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JP2013101173A - Projection display device and image display method - Google Patents

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JP2013101173A
JP2013101173A JP2011243480A JP2011243480A JP2013101173A JP 2013101173 A JP2013101173 A JP 2013101173A JP 2011243480 A JP2011243480 A JP 2011243480A JP 2011243480 A JP2011243480 A JP 2011243480A JP 2013101173 A JP2013101173 A JP 2013101173A
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light
optical system
projection optical
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貴雄 遠藤
Takayuki Yanagisawa
隆行 柳澤
Toru Yoshihara
徹 吉原
Yuzo Nakano
勇三 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type display device able to efficiently reduce speckle noise.SOLUTION: The F value of a rear projection optical system 27 is made smaller than the F value of a front projection optical system 24. Angle transformation means 25 disposed in the position of an intermediate image formed by the front projection optical system 24 has a conjugation relation with a display screen 26. In addition, the means 25 is set so as to widen the angle of light emitted from the front projection optical system 24. The light transmittance distribution of space transmittance transformation means 28 installed in the pupil position of the rear projection optical system 27 or in a space before and behind the pupil position is set to be larger toward the outside form an optical axis center.

Description

本発明は、光源からの光を画像としてスクリーンに表示する投写型表示装置及びその画像表示方法に関するものである。   The present invention relates to a projection display apparatus that displays light from a light source as an image on a screen and an image display method thereof.

投写型表示装置は光源からの光を画像としてスクリーンに映像表示を行うもので、CRT(Cathode Ray Tube)やPDP(Plasma Display Panel)とは異なり、非発光型の表示装置である。このような投写型表示装置は、一般に、画像信号に応じて光量を調整するライトバルブと、光源からの照明光によりライトバルブを照明する照明光学系と、ライトバルブで作られた小さな画像を大きなスクリーンに拡大投影する投写光学系とを備えている。   The projection display device displays images on a screen using light from a light source as an image. Unlike a CRT (Cathode Ray Tube) or a PDP (Plasma Display Panel), the projection display device is a non-light emitting display device. Such a projection display generally has a light valve that adjusts the amount of light according to an image signal, an illumination optical system that illuminates the light valve with illumination light from a light source, and a small image created by the light valve. And a projection optical system for enlarging and projecting on the screen.

投写型表示装置は小さな画像を大きなスクリーンに拡大投影するため、光源の元々の空間的なコヒーレンス(光の持つ性質で干渉のしやすさを表す)が小さくても、光学系で画像光が拡大されるにつれ、空間的なコヒーレンスが大きくなり、投影されたスクリーン上の、光の波長より大きな微細な凹凸により無数の明暗の干渉パターンが作られる。この明暗のパターンはスペックルと呼ばれ、画像のノイズとなり、観察者に不快感を与える。特に、レーザのような発光点が小さく平行度の高い光源、つまりコヒーレンスの大きな光源ではスペックルノイズは大きな問題となる。   Projection-type display devices magnify and project small images on a large screen, so even if the original spatial coherence of the light source (which indicates the ease of interference due to the nature of the light) is small, the image light is magnified by the optical system. As it does so, the spatial coherence increases and innumerable light and dark interference patterns are created by fine irregularities larger than the wavelength of light on the projected screen. This bright and dark pattern is called speckle and becomes noise in the image, giving the viewer an unpleasant feeling. In particular, speckle noise is a serious problem for light sources having a small light emitting point such as a laser and a high parallelism, that is, a light source having a large coherence.

このスペックルノイズを低減する方法として、従来、例えば特許文献1に示された投写型表示装置があった。この投写型表示装置は、レーザ光源とコリメート光学系と、走査デバイスと、第一の光学系と光発散角変換素子と第二の光学系から順に配置されている。この構成では、コリメート光学系にて並行にされた光源からの光が走査デバイスで強度分布を与えられ画像を構成し、第一の光学系を経由して中間像が作られる。中間像付近に配置される光拡散角変換素子は、マイクロレンズアレイによって構成され、入射した光束を回折作用にて離散的に拡大する。拡大された画像光は第二の光学系にてスクリーンに投影される。スクリーン上の凹凸でスペックルノイズが発生するが、複数の異なる回折角の光によって形成された互いに異なる複数のスペックルパターンが重畳されて観測者に観察されるため、スペックルノイズを低減させることができる。   As a method for reducing this speckle noise, there has conventionally been a projection display device disclosed in Patent Document 1, for example. This projection display device is arranged in order from a laser light source, a collimating optical system, a scanning device, a first optical system, a light divergence angle conversion element, and a second optical system. In this configuration, the light from the light source made parallel by the collimating optical system is given an intensity distribution by the scanning device to form an image, and an intermediate image is created via the first optical system. The light diffusion angle conversion element arranged in the vicinity of the intermediate image is constituted by a microlens array, and discretely expands an incident light beam by a diffraction action. The enlarged image light is projected onto the screen by the second optical system. Speckle noise is generated by unevenness on the screen, but the speckle noise is reduced because multiple different speckle patterns formed by light of different diffraction angles are superimposed and observed by the observer. Can do.

特開2006−53495号公報JP 2006-53495 A

しかしながら、上記従来の投写型表示装置は、光拡散角変換素子によりレーザ光の広がり角が大きくなり、複数の異なる回折角光が第二の光学系を経由してスクリーンに投影されるが、回折光の角度に対する強度分布は角度が小さい光が相対的に多く、角度が大きい光が相対的少ない。このためスペックルパターンを重畳しても、角度の小さい光で作られる明暗のパターン1に対して角度の大きい光で作られる明暗のパターン2が相対的に少ないため、角度の大・小でパターンが異なるものの、互いの明暗を打ち消し合う効果が十分でないという問題点があった。   However, in the above conventional projection display device, the spread angle of the laser beam is increased by the light diffusion angle conversion element, and a plurality of different diffraction angle lights are projected onto the screen via the second optical system. The intensity distribution with respect to the angle of light is relatively large for light with a small angle and relatively small for light with a large angle. For this reason, even if the speckle pattern is superimposed, the light and dark pattern 2 made with light having a large angle is relatively less than the light and dark pattern 1 made with light having a small angle. Although there is a difference, there is a problem that the effect of canceling each other's light and dark is not sufficient.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、スペックルノイズを効率良く低減することのできる投写型表示装置及び画像表示方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a projection display device and an image display method capable of efficiently reducing speckle noise.

この発明に係る投写型表示装置は、少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、複数の変調光源からの光を合成する合成光学系と、合成光学系で合成された複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して中間像を形成する前段投写光学系と、前段投写光学系によって形成される中間像の位置に配置される角度変換手段と、中間像からの光を所定の倍率で表示面まで投影する後段投写光学系と、後段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間に設置された空間透過率変換手段とを備え、後段投写光学系のF値は前段投写光学系のF値より小さく、角度変換手段は、表示面と共役の関係にあり、かつ、前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与えるよう設定されると共に、空間透過率変換手段の光の透過率分布が光軸中心から外側に向かって大きくなるよう設定されたものである。   A projection display device according to the present invention includes a plurality of modulated light sources that respectively emit at least red, green, and blue light, a combined optical system that combines light from the plurality of modulated light sources, and a plurality of combined combined optical systems. A light valve that modulates light from the modulated light source based on the video signal, a front projection optical system that projects an image formed by the light valve at a predetermined magnification to form an intermediate image, and an intermediate formed by the front projection optical system Angle conversion means arranged at the position of the image, a rear projection optical system that projects light from the intermediate image onto the display surface at a predetermined magnification, and a space installed at the pupil position of the rear projection optical system or in the space before and behind it A transmissivity conversion unit, and the F value of the rear projection optical system is smaller than the F value of the front projection optical system, and the angle conversion unit has a conjugate relationship with the display surface and is emitted from the front projection optical system. To spread the angle While being set obtaining as one in which the transmittance distribution of the light of the spatial transmittance converting means is set to be greater toward the outside from the center of the optical axis.

この発明の投写型表示装置は、後段投写光学系のF値を前段投写光学系のF値より小さくし、角度変換手段を、表示面と共役の関係とし、かつ、前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与えるよう設定すると共に、空間透過率変換手段の光の透過率分布を光軸中心から外側に向かって大きくなるよう設定したので、角度の小さい光に対して相対的に少ない角度の大きい光の割合を増やし、スペックルノイズを効率良く低減することができる。   In the projection display device of the present invention, the F value of the rear projection optical system is made smaller than the F value of the front projection optical system, and the angle conversion means has a conjugate relationship with the display surface and is emitted from the front projection optical system. Since the light is set to have an angular spread, and the light transmittance distribution of the spatial transmittance conversion means is set to increase from the center of the optical axis to the outside, it is relatively small for light with a small angle. The ratio of light having a large angle can be increased and speckle noise can be efficiently reduced.

この発明の実施の形態1による投写型表示装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による投写型表示装置の時間に対する赤、緑、青色光の相対強度を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relative intensity | strength of red, green, and blue light with respect to time of the projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による投写型表示装置の角度変換手段が無い場合の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement when there is no angle conversion means of the projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による投写型表示装置の空間透過率変換手段が無い場合の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement when there is no space transmittance conversion means of the projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による投写型表示装置の空間透過率変換手段を備えた場合の動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement at the time of providing the spatial transmittance | permeability conversion means of the projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による監投写型表示装置の空間透過率変換手段における角度に対する透過率の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship of the transmittance | permeability with respect to the angle in the spatial transmittance | permeability conversion means of the supervisory projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による投写型表示装置のライトバルブを3つ設けた場合の構成図である。It is a block diagram at the time of providing three light valves of the projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による投写型表示装置の間隔dのスリットと、有限の大きさDのインコヒーレントな単色光源がある場合の干渉縞の説明図である。It is explanatory drawing of the interference fringe in case there exists a slit of the space | interval d of the projection type display apparatus by Embodiment 1 of this invention, and an incoherent monochromatic light source of the finite magnitude | size D. FIG. 光学的不変量の模式図である。It is a schematic diagram of an optical invariant. この発明の実施の形態2による投写型表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the projection type display apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による投写型表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the projection type display apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による投写型表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the projection type display apparatus by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5による投写型表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the projection type display apparatus by Embodiment 5 of this invention.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による投写型表示装置を示す構成図である。
図1に示す投写型表示装置(プロジェクタ)100は、複数の可視光の波長(380−780nm)を放射する光源モジュール112と、光源モジュール112からの照明光を被照面であるライトバルブ22に導く照明光学系111と、照明光学系111により導かれた照明光を映像信号に応じて光量を調整し、空間的に変調するライトバルブ22と、ライトバルブ22で作られる小さな画像を表示面26に拡大投影する投写光学系110から構成される。さらに詳細には、光源モジュール112は、複数の変調光源20(20a〜20i)と、複数の変調光源20からの照明光をビーム形状に成形し、複数を混合して合成する合成光学系21(21a〜21c)から構成される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The projection display apparatus (projector) 100 shown in FIG. 1 guides the light source module 112 that emits a plurality of visible light wavelengths (380 to 780 nm) and the illumination light from the light source module 112 to the light valve 22 that is an illuminated surface. An illumination optical system 111, a light valve 22 that adjusts the amount of illumination light guided by the illumination optical system 111 according to a video signal, spatially modulates, and a small image created by the light valve 22 on the display surface 26 A projection optical system 110 that performs enlarged projection is configured. More specifically, the light source module 112 forms a plurality of modulated light sources 20 (20a to 20i) and illumination light from the plurality of modulated light sources 20 into a beam shape, and mixes and combines the combined optical systems 21 ( 21a to 21c).

また、光源モジュール112からの照明光を被照面であるライトバルブ22に導く照明光学系111において、例えば、ロッドインテグレータや光ファイバに代表される、空間を伝搬している間に照明光の光強度分布を空間的に平均化する均一化要素10が配置されている。また、投写光学系110は、前段投写光学系24と後段投写光学系27から構成され、光路の途中、中間像を作る位置に、拡散板やマイクロレンズアレー、回折格子等に代表される角度変換手段25が配置されている。さらに、後段投写光学系27は、その瞳位置、またはその前後のレンズなどの無い自由空間に、画像光の透過率が空間で異なる空間透過率変換手段28が配置される。さらに、画像入力などに代表される外部信号31に応じて画像を形成すると共に、赤緑青の3原色以上の光の組み合わせで画像を作るために光源モジュール112の点灯を制御する制御装置29を有する。また、照明光学系111には、照明光の光束の量を調整する可動絞り(図示せず)を持つ場合もある。なお、外部電源30は、光源モジュール112に電源供給を行うための電源である。   Further, in the illumination optical system 111 that guides the illumination light from the light source module 112 to the light valve 22 that is an illuminated surface, for example, the light intensity of the illumination light while propagating in a space represented by a rod integrator or an optical fiber. A homogenizing element 10 is arranged that spatially averages the distribution. The projection optical system 110 includes a front projection optical system 24 and a rear projection optical system 27. An angle conversion represented by a diffusion plate, a microlens array, a diffraction grating, or the like is provided in the middle of the optical path at a position where an intermediate image is formed. A means 25 is arranged. Further, in the rear projection optical system 27, spatial transmittance conversion means 28 in which the transmittance of the image light is different in the space is disposed in the pupil position or in a free space without the front and rear lenses. Furthermore, it has a control device 29 for controlling the lighting of the light source module 112 in order to form an image in accordance with an external signal 31 typified by image input or the like and to create an image with a combination of light of three primary colors of red, green and blue. . The illumination optical system 111 may have a movable stop (not shown) that adjusts the amount of illumination light flux. The external power supply 30 is a power supply for supplying power to the light source module 112.

次に、図1に示された投写型表示装置100の動作について説明する。この発明の投写型表示装置100は、複数の変調光源20からの照明光を成形し、強度分布を均一化しながら被照面であるライトバルブ22に導き、ライトバルブ22で作られた画像を表示面26まで拡大投影するものである。複数配置された変調光源20の光は合成光学系21で合成され1つにまとめられる。図1に示す例では3つの合成光学系21a〜21cからの光を1つの均一化要素10に導く例を示しており、具体的には、後述する実施の形態5の図13に示すように各色の変調光源20a〜20iからの光を光ファイバで合成光学系21a〜21cまで導いているが、空間伝搬で合成光学系まで導いても良い。なお、図1では9つの変調光源20a〜20iから構成されている光源モジュール112を示しているが、特定の数に限定されるものではない。   Next, the operation of the projection display apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described. The projection display device 100 of the present invention forms illumination light from a plurality of modulated light sources 20, guides it to a light valve 22 as an illuminated surface while uniforming the intensity distribution, and displays an image created by the light valve 22 on a display surface. The projection is enlarged to 26. The lights of the plurality of modulated light sources 20 are combined by the combining optical system 21 and combined into one. In the example shown in FIG. 1, an example in which light from the three combining optical systems 21 a to 21 c is guided to one uniformizing element 10 is shown. Specifically, as shown in FIG. The light from the modulated light sources 20a to 20i of the respective colors is guided to the combining optical systems 21a to 21c by optical fibers, but may be guided to the combining optical system by spatial propagation. Although FIG. 1 shows the light source module 112 including nine modulated light sources 20a to 20i, the number is not limited to a specific number.

また、一般にCRTやPDP、投写型表示装置は波長の異なる3種以上の光の組み合わせで色を作るため、波長の異なる変調光源を3種類、もしくはそれ以上用意し、例えば、変調光源20a〜20cを赤色、変調光源20d〜20fを青色、変調光源20g〜20iを緑色といったように構成してもよい。   In general, CRTs, PDPs, and projection display devices produce colors by combining three or more types of light having different wavelengths. Therefore, three or more types of modulated light sources having different wavelengths are prepared, for example, modulated light sources 20a to 20c. May be configured such that red is used, the modulated light sources 20d to 20f are blue, and the modulated light sources 20g to 20i are green.

変調光源20は、レーザ光源、例えば半導体レーザと、レーザ媒質と非線形材料からなるレーザ光源等で良い。レーザ媒質としては、一般的な固体レーザ材料として、例えば、Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:Glass、Nd:YVO4、Nd:GdVO4、Yb:YAG、Yb:YLF、Yb:KGW、Yb:KYW、Er:Glass、Er:YAG、Tm:YAG、Tm:YLF、Ho:YAG、Ho:YLF、Tm、Ho:YAG、Tm、Ho:YLF、Ti:Sapphire、Cr:LiSAFなどを用いるものがある。また、非線形材料としては、一般的な波長変換用材料、例えば、KTP、KN、BBO、LBO、CLBO、LiNbO3、LiTaO3などを用いることができる。   The modulation light source 20 may be a laser light source, for example, a semiconductor laser, a laser light source made of a laser medium and a nonlinear material, or the like. As a laser medium, as a general solid laser material, for example, Nd: YAG, Nd: YLF, Nd: Glass, Nd: YVO4, Nd: GdVO4, Yb: YAG, Yb: YLF, Yb: KGW, Yb: KYW , Er: Glass, Er: YAG, Tm: YAG, Tm: YLF, Ho: YAG, Ho: YLF, Tm, Ho: YAG, Tm, Ho: YLF, Ti: Sapphire, Cr: LiSAF, etc. . As the nonlinear material, a general wavelength conversion material such as KTP, KN, BBO, LBO, CLBO, LiNbO3, LiTaO3, or the like can be used.

また、光量は変調光源20のピーク電流を調節(電流制御)したり、PWM(Pulse Width Modulation)のデューティ比を変化させることによって調節(PWM制御)したり、照明光学系111の可動絞り(図示せず)を開閉することで調節したり、ライトバルブ22により光を投写光学系方向(ON光)・非投写光学系方向(OFF光)へ偏向することで、その量を調節することができる。   The amount of light is adjusted (current control) by adjusting the peak current of the modulated light source 20, or by adjusting the duty ratio of PWM (Pulse Width Modulation) (PWM control), or the movable diaphragm (see FIG. The amount can be adjusted by opening and closing (not shown) or by deflecting light in the projection optical system direction (ON light) / non-projection optical system direction (OFF light) by the light valve 22. .

合成光学系21でまとめられた各色の照明光束は均一化要素10に導かれる。この均一化要素10の中を伝搬する間に光束が空間で混ざり合い、面内で均一化される。均一化要素10が、例えば、図13に示すように矩形状であれば、出光面では均一な矩形の光に成形される。なお、均一化要素10は、ロットインテグレータ、ライトトンネル、光ファイバ等で構成されるが、これらに特定するものではない。   The illumination light beams of the respective colors collected by the synthesis optical system 21 are guided to the uniformizing element 10. While propagating through the uniformizing element 10, the light beams mix in space and are uniformized in the plane. If the uniformizing element 10 has a rectangular shape as shown in FIG. 13, for example, it is formed into a uniform rectangular light on the light exit surface. In addition, although the equalization element 10 is comprised with a lot integrator, a light tunnel, an optical fiber, etc., it does not specify to these.

均一化要素10からの照明光は被照面であるライトバルブ22を均一に照明する。均一化要素10の出光面は均一な矩形の光となるため、均一化要素10の出光面側とライトバルブ22を光学的に共役(conjugate)関係にするとライトバルブ22も均一に照明される。この複数の変調光源20からの光を合成する合成光学系21から、ライトバルブ22を照明するために用いられる光学系を照明光学系111とする。   The illumination light from the uniformizing element 10 uniformly illuminates the light valve 22 that is the illuminated surface. Since the light exit surface of the uniformizing element 10 is uniform rectangular light, the light valve 22 is also illuminated uniformly when the light exit surface side of the uniformizing element 10 and the light valve 22 are in an optically conjugate relationship. An optical system used to illuminate the light valve 22 from the combining optical system 21 that combines the light from the plurality of modulated light sources 20 is referred to as an illumination optical system 111.

なお、実施の形態1では映像信号に代表される外部信号31に基づいて画像を生成するライトバルブ22が1つしかないため、光源モジュール112は、例えば図2に示すように、一般に30Hz程度とされる目の応答速度より高速に、時間的に赤緑青の3原色、もしくはそれ以上の光のON/OFFを切り替えるように制御装置29にて光源の点灯を制御することで、ライトバルブ22上で時系列に各色毎の画像を生成することができる。   In the first embodiment, since there is only one light valve 22 that generates an image based on an external signal 31 typified by a video signal, the light source module 112 is generally about 30 Hz as shown in FIG. 2, for example. On the light valve 22 by controlling the lighting of the light source by the control device 29 so as to switch on / off the light of the three primary colors of red, green and blue, or more in time, at a speed higher than the response speed of the eyes. Thus, an image for each color can be generated in time series.

また、このライトバルブ22で生成された画像は、投写光学系110により画像光113として任意の表示面26に拡大投影される。表示面26は、一般に白色の壁やスクリーンが用いられる。この表示面26とライトバルブ22も光学的に共役(conjugate)関係にすることで表示面に均一で鮮明な画像を形成することができる。   Further, the image generated by the light valve 22 is enlarged and projected on the arbitrary display surface 26 as the image light 113 by the projection optical system 110. The display surface 26 is generally a white wall or screen. The display surface 26 and the light valve 22 are also optically conjugate to form a uniform and clear image on the display surface.

次に、図3〜図5を用いて、本発明における2つのポイントについて説明する。
この発明の1つ目のポイントは、ライトバルブ22の画像光を表示面26に投影する際に、後段投写光学系27に角度の広がりが大きな画像光を導き、その瞳上の空間分布を均一にすることで、表示面26に配置されるスクリーンの表面の凹凸を照明する画像光のコヒーレンスを低減させ、結果として明暗の斑点であるスペックルノイズを低減するものである。よって、ここでは、本発明の特徴であるライトバルブ22以降の動作について説明する。ライトバルブ22は、外部の入力信号、主に画像信号に応じて照明光の空間分布に変調を与えて画像を形成する、透過型液晶、反射型液晶、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)などであるが、これに特定するものではない。
Next, two points in the present invention will be described with reference to FIGS.
The first point of the present invention is that when projecting the image light of the light valve 22 onto the display surface 26, the image light having a wide angle spread is guided to the rear projection optical system 27, and the spatial distribution on the pupil is made uniform. By doing so, the coherence of the image light that illuminates the unevenness of the surface of the screen arranged on the display surface 26 is reduced, and as a result, speckle noise that is bright and dark spots is reduced. Therefore, here, the operation after the light valve 22 which is a feature of the present invention will be described. The light valve 22 is a transmissive liquid crystal, a reflective liquid crystal, a digital micromirror device (DMD), or the like that forms an image by modulating the spatial distribution of illumination light according to an external input signal, mainly an image signal. However, this is not specific.

ライトバルブ22の画像を投写光学系110で投影する際に、途中で一度像を結ぶ光学系がある。これを中間結像と呼ぶ。この時の投写光学系110は、ライトバルブ22の画像光を所定の倍率で投影し中間像23を作る前段投写光学系24と、中間像23を表示面26に所定の倍率(一般に前段投写光学系24の倍率より大きい)で投影する後段投写光学系27から構成される。物体面であるライトバルブ22の像が表示面26に作られるためには、ライトバルブ22と中間像23、中間像23と表示面26が光学的に共役(conjugate)な関係にある必要がある。なお、前段投写光学系24から後段投写光学系27に像を転写するレンズ系、リレーレンズ系が必要となるが、図3〜5ではその図示を省略している。また、図3〜5において、200は観測者を示している。   When the image of the light valve 22 is projected by the projection optical system 110, there is an optical system that forms an image once in the middle. This is called intermediate imaging. At this time, the projection optical system 110 includes a front projection optical system 24 that projects the image light of the light valve 22 at a predetermined magnification to form an intermediate image 23, and the intermediate image 23 on the display surface 26 with a predetermined magnification (generally, the front projection optical system). It comprises a rear projection optical system 27 that projects at a magnification larger than that of the system 24. In order for the image of the light valve 22 that is the object plane to be formed on the display surface 26, the light valve 22 and the intermediate image 23, and the intermediate image 23 and the display surface 26 need to be in an optically conjugate relationship. . Although a lens system and a relay lens system for transferring an image from the front projection optical system 24 to the rear projection optical system 27 are required, the illustration thereof is omitted in FIGS. Moreover, in FIGS. 3-5, 200 has shown the observer.

実施の形態1ではこの中間像23の位置に角度変換手段25が配置されるが、図3は角度変換手段25が無い場合を例示している(角度変換手段25を破線で示している)。この場合、前段投写光学系24からの画像光の広がりは変わらずに後段投写光学系27に入射し、表示面26に到達するため、表示面26に配置されるスクリーンの表面の凹凸を照明する光束の広がりは前段投写光学系24で決定される大きさとなる。   In the first embodiment, the angle conversion unit 25 is disposed at the position of the intermediate image 23, but FIG. 3 illustrates the case where the angle conversion unit 25 is not provided (the angle conversion unit 25 is indicated by a broken line). In this case, the spread of the image light from the front projection optical system 24 is incident on the rear projection optical system 27 without changing, and reaches the display surface 26, so that the unevenness of the surface of the screen arranged on the display surface 26 is illuminated. The spread of the light flux is determined by the front projection optical system 24.

ここで、図4及び図5のように、前段投写光学系24によって形成される中間像23の位置に角度変換手段25を配置すると、前段投写光学系24からの画像光が角度変換手段25、例えば拡散板やマイクロレンズアレー、回折格子等で、出射した光に角度の広がりを与えられ、後段投写光学系27に入射する。
さらに、後段投写光学系27のF値が前段投写光学系24のF値より小さい、つまり後段投写光学系27の方が広い角度の光を透過できる明るいレンズ系になっているとする。この場合、前段投写光学系24の光が角度変換手段25で広げられ、広がった光が後段投写光学系27を透過することで、前段投写光学系24で決定された光束の広がりより広がった画像光で表示面26に配置されるスクリーンの表面の凹凸を照明できることになる。表面の凹凸を異なる角度の光で照明できると、凹凸でできる明暗のパターンが角度で異なることから、その明暗、光強度の和が平均化されて、明暗の差が小さくなる。このためぎらつき、すなわちスペックルノイズが小さくなる。
Here, as shown in FIGS. 4 and 5, when the angle conversion unit 25 is disposed at the position of the intermediate image 23 formed by the front projection optical system 24, the image light from the front projection optical system 24 is converted into the angle conversion unit 25, For example, the emitted light is given a wide angle by a diffusing plate, a microlens array, a diffraction grating, or the like, and enters the rear projection optical system 27.
Furthermore, it is assumed that the F value of the rear projection optical system 27 is smaller than the F value of the front projection optical system 24, that is, the rear projection optical system 27 is a bright lens system that can transmit light at a wide angle. In this case, the light of the front projection optical system 24 is spread by the angle conversion means 25, and the spread light passes through the rear projection optical system 27, so that the image spread more than the spread of the light beam determined by the front projection optical system 24. Irregularities on the surface of the screen arranged on the display surface 26 can be illuminated with light. When the unevenness on the surface can be illuminated with light of different angles, the light and dark patterns formed by the unevenness differ in angle, so the sum of the lightness and darkness and light intensity is averaged, and the difference in lightness and darkness is reduced. This reduces glare, that is, speckle noise.

但し、角度変換手段25を用いると、スクリーンを照明する光束の角度の広がりは確かに広がるが、図4に示すように、広がりの小さい光束と広がりの大きい光束の量は異なり、一般に広がりの小さい光束に比べて広がりの大きな光束が少ない。つまり、表面の凹凸を異なる角度の光で照明できると、凹凸でできる明暗のパターンが角度で異なるため、光強度の和を取ると平均化されるが、仮に広がりの小さい光束が多く、広がりの大きな光束が少ない場合、平均化でパターンは打ち消し合うものの、効率が悪いことになる。例えば、図4では広がりの小さい光束が4単位、広がりの大きな光束が2単位のため、平均化でパターンは4:2で打ち消し合うため、低減効果が十分でない。   However, when the angle conversion means 25 is used, the spread of the angle of the light beam that illuminates the screen is certainly widened. However, as shown in FIG. There are few light beams with a large spread compared with light beams. In other words, if the unevenness on the surface can be illuminated with light of different angles, the light and dark patterns formed by the unevenness will differ depending on the angle, so if the light intensity is summed, it will be averaged. When there are few large luminous fluxes, the patterns cancel each other out by averaging, but the efficiency is poor. For example, in FIG. 4, since the light beam having a small spread is 4 units and the light beam having a wide spread is 2 units, the pattern cancels out at an average of 4: 2, so the reduction effect is not sufficient.

そこで、本発明の2つ目のポイントは、図5に示すように、後段投写光学系27の瞳位置またはその前後の空いた空間に、空間透過率変換手段28、例えば中心から半径方向に、その透過率が場所で異なる半透明なガラス板を配置する。なお、透過率の空間分布は例えば図6に示すように、光軸中心から外側に向かって大きくなるのが望ましいが、このような構成に限定するものではない。周辺部の光束に対して中央部の光束を相対的に減らせばよく、具体的には透明な硝子板の開口に、吸収を中央部、もしくは同心円状、放射状に与えればよい。このように空間透過率変換手段28を後段投写光学系27の瞳位置またはその前後の空いた空間に配置すると、そこを透過する光束の量が場所に依存して吸収されて現象することになる。これにより、広がりの大きな光束と比べて相対的に多かった広がりの小さい光束が吸収される。例えば、図5では空間透過率変換手段28を透過すると広がりの小さい光束は2単位、広がりの大きな光束が2単位のため、平均化でパターンは2:2で打ち消し合うことになる。これによりスペックルノイズを効率良く低減することができる。   Therefore, the second point of the present invention is that, as shown in FIG. 5, the spatial transmittance conversion means 28, for example, in the radial direction from the center to the pupil position of the rear projection optical system 27 or the empty space before and after it. A translucent glass plate whose transmittance varies depending on the location is arranged. Note that, as shown in FIG. 6, for example, the spatial distribution of the transmittance is preferably increased from the center of the optical axis toward the outside, but is not limited to such a configuration. What is necessary is to reduce the light flux in the central portion relative to the light flux in the peripheral portion. Specifically, the absorption may be given in the central portion, concentric circle shape, or radial shape to the opening of the transparent glass plate. If the spatial transmittance conversion means 28 is thus arranged at the pupil position of the rear projection optical system 27 or at an empty space before and after the pupil position, the amount of the light beam passing therethrough is absorbed depending on the location, resulting in a phenomenon. . Thereby, a light beam having a relatively small spread compared with a light beam having a large spread is absorbed. For example, in FIG. 5, when passing through the spatial transmittance converting means 28, the light beam having a small spread is 2 units, and the light beam having a wide spread is 2 units. Thereby, speckle noise can be reduced efficiently.

なお、上記例ではライトバルブ22を1つだけ用いる例を示したが、図7の投写型表示装置100aに示すように、光の3原色、赤緑青に対応したライトバルブを3つ(ライトバルブ22a〜22c)備えた系であってもよい。なお、3つのライトバルブ22a〜22cに対応して均一化要素10a〜10cも3つとなる。この場合、時間的に赤緑青の3原色の光のON/OFFを切り替える必要はなくなるが、明るさを増やすために3原色を同時に点灯する等、光源の点灯を制御で明るさの改善ができるメリットがある。また、異なる波長の光を同時に表示面26に照明できるため、ライトバルブ22が1つの場合に比べてスペックルノイズの低減効果をさらに高めることもできるようになる。   In the above example, only one light valve 22 is used. However, as shown in the projection display device 100a in FIG. 7, three light valves corresponding to the three primary colors of light, red, green, and blue (light valve) are used. 22a-22c) may be used. Note that there are three equalizing elements 10a to 10c corresponding to the three light valves 22a to 22c. In this case, it is not necessary to switch on / off the light of the three primary colors of red, green, and blue over time, but the brightness can be improved by controlling the lighting of the light source, such as simultaneously lighting the three primary colors to increase the brightness. There are benefits. In addition, since light of different wavelengths can be illuminated on the display surface 26 at the same time, the effect of reducing speckle noise can be further enhanced as compared with the case where one light valve 22 is provided.

次に、光束の広がりと光波のコヒーレンスとスペックルノイズの関係について数式および数値を用いて説明する。
一般にスペックル、もしくはシンチレーションと呼ばれる現象が透過型スクリーンで見られる原因について説明する。物体の表面が光の波長のスケールに対して粗い凹凸を持つ場合、表面で散乱、透過、反射したコヒーレント照明光の像に現れる。これは異なる散乱点から発生した、多数の振幅分布(強度分布ではない)の重畳からなされるもので、光源のもつコヒーレンスによる干渉で説明できる。
Next, the relationship between the spread of the light beam, the coherence of the light wave, and the speckle noise will be described using mathematical expressions and numerical values.
The reason why a phenomenon generally called speckle or scintillation is seen on a transmission screen will be described. When the surface of an object has rough irregularities with respect to the scale of the wavelength of light, it appears in an image of coherent illumination light scattered, transmitted, and reflected by the surface. This is made by superimposing a large number of amplitude distributions (not intensity distributions) generated from different scattering points, and can be explained by interference due to coherence of the light source.

説明を簡略化するため、単色波
(r,t)=Re[Ejkexpi(kr−ωt+δjk)] (1)
の重ね合わせを考える。2つの単色波がある点で重なり合う、つまり、
E=E+E (2)
の状態を考えると、その強度の時間平均は、

Figure 2013101173
で表される。これは各々の強度の和に加えて干渉項
Figure 2013101173
が付加されていることから、各々の偏光や位相差によって強度が変化することになる。 In order to simplify the explanation, the monochromatic wave E j (r, t) = Re [E jk expi (kr−ωt + δ jk )] (1)
Consider the superposition of Two monochromatic waves overlap at some point, that is,
E = E 1 + E 2 (2)
Given the state of, the time average of the intensity is
Figure 2013101173
It is represented by This is an interference term in addition to the sum of each intensity.
Figure 2013101173
Therefore, the intensity changes depending on each polarization and phase difference.

一方で、例えば遠方にある天体からの光を地上から観測する場合もスペックルを観測することがある。天体からの光とレーザ光源の違いについて説明すると、天体からの光のスペクトルは連続でインコヒーレントであり、レーザ光源のスペクトルは単色でコヒーレントである。   On the other hand, for example, speckle may be observed when observing light from a distant celestial body from the ground. The difference between the light from the celestial body and the laser light source will be described. The spectrum of the light from the celestial body is continuous and incoherent, and the spectrum of the laser light source is monochromatic and coherent.

これについて図8を用いて説明する。
間隔dのスリットと、有限の大きさDのインコヒーレントな単色光源があり、この両端、第一の光源と第二の光源から光が出る場合を考える。第一の光源からの光が異なる光路を通るため実線の干渉縞を作り、第二の光源からの光も同様に破線の干渉縞を作る。それぞれの干渉縞の原点は、光源の位置の差Dが小さければ干渉縞の原点のずれも小さくなる。
This will be described with reference to FIG.
Consider a case where there are slits with a spacing d and an incoherent monochromatic light source having a finite size D, and light is emitted from both ends, the first light source and the second light source. Since the light from the first light source passes through different optical paths, a solid interference fringe is formed, and the light from the second light source also forms a broken interference fringe. If the difference D between the light source positions is small at the origin of each interference fringe, the deviation of the origin of the interference fringe is also small.

この第一の光源と第二の光源には互いに相関がないので、実線の干渉縞と破線の干渉縞の重ね合わせは、(振幅でなく)単純に強度の重ね合わせとなる。ここで考えているスリット間隔dが小さい場合(干渉縞の周期は逆に大きくなるので)、干渉縞の原点のずれは周期に比べて小さく、強度が足し合わさった結果、一点鎖線の縞のように強め合うことになる。反対にスリット間隔dが大きい場合(干渉縞の周期は逆に小さくなるので)、干渉縞の原点のずれは周期に比べて大きく、強度が足し合わさった結果、山と谷が打ち消し合って均一化されることになる。   Since the first light source and the second light source have no correlation with each other, the superposition of the solid line interference fringes and the broken line interference fringes is simply an intensity superposition (not amplitude). When the slit interval d considered here is small (the period of the interference fringes becomes conversely large), the deviation of the origin of the interference fringes is small compared to the period, and as a result of the addition of the intensity, Will strengthen each other. On the other hand, when the slit interval d is large (because the period of the interference fringe becomes smaller conversely), the deviation of the origin of the interference fringe is larger than the period, and as a result of the addition of the strength, the peaks and valleys cancel each other out and become uniform Will be.

有限の大きさDを持つ光源からの波面は、その見込む大きさD/zの傾きを持つ。スリット間隔d離れた位置で光路長差が1λと同等以下であれば干渉性を保つ、つまり、

Figure 2013101173
と考えられる。この干渉性を保つ長さdは、
Figure 2013101173
となる。FはF値で光束の広がり(の逆数)F〜z/Dを表す。従って光束の広がりが狭いほど(F値が大きいほど)干渉性を保つ長さdが大きくなる。 A wavefront from a light source having a finite size D has an inclination of the expected size D / z. If the optical path length difference is equal to or less than 1λ at a position apart from the slit interval d, the coherence is maintained, that is,
Figure 2013101173
it is conceivable that. The length d that maintains this coherence is:
Figure 2013101173
It becomes. F is an F value, and represents the spread (reciprocal number) of F to z / D. Accordingly, the narrower the beam spread (the larger the F value), the longer the length d that maintains coherence.

ここで光学的不変量について説明する。図9に模式図を示す。物体の大きさyがレンズにより大きさyの像を形成するとする。このとき見込み角θとの関係について証明は省略するが、
θ=yθ (7)
となる。この関係式は、像の大きさと見込み角θの積は光学系の中で不変であることを示し、Helmholz−Lagrangeの不変量と呼ばれ、厳密には近軸理論で成り立つ。
Here, the optical invariant will be described. FIG. 9 shows a schematic diagram. It is assumed that an object having a size y 1 of an object and a size y 2 is formed by a lens. At this time, proof of the relationship with the prospective angle θ is omitted,
y 1 θ 1 = y 2 θ 2 (7)
It becomes. This relational expression indicates that the product of the image size and the prospective angle θ is invariant in the optical system, and is called a Helmholz-Lagrange invariant, and is strictly based on paraxial theory.

例えば図9を見ると、像の大きさをy<y<yと大きくすると、見込み角θは順にθ>θ>θとなることがわかる。つまり光束の広がり(ここでは見込み角θで表す)は、光学系の横倍率
β=y/y (8)
に反比例して小さくなることがわかる。プロジェクタ光学系の倍率は一般に50〜100倍といった高倍率なものが多いため、光束の広がりはそれに反比例して小さくなる。
For example, looking at Figure 9, the size of the image <Increasing the y 3 <y 4, yaw angle theta in turn θ 2> θ 3> y 2 θ 4 and it is learned. That is, the spread of the light beam (in this case, represented by the prospective angle θ) is the lateral magnification of the optical system β = y 2 / y 1 (8)
It turns out that it becomes small in inverse proportion to. Since the magnification of the projector optical system is generally high, such as 50 to 100 times, the spread of the light beam becomes smaller in inverse proportion.

次に、投写型表示装置の光学系、および表示面の関係について説明する。
像は投写光学系110の横倍率β=y/yで拡大されるので、光束の広がりθは、1/β倍となり、干渉性を保つ長さdは、

Figure 2013101173
となる。例えば、投写光学系の倍率β=100倍、照明光学系のF値、F=3.5、波長λ=530nmとすると、d<186ミクロンとなる。距離dは倍率βやF値に比例するため、F値とβが大きいほど(光束の広がりが狭いほど)dも大きくなる。 Next, the relationship between the optical system of the projection display device and the display surface will be described.
Since the image is magnified at the lateral magnification β = y 2 / y 1 of the projection optical system 110, the light flux spread θ 2 becomes 1 / β times, and the length d for maintaining coherence is
Figure 2013101173
It becomes. For example, if the magnification β of the projection optical system is 100 times, the F value of the illumination optical system is F = 3.5, and the wavelength λ is 530 nm, d <186 microns. Since the distance d is proportional to the magnification β and the F value, the larger the F value and β (the narrower the light beam spread), the larger the d.

表示面26に配置されるスクリーンは、例えば表面の凹凸で光を拡散させるもの(表面拡散)、または媒質と異なる屈折率の様々な粒径のビーズが混在して光を拡散させるもの(体積拡散)等がある。この凹凸やビーズの特徴的な長さは可視光の波長(およそ380〜780nm)より大きく、せいぜい1〜50ミクロン、実際には5〜20ミクロン程度が主流である。   The screen arranged on the display surface 26 is, for example, a screen that diffuses light by unevenness on the surface (surface diffusion), or a screen that diffuses light by mixing beads of various particle sizes with different refractive indexes from the medium (volume diffusion). ) Etc. The characteristic length of the irregularities and the beads is larger than the wavelength of visible light (approximately 380 to 780 nm), and the mainstream is 1 to 50 microns at most, in fact, about 5 to 20 microns.

照明される面(被照面)の表面等のゆらぎの特徴的な長さが、干渉性を保つ長さdに比べて十分小さい場合、空間的なコヒーレンスから、この光束は部分的にコヒーレントな照明光となるため、明暗の斑点、つまりスペックルノイズが発生することになる。   When the characteristic length of the fluctuation of the surface of the surface to be illuminated (illuminated surface) is sufficiently smaller than the length d that maintains coherence, this light flux is partially coherent due to spatial coherence. Since it becomes light, bright and dark spots, that is, speckle noise occurs.

なお、証明は省略するが、上記の単色光に関する説明は(振幅でなく)強度の重ね合わせであることから、準単色光等の帯域幅をもつ光源に適応することも可能である。以上から、インコヒーレント光源であっても、有限の大きさを持つ光源の空間的なコヒーレンスから、部分的にコヒーレントな照明になり、(振幅でなく)強度の重ね合わせでスペックル現象を説明することができる。   Although the proof is omitted, the above description of the monochromatic light is the superposition of the intensity (not the amplitude), so that it can be applied to a light source having a bandwidth such as quasi-monochromatic light. From the above, even for an incoherent light source, the spatial coherence of a light source having a finite size results in partially coherent illumination, and the speckle phenomenon is explained by superposition of intensity (not amplitude) be able to.

レーザ光源は狭い帯域幅をもつ準単色光源のため、仮にレーザ光源の持つ高いコヒーレンスをなんらかの手段で低減したとしても、上述したようにスペックルが観測される。   Since the laser light source is a quasi-monochromatic light source having a narrow bandwidth, speckle is observed as described above even if the high coherence of the laser light source is reduced by some means.

以上のことから、F値を小さくすると、干渉性を保つ長さdも小さくなることから、投写光学系110を前段投写光学系24と後段投写光学系27に分けて、かつ角度変換手段25により後段投写光学系27への光束を広げることで、干渉性を保つ長さdを小さくできる。表示面26に配置されるスクリーンなどの光拡散要素の凹凸、微粒子の粒径と比較して、干渉性を保つ長さdが小さくなることで、スペックルノイズが減少する。   From the above, when the F value is reduced, the length d for maintaining coherence is also reduced. Therefore, the projection optical system 110 is divided into the front projection optical system 24 and the rear projection optical system 27 and the angle conversion means 25 is used. By extending the light flux to the rear projection optical system 27, the length d that maintains coherence can be reduced. Compared with the unevenness of the light diffusing element such as a screen disposed on the display surface 26 and the particle size of the fine particles, the length d that maintains coherence is reduced, thereby reducing speckle noise.

以上説明したように、実施の形態1の投写型表示装置によれば、少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、複数の変調光源からの光を合成する合成光学系と、合成光学系で合成された複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して中間像を形成する前段投写光学系と、前段投写光学系によって形成される中間像の位置に配置される角度変換手段と、中間像からの光を所定の倍率で表示面まで投影する後段投写光学系と、後段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間に設置された空間透過率変換手段とを備え、後段投写光学系のF値は前段投写光学系のF値より小さく、角度変換手段は、表示面と共役の関係にあり、かつ、前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与えるよう設定されると共に、空間透過率変換手段の光の透過率分布が光軸中心から外側に向かって大きくなるよう設定したので、スペックルノイズを効率良く低減することができる。   As described above, according to the projection display apparatus of the first embodiment, the plurality of modulated light sources that respectively emit at least red, green, and blue light, and the combining optical system that combines the light from the plurality of modulated light sources, A light valve that modulates light from a plurality of modulation light sources synthesized by the synthesis optical system based on a video signal, a front projection optical system that projects an image created by the light valve at a predetermined magnification to form an intermediate image, Angle conversion means arranged at the position of the intermediate image formed by the front projection optical system, a rear projection optical system that projects light from the intermediate image to the display surface at a predetermined magnification, and a pupil position of the rear projection optical system or Spatial transmittance conversion means installed in the space before and after that, the F value of the rear projection optical system is smaller than the F value of the front projection optical system, the angle conversion means is in a conjugate relationship with the display surface, and From the front projection optical system Specular noise is efficiently reduced because the light transmission distribution of the spatial transmittance conversion means is set so as to increase from the center of the optical axis to the outside while being set to give an angular spread to the emitted light. be able to.

また、実施の形態1の画像表示方法によれば、少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、複数の変調光源からの光を合成する合成光学系と、合成光学系で合成された複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して中間像を形成する前段投写光学系と、前段投写光学系によって形成される中間像の位置に配置される角度変換手段と、中間像からの光を所定の倍率で表示面まで投影する後段投写光学系と、後段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間に設置された空間透過率変換手段とを備えた投写型表示装置の画像表示方法であって、後段投写光学系のF値を前段投写光学系のF値より小さくし、かつ、角度変換手段を表示面と共役の関係とすると共に、角度変換手段は、前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与え、かつ、空間透過率変換手段は、光の透過率分布が光軸中心から外側に向かって大きくなるよう設定したので、投写型表示装置においてスペックルノイズを効率良く低減することができる。   Further, according to the image display method of the first embodiment, a plurality of modulated light sources that respectively emit at least red, green, and blue light, a combined optical system that combines light from the plurality of modulated light sources, and a combined optical system A light valve that modulates light from a plurality of modulated light sources based on a video signal, a front projection optical system that projects an image created by the light valve at a predetermined magnification to form an intermediate image, and a front projection optical system An angle conversion means arranged at the position of the intermediate image to be formed, a rear projection optical system that projects light from the intermediate image to the display surface at a predetermined magnification, and a pupil position of the rear projection optical system or a space before and behind it An image display method for a projection display device having a spatial transmittance conversion means installed, wherein the F value of the rear projection optical system is made smaller than the F value of the front projection optical system, and the angle conversion means is displayed. Conjugate relationship with surface At the same time, the angle conversion means gives the angle spread to the light emitted from the preceding projection optical system, and the spatial transmittance conversion means is set so that the light transmittance distribution increases from the center of the optical axis toward the outside. Therefore, speckle noise can be efficiently reduced in the projection display device.

実施の形態2.
図10は、実施の形態2の投写型表示装置を示す構成図である。実施の形態2における投写型表示装置は、空間透過率変換手段28の設置位置を、実施の形態1の後段投写光学系27の瞳位置またはその前後の空間の設置に代えて、前段投写光学系24の瞳位置またはその前後に設置するようにしたものである。他の構成については、実施の形態1と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating the projection display apparatus according to the second embodiment. The projection display apparatus according to the second embodiment replaces the installation position of the spatial transmittance conversion means 28 with the pupil position of the rear projection optical system 27 of the first embodiment or the installation of the space before and after the first projection optical system. It is designed to be installed at or around 24 pupil positions. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to corresponding portions, and descriptions thereof are omitted.

次に、実施の形態2における投写型表示装置の動作について説明する。
空間透過率変換手段28は、実施の形態1で説明したように、F値が大きい後段投写光学系27に配置することが望ましいが、レンズ系やその他部品等の隙間の関係から、配置が困難な場合も考えられる。この場合、次善の例として、空間透過率変換手段28を前段投写光学系24の瞳位置またはその近傍に配置しておくことで、前段投写光学系24の瞳面上の空間分布を均一に近づけておくことができるので、仮に角度変換手段25がなければ後段投写光学系27の瞳も均一に近づくことになる。但し、角度変換手段25により後段投写光学系27へ入射する光束を広げる必要があるので、その効果を考慮して瞳面上の空間分布に多少の分布を残しておくことが望ましい。
Next, the operation of the projection display apparatus according to the second embodiment will be described.
As described in the first embodiment, it is desirable to arrange the spatial transmittance conversion unit 28 in the rear projection optical system 27 having a large F value. However, it is difficult to arrange the spatial transmittance conversion unit 28 because of the gap between the lens system and other components. In some cases, it can be considered. In this case, as a suboptimal example, the spatial transmittance conversion means 28 is arranged at or near the pupil position of the front projection optical system 24 so that the spatial distribution on the pupil plane of the front projection optical system 24 is made uniform. Since they can be kept close to each other, if there is no angle conversion means 25, the pupil of the rear projection optical system 27 will approach uniformly. However, since it is necessary to spread the light beam incident on the rear projection optical system 27 by the angle conversion means 25, it is desirable to leave some distribution in the spatial distribution on the pupil plane in consideration of the effect.

以上説明したように、実施の形態2の投写型表示装置によれば、空間透過率変換手段は、後段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間の設置に代えて、前段投写光学系の瞳位置またはその前後に設置したので、後段投写光学系に配置するのが困難であるような場合でも、スペックルノイズを効率良く低減することができる。   As described above, according to the projection display apparatus of the second embodiment, the spatial transmittance conversion means replaces the pupil position of the rear projection optical system or the space before and after it with the pupil of the front projection optical system. Since it is installed at or before and after the position, speckle noise can be efficiently reduced even when it is difficult to arrange in the rear projection optical system.

実施の形態3.
実施の形態3は、ライトバルブ22に入射する光の配光分布を、角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるようにしたものであり、図11に実施の形態3の投写型表示装置の構成を示す。
図11に示すように、実施の形態3では、ライトバルブ22に入射される光の配光分布が、角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるよう設定され、また、実施の形態1、2における空間透過率変換手段28が省かれている。なお、図示のような光源の配光分布を得るには、照明光学系111によって行う。その他の構成は実施の形態1、2と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, the distribution of light incident on the light valve 22 is such that the central intensity is small and the peripheral intensity is large with respect to the angle. FIG. 11 shows the projection display of the third embodiment. The structure of an apparatus is shown.
As shown in FIG. 11, in the third embodiment, the light distribution of the light incident on the light valve 22 is set so that the central intensity is small and the peripheral intensity is large with respect to the angle. 2 is omitted. Note that the illumination optical system 111 is used to obtain the light distribution of the light source as shown in the figure. Since other configurations are the same as those of the first and second embodiments, the corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

次に、実施の形態3の投写型表示装置の動作について説明する。
これまで実施の形態1、2では空間透過率変換手段28にて瞳面上の光束の空間分布を均一にしてきた。一方、実施の形態3では、照明光の起源である光源モジュール112からの照明光の配光分布を、中心が少なく、周辺が多くなるように事前に調整しておくものである。このように調整すると、起源の光源の配光分布にて周辺光量が多くなるため、後段投写光学系27の瞳まで光学系を伝搬した光束の光量分布も均一に近づくことになる。これによりスペックルノイズが効率良く低減できる。
Next, the operation of the projection display apparatus according to the third embodiment will be described.
In the first and second embodiments, the spatial distribution of the light flux on the pupil plane has been made uniform by the spatial transmittance conversion means 28. On the other hand, in the third embodiment, the light distribution of the illumination light from the light source module 112 that is the origin of the illumination light is adjusted in advance so that the center is small and the periphery is large. When adjusted in this way, the amount of peripheral light increases due to the light distribution of the light source of origin, so that the light amount distribution of the light beam that has propagated through the optical system to the pupil of the rear projection optical system 27 also approaches uniformly. Thereby, speckle noise can be reduced efficiently.

以上説明したように、実施の形態3の投写型表示装置によれば、少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、複数の変調光源からの光を合成する合成光学系と、合成光学系で合成された複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して中間像を形成する前段投写光学系と、前段投写光学系によって形成される中間像の位置に配置される角度変換手段と、中間像からの光を所定の倍率で表示面まで投影する後段投写光学系とを備え、後段投写光学系のF値は前段投写光学系のF値より小さく、角度変換手段は、表示面と共役の関係にあり、かつ、前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与えるよう設定されると共に、ライトバルブに入射する光の配光分布を、角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるようにしたので、スペックルノイズを効率良く低減することができる。   As described above, according to the projection display apparatus of the third embodiment, a plurality of modulated light sources that respectively emit at least red, green, and blue light, and a combining optical system that combines light from the plurality of modulated light sources, A light valve that modulates light from a plurality of modulation light sources synthesized by the synthesis optical system based on a video signal, a front projection optical system that projects an image created by the light valve at a predetermined magnification to form an intermediate image, An angle conversion means disposed at the position of the intermediate image formed by the front projection optical system; and a rear projection optical system that projects light from the intermediate image onto the display surface at a predetermined magnification. The value is smaller than the F value of the front projection optical system, and the angle conversion means has a conjugate relationship with the display surface, and is set so as to give an angle spread to the light emitted from the front projection optical system. Incident on The light distribution, since the center intensity against angle was set to around strength increases small, it is possible to effectively reduce the speckle noise.

実施の形態4.
図12は実施の形態4の投写型表示装置を示す構成図である。
図示の投写型表示装置は、実施の形態3におけるライトバルブ22に入射する光の配光分布を角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるようにした構成を実施の形態1に適用したものである。すなわち、ライトバルブ22以降の構成は図5に示した実施の形態1の構成と同様である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is a configuration diagram showing a projection display apparatus according to the fourth embodiment.
The projection display device shown in the figure is applied to the first embodiment in which the central intensity is small and the peripheral intensity is large with respect to the angle of the light distribution of light incident on the light valve 22 in the third embodiment. Is. That is, the configuration after the light valve 22 is the same as the configuration of the first embodiment shown in FIG.

このように、実施の形態4では、ライトバルブ22に入射する光の配光分布を角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるようにすると共に、空間透過率変換手段28を設けたので、スペックルノイズをさらに効率良く低減することができる。   As described above, in the fourth embodiment, the light distribution of the light incident on the light valve 22 is designed such that the central intensity is small and the peripheral intensity is large with respect to the angle, and the spatial transmittance conversion means 28 is provided. Speckle noise can be reduced more efficiently.

なお、実施の形態4では、実施の形態3の構成を実施の形態1に適用した場合を説明したが、実施の形態2に適用しても良い。   In the fourth embodiment, the case where the configuration of the third embodiment is applied to the first embodiment has been described. However, the configuration may be applied to the second embodiment.

以上説明したように、実施の形態4の投写型表示装置によれば、実施の形態1または2の投写型表示装置において、ライトバルブに入射する光の配光分布を、角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるようにしたので、スペックルノイズをさらに効率良く低減することができる。   As described above, according to the projection display device of the fourth embodiment, in the projection display device of the first or second embodiment, the light distribution of the light incident on the light valve is represented by the center intensity with respect to the angle. Since the peripheral strength is small and speckle noise is increased, speckle noise can be further efficiently reduced.

実施の形態5.
実施の形態5は、複数の変調光源からの光の偏光方向を変化させる複屈折層を設け、合成光学系は、前記複屈折層を介して前記複数の変調光源からの光を受け取ることにより、当該複数の変調光源からの光の位相をずらして合成するようにしたものである。
Embodiment 5 FIG.
Embodiment 5 provides a birefringent layer that changes the polarization direction of light from a plurality of modulated light sources, and the combining optical system receives light from the plurality of modulated light sources via the birefringent layer. The light from the plurality of modulated light sources is synthesized with the phases shifted.

図13は、実施の形態5の投写型表示装置を示す構成図である。
図において、複屈折層120a〜120cは、複数の変調光源20a〜20iからの光の偏光方向を変化させるものであり、それぞれの出力は合成光学系21a〜21cに入力されるようになっている。その他の構成は、実施の形態1〜4のいずれかに記載の投写型表示装置と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。なお、均一化要素10は、図中、破線円の拡大部分に示すように矩形状の均一化要素10である。
FIG. 13 is a configuration diagram showing the projection display apparatus of the fifth embodiment.
In the figure, birefringent layers 120a to 120c change the polarization direction of light from a plurality of modulated light sources 20a to 20i, and the respective outputs are input to the combining optical systems 21a to 21c. . Other configurations are the same as those of the projection display device described in any of Embodiments 1 to 4, and therefore, the same reference numerals are given to corresponding portions and the description thereof is omitted. The uniformizing element 10 is a rectangular uniformizing element 10 as shown in the enlarged portion of the broken-line circle in the figure.

次に、実施の形態5の投写型表示装置の動作について説明する。
まず、光波のコヒーレンスについて簡単に説明する。一般にコヒーレンスは位相・振幅に一定の関係がある波とされているが、初期位相、周波数(スペクトル)、波数(ベクトル量のため方向を示す)のひとまとめ(モード)が似ている状態にあるとコヒーレンスが高いとされる。反対にこれらのモードがばらばらな状態にあるとコヒーレンスが低くなる。つまり位相が揃った光であったり、光の周波数が揃った光であったり、方向が揃った光であるとコヒーレンスが高くなる。例えば、レーザ光は初期位相が揃っていて、周波数幅が狭く(周波数が揃った光)、広がりの小さい(方向の揃った)光であるため、コヒーレンスが高い。反対に、白色光は初期位相がばらばらで、周波数幅が広く(例えば黒体放射スペクトルなど)、広がりも大きいため、コヒーレンスが低い(インコヒーレントな)光となる。
Next, the operation of the projection display apparatus according to the fifth embodiment will be described.
First, light wave coherence will be briefly described. In general, coherence is considered to be a wave with a fixed relationship between phase and amplitude, but the initial phase, frequency (spectrum), and wave number (direction is indicated for vector quantity) are in a similar state. High coherence. Conversely, if these modes are in a disjoint state, the coherence is low. That is, the coherence is high when the light is in phase, the light has the same frequency, or the light is in the same direction. For example, since the laser light has the same initial phase, the frequency width is narrow (light having the same frequency), and the spread is small (the direction is uniform), the coherence is high. On the other hand, white light has a different initial phase, a wide frequency width (for example, a black body radiation spectrum), and a large spread, so that the white light becomes low coherence (incoherent) light.

ここで、方向がそろった光、偏光について考える。光は電磁波であり、直交する二方向の成分で表される。また、量子力学的には光はスピンの自由度を2つもっている。コヒーレンスは状態が同じであると高く、異なる状態にあると低くなることから、異なる偏光方向(異なるスピンの状態)を持つとコヒーレンスは低く、偏光方向がそろっていると(スピンの状態がそろっていると)コヒーレンスが高くなる。エネルギでいうと基底状態に落ちこんで縮退するとコヒーレンスが高く、縮退が解けるとコヒーレンスが低くなる。そこでコヒーレンスを低減させるにはそろっている偏光方向を様々な向きにして、混ぜればよい。   Here, light with a uniform direction and polarized light are considered. Light is an electromagnetic wave and is represented by two orthogonal components. In terms of quantum mechanics, light has two degrees of freedom of spin. Coherence is high when the states are the same, and low when they are in different states. Therefore, coherence is low when they have different polarization directions (different spin states), and when the polarization directions are aligned (spin states are aligned). The coherence increases. In terms of energy, the coherence is high when the state falls into the ground state and degenerates, and the coherence decreases when the degeneracy is solved. Therefore, in order to reduce the coherence, the polarization directions can be varied and mixed.

光源は無偏光であることが好ましいが、そのようなことは難しく、現実には多からず偏光を持つことが予想される。そこで、変調光源20に偏光依存性が残っている場合を考える。合成光学系21で変調光源20を混合する際に、例えば半量の光を波長板を透過させることで偏光方向を例えば90度回転させ、その後残り半量の光と混合させると、光源毎の個体差は除いて半量の光の偏光方向は直交することから、平均化すると偏光が様々な向きで混ざることになる。つまり状態が異なる光をまぜることで、合成された照明光束のコヒーレンスを低減することができる。   Although the light source is preferably non-polarized light, it is difficult to do so, and in reality it is expected to have polarized light. Therefore, a case where polarization dependency remains in the modulated light source 20 is considered. When mixing the modulated light source 20 with the combining optical system 21, for example, if the polarization direction is rotated by, for example, 90 degrees by transmitting a half amount of light through the wave plate and then mixed with the remaining half amount of light, individual differences for each light source Since the polarization direction of half the amount of light is orthogonal, the polarization is mixed in various directions when averaged. That is, by mixing light in different states, the coherence of the combined illumination light beam can be reduced.

ここで、複屈折層120a〜120cは、複屈折の光学軸の方向がそろっている波長板、たとえば1/4波長板などでもよいが、単純に押し出し成形にて作られた薄いシート状の樹脂、例えばPET(PolyEthylene Terephthalate)でもよい。押し出し成形では樹脂をロールにて押しつぶして薄く引き延ばすが、この際に樹脂(高分子)の分子配列が空間的に対称で無い場合、応力によりある方向に並びやすくなる。この方向により光の位相がずれて偏光方向が変えられるが、単純に押し出し成形にて作られた薄いシート状の樹脂の場合、光学軸の方向は残留応力に応じて面内でバラバラな方向を向いている。つまり特定の位相差を与えるように設計された波長板などをわざわざ用いなくても、薄いシート状の(押し出し成形などで残留応力の残った)樹脂を用いるだけでコヒーレンスを低減させることができる。
なお、同じシート状の樹脂でもTAC(TriAcetylCellulose)フィルムは押し出し成形で作られることがないため、上記のような効果は有しない。
Here, the birefringent layers 120a to 120c may be wave plates in which the directions of the birefringent optical axes are aligned, for example, quarter wave plates, but are thin sheet-like resins made by simple extrusion. For example, PET (PolyEthylene Terephthalate) may be used. In extrusion molding, the resin is crushed by a roll and stretched thinly. At this time, if the molecular arrangement of the resin (polymer) is not spatially symmetric, the resin is easily arranged in a certain direction due to stress. This direction shifts the phase of light and changes the polarization direction.However, in the case of a thin sheet of resin made simply by extrusion, the direction of the optical axis varies in the plane according to the residual stress. It is suitable. That is, even if a wave plate designed to give a specific phase difference is not used, coherence can be reduced only by using a thin sheet-like resin (residual stress remaining by extrusion molding or the like).
In addition, since the TAC (TriAcetyl Cellulose) film is not made by extrusion molding even with the same sheet-like resin, the above effects are not obtained.

照明光束のコヒーレンスが低減すると、被照面であるライトバルブ22上の光束のコヒーレンスも低減する。光束は最終的に表示面26まで光学系を伝搬するため、厳密に言うと光学系と照明光束の関係でコヒーレンスが増減するが、元のコヒーレンスが低減するのであれば、表示面26に配置されるスクリーンを照明する光束のコヒーレンスも低減しやすいことになる。以上のことから、スクリーン上で発生するスペックルノイズが減少する。この方法では光路の途中に回折格子や拡散層を用いないため、拡散による波長依存性も小さく(色温度も高く)、解像力も高い画像表示が可能となる。なお、実施の形態5は、上記の実施の形態1〜4と組み合わせても良いことは言うまでもない。   When the coherence of the illumination light beam is reduced, the coherence of the light beam on the light valve 22 that is the illuminated surface is also reduced. Since the light beam finally propagates through the optical system to the display surface 26, strictly speaking, the coherence increases or decreases depending on the relationship between the optical system and the illumination light beam. However, if the original coherence is reduced, it is arranged on the display surface 26. Therefore, the coherence of the light beam that illuminates the screen is easily reduced. From the above, speckle noise generated on the screen is reduced. Since this method does not use a diffraction grating or a diffusion layer in the middle of the optical path, it is possible to display an image with low wavelength dependency due to diffusion (high color temperature) and high resolving power. Needless to say, the fifth embodiment may be combined with the first to fourth embodiments.

以上説明したように、実施の形態5の投写型表示装置によれば、少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、複数の変調光源からの光の偏光方向を変化させる複屈折層と、複屈折層を介して複数の変調光源からの光を受け取ることにより、複数の変調光源からの光の位相をずらして合成する合成光学系と、合成光学系で合成された複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して表示面まで投影する投写光学系とを備えたので、スペックルノイズを効率良く低減することができる。   As described above, according to the projection display apparatus of the fifth embodiment, a plurality of modulated light sources that respectively emit at least red, green, and blue light, and a compound that changes the polarization direction of light from the plurality of modulated light sources. Receiving light from a plurality of modulated light sources through the refraction layer and the birefringent layer, and combining a plurality of light synthesized from the plurality of modulated light sources by shifting the phases of the light from the plurality of modulated light sources Equipped with a light valve that modulates the light from the modulated light source based on the video signal and a projection optical system that projects the image created by the light valve at a predetermined magnification and projects it to the display surface, effectively reducing speckle noise can do.

また、実施の形態5の投写型表示装置によれば、実施の形態1〜4の投写型表示装置において、複数の変調光源からの光の偏光方向を変化させる複屈折層を設け、合成光学系は、複屈折層を介して複数の変調光源からの光を受け取ることにより、複数の変調光源からの光の位相をずらして合成するようにしたので、スペックルノイズをさらに効率良く低減することができる。   Further, according to the projection display device of the fifth embodiment, in the projection display devices of the first to fourth embodiments, the birefringent layer that changes the polarization direction of the light from the plurality of modulated light sources is provided, and the combined optical system Since the light from the plurality of modulated light sources is received through the birefringent layer and synthesized by shifting the phases of the light from the plurality of modulated light sources, speckle noise can be reduced more efficiently. it can.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

10,10a〜10c 均一化要素、20,20a〜20i 変調光源、21,21a〜21c 合成光学系、22,22a〜22c ライトバルブ、23 中間像、24 前段投写光学系、25 角度変換手段、26 表示面、27 後段投写光学系、28 空間透過率変換手段、29 制御装置、30 外部電源、31 外部信号、100,100a 投写型表示装置、110 投写光学系、111 照明光学系、112 光源モジュール、113 画像光、120a〜120c 複屈折層、200 観測者、   10, 10a to 10c Uniform element, 20, 20a to 20i Modulated light source, 21, 21a to 21c Composite optical system, 22, 22a to 22c Light valve, 23 Intermediate image, 24 Pre-stage projection optical system, 25 Angle conversion means, 26 Display surface, 27 Rear projection optical system, 28 Spatial transmittance conversion means, 29 Control device, 30 External power supply, 31 External signal, 100, 100a Projection display device, 110 Projection optical system, 111 Illumination optical system, 112 Light source module, 113 image light, 120a-120c birefringent layer, 200 observer,

Claims (7)

少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、
前記複数の変調光源からの光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された前記複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、
前記ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して中間像を形成する前段投写光学系と、
前記前段投写光学系によって形成される中間像の位置に配置される角度変換手段と、
前記中間像からの光を所定の倍率で表示面まで投影する後段投写光学系と、
前記後段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間に設置された空間透過率変換手段とを備え、
前記後段投写光学系のF値は前記前段投写光学系のF値より小さく、
前記角度変換手段は、表示面と共役の関係にあり、かつ、前記前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与えるよう設定されると共に、前記空間透過率変換手段の光の透過率分布が光軸中心から外側に向かって大きくなるよう設定されたことを特徴とする投写型表示装置。
A plurality of modulated light sources emitting at least red, green and blue light, respectively;
A synthesis optical system for synthesizing light from the plurality of modulated light sources;
A light valve that modulates light from the plurality of modulation light sources synthesized by the synthesis optical system based on a video signal;
A pre-stage projection optical system that projects an image created by the light valve at a predetermined magnification to form an intermediate image;
Angle conversion means arranged at the position of the intermediate image formed by the preceding projection optical system;
A rear projection optical system that projects light from the intermediate image onto a display surface at a predetermined magnification;
Spatial transmittance conversion means installed in the pupil position of the rear projection optical system or the space before and after the pupil position,
The F value of the rear projection optical system is smaller than the F value of the front projection optical system,
The angle conversion means is in a conjugate relationship with the display surface, and is set to give an angle spread to the light emitted from the front projection optical system, and the light transmittance distribution of the spatial transmittance conversion means A projection type display device characterized in that is set to increase from the center of the optical axis toward the outside.
空間透過率変換手段は、後段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間の設置に代えて、前段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間に設置されたこと特徴とする請求項1記載の投写型表示装置。   2. The spatial transmittance converting means is installed in a pupil position of the front projection optical system or a space before and after the pupil position of the rear projection optical system, instead of installing the pupil position of the rear projection optical system or a space before and behind the pupil position. Projection display device. 少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、
前記複数の変調光源からの光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された前記複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、
前記ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して中間像を形成する前段投写光学系と、
前記前段投写光学系によって形成される中間像の位置に配置される角度変換手段と、
前記中間像からの光を所定の倍率で表示面まで投影する後段投写光学系とを備え、
前記後段投写光学系のF値は前記前段投写光学系のF値より小さく、
前記角度変換手段は、表示面と共役の関係にあり、かつ、前記前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与えるよう設定されると共に、前記ライトバルブに入射する光の配光分布を、角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるようにしたことを特徴とする投写型表示装置。
A plurality of modulated light sources emitting at least red, green and blue light, respectively;
A synthesis optical system for synthesizing light from the plurality of modulated light sources;
A light valve that modulates light from the plurality of modulation light sources synthesized by the synthesis optical system based on a video signal;
A pre-stage projection optical system that projects an image created by the light valve at a predetermined magnification to form an intermediate image;
Angle conversion means arranged at the position of the intermediate image formed by the preceding projection optical system;
A rear projection optical system that projects light from the intermediate image onto a display surface at a predetermined magnification;
The F value of the rear projection optical system is smaller than the F value of the front projection optical system,
The angle conversion means is in a conjugate relationship with the display surface, and is set to give an angle spread to the light emitted from the preceding projection optical system, and the light distribution of the light incident on the light valve is changed. A projection display apparatus characterized in that the central intensity is small with respect to the angle and the peripheral intensity is large.
ライトバルブに入射する光の配光分布を、角度に対して中心強度が小さく周辺強度が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の投写型表示装置。   3. A projection display device according to claim 1, wherein the distribution of light incident on the light valve is such that the central intensity is small and the peripheral intensity is large with respect to the angle. 少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、
複数の変調光源からの光の偏光方向を変化させる複屈折層と、
前記複屈折層を介して前記複数の変調光源からの光を受け取ることにより、当該複数の変調光源からの光の位相をずらして合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された前記複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、
前記ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して表示面まで投影する投写光学系とを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
A plurality of modulated light sources emitting at least red, green and blue light, respectively;
A birefringent layer that changes the polarization direction of light from a plurality of modulated light sources;
A combining optical system that receives the light from the plurality of modulated light sources via the birefringent layer and synthesizes the phases of the light from the plurality of modulated light sources, and
A light valve that modulates light from the plurality of modulation light sources synthesized by the synthesis optical system based on a video signal;
A projection display apparatus, comprising: a projection optical system that projects an image created by the light valve at a predetermined magnification and projects it to a display surface.
複数の変調光源からの光の偏光方向を変化させる複屈折層を設け、合成光学系は、前記複屈折層を介して前記複数の変調光源からの光を受け取ることにより、当該複数の変調光源からの光の位相をずらして合成することを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の投写型表示装置。   A birefringent layer that changes the polarization direction of light from the plurality of modulated light sources is provided, and the combining optical system receives light from the plurality of modulated light sources through the birefringent layer, thereby receiving the light from the plurality of modulated light sources. 5. The projection display device according to claim 1, wherein the light beams are combined while being shifted in phase. 6. 少なくとも赤、緑、青色光をそれぞれ放射する複数の変調光源と、
前記複数の変調光源からの光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された前記複数の変調光源からの光を映像信号に基づき変調するライトバルブと、
前記ライトバルブが作る画像を所定の倍率で投影して中間像を形成する前段投写光学系と、
前記前段投写光学系によって形成される中間像の位置に配置される角度変換手段と、
前記中間像からの光を所定の倍率で表示面まで投影する後段投写光学系と、
前記後段投写光学系の瞳位置またはその前後の空間に設置された空間透過率変換手段とを備えた投写型表示装置の画像表示方法であって、
前記後段投写光学系のF値を前記前段投写光学系のF値より小さくし、かつ、前記角度変換手段を表示面と共役の関係とすると共に、前記角度変換手段は、前記前段投写光学系から出射した光に角度の広がりを与え、かつ、前記空間透過率変換手段は、光の透過率分布が光軸中心から外側に向かって大きくなるよう設定されていることを特徴とする画像表示方法。
A plurality of modulated light sources emitting at least red, green and blue light, respectively;
A synthesis optical system for synthesizing light from the plurality of modulated light sources;
A light valve that modulates light from the plurality of modulation light sources synthesized by the synthesis optical system based on a video signal;
A pre-stage projection optical system that projects an image created by the light valve at a predetermined magnification to form an intermediate image;
Angle conversion means arranged at the position of the intermediate image formed by the preceding projection optical system;
A rear projection optical system that projects light from the intermediate image onto a display surface at a predetermined magnification;
An image display method for a projection display device, comprising: a pupil position of the rear projection optical system or a spatial transmittance conversion unit installed in a space before and after the pupil position;
The F value of the rear stage projection optical system is made smaller than the F value of the front stage projection optical system, and the angle conversion means is in a conjugate relationship with the display surface. An image display method, wherein the emitted light is given an angular spread, and the spatial transmittance conversion means is set so that the light transmittance distribution increases from the center of the optical axis toward the outside.
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