JPH08129138A - Projection type image display device - Google Patents
Projection type image display deviceInfo
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- JPH08129138A JPH08129138A JP26791494A JP26791494A JPH08129138A JP H08129138 A JPH08129138 A JP H08129138A JP 26791494 A JP26791494 A JP 26791494A JP 26791494 A JP26791494 A JP 26791494A JP H08129138 A JPH08129138 A JP H08129138A
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- microlens
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は多数の微小ミラーにより
投写レンズに入射する光を選択して投写画像を得る空間
光変調装置であるデジタルマイクロミラーデバイス（以
下ＤＭＤ）を用いた投写型画像表示装置の構成に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type image display using a digital micromirror device (hereinafter referred to as DMD) which is a spatial light modulator for selecting light incident on a projection lens by a large number of micromirrors to obtain a projection image. The present invention relates to the configuration of the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来高解像、高輝度の大画面を提供する
装置には光源の光を変調することにより投写像を得るラ
イトバルブ方式が主流となっており、この中でシュリー
レン光学系を用いたもの、液晶を用いたもの、微小ミラ
ーを多数用いたものに大別できる。このうちシュリーレ
ン光学系を用いたものは変調手段の油膜への書き込みで
変調を行っているが、安定性、信頼性、装置の大きさの
点で問題があり市場が縮小しつつある。これに変わり液
晶を用いて入射光の偏光方向を変換することで変調を行
う方式は装置が小さくなり、かつ安定性がよく取扱いが
容易であることから市場を拡大しつつある。問題点して
は液晶面に入射する光の偏光成分は一方向に限定される
ため光利用率はこの時点で半分以下になってしまい、装
置全体での光利用率が上げられないという問題点があ
る。多数の微小ミラーからなるＤＭＤを用いた装置は液
晶以上の小型化を可能としたうえ、しかも偏光方向に依
存しない光変調を行うことができることから、液晶を用
いた装置の欠点であった光利用効率を上げることが可能
である。したがって今後商品化されれば大画面市場のか
なりの部分を占めることが可能であると考えられる。2. Description of the Related Art Conventionally, a light valve system, which obtains a projected image by modulating light from a light source, has been the mainstream for a device that provides a large screen with high resolution and high brightness. It can be roughly classified into those used, those using liquid crystal, and those using many micro mirrors. Among them, the one using the schlieren optical system performs modulation by writing to the oil film of the modulation means, but there are problems in stability, reliability, and size of the device, and the market is shrinking. On the other hand, the method of performing modulation by converting the polarization direction of incident light using liquid crystal is expanding the market because the device is small, stable and easy to handle. The problem is that since the polarization component of the light incident on the liquid crystal surface is limited to one direction, the light utilization rate is less than half at this point, and the light utilization rate of the entire device cannot be increased. There is. A device using a DMD composed of a large number of micromirrors can be made smaller than a liquid crystal, and can perform optical modulation independent of the polarization direction. It is possible to increase efficiency. Therefore, if it is commercialized in the future, it will be possible to occupy a large part of the large screen market.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしＤＭＤを投写型
画像表示装置に用いるにあたり問題点がある。ＤＭＤの
構造を示す図３において、ＤＭＤは制御可能な素子個々
に反射面としてのミラー部１９を持っており、ここに入
射してくる光は有効に用いることができるが、ヒンジ部
分１８、ミラー部１９の端部、制御可能な素子間の隙間
に入射する光は迷光となり、その一部が投写レンズに入
射することでコントラストを著しく低下させる。もしく
は不要光が吸収され、熱に変わることで信頼性を低下さ
せる一因になることは明かである。However, there is a problem in using the DMD in the projection type image display device. In FIG. 3 showing the structure of the DMD, the DMD has a mirror portion 19 as a reflecting surface for each controllable element, and the light incident on this can be effectively used. The light that enters the ends of the portion 19 and the gap between the controllable elements becomes stray light, and a part of it enters the projection lens, which significantly reduces the contrast. Alternatively, it is obvious that unnecessary light is absorbed and converted into heat, which is one of the causes of reducing reliability.
【０００４】本発明は上記問題を解決するもので、画像
表示素子にＤＭＤを用いたときに光利用率を向上できる
投写型画像表示装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a projection type image display device which can improve the light utilization rate when a DMD is used for an image display element.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の投写型画像表示装置は、第一の光軸に沿っ
てランダム偏光光が入射するよう設けられた照明手段
と、第一の光軸上に配置され入射側に反射面を備えアレ
イとなって配置された複数の制御可能な素子を有する空
間光変調装置と、第二の光軸上の投写レンズと前記空間
光変調装置間に配置されたマイクロレンズアレイからな
り、前記空間光変調装置の制御可能な素子は、２θの角
度をもって入射してきた入射光の一部を第二の光軸に沿
う個々の出射光として提供するため空間光変調装置に対
して下ろした垂直に対し第一の光軸側にθ傾いた第一の
状態と、空間光変調装置基盤に対して下ろした垂線に対
し傾かないで２θだけ第一の光軸方向とは逆方向に傾い
た第三の光軸に沿う方向に反射することで第二の光軸に
沿う光を提供しない第二の状態を個々にかつ同時に制御
可能であり、前記マイクロレンズアレイ上の個々のマイ
クロレンズの光軸は第一の光軸と成す角をθ１、第三の
光軸と成す角をθ２としたときθ１＝θ２＝２θの関係
をほぼ満足し、さらに前記空間光変調装置の制御可能な
素子の反射面と前記マイクロレンズアレイの空間光変調
装置側の面との前記第二の光軸上での距離をｌとしたと
き、前記マイクロレンズの前記第一、第二、第三の光軸
を含む平面上でのピッチｐは以下の関係を満足している
ことを特徴としたものである。In order to solve the above-mentioned problems, a projection type image display apparatus of the present invention comprises an illumination means provided so that randomly polarized light is incident along a first optical axis, A spatial light modulator having a plurality of controllable elements arranged on one optical axis and having a reflecting surface on the incident side and arranged in an array, a projection lens on the second optical axis, and the spatial light modulator. The controllable element of the spatial light modulator comprises microlens arrays arranged between the devices and provides a part of the incident light incident at an angle of 2θ as individual emitted light along the second optical axis. In order to achieve this, the first state is inclined by θ toward the first optical axis with respect to the vertical direction with respect to the vertical direction with respect to the spatial light modulator, and 2θ is first without being inclined with respect to the perpendicular line with respect to the substrate of the spatial light modulator. Along the third optical axis that is tilted in the direction opposite to the optical axis of It is possible to individually and simultaneously control the second state in which the light along the second optical axis is not provided by reflecting on the optical axis of each microlens on the microlens array and the first optical axis. When the angle formed is θ1 and the angle formed with the third optical axis is θ2, the relationship of θ1 = θ2 = 2θ is substantially satisfied, and the reflective surface of the controllable element of the spatial light modulator and the microlens array are When the distance from the surface on the spatial light modulator side on the second optical axis is l, the pitch p on the plane including the first, second and third optical axes of the microlens is It is characterized by satisfying the following relationships.
【０００６】ｐ＝（ｌｔａｎ２θ）／ｎ 但しｎは任意の整数である。 この構成において前記マイクロレンズアレイは次のよう
な構成が考えられる。 １）複数の凸面からなる面と、平面とからなる面とで構
成される。 ２）複数の凸面からなる２面から構成される。 ３）複数の屈折率分布型レンズから構成される。P = (ltan2θ) / n where n is an arbitrary integer. In this structure, the microlens array may have the following structure. 1) A surface composed of a plurality of convex surfaces and a surface composed of a flat surface. 2) It is composed of two surfaces composed of a plurality of convex surfaces. 3) It is composed of a plurality of gradient index lenses.
【０００７】また、前記マイクロレンズアレイと前記空
間光変調装置の間には、マイクロレンズで集光され前記
マイクロレンズに対応した空間光変調装置の制御可能な
素子個々の反射面に入射する光と、前記第一、第二の状
態にある空間光変調装置の制御可能な素子個々の反射面
から出射されて対応するマイクロレンズに入射する光を
透過するための開口部を備えた光吸収材からなる絞りが
設けられたものである。Further, between the microlens array and the spatial light modulator, there is light which is condensed by the microlens and is incident on the reflecting surface of each controllable element of the spatial light modulator corresponding to the microlens. , A controllable element of the spatial light modulator in the first and second states, from a light absorbing material having an opening for transmitting light emitted from each reflecting surface and incident on a corresponding microlens A diaphragm is provided.
【０００８】ここで前記絞りが前記マイクロレンズアレ
イの空間光変調装置側の面上に形成されており、また、
前記マイクロレンズアレイの面上には反射防止膜が設け
られたものである。Here, the diaphragm is formed on the surface of the microlens array on the side of the spatial light modulator, and
An antireflection film is provided on the surface of the microlens array.
【０００９】[0009]
【作用】上記構成により、照明装置から照射された光は
マイクロレンズによりＤＭＤの素子上の反射面に集光さ
れ、ここで素子上の反射面がＤＭＤ基盤に対して下ろし
た垂線に対し入射してきた第一の光軸側にθなる角度を
持って傾いた場合には反射面に入射した光は第二の光軸
に沿って反射され、マイクロレンズ開口部に入射し、マ
イクロレンズを透過後に投写レンズに導かれることでこ
の部分は投写像において白表示となる。一方素子上の反
射面がＤＭＤ基盤に対して下ろした垂線に対し傾いてい
ない場合には反射面に入射した光はＤＭＤ基盤に対して
下ろした垂線に対し２θだけ第一の光軸方向とは逆方向
に傾いた第三の光軸に沿って反射され、光はマイクロレ
ンズ開口部に入射するが第二の光軸に沿った投写レンズ
には導かれないために黒表示となる。With the above structure, the light emitted from the illuminating device is condensed by the microlens on the reflecting surface on the element of the DMD, and the reflecting surface on the element is incident on the perpendicular line lowered with respect to the DMD substrate. When tilted at an angle of θ to the first optical axis side, the light incident on the reflecting surface is reflected along the second optical axis, enters the microlens opening, and after passing through the microlens. By being guided to the projection lens, this portion becomes white display in the projected image. On the other hand, when the reflecting surface on the device is not inclined with respect to the perpendicular drawn to the DMD substrate, the light incident on the reflecting surface is 2θ with respect to the perpendicular drawn to the DMD substrate. Reflected along the third optical axis tilted in the opposite direction, the light enters the microlens aperture, but is not guided to the projection lens along the second optical axis, resulting in black display.
【００１０】ここでＤＭＤへ入射前にマイクロレンズに
より入射光を集光せしめることで素子の反射面以外の部
分に入射してコントラスト低下、発熱の原因になる有害
光を除去できると同時に照明装置からの光を有効に使
え、したがって、同じ照明装置を用いても明るい投写像
を提供することができる。By collecting the incident light with a microlens before entering the DMD, it is possible to remove harmful light that is incident on a portion other than the reflection surface of the element and causes contrast deterioration and heat generation. Light can be effectively used, and therefore a bright projection image can be provided even with the same illumination device.
【００１１】また、前記マイクロレンズアレイと前記空
間光変調装置の間に複数の開口部を備えた光吸収材から
なる絞りを設けることにより、マイクロレンズで集光し
きれなかった光線がＤＭＤの素子の反射面以外の部分に
入射して画質劣化が生じることを防ぐことができる。ま
た素子の反射面で反射された後の光でマイクロレンズに
入射しきれない光は絞りで吸収することになり、再度Ｄ
ＭＤ側に戻り迷光となって画質劣化を引き起こすことを
防ぐことができる。Further, by providing a diaphragm made of a light absorbing material having a plurality of openings between the microlens array and the spatial light modulator, the light rays which cannot be completely condensed by the microlens are DMD elements. It is possible to prevent the image quality from being deteriorated by being incident on a portion other than the reflection surface of the. Also, the light after being reflected by the reflecting surface of the element, which cannot be fully incident on the microlens, is absorbed by the diaphragm, and D
It is possible to prevent returning to the MD side and causing stray light to cause deterioration of image quality.
【００１２】ここで前記絞りをマイクロレンズアレイの
空間光変調装置側の面上に形成することで構成を容易に
し、マイクロレンズと絞り開口部の位置関係を厳密に合
わせ易い。さらに前記マイクロレンズアレイの面上には
反射防止膜が設けられていることによりマイクロレンズ
を設けることで生じる表面反射による画質劣化、光損失
を抑えることができることは言うまでもない。By forming the diaphragm on the surface of the microlens array on the side of the spatial light modulator, the structure is facilitated, and the positional relationship between the microlens and the diaphragm opening can be easily adjusted exactly. Further, it is needless to say that since the antireflection film is provided on the surface of the microlens array, image quality deterioration and light loss due to surface reflection caused by providing the microlens can be suppressed.
【００１３】[0013]
【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。図１に本発明の一実施例の投写型画像表示装置の
構成図を示す。図１において、１は光源装置を示し、光
源２と、この光源２から発せられる光をその開口方向に
出射するよう設けられた楕円鏡３とからなる。光源装置
１から出射された光はコリメーターレンズ４により平行
光に近く集光され、紫外線カットフィルター５により紫
外成分を除去される。その後さらに光軸６に対し斜めに
設けられたコールドミラー７により光源２から出射され
た光のうち赤外成分が除去されることで可視成分だけに
なり、この光は第一の光軸９に沿ってマイクロレンズ８
よりなるマイクロレンズアレイ１０にそれぞれのマイク
ロレンズ８の光軸から２θの角度を持つよう入射され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a projection type image display device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source device, which is composed of a light source 2 and an elliptic mirror 3 provided so as to emit light emitted from the light source 2 in the opening direction thereof. The light emitted from the light source device 1 is condensed into parallel light by the collimator lens 4 and the ultraviolet component is removed by the ultraviolet cut filter 5. After that, the infrared component is removed from the light emitted from the light source 2 by the cold mirror 7 provided obliquely with respect to the optical axis 6 to become only the visible component, and this light is transmitted to the first optical axis 9. Along the micro lens 8
Is made incident on the microlens array 10 made of the above so as to have an angle of 2θ from the optical axis of each microlens 8.
【００１４】マイクロレンズアレイ１０を透過した光は
空間光変調装置であるデジタルマイクロミラーデバイス
（ＤＭＤ）１１上の後に述べる第一の状態と第二の状態
とに制御可能な素子上の反射面に集光される。第一の状
態にある素子１２ａに集光され素子上の反射面で反射さ
れた光は、マイクロレンズアレイ１０の入射してきたと
きに透過してきたマイクロレンズ８ａとは異なるレンズ
であるマイクロレンズ８ｂを経て投写レンズ１３に入射
する。また第二の状態にある素子１２ｂに集光され素子
上の反射面で反射された光は、マイクロレンズアレイ１
０のマイクロレンズ８ｃを経て装置外へ除かれる。The light transmitted through the microlens array 10 is reflected on a reflecting surface on an element which can be controlled to a first state and a second state described later on a digital micromirror device (DMD) 11 which is a spatial light modulator. Collected. The light focused on the element 12a in the first state and reflected by the reflecting surface on the element passes through the microlens 8b, which is a lens different from the microlens 8a that has been transmitted when the microlens array 10 is incident. The light then enters the projection lens 13. Further, the light condensed on the element 12b in the second state and reflected by the reflecting surface on the element is the microlens array 1
It is removed to the outside of the device through the microlens 8c of 0.
【００１５】この投写レンズ１３の入射側には投写レン
ズ絞り１４が備えられており、有害光の投写レンズ１３
への入射による投写像のコントラスト低下を抑えてい
る。投写レンズ１３に入射した光はスクリーン１５に投
射され、投写像を得る。A projection lens diaphragm 14 is provided on the incident side of the projection lens 13, and the projection lens 13 for harmful light is provided.
The reduction in contrast of the projected image due to incidence on the The light incident on the projection lens 13 is projected on the screen 15 to obtain a projected image.
【００１６】このようにしてＤＭＤ上の素子の状態を制
御することにより白黒表示ができることから、素子を２
次元に（面状に）配置して投写レンズ１３に入射する
か、あるいは一次元に（線状に）配置した素子を素子の
配列方向と直角な方向に相対位置を高速で変化させて投
射レンズ１３に入射することで２次元の投写像を得るこ
とができる。Since black and white display can be performed by controlling the state of the element on the DMD in this way,
The projection lens is arranged three-dimensionally (planarly) and is incident on the projection lens 13, or the elements arranged one-dimensionally (linearly) are changed in relative direction at a high speed in a direction perpendicular to the arrangement direction of the projection lens. A two-dimensional projection image can be obtained by making the light incident on 13.
【００１７】ここで本実施例の特徴を明確にするために
ＤＭＤの動作原理について、ＤＭＤの構成説明用の断面
図である図２、ＤＭＤ反射面の構成説明用の斜視図であ
る図３を用いて簡単に説明する。ＤＭＤは基盤１６上に
ポスト１７が立てられ、ここにヒンジ１８に対角の位置
にある角が支持されて反射面としてのミラー部１９が形
成されている。このミラー部１９に対応する基盤１６上
にはヒンジ１８が支持している対角線を挟む位置にプラ
ス電位にあるアドレス電極２０ａとマイナス電位にある
アドレス電極２０ｂが配置されている。Here, in order to clarify the features of the present embodiment, regarding the operation principle of the DMD, FIG. 2 is a sectional view for explaining the structure of the DMD and FIG. 3 is a perspective view for explaining the structure of the DMD reflecting surface. A brief description will be given by using. In the DMD, a post 17 is erected on a base 16, and a hinge 18 supports a corner at a diagonal position to form a mirror portion 19 as a reflecting surface. An address electrode 20a having a positive potential and an address electrode 20b having a negative potential are arranged on the substrate 16 corresponding to the mirror portion 19 at positions sandwiching a diagonal line supported by the hinge 18.
【００１８】したがってミラー部１９にマイナス電位が
加えられるとプラス電位にあるアドレス電極２０ａ側に
ヒンジ１８を軸にして傾く。またミラー部１９にプラス
電位が加えられるとこの逆方向に傾くことは言うまでも
ない。このような構成を画像表示に必要な数だけ構成す
ることで画像表示装置の空間光変調装置として用いるこ
とができる。Therefore, when a negative potential is applied to the mirror portion 19, the mirror 18 tilts toward the address electrode 20a side having a positive potential with the hinge 18 as an axis. Needless to say, when a positive potential is applied to the mirror section 19, it tilts in the opposite direction. The spatial light modulator of the image display device can be used by configuring such a structure as many as necessary for image display.
【００１９】このような原理に基づいて画像表示を行う
ことからＤＭＤは従来よりの入射する光のうち片方の偏
光方向のみを利用していたライトバルブ方式の主流であ
るツイストネマティック液晶などに比べて光利用率をお
よそ倍に改善することができる。Since the image display is performed based on such a principle, the DMD is compared with the conventional twisted nematic liquid crystal of the light valve system which utilizes only one polarization direction of incident light. The light utilization rate can be improved approximately twice.
【００２０】ただしＤＭＤにおいて有効に利用できる光
はミラー部１９に入射した光のみで、ミラー部とミラー
部の間隙、ミラー部の端部、ポスト１７、ヒンジ１８な
どに入射した光は乱反射してコントラストの低下を招い
たり、吸収されて熱となって信頼性の低下の原因とな
る。However, the only light that can be effectively used in the DMD is the light that has entered the mirror portions 19, and the light that has entered the gap between the mirror portions, the ends of the mirror portions, the post 17, the hinge 18, etc., is diffusely reflected. This causes a decrease in contrast or is absorbed and becomes heat, which causes a decrease in reliability.
【００２１】これら問題点に鑑み、本実施例においては
図４にあるように、ＤＭＤ素子のミラー部１９は入射光
を第二の光軸２１に沿う個々の出射光として提供するよ
うにＤＭＤ１１基盤に対して下ろした垂線に対し入射し
てきた第一の光軸９側にθ傾いた第一の状態にあるミラ
ー部１２ａと、ＤＭＤ１１基盤に対して下ろした垂線に
対し傾かないで、２θだけ第一の光軸９方向とは逆方向
に傾いた第三の光軸２２に沿う方向に反射することで第
二の光軸２１に沿う光を提供しない第二の状態にあるミ
ラー部１２ｂに対し、マイクロレンズアレイ１０を形成
する個々のマイクロレンズ８の光軸は第一の光軸９と成
す角をθ１、第三の光軸２２と成す角をθ２としたとき
以下の関係をほぼ満足するように構成されている。In view of these problems, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the mirror section 19 of the DMD element provides the DMD 11 substrate so that the incident light is provided as individual outgoing light along the second optical axis 21. The mirror portion 12a in the first state inclining to the side of the first optical axis 9 that is incident on the vertical line that is lowered with respect to the vertical line and the vertical line that is dropped with respect to the DMD 11 substrate are not inclined by 2θ. With respect to the mirror portion 12b in the second state that does not provide the light along the second optical axis 21 by reflecting in the direction along the third optical axis 22 that is tilted in the direction opposite to the direction of the first optical axis 9. , The optical axes of the individual microlenses 8 forming the microlens array 10 substantially satisfy the following relationship when the angle formed with the first optical axis 9 is θ1 and the angle formed with the third optical axis 22 is θ2. Is configured.
【００２２】θ１＝θ２＝２θ このように構成することでマイクロレンズアレイ１０に
入射する角度をもっとも小さく設定でき、コサイン４乗
則により透過する光量が減衰することを最小限に抑える
ことができる。Θ1 = θ2 = 2θ With such a configuration, the angle of incidence on the microlens array 10 can be set to be the smallest, and attenuation of the amount of light transmitted by the cosine fourth law can be minimized.
【００２３】またさらにＤＭＤ素子のミラー部１９とマ
イクロレンズアレイ１０のＤＭＤ側の面との第二の光軸
２１上での距離をｌとしたとき、マイクロレンズ８の第
一の光軸９、第二の光軸２１、第三の光軸２２を含む平
面上でのピッチｐは以下の関係を満足するように構成さ
れている。Further, when the distance on the second optical axis 21 between the mirror portion 19 of the DMD element and the surface of the microlens array 10 on the DMD side is l, the first optical axis 9 of the microlens 8, The pitch p on the plane including the second optical axis 21 and the third optical axis 22 is configured to satisfy the following relationship.
【００２４】ｐ＝（ｌｔａｎ２θ）／ｎ 但しｎは任意の整数である。 これにより第一の光軸９、第二の光軸２１、第三の光軸
２２とマイクロレンズアレイ１０の交点にはマイクロレ
ンズ開口部が配置されることになり、したがって、ＤＭ
Ｄ素子のミラー部１９に効率よく集光された後、ＤＭＤ
素子のミラー部１９に反射された後効率よくマイクロレ
ンズアレイ１０から出射させることができる。P = (ltan2θ) / n where n is an arbitrary integer. As a result, the microlens aperture is arranged at the intersection of the first optical axis 9, the second optical axis 21, the third optical axis 22 and the microlens array 10, and therefore DM
After the light is efficiently focused on the mirror portion 19 of the D element, the DMD
The light can be efficiently emitted from the microlens array 10 after being reflected by the mirror portion 19 of the element.
【００２５】図４の実施例においてマイクロレンズ８は
平凸レンズであるが、図５にあるように両凸のレンズで
も構成可能である。さらにこれらレンズは図６にあるよ
うに屈折率分布型レンズからなるマイクロレンズアレイ
２４でも同様な効果が期待できる。In the embodiment shown in FIG. 4, the microlens 8 is a plano-convex lens, but it can be constructed with a biconvex lens as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 6, the same effect can be expected with the microlens array 24 made of a gradient index lens.
【００２６】また、図４の構成において、図７にあるよ
うにマイクロレンズアレイ１０とＤＭＤ１１の間に複数
の開口部を備えた光吸収材からなるマイクロレンズ絞り
２５を設けることにより、マイクロレンズで集光しきれ
なかった光線がＤＭＤの素子のミラー部１９以外に入射
して画質を劣化させることを防ぐことができる。またミ
ラー部１９で反射された後の光でマイクロレンズに入射
しきれない光はこのマイクロレンズ絞り２５で吸収する
ことになり、再度ＤＭＤ側に戻り迷光となって画質劣化
を引き起こすことを防ぐことができる。Further, in the configuration of FIG. 4, a microlens diaphragm 25 made of a light absorbing material having a plurality of openings is provided between the microlens array 10 and the DMD 11 as shown in FIG. It is possible to prevent the light rays that cannot be condensed completely from entering the portions other than the mirror portion 19 of the DMD element to deteriorate the image quality. Further, the light reflected by the mirror portion 19 and which cannot be fully incident on the microlens is absorbed by the microlens diaphragm 25, and it is prevented from returning to the DMD side again and becoming stray light to cause image quality deterioration. You can
【００２７】ここで前記絞りを図８にあるようにマイク
ロレンズアレイ１０のＤＭＤ１１側の面上に形成するこ
とで構成を容易にし、マイクロレンズ８とマイクロレン
ズ絞り２５の開口部の位置関係を厳密に合わせ易い。ま
た図９にあるようにマイクロレンズ絞り２５はＤＭＤ１
１側の面２６は光を吸収する機能が必要であるが、ＤＭ
Ｄ１１側の反対側の面２７は光を除去する機能があれば
良いことから光を反射する機能を持つ材質から構成して
も同様の効果が果たせる上に強い光が入射して吸収した
光が熱になって信頼性を低下せしめることを防ぐことが
できる。Here, the diaphragm is formed on the surface of the microlens array 10 on the DMD 11 side as shown in FIG. 8 to facilitate the construction, and the positional relationship between the microlens 8 and the opening of the microlens diaphragm 25 is strictly controlled. Easy to match. Further, as shown in FIG. 9, the microlens diaphragm 25 has the DMD 1
The surface 26 on the first side needs to have a function of absorbing light.
Since the surface 27 on the opposite side to the D11 side only needs to have a function of removing light, the same effect can be achieved even if it is made of a material having a function of reflecting light, and strong light is incident and absorbed. It is possible to prevent the reliability from being lowered due to heat.
【００２８】さらに前記マイクロレンズアレイ１０の面
上には反射防止膜が設けられていることによりマイクロ
レンズを設けることで生じる表面反射による画質劣化、
光損失を抑えることができることは言うまでもない。Further, since an antireflection film is provided on the surface of the microlens array 10, image quality deterioration due to surface reflection caused by providing the microlens,
It goes without saying that light loss can be suppressed.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の制
御可能な素子を有するデジタルマイクロミラーデバイス
を空間光変調装置として用いた画像表示装置において、
素子の反射面以外の部分に入射してコントラスト低下、
発熱の原因になる有害光を除去できると同時に照明装置
からの光を有効に使うことができ、したがって光利用率
を向上させることで同じ照明装置を用いても明るい投写
像を提供することができる。As described above, according to the present invention, in an image display apparatus using a digital micromirror device having a plurality of controllable elements as a spatial light modulator,
Contrast is reduced by entering the part other than the reflective surface of the element,
It is possible to remove harmful light that causes heat generation and at the same time effectively use light from the lighting device. Therefore, by improving the light utilization rate, a bright projection image can be provided even with the same lighting device. .
【００３０】また、マイクロレンズに入射する入射角を
最小に抑えることでコサイン４乗則による損失を小さく
構成できる。さらに、マイクロレンズアレイと空間光変
調装置の間に絞りを設けることで有害光の発生を防いで
高コントラストな画像を提供できるだけでなく、熱の発
生を防いで信頼性の向上を図ることができる。Further, by minimizing the angle of incidence on the microlens, the loss due to the cosine fourth law can be reduced. Further, by providing a diaphragm between the microlens array and the spatial light modulator, not only can harmful light be prevented from being generated and a high-contrast image can be provided, but also heat can be prevented and reliability can be improved. .
【図１】本発明の一実施例の投写型画像表示装置を示す
構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection-type image display device according to an embodiment of the present invention.
【図２】同実施例の投写型画像表示装置によるＤＭＤの
構成説明用の断面図FIG. 2 is a sectional view for explaining the configuration of a DMD according to the projection type image display device of the embodiment.
【図３】同実施例の投写型画像表示装置によるＤＭＤ反
射面の構成説明用の斜視図FIG. 3 is a perspective view for explaining the configuration of a DMD reflecting surface of the projection type image display device of the embodiment.
【図４】同実施例の投写型画像表示装置においてＤＭＤ
に対するマイクロレンズアレイの配置説明図FIG. 4 shows a DMD in the projection type image display device of the same embodiment.
Of the microlens array
【図５】同実施例の投写型画像表示装置においてマイク
ロレンズアレイの他の例を示す図FIG. 5 is a diagram showing another example of the microlens array in the projection type image display device of the embodiment.
【図６】同実施例の投写型画像表示装置においてマイク
ロレンズアレイのさらに他の例を示す図FIG. 6 is a view showing still another example of the microlens array in the projection type image display device of the embodiment.
【図７】同実施例の投写型画像表示装置においてマイク
ロレンズ絞りを用いた構成の配置説明図FIG. 7 is a layout explanatory view of a configuration using a microlens diaphragm in the projection type image display apparatus of the embodiment.
【図８】同実施例の投写型画像表示装置においてマイク
ロレンズ絞りを用いた構成の他の配置説明図FIG. 8 is another layout explanatory diagram of the configuration using the microlens diaphragm in the projection type image display apparatus of the embodiment.
【図９】同実施例の投写型画像表示装置においてマイク
ロレンズ絞りを用いた構成のさらに他の配置説明図FIG. 9 is still another layout explanatory view of the configuration using the microlens diaphragm in the projection type image display apparatus of the embodiment.
１ 光源装置 ２ 光源 ３ 反射鏡 ４ コリメーターレンズ ５ 紫外線カットフィルター ６ 光軸 ７ コールドミラー ８、８ａ〜８ｃ マイクロレンズ ９ 第一の光軸 １０ マイクロレンズアレイ １１ デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ） １２ａ 第一の状態にあるＤＭＤ素子 １２ｂ 第二の状態にあるＤＭＤ素子 １３ 投写レンズ １４ 投写レンズ絞り １５ スクリーン １６ ＤＭＤ基盤 １７ ポスト １８ ヒンジ １９ ミラー部 ２０ａ プラス電位にあるアドレス電極 ２０ｂ マイナス電位にあるアドレス電極 ２１ 第二の光軸 ２２ 第三の光軸 ２３ 両面凸のマイクロレンズからなるマイクロレンズ
アレイ ２４ 屈折率分布型レンズからなるマイクロレンズアレ
イ ２５ マイクロレンズ絞り ２６ マイクロレンズ絞りのＤＭＤ側の面 ２７ マイクロレンズ絞りのＤＭＤと反対側の面1 Light Source Device 2 Light Source 3 Reflector 4 Collimator Lens 5 Ultraviolet Cut Filter 6 Optical Axis 7 Cold Mirror 8, 8a-8c Microlens 9 First Optical Axis 10 Microlens Array 11 Digital Micromirror Device (DMD) 12a First DMD element 12b in the second state DMD element in the second state 13 Projection lens 14 Projection lens diaphragm 15 Screen 16 DMD substrate 17 Post 18 Hinge 19 Mirror section 20a Address electrode at positive potential 20b Address electrode at negative potential 21st Second optical axis 22 Third optical axis 23 Microlens array consisting of microlenses convex on both sides 24 Microlens array consisting of gradient index lens 25 Microlens diaphragm 26 Surface of DMD side of microlens diaphragm 27 Microlens DMD opposite side of the diaphragm's
Claims (7)
射するよう設けられた照明手段と、第一の光軸上に配置
され入射側に反射面を備えアレイとなって配置された複
数の制御可能な素子を有する空間光変調装置と、第二の
光軸上の投写レンズと前記空間光変調装置間に配置され
たマイクロレンズアレイからなり、 前記空間光変調装置の制御可能な素子は、２θの角度を
もって入射してきた入射光の一部を第二の光軸に沿う個
々の出射光として提供するため空間光変調装置基盤に対
して下ろした垂直に対し第一の光軸側にθ傾いた第一の
状態と、空間光変調装置基盤に対して下ろした垂線に対
して傾かないで２θだけ第一の光軸方向とは逆方向に傾
いた第三の光軸に沿う方向に入射光を反射することで第
二の光軸に沿う光を提供しない第二の状態を個々にかつ
同時に制御可能であり、前記マイクロレンズアレイ上の
個々のマイクロレンズの光軸は第一の光軸と成す角をθ
１、第三の光軸と成す角をθ２としたとき以下の関係を
ほぼ満足し、 θ１＝θ２＝２θ さらに前記空間光変調装置の制御可能な素子の反射面と
前記マイクロレンズアレイの空間光変調装置側の面との
前記第二の光軸上での距離をｌとしたとき、前記マイク
ロレンズの前記第一、第二、第三の光軸を含む平面上で
のピッチｐは以下の関係を満足していることを特徴とす
る投写型画像表示装置。 ｐ＝（ｌｔａｎ２θ）／ｎ 但しｎは任意の整数である。1. An array comprising illumination means provided so that randomly polarized light is incident along a first optical axis, and a reflecting surface disposed on the first optical axis on the incident side and arranged in an array. A spatial light modulator having a plurality of controllable elements, a microlens array arranged between a projection lens on a second optical axis and the spatial light modulator, and the controllable element of the spatial light modulator Is for providing a part of the incident light incident at an angle of 2θ as individual outgoing light along the second optical axis, to the first optical axis side with respect to the vertical lowered with respect to the spatial light modulator substrate. In the first state tilted by θ and in the direction along the third optical axis tilted in the opposite direction to the first optical axis direction by 2θ without tilting with respect to the perpendicular drawn to the substrate of the spatial light modulator. A second shape that does not provide light along the second optical axis by reflecting incident light. The are individually and simultaneously controllable, the angle formed between the first optical axis optical axis of each microlens on the microlens array θ
1. When the angle formed with the third optical axis is θ2, the following relationship is substantially satisfied, and θ1 = θ2 = 2θ Further, the reflective surface of the controllable element of the spatial light modulator and the spatial light of the microlens array. When the distance on the second optical axis from the surface on the modulator side is l, the pitch p on the plane including the first, second, and third optical axes of the microlens is as follows. A projection type image display device characterized by satisfying the relationship. p = (ltan2θ) / n where n is an arbitrary integer.
なる面と、平面とからなる面とで構成されていることを
特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。2. The projection type image display device according to claim 1, wherein the microlens array is composed of a surface composed of a plurality of convex surfaces and a surface composed of a flat surface.
なる２面から構成されていることを特徴とする請求項１
記載の投写型画像表示装置。3. The microlens array is composed of two surfaces composed of a plurality of convex surfaces.
The described projection-type image display device.
布型レンズを有する面から構成されていることを特徴と
する請求項１記載の投写型画像表示装置。4. The projection type image display device according to claim 1, wherein the microlens array is composed of a surface having a plurality of gradient index lenses.
の間には、マイクロレンズで集光され前記マイクロレン
ズに対応した空間光変調装置の制御可能な素子個々の反
射面に入射する光と、前記第一、第二の状態にある空間
光変調装置の制御可能な素子個々の反射面から出射され
て対応するマイクロレンズに入射する光を透過するため
の開口部を備えた光吸収材からなる絞りが設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装
置。5. Light between the microlens array and the spatial light modulator, which is condensed by the microlens and is incident on the reflecting surface of each controllable element of the spatial light modulator corresponding to the microlens, A controllable element of the spatial light modulator in the first and second states A diaphragm made of a light-absorbing material having an opening for transmitting light emitted from each reflective surface of each controllable element and incident on a corresponding microlens. The projection-type image display device according to claim 1, further comprising:
調装置側の面上に形成されていることを特徴とする請求
項５記載の投写型画像表示装置。6. The projection type image display device according to claim 5, wherein the stop is formed on the surface of the microlens array on the side of the spatial light modulator.
止膜が設けられていることを特徴とする請求項２または
３記載の投写型画像表示装置。7. The projection type image display device according to claim 2, wherein an antireflection film is provided on the surface of the microlens array.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26791494A JPH08129138A (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Projection type image display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP26791494A JPH08129138A (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Projection type image display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08129138A true JPH08129138A (en) | 1996-05-21 |
Family
ID=17451380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26791494A Pending JPH08129138A (en) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | Projection type image display device |
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