blue, green, and red colors. Then, a prototype of the diffraction grating surface of the diffraction refractive optical element of the present invention was obtained, and subsequently, a stamper of the diffraction grating surface was manufactured by nickel plating.

【0021】(屈折面型の作製)厚み10mmのステン
レス板上に、カラーフィルタのB(青色)、G(緑
色)、R(赤色)に対応する位置に、それぞれ、角度が
9°、7.5°、6.6°であるV字状の溝を、溝のピ
ッチが200μm(=ブラックストライプの幅とフィル
タ開口部の幅の合計)になるよう、切削加工機により溝
を形成し、屈折面のスタンパを作製した。 (回折屈折型光学素子の作製)複屈折性を有しないポリ
カーポネートシート(厚み1mm)の両側に、上記で得
られた回折格子面のスタンパ、及び回折格子面のスタン
パを位置を合わせてセットし、200℃に加熱し、10
0気圧の圧力で熱エンボスを行なって、本発明の回折屈
折型光学素子を得た。
(Preparation of Refraction Surface Type) On a stainless steel plate having a thickness of 10 mm, the angles corresponding to B (blue), G (green), and R (red) of the color filters are 9 ° and 7, respectively. V-shaped grooves of 5 ° and 6.6 ° are formed by a cutting machine so that the pitch of the grooves is 200 μm (= the sum of the width of the black stripe and the width of the filter opening). A surface stamper was made. (Production of Diffractive Refraction Type Optical Element) On both sides of a polycarbonate sheet (1 mm thick) having no birefringence, the above-described stamper of the diffraction grating surface and the stamper of the diffraction grating surface are aligned and set. And heated to 200 ° C.
Heat embossing was performed at a pressure of 0 atm to obtain a diffractive refractive optical element of the present invention.

【0022】[0022]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、液晶パネルと
組み合わせる事により、各フィルタの光を一旦回折した
後、再び平行光化する機能を有するので、液晶パネルか
らは、光がフィルタ開口部のみから出ていて、ブラック
ストライプ部分からは光が出ていなかったのに対し、光
が出る面積の割合を増やすことができる。
According to the first aspect of the present invention, by combining the liquid crystal panel with the liquid crystal panel, the light of each filter is once diffracted and then parallelized again. The light exits only from the black stripe portion and no light exits from the black stripe portion, but the ratio of the area from which light exits can be increased.

【0023】請求項2の発明によれば、ブラックストラ
イプの幅に応じ格子間隔が決められるので、ブラックス
トライプに相当する部分も含めた回折屈折型光学素子の
全面から光を出す事ができる。
According to the second aspect of the present invention, since the lattice interval is determined according to the width of the black stripe, light can be emitted from the entire surface of the diffractive refractive optical element including the portion corresponding to the black stripe.

【0024】請求項3の発明によれば、回折格子の格子
間隔χが、液晶パネルの対応ブラックストライプの幅
d、入射光の波長λ、及び光学素子の厚みtにより決ま
り、液晶パネルや、光学素子の厚み等が変わっても、計
算により格子間隔が決められる利点がある。
According to the third aspect of the present invention, the grating interval χ of the diffraction grating is determined by the width d of the corresponding black stripe of the liquid crystal panel, the wavelength λ of the incident light, and the thickness t of the optical element. Even if the thickness of the element changes, there is an advantage that the lattice spacing is determined by calculation.

【0025】請求項4の発明によれば、従来の液晶ブロ
ジェクタでは解消できなかった、投影画像上のブラック
ストライプを細くすることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the black stripe on the projected image, which cannot be solved by the conventional liquid crystal projector, can be made thin.

【0026】請求項5の発明によれば、投影画像上のブ
ラックストライプが無くなる。
According to the fifth aspect of the present invention, the black stripe on the projected image is eliminated.

【0027】請求項6の発明によれば、回折格子の格子
間隔χが、液晶パネルの対応ブラックストライプの幅
d、入射光の波長λ、及び光学素子の厚みtにより決ま
り、液晶パネルや、光学素子の厚み等が変わっても、計
算により格子間隔が決められるので、液晶パネルの仕様
の変更があっても、計算により光学素子の諸元を変更し
て、投影画像上のタを構成でき、ブラックストライプを
無くすことができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the grating interval χ of the diffraction grating is determined by the width d of the corresponding black stripe of the liquid crystal panel, the wavelength λ of the incident light, and the thickness t of the optical element. Even if the thickness of the element changes, the grid spacing is determined by calculation, so even if there is a change in the specifications of the liquid crystal panel, the specifications of the optical element can be changed by calculation and the data on the projected image can be configured, Black stripes can be eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の概念を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the concept of the present invention.

【図2】図2は、本発明の原理を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the principle of the present invention.

【図3】図3は、本発明の回折屈折型光学素子の断面を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of a diffractive refractive optical element according to the present invention.

【図4】図4は、本発明の回折屈折型光学素子の屈折面
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a refraction surface of the diffractive refraction optical element of the present invention.

【図5】図5は、屈折面の別の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the refraction surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 集光用レンズ 3 液晶パネル 4 回折屈折型光学素子 5 投影用レンズ 7 ブラックストライプ 8 回折格子 9、11〜14 屈折面 15 光軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Condensing lens 3 Liquid crystal panel 4 Diffractive refraction type optical element 5 Projection lens 7 Black stripe 8 Diffraction grating 9, 11-14 Refraction surface 15 Optical axis

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ブラックストライプを持つ液晶パネルと
組み合わせて使用され、液晶パネルに向かう側のブラッ
クストライプ部を除く光フィルタ部に対応する位置に、
液晶パネルからの入射光を+1次および−1次に回折す
る機能を有する透過型回折格子を有しており、前記液晶
パネルとは反対側の隣接する回折光どうしが交わる位置
に、前記透過型回折格子で回折された光を、前記入射光
と平行な出射光に屈折する機能のある屈折面を有してい
ることを特徴とする回折屈折型光学素子。
1. A liquid crystal panel having a black stripe is used in combination with a position corresponding to an optical filter except a black stripe on the side facing the liquid crystal panel.
A transmissive diffraction grating having a function of diffracting + 1st and -1st order incident light from the liquid crystal panel. The transmissive diffraction grating is located at a position where adjacent diffracted lights on the opposite side to the liquid crystal panel intersect. A diffractive refraction optical element having a refraction surface having a function of refracting light diffracted by a diffraction grating into outgoing light parallel to the incident light.
【請求項2】 前記透過型回折格子の格子間隔が、対応
するブラックストライプ部の幅に応じて決められている
事を特徴とする請求項1記載の回折屈折型光学素子。
2. The diffractive refractive optical element according to claim 1, wherein a grating interval of the transmission type diffraction grating is determined according to a width of a corresponding black stripe portion.
【請求項3】 前記透過型回折格子の格子間隔χが、対
応するブラックストライプ部の幅をd、入射光の波長を
λ、回折屈折型光学素子の厚みをtとすると、下記「数
1」により決められていることを特徴とする請求項2記
載の回折屈折型光学素子。 【数1】χ=2λ(t2 +d2 /4)1/2 /d
3. The grating interval 1 of the transmission type diffraction grating is represented by the following “Equation 1”, where d is the width of the corresponding black stripe portion, λ is the wavelength of incident light, and t is the thickness of the diffractive optical element. The diffractive refraction optical element according to claim 2, characterized by: [Number 1] χ = 2λ (t 2 + d 2/4) 1/2 / d
【請求項4】 投影用光源と、前記投影用光源から出た
光を集光して液晶パネルを照明するための集光用光学系
と、ブラックストライプとブラックストライプにより囲
まれていて、画素毎に3原色の各色の光フィルタ部を有
しており、前記集光用光学系からの光を受けてビデオ信
号に応じたカラー画像光を出光する液晶パネルと、前記
液晶パネルからの光をスクリーンに投影するための投影
用光学系とを有しており、かつ、前記液晶パネルの出光
側に、回折屈折型光学素子を有していて、前記回折屈折
型光学素子が、液晶パネルに向かう側のブラックストラ
イプ部を除く光フィルタ部に対応する位置に、液晶パネ
ルからの入射光を+1次および−1次に回折する機能を
有する透過型回折格子を有しており、前記液晶パネルと
は反対側の隣接する回折光どうしが交わる位置に、前記
透過型回折格子で回折された光を、前記入射光と平行な
出射光に屈折する機能を有するものであることを特徴と
する液晶プロジェクタ。
4. A light source for projection, a light-collecting optical system for condensing light emitted from the light source for projection and illuminating a liquid crystal panel, and a black stripe surrounded by black stripes, A liquid crystal panel for receiving light from the optical system for condensing light and outputting color image light corresponding to a video signal; and a screen for filtering light from the liquid crystal panel. A projection optical system for projecting the light onto the liquid crystal panel, and a diffractive refractive optical element on the light exit side of the liquid crystal panel, wherein the diffractive refractive optical element is directed toward the liquid crystal panel. A transmission type diffraction grating having a function of diffracting + 1st and -1st order incident light from the liquid crystal panel at a position corresponding to the optical filter section excluding the black stripe section, and opposite to the liquid crystal panel. Side adjacent A liquid crystal projector having a function of refracting light diffracted by the transmission type diffraction grating into outgoing light parallel to the incident light at a position where the diffracted lights intersect.
【請求項5】 前記透過型回折格子の格子間隔が、対応
するブラックストライプ部の幅に応じて決められている
事を特徴とする請求項4記載の液晶プロジェクタ。
5. The liquid crystal projector according to claim 4, wherein a grating interval of the transmission type diffraction grating is determined according to a width of a corresponding black stripe portion.
【請求項6】 前記透過型回折格子の格子間隔χが、対
応するブラックストライプ部の幅をd、当社光波長を
λ、回折屈折型光学素子の厚みをtとすると、下記「数
2」により決められていることを特徴とする請求項5記
載の液晶プロジェクタ。 【数2】χ=2λ(t2 +d2 /4)1/2 /d
6. The grating interval の of the transmission type diffraction grating is given by the following “Equation 2”, where d is the width of the corresponding black stripe portion, λ is the light wavelength of the company, and t is the thickness of the diffractive refractive optical element. 6. The liquid crystal projector according to claim 5, wherein the liquid crystal projector is determined. [Number 2] χ = 2λ (t 2 + d 2/4) 1/2 / d
JP27297198A 1998-09-28 1998-09-28 LCD projector Expired - Fee Related JP4220028B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27297198A JP4220028B2 (en) 1998-09-28 1998-09-28 LCD projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27297198A JP4220028B2 (en) 1998-09-28 1998-09-28 LCD projector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000098119A true JP2000098119A (en) 2000-04-07
JP4220028B2 JP4220028B2 (en) 2009-02-04

Family

ID=17521352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27297198A Expired - Fee Related JP4220028B2 (en) 1998-09-28 1998-09-28 LCD projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4220028B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012207205A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Fujitsu Ltd. Device for generating stereoscopic images
WO2013021505A1 (en) * 2011-08-11 2013-02-14 富士通株式会社 Stereoscopic image display device
CN110031853A (en) * 2017-12-22 2019-07-19 罗伯特·博世有限公司 Laser radar apparatus for test object

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012207205A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Fujitsu Ltd. Device for generating stereoscopic images
WO2013021505A1 (en) * 2011-08-11 2013-02-14 富士通株式会社 Stereoscopic image display device
CN103733118A (en) * 2011-08-11 2014-04-16 富士通株式会社 Stereoscopic image display device
US9116359B2 (en) 2011-08-11 2015-08-25 Fujitsu Limited Stereoscopic image display apparatus
CN110031853A (en) * 2017-12-22 2019-07-19 罗伯特·博世有限公司 Laser radar apparatus for test object

Also Published As

Publication number Publication date
JP4220028B2 (en) 2009-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3528994B2 (en) Parallel light source for liquid crystal display device and liquid crystal display device using the same
KR20080062766A (en) Reflective transmissive display panel and display device using same
US6359719B1 (en) Optical modulator and projector
JPH0682625A (en) Transmission type projecting screen and production of hologram element for transmission type projecting screen
JP3370133B2 (en) Color filter using hologram
JP4220028B2 (en) LCD projector
JP3669637B2 (en) Liquid crystal projection display device using hologram color filter
JP3370148B2 (en) Color filter using hologram
JP4270412B2 (en) Light diffusing element composite and image display system using the same
JP4666543B2 (en) Reflective hologram screen
JP3415185B2 (en) Lighting device for liquid crystal display
JP3200335B2 (en) Optical modulation device and color image display device using the same
KR0162391B1 (en) Optical system of liquid crystal projector using diffractive optical element
JPH0895042A (en) Liquid crystal display device
JPH09292821A (en) Prism sheet assembling structure for hologram illumination
JP3722300B2 (en) Hologram color filter
JP4293327B2 (en) Hologram color filter and image display device using the same
JP4587346B2 (en) Display device
JP3200334B2 (en) Optical modulation device and color image display device using the same
JPH09105899A (en) Projection type display device
JP3236194B2 (en) Optical modulation device and color image display device using the same
TW464778B (en) Method and device for liquid crystal display
US6088076A (en) Liquid crystal display apparatus using holographic optical element
JP3236195B2 (en) Optical modulation device and color image display device using the same
JP3575647B2 (en) Liquid crystal display using hologram color filter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080617

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080826

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081017

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081111

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081113

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111121

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121121

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131121

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees