CN100371769C - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供图像显示装置，具备：1个照明***(1)；对从照明***(1)所发出的光进行偏振分离的偏振分离***(2)；分别将由偏振分离***(2)所分离的光分离成多种基本色光的色分离***(D1、D2)；分别对由色分离***(D1、D2)所产生的多种基本色光进行光调制的空间光调制装置(V1、V2)；对通过空间光调制装置(V1、V2)所调制的基本色光进行合成的色合成***(19、29)；对分别由多个色合成***(19、29)所产生的光进行合成的1个偏振合成***(7)；和将由偏振合成***(7)所产生的光投影到屏幕(10)上的1个投影***(8)。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明，涉及图像显示装置。
背景技术
作为将包括由液晶装置等空间光调制装置所产生的图像信息的色光通过投影***投影到屏幕上的图像显示装置(投影机)的一例，已知从屏幕的背面侧投影色光的背面投影型图像显示装置(背投投影机)。并且，已知将偏振方向互相不同的色光投影到屏幕上，并让观看者将投影的图像作为立体像识别的立体图像显示装置(参照专利文献1)。
【专利文献1】特开2003-185969号公报
现有的技术，分别单独地设置用于形成一方的眼用图像的投影机和用于形成另一方的眼用图像的投影机。即，为2个投影机分别独立具有光源的构成。该情况下，存在如下可能性：若在从各投影机的光源发出的光量中产生差别，则会发生在一方眼用图像和另一方眼用图像之间产生差异和产生色偏差等不良状况，而不能显示预期的图像。
发明内容
本发明，鉴于上述情况而作出，目的在于提供能够显示预期的图像的图像显示装置。
为了解决上述的问题，本发明提供的图像显示装置，具备：包括发出光的光源的1个照明***；对从前述照明***发出的光进行偏振分离的偏振分离***；对于前述照明***设置多个，分别将由前述偏振分离***所分离的光分离成多种基本色光的色分离***；对应于前述色分离***设置多个，相应于图像信号分别对由前述色分离***所产生的前述多种基本色光进行光调制的空间光调制装置；对应于前述色分离***设置多个，对通过前述空间光调制装置所调制的前述基本色光进行合成的色合成***；对分别由前述多个色合成***所产生的光进行合成的1个偏振合成***；和将由前述偏振合成***所产生的光投影到投影面上的1个投影***。
依照本发明，因为：由包括光源的1个照明***发出光；由偏振分离***对从该照明***所发出的光进行偏振分离；使各个被偏振分离后的多种光，分别通过相应于该多种光而设置的多个色分离***、空间光调制装置及色合成***，而产生基于具有互相不同的偏振方向的光的多个图像；由偏振合成***分别对其偏振方向互相不同的多种光进行合成而供给到1个投影***；所以：能够防止起因于存在多个包括光源的照明***的不良状况，能够分别将偏振方向互相不同的多种光投影到投影面上。
能够采用如下构成：前述多个空间光调制装置的各自的光射出面与前述投影***的光学距离互相大致相等。由此，能够使投影到投影面的偏振方向互相不同的多种光的各自的状态大致等效。
能够采用如下构成，其构成具有：第1偏振变换元件，其设置于前述多个色分离***之中的第1色分离***的光入射部，对光的偏振方向进行变换；和第2偏振变换元件，其设置于前述多个色合成***之中的对应于与前述第1色分离***不同的第2色分离***的第2色合成***的光射出部，对光的偏振方向进行变换。由此，能够分别将偏振方向互相不同的多种光投影到投影面上。
能够采用如下构成：前述基本色光，包括红色光、绿色光及蓝色光，前述多个色合成***之中的第1色合成***将第1偏振光的红色光及蓝色光和第2偏振光的绿色光供给到前述偏振合成***，而第2色合成***将第2偏振光的红色光及蓝色光和第1偏振光的绿色光供给到前述偏振合成***。由此，能够形成预期的全彩色图像。
能够采用具有眼镜的构成，该眼镜具有：一方眼用透射部，其仅让从前述投影***投影而通过了前述投影面的光之中的第1偏振光进行透射；和另一方眼用透射部，其仅让第2偏振光进行透射。由此，能够使戴着眼镜的观看者识别立体像。
前述空间光调制装置能够采用包括液晶装置的构成。由此，能够投影相应于图像信号的预期的图像。
附图说明
图1是表示本实施方式的图像显示装置的概略构成的立体图。
图2是提取图1的一部分的侧面图。
图3是表示第1色分离***、第1空间光变换装置及第1色合成***的平面图。
图4是表示第2色分离***、第2空间光变换装置及第2色合成***的平面图。
附图符号说明
1...照明***，2...偏振变换***，7...偏振合成***，8...投影***，10...屏幕(投影面)，19、29...色合成***，30...眼镜，31...S偏振光透射膜(一方的眼用透射部)，32...P偏振光透射膜(另一方的眼用透射部)，D1、D2...色分离***，PJ...投影机(图像显示装置)，U...投影单元，V1、V2...空间光调制装置
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。还有，在以下的说明中，设定XYZ正交坐标系，参照该XYZ正交坐标系而对各构件的位置关系进行说明。而且，以水平面内的预定方向作为X轴方向，以在水平面内与X轴方向正交的方向作为Y轴方向，以分别正交于X轴方向及Y轴方向的方向(即铅垂方向)作为Z轴方向。进而，分别以绕X轴、Y轴、及Z轴的旋转方向作为θX、θY、及θZ方向。
图1，是表示本实施方式的图像显示装置的概略构成的立体图。并且，图2，是提取图1的一部分的侧面图。图3，是表示后述的第1色分离***D1、第1空间光变换装置V1、及第1色合成***19的平面图；图4，是表示第2色分离***D2、第2空间光变换装置V2、及第2色合成***29的平面图。
在图1中，图像显示装置PJ，具备屏幕(投影面)10、和将图像投影到屏幕10上的投影单元U。通过从投影单元U对着屏幕10投影光，而在屏幕10上形成图像。本实施方式的图像显示装置PJ，是从屏幕10的背面侧将图像投影到屏幕10上的背面投影型图像显示装置、所谓背投投影机。在以下的说明中，将图像显示装置，适宜地称为“投影机”。
投影单元U，具备：包括发出光的光源的1个照明***1；对从照明***1所发出的光进行偏振分离的偏振分离***2；对于照明***1设置多个，分别将由偏振分离***2所分离的光分离成多种基本色光的色分离***D1、D2；对应于色分离***D1、D2设置多个，相应于图像信号分别对由色分离***D1、D2所产生的多种基本色光进行光调制的空间光调制装置V1、V2；对应于色分离***D1、D2设置多个，对通过空间光调制装置V1、V2所调制的基本色光进行合成的色合成***19、29；对分别由多个色合成***19、29所产生的光进行合成的1个偏振合成***7；和将由偏振合成***7所产生的光投影到屏幕10上的1个投影***(投影光学***)8。
在本实施方式中，投影单元U，具有第1色分离***D1及第2色分离***D2的2个色分离***。并且，投影单元U，具有第1空间光调制装置V1及第2空间光调制装置V2的2个空间光调制装置。并且，投影单元U，具有第1色合成***19及第2色合成***29的2个色合成***。
照明***1，包括光源、积分器***、及透镜***而构成。光源，可以例如由超高压水银等、金属卤化物灯、氙灯等构成，发出白色光(W)。光源为1个。积分器***，例如包括蝇眼透镜而构成，使由光源发出而对于偏振分离***2的光(白色光)的照度均匀化。
在图1及图2中，偏振分离***2，例如由偏振分光器而构成，将从照明***1所发出的光分离成P偏振光和S偏振光。由偏振分离***2分离后的S偏振光供给到第1色分离***D1侧，P偏振光供给到第2色分离***D2侧。
由偏振分离***2偏振分离后的P偏振光和S偏振光之中，S偏振光，被反射镜3反射之后，入射到第1偏振变换元件4。第1偏振变换元件4，对光的偏振方向进行变换，通过第1偏振变换元件4，S偏振光被变换成P偏振光。
在图1、图2、图3中，通过第1偏振变换元件4之后的P偏振光的白色光(W)，通过第1色分离***D1，被分离成多种基本色光。第1偏振变换元件4，为设置于第1色分离***D1的光入射部的构成。第1色分离***D1，具备第1分色镜11、和第2分色镜12。并且对应于第1色分离***D1而设置的第1空间光调制装置V1，具备红色光用光阀16、绿色光用光阀17、和蓝色光用光阀18。
第1分色镜11，使红色波长频带的光(以下，称为红色光(R))进行透射，而反射其他波长频带的光。透射第1分色镜11之后的红色光(R)，被反射镜15反射，被导至红色光用光阀16。另一方面，被第1分色镜11反射了的光，被导至第2分色镜12。
第2分色镜12，使蓝色波长频带的光(以下，称为蓝色光(B))进行透射，而反射绿色波长频带的光(以下，称为绿色光(G))。由第2分色镜12反射后的绿色光(G)被导至绿色光用光阀17。并且，透射第2分色镜12之后的蓝色光(B)，通过中继透镜41、反射镜13、中继透镜42、反射镜14、及中继透镜43而被导至蓝色光用光阀18。
第1空间光调制装置V1的各光阀16、17、18，由液晶装置构成。光阀，具备：入射侧偏振板、具有被封入在一对玻璃基板之间的液晶的面板部、和射出侧偏振板。在玻璃基板上设置着像素电极和取向膜。光阀，仅让确定的振动方向的光进行透射，入射到光阀上的各基本色光(红色光，绿色光，蓝色光)，由于通过光阀而被光调制。
因通过各光阀16、17、18而被调制的各基本色光(调制光)，由第1色合成***19合成。第1色合成***19由分色棱镜而构成，P偏振光的红色光(R)、绿色光(G)、及蓝色光(B)在第1色合成***19中被合成而成为彩色合成光。从第1色合成***19所射出的光是P偏振光的彩色合成光。从第1色合成***19所射出的P偏振光的彩色合成光被导至偏振合成***7。从而，P偏振光的红色光(R)、绿色光(G)、及蓝色光(B)被供给到偏振合成***7。
由偏振分离***2偏振分离后的P偏振光和S偏振光之中的P偏振光，入射到第2色分离***D2。
在图1、图2、图4中，由偏振分离***2偏振分离后的P偏振光的白色光(W)，通过第2色分离***D2，被分离成多种基本色光。第2色分离***D2，具备第1分色镜21、和第2分色镜22。并且对应于第2色分离***D2而设置的第2空间光调制装置V2，具备红色光用光阀26、绿色光用光阀27、和蓝色光用光阀28。
第1分色镜21，使红色光(R)进行透射，而反射其他波长频带的光。透射第1分色镜21之后的红色光(R)，由反射镜25反射，被导至红色光用光阀26。另一方面，由第1分色镜21反射的光，被导至第2分色镜22。
第2分色镜22，使蓝色光(B)进行透射，而反射绿色光(G)。由第2分色镜22反射后的绿色光(G)被导至绿色光用光阀27。并且，透射第2分色镜22之后的蓝色光(B)，通过中继透镜51、反射镜23、中继透镜52，反射镜24、及中继透镜53而被导至蓝色光用光阀28。
第2空间光调制装置V2的各光阀26、27、28，由液晶装置构成。入射到光阀上的各基本色光(红色光，绿色光，蓝色光)，由通过光阀而被进行光调制。
因通过各光阀26、27、28而被调制的各基本色光(调制光)，在第2色合成***29中被合成。第2色合成***29由分色棱镜而构成，P偏振光的红色光(R)、绿色光(G)、及蓝色光(B)在第2色合成***29中被合成而成为彩色合成光。从第2色合成***29所射出的光是P偏振光的彩色合成光。
在第2色合成***29的光射出部，设置对光的偏振方向进行变换的第2偏振变换元件5。通过第2偏振变换元件5，从第2色合成***29所射出的P偏振光的彩色合成光，被变换成S偏振光的彩色合成光。从第2色合成***29所射出、通过第2偏振变换元件5后的S偏振光的彩色合成光，通过反射镜6而被导至偏振合成***7。从而，S偏振光的红色光(R)、绿色光(G)、及蓝色光(B)被供给到偏振合成***7。
在偏振合成***7中被合成的光，即P偏振光的彩色合成光和S偏振光的彩色合成光，通过投影***8投影到屏幕10上。投影***8，是放大入射侧的图像而投影于屏幕10上的所谓放大***。由此，投影单元U，能够在屏幕10上形成全彩色的合成图像。观看者，从正面侧观看通过投影单元U从屏幕10的背面侧对于屏幕10所投影的图像(合成图像)。
在本实施方式中，多种光阀16、17、18、26、27、28的各光射出面，分别与投影***8的光学距离互相相等。由此，能够使投影到屏幕10的偏振方向互相不同的多种光的各自的状态大致等效，能够在屏幕10上形成预期的图像。
并且，本实施方式的投影机PJ，可以作为立体图像显示装置而使用。即，为了让观看者将投影于屏幕10上的图像作为立体图像识别出来，投影机PJ，作为一方的眼用图像(例如左眼用图像)，将S偏振光的全彩色合成光投影到屏幕10上；并作为另一方的眼用图像(例如右眼用图像)，将P偏振光的全彩色合成光投影到屏幕10上。
观看者，如在图1中所示，通过戴上在左眼侧具有S偏振光透射膜31、在右眼侧具有P偏振光透射膜32的眼镜30，能够识别立体像。在此，眼镜30的左眼侧的S偏振光透射膜31，作为仅让通过屏幕10后的S偏振光进行透射的左眼用透射部而起作用；眼镜30的右眼侧的P偏振光透射膜32，作为仅让通过屏幕10后的P偏振光进行透射的右眼用透射部而起作用。
如以上说明地，因为：由偏振分离***2将从1个照明***(光源)1发出的光分离成S偏振光和P偏振光；并使这些分离之后的光分别通过2个色分离***D1、D2，空间光调制装置V1、V2，及色合成***19、29之后，最终由偏振合成***7合成这2种光(S偏振全彩色合成光、P偏振全彩色合成光)而从1个投影***8投影到屏幕10上；所以：能够防止起因于存在多种光源(照明***)的不良状况，能够将2种光投影到屏幕10上。即，在有2个(多个)光源的情况下，存在如下可能性：例如分别从2个光源发出的光的光量有差异，在2个光源之中的任意一方随时间的劣化较大的情况下，则会发生在一方的眼用图像和另一方的眼用图像之间产生差异、产生色偏差等不良状况，而不能显示预期的图像。但是，在本实施方式，因为光源为1个，所以能够防止这种不佳状况。此外，由于光源及投影***为一个，所以能够抑制在屏幕10上的照度不均和色斑、或者闪变(闪烁)现象等的发生。
并且，因为投影***8也为1个，例如对于屏幕10的投影***8的位置对准的操作，对于1个投影***8进行即可，所以相比较于有多个投影***的构成，能够简单地进行投影***8(投影单元U)的设置操作。
另外在本实施方式中，第1色分离***D1和第2色分离***D2具有大致同样的构成，第1空间光调制装置V1和第2空间光调制装置V2具有大致同样的构成，第1色合成***19和第2色合成***29具有大致同样的构成。从而，即使不预备具有互相不同的构成的色分离***、空间光调制装置及色合成***，而通过预备多个相同种类的色分离***、空间光调制装置及色合成***，组合这些而形成单元，组合2个该所形成的单元，在第1色分离***的光入射部侧配置第1偏振元件4，并在第2色合成***的光射出部侧配置第2偏振变换元件5的这样的简单构成，就能够制造本实施方式的投影单元U。
此外，如上述地，虽然：第1色分离***D1和第2色分离***D2具有大致同样的构成，第1空间光调制装置V1和第2空间光调制装置V2具有大致同样的构成，第1色合成***19和第2色合成***29具有大致同样的构成；从第1色合成***19，对于偏振合成***7，供给P偏振光的红色光(R)、绿色光(G)、及蓝色光(B)；从第2色合成***29，对于偏振合成***7，通过第2偏振变换元件5，供给S偏振光的红色光(R)、绿色光(G)、及蓝色光(B)；但是，例如，也可以为：第1色合成***19将S偏振光的红色光(R)及蓝色光(B)和P偏振光的绿色光(G)供给到偏振合成***7，第2色合成***29将P偏振光的红色光(R)及蓝色光(B)和S偏振光的绿色光(G)供给到偏振合成***7。例如，通过在由分色镜所产生的绿色光(G)的光路上配置偏振变换元件，而使绿色光(G)的偏振方向，和红色光(R)及蓝色光(B)的偏振方向不相同，就能够实现上述的构成。或者，也可以使用公开于特开2003-185969号公报中的图像信号供给机构，而使入射到色合成***的绿色光(G)的偏振方向与红色光(R)及蓝色光(B)不相同。
还有，在上述的各实施方式中，虽然以关于从屏幕10的背面侧对屏幕10投影图像的背面投影型图像显示装置(背投投影机)应用本发明的图像显示装置的情况为例进行了说明，但是也可以应用于从屏幕的正面侧对屏幕投影图像的图像显示装置中。
在上述的各实施方式中，虽然通过将关于1种基本色光而具有存在互相正交关系的偏振方向的光投影到屏幕10上而形成立体像，但是作为偏振方向，并不限于为直线偏振光的S偏振光及P偏振光，也可以是为圆偏振光的右圆偏振光及左圆偏振光。
并且在上述的实施方式中，虽然以将本发明的图像显示装置应用于立体图像显示装置中的情况为例进行了说明，但是也可以是显示二维图像的装置。该情况下，在屏幕10上，也不必一定要投影具有存在互相正交关系的偏振方向的光。即，从各投影单元，也可以投影具有相同偏振方向的光。
还有，在上述的实施方式中，虽然采用了液晶装置(光阀)来作为空间光调制装置，但是也可以采用例如DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)等反射型光调制装置(镜调制器)。

Claims (5)

1.一种图像显示装置，其特征在于，具备：
1个照明***，其包括发出光的光源；
偏振分离***，其对从上述照明***所发出的光进行偏振分离；
色分离***，其对于上述照明***设置有多个，分别将由上述偏振分离***所分离的光分离成多种基本色光；
使光通过的空间光调制装置，其对应于上述色分离***设置有多个，相应于图像信号分别对由上述色分离***所产生的上述多种基本色光进行光调制；
色合成***，其对应于上述色分离***设置有多个，对通过上述空间光调制装置所调制的上述基本色光进行合成；
1个偏振合成***，其对分别由上述多个色合成***所产生的光进行合成；和
1个投影***，其将由上述偏振合成***所产生的光投影到投影面上，
还包括：
第1偏振变换元件，其设置于上述多个色分离***中的第1色分离***的光入射部，对光的偏振方向进行变换；和
第2偏振变换元件，其设置于上述多个色合成***中的、对应于与上述第1色分离***不相同的第2色分离***的第2色合成***的光射出部，对光的偏振方向进行变换。
2.按照权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述多个空间光调制装置的光射出面的各个与上述投影***的光学距离互相大致相等。
3.按照权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述基本色光，包括红色光、绿色光及蓝色光；
上述多个色合成***中的第1色合成***，将第1偏振光的红色光及蓝色光和第2偏振光的绿色光供给上述偏振合成***，第2色合成***，将第2偏振光的红色光及蓝色光和第1偏振光的绿色光供给上述偏振合成***。
4.按照权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，具有眼镜，该眼镜具有：
一方的眼用透射部，其仅使从上述投影***所投影、通过了上述投影面的光中的第1偏振光进行透射；和
另一方的眼用透射部，其仅使第2偏振光进行透射。
5.按照权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述空间光调制装置包括液晶装置。
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