JP2007328122A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源からの照明光を表示画像に応じて変調させる表示デバイスと、この表示デバイスを経た照明光を結像させる結像レンズ系とを有する画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display apparatus including a display device that modulates illumination light from a light source according to a display image, and an imaging lens system that forms an image of illumination light that has passed through the display device.
従来、光源からの照明光によって表示デバイスを照明し、この照明光を表示デバイスにより表示画像に応じて変調させ、表示デバイスを経た照明光を結像レンズ系によりスクリーン上に結像させるように構成した投射型の画像表示装置(プロジェクタ)が提案されている。このような画像表示装置における表示デバイスとしては、LCD(透過型)、DLP、LCOS、GLV等、種々のものが使用されている。 Conventionally, a display device is illuminated with illumination light from a light source, the illumination light is modulated according to a display image by the display device, and the illumination light that has passed through the display device is imaged on a screen by an imaging lens system A projection-type image display device (projector) has been proposed. Various display devices such as LCD (transmission type), DLP, LCOS, and GLV are used as display devices in such an image display apparatus.
また、このような画像表示装置においては、特許文献1に記載されているように、色分解手段によって照明光を赤色(R)帯域、緑色(G)帯域及び青色(B)帯域の成分に分解し、これら各色成分の照明光を赤色用、緑色用及び青色用の各表示デバイスに入射させ、これら各表示デバイスを経た照明光を色合成手段によって合成して投射することにより、カラー画像の表示を行うようにしたものが提案されている。
In such an image display device, as described in
そして、従来、このような画像表示装置においては、赤色、緑色及び青色のみならず、これら各色をさらに第1及び第2の帯域に分けて、第1及び第2の赤色帯域、第1及び第2の緑色帯域、第1及び第2の青色帯域の計6色を用いて画像表示を行うようにした多原色画像表示装置が提案されている。 Conventionally, in such an image display device, not only red, green, and blue, but also these colors are further divided into first and second bands, and the first and second red bands, the first and first bands. There has been proposed a multi-primary color image display apparatus that displays an image using a total of six colors of two green bands and first and second blue bands.
この多原色画像表示装置は、図9に示すように、通常の画像表示装置を2台組み合わせた構成となっている。第1及び第2の画像表示装置101,102は、それぞれが、光源からの照明光を色分解して3枚の表示デバイスを照明し、これら表示デバイスを経た照明光を色合成し、結像レンズ系によりスクリーン上に結像させるように構成されている。
As shown in FIG. 9, the multi-primary color image display device has a configuration in which two normal image display devices are combined. Each of the first and second
この多原色画像表示装置においては、デコーダ103を経た画像信号は、出力メモリ装置104及びフォーマットコンバータ105を経て、6色変換装置106に送られる。なお、出力メモリ装置104及び6色変換装置106は、3原色変換ワークステーション108及び多原色変換ワークステーション106によって制御される。
In this multi-primary color image display device, the image signal that has passed through the
第1の画像表示装置101は、出力メモリ装置104及び6色変換装置106から送られる信号に基づいて、第1及の赤色帯域、第1の緑色帯域及び第1の青色帯域の3色による画像表示を行う。また、第2の画像表示装置102は、出力メモリ装置104及び6色変換装置106から送られる信号に基づいて、第2及の赤色帯域、第2の緑色帯域及び第2の青色帯域の3色による画像表示を行う。これら第1の画像表示装置101により表示される画像と、第2の画像表示装置102により表示される画像とは、スクリーン107上において重ね合わされる。
The first
このような多原色画像表示装置においては、3原色による画像表示よりも色再現範囲を広げることができ、3原色を用いた画像表示装置では表現できなかった血の色や紫色、群青色などを再現することが可能である。そのため、このような多原色画像表示装置は、絵画や陶磁器などの美術品の画像表示や、医術用の画像表示など、特に色再現が重視される画像を表示するために使用され始めている。 In such a multi-primary color image display device, the color reproduction range can be expanded as compared with the image display using the three primary colors, and blood colors, purple, ultramarine blue, etc. that cannot be expressed by the image display device using the three primary colors. It can be reproduced. For this reason, such a multi-primary color image display apparatus has begun to be used for displaying an image in which color reproduction is particularly important, such as an image display of a work of art such as paintings and ceramics, and an image display for medical use.
ところで、前述したような従来の多原色画像表示装置においては、通常の画像表示装置を2台用意し、各画像表示装置にそれぞれ所定の信号を入力し、さらに、スクリーン上において2つの画像を画素単位で合成する必要がある。 By the way, in the conventional multi-primary color image display device as described above, two normal image display devices are prepared, predetermined signals are input to each image display device, and two images are displayed on the screen as pixels. It is necessary to synthesize in units.
そのため、このような多原色画像表示装置においては、装置構成が大型化してしまい、また、設置及び調整が困難である。さらに、2台の画像表示装置は、異なる色分解特性を有していなければならず、色分解を行うダイクロコートミラーを狭帯域な特性にしなければならないため、製造が困難であり、また、製造コストの高騰が招来される。したがって、このような多原色画像表示装置は、公的機関の援助を受けた研究の一環として実現されているのみで、一般的な普及には障害が多い。 Therefore, in such a multi-primary color image display device, the device configuration becomes large, and installation and adjustment are difficult. Further, the two image display devices must have different color separation characteristics, and the dichroic coat mirror for performing color separation must have narrow band characteristics, so that the production is difficult and the production is difficult. High costs are incurred. Therefore, such a multi-primary color image display apparatus is realized only as part of research with the support of a public institution, and there are many obstacles to general dissemination.
さらに、このような多原色画像表示装置においては、2台の画像表示装置からの画像を重ね合わせるため、それぞれの画像における黒レベルが重なって2倍のレベルとなり、表示画像のコントラストが通常の画像表示装置の半分に低下するという問題がある。すなわち、原色の色再現に黒(実際はグレー)が重なり、白っぽく濁った色再現になってしまい、再現範囲が狭くなってしまうという問題がある。 Further, in such a multi-primary color image display device, the images from the two image display devices are superimposed, so that the black level in each image overlaps to double the level and the contrast of the display image is a normal image. There is a problem that it is reduced to half of the display device. That is, there is a problem that black (actually gray) overlaps with the primary color reproduction, resulting in a whitish and cloudy color reproduction and a narrow reproduction range.
すなわち、1台の画像表示装置において、多原色画像表示を行うための原色数に対応した数の表示デバイスを備えることができれば、装置構成の小型化、設置及び調整の容易化、また、製造の容易化及び製造コストの低廉化が可能となるはずである。 That is, if a single image display device can be provided with a number of display devices corresponding to the number of primary colors for performing multi-primary color image display, the device configuration can be reduced in size, installed and adjusted, and manufactured. It should be possible to simplify and reduce manufacturing costs.
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、1台の画像表示装置に多原色画像表示を行うための原色数に対応した数の表示デバイスを備えることによって、装置構成が小型化され、設置及び調整が容易化され、また、製造が容易化されて製造コストの低廉化が可能でありながら、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲を実現し、かつ、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、人間の目のダイナミックレンジ(10万:1)以上の良好なコントラストの画像表示が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is proposed in view of the above-described circumstances, and the apparatus is provided with a number of display devices corresponding to the number of primary colors for performing multi-primary color image display on one image display device. The structure is miniaturized, installation and adjustment are facilitated, and the manufacturing is facilitated to reduce the manufacturing cost while realizing a wide color reproduction range corresponding to the human color recognition range, and An object of the present invention is to provide an image display device capable of displaying an image with a good contrast exceeding the dynamic range of human eyes (100,000: 1) without impairing the dynamic range of the image signal.
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る色分解プリズムの製造方法は、以下の構成のいずれか一を有するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method for manufacturing a color separation prism according to the present invention has any one of the following configurations.
〔構成1〕
光源と、この光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、この色分解手段に入射される照明光、または、色分解手段を経た照明光について赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域のそれぞれを第1帯域と第2帯域とに時分割的に波長選択して透過させる少なくとも1つ以上の波長選択性フィルタと、色分解手段及び波長選択性フィルタを経た赤色帯域の照明光が入射される第1の赤色用表示デバイスと、第1の赤色用表示デバイスを経た赤色帯域の変調光が入射される第2の赤色用表示デバイスと、色分解手段及び波長選択性フィルタを経た緑色帯域の照明光が入射される第1の緑色用表示デバイスと、第1の緑色用表示デバイスを経た緑色帯域の変調光が入射される第2の緑色用表示デバイスと、色分解手段及び波長選択性フィルタを経た青色帯域の照明光が入射される第1の青色用表示デバイスと、第1の青色用表示デバイスを経た青色帯域の変調光が入射される第2の青色用表示デバイスと、第2の赤色用表示デバイスを経た変調光、第2の緑色用表示デバイスを経た変調光及び第2の青色用表示デバイスを経た変調光を合成する色合成手段と、色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系とを備えたことを特徴とするものである。
[Configuration 1]
A light source, color separation means for separating illumination light from the light source into red band, green band, and blue band components, and illumination light incident on the color separation means or illumination light that has passed through the color separation means is red. At least one or more wavelength-selective filters that pass through each of the band, the green band, and the blue band by selecting the wavelength in a time-division manner into the first band and the second band, and the color separation means and the wavelength-selective filter A first red display device that receives red band illumination light; a second red display device that receives red band modulated light that has passed through the first red display device; color separation means; and wavelength A first green display device into which green band illumination light having passed through the selective filter is incident; a second green display device into which green band modulated light is incident through the first green display device; Color separation A first blue display device that receives blue band illumination light that has passed through the stage and the wavelength selective filter, and a second blue display that receives blue band modulated light that has passed through the first blue display device A color synthesizing unit for synthesizing the device, the modulated light that has passed through the second red display device, the modulated light that has passed through the second green display device, and the modulated light that has passed through the second blue display device; And an imaging lens system for imaging the modulated light that has passed through.
〔構成2〕
構成1を有する画像表示装置において、第1の赤色用表示デバイス、第1の緑色用表示デバイス及び第1の青色用表示デバイスに右目用画像の画像信号を入力し、第2の赤色用表示デバイス、第2の緑色用表示デバイス及び第2の青色用表示デバイスに左目用画像の画像信号を入力し、結像レンズ系により結像された画像を赤色帯域の第1帯域、緑色帯域の第1帯域及び青色帯域の第1帯域を透過させる波長選択性フィルタと赤色帯域の第2帯域、緑色帯域の第2帯域及び青色帯域の第2帯域を透過させる波長選択性フィルタとからなる眼鏡を透して観察することにより立体画像の表示を行うことを特徴とするものである。
[Configuration 2]
In the image display apparatus having the
本発明に係る画像表示装置においては、光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、これら各色帯域の照明光をさらに第1及び第2の帯域に時分割的に波長選択する波長選択性フィルタとを有し、これらを経た照明光を第1及び第2の赤色用表示デバイス、第1及び第2の緑色用表示デバイス、第1及び第2の青色用表示デバイスに入射させ、画像表示を行う。 In the image display device according to the present invention, color separation means for separating the illumination light from the light source into components of the red band, the green band, and the blue band, and the illumination light of each of these color bands are further divided into the first and second bands. A wavelength-selective filter that performs wavelength selection in a time-sharing manner, and the illumination light that has passed through these filters is supplied to the first and second red display devices, the first and second green display devices, and the first and second The image is displayed by being incident on a blue display device.
したがって、この画像表示装置においては、6枚の表示デバイスがそれぞれ異なる色成分の画像表示を行うため、構成を大型化、複雑化させることなく、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲を実現することができる。また、この画像表示装置においては、各色の第2の表示デバイスには、各色の第1の表示デバイスを経た照明光が入射されるので、黒レベルが上昇することがなく、良好なコントラストの画像表示が可能である。 Therefore, in this image display apparatus, since the six display devices display images of different color components, a wide color reproduction range corresponding to the human color recognition range can be achieved without increasing the size and complexity of the configuration. Can be realized. In this image display apparatus, since the illumination light having passed through the first display device of each color is incident on the second display device of each color, the black level does not increase and an image with good contrast is obtained. Display is possible.
すなわち、本発明は、1台の画像表示装置に多原色画像表示を行うための原色数に対応した数の表示デバイスを備えることによって、装置構成が小型化され、設置及び調整が容易化され、また、製造が容易化されて製造コストの低廉化が可能でありながら、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲を実現し、かつ、画像信号のダイナミックレンジを損なうことなく、人間の目のダイナミックレンジ(10万:1)以上の良好なコントラストの画像表示が可能な画像表示装置を提供することができるものである。 That is, the present invention includes a number of display devices corresponding to the number of primary colors for performing multi-primary color image display on one image display device, thereby reducing the size of the device configuration and facilitating installation and adjustment. In addition, while facilitating manufacturing and reducing the manufacturing cost, a wide color reproduction range equivalent to the human color recognition range can be realized, and the human eye can be seen without impairing the dynamic range of the image signal. Therefore, it is possible to provide an image display device capable of displaying an image with a good contrast exceeding the dynamic range (100,000: 1).
そして、この画像表示装置においては、各色の第1の表示デバイスに右目用画像の画像信号を入力し、各色の第2の表示デバイスに左目用画像の画像信号を入力して画像表示を行い、この画像を、各色の第1帯域を透過させる波長選択性フィルタと各色の第2帯域を透過させる波長選択性フィルタとからなる眼鏡を透して観察することにより、容易に立体画像の表示を行うことができる。 In this image display device, the image signal for the right eye is input to the first display device for each color, the image signal for the left eye image is input to the second display device for each color, and image display is performed. A stereoscopic image can be easily displayed by observing the image through glasses comprising a wavelength selective filter that transmits the first band of each color and a wavelength selective filter that transmits the second band of each color. be able to.
この場合にも、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲が得られるとともに、人間の目のダイナミックレンジ(10万:1)以上の良好なコントラストの画像表示が可能である。 Also in this case, a wide color reproduction range corresponding to the human color recognition range can be obtained, and an image display with a good contrast exceeding the dynamic range of human eyes (100,000: 1) can be performed.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明に係る画像表示装置の第1の実施の形態における構成を示す平面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the image display apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この実施の形態は、本発明に係る画像表示装置を、表示デバイスとしてLCOSデバイス(Liquid Crystal on Silicon:反射型液晶表示デバイス)を用いて構成したものである。なお、この画像表示装置において、表示デバイスとしては、LCOSデバイスに限定されず、種々の表示デバイスを用いることができる。 In this embodiment, the image display apparatus according to the present invention is configured by using an LCOS device (Liquid Crystal on Silicon) as a display device. In this image display apparatus, the display device is not limited to the LCOS device, and various display devices can be used.
この画像表示装置は、図1に示すように、光源1を有している。この光源1としては、超高圧水銀ランプ(UHPランプ)や、キセノンランプ、レーザ光源、LED光源等を使用することができる。この光源1は、凹面鏡を有するランプハウス1aに取付けられている。
This image display apparatus has a
光源1より発せられランプハウス1aの凹面鏡に反射された照明光は、ランプハウス1aより出射され、UV/IRフィルタ2を透過して、インテグレータ3に入射される。UV/IRフィルタ2は、紫外線及び赤外線を吸収し遮断するフィルタであって、以降の光学部品の熱や紫外線による劣化を防ぐために設けられている。インテグレータ3は、照明光の照度分布を均一化するものであり、図1に示すロッドインテグレータの他、フライアイインテグレータを用いてもよい。なお、UV/IRフィルタ2は、インテグレータ3の前後に分けて配置してもよい。インテグレータ3を経た照明光は、回転式の波長選択性フィルタ4に入射される。
The illumination light emitted from the
図2は、波長選択性フィルタの構成を示す正面図である。 FIG. 2 is a front view showing the configuration of the wavelength selective filter.
波長選択性フィルタ4は、図2に示すように、円形に形成され、中心部において回転可能に支持され、この画像表示装置が表示する画像の垂直周期に同期して回転操作される。この波長選択性フィルタ4は、略180°の角度範囲ずつの第1及び第2の領域4a,4bに分割されており、これら各領域4a,4bが互いに異なる波長選択特性を有している。
As shown in FIG. 2, the wavelength selective filter 4 is formed in a circular shape, is rotatably supported at the center, and is rotated in synchronization with a vertical period of an image displayed by the image display device. The wavelength selective filter 4 is divided into first and
図3は、波長選択性フィルタの分光透過特性を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the spectral transmission characteristics of the wavelength selective filter.
第1の領域4aは、入射される照明光のうち、図3に示すように、赤色帯域の第1帯域(例えば、615nm)、緑色帯域の第1帯域(例えば、515nm)及び青色帯域の第1帯域(例えば、450nm)を透過させる。そして、第2の領域4bは、入射される照明光のうち、赤色帯域の第2帯域(例えば、650nm)、緑色帯域の第2帯域(例えば、550nm)及び青色帯域の第2帯域(例えば、475nm)を透過させる。すなわち、この波長選択性フィルタ4は、回転操作されることにより、照明光の赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域のそれぞれを第1帯域と第2帯域とに時分割的に波長選択して透過させることとなる。なお、このような波長選択性フィルタ4としては、例えば、「Infitec」(商品名)などを使用することができる。
As shown in FIG. 3, the
波長選択性フィルタ4を経た照明光は、図1に示すように、ミラー5及びフィールドレンズ6を経て、色分解手段となるG/RBダイクロイックミラー7に入射される。なお、波長選択性フィルタ4は、フィールドレンズ6を経た照明光が入射される位置に配置してもよく、また、インテグレータ3を経た照明光が入射される位置及びフィールドレンズ6を経た照明光が入射される位置の両方に配置してもよい。
As shown in FIG. 1, the illumination light that has passed through the wavelength selective filter 4 is incident on a G / RB
G/RBダイクロイックミラー7は、入射された照明光を、G光(緑色帯域成分)と、R光(赤色帯域成分)及びB光(青色帯域成分)とに分離し、G光を反射し、R光及びB光を透過させる。R光及びB光が混合した照明光は、M光(マゼンタ光)となっている。
The G / RB
図4は、本発明に係る画像表示装置の第1の実施の形態における構成を示す側面図である。 FIG. 4 is a side view showing the configuration of the image display apparatus according to the first embodiment of the present invention.
G/RBダイクロイックミラー7により反射されたG光は、図4に示すように、装置の下方側に偏向されて、45°に傾斜された第1のG用ワイヤグリッド(Wire Grid)8aに入射される。第1のG用ワイヤグリッド8aは、G光のうちのP偏光を透過する。第1のG用ワイヤグリッド8aを透過したP偏光のG光は、G光の波長に適合したリターダ(λ/4板)9aを経て、第1の緑色用表示デバイスである第1のGデバイス10aに入射する。この第1のGデバイス10aは、LCOSデバイスである。この第1のGデバイス10aは、表示画像のうちの緑色帯域の第1帯域成分に応じて、G光を偏光変調する。第1のGデバイス10aに入射したG光は、この第1のGデバイス10aに反射され、第1のG用ワイヤグリッド8aに戻る。第1のGデバイス10aにおいてS偏光に変調された成分(変調光)は、第1のG用ワイヤグリッド8aにより反射され、リレーレンズ11を経て、ミラー12により上方側に偏向され、45°に傾斜された第2のG用ワイヤグリッド8bに入射される。第2のG用ワイヤグリッド8bは、G光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、G光は、第1のG用ワイヤグリッド8aを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
As shown in FIG. 4, the G light reflected by the G / RB
第2のG用ワイヤグリッド8bにより反射されたS偏光のG光は、G光の波長に適合したリターダ(λ/4板)9bを経て、第2の緑色用表示デバイスである第2のGデバイス10bに入射する。この第2のGデバイス10bは、LCOSデバイスである。この第2のGデバイス10bは、表示画像のうちの緑色帯域の第2帯域成分に応じて、G光を偏光変調する。第2のGデバイス10bに入射したG光は、この第2のGデバイス10bに反射され、第2のG用ワイヤグリッド8bに戻る。第2のGデバイス10bにおいてP偏光に変調された成分は、第2のG用ワイヤグリッド8bを透過し、RGBダイクロプリズム13に後面より入射する。
The S-polarized G light reflected by the second
一方、G/RBダイクロイックミラー7を透過したC光は、図1に示すように、色分解手段となるR/Bクロスダイクロイックミラー14に入射される。このR/Bクロスダイクロイックミラー14は、入射された照明光を、R光(赤色帯域成分)及びB光(青色帯域成分)とに分離し、それぞれを90°偏向させて反対方向に出射する。
On the other hand, the C light transmitted through the G / RB
R/Bクロスダイクロイックミラー14を経たR光は、45°に傾斜された第1のR用ワイヤグリッド15aに入射される。第1のR用ワイヤグリッド15aは、R光のうちのP偏光を透過する。第1のR用ワイヤグリッド15aを透過したP偏光のR光は、R光の波長に適合したリターダ(λ/4板)16aを経て、第1の赤色用表示デバイスである第1のRデバイス17aに入射する。この第1のRデバイス17aは、LCOSデバイスである。この第1のRデバイス17aは、表示画像のうちの赤色帯域の第1帯域成分に応じて、R光を偏光変調する。第1のRデバイス17aに入射したR光は、この第1のRデバイス17aに反射され、第1のR用ワイヤグリッド15aに戻る。第1のRデバイス17aにおいてS偏光に変調された成分(変調光)は、第1のR用ワイヤグリッド15aにより反射され、リレーレンズ18及びフィールドレンズ19を経て、45°に傾斜された第2のR用ワイヤグリッド15bに入射される。第2のR用ワイヤグリッド15bは、R光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、R光は、第1のR用ワイヤグリッド15aを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
The R light having passed through the R / B cross
第2のR用ワイヤグリッド15bにより反射されたS偏光のR光は、R光の波長に適合したリターダ(λ/4板)16bを経て、第2の赤色用表示デバイスである第2のRデバイス17bに入射する。この第2のRデバイス17bは、LCOSデバイスである。この第2のRデバイス17bは、表示画像のうちの赤色帯域の第2帯域成分に応じて、R光を偏光変調する。第2のRデバイス17bに入射したR光は、この第2のRデバイス17bに反射され、第2のR用ワイヤグリッド15bに戻る。第2のRデバイス17bにおいてP偏光に変調された成分は、第2のR用ワイヤグリッド15bを透過し、RGBダイクロプリズム13に一側面より入射する。
The S-polarized R light reflected by the second
また、R/Bクロスダイクロイックミラー14を経たB光は、45°に傾斜された第1のB用ワイヤグリッド20aに入射される。第1のB用ワイヤグリッド20aは、B光のうちのP偏光を透過する。第1のB用ワイヤグリッド20aを透過したP偏光のB光は、B光の波長に適合したリターダ(λ/4板)21aを経て、第1の青色用表示デバイスである第1のBデバイス22aに入射する。この第1のBデバイス22aは、LCOSデバイスである。この第1のBデバイス22aは、表示画像のうちの青色帯域の第1帯域成分に応じて、B光を偏光変調する。第1のBデバイス22aに入射したB光は、この第1のBデバイス22aに反射され、第1のB用ワイヤグリッド20aに戻る。第1のBデバイス22aにおいてS偏光に変調された成分(変調光)は、第1のB用ワイヤグリッド20aにより反射され、リレーレンズ23及びフィールドレンズ24を経て、45°に傾斜された第2のB用ワイヤグリッド20bに入射される。第2のB用ワイヤグリッド20bは、B光のうちのS偏光を反射する。なお、ここでは、B光は、第1のB用ワイヤグリッド20aを経ていることにより、ほぼS偏光成分のみとなっている。
The B light that has passed through the R / B cross
第2のB用ワイヤグリッド20bにより反射されたS偏光のB光は、B光の波長に適合したリターダ(λ/4板)21bを経て、第2の青色用表示デバイスである第2のBデバイス22bに入射する。この第2のBデバイス22bは、LCOSデバイスである。この第2のBデバイス22bは、表示画像のうちの青色帯域の第2帯域成分に応じて、B光を偏光変調する。第2のBデバイス22bに入射したB光は、この第2のBデバイス22bに反射され、第2のB用ワイヤグリッド20bに戻る。第2のBデバイス22bにおいてP偏光に変調された成分は、第2のB用ワイヤグリッド20bを透過し、RGBダイクロプリズム13に他側面より入射する。
The S-polarized B light reflected by the second
RGBダイクロプリズム13に3方向から入射されたR光、G光及びB光は、色合成され、このRGBダイクロプリズム13の前方に出射されて、結像レンズ系となる投射レンズ25に入射される。なお、RGBダイクロプリズム13と投射レンズ25との間には、第2のG用ワイヤグリッド8b、第2のR用ワイヤグリッド15b及び第2のB用ワイヤグリッド20bを透過するときに発生する収差補正をするウェッジガラス28と、表示画像のコントラストを確保するためのアナライザ(ワイヤグリッド)29とが挿入されている。RGBダイクロプリズム13からの出射光は、ウェッジガラス28及びアナライザ29を透過して、投射レンズ25に入射される。この投射レンズ25は、入射された照明光を、図示しないスクリーン上に投射し、結像させる。
The R light, G light, and B light incident on the RGB
この画像表示装置においては、波長選択性フィルタ4、G/RBダイクロイックミラー7及びR/Bクロスダイクロイックミラー14により分離された6原色の光に対応する画像信号が、各表示デバイス10a,10b,17a,17b,22a,22bに入力される。そして、光源1からの照明光は、色分解された後、R光の第1帯域及び第2帯域については、2枚のRデバイス17a,17bによって変調され、G光の第1帯域及び第2帯域については、2枚の第2のGデバイス10a,10bによって変調され、B光の第1帯域及び第2帯域については、2枚のBデバイス22a,22bによって変調される。したがって、この画像表示装置においては、同一のフレーム内において、黒表示の部分のみを光源光を絞った状態と同じく暗く表示することができる。すなわち、以下の式に示すように、表示画像のコントラスト(Total-Cont.)は、各表示デバイス10a,17a,22aによるコントラスト(RGBDevice-Cont.)と、対応する各表示デバイス10b,17b,22bによるコントラスト(R´G´B´Device-Cont.)とを乗算した値となる。
〔Total-Cont.〕=〔RGBDevice-Cont.〕×〔R´G´B´Device-Cont〕
In this image display device, image signals corresponding to light of six primary colors separated by the wavelength selective filter 4, the G / RB
[Total-Cont.] = [RGBDevice-Cont.] × [R′G′B′Device-Cont]
例えば、各表示デバイス10a,17a,22aによるコントラストが1000:1であり、対応する各表示デバイス10b,17b,22bによるコントラストも1000:1である場合には、表示画像のコントラストの向上は、以下のように、100万:1となる。
〔1000:1〕×〔1000:1〕=〔1000000:1〕
For example, when the contrast by each
[1000: 1] × [1000: 1] = [1000000: 1]
このように、この画像表示装置においては、人間の目のダイナミックレンジ(コントラスト範囲)とされている10万:1を超えるコントラストの画像を表示することが可能である。 Thus, in this image display device, it is possible to display an image having a contrast exceeding 100,000: 1, which is the dynamic range (contrast range) of the human eye.
そして、この画像表示装置においては、波長選択性フィルタ4、G/RBダイクロイックミラー7及びR/Bクロスダイクロイックミラー14により分離された6原色を用いて画像表示を行うため、色度図上において、これらの座標点を結んだ内側の色は全て再現することができる。
In this image display device, since the image display is performed using the six primary colors separated by the wavelength selective filter 4, the G / RB
図5は、本発明に係る画像表示装置において再現される色再現範囲を示す色度図である。 FIG. 5 is a chromaticity diagram showing a color reproduction range reproduced in the image display apparatus according to the present invention.
すなわち、本発明に係る画像表示装置においては、図5に示すように、青色帯域の第1帯域(例えば、450nm)、青色帯域の第2帯域(例えば、475nm)、緑色帯域の第1帯域(例えば、515nm)、緑色帯域の第2帯域(例えば、550nm)、赤色帯域の第1帯域(例えば、615nm)及び赤色帯域の第2帯域(例えば、650nm)によって囲まれる範囲の色の再現が可能である。なお、図5において、点線で囲んだ領域は、「デジタルシネマ」(DCIスペック)で規定されている色再現範囲である。本発明に係る画像表示装置における色再現範囲は、このDCIスペックで規定されている色再現範囲よりも十分に広いものとなっており、また、原色に黒(グレー)が混じることもなく、人の目が感じる色範囲(馬蹄図の範囲)をほぼ全てカバーしている。 That is, in the image display device according to the present invention, as shown in FIG. 5, a blue band first band (for example, 450 nm), a blue band second band (for example, 475 nm), and a green band first band (for example, 450 nm). For example, 515 nm), the second band of the green band (for example, 550 nm), the first band of the red band (for example, 615 nm), and the color of the range surrounded by the second band of the red band (for example, 650 nm) can be reproduced. It is. In FIG. 5, a region surrounded by a dotted line is a color reproduction range defined by “Digital Cinema” (DCI spec). The color reproduction range in the image display device according to the present invention is sufficiently wider than the color reproduction range defined by this DCI specification, and the primary color is not mixed with black (gray). It covers almost all the color range (the range of the horseshoe chart) that the eyes feel.
〔各デバイスの駆動の説明〕
前述した画像表示装置においては、各表示デバイス10a,10b,17a,17b,22a,22bの駆動は、表示画像において元の画像信号に要求されるγ特性や諧調精度(Bit精度)が確保されるように行うことが好ましい。
[Description of driving of each device]
In the image display device described above, the drive of each
そのため、各表示デバイス10a,10b,17a,17b,22a,22bにおける光変調度をGf(t)、Rf(t)、Bf(t)、G´f(t)、R´f(t)、B´f(t)とすると、スクリーンに投射されるRGB各色光は、各第1の表示デバイス10a,17a,22aの光変調度と対応する第2の表示デバイス10b,17b,22bの光変調度とを乗算したものとなる。すなわち、スクリーンに投射される赤色光の出力R、緑色光の出力G及び青色光の出力Bは、以下の式で表される。
〔出力R〕=Rf(t)・R´f(t)
〔出力G〕=Gf(t)・G´f(t)
〔出力B〕=Bf(t)・B´f(t)
Therefore, the optical modulation degree in each
[Output R] = Rf (t) · R′f (t)
[Output G] = Gf (t) · G′f (t)
[Output B] = Bf (t) · B′f (t)
液晶表示デバイス以外の、例えば、DLPデバイス等、リニアなVt特性(Voltage Transmission:S字カーブとも言う)を有する表示デバイスを使用した場合には、RGB各色について同じ式であらわされる。したがって、各第1の表示デバイス10a,17a,22aに対応する各第2の表示デバイス10b,17b,22bは、各第1の表示デバイス10a,17a,22aとほぼ同様に駆動すればよい。
When a display device having a linear Vt characteristic (Voltage Transmission: also referred to as an S-shaped curve) such as a DLP device other than the liquid crystal display device is used, the same expression is used for each of the RGB colors. Therefore, the
また、入力信号のビット(Bit)数についても、Rf(t)とR´f(t)、Gf(t)とG´f(t)、Bf(t)とB´f(t)のそれぞれの掛け算で考えればよいため、通常の8ビット信号(例えば、パソコンにおけるDVI出力等)を用いる場合には、Rf(t)について4ビット、R´f(t)について4ビットというように分けることが可能となる(G光及びB光についても同様である)。10ビットの信号を用いる場合には、5ビットづつ、16ビットの信号を用いる場合には、8ビットづつに分けることができ、各デバイスを駆動する出力回路のビット精度が低くても、高いビット精度、すなわち、高い諧調性を実現することができる。すなわち、各デバイスを8ビットのD/A出力信号で駆動した場合には、各色について16ビットの諧調を表現することができ、高い諧調性を有する画像を表示することができる。 The number of bits (Bit) of the input signal is also Rf (t) and R′f (t), Gf (t) and G′f (t), Bf (t) and B′f (t), respectively. Therefore, when using a normal 8-bit signal (for example, DVI output on a personal computer), Rf (t) is divided into 4 bits and R'f (t) is divided into 4 bits. (The same applies to G light and B light). When a 10-bit signal is used, it can be divided into 5 bits at a time, and when a 16-bit signal is used, it can be divided into 8 bits. Even if the bit accuracy of the output circuit that drives each device is low, a high bit Accuracy, that is, high gradation can be realized. That is, when each device is driven by an 8-bit D / A output signal, 16-bit gradation can be expressed for each color, and an image having high gradation can be displayed.
なお、表示デバイスとしてLCOSを使用した場合には、RGB各色光の波長に依ってVt特性が異なり、液晶分子を回転させ光変調を行うために必要とされる液晶駆動電圧のレベルが各色ごとで異なる。そのため、各第1の表示デバイス10a,17a,22a及び対応する各第2の表示デバイス10b,17b,22bにより変調されたRGB各色光の出カが、入力信号のγ特性に合うように、逆γ及び各デバイスのS字カーブ補正をも含めた補正を行うことが好ましい。
When LCOS is used as a display device, the Vt characteristic differs depending on the wavelength of each RGB color light, and the level of the liquid crystal drive voltage required for rotating the liquid crystal molecules to perform light modulation is different for each color. Different. Therefore, the output of each RGB color light modulated by each
図6は、本発明に係る画像表示装置の表示デバイスを駆動するための機能ブロック図である。 FIG. 6 is a functional block diagram for driving the display device of the image display apparatus according to the present invention.
この画像表示装置において、RGB各色の第1の表示デバイス10a,17a,22a及び対応する第2の表示デバイス10b,17b,22bを駆動させるには、図6に示すように、RGB各色光についての駆動信号に基づいて、各表示デバイス10a,17a,22a,10b,17b,22bの駆動信号を生成するようにする。
In this image display apparatus, in order to drive the
すなわち、図6に示すブロック図において、R光入力信号は、入力ブロック31に入力される。この入力ブロック31は、入力されたHDTV信号やコンビュータ信号を、後段のデジタル回路のためのLVDS信号として、ビット(Bit)をそろえて送る。
That is, in the block diagram shown in FIG. 6, the R optical input signal is input to the
次に、入力ブロック31を経た信号は、逆γブロック32に送られる。逆γブロック32は、HD入力信号等の2.2乗γのかかった信号を、以降のブロックでの演算をしやすくするため、一旦逆γをかけ、リニアガンマに戻す。
Next, the signal that has passed through the
逆γブロック32を経た信号は、画像処理ブロック33に送られる。画像処理ブロック33は、逆γブロック32でリニア信号に戻された信号について、種々の画像処理を行う。すなわち、画像処理ブロック33では、CGP(Computer Graphics Processor)、ブレンダリング、CP(Color Processor)等の処理を行う。
The signal that has passed through the
画像処理ブロック33を経た信号は、RVtブロック34に送られる。RVtブロック34は、RGB各色用の表示デバイスごとに異なるVt特性について、ルックアップテーブルを用いて逆補正する。
The signal that has passed through the
RVtブロック34を経た信号は、R−シェーディング(Shading)35に送られる。R−シェーディング35は、Rデバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
The signal that has passed through the
R−シェーディング35を経た信号は、RドライブD/Aコンバータ36に送られる。RドライブD/Aコンバータ36は、R−シェーディング35により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。RドライブD/Aコンバータ36は、第1のRデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the R-shading 35 is sent to the R drive D /
RドライブD/Aコンバータ36からのドライブ電圧は、第1のRデバイス17aに供給される。第1のRデバイス17aにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the R drive D /
同様に、G光入力信号は、入力ブロック41に入力され、逆γブロック42、画像処理ブロック43を経て、GVtブロック44に送られる。GVtブロック44を経た信号は、G−シェーディング(Shading)45、GドライブD/Aコンバータ46を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。GドライブD/Aコンバータ46は、第1のGデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
Similarly, the G light input signal is input to the
GドライブD/Aコンバータ46からのドライブ電圧は、第1のGデバイス10aに供給される。第1のGデバイス10aにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the G drive D /
また、同様に、B光入力信号は、入力ブロック51に入力され、逆γブロック52、画像処理ブロック53を経て、BVtブロック54に送られる。BVtブロック54を経た信号は、B−シェーディング(Shading)55、BドライブD/Aコンバータ56を経て、表示デバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換される。BドライブD/Aコンバータ56は、第1のBデバイスの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
Similarly, the B light input signal is input to the
BドライブD/Aコンバータ56からのドライブ電圧は、第1のBデバイス22aに供給される。第1のBデバイス22aにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the B drive D /
そして、画像処理ブロック33からの出力信号は、R´Vtブロック64にも送られる。R´Vtブロック64を経た信号は、R´−シェーディング(Shading)65に送られる。R´−シェーディング65は、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
The output signal from the
R´−シェーディング65を経た信号は、R´ドライブD/Aコンバータ66に送られる。R´ドライブD/Aコンバータ66は、R´−シェーディング65により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、第2のRデバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。R´ドライブD/Aコンバータ66は、第2のRデバイス17bの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the R′-shading 65 is sent to the R ′ drive D /
R´ドライブD/Aコンバータ66からのドライブ電圧は、第2のRデバイス17bに供給される。第2のRデバイス17bにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the R ′ drive D /
また、画像処理ブロック43からの出力信号は、G´Vtブロック74にも送られる。G´Vtブロック74を経た信号は、G´−シェーディング(Shading)75に送られる。G´−シェーディング75は、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
The output signal from the
G´−シェーディング75を経た信号は、G´ドライブD/Aコンバータ76に送られる。G´ドライブD/Aコンバータ76は、G´−シェーディング75により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、第2のGデバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。G´ドライブD/Aコンバータ76は、第2のGデバイス10bの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the G′-shading 75 is sent to the G ′ drive D /
G´ドライブD/Aコンバータ76からのドライブ電圧は、第2のGデバイス10bに供給される。第2のGデバイス10bにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the G ′ drive D /
さらに、画像処理ブロック53からの出力信号は、B´Vtブロック84にも送られる。B´Vtブロック84を経た信号は、B´−シェーディング(Shading)85に送られる。B´−シェーディング85は、デバイスに固有の面内ムラを補正するブロックである。
Further, the output signal from the
B´−シェーディング85を経た信号は、B´ドライブD/Aコンバータ86に送られる。B´ドライブD/Aコンバータ86は、B´−シェーディング85により表示デバイスに合わせて補正された信号を受け、第2のBデバイスの駆動に必要なドライブ信号に変換する。B´ドライブD/Aコンバータ86は、第2のBデバイス22bの駆動に必要なドライブ電圧を直接供給する。
The signal that has passed through the B′-shading 85 is sent to the B ′ drive D /
B´ドライブD/Aコンバータ86からのドライブ電圧は、第2のBデバイス22bに供給される。第2のBデバイス22bにおいては、ドライブ電圧を液晶セルに印加し、光源からの照明光を変調する。
The drive voltage from the B ′ drive D /
そして、GドライブD/Aコンバータ46からの同期信号が、フィルタ駆動回路87に送られる。このフィルタ駆動回路87は、駆動モータ88を制御し、画像信号の垂直周期に同期して、波長選択性フィルタ4を回転操作する。なお、波長選択性フィルタ4の回転を制御するための同期信号をGドライブD/Aコンバータ46から得ているのは、デバイス駆動の垂直周期と同期をとるためである。また、波長選択性フィルタ4の回転速度を検出し、フィードバック制御することにより、波長選択性フィルタ4が正確に回転されるようにすることが好ましい。
Then, the synchronization signal from the G drive D /
図7は、デバイス駆動信号と波長選択性フィルタの回転のタイミング関係を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing the timing relationship between the device drive signal and the rotation of the wavelength selective filter.
各表示デバイス10a,10b,17a,17b,22a,22bの駆動信号と波長選択性フィルタ4の回転のタイミング関係は、図7に示すように、波長選択性フィルタ4の第1の領域4aを照明光が透過しているときが、RGB各色の第1の表示デバイス10a,17a,22aの表示期間に相当し、第2の領域4bを照明光が透過しているときが、RGB各色の第2の表示デバイス10b,17b,22bの表示期間に相当する。
The drive signal of each
各表示デバイスに供給される画像信号は、図7中の波形2A+、2A−が各第1の表示デバイス10a,17a,22aに相当し、図7中の波形2B+、2B−が各第2の表示デバイス10b,17b,22bに相当している。各波形において正負が一組になっているのは、各表示デバイスをフィールド倍速で駆動しているためである。各表示デバイスをこのように駆動することにより、波長選択性フィルタ4の第1の領域4a及び第2の領域4bを透して、1フレーム期間の間に6原色の光を交互に投射することになり、前述したような広い色再現の画像を表示することが可能となる。
In the image signals supplied to the display devices, the waveforms 2A + and 2A− in FIG. 7 correspond to the
〔第2の実施の形態〕
図8は、本発明の第2の実施の形態における画像表示装置の構成を示す平面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the image display apparatus according to the second embodiment of the present invention.
そして、本発明に係る画像表示装置においては、前述の構成において、RGB各色の第1の表示デバイス10a,17a,22aに右目用画像の画像信号を入力し、RGB各色の第2の表示デバイス10b,17b,22bに左目用画像の画像信号を入力することにより、立体画像の表示を行うことができる。
In the image display apparatus according to the present invention, the image signal of the right eye image is input to the
この場合には、図8に示すように、投射レンズ25によりスクリーン26上に結像された画像を、前述した波長選択性フィルタ4と同様の分光透過特性を有する眼鏡27を透して観察する。この眼鏡27の右眼部は、波長選択性フィルタ4の第1の領域4aと同様の特性を有し、すなわち、赤色帯域の第1帯域、緑色帯域の第1帯域及び青色帯域の第1帯域を透過させる。また、この眼鏡27の左眼部は、波長選択性フィルタ4の第2の領域4bと同様の特性を有し、すなわち、赤色帯域の第2帯域、緑色帯域の第2帯域及び青色帯域の第2帯域を透過させる。
In this case, as shown in FIG. 8, the image formed on the
この場合にも、人間の色認識範囲に相当する広い色再現範囲が得られるとともに、人間の目のダイナミックレンジ(10万:1)以上の良好なコントラストの画像表示が可能である。また、この画像表示装置においては、左右の目に入るクロストークの比(完全消光比)の極めて低い立体画像表示を行うことができる。 Also in this case, a wide color reproduction range corresponding to the human color recognition range can be obtained, and an image display with a good contrast exceeding the dynamic range of human eyes (100,000: 1) can be performed. Further, in this image display device, it is possible to perform a stereoscopic image display with a very low ratio of crosstalk (complete extinction ratio) entering the left and right eyes.
1 光源
4 波長選択性フィルタ
7 G/RBダイクロイックミラー
10a 第1のGデバイス
10b 第2のGデバイス
13 RGBダイクロプリズム
14 R/Bクロスダイクロイックミラー
17a 第1のRデバイス
17b 第2のRデバイス
22a 第1のBデバイス
22b 第2のBデバイス
25 投射レンズ
26 スクリーン
27 眼鏡
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記光源からの照明光を赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域の成分に分解する色分解手段と、
前記色分解手段に入射される照明光、または、前記色分解手段を経た照明光について、赤色帯域、緑色帯域及び青色帯域のそれぞれを第1帯域と第2帯域とに時分割的に波長選択して透過させる少なくとも1つ以上の波長選択性フィルタと、
前記色分解手段及び前記波長選択性フィルタを経た赤色帯域の照明光が入射される第1の赤色用表示デバイスと、
前記第1の赤色用表示デバイスを経た赤色帯域の変調光が入射される第2の赤色用表示デバイスと、
前記色分解手段及び前記波長選択性フィルタを経た緑色帯域の照明光が入射される第1の緑色用表示デバイスと、
前記第1の緑色用表示デバイスを経た緑色帯域の変調光が入射される第2の緑色用表示デバイスと、
前記色分解手段及び前記波長選択性フィルタを経た青色帯域の照明光が入射される第1の青色用表示デバイスと、
前記第1の青色用表示デバイスを経た青色帯域の変調光が入射される第2の青色用表示デバイスと、
前記第2の赤色用表示デバイスを経た変調光、第2の緑色用表示デバイスを経た変調光及び第2の青色用表示デバイスを経た変調光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 A light source;
Color separation means for separating illumination light from the light source into red band, green band and blue band components;
For the illumination light incident on the color separation means or the illumination light that has passed through the color separation means, each of the red band, the green band, and the blue band is wavelength-selected into a first band and a second band in a time division manner. At least one wavelength selective filter that transmits the light;
A first red display device on which red band illumination light having passed through the color separation means and the wavelength selective filter is incident;
A second red display device into which the modulated light in the red band that has passed through the first red display device is incident;
A first green display device on which green band illumination light having passed through the color separation means and the wavelength selective filter is incident;
A second green display device to which the modulated light in the green band that has passed through the first green display device is incident;
A first blue display device on which illumination light in a blue band having passed through the color separation means and the wavelength selective filter is incident;
A second blue display device into which the modulated light in the blue band that has passed through the first blue display device is incident;
Color combining means for combining the modulated light that has passed through the second red display device, the modulated light that has passed through the second green display device, and the modulated light that has passed through the second blue display device;
An imaging lens system for imaging the modulated light that has passed through the color synthesis means;
An image display device comprising:
前記第2の赤色用表示デバイス、前記第2の緑色用表示デバイス及び前記第2の青色用表示デバイスに左目用画像の画像信号を入力し、
前記結像レンズ系により結像された画像を、赤色帯域の第1帯域、緑色帯域の第1帯域及び青色帯域の第1帯域を透過させる波長選択性フィルタと、赤色帯域の第2帯域、緑色帯域の第2帯域及び青色帯域の第2帯域を透過させる波長選択性フィルタとからなる眼鏡を透して観察することにより、立体画像の表示を行う
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 An image signal of a right eye image is input to the first red display device, the first green display device, and the first blue display device,
Input an image signal of a left-eye image to the second red display device, the second green display device, and the second blue display device;
A wavelength selective filter that transmits an image formed by the imaging lens system through a first band of a red band, a first band of a green band, and a first band of a blue band; and a second band of a red band, green The image display according to claim 1, wherein a stereoscopic image is displayed by observing through glasses comprising a wavelength selective filter that transmits the second band of the band and the second band of the blue band. apparatus.
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