图像显示装置、投影机及偏振补偿光学系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供适合于实现亮度动态范围的扩大和显示图像质量的提高的图像显示装置。图像显示装置（ＰＪ１）具备调制来自光源（１０）的光的第１光调制元件（６０Ｂ、６０Ｇ、６０Ｒ）和调制来自第１光调制元件（６０Ｂ、６０Ｇ、６０Ｒ）的光的第２光调制元件（１００），根据显示图像数据在２个阶段中调制来自光源（１０）的光以显示图像。在第１光调制元件（６０Ｂ、６０Ｇ、６０Ｒ）与第２光调制元件（１００）之间配置了补偿光的偏振状态的偏振补偿光学系统（９２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像显示装置的图像质量改善技术，特别是涉及适合于实现显示亮度动态范围的扩大和高灰度等级化的光学结构。
技术介绍
近年来，LCD(液晶显示器)、EL(电致发光)显示器、等离子显示器、CRT(阴极射线管)及投影机等的电子显示装置中的图像质量改善是惊人的，正在实现对于分辨率、色域来说具有基本与人的视觉特性相当的性能的装置。但是，如果看看亮度动态范围，则其再现范围约为1～102〔nit〕，此外，灰度等级数一般为8比特。另一方面，对于人的视觉来说，一次能感知的亮度动态范围的范围约为10-2～104〔nit〕，此外，亮度辨别能力为0.2〔nit〕，如果将其换算为灰度等级数，则可以说相当于12比特。如果经由这样的视觉特性来看现有的显示装置的显示图像，则亮度动态范围的狭窄是明显的，另外，由于阴影部分及最亮部分的灰度等级不足，故对于显示图像的真实性或感染力来说感到不足。此外，在电影或游戏等中使用的CG(计算机绘图)中，使显示数据(以下称为HDR(高动态范围)显示数据)具有接近于人的视觉的亮度动态范围或灰度等级特性以追求描写的真实性的动向正在成为主流。但是，由于对其进行显示的显示装置的性能不足，故存在不能充分地发挥CG内容本来具有的表现力的问题。再者，在下一代的OS(操作系统)中，预定要采用16比特的色空间，与现在的8比特的色空间相比，动态范围或灰度等级数飞跃地增大。因此，预期对实现能有效地利用16比特色空间的高动态范围、高灰度等级的电子显示装置的要求提高了。在显示装置中，液晶投影机或DLP(数字光处理，商标)投影机那样的投影型显示装置(投影机)能进行大画面显示，是在显示图像的真实性或感染力再现方面有效的显示装置。在该领域中，为了解决上述的问题，提出了以下所述的方案。作为高动态范围的显示装置，有例如在专利文献1中公开了的技术，在该技术中具备光源、调制光的全部波长区域的亮度的第2光调制元件和对于光的波长区域中RGB的3原色的各波长区域调制其波长区域的亮度的第1光调制元件，在该技术中，用第2光调制元件调制来自光源的光以形成预期的亮度分布，将该光学像在第1光调制元件的显示面上成像并进行色调制，然后投影进行了2次调制了的光。根据由HDR显示数据决定的第1控制值和第2控制值分别个别地控制第2光调制元件和第1光调制元件的各像素。作为光调制元件，使用具有透射率可独立地控制的像素结构或分段结构，能控制二维的透射率分布的透射率调制元件。作为其代表例，可举出液晶光阀。此外，也可使用反射率调制元件来代替透射率调制元件，作为其代表例，可举出DMD(数字微镜器件)元件。现在，考虑使用暗显示的透射率为0.2％，亮显示的透射率为60％的光调制元件的情况。在单个光调制元件中，亮度动态范围为60/0.2＝300。由于上述显示装置相当于在光学方面串联地配置亮度动态范围为300的光调制元件，故可实现300×300＝90000的亮度动态范围。此外，对于灰度等级数来说，与其为同等的考虑也成立，通过在光学方面串联地配置8比特灰度等级的光调制元件，可得到超过8比特的灰度等级数。专利文献1特开2001-100689号公报但是，在专利文献1中记载的技术中，由于使用光学像差大的照明光学系统用的光学元件将用1方光调制元件形成了的光学像传送到另一方光调制元件上，故存在难以将具有预期的光强度分布的照明光正确地传送到上述另一方光调制元件上的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的情况而进行的，其目的在于提供适合于实现亮度动态范围的扩大和提高显示图像质量的图像显示装置和投影机。此外，本专利技术的另一个目的在于提供能较好地用于可谋求亮度动态范围的扩大的图像显示装置的偏振补偿光学系统。为了达到上述的目的，本专利技术的第1装置是根据显示图像数据调制来自光源的光以显示图像的装置，其特征在于，具备调制来自上述光源的光的第1光调制元件；调制来自上述第1光调制元件的光的第2光调制元件；以及在上述第1光调制元件与上述第2光调制元件之间配置的补偿光的偏振状态的偏振补偿光学系统。在上述的图像显示装置中，经在光学方面串联地配置的2个光调制元件，利用2个阶段的图像形成过程来调制来自光源的光。其结果，该图像显示装置可实现亮度动态范围的扩大和灰度等级数的增大。在上述的图像显示装置中，通过在上述第1光调制元件与上述第2光调制元件之间配置中继透镜，可实现光学像差的减少。即，由于能以比较高的精度将来自第1光调制元件的光传送给第2光调制元件，故与以往相比，用第1光调制元件进行了调制的光学像以高的精度在第2光调制元件的一个面上成像。在此，在第1光调制元件和第2光调制元件由液晶装置(液晶光阀)构成的情况下，为了实现正确的动态范围的扩大，通过了第1光调制元件的光必须以原有的偏振状态传送给第2光调制元件。但是，在偏振光通过中继透镜等的光学元件时，由于光学元件的光学面上的P偏振光和S偏振光的透射率不同，故通过光学元件后的偏振光的振动方向偏离入射偏振光的振动方向(光的振动面的旋转、偏振面旋转)。此外，在中继透镜中，虽然一般在光学元件的光学面上形成提高透射率用的防止反射膜，但在偏振光以不与该防止反射膜垂直的入射角入射了的情况下，因膜内的多重干涉的缘故，P偏振光分量与S偏振光分量之间的相位差发生变化，入射偏振光椭圆偏振光化(迟滞效应)。同样，如果在光路上配置其它的光学元件，则由于该光学元件的缘故，存在产生同样的相位差的变化的可能性。然后，作为这些偏振状态的变化的综合的结果，存在显示图像中发生亮度下降或亮度不匀、显示图像的亮度或灰度等级与原来的图像数据不同的不正确的显示状态的可能。与此不同，在上述的图像显示装置中，因为具备偏振补偿光学系统，故即使在第1光调制元件与第2光调制元件之间配置有光学元件的情况下，也可维持原来的预期的偏振状态。因此，可得到亮度下降或亮度不匀小的、在动态范围高的灰度等级特性方面优良的显示图像。再有，作为光源，只要是发生光的媒体，就可利用其任一种，例如，既可以是在灯那样的光学系统中内置的光源，也可利用太阳或室内灯那样的外界的光。此外，关于光源，例如既可使用与作为光的3原色的RGB的各色对应的3个光源，也可使用单个地射出白色光的光源等任一种光源。但是，在使用了白色光的光源的情况下，必须有从白色光分离表现显示图像的色用的光的3原色等的光分离单元。在上述的图像显示装置中，在具备将来自上述光源的光分离为不同的多个特定波长区域的光的光分离单元时，上述偏振补偿光学系统最好根据上述多个特定波长区域的光的各可见度设计偏振补偿性能。此外，具体地说，例如将上述偏振补偿光学系统设计成对于上述多个特定波长区域的光中的最高可见度的光显现出最高的补偿性能即可。例如，在上述多个特定波长区域的光是与红(R)、绿(G)和蓝(B)的各色对应的3种光的情况下，将上述偏振补偿光学系统设计成对于上述3种光中的绿光(G光)显现出最高的补偿性能即可。通过使人的可见度最高的波长区域的偏振变化为最小，可最有效地谋求显示图像质量的改善。此外，具体地说，例如上述偏振补偿光学系统包括具有偏振补偿性能的电介质膜即可。利用电介质膜，主要可补偿偏振光的迟滞效应及振动面的旋转(偏振面旋转)。此外，具体地说，例如上述偏振补偿光学系统包括矫正器，上述矫正器包括1/2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于显示图像数据调制来自光源的光而显示图像的装置，其特征在于，具备：调制来自上述光源的光的第１光调制元件；调制来自上述第１光调制元件的光的第２光调制元件；以及在上述第１光调制元件与上述第２光调制元件之间配置的、补 偿光的偏振状态的偏振补偿光学系统。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：内山正一，中村旬一，新田隆志，旭常盛，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]