JPH0950015A - Optical modulation device and color picture display device using the device - Google Patents
Optical modulation device and color picture display device using the deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学変調装置及び
その光学変調装置を用いたカラー画像表示装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator and a color image display using the optical modulator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、液晶光学変調素子を用いた単板カ
ラー光学変調装置は、液晶光学変調素子周辺部にある光
学変調被制御部の配線を遮光するブラックマトリクス面
積が液晶光学変調素子に占める割合が高く、装置全体の
光利用効率を低化させる要因となっていた。2. Description of the Related Art Conventionally, in a single-plate color optical modulation device using a liquid crystal optical modulation element, a liquid crystal optical modulation element occupies a black matrix area which shields the wiring of an optical modulation controlled portion in the peripheral portion of the liquid crystal optical modulation element. The ratio was high, which was a factor of lowering the light utilization efficiency of the entire device.
【０００３】この問題を解決するため、図３８に示した
ような、マイクロレンズアレイ２をカラーフィルター５
１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂの前面に配置し、白色光源からの
照明光を光学変調素子２０１の各画素に集光させること
により、光学変調装置２００の光利用効率を向上させる
方法が知られている。ここで、図３８における３は透明
基板、５はブラックマトリクスである。In order to solve this problem, the microlens array 2 as shown in FIG.
There is known a method of improving the light use efficiency of the optical modulation device 200 by arranging the illumination light from the white light source on each pixel of the optical modulation element 201 by arranging it in front of 1R, 51G, 51B. Here, 3 in FIG. 38 is a transparent substrate, and 5 is a black matrix.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述の従来例では、白
色光から各光学変調素子に応じた色光を取り出す部材と
してカラーフィルターを用いている。しかしながら、カ
ラーフィルターは各画素へ入射する白色光のうち、ある
波長成分の光のみを透過するため、それ以外の波長成分
の光に関しては無駄になっており、光利用効率が非常に
低かった。In the above-mentioned conventional example, a color filter is used as a member for extracting color light corresponding to each optical modulation element from white light. However, since the color filter transmits only light of a certain wavelength component among white light incident on each pixel, light of other wavelength components is wasted, and the light use efficiency is extremely low.
【０００５】更に、画面を拡大して投影したり、画面に
近づいて観察すると、ＲＧＢの各画素がモザイク状のパ
ターンに見えるといった問題があった。Further, there is a problem that each pixel of RGB looks like a mosaic pattern when the screen is enlarged and projected or when the screen is observed close to the screen.
【０００６】本発明は、光量損失の少ない単板カラー光
学変調装置を実現すると共に、画質がよく、小型の光学
変調装置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to realize a single-plate color optical modulator having a small light amount loss, and to provide a small-sized optical modulator having good image quality.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第１発明は、入射光を各画素毎に変調して出射
する光学変調素子と、広波長帯域の光束を所定の波長帯
域毎に分解する第１の回折格子とを有し、該第１の回折
格子によって所定の波長帯域毎に分解された光束を前記
光学変調素子の異なる画素に入射させ、前記画素が所定
の波長帯域の入射光の変調を行う光学変調装置におい
て、前記光学変調素子によって変調を受けた各波長帯域
毎の出射光を画像情報を持った光束に合成する光合成手
段を有し、該光合成手段と前記光学変調素子と前記第１
の回折格子とが一体的に形成されていることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, the first invention of the present application is to provide an optical modulator for modulating incident light for each pixel and emitting the modulated light, and a light beam having a wide wavelength band for each predetermined wavelength band. A first diffraction grating which is decomposed into a plurality of light beams, and a light beam decomposed by the first diffraction grating for each predetermined wavelength band is made incident on a different pixel of the optical modulation element, and the pixel has a predetermined wavelength band. An optical modulator for modulating incident light has a light combining means for combining the emitted light for each wavelength band modulated by the optical modulation element into a light flux having image information, and the light combining means and the optical modulation. Element and the first
Is formed integrally with the diffraction grating of.
【０００８】本願第２発明は、本願第１発明の光学変調
装置を用いてカラー画像を表示することを特徴とするカ
ラー画像表示装置である。A second invention of the present application is a color image display device characterized by displaying a color image using the optical modulator of the first invention of the present application.
【０００９】本願第１発明の光学変調装置は、第１の回
折格子により白色照明光を複数の色光に分解でき、それ
ぞれの色光に対応する光学変調素子の各画素に無駄なく
集光させ、変調を受けた各色光を再び合成して出射する
ため、光利用効率の向上を図りつつ、画質のよい装置が
実現できる。In the optical modulator of the first invention of the present application, the white illumination light can be decomposed into a plurality of color lights by the first diffraction grating, and the white light is condensed to each pixel of the optical modulator corresponding to each color light without any waste. Since the received respective color lights are combined again and emitted, it is possible to realize a device with good image quality while improving the light utilization efficiency.
【００１０】また、本願第２発明により画質がよく小型
のカラー画像表示装置が提供できる。Further, according to the second invention of the present application, it is possible to provide a small-sized color image display device having a high image quality.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１は本発明の特徴を最もよく表
す光学変調装置の断面図（装置光軸に対して平行な断
面）である。1 is a cross-sectional view (cross section parallel to the optical axis of the device) of an optical modulator that best represents the features of the present invention.
【００１２】同図において、１は光学変調制御部不図示
及び光学変調被制御部からなる光学変調素子群である。
本実施の形態においては光学変調被制御部は高分子分散
型液晶を用いる。２は入射光を集光する集光素子群、３
は光学変調素子１を挟持する透明基板、４は画像表示に
不要な光を遮光する遮光膜である。６は集光素子群２に
対して一対一で設けられ、集光素子群２によって集光さ
れた光を複数の色光に分解し、かつ光学変調素子群１か
ら反射した色光を合成して出射する色分解合成素子群で
ある。７は光学変調素子群１と透明基板３の間に設けら
れた反射板である。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical modulation element group including an optical modulation control section (not shown) and an optical modulation controlled section.
In the present embodiment, a polymer-dispersed liquid crystal is used for the optical modulation controlled part. 2 is a condensing element group for condensing incident light, 3
Is a transparent substrate sandwiching the optical modulator 1, and 4 is a light-shielding film that shields light unnecessary for image display. Reference numeral 6 is provided one-to-one with respect to the condensing element group 2, decomposes the light condensed by the condensing element group 2 into a plurality of color lights, and combines the color lights reflected from the optical modulation element group 1 and emits them. Is a color separation / synthesis element group. Reference numeral 7 is a reflector provided between the optical modulation element group 1 and the transparent substrate 3.
【００１３】図中、光学変調素子群１のＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の符号は、それぞれの光学変調素子が
入射及び反射する光の波長帯域を表している。In the figure, R (red) and G of the optical modulation element group 1
The symbols (green) and B (blue) represent the wavelength bands of the light entering and reflecting the respective optical modulation elements.
【００１４】図１において、任意の集光素子をＡ０、Ａ
０に隣接した集光素子をＡ＋１、Ａ−１、Ａ０の光軸
（集光光束の中心線）を含む光学変調素子をＴ０、Ｔ０
に隣接した光学変調素子をＴ＋１、Ｔ−１、Ａ０の光軸
を含む色分解合成素子をＳ０、Ｓ０に隣接した色分解合
成素子をＳ＋１、Ｓ−１とする。Ａ０で集光された白色
光束は色分解合成素子Ｓ０を通過後、ＲＧＢ帯域の３つ
の色光に色分解され、光学変調素子Ｔ０、Ｔ＋１、Ｔ−
１に入射し、反射板７で反射される。それぞれの波長帯
域の光束は、光学変調素子Ｔ０、Ｔ＋１、Ｔ−１を出射
するまでの間に光学変調を受ける。光学変調素子Ｔ０に
よって変調を受けたＧの波長帯域の光は、色分解合成素
子Ｓ＋１によって分解され光学変調素子Ｔ＋１によって
変調を受けたＲの波長帯域の光と、色分解合成素子Ｓ−
１によって分解され光学変調素子Ｔ−１によって変調を
受けたＢの波長帯域の光と、光学変調素子Ｓ０において
合成された後、集光素子Ａ０において略平行光とされ出
射する。In FIG. 1, arbitrary condenser elements are designated as A0 and A0.
The optical modulators including the optical axes of A + 1, A-1, and A0 (the center line of the converged light flux) are denoted by T0 and T0.
The color separation / synthesis element including the optical modulators T + 1, T-1, and A0 adjacent to is defined as S0, and the color separation / synthesis elements adjacent to S0 are defined as S + 1 and S-1. The white light flux condensed by A0 passes through the color separation / combination element S0, and is then color-separated into three color lights in the RGB band, and the optical modulation elements T0, T + 1, T-.
1 and is reflected by the reflection plate 7. The light flux in each wavelength band undergoes optical modulation until it exits the optical modulation elements T0, T + 1, and T-1. The light in the G wavelength band modulated by the optical modulation element T0 is decomposed by the color separation / combination element S + 1 and modulated by the optical modulation element T + 1 and the light in the R wavelength band and the color separation / combination element S-.
The light in the wavelength band of B that is decomposed by 1 and modulated by the optical modulation element T-1 is combined in the optical modulation element S0, and then is emitted as substantially parallel light in the condensing element A0.
【００１５】高分子分散型液晶による光学変調原理につ
いては一般的に知られているため、説明は省略する。Since the principle of optical modulation by polymer dispersed liquid crystal is generally known, its explanation is omitted.
【００１６】次に、本実施例における液晶パネル内の画
像信号駆動方法の一例を簡単に説明する。Next, an example of the image signal driving method in the liquid crystal panel in this embodiment will be briefly described.
【００１７】入力画像がビデオ信号の場合、表示する画
像の１フレーム分の画像信号をメモリに一時的に蓄積し
た後、パネルの画素配列と対応するように順次順番を入
れ替えサンプリングを行う。また、パソコン等のデータ
信号のようにすでにメモリに保管されている入力画像の
場合には、サンプリング方法を変えることで対応でき
る。ただし本実施例においては、各ライン中各色のパネ
ル画素が異なることから、画素数の少ない色光に対応す
る画像信号は、元の画像信号の２画素分を１画素分に平
均化する等の画像処理をサンプリングの前の時点で行う
必要がある。When the input image is a video signal, the image signal for one frame of the image to be displayed is temporarily stored in the memory and then the order is changed so as to correspond to the pixel array of the panel and sampling is performed. Further, in the case of an input image already stored in the memory such as a data signal of a personal computer or the like, it can be dealt with by changing the sampling method. However, in this embodiment, since panel pixels of each color are different in each line, an image signal corresponding to color light having a small number of pixels is obtained by averaging two pixels of the original image signal into one pixel. Processing must be performed before sampling.
【００１８】次に、色分解合成素子群６について、図２
の断面拡大図を用いて説明する。Next, the color separation / synthesis element group 6 is shown in FIG.
This will be described with reference to the enlarged sectional view of FIG.
【００１９】本実施の形態において色分解合成素子群６
は、１次元バイナリー型回折格子を樹脂で成形したもの
である。１次元バイナリー型回折格子とは、図２に示す
ように階段状に回折格子を形成したものであり、回折光
の偏向角がすべて同一になるように形成している。本実
施の形態では、格子ピッチＰ内にステップ幅Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３の３段形状である。なお、階段数は３段以上で
あれば４段でも５段でも同様の効果が得られるよう構成
することができる。本実施の形態に示すような透過型の
回折格子は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ誌１７巻１
５号２２７３〜２２７９（１９７８．８．１号）に開示
されているように、回折格子に入射した入射光束が透過
回折されて主に３方向に分離される。この回折格子は、
例えばブレーズド波長をλ０としたとき、ブレーズド波
長λ０に対し必要な格子厚Ｄｔは Ｄｔ＝ｍ・λ０／（ｎλ０−１） となる。ここで、ｎλ０は媒質の屈折率である。ｍ，λ
０をｍ＝２、λ０＝５３０ｎｍとし、屈折率ｎλ０＝
１．５程度として算出した場合、格子厚はＤｔ＝２１２
０ｎｍ程度となる。In this embodiment, the color separation / synthesis element group 6 is used.
Is a one-dimensional binary diffraction grating molded of resin. The one-dimensional binary diffraction grating is a diffraction grating formed stepwise as shown in FIG. 2, and is formed so that the deflection angles of diffracted light are all the same. In the present embodiment, the step widths L1 and L are set within the lattice pitch P.
It has a three-stage shape of 2, L3. If the number of stairs is 3 or more, the same effect can be obtained with 4 or 5 steps. A transmission type diffraction grating as shown in this embodiment mode is described in Applied Optics magazine Vol. 1 1
As disclosed in No. 5 Nos. 2273 to 2279 (1978.8.1), the incident light flux incident on the diffraction grating is transmitted and diffracted and is mainly separated into three directions. This diffraction grating
For example, when the blazed wavelength is λ0, the required grating thickness Dt for the blazed wavelength λ0 is Dt = m · λ0 / (nλ0-1). Here, nλ0 is the refractive index of the medium. m, λ
0 is m = 2, λ0 = 530 nm, and the refractive index nλ0 =
When calculated as about 1.5, the lattice thickness is Dt = 212.
It is about 0 nm.
【００２０】本実施の形態において入射光の回折方向に
隣接する色分解合成素子同士では＋１次元、−１次元の
波長帯域が逆になるよう構成されている。これにより光
学変調素子１の各画素に同じ色光が入射することにな
る。In this embodiment, the color separation / combination elements adjacent to each other in the diffraction direction of incident light are configured so that the + 1-dimensional and -1-dimensional wavelength bands are reversed. As a result, the same color light is incident on each pixel of the optical modulation element 1.
【００２１】以上、色分解について説明を行ったが、光
線の進路を逆にとって考えることで３色光を合成する作
用についても説明が付く。Although the color separation has been described above, the action of combining the three color lights by considering the paths of the light rays in the opposite directions will also be described.
【００２２】次に、光学変調装置１０を用いた反射型の
カラー画像表示装置の概略図を図３に示す。Next, FIG. 3 shows a schematic view of a reflection type color image display device using the optical modulator 10.
【００２３】図３中、１０は本発明の光学変調装置、１
１は放物鏡１２の焦点位置に置かれた白色光源、１３は
コンデンサレンズ、１４は投射レンズ、１５は投射レン
ズ絞り、１６は投射スクリーン、１７は集光レンズ、１
８は投写レンズ絞り１５の白色光源１１側に設けられた
ミラーである。In FIG. 3, 10 is an optical modulator of the present invention, and 1
1 is a white light source placed at the focal position of the parabolic mirror 12, 13 is a condenser lens, 14 is a projection lens, 15 is a projection lens aperture, 16 is a projection screen, 17 is a condenser lens, 1
Reference numeral 8 denotes a mirror provided on the white light source 11 side of the projection lens stop 15.
【００２４】白色光源１１から出射した光は放物鏡１２
により略平行光にされ、集光レンズ１７、ミラー１８、
コンデンサレンズ１３を介して光学変調装置１０に入射
する。光学変調装置１０によりＲＧＢの色光ごとの画像
情報を与えられた光は、コンデンサレンズ１３、投射レ
ンズ１４を介して投射スクリーン１６上に画像表示を行
う。The light emitted from the white light source 11 is parabolic mirror 12.
Is converted into substantially parallel light by the condenser lens 17, the mirror 18,
The light enters the optical modulation device 10 via the condenser lens 13. The light to which image information for each of the RGB color lights is given by the optical modulation device 10 displays an image on a projection screen 16 via a condenser lens 13 and a projection lens 14.
【００２５】ＲＧＢ各色光の画像情報は光学変調装置１
０による光束の拡散度に依存している。図３のように光
軸上に開口を有するような絞りを用いる場合では、拡散
度の低い光束が投射レンズ絞り１５を通過して投射スク
リーン１６に到達し、拡散度の高い光束は投射レンズ絞
り１５に遮光され、投射スクリーン１６に到達しない。
すなわち、図３の画像表示装置では拡散度の低い光束を
画像表示に用いていることになる。図３のような構成と
は逆に、光軸近傍の光束を遮光するような絞り形状であ
る場合は、拡散度の高い光束を画像表示に用いることに
なる。The image information of each color of RGB light is the optical modulator 1.
It depends on the diffusivity of the light flux due to zero. When a stop having an aperture on the optical axis as shown in FIG. 3 is used, a light beam having a low degree of diffusion passes through the projection lens stop 15 and reaches the projection screen 16, while a light beam having a high degree of diffusion is projected on the projection lens stop. 15 does not reach the projection screen 16.
That is, the image display device of FIG. 3 uses a light flux having a low degree of diffusion for image display. Contrary to the configuration shown in FIG. 3, when the diaphragm shape is such that the light flux near the optical axis is shielded, the light flux with a high degree of diffusion is used for image display.
【００２６】このように構成することで、光学変調装置
１０に入射する白色光を色分解合成素子群６により複数
の色光に分解し、それぞれの色光に対応する光学変調素
子に無駄なく集光させることができるため、光利用効率
を大幅に向上させることができる。また同時に、本発明
の光学変調装置１０をカラー画像表示装置に用いること
により明るい装置の提供が装置サイズを大型化すること
なしに可能となる。また、スクリーン上に光学変調装置
の周期構造（ＲＧＢモザイク構造とブラックマトリク
ス）が見えなくなると同時にＲＧＢ３色が完全に合成さ
れた画像表示を行えるため、スクリーンに近づいた時に
も、高画質の画像を鑑賞することが可能となる。また、
１画素に対して入射光束を集光していることから開口率
の低い画素を採用できるため、光学変調素子の製造上の
歩留まりを上げることが可能となるなどの多くのメリッ
トが存在する。With this structure, the white light incident on the optical modulator 10 is decomposed into a plurality of color lights by the color separation / combination element group 6, and the light is condensed on the optical modulation elements corresponding to the respective color lights without waste. Therefore, the light utilization efficiency can be significantly improved. At the same time, by using the optical modulation device 10 of the present invention for a color image display device, a bright device can be provided without increasing the size of the device. In addition, since the periodic structure (RGB mosaic structure and black matrix) of the optical modulator disappears on the screen and an image can be displayed in which the three RGB colors are completely combined, a high quality image can be displayed even when the screen is approached. It becomes possible to appreciate. Also,
Since the incident light flux is condensed for one pixel, a pixel having a low aperture ratio can be adopted, and therefore, there are many merits such that the manufacturing yield of the optical modulation element can be increased.
【００２７】本実施の形態においては、色分解合成素子
として透過型回折格子を用いたが、ホログラム等のその
他の色分解合成素子を用いてもかまわない。また、集光
素子を平板マイクロレンズとしても構わない。更に集光
素子と色分解合成素子の配置の順序を図４に示すように
逆にすることも考えられる。図４において、４１は平板
マイクロレンズ等の集光素子群である。また、色分解合
成素子群を集光素子群と、あるいは透明基板と一体で形
成しても構わない。In this embodiment, the transmission diffraction grating is used as the color separation / combination element, but other color separation / combination elements such as holograms may be used. Further, the condensing element may be a flat plate microlens. It is also possible to reverse the order of arrangement of the light condensing element and the color separation / combination element as shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a condensing element group such as a flat plate microlens. Further, the color separation / synthesis element group may be formed integrally with the light collecting element group or the transparent substrate.
【００２８】本実施の形態において、色分解合成素子の
１素子内のピッチ数は図２に示すように２ピッチとした
が、光学変調装置の仕様によって変える必要がある。ま
た、回折格子１ピッチ内の格子厚を各段ごとに若干変え
ること、及び回折格子１ピッチ内の格子幅が不等間隔に
なるように回折格子形状を設計することで±１次回折光
内側帯成分低減ができることから理想的な色分解が更に
可能となる。また、反射板７は光学変調素子群１の配線
部を形成する金属層で同時に形成しても構わない。In the present embodiment, the number of pitches in one element of the color separation / combination element is two pitches as shown in FIG. 2, but it needs to be changed according to the specifications of the optical modulator. Further, by slightly changing the grating thickness within one pitch of the diffraction grating for each step, and by designing the diffraction grating shape so that the grating widths within one pitch of the diffraction grating become unequal, the ± first-order diffracted light inner band is obtained. Since the components can be reduced, ideal color separation can be further achieved. Further, the reflector 7 may be simultaneously formed of a metal layer forming the wiring portion of the optical modulation element group 1.
【００２９】また図５に示すように、各色光が分離した
箇所に色補正用カラーフィルター５１を設けた形態も考
えられる。この構成では、色分解合成素子６で分解され
た各色光の分光特性が画像信号のもつ分光特性と異なる
場合、各色光を色補正用カラーフィルター４１に入射さ
せ、理想的色情報を得ることによって忠実な画像色再現
が可能になる。この場合、各色光に分解した後にカラー
フィルター５１を透過させるので、それほど光利用効率
の低下も生じない。Further, as shown in FIG. 5, a mode in which a color correction color filter 51 is provided at a position where each color light is separated is also conceivable. In this configuration, when the spectral characteristics of each color light separated by the color separation / combination element 6 are different from the spectral characteristics of the image signal, each color light is made incident on the color correction color filter 41 to obtain ideal color information. Faithful image color reproduction becomes possible. In this case, since the light is transmitted through the color filter 51 after being decomposed into each color light, the light use efficiency does not decrease so much.
【００３０】また図６に示すように、光学変調素子間に
高分子分散型液晶の拡散光が隣接素子に入射し、クロス
トークの原因となることを防止するために遮光壁６１を
設ける形態も考えられる。この構成により、更に高い画
質のカラー画像表示装置の提供が可能となる。Further, as shown in FIG. 6, a mode in which a light shielding wall 61 is provided between the optical modulation elements to prevent diffused light of polymer dispersed liquid crystal from entering adjacent elements and causing crosstalk is also possible. Conceivable. With this configuration, it is possible to provide a color image display device with higher image quality.
【００３１】また、図５に示したカラーフィルター５
１、図６に示した遮光壁６１を同時に有するような形態
も考えられるのは説明するまでもない。The color filter 5 shown in FIG.
1. It is needless to say that the light shielding wall 61 shown in FIG.
【００３２】次に光学変調装置の他の実施の形態を図７
に示す。Next, another embodiment of the optical modulator is shown in FIG.
Shown in
【００３３】図７において、図１と同符号のものは同様
の作用をするので説明は省略する。。図７の光学変調装
置２０が図１のものと最も大きく異なっているのは、光
学変調被制御部としてＴＮ型液晶を光学変調素子群２１
に用いている点である。それにともない本実施の形態の
光学変調装置２０は偏光板２２を有している。In FIG. 7, those having the same reference numerals as those in FIG. . The optical modulation device 20 of FIG. 7 is most different from that of FIG. 1 in that a TN type liquid crystal is used as an optical modulation controlled section and an optical modulation element group 21 is used.
This is the point used for. Along with that, the optical modulator 20 of the present embodiment has a polarizing plate 22.
【００３４】次に、光学変調装置２０を用いた反射型の
カラー画像表示装置の概略図を図８に示す。Next, FIG. 8 shows a schematic view of a reflection type color image display device using the optical modulator 20.
【００３５】図８において、図３と同符号のものは同様
の作用をするので説明は省略する。１９は偏光ビームス
プリッターである。光学変調装置２０は、偏光板２２と
反射時に光線位相差がπ変化する反射板７を組み合わせ
て用いることで画像情報をもった色光の透過率を制御す
るシャッターの役割をする。但し、偏光板２２の偏光軸
と液晶分子配列方向は一義的に決められるためここでの
説明は省略する。In FIG. 8, those having the same reference numerals as those in FIG. Reference numeral 19 is a polarization beam splitter. The optical modulation device 20 serves as a shutter for controlling the transmittance of color light having image information by using a polarizing plate 22 and a reflection plate 7 whose light beam phase difference changes by π when reflected. However, since the polarization axis of the polarizing plate 22 and the alignment direction of liquid crystal molecules are uniquely determined, the description thereof is omitted here.
【００３６】このように光学変調装置を構成すること
で、光学変調被制御部に高分子分散型液晶を用いた時と
同様の効果が得られると同時に、ＴＮ型液晶を用いるこ
とでコントラストの高い画像表示装置を提供できる。By constructing the optical modulation device in this way, the same effect as when the polymer dispersion type liquid crystal is used for the optical modulation controlled portion is obtained, and at the same time, the contrast is high by using the TN type liquid crystal. An image display device can be provided.
【００３７】また、ＴＮ型液晶以外に、ゲストホスト液
晶等その他の光学変調被制御部を用いても構わない。ま
た、図８中、偏光ビームスプリッター１９の偏光分離精
度が充分でない場合には、コンデンサレンズ１３と偏光
ビームスプリッター１９の間に偏光板を１枚追加すれ
ば、更なるコントラストの向上が図れる。In addition to the TN type liquid crystal, other optical modulation controlled parts such as guest host liquid crystal may be used. Further, in FIG. 8, when the polarization separation precision of the polarization beam splitter 19 is not sufficient, one more polarizing plate may be added between the condenser lens 13 and the polarization beam splitter 19 to further improve the contrast.
【００３８】図９から図１３は、本発明の光学変調装置
を入射側から見た平面図であり、集光素子と光学変調素
子の配置の関係を示すものである。9 to 13 are plan views of the optical modulator of the present invention as seen from the incident side, showing the relationship between the arrangement of the condenser element and the optical modulator element.
【００３９】図９は、本発明の光学変調装置において、
集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光（図９中
アンダーバーの添えられた英字）をＧ色としたものであ
る。また、集光素子は光学変調素子の２辺に平行な方向
のレンズの屈折力が各々異なる形状をしており集光素子
Ａ０に入射した光束は色分解素子Ｓ０に集光するものと
する。観測者である人間の目の被視感度はＧ色帯域で最
も高いことから、このように集光素子と光学変調素子を
配列することで、明るい画像を鑑賞することが可能とな
る。図９においては、光学変調素子の１素子形状を正方
形としたが、長方形であっても構わない。FIG. 9 shows an optical modulator of the present invention,
Incident light (alphabet characters with an underbar in FIG. 9) incident on the optical modulation element including the optical axis of the condensing element is colored G. Further, the light condensing element has a shape in which the refracting powers of the lenses in the directions parallel to the two sides of the optical modulation element are different, and the light flux incident on the light condensing element A0 is condensed on the color separation element S0. Since the visibility of the human eye as an observer is highest in the G color band, it is possible to view a bright image by arranging the condensing element and the optical modulation element in this way. In FIG. 9, one element shape of the optical modulation element is a square, but it may be a rectangle.
【００４０】図１０は、本発明の光学変調装置におい
て、任意の１次元方向（図中横方向）に並んだ集光素子
列の各集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光
（図１０中アンダーバーの添えられた英字）を同一に
し、その入射光をＢ色とした場合、この集光素子列に隣
接した集光素子列への入射光を各々Ｒ色、Ｇ色としたも
のである。このように集光素子と光学変調素子を配列す
ることで、各色の全光学変調素子数が等しくなることか
らカラーバランスの調整容易な表示装置の提供が可能と
なる。FIG. 10 shows the incident light on the optical modulation element including the optical axis of each condensing element of the condensing element array arranged in an arbitrary one-dimensional direction (horizontal direction in the figure) in the optical modulating device of the present invention. When the same (the letters with an underbar in FIG. 10) are used and the incident light is B color, the incident light to the light collecting element row adjacent to this light collecting element row is R color and G color, respectively. It is a thing. By arranging the condensing elements and the optical modulation elements in this way, the number of all the optical modulation elements for each color becomes equal, so that it is possible to provide a display device in which the color balance can be easily adjusted.
【００４１】図９、図１０において光学変調素子の２次
元配列は、格子状に配列されているが、図１１に示すよ
うな千鳥配列であっても同様の効果が得られる。In FIGS. 9 and 10, the two-dimensional array of the optical modulators is arranged in a lattice pattern, but the same effect can be obtained even with the staggered array as shown in FIG.
【００４２】図１２は、図９に示したものと同様に集光
素子の光軸を含む光学変調素子への入射光を全てＧ色と
したものであり、同時に任意の色分解合成素子の色分解
方向とは垂直な方向の隣接光学変調素子もＧ色とした物
である。このように集光素子と光学変調素子を配列する
ことで、バイナリー型回折格子がある１次元方向に連続
的な形状になることから形成が容易であり、低コスト化
が可能となる。また、図１３に示すように集光素子をレ
ンチキュラーレンズとすることも可能である。この場
合、レンチキュラーレンズのパワーを持たない方向のブ
ラックマトリクス構造は除去できずに残ることになる
が、開口率を一定にしたままブラックマトリクスの構成
を変えることで、図１２に示した例とほぼ同様の効果が
得られる。FIG. 12 shows that all the incident light to the optical modulator including the optical axis of the condensing element is of G color as in the case shown in FIG. The adjacent optical modulation element in the direction perpendicular to the decomposition direction is also G-colored. By arranging the condensing element and the optical modulation element in this way, the binary type diffraction grating has a continuous shape in a one-dimensional direction, which facilitates formation and enables cost reduction. Further, as shown in FIG. 13, the condensing element may be a lenticular lens. In this case, the black matrix structure in the direction not having the power of the lenticular lens cannot be removed and remains. However, by changing the structure of the black matrix while keeping the aperture ratio constant, almost the same as the example shown in FIG. The same effect can be obtained.
【００４３】図１４は、透過型の光学変調装置３０を表
す図である。反射型の光学変調装置１０と同符号の構成
要素のものは同様の機能を有しているので説明を省略す
る。FIG. 14 is a diagram showing a transmission type optical modulator 30. Components having the same reference numerals as those of the reflection-type optical modulation device 10 have the same functions, and thus description thereof will be omitted.
【００４４】反射型の光学変調装置１０と異なる点は、
集光素子群２と色分解合成素子群６が入射側と出射側に
１対で設けられている点である。したがって、出射側の
集光素子群２はコリメート素子として働き、入射側の色
分解合成素子群６は色分解のみ、出射側は色合成のみを
行う。The difference from the reflection type optical modulator 10 is that
This is that the light-collecting element group 2 and the color separation / synthesis element group 6 are provided in a pair on the incident side and the emitting side. Therefore, the light-collecting element group 2 on the emitting side functions as a collimating element, the color-separating / combining element group 6 on the incident side only performs color separation, and the light-emitting side only performs color combination.
【００４５】次に光学変調装置３０の画像形成の動作に
ついて説明する。図１の場合と同様に、任意の集光素子
をＡ０、Ａ０に隣接した集光素子をＡ＋１、Ａ−１、Ａ
０の光軸（集光光束の中心線）を含む光学変調素子をＴ
０、Ｔ０に隣接した光学変調素子をＴ＋１、Ｔ−１、Ａ
０の光軸を含む入射側の色分解合成素子をＳ０、Ｓ０に
隣接した色分解合成素子をＳ＋１、Ｓ−１、Ａ０の光軸
を含む出射側の色分解合成素子をＭ０、Ｍ０に隣接した
色分解合成素子をＭ＋１、Ｍ−１、Ａ０の光軸を含む出
射側の集光素子をＣ０、Ｃ０に隣接した集光素子をＣ＋
１、Ｃ−１とする。Ａ０で集光された白色光束は色分解
合成素子Ｓ０を通過後、ＲＧＢ帯域の３つの色光に色分
解され、光学変調素子Ｔ０、Ｔ＋１、Ｔ−１に入射し光
学変調を受ける。光学変調素子Ｔ０によって変調を受け
たＧの波長帯域の光は、色分解合成素子Ｓ＋１によって
分解され光学変調素子Ｔ＋１によって変調を受けたＲの
波長帯域の光と、色分解合成素子Ｓ−１によって分解さ
れ光学変調素子Ｔ−１によって変調を受けたＢの波長帯
域の光と、色分解合成素子Ｍ０において合成された後、
集光素子Ｃ０によって略平行光とされ出射する。Next, the image forming operation of the optical modulator 30 will be described. Similar to the case of FIG. 1, arbitrary condensing elements are A0, condensing elements adjacent to A0 are A + 1, A-1, A
The optical modulator including the optical axis of 0 (center line of the condensed light flux) is T
0, T0 to the optical modulation element adjacent to T + 1, T-1, A
The color separation / synthesis element on the incident side including the optical axis of 0 is S0, the color separation / synthesis element adjacent to S0 is S + 1, S-1, and the color separation / synthesis element on the emission side including the optical axis of A0 is adjacent to M0 and M0. The color separation / combination element is M + 1, M-1, and the light-collecting element on the output side including the optical axis of A0 is C0, and the light-collecting element adjacent to C0 is C +.
1 and C-1. After passing through the color separation / combination element S0, the white light flux condensed at A0 is color-separated into three color lights in the RGB band, and is incident on the optical modulation elements T0, T + 1, and T-1 to undergo optical modulation. The light in the G wavelength band modulated by the optical modulation element T0 is decomposed by the color separation / combination element S + 1 and modulated by the optical modulation element T + 1, and the light in the R wavelength band by the color separation / combination element S-1. After being decomposed and combined in the color separation / combination element M0 with the light in the wavelength band of B modulated by the optical modulation element T-1,
The light is condensed into a substantially parallel light by the condensing element C0 and is emitted.
【００４６】次に、光学変調装置３０を用いた透過型の
カラー画像表示装置の概略図を図１５に示す。Next, FIG. 15 shows a schematic view of a transmission type color image display device using the optical modulator 30.
【００４７】白色光源１１から出射した光は、放物鏡１
２により略平行光にされ光学変調装置３０に入射する。
光学変調装置３０によりＲＧＢの色光ごとの画像情報を
与えられた光は、コンデンサレンズ１３、投射レンズ１
４を介して投射スクリーン１６上に画像表示を行う。The light emitted from the white light source 11 is parabolic mirror 1.
The light is converted into substantially parallel light by 2 and enters the optical modulator 30.
The light to which the image information for each of the RGB color lights is given by the optical modulator 30 is the condenser lens 13 and the projection lens 1.
An image is displayed on the projection screen 16 via the display 4.
【００４８】ＲＧＢ各色光の画像情報は光学変調装置３
０による光束の拡散度に依存している。図１５のように
光軸上に開口を有するような絞りを用いる場合では、拡
散度の低い光束が投射レンズ絞り１５を通過して投射ス
クリーン１６に到達し、拡散度の高い光束は投射レンズ
絞り１５に遮光され、投射スクリーン１６に到達しな
い。すなわち、図１５の画像表示装置では拡散度の低い
光束を画像表示に用いている。図１５のような構成とは
逆に、光軸近傍の光束を遮光するような絞り形状である
場合は、拡散度の高い光束を画像表示に用いることにな
る。The image information of each color light of RGB is the optical modulator 3.
It depends on the diffusivity of the light flux due to zero. When a diaphragm having an opening on the optical axis is used as shown in FIG. 15, a light flux having a low diffusion degree passes through the projection lens diaphragm 15 and reaches the projection screen 16, while a light flux having a high diffusion degree is used. The light is blocked by 15 and does not reach the projection screen 16. That is, the image display device of FIG. 15 uses a light flux having a low degree of diffusion for image display. Contrary to the configuration shown in FIG. 15, in the case of a diaphragm shape that shields a light beam near the optical axis, a light beam with a high degree of diffusion is used for image display.
【００４９】図１６は、図１４の光学変調装置内の各色
光が分離した箇所に色補正用カラーフィルター５１を設
けたものであり、図１７は、図１４の光学変調装置の各
光学変調素子間に遮光壁６１を設けたものである。この
ように光学変調装置を構成することにより、高い画質の
画像表示装置の提供が可能となる。ちなみに、色補正用
カラーフィルター５１の位置は、光学変調素子群１の前
面であっても構わない。FIG. 16 shows a color correction color filter 51 provided at a position where each color light is separated in the optical modulator of FIG. 14, and FIG. 17 shows each optical modulator of the optical modulator of FIG. A light shielding wall 61 is provided between them. By thus configuring the optical modulation device, it is possible to provide an image display device with high image quality. Incidentally, the position of the color correction color filter 51 may be the front surface of the optical modulation element group 1.
【００５０】このように構成することで、透過型のカラ
ー画像表示装置でも反射型と同様の効果を得ることがで
きる。With this structure, the same effect as that of the reflection type can be obtained even in the transmission type color image display device.
【００５１】図１５では、光学変調装置３０を一枚だけ
用いたカラー画像表示装置を説明したが、更に明るい画
像を表示するために、光源１１、放物鏡１２、コンデン
サレンズ１７、光学変調装置２０からなる照明・光学変
調ユニットを２組用いて画像を完全に合成させる例も挙
げられる。この例を図１８に示す。In FIG. 15, a color image display device using only one optical modulation device 30 has been described, but in order to display a brighter image, the light source 11, the parabolic mirror 12, the condenser lens 17, and the optical modulation device 20. There is also an example of completely combining images by using two sets of illumination / optical modulation units consisting of. This example is shown in FIG.
【００５２】このように構成することにより、業務用等
の更に明るい画像表示が必要な装置を簡易な装置構成で
提供できる。With this structure, it is possible to provide a device for business use which requires a brighter image display with a simple device structure.
【００５３】光学変調被制御部には、高分子分散型液晶
だけでなくＴＮ型液晶も使用できる。その構成を図１９
に示す。図１９において、２１はＴＮ型液晶を光学変調
被制御部とした光学変調素子、２２、２３は互いに偏光
軸が直交した配置である偏光板である。For the optical modulation controlled portion, not only polymer dispersed liquid crystal but also TN liquid crystal can be used. The configuration is shown in FIG.
Shown in In FIG. 19, reference numeral 21 is an optical modulation element in which a TN type liquid crystal is used as an optical modulation controlled section, and reference numerals 22 and 23 are polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other.
【００５４】図２０は、この光学変調装置を用いたカラ
ー画像表示装置の概略図である。図２０のカラー画像表
示装置の光学系は、一般にケーラー照明系と呼ばれ、光
源の像を投射レンズの瞳上に結像し、光量ムラの少ない
光学系として知られている。光学変調装置４０は、偏光
板２２、２３と組み合わせて用いることで画像情報をも
った色光の透過率を制御するシャッターの役割をする。FIG. 20 is a schematic view of a color image display device using this optical modulator. The optical system of the color image display device of FIG. 20 is generally called a Koehler illumination system, and is known as an optical system in which an image of a light source is formed on a pupil of a projection lens and light amount unevenness is small. The optical modulator 40 serves as a shutter for controlling the transmittance of color light having image information by using it in combination with the polarizing plates 22 and 23.
【００５５】このように光学変調装置を構成すること
で、光学変調被制御部に高分子分散型液晶を用いた時と
同様の効果が得られると同時に、ＴＮ型液晶を用いるこ
とでコントラストの高い画像表示装置を提供できる。By constructing the optical modulator in this way, the same effect as when the polymer dispersion type liquid crystal is used for the optical modulation controlled portion is obtained, and at the same time, the contrast is high by using the TN type liquid crystal. An image display device can be provided.
【００５６】また、ＴＮ型液晶以外に、ゲストホスト液
晶等その他の光学変調被制御部を用いても構わない。Other than the TN type liquid crystal, other optical modulation controlled parts such as guest host liquid crystal may be used.
【００５７】図２１は、図１９の光学変調装置のコリメ
ート素子としての機能を有する出射側の集光素子２を除
いたものである。このような構成にすることで、光学変
調装置５０の出射光束はある広がりをもって出射する。
この場合、図１９に示した光学変調装置４０と比較する
と、投射レンズのＦナンバーが一定の場合、多少スクリ
ーン照度が落ちることになる。しかしながら、光学変調
素子２１の１画素のサイズｄに対してガラス基板３の厚
みＬが充分大きく、出射光束の広がり角はかなり小さい
ことから実用上それほど問題ではないと考えられる。こ
の構成により、光学部材を減らすことができるため調整
工程及び部品コストの削減が可能となる。FIG. 21 does not include the light-collecting element 2 on the emission side, which has a function as a collimating element in the optical modulator of FIG. With such a configuration, the light flux emitted from the optical modulator 50 is emitted with a certain spread.
In this case, as compared with the optical modulator 40 shown in FIG. 19, when the F number of the projection lens is constant, the screen illuminance is slightly lowered. However, since the thickness L of the glass substrate 3 is sufficiently large with respect to the size d of one pixel of the optical modulation element 21 and the divergence angle of the emitted light flux is considerably small, it is considered that there is not much problem in practical use. With this configuration, it is possible to reduce the number of optical members, and thus it is possible to reduce the adjustment process and the component cost.
【００５８】透過型の光学変調装置においても、集光素
子と光学変調素子の配置の関係は、図９から図１３に示
したものと同じものが適用できる。Also in the transmission type optical modulation device, the same arrangement relationship between the condensing element and the optical modulation element as shown in FIGS. 9 to 13 can be applied.
【００５９】図２２は、本発明の他の実施の形態を表す
光学変調装置である。FIG. 22 shows an optical modulator according to another embodiment of the present invention.
【００６０】図２２において、図１と同符号のものは同
様の機能を有するので説明は省略する。本実施の形態の
光学変調装置６０には、平板マイクロレンズ８が透明基
板３と光学変調素子群１の間に挿入されている。この構
成により、集光素子Ａ０に入射した白色光は、色分解合
成素子Ｓ０によってＲＧＢの各波長帯域の色光に分解さ
れ、平板マイクロレンズ８で各色光の主光線が光学変調
素子Ｔ０、Ｔ−１、Ｔ＋１に対してそれぞれ垂直になる
よう偏向を受け、光学変調素子Ｔ０、Ｔ−１、Ｔ＋１に
入射して、反射板８で反射する。光学変調素子で変調を
受けた各色光は、逆の光路をたどり再び色分解合成素子
Ｓ０に入射して合成され、集光素子Ａ０で平行光にされ
て光学変調装置６０から出射する。すなわち、本実施の
形態の光学変調装置６０は、１つの集光素子に対して３
つの各色成分の画素が対応している。In FIG. 22, those having the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same functions, and therefore their explanations are omitted. In the optical modulation device 60 of the present embodiment, the flat plate microlens 8 is inserted between the transparent substrate 3 and the optical modulation element group 1. With this configuration, the white light incident on the light condensing element A0 is decomposed into the color light in each wavelength band of RGB by the color separation / combination element S0, and the chief ray of each color light is converted by the flat plate microlens 8 into the optical modulation elements T0, T-. The light is deflected so as to be perpendicular to 1 and T + 1, enters the optical modulation elements T0, T-1, and T + 1, and is reflected by the reflection plate 8. The respective color lights modulated by the optical modulator follow the opposite optical paths and enter the color separation / combination element S0 again to be combined, and are collimated by the condenser element A0 to be emitted from the optical modulator 60. That is, the optical modulation device 60 according to the present embodiment has three
The pixels of each color component correspond to each other.
【００６１】平板マイクロレンズ８は、図２３に示すよ
うに透明基板３と同屈折率ｎ０の基板をベースにし、Ｔ
−１、Ｔ＋１に入出射するレンズ部のみの屈折率ｎ１を
ｎ０よりも高く形成している。本実施の形態においては
平板マイクロレンズを用いたが図２４に示すような台形
レンズ、図２５に示すようなレンチキュラーレンズでも
構わない。As shown in FIG. 23, the flat plate microlens 8 is based on a substrate having the same refractive index n0 as that of the transparent substrate 3 and has a T
The refractive index n1 of only the lens portion entering and exiting -1, T + 1 is formed higher than n0. In this embodiment, a flat plate microlens is used, but a trapezoidal lens as shown in FIG. 24 or a lenticular lens as shown in FIG. 25 may be used.
【００６２】光学変調装置６０を用いたカラー画像表示
装置は、図３に示したものと同じものであるので説明は
省略する。The color image display device using the optical modulator 60 is the same as that shown in FIG. 3, and therefore its explanation is omitted.
【００６３】光学変調装置をこのように構成すること
で、図１に示した光学変調装置１０と同様の効果が得ら
れる。By configuring the optical modulator in this way, the same effect as that of the optical modulator 10 shown in FIG. 1 can be obtained.
【００６４】なお、色分解合成素子６については詳述し
なかったが、図２に示したものと同様なものや、各色光
の出射方向が同じタイプのものが使用できる。本実施の
形態は後者を用いている。Although the color separation / synthesis element 6 has not been described in detail, the same element as that shown in FIG. 2 or the same type in which the emitting directions of the respective colored lights are the same can be used. This embodiment uses the latter.
【００６５】本実施の形態においても、上述までの実施
の形態と同様に色分解合成素子に１次元バイナリー型回
折格子を用いているがホログラム等のその他の色分解素
子を用いても構わない。また、反射板７は光学変調素子
群１の配線部を形成する際に金属層で同時に形成しても
構わない。また、集光素子２を平板マイクロレンズとし
ても構わない。また、色分解素子群６を集光素子群２あ
るいは透明基板３と一体で形成しても構わない。Also in the present embodiment, the one-dimensional binary type diffraction grating is used for the color separation / combination element as in the above-described embodiments, but other color separation elements such as holograms may be used. Further, the reflector 7 may be formed simultaneously with a metal layer when forming the wiring portion of the optical modulation element group 1. Further, the condenser element 2 may be a flat plate microlens. Further, the color separation element group 6 may be formed integrally with the condensing element group 2 or the transparent substrate 3.
【００６６】図２６に示すようにカラーフィルター５１
を、図２７に示すように各光学変調素子の間に遮光壁６
１を設けることによって、高い画質の画像表示装置が提
供できる。As shown in FIG. 26, the color filter 51
As shown in FIG. 27, the light shielding wall 6 is provided between the optical modulation elements.
By providing 1, an image display device with high image quality can be provided.
【００６７】また、図２８に光学変調被制御部にＴＮ型
液晶を用いた形態を示す。このような構成においても前
述までの実施の形態と同様の効果が得られる。FIG. 28 shows a mode in which a TN type liquid crystal is used for the optical modulation controlled section. Even with such a configuration, the same effect as that of the above-described embodiments can be obtained.
【００６８】カラー画像表示装置の構成は、図８に示し
たものと同じものであるので説明は省略する。また、本
実施の形態においては、光学変調被制御部としてＴＮ液
晶を用いたがゲストホスト液晶等その他の光学変調被制
御部を用いても構わない。また、図８中偏光ビームスプ
リッター１９の偏光分離精度が充分でなく、更にコント
ラストの向上を図る場合にはコンデンサレンズ１３と偏
光ビームスプリッター１９の間に偏光板を１枚追加して
もよい。Since the structure of the color image display device is the same as that shown in FIG. 8, description thereof will be omitted. Further, in the present embodiment, the TN liquid crystal is used as the optical modulation controlled section, but other optical modulation controlled section such as guest-host liquid crystal may be used. Further, when the polarization separation accuracy of the polarization beam splitter 19 in FIG. 8 is not sufficient and the contrast is further improved, one polarizing plate may be added between the condenser lens 13 and the polarization beam splitter 19.
【００６９】図２９から図３２は、本実施の形態の光学
変調装置を入射側から見た平面図であり、集光素子と光
学変調素子の配置の関係を示している。29 to 32 are plan views of the optical modulator of the present embodiment as seen from the incident side, showing the relationship between the arrangement of the condenser element and the optical modulator element.
【００７０】図２９は、本発明の光学変調装置におい
て、集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光（図
２９中アンダーバーの添えられた英字）をＧ色としたも
のである。同時に任意の色分解合成素子の色分解方向と
は垂直な方向の隣接光学変調素子もＧ色としたものであ
る。また、集光素子は光学変調素子の２辺に平行な方向
のレンズの屈折力が各々異なる形状をしており集光素子
Ａ０に入射した光束は色分解素子Ｓ０に集光するものと
する。このように集光素子と光学変調素子を配列するこ
とで、バイナリー型回折格子がある一次元方向に連続的
な形状になることから形成が容易であり、低コスト化が
可能となる。In FIG. 29, in the optical modulator of the present invention, the incident light (the letter with an underbar in FIG. 29) incident on the optical modulator including the optical axis of the condensing element is colored G. At the same time, the adjacent optical modulation element in the direction perpendicular to the color separation direction of any color separation / synthesis element is also G color. Further, the light condensing element has a shape in which the refracting powers of the lenses in the directions parallel to the two sides of the optical modulation element are different, and the light flux incident on the light condensing element A0 is condensed on the color separation element S0. By arranging the condensing element and the optical modulation element in this way, the binary type diffraction grating has a continuous shape in a one-dimensional direction, so that the formation is easy and the cost can be reduced.
【００７１】また、図３０に示すように集光素子をレン
チキュラーレンズとすることも可能である。この場合、
レンチキュラーレンズのパワーを持たない方向のブラッ
クマトリクス構造は除去できずに残ることになるが、開
口率を一定にしたままブラックマトリクスの構成を変え
ることで図２９に示した例とほぼ同様の効果が得られ
る。更に、光学変調素子の１素子形状を正方形とした
が、長方形であっても構わない。Further, as shown in FIG. 30, the condensing element may be a lenticular lens. in this case,
Although the black matrix structure in the direction not having the power of the lenticular lens cannot be removed and remains, the same effect as the example shown in FIG. 29 can be obtained by changing the structure of the black matrix while keeping the aperture ratio constant. can get. Further, although the single element shape of the optical modulation element is square, it may be rectangular.
【００７２】図３１は、本発明の光学変調装置におい
て、集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光（図
３１中アンダーバーの添えられた英字）をＧ色とし、集
光素子２の配置を千鳥配置にしたものである。このよう
に集光素子と光学変調素子を配置することでも、図２９
に示したものと同様の効果が得られる。また、図３１で
は、光学変調素子の２次元配列は、格子状に配列されて
いるが、図３２に示すような千鳥配列であっても同様の
効果が得られる。In FIG. 31, in the optical modulator of the present invention, the light incident on the optical modulator including the optical axis of the condenser (the letter with an underscore in FIG. 31) is colored G, and the condenser 2 is used. Is a staggered arrangement. By arranging the condensing element and the optical modulation element in this way, the arrangement shown in FIG.
An effect similar to that shown in is obtained. Further, in FIG. 31, the two-dimensional array of the optical modulation elements is arranged in a lattice pattern, but the same effect can be obtained even if the two-dimensional array is arranged in a staggered manner as shown in FIG.
【００７３】図３３に平板マイクロレンズ８を有する透
過型の光学変調装置を示す。光学変調素子Ｔ０、Ｔ０−
１、Ｔ０＋１に入射するまでは図２２に示した反射型の
光学変調素子６０と同様なので説明は省略する。光学変
調素子Ｔ０、Ｔ０−１、Ｔ０＋１によって変調され出射
した各色光は、出射側の平板マイクロレンズ８によって
光路を曲げられ色分解合成素子Ｍ０に入射し、合成され
て集光素子Ｂ０から平行光となって出射する。FIG. 33 shows a transmission type optical modulator having the flat plate microlens 8. Optical modulators T0, T0-
Since it is the same as that of the reflection-type optical modulation element 60 shown in FIG. 22 until it enters 1 and T0 + 1, its description is omitted. The respective color lights modulated and emitted by the optical modulators T0, T0-1, T0 + 1 are bent in the optical path by the flat plate microlens 8 on the emission side, enter the color separation / combination element M0, and are combined to form parallel light from the condensing element B0. Will be emitted.
【００７４】カラー画像表示装置は、図４に示した形態
と同じであるので説明は省略する。The color image display device is the same as the one shown in FIG. 4, and therefore its explanation is omitted.
【００７５】図３４に示すようにカラーフィルター５１
を、図３５に示すように各光学変調素子の間に遮光壁６
１を設けることによって、高い画質の画像表示装置が提
供できる。As shown in FIG. 34, the color filter 51
As shown in FIG. 35, the light shielding wall 6 is provided between the optical modulation elements.
By providing 1, an image display device with high image quality can be provided.
【００７６】また、図３６に光学変調被制御部にＴＮ型
液晶を用いた形態を示す。このような構成においても前
述までの実施の形態と同様の効果が得られる。FIG. 36 shows a mode in which a TN type liquid crystal is used for the optical modulation controlled section. Even with such a configuration, the same effect as that of the above-described embodiments can be obtained.
【００７７】カラー画像表示装置の構成は、図１８に示
したものと同じものであるので説明は省略する。また、
本実施の形態においては、光学変調被制御部としてＴＮ
型液晶を用いたがゲストホスト液晶等その他の光学変調
被制御部を用いても構わない。また、図１８中偏光ビー
ムスプリッター１９の偏光分離精度が充分ではないため
更にコントラストの向上を図る場合、コンデンサレンズ
１３と偏光ビームスプリッター１９の間に偏光板を１枚
追加してもよい。Since the structure of the color image display device is the same as that shown in FIG. 18, description thereof will be omitted. Also,
In the present embodiment, the TN is used as the optical modulation controlled unit.
Although the type liquid crystal is used, other optical modulation controlled parts such as guest-host liquid crystal may be used. In addition, since the polarization separation accuracy of the polarization beam splitter 19 in FIG. 18 is not sufficient, one polarizing plate may be added between the condenser lens 13 and the polarization beam splitter 19 in order to further improve the contrast.
【００７８】図３７は、図３６の光学変調装置のコリメ
ート素子としての機能を有する出射側の集光素子２を除
いたものである。このように構成することで、光学変調
装置１００の出射光束はある広がりをもって出射する。
この場合、図３６に示した光学変調装置９０と比較する
と、投射レンズのＦナンバーが一定の場合、多少スクリ
ーン照度が落ちることになる。しかしながら、光学変調
素子２１の１画素のサイズｄに対してガラス基板３の厚
みＬは充分大きく、出射光束の広がり角はかなり小さい
ことから実用上それほど問題ではないと考えられる。こ
の構成により、光学部材を減らすことができるため調整
工程及び部品コストの削減が可能となる。FIG. 37 does not include the light-collecting element 2 on the emission side, which has a function as a collimating element in the optical modulator of FIG. With such a configuration, the light flux emitted from the optical modulator 100 is emitted with a certain spread.
In this case, as compared with the optical modulator 90 shown in FIG. 36, when the F number of the projection lens is constant, the screen illuminance is slightly lowered. However, since the thickness L of the glass substrate 3 is sufficiently large with respect to the size d of one pixel of the optical modulation element 21 and the divergence angle of the emitted light beam is considerably small, it is considered that there is not much problem in practical use. With this configuration, it is possible to reduce the number of optical members, and thus it is possible to reduce the adjustment process and the component cost.
【００７９】[0079]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光利用効率の良い、小型の光学変調装置が実現でき、本
発明の光学変調装置をカラー画像表示装置に用いれば、
画質のよい装置が装置サイズを大型化することなしに実
現できる。As described above, according to the present invention,
It is possible to realize a small-sized optical modulation device with good light utilization efficiency. If the optical modulation device of the present invention is used for a color image display device,
A device with good image quality can be realized without increasing the size of the device.
【図１】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.
【図２】色分解合成素子の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a color separation / combination element.
【図３】本発明のカラー画像表示装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a color image display device of the present invention.
【図４】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part of a reflection type optical modulation device of the present invention.
【図５】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。FIG. 5 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.
【図６】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。FIG. 6 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.
【図７】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a reflection type optical modulator of the present invention.
【図８】本発明のカラー画像表示装置の概略図である。FIG. 8 is a schematic view of a color image display device of the present invention.
【図９】集光素子と光学変調素子の配列の関係を示した
図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the arrangement of light converging elements and the arrangement of optical modulation elements.
【図１０】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 10 is a diagram showing a relationship of arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図１１】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 11 is a diagram showing a relationship of arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図１２】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 12 is a diagram showing a relationship of arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図１３】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 13 is a diagram showing a relationship of arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図１４】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 14 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図１５】本発明のカラー画像表示装置の概略図であ
る。FIG. 15 is a schematic view of a color image display device of the present invention.
【図１６】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 16 is a cross-sectional view of an essential part of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図１７】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図１８】本発明のカラー画像表示装置の概略図であ
る。FIG. 18 is a schematic view of a color image display device of the present invention.
【図１９】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 19 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図２０】本発明のカラー画像表示装置の概略図であ
る。FIG. 20 is a schematic view of a color image display device of the present invention.
【図２１】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 21 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図２２】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 22 is a cross-sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.
【図２３】平板マイクロレンズの拡大断面図である。FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of a flat plate microlens.
【図２４】平板マイクロレンズの拡大断面図である。FIG. 24 is an enlarged cross-sectional view of a flat plate microlens.
【図２５】平板マイクロレンズの拡大断面図である。FIG. 25 is an enlarged cross-sectional view of a flat plate microlens.
【図２６】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 26 is a cross-sectional view of an essential part of a reflection-type optical modulator of the present invention.
【図２７】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 27 is a cross-sectional view of essential parts of a reflection-type optical modulator of the present invention.
【図２８】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 28 is a cross-sectional view of essential parts of a reflection-type optical modulator of the present invention.
【図２９】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 29 is a diagram showing a relation of arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図３０】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 30 is a diagram showing a relation of arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図３１】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 31 is a diagram showing a relationship in arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図３２】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。FIG. 32 is a diagram showing a relationship of arrangement of a light converging element and an optical modulation element.
【図３３】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 33 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図３４】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 34 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図３５】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 35 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図３６】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 36 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図３７】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。FIG. 37 is a cross-sectional view of essential parts of a transmission type optical modulator of the present invention.
【図３８】従来の光学変調装置の要部断面図である。FIG. 38 is a cross-sectional view of a main part of a conventional optical modulator.
１ 光学変調素子 ２ 集光素子 ３ 透明基板 ４ 遮光膜 ６ 色分解合成素子 ７ 反射板 １０ 光学変調装置 １１ 白色光源 １２ 放物鏡 １３ コンデンサーレンズ １４ 投射レンズ １５ 投射レンズ絞り １６ 投射スクリーン １７ 集光レンズ １８ ミラー ５１ カラーフィルター ６１ 遮光壁 １００ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical modulation element 2 Condensing element 3 Transparent substrate 4 Light-shielding film 6 Color separation / synthesis element 7 Reflector 10 Optical modulation device 11 White light source 12 Parabolic mirror 13 Condenser lens 14 Projection lens 15 Projection lens diaphragm 16 Projection screen 17 Condensing lens 18 Mirror 51 Color filter 61 Shading wall 100
Claims (13)
学変調素子と、広波長帯域の光束を所定の波長帯域毎に
分解する第１の回折格子とを有し、該第１の回折格子に
よって所定の波長帯域毎に分解された光束を前記光学変
調素子の異なる画素に入射させ、前記画素が所定の波長
帯域の入射光の変調を行う光学変調装置において、前記
光学変調素子によって変調を受けた各波長帯域毎の出射
光を画像情報を持った光束に合成する光合成手段を有
し、該光合成手段と前記光学変調素子と前記第１の回折
格子とが一体的に形成されていることを特徴とする光学
変調装置。1. An optical modulation element for modulating incident light for each pixel and emitting the modulated light, and a first diffraction grating for decomposing a light beam of a wide wavelength band for each predetermined wavelength band. In an optical modulator in which light beams separated by a diffraction grating for each predetermined wavelength band are made incident on different pixels of the optical modulation element, and the pixel modulates incident light in the predetermined wavelength band, the optical modulation element modulates the incident light. There is a light synthesizing means for synthesizing the emitted light of each received wavelength band into a light flux having image information, and the light synthesizing means, the optical modulation element, and the first diffraction grating are integrally formed. An optical modulation device characterized by the above.
ることを特徴とする請求項１記載の光学変調装置。2. The optical modulator according to claim 1, wherein the light combining means is a second diffraction grating.
記広波長帯域の光束を分解する方向が異なり、異なる方
向に出射した同一波長帯域の光束が入射する前記光学変
調素子の共通の画素を有することを特徴とする請求項
１、２記載の光学変調装置。3. The first diffraction grating has a common direction of the optical modulation element in which a direction in which the light beam in the wide wavelength band is decomposed is different for each unit region, and a light beam in the same wavelength band emitted in different directions is incident. The optical modulation device according to claim 1, further comprising a pixel.
の波長帯域毎に分解された光束を集光して前記光学変調
素子の各画素に収斂光を入射させる集光手段を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至３記載の光学変調装置。4. A light condensing unit for converging the light beam of the wide wavelength band or the light beam decomposed for each of the predetermined wavelength bands to make the convergent light incident on each pixel of the optical modulation element. The optical modulator according to any one of claims 1 to 3.
単位領域を対にしたことを特徴とする請求項２乃至４記
載の光学変調装置。5. The optical modulator according to claim 2, wherein the condensing unit and the unit area of the first diffraction grating are paired.
帯域毎に光束が分解された位置にカラーフィルターを有
することを特徴とする請求項１乃至５記載の光学変調装
置。6. The optical modulator according to claim 1, further comprising a color filter at a position where the light beam is decomposed for each predetermined wavelength band by the first diffraction grating.
であることを特徴とする請求項１乃至５記載の光学変調
装置。7. The optical modulation device according to claim 1, wherein the optical modulation element is a polymer dispersed liquid crystal.
ことを特徴とする請求項７記載の光学変調装置。8. The optical modulation device according to claim 7, further comprising a light blocking wall between pixels of the optical element.
ことを特徴とする請求項１乃至６記載の光学変調装置。9. The optical modulator according to claim 1, wherein the optical modulator is a TN type liquid crystal.
光学変調素子によって変調を受けた各波長帯域毎の光束
を反射させることを特徴とする請求項１乃至９記載の光
学変調装置。10. The optical modulation device according to claim 1, further comprising a reflection plate, wherein the reflection plate reflects the light flux for each wavelength band modulated by the optical modulation element.
が同一部材であることを特徴とする請求項１０記載の光
学変調装置。11. The optical modulation device according to claim 10, wherein the first diffraction grating and the light combining means are the same member.
回折格子と集光手段を有することを特徴とする請求項１
乃至９記載の光学変調装置。12. The diffraction grating and the condensing means are respectively provided on the incident side of the optical modulation element.
10. The optical modulator according to any one of 9 to 10.
を用いてカラー画像を表示することを特徴とするカラー
画像表示装置。13. A color image display device, which displays a color image using the optical modulation device according to any one of claims 1 to 12.
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JPH0950015A true JPH0950015A (en) | 1997-02-18 |
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| US11099425B2 (en) | 2018-09-04 | 2021-08-24 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Collimation backlight source, display device and driving method thereof |
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