JP4581371B2 - Image display device - Google Patents

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Description

本発明は、空間光変調素子(液晶ライトバルブ)を用いて変調させた変調光を結像させることにより画像を表示する画像表示装置に関する。   The present invention relates to an image display device that displays an image by forming an image of modulated light modulated using a spatial light modulator (liquid crystal light valve).

従来、液晶光変調素子(以下、液晶ライトバルブという。)に対する照明光をこの液晶光変調素子によって変調し、この変調光をスクリーン上に結像させる(投射する)ことにより画像を表示する液晶画像表示装置が提供されている。このような液晶画像表示装置は、反射型、または、透過型の液晶ライトバルブを用いて、この液晶ライトバルブのピクセルごとに照明光を制御することにより、照明光の偏光状態についての変調を行っている。   Conventionally, a liquid crystal image that displays an image by modulating illumination light on a liquid crystal light modulation element (hereinafter referred to as a liquid crystal light valve) by the liquid crystal light modulation element and forming an image on (projecting) the modulated light on a screen. A display device is provided. Such a liquid crystal image display device uses a reflective or transmissive liquid crystal light valve, and modulates the polarization state of the illumination light by controlling the illumination light for each pixel of the liquid crystal light valve. ing.

図15は、液晶画像表示装置の概略的な構成を示す側面図である。   FIG. 15 is a side view showing a schematic configuration of the liquid crystal image display device.

図15(a)は、レンズアレイ方式の液晶画像表示装置の構成を示している。   FIG. 15A shows the configuration of a lens array type liquid crystal image display device.

レンズアレイ方式の液晶画像表示装置は、液晶ライトバルブを重畳照明する重畳手段として、レンズアレイを用いるものである。   The lens array type liquid crystal image display device uses a lens array as superimposing means for superimposing and illuminating a liquid crystal light valve.

この液晶画像表示装置は、図15(a)に示すように、光源111と、光源111から発した光を光軸L0方向に反射するリフレクタ112と、第1のレンズアレイ(フライアイレンズ)113と、第2のレンズアレイ(フライアイレンズ)114と、重ね合わせレンズ116と、コンデンサレンズ117と、液晶ライトバルブ118と、を有している。   As shown in FIG. 15A, the liquid crystal image display device includes a light source 111, a reflector 112 that reflects light emitted from the light source 111 in the direction of the optical axis L0, and a first lens array (fly-eye lens) 113. And a second lens array (fly eye lens) 114, a superimposing lens 116, a condenser lens 117, and a liquid crystal light valve 118.

第1及び第2のレンズアレイ113,114上には、液晶ライトバルブ118とほぼ相似形状の開口を持つレンズセルが複数個2次元配列されており、リフレクタ112の射出開口面を空間的に分割している。   On the first and second lens arrays 113 and 114, a plurality of lens cells having openings substantially similar to the liquid crystal light valve 118 are two-dimensionally arranged, and the exit opening surface of the reflector 112 is spatially divided. is doing.

第1のレンズアレイ113の各レンズセルは、各レンズセルに対応した第2のレンズアレイ114のレンズセルに光束を集光するようになっている。第2のレンズアレイ114上には、第1のレンズアレイ113のレンズセルと同数の2次光源像が形成されている。一方で、第2のレンズアレイ114上の各レンズセルは、対応する第1のレンズアレイ113の各レンズセル開口の像を液晶ライトバルブ118の入射面に一致させ、重ね合わせレンズ116、コンデンサレンズ117及び偏光ビームスプリッタ119を透して、第1のレンズアレイ113の各レンズセルの像が液晶ライトバルブ118の入射面上で重なり合うようにする。   Each lens cell of the first lens array 113 collects the light flux on the lens cell of the second lens array 114 corresponding to each lens cell. The same number of secondary light source images as the lens cells of the first lens array 113 are formed on the second lens array 114. On the other hand, each lens cell on the second lens array 114 causes the image of each lens cell opening of the corresponding first lens array 113 to coincide with the incident surface of the liquid crystal light valve 118, and the overlapping lens 116 and the condenser lens. Through 117 and the polarizing beam splitter 119, the images of the lens cells of the first lens array 113 are overlapped on the incident surface of the liquid crystal light valve 118.

このようにして、第2のレンズアレイ114において複数の2次光源像が形成される。さらに、重ね合わせレンズ116において複数の3次光源像が形成される。   In this way, a plurality of secondary light source images are formed in the second lens array 114. Further, a plurality of tertiary light source images are formed in the overlapping lens 116.

コンデンサレンズ117は、液晶ライトバルブ118の照明光が図示しない投射レンズの入射瞳方向に入射するように配置されている。   The condenser lens 117 is arranged so that the illumination light of the liquid crystal light valve 118 is incident in the entrance pupil direction of a projection lens (not shown).

この結果、リフレクタ112からの反射光束は、その強度を積分され、液晶ライトバルブ118は、これら複数の2次、または、3次光源像により、均一な強度分布で重畳照明される。このようにして、第1及び第2のレンズアレイ113,114及び重ね合わせレンズ116は、重畳手段を構成している。   As a result, the intensity of the reflected light beam from the reflector 112 is integrated, and the liquid crystal light valve 118 is superimposed and illuminated with a uniform intensity distribution by the plurality of secondary or tertiary light source images. In this way, the first and second lens arrays 113 and 114 and the superimposing lens 116 constitute superimposing means.

液晶ライトバルブ118は、複数の液晶セルを2次元配列した透過型、または、反射型の液晶板と、所定方向の偏光のみを透過させるアナライザ(偏光板)とを有している。そして、前記液晶板が電気信号によって制御されることより、透過、または、反射する光を偏光変調する。すなわち、照明光は、液晶ライトバルブ118における画像情報に応じて、P偏光、S偏光に変調される。   The liquid crystal light valve 118 includes a transmissive or reflective liquid crystal plate in which a plurality of liquid crystal cells are two-dimensionally arranged, and an analyzer (polarizing plate) that transmits only polarized light in a predetermined direction. Then, the liquid crystal plate is controlled by an electric signal, so that the transmitted or reflected light is polarized and modulated. That is, the illumination light is modulated into P-polarized light and S-polarized light according to image information in the liquid crystal light valve 118.

ところで、偏光ビームスプリッタ119に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ119を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ118における最適方向から外れてしまう。そのため、この偏光ビームスプリッタ119と液晶ライトバルブ118との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ118に対する最適な偏光方向となるように補償している。   By the way, a light beam whose incident angle is shifted in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis with respect to the polarizing beam splitter 119 has a polarization direction after passing through the polarizing beam splitter 119 is a liquid crystal light valve. The optimum direction at 118 is deviated. Therefore, by arranging a λ / 4 plate (quarter wavelength plate) (not shown) between the polarizing beam splitter 119 and the liquid crystal light valve 118, an optimum polarization direction with respect to the liquid crystal light valve 118 is obtained. Compensation.

この液晶ライトバルブ118を経て偏光ビームスプリッタ119に戻った変調光は、この偏光ビームスプリッタ119において、偏光方向に応じて、第1及び第2のレンズアレイ113,114側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。そして、画像情報の白情報に対応した偏光方向の光のみが画像として投射される。   The modulated light that has returned to the polarization beam splitter 119 via the liquid crystal light valve 118 is returned to the first and second lens arrays 113 and 114 according to the polarization direction in the polarization beam splitter 119, and a projection lens. And the optical path incident on the light. And only the light of the polarization direction corresponding to the white information of image information is projected as an image.

この液晶画像表示装置は、前述のような構成により、液晶ライトバルブの情報を拡大投影して表示する。   This liquid crystal image display device projects and displays the information of the liquid crystal light valve in the above-described configuration.

図15(b)は、ロッドインテグレータ方式の液晶画像表示装置を示す。   FIG. 15B shows a rod integrator type liquid crystal image display device.

ロッドインテグレータ方式の液晶画像表示装置は、図15(b)に示すように、液晶ライトバルブを重畳照明する重畳手段として、前述のレンズアレイに代えて、ロッドインテグレータ(ガラスロッド)を用いたものである。   As shown in FIG. 15B, the rod integrator type liquid crystal image display device uses a rod integrator (glass rod) in place of the lens array described above as superimposing means for superimposing and illuminating a liquid crystal light valve. is there.

この液晶画像表示装置は、光源111と、光源111から発した光を光軸L0方向に反射するリフレクタ112と、ロッドインテグレータとしてのガラスロッド121と、出射レンズ122と、重ねあわせレンズ116と、コンデンサレンズ117と、液晶ライトバルブ118と、を有している。   This liquid crystal image display device includes a light source 111, a reflector 112 that reflects light emitted from the light source 111 in the direction of the optical axis L0, a glass rod 121 as a rod integrator, an exit lens 122, an overlapping lens 116, a condenser A lens 117 and a liquid crystal light valve 118 are provided.

この液晶画像表示装置においては、リフレクタ112は、光源111からの光を光軸L0方向にガラスロッド121の入射面に集光して照射する。ガラスロッド121の入射面に入射した光は、ガラスロッド121内で全反射を繰り返して重畳され、出射光では均一分布となる。ガラスロッド121の出射光が入射される出射レンズ122は、ガラスロッド121からの出射光を重ね合わせレンズ116に対して集光させる。重ね合わせレンズ122により、ガラスロッド121内での反射回数に対応した複数の3次光源像が形成される。   In this liquid crystal image display device, the reflector 112 condenses and irradiates the light from the light source 111 on the incident surface of the glass rod 121 in the direction of the optical axis L0. The light incident on the incident surface of the glass rod 121 is superimposed by repeating total reflection in the glass rod 121 and has a uniform distribution in the emitted light. The outgoing lens 122 into which the outgoing light from the glass rod 121 is incident condenses the outgoing light from the glass rod 121 on the overlapping lens 116. A plurality of tertiary light source images corresponding to the number of reflections in the glass rod 121 are formed by the overlapping lens 122.

このように、ガラスロッド121、出射レンズ122及び重ね合わせレンズ116は、コンデンサレンズ117及び偏光ビームスプリッタ119を透して液晶ライトバルブ118を重畳照明する重畳手段を構成している。   Thus, the glass rod 121, the exit lens 122, and the superimposing lens 116 constitute superimposing means for superimposing and illuminating the liquid crystal light valve 118 through the condenser lens 117 and the polarizing beam splitter 119.

この液晶画像表示装置において、液晶ライトバルブ118を経て偏光ビームスプリッタ119に戻った変調光は、この偏光ビームスプリッタ119において、偏光方向に応じて、ガラスロッド121側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。   In this liquid crystal image display device, the modulated light that has returned to the polarizing beam splitter 119 via the liquid crystal light valve 118 is incident on the optical path returning to the glass rod 121 side and the projection lens in the polarizing beam splitter 119 according to the polarization direction. The light path is separated.

この液晶画像表示装置においても、偏光ビームスプリッタ119に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ119を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ118における最適方向から外れてしまう。そのため、この偏光ビームスプリッタ119と液晶ライトバルブ118との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ118に対する最適な偏光方向となるように補償している。   Also in this liquid crystal image display device, the light flux whose incident angle is shifted in the direction orthogonal to the plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis with respect to the polarizing beam splitter 119 is transmitted through the polarizing beam splitter 119. The polarization direction deviates from the optimum direction in the liquid crystal light valve 118. Therefore, by arranging a λ / 4 plate (quarter wavelength plate) (not shown) between the polarizing beam splitter 119 and the liquid crystal light valve 118, an optimum polarization direction with respect to the liquid crystal light valve 118 is obtained. Compensation.

図15に示した液晶画像表示装置は、モノクロ表示のものである。カラー表示の液晶画像表示装置においては、前記重畳手段からの光をRGB(三原色)に分解し、RGB光をそれぞれに対応する液晶ライトバルブにより変調した後、これらRGB光を合成して投射する。   The liquid crystal image display device shown in FIG. 15 is for monochrome display. In the liquid crystal image display device for color display, the light from the superimposing means is decomposed into RGB (three primary colors), the RGB light is modulated by the corresponding liquid crystal light valve, and the RGB light is synthesized and projected.

このようなカラー表示の液晶画像表示装置においては、RGB光の割合を調整する色バランス(ホワイトバランス)調整を行う必要がある。このような色バランス調整は、RGBの各液晶ライトバルブを制御する電気信号の大きさを調整することで行う。例えば、液晶ライトバルブに印加する電気信号の大きさに応じて、透過光量が増加する。   In such a color liquid crystal image display device, it is necessary to perform color balance (white balance) adjustment for adjusting the proportion of RGB light. Such color balance adjustment is performed by adjusting the magnitude of an electric signal for controlling each of the RGB liquid crystal light valves. For example, the amount of transmitted light increases in accordance with the magnitude of an electric signal applied to the liquid crystal light valve.

例えば、色温度を高く設定する場合には、Bに対してRGの光量が相対的に少なくなるように、RGの電気信号を小さくしてRGの液晶の変調量を抑制する。また、色温度を低く設定する場合には、Rに対してBGの光量が相対的に少なくなるように、BGの電気信号を小さくしてBGの液晶の変調量を抑制する。   For example, when the color temperature is set high, the electrical signal of RG is reduced to suppress the modulation amount of the liquid crystal of RG so that the amount of light of RG is relatively small with respect to B. Further, when the color temperature is set low, the electrical signal of the BG is reduced to suppress the modulation amount of the liquid crystal of the BG so that the amount of light of the BG is relatively small with respect to R.

一方、従来の液晶画像表示装置においては、装置の小型化及び投射される像の高輝度化が求められている。このため、液晶画像表示装置においては、より広範囲の光を短い光路によって液晶ライトバルブを照明するため、液晶ライトバルブを照明する光束の径が大きくなり、照明光学系のF値が小さくなる傾向にある。
特開平7−49494号公報 特開2000−137289公報 特開2001−33773公報
On the other hand, in a conventional liquid crystal image display device, downsizing of the device and higher brightness of a projected image are required. For this reason, in the liquid crystal image display device, since the liquid crystal light valve is illuminated with a wider range of light by a short optical path, the diameter of the light beam that illuminates the liquid crystal light valve increases, and the F value of the illumination optical system tends to decrease. is there.
JP-A-7-49494 JP 2000-137289 A JP 2001-33773 A

ところで、前述のような重畳手段によりライトバルブの情報を拡大投射する液晶画像表示装置において、RGBの色バランスを電気信号で調整すると、コントラストが低下する問題が発生する。   By the way, in the liquid crystal image display device that enlarges and projects the information of the light valve by the superimposing means as described above, if the RGB color balance is adjusted with an electric signal, there is a problem that the contrast is lowered.

さらに、照明光学系の低F値化によっても、黒情報表示時における液晶ライトバルブの漏れ光が増加し、コントラストが低下する問題が発生する。   Furthermore, even when the illumination optical system has a low F value, there is a problem that the leakage light of the liquid crystal light valve increases during black information display and the contrast is lowered.

図16は、液晶画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示す図である。   FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship between an input signal and an optical output in the liquid crystal image display device.

図16中のCは、入力信号Sが所定値より小さい黒情報表示時の光出力Lである。本来、光出力Lはゼロレベルが理想であるが、色分解合成光学系の諸性能及び液晶ライトバルブ118に用いられている液晶の諸性能により、漏れ光として、Cレベルの光が出力される。一方、入力信号Sがピークになったとき、光出力LはAレベルになる。このとき、液晶画像表示装置のコントラスト比CRは、A/Cで定められる。   C in FIG. 16 is a light output L when black information is displayed when the input signal S is smaller than a predetermined value. Originally, the optical output L is ideally zero level, but C level light is output as leakage light due to various performances of the color separation / synthesis optical system and various performances of the liquid crystal used in the liquid crystal light valve 118. . On the other hand, when the input signal S reaches a peak, the optical output L becomes A level. At this time, the contrast ratio CR of the liquid crystal image display device is determined by A / C.

ここで、低F値化によって漏れ光によるCレベルが増加するため、コントラスト比CRは低下する。   Here, since the C level due to the leaked light increases due to the low F value, the contrast ratio CR decreases.

ところで、色バランスを取るために、光出力Lを抑制してA´レベルの光出力に信号調整すると、コントラスト比CR´=A´/Cとなり、著しいコントラスト劣化を招く。   By the way, if the light output L is suppressed to adjust the signal to an A ′ level light output in order to balance the color, the contrast ratio CR ′ = A ′ / C is obtained, which causes a significant deterioration in contrast.

ここで、偏光ビームスプリッタの透過率の入射角度特性について検討する。   Here, the incident angle characteristic of the transmittance of the polarizing beam splitter will be examined.

図17は、偏光ビームスプリッタの透過率の入射角度特性を示すグラフである。   FIG. 17 is a graph showing the incident angle characteristic of the transmittance of the polarizing beam splitter.

図17(a)に示すように、光軸に対して入射面が垂直になるように設置された偏光ビームスプリッタに対して、入射光と光軸のなす角を入射角度βとする。   As shown in FIG. 17A, the angle formed between the incident light and the optical axis is defined as an incident angle β with respect to the polarization beam splitter installed so that the incident surface is perpendicular to the optical axis.

図17(b)に示した折れ線a〜eは、入射角βc<βb<βa=0<βd<βeの光線に対する偏光ビームスプリッタのP偏光透過率を示している。このように、入射角度が光軸から振れて、偏光ビームスプリッタの偏光膜面に対する入射角が変化すると、S偏光の透過率が増大し、また、P偏光の透過率が減少する。そのため、透過するS偏光成分及び反射されるP偏光成分が漏れ光となり、図17におけるCレベルを増やすことになり、コントラストの低下を招く。   Polygonal lines a to e shown in FIG. 17B indicate the P-polarized light transmittance of the polarizing beam splitter with respect to light rays having an incident angle βc <βb <βa = 0 <βd <βe. Thus, when the incident angle deviates from the optical axis and the incident angle with respect to the polarizing film surface of the polarizing beam splitter changes, the transmittance of S-polarized light increases and the transmittance of P-polarized light decreases. Therefore, the transmitted S-polarized component and the reflected P-polarized component become leakage light, which increases the C level in FIG. 17 and causes a decrease in contrast.

このような要因によるコントラスト劣化は、偏光ビームスプリッタの入射光軸と出射光軸を含む平面に対して、平行な方向の入射角度のずれ量に依存する。   The contrast deterioration due to such factors depends on the amount of deviation of the incident angle in the direction parallel to the plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis of the polarizing beam splitter.

また、液晶ライトバルブ118に対する偏光方向を補償するλ/4板(四分の一波長板)の分散特性について検討する。   Further, the dispersion characteristics of a λ / 4 plate (quarter wavelength plate) that compensates the polarization direction with respect to the liquid crystal light valve 118 will be examined.

図18は、λ/4板の分散特性を示すグラフである。   FIG. 18 is a graph showing dispersion characteristics of the λ / 4 plate.

図中の直線aは理想的なλ/4波長板特性であり、曲線bは実際のλ/4波長板特性(最適波長550nmの場合)を示している。   The straight line a in the figure shows ideal λ / 4 wavelength plate characteristics, and the curve b shows actual λ / 4 wavelength plate characteristics (when the optimum wavelength is 550 nm).

このように、λ/4板は、分散特性を持っており、ある単一の波長の入射光に対しては最適な特性を有するが、入射光がある帯域に亘っている場合には、その帯域のすべてにおいては、最適な特性を有していない。λ/4板に対する入射光が最適な波長から外れるほど、偏光方向の補償能力も劣化し、補償しきれない成分が生ずる。偏光方向を補償しきれなかった成分は、漏れ光となり、図16におけるCレベルを増やすことになり、コントラストの低下を招く。   As described above, the λ / 4 plate has a dispersion characteristic, and has an optimum characteristic for incident light of a single wavelength. All of the bands do not have optimal characteristics. As the incident light with respect to the λ / 4 plate deviates from the optimum wavelength, the compensation capability of the polarization direction deteriorates, and a component that cannot be compensated is generated. The component that could not compensate the polarization direction becomes leaked light, which increases the C level in FIG. 16 and causes a decrease in contrast.

このような要因によるコントラスト劣化は、偏光ビームスプリッタの入射光軸及び出射光軸を含む平面に対して、直交する方向の入射角度ずれの量に依存する。   Contrast degradation due to such factors depends on the amount of incident angle deviation in a direction orthogonal to the plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis of the polarizing beam splitter.

前述のように、偏光ビームスプリッタの入射光軸及び出射光軸を含む平面に対して、平行な方向の入射角度ずれと、直交する方向の入射角度ずれによるコントラスト劣化要因は異なっており、どちらの方向の入射角度ずれがコントラスト劣化の主たる要因となるかは、使用している偏光ビームスプリッタ及びλ/4板の特性によって異なる。   As described above, with respect to the plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis of the polarizing beam splitter, the contrast deterioration factors due to the incident angle deviation in the parallel direction and the incident angle deviation in the orthogonal direction are different. Whether the incident angle deviation in the direction is the main cause of contrast deterioration depends on the characteristics of the polarizing beam splitter and the λ / 4 plate used.

ここで、照明光学系の外周部を遮光することにより、この照明光学系のF値を下げて、コントラスト劣化を防止する構成が従来より提案されている。   Here, a configuration has been proposed in which the outer peripheral portion of the illumination optical system is shielded to lower the F value of the illumination optical system, thereby preventing contrast deterioration.

図19は、光学部品の一部にフィルタや遮光膜を形成する工程を示す側面図である。   FIG. 19 is a side view showing a process of forming a filter or a light shielding film on a part of the optical component.

フィルタや遮光膜をレンズアレイなどの光学部品123の外周部に蒸着により形成するときには、この光学部品123の所望の領域外に蒸着膜が及ばないように、図19(a)に示すように、AR(Antireflection;反射防止)コートを付けるときは円環状のマスクAを用いる。   When forming a filter or a light-shielding film on the outer peripheral portion of the optical component 123 such as a lens array by vapor deposition, as shown in FIG. 19A, so that the vapor deposition film does not extend outside a desired region of the optical component 123, When applying an AR (Antireflection) coat, an annular mask A is used.

図19(b)に示すように外周部127にフィルタや遮光膜を形成するときは、図19(c)に示すように円形のマスク129が必要である。しかし、マスク129は、光学部品123の内周部に位置させる必要があるが、この位置で保持することが不可能であり、実際には、このような形状のフィルタ膜を蒸着によって形成することはできない。   As shown in FIG. 19B, when a filter or a light-shielding film is formed on the outer peripheral portion 127, a circular mask 129 is required as shown in FIG. However, the mask 129 needs to be positioned on the inner peripheral portion of the optical component 123, but cannot be held at this position. In practice, a filter film having such a shape is formed by vapor deposition. I can't.

一方、前述のように、照明光学系における縦方向の角度ずれ成分と、横方向の角度ずれ成分とでは、コントラスト劣化の要因となる光学部品が異なるため、照明光学系の外周部の全てを遮光する必要があるとは限らないことになる。   On the other hand, as described above, the optical component that causes the contrast deterioration is different between the vertical angular deviation component and the horizontal angular deviation component in the illumination optical system, so that the entire outer periphery of the illumination optical system is shielded. It's not always necessary to do that.

本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くすることにより、効果的にコントラスト劣化を防止することができる画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and in the adjustment of color balance, the deterioration of contrast is effectively prevented by increasing the F value of the illumination optical system for the color to be adjusted. An object of the present invention is to provide an image display device capable of performing the above.

また、本発明は、照明光学系内のフィルタの形状を最適化することにより、色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くして、より効果的なコントラスト劣化の防止を実現できる画像表示装置を提供することを目的とする。   In addition, the present invention optimizes the shape of the filter in the illumination optical system, thereby increasing the F value of the illumination optical system for the color to be adjusted in adjusting the color balance, and more effective contrast degradation. An object of the present invention is to provide an image display device capable of preventing the above-described problem.

前述の課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、白色光源と、前記白色光源から発した光を複数の部分光に分光し、分光された複数の前記部分光を重畳する重畳手段と、3原色に対応し、入射した光を光変調し変調光として射出する3つの反射型空間光変調素子と、前記重畳手段で重畳された光を3原色に分解して、3原色の光としてそれぞれ空間光変調素子に供給すると共に、それぞれの前記空間光変調素子からの変調光を合成する分解合成手段と、前記重畳手段と前記分解合成手段との間の位置であって、入射する光の光軸を挟んで所定の距離離れた2箇所に配設され、入射する光の任意の波長帯域の光強度を減衰させて3原色の比率を調整して射出する前記光軸と直交する方向に並べられた2つの光減衰手段と、前記分解合成手段を経た光を投射する投射手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, an image display device according to the present invention includes a white light source and a superimposition that splits the light emitted from the white light source into a plurality of partial lights and superimposes the plurality of the divided partial lights. Means, corresponding to the three primary colors, light-modulating incident light and emitting the modulated light as modulated light, and separating the light superimposed by the superimposing means into the three primary colors. supplies the respective spatial light modulator as a light, a position between the separating and synthesizing means for synthesizing the modulated light from each of the spatial light modulator, and said separating and combining means and the superimposing means, input morphism Orthogonal to the optical axis that is arranged at two predetermined distances across the optical axis of the light to be emitted, attenuates the light intensity in an arbitrary wavelength band of the incident light, and adjusts the ratio of the three primary colors. and two optical attenuating means arranged in a direction, the decomposition Comprising a projection means for projecting the light passing through the forming means.

前記分解合成手段は複数の偏光ビームスプリッタを有し、前記分解合成手段における前記重畳手段からの光が入射する位置に配設された前記偏光ビームスプリッタは、入射した光を入射した光の偏光方向に応じて透過すると共に、入射した光の光軸に対して直交する方向に反射することが好ましい。The decomposing / combining means has a plurality of polarizing beam splitters, and the polarizing beam splitter disposed at a position where the light from the superimposing means in the decomposing / combining means is incident is a polarization direction of the incident light. It is preferable that the light is transmitted according to the light intensity and reflected in the direction orthogonal to the optical axis of the incident light.

この画像表示装置においては、液晶ライトバルブに入射する光束のうち、光軸から遠い光束について、フィルタによってレベルを落とす波長域の光を遮断している。このように、この画像表示装置においては、液晶ライトバルブに入射する光を光学的に制御しているため、液晶ライトバルブを電気的に制御することにより変調光の光量を抑制する必要がない。そのため、液晶ライトバルブの黒情報表示時の光量も相対的に低下するため、色バランス(ホワイトバランス)を調整しても、表示画像のコントラストが低下することがない。   In this image display device, light in a wavelength region whose level is lowered by a filter is blocked by a filter for light beams far from the optical axis among light beams incident on the liquid crystal light valve. Thus, in this image display device, since the light incident on the liquid crystal light valve is optically controlled, it is not necessary to control the light amount of the modulated light by electrically controlling the liquid crystal light valve. For this reason, the amount of light at the time of black information display of the liquid crystal light valve is also relatively reduced, so that even if the color balance (white balance) is adjusted, the contrast of the displayed image does not decrease.

また、この画像表示装置においては、光軸から遠い光束について、レベルを落とす波長域を遮断している。したがって、光束の実質的な系を小さくして、照明光学系のF値を大きくすることができる。すなわち、光を変調する液晶ライトバルブに入射する光の角度を小さくできるので、黒情報表示時に、液晶ライトバルブに達する漏れ光を少なくすることができる。したがって、黒情報表示時の出力光のレベルを低下させ、コントラストを向上させることができる。   Further, in this image display device, the wavelength range where the level is lowered is cut off for the light beam far from the optical axis. Therefore, the F system of the illumination optical system can be increased by reducing the substantial light flux system. That is, since the angle of light incident on the liquid crystal light valve that modulates light can be reduced, leakage light reaching the liquid crystal light valve can be reduced during black information display. Therefore, the level of output light at the time of displaying black information can be reduced and the contrast can be improved.

なお、フィルタは、重畳手段から供給された光を制御することにより、色バランスを調整するものであることが好ましい。   In addition, it is preferable that a filter adjusts a color balance by controlling the light supplied from the superimposing means.

本発明によれば、画像表示装置における色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くすることにより、効果的にコントラスト劣化を防止することができる。   According to the present invention, in color balance adjustment in an image display apparatus, contrast deterioration can be effectively prevented by increasing the F value of the illumination optical system for the color to be adjusted.

また、本発明は、画像表示装置における照明光学系内のフィルタの形状を最適化することにより、色バランスの調整において、調整対象の色についての照明光学系のF値を高くして、より効果的なコントラスト劣化の防止を実現することができる。   In addition, the present invention optimizes the shape of the filter in the illumination optical system in the image display device, thereby increasing the F value of the illumination optical system for the color to be adjusted in the adjustment of the color balance, and is more effective. Prevention of contrast degradation can be realized.

以下、本発明に係る画像表示装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments of an image display apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

〔第1の実施の形態〕
図1は、本実施の形態の液晶画像表示装置の構成を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a liquid crystal image display device according to the present embodiment.

図1においては、簡単のために光源11から発した光が単一の液晶ライトバルブ18を照射するモノクロ表示の液晶画像表示装置を示す。この図は、本発明の原理を説明するために示すもので、色バランス(ホワイトバランス)の調整が必要になるカラー表示の液晶画像表示装置には、光をRGBに分解/合成する色分解光学系及び色合成光学系が備えられている。   For the sake of simplicity, FIG. 1 shows a monochrome liquid crystal image display device in which light emitted from a light source 11 irradiates a single liquid crystal light valve 18. This figure is shown for explaining the principle of the present invention. In a liquid crystal image display device for color display that requires adjustment of color balance (white balance), color separation optics for separating / combining light into RGB System and a color synthesis optical system.

図1(a)は、レンズアレイ方式の液晶画像表示装置を示す図である。   FIG. 1A shows a lens array type liquid crystal image display device.

この液晶画像表示装置は、光源11と、光源から出射された光を光軸L0方向に反射するリフレクタ12を有している。   The liquid crystal image display device includes a light source 11 and a reflector 12 that reflects light emitted from the light source in the direction of the optical axis L0.

光源11は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の白色光を出射するものを用いる。リフレクタ12は、光軸L0を軸とした回転楕円面の反射面を有し、光源11から出射された光を反射面で反射して光軸L0に平行な光束として出射する。   As the light source 11, a light source that emits white light such as a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp is used. The reflector 12 has a spheroidal reflecting surface with the optical axis L0 as an axis, reflects the light emitted from the light source 11 by the reflecting surface, and emits it as a light beam parallel to the optical axis L0.

また、この液晶画像表示装置は、第1のレンズアレイ(フライアイレンズ)13と、第2のレンズアレイ(フライアイレンズ)14と、フィルタ15と、重ね合わせレンズ16と、コンデンサレンズ17と、液晶ライトバルブ18と、を有している。   In addition, the liquid crystal image display device includes a first lens array (fly eye lens) 13, a second lens array (fly eye lens) 14, a filter 15, an overlay lens 16, a condenser lens 17, A liquid crystal light valve 18.

第1及び第2のレンズアレイ13,14は、リフレクタ12が光束を出射する開口を空間的に分割するように、液晶ライトバルブ18に相似した形状の複数のレンズセルを2次元配列している。   The first and second lens arrays 13 and 14 are two-dimensionally arranged with a plurality of lens cells having a shape similar to the liquid crystal light valve 18 so that the reflector 12 spatially divides the aperture from which the light beam is emitted. .

第1のレンズアレイ13は、そのレンズセルにそれぞれ対応した第2のレンズアレイ14のレンズセルに光束を集光し、第2のレンズアレイ14上に第1のレンズアレイ13のレンズセルと同数の2次光源像を形成する。   The first lens array 13 condenses the light fluxes on the lens cells of the second lens array 14 corresponding to the lens cells, respectively, and the same number as the lens cells of the first lens array 13 on the second lens array 14. The secondary light source image is formed.

第2のレンズアレイ14は、各レンズセルごとに、対応する第1のレンズアレイ13のレンズセル開口を液晶ライトバルブ18面に一致させ、第1のレンズアレイ13の各レンズセルが液晶ライトバルブ18面上で重なり合うようにする。   The second lens array 14 makes the lens cell opening of the corresponding first lens array 13 coincide with the surface of the liquid crystal light valve 18 for each lens cell, and each lens cell of the first lens array 13 is a liquid crystal light valve. Overlap on 18 sides.

フィルタ15は、第1及び第2のレンズアレイ13,14を透過した光束の内、光軸L0から遠い光束についてレベルを落とす波長域を遮断し、残りの光束についてそのまま透過させる。   The filter 15 blocks the wavelength region in which the level of the light beam far from the optical axis L0 from among the light beams transmitted through the first and second lens arrays 13 and 14 is reduced, and transmits the remaining light beam as it is.

重ね合わせレンズ16は、各レンズセル中心を液晶ライトバルブ18中心に一致させ、第1レンズアレイ132の各レンズセルが液晶ライトバルブ18面上で重なり合うようにする。   The superimposing lens 16 makes the center of each lens cell coincide with the center of the liquid crystal light valve 18 so that the lens cells of the first lens array 132 overlap on the surface of the liquid crystal light valve 18.

コンデンサレンズ17は、液晶ライトバルブ18の照明光が投射レンズ(図示していない)入射瞳方向に入射するようにする。   The condenser lens 17 causes the illumination light of the liquid crystal light valve 18 to enter the projection pupil (not shown) entrance pupil direction.

液晶ライトバルブ18は、複数の液晶セルを2次元配列してなる液晶板と所定方向の偏光のみを透過させるアナライザ(偏光板)を有し、各液晶セルごとに透過する光量を制御することによって画像を変調する。   The liquid crystal light valve 18 has a liquid crystal plate formed by two-dimensionally arranging a plurality of liquid crystal cells and an analyzer (polarizing plate) that transmits only polarized light in a predetermined direction, and controls the amount of light transmitted for each liquid crystal cell. Modulate the image.

この液晶画像表示装置においては、第2のレンズアレイ14における複数の2次光源像が形成される。また、重ね合わせレンズ16において複数3次光源像が形成される。そして、この3次光源像を用いて液晶バルブ18を重畳照明している。液晶画像表示装置において、この重畳照明を行う重畳手段は、第1及び第2のレンズアレイ13,14と、重ね合わせレンズ16と、が構成している。   In this liquid crystal image display device, a plurality of secondary light source images in the second lens array 14 are formed. In addition, a plurality of tertiary light source images are formed in the overlapping lens 16. Then, the liquid crystal bulb 18 is superimposed and illuminated using this tertiary light source image. In the liquid crystal image display device, the superimposing means for performing the superimposing illumination includes the first and second lens arrays 13 and 14 and the superimposing lens 16.

前記フィルタ15は、2次光源像が形成される第2のレンズアレイ14と3次光現像が形成される重ね合わせレンズ16との間に設置される。そして、落とすレベルに相当した面積の光束に適用して所望の波長域を遮断し、残りの光束をそのまま透過させる。   The filter 15 is installed between the second lens array 14 where the secondary light source image is formed and the overlapping lens 16 where the tertiary light development is formed. Then, it is applied to a light beam having an area corresponding to the level to be dropped to block a desired wavelength region, and the remaining light beam is transmitted as it is.

ここで、フィルタ15は、光軸から遠い光束から順に前記所望の波長域を遮断する。これによって、フィルタ15を透過した光束の径は、実質的に小さくなる。すなわち、フィルタ15によって光束の径は前記所望の波長域についてのみ狭くなるが、各波長域を含む光束全体としても、光束の外側の光量が減少するため、光束の径が実質的に小さくなったということができる。換言すると、実質的にF値が大きくなったということができる。   Here, the filter 15 blocks the desired wavelength range in order from the light beam far from the optical axis. As a result, the diameter of the light beam transmitted through the filter 15 is substantially reduced. In other words, the filter 15 reduces the diameter of the light beam only in the desired wavelength range, but the light diameter outside the light beam is reduced even in the entire light beam including each wavelength range, so that the diameter of the light beam is substantially reduced. It can be said. In other words, it can be said that the F value has substantially increased.

このようにフィルタ15によって光束の径が実質的に小さくなったので、光軸L0から遠く、液晶ライトバルブ18に大きな角度で入射する光も少なくなる。したがって、後述するように液晶ライトバルブ18の黒情報表示時における漏れ光も少なくなる。   Thus, since the diameter of the light beam is substantially reduced by the filter 15, light that is far from the optical axis L0 and enters the liquid crystal light valve 18 at a large angle is also reduced. Accordingly, as will be described later, leakage light at the time of displaying black information by the liquid crystal light valve 18 is also reduced.

例えば、落とすレベルに相当した面積の光束にR透過フィルタを適用する場合、光線a,b,e,fはR光のみ、光線c,dはR+G+Bの白色光である。したがって、液晶ライトバルブ18上に重畳された光は、GとBの成分が削減され色温度の低い光となる。   For example, when the R transmission filter is applied to a light beam having an area corresponding to the level to be dropped, the light beams a, b, e, and f are only R light, and the light beams c and d are R + G + B white light. Therefore, the light superimposed on the liquid crystal light valve 18 is light having a low color temperature with the G and B components reduced.

なお、図においては第2のレンズアレイ14と重ね合わせレンズ16の間にフィルタ15を設けた例を示したが、フィルタ15は第1及び第2のレンズアレイ13,14間に設置することもできる。   Although the example in which the filter 15 is provided between the second lens array 14 and the overlapping lens 16 is shown in the figure, the filter 15 may be installed between the first and second lens arrays 13 and 14. it can.

図1(b)は、ガラスロッド方式の液晶画像表示装置を示す図である。   FIG. 1B is a diagram showing a glass rod type liquid crystal image display device.

この液晶画像表示装置は、図1(a)に示したレンズアレイ方式の液晶画像表示装置と、第1及び第2のレンズアレイ13,14に代わってガラスロッド21及び出射レンズ22を採用して、フィルタ15が重ね合わせレンズ16の後ろに設置された点が異なっている。図1(a)に示したレンズアレイ方式と同様な部分については、同一の符号を付して説明を省略する。   This liquid crystal image display device employs a lens array type liquid crystal image display device shown in FIG. 1A and a glass rod 21 and an exit lens 22 in place of the first and second lens arrays 13 and 14. The difference is that the filter 15 is placed behind the overlapping lens 16. Parts similar to those in the lens array system shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

リフレクタ12は、光源11から出射された光を回転楕円面の反射面で反射してガラスロッド21の入射面に集光して入射する。   The reflector 12 reflects the light emitted from the light source 11 by the reflection surface of the spheroid and condenses the light on the incident surface of the glass rod 21.

ガラスロッド21は、リフレクタ12から入射された光を内面で多重回にわたって全反射する。出射レンズ22は、ガラスロッド21から出射された光をリレーレンズ16に供給する。   The glass rod 21 totally reflects light incident from the reflector 12 multiple times on the inner surface. The exit lens 22 supplies the light emitted from the glass rod 21 to the relay lens 16.

このとき、ガラスロッド21の出射面には複数の2次光源像が形成される。また、重ね合わせレンズ16には、複数の3次光源像が形成される。これら2次光源像及び3次光源像の数は、ガラスロッド21内において光が全反射する回数に対応している。   At this time, a plurality of secondary light source images are formed on the exit surface of the glass rod 21. In addition, a plurality of tertiary light source images are formed on the overlapping lens 16. The number of these secondary light source images and tertiary light source images corresponds to the number of times the light is totally reflected in the glass rod 21.

前記フィルタ15は、3次光源像が形成される重ね合わせレンズ16の後段に設置される。そして、落とすレベルに相当した面積の光束に適用して所望の波長域を遮断し、残りの光束をそのまま透過させる。図1(a)に示したレンズアレイ方式の場合と同様に、R透過フィルタを示すもので、光線a,b,e,fについてはR光のみ、光線c,dについてはR+G+Bの白色光である。   The filter 15 is installed at the rear stage of the superimposing lens 16 on which the tertiary light source image is formed. Then, it is applied to a light beam having an area corresponding to the level to be dropped to block a desired wavelength region, and the remaining light beam is transmitted as it is. As in the case of the lens array system shown in FIG. 1 (a), an R transmission filter is shown. For the rays a, b, e, and f, only R light is used, and for the rays c and d, R + G + B white light is used. is there.

前述したように、図1に示した液晶画像表示装置においては、簡単のために色分解光学系及び色合成光学系に関連する部分を省略している。実際には、RGB光をそれぞれ変調する液晶ライトバルブが設けられる。また、これらの液晶ライトバルブの前段には光をRGBに分解する色分解光学系が設置され、液晶ライトバルブの後段にはRGB光を合成する色合成光学系が設置される。投射レンズは、この色合成光学系で合成された光を投射する。   As described above, in the liquid crystal image display device shown in FIG. 1, portions related to the color separation optical system and the color synthesis optical system are omitted for the sake of simplicity. In practice, a liquid crystal light valve for modulating RGB light is provided. In addition, a color separation optical system for separating light into RGB is installed in the front stage of these liquid crystal light valves, and a color synthesis optical system for synthesizing RGB light is installed in the rear stage of the liquid crystal light valve. The projection lens projects the light synthesized by this color synthesis optical system.

図2は、フィルタを示す斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view showing the filter.

図中のフィルタ31は、図1に示したフィルタ15の具体例を示すものである。このフィルタ31は、縦横6×6の要素を有し、それぞれの要素ごとに光の透過を制御することができる。すなわち、各要素について、レベルを落とす波長域の光を遮断する状態と、光をそのまま透過させる状態を切り替えることができる。   The filter 31 in the figure shows a specific example of the filter 15 shown in FIG. The filter 31 has 6 × 6 elements in length and width, and can control the transmission of light for each element. That is, for each element, it is possible to switch between a state of blocking light in a wavelength range that drops the level and a state of transmitting light as it is.

例えば、図2(a)に示すように、最右列及び最左列からそれぞれ2列の要素31aについてレベルを落とす波長域について遮断する状態に、残りの中央2列の要素31bについて光をそのまま透過させる状態に制御することができる。   For example, as shown in FIG. 2 (a), light is left as it is for the remaining elements 31b in the central two rows in a state in which the wavelength regions whose levels are lowered for the two elements 31a from the rightmost column and the leftmost column are cut off. It is possible to control the transmission state.

このように、フィルタ31の中央を貫く光軸に直交する一つの直線について対称になるように、レンズの光軸L0から離れた要素から順に、レベルを落とす波長域の光を遮断させ、残りの要素についてはそのまま光を透過させるように制御することができる。   In this way, the light in the wavelength region whose level is lowered is blocked in order from the element away from the optical axis L0 of the lens so as to be symmetric with respect to one straight line perpendicular to the optical axis passing through the center of the filter 31. The element can be controlled to transmit light as it is.

また、例えば、図2(b)に示すように、配列の周囲の要素31cについてレベルを落とす波長域の光を遮断し、残りの中央の4個の要素31dについての光をそのまま透過させる状態に制御することができる。   Further, for example, as shown in FIG. 2B, the light in the wavelength region that drops the level of the element 31c around the array is blocked and the light of the remaining four elements 31d in the center is transmitted as it is. Can be controlled.

このように、フィルタ31を構成する要素について、周囲の要素から順にレベルを落とす波長域の光を遮断し、残りの要素についてはそのまま光透過させるように制御することができる。   In this way, it is possible to control the elements constituting the filter 31 so as to block the light in the wavelength range in which the level is lowered in order from the surrounding elements, and allow the remaining elements to pass through as they are.

本実施の形態では、図2(a)及び図2(b)のいずれについても光軸L0近くの中央の要素について光をそのまま透過させるように制御している。したがって、液晶ライトバルブ18を照明する光束の実質的な径が小さくなるので、F値が大きくなる。また、液晶ライバルブ18に大きな角度で入射する光を抑制することができる。   In this embodiment, in both FIGS. 2A and 2B, the central element near the optical axis L0 is controlled to transmit light as it is. Therefore, since the substantial diameter of the light beam that illuminates the liquid crystal light valve 18 is reduced, the F value is increased. Further, it is possible to suppress the light incident on the liquid crystal lie valve 18 at a large angle.

ここで、図1(a)に示したようにレンズアレイを用いる場合には、フィルタ31を構成する要素をレンズアレイを構成するレンズセルの配列に対応するように配列することができる。このようにフィルタ31の要素とレンズアレイをレンズセルの配置を対応させることで、これらの配列の不一致に由来する色むらを抑制することができる。   Here, when the lens array is used as shown in FIG. 1A, the elements constituting the filter 31 can be arranged so as to correspond to the arrangement of the lens cells constituting the lens array. As described above, by associating the arrangement of the lens cells with the elements of the filter 31 and the lens array, it is possible to suppress color unevenness resulting from the mismatch of these arrays.

図3は、F値と液晶ライトバルブの漏れ光との関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the F value and the leakage light of the liquid crystal light valve.

この液晶ライトバルブは、図1に示した液晶ライトバルブ18を模式的に示すもので、液晶板41及びアナライザ(偏光板)42を有している。図においては、液晶板41への信号の印加がなく、液晶分子は長軸方向が液晶板41に直交する方向となるように整列している。   This liquid crystal light valve schematically shows the liquid crystal light valve 18 shown in FIG. 1, and has a liquid crystal plate 41 and an analyzer (polarizing plate) 42. In the figure, no signal is applied to the liquid crystal plate 41, and the liquid crystal molecules are aligned so that the major axis direction is perpendicular to the liquid crystal plate 41.

ここでは、反射型の液晶板41を用いるものとして説明するが、F値や入射角と漏れ光との関係は透過型の液晶板を用いる場合にも同様である。   Here, the description will be made assuming that the reflective liquid crystal plate 41 is used, but the relationship between the F value, the incident angle, and the leakage light is the same when the transmissive liquid crystal plate is used.

図3(a)は、液晶板41に対して直交する、または、角度が小さい(高F値)光L1が通過するときの様子を示している。この場合、液晶板41を通過(反射してきた)した光L2は、液晶分子の長軸方向が光L1方向に整列しているため、変調を受けることなくアナライザ42で吸収遮蔽される。   FIG. 3A shows a state where light L1 that is orthogonal to the liquid crystal plate 41 or has a small angle (high F value) passes. In this case, the light L2 that has passed (reflected) through the liquid crystal plate 41 is absorbed and shielded by the analyzer 42 without being modulated because the major axis direction of the liquid crystal molecules is aligned with the direction of the light L1.

図3(b)は、液晶板41に対して角度が大きい(低F値)光L1´が通過するときの様子を示している。この場合、液晶はその長軸が液晶板41に直交する方向に整列しているが、光L1´は液晶分子に対して大きな角度で入射するため、若干の変調を受ける。したがって、アナライザ42では変調を受けた分の光が通過してしまい、漏れ光になる。このような漏れ光があると、黒情報表示時の光出力を底上げすることになる。   FIG. 3B shows a state where light L1 ′ having a large angle (low F value) with respect to the liquid crystal plate 41 passes. In this case, although the major axis of the liquid crystal is aligned in a direction perpendicular to the liquid crystal plate 41, the light L1 ′ is slightly modulated because it is incident on the liquid crystal molecules at a large angle. Therefore, the amount of light that has been modulated passes through the analyzer 42 and becomes leaked light. If there is such leakage light, the light output during black information display will be raised.

前述のように、本実施の形態ではフィルタ15によって、光束の実質的な径が小さく、F値が小さい。したがって、本実施の形態の液晶画像表示装置は、入射角度が直交する、または、小さい図3(a)に対応している。すなわち、本実施の形態においては漏れ光が少なく、黒情報表示時の光出力は小さい。   As described above, in the present embodiment, the filter 15 reduces the substantial diameter of the light beam and the F value. Therefore, the liquid crystal image display device of the present embodiment corresponds to FIG. 3A where the incident angles are orthogonal or small. That is, in the present embodiment, there is little leakage light, and the light output when displaying black information is small.

図4は、本実施の形態の液晶画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input signal and the optical output in the liquid crystal image display device of the present embodiment.

図中Cは、入力信号Sが所定値より小さい黒情報表示時の光出力Lである。この場合の光出力Lは本来ゼロレベルが理想であるが、色分解合成光学系の諸性能および液晶ライトバルブ18に用いられている液晶の諸性能により、漏れ光としてCレベルの光が出力される。前述したように、本実施の形態の液晶画像表示装置においてはF値が大きく、入射角が小さいので液晶ライトバルブの漏れ光は小さい。   In the figure, C is the light output L when black information is displayed when the input signal S is smaller than a predetermined value. The light output L in this case is ideally zero level, but C level light is output as leakage light due to various performances of the color separation / synthesis optical system and various performances of the liquid crystal used in the liquid crystal light valve 18. The As described above, in the liquid crystal image display device of the present embodiment, the F value is large and the incident angle is small, so that the leakage light of the liquid crystal light valve is small.

一方、入力信号Sがピークになったとき、光出力LはAレベルになる。このとき、液晶画像表示装置のコントラスト比CRは、A/Cで定められる。本実施の形態では、漏れ光が少なく黒情報表示時のレベルCが低いため、コントラスト比CRは大きい。   On the other hand, when the input signal S reaches a peak, the optical output L becomes A level. At this time, the contrast ratio CR of the liquid crystal image display device is determined by A / C. In the present embodiment, the contrast ratio CR is large because there is little leakage light and the level C when displaying black information is low.

ここで、色バランス(ホワイトバランス)を調整するために、光出力Lを抑制してA´レベルの光出力に信号調整すると、黒情報表示時の漏れ光もC´レベルに低下する。これは、本実施の形態では、色バランスはフィルタを透過する光量を光学的に制限することで調整しているためである。このため、黒情報表示時の漏れ光C‘は、色バランス調整のためにフィルタで遮断する光量に応じて低下する。   Here, in order to adjust the color balance (white balance), if the light output L is suppressed and the signal is adjusted to the A ′ level light output, the leakage light at the time of displaying the black information is also reduced to the C ′ level. This is because, in the present embodiment, the color balance is adjusted by optically limiting the amount of light that passes through the filter. For this reason, the leakage light C ′ at the time of black information display decreases according to the amount of light blocked by the filter for color balance adjustment.

したがって、本実施の形態では光出力がAからA´に低下しても、黒情報表示時の漏れ光Cも同じ比率で減少してC´になる。これによって、コントラスト比CR´=A´/C´=CRとなり、色バランスのためにピークレベルの光出力を調整してAレベルに低下させてもコントラストは維持される。   Therefore, in the present embodiment, even if the light output decreases from A to A ′, the leaked light C at the time of displaying black information also decreases at the same ratio to C ′. As a result, the contrast ratio CR ′ = A ′ / C ′ = CR, and the contrast is maintained even if the light output at the peak level is adjusted to decrease to the A level for color balance.

図5は、本実施の形態の液晶画像表示装置の構成をより具体的に示す図である。   FIG. 5 is a diagram more specifically showing the configuration of the liquid crystal image display device of the present embodiment.

この液晶画像表示装置は、図1(a)に示したレンズアレイ方式の液晶画像表示装置について、色分解合成光学系を含めより詳細に示すものである。   This liquid crystal image display device shows the lens array type liquid crystal image display device shown in FIG. 1A in more detail including a color separation / synthesis optical system.

この液晶画像表示装置は、光源51と、光源51の光を一方向に反射するリフレクタ52と、コリメータレンズ53と、赤色光/紫外光カットフィルタ54と、第1のレンズアレイ55と、フィルタ56と、第2のレンズアレイ57と、コンバイナ58と、重ね合わせレンズ59と、コンデンサレンズ69と、ポラライザ(偏光板)61と、を有している。   The liquid crystal image display device includes a light source 51, a reflector 52 that reflects light from the light source 51 in one direction, a collimator lens 53, a red / ultraviolet light cut filter 54, a first lens array 55, and a filter 56. A second lens array 57, a combiner 58, an overlapping lens 59, a condenser lens 69, and a polarizer (polarizing plate) 61.

コリメータレンズ53は、光の利用効率を高めるように、リフレクタ52から供給された光を平行光に近づけている。   The collimator lens 53 brings the light supplied from the reflector 52 close to parallel light so as to increase the light use efficiency.

赤外光/紫外光カットフィルタ54は、画像の表示に不要な赤外光及び紫外光を遮断することで、後段の光学系の発熱を防止している。   The infrared light / ultraviolet light cut filter 54 blocks the infrared light and ultraviolet light unnecessary for image display, thereby preventing heat generation in the optical system at the subsequent stage.

第1及び第2のレンズアレイ54,57及び重ね合わせレンズ59は、重ね合わせレンズ59に形成される複数の3次光源像により液晶ライトバルブを重畳照明する重畳手段を構成している。   The first and second lens arrays 54 and 57 and the superimposing lens 59 constitute superimposing means for superimposing and illuminating the liquid crystal light valve with a plurality of tertiary light source images formed on the superimposing lens 59.

フィルタ56は、第1及び第2のレンズアレイ54,47間に設置され、光軸から遠い光束についてレベルを落とす波長域について遮断し、光軸に近い光束についてはそのまま透過させるように制御する。そして、前記波長域に制限する光束の分量を制限することにより、この液晶画像表示装置の色バランス(ホワイトバランス)を調整している。   The filter 56 is installed between the first and second lens arrays 54 and 47, and controls the light beam far from the optical axis to block the wavelength region that drops the level, and transmits the light beam close to the optical axis as it is. And the color balance (white balance) of this liquid crystal image display apparatus is adjusted by restrict | limiting the quantity of the light beam restrict | limited to the said wavelength range.

コンバイナ58は、後段の偏光光学系における光の利用効率を向上させるため、入射する光をS偏光に変換している。   The combiner 58 converts incident light into S-polarized light in order to improve the light use efficiency in the subsequent polarization optical system.

コンデンサレンズ60は、液晶ライトバルブの照明光が投射レンズの入射瞳方向に入射するようにしている。   The condenser lens 60 is configured so that the illumination light of the liquid crystal light valve is incident in the direction of the entrance pupil of the projection lens.

ポラライザ61は、S偏光のみが透過するように制限している。   The polarizer 61 limits so that only S-polarized light is transmitted.

また、この液晶画像表示装置は、色分解合成光学系65と、B色液晶ライトバルブ62と、R色液晶ライトバルブ63と、B色液晶ライトバルブ64と、アナライザ66と、投射レンズ67と、を有している。   The liquid crystal image display device includes a color separation / synthesis optical system 65, a B color liquid crystal light valve 62, an R color liquid crystal light valve 63, a B color liquid crystal light valve 64, an analyzer 66, a projection lens 67, have.

色分解合成光学系65は、入射された光をRGBに分解して各色に対応する液晶ライトバルブ62,63,64にそれぞれ供給し、これらの液晶ライトバルブ62,63,64で変調されたRGB光を合成する。   The color separation / synthesis optical system 65 separates the incident light into RGB and supplies the light to the liquid crystal light valves 62, 63, 64 corresponding to the respective colors, and RGB modulated by these liquid crystal light valves 62, 63, 64. Synthesize light.

色分解光学系65は、プリズムやダイクロイックミラーを用いて種々の構成が可能であるので具体的な構成は図示を省略する。図の色分解光学系65のブロックには、RGB光が各色の液晶ライトバルブ62,63,64に達するまでの光路のみを示す。   Since the color separation optical system 65 can have various configurations using a prism or a dichroic mirror, the specific configuration is not shown. In the block of the color separation optical system 65 in the figure, only the optical path until the RGB light reaches the liquid crystal light valves 62, 63, 64 of the respective colors is shown.

アナライザ(偏光板)66は、P偏光のみを透過させる。したがって、液晶ライトバルブ62,63,64で変調を受けていない光はこのアナライザ66によって遮断される。   The analyzer (polarizing plate) 66 transmits only the P-polarized light. Therefore, light that is not modulated by the liquid crystal light valves 62, 63, 64 is blocked by the analyzer 66.

投射レンズ67は、アナライザ66を透過した光をスクリーンに向けて投射する。   The projection lens 67 projects the light transmitted through the analyzer 66 toward the screen.

本実施の形態においては、光学系のFナンバーを例えば2.4として構成することができる。この場合、反射型液晶光変調素子への入射角は、最大11.8度になる。ここで、例えばB色の光を50%減らしたいならば、Fナンバーを2.4から3.4にする。このときの入射角は、最大8.4度になる。   In the present embodiment, the F number of the optical system can be configured to be 2.4, for example. In this case, the incident angle to the reflective liquid crystal light modulation element is 11.8 degrees at the maximum. Here, for example, if the B-color light is to be reduced by 50%, the F number is changed from 2.4 to 3.4. The incident angle at this time is a maximum of 8.4 degrees.

〔第2の実施の形態〕
図6は、レンズアレイ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第2の実施の形態を示す側面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a side view showing a second embodiment of a liquid crystal image display device according to the present invention using a lens array type illumination optical system.

この第2の実施の形態における照明光学系においては、コンデンサレンズ17と液晶ライトバルブ18との間に、偏光ビームスプリッタ19が配置されている他は、前述した第1の実施例における構成と同様である。   In the illumination optical system according to the second embodiment, the polarization beam splitter 19 is disposed between the condenser lens 17 and the liquid crystal light valve 18, and the configuration is the same as in the first embodiment described above. It is.

液晶ライトバルブ18に対する照明光は、この液晶ライトバルブ18における画像情報に応じて、P偏光、S偏光に変調されて、偏光ビームスプリッタ19に戻り、この偏光ビームスプリッタ19において、偏光方向に応じて、第1及び第2のレンズアレイ13,14側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。そして、画像情報の白情報に対応した偏光方向の光のみが画像として投射される。   Illumination light for the liquid crystal light valve 18 is modulated into P-polarized light and S-polarized light according to image information in the liquid crystal light valve 18 and returns to the polarizing beam splitter 19, and the polarizing beam splitter 19 responds to the polarization direction. The optical path returning to the first and second lens arrays 13 and 14 and the optical path incident on the projection lens are separated. And only the light of the polarization direction corresponding to the white information of image information is projected as an image.

この照明光学系においては、偏光ビームスプリッタ19に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ19を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ18における最適方向から外れてしまうため、この偏光ビームスプリッタ19と液晶ライトバルブ18との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ18に対する最適な偏光方向となるように補償している。   In this illumination optical system, a light beam whose incident angle is shifted in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis with respect to the polarizing beam splitter 19 is polarized after passing through the polarizing beam splitter 19. Since the direction deviates from the optimum direction in the liquid crystal light valve 18, by arranging a not-shown λ / 4 plate (quarter wavelength plate) between the polarization beam splitter 19 and the liquid crystal light valve 18, The liquid crystal light valve 18 is compensated so as to have an optimum polarization direction.

光源11の2次光源像が形成される第2のレンズアレイ14の近辺には、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当したレンズアレイ14の開口部に対応して覆うように配置している。   In the vicinity of the second lens array 14 where the secondary light source image of the light source 11 is formed, a filter 15 for cutting a color whose level is to be dropped is covered corresponding to the opening of the lens array 14 corresponding to the level to be dropped. Are arranged as follows.

このとき、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された照明光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。   At this time, light rays a, b, e, and f are only R light, c and d are R + G + B white light, and illumination light superimposed on the liquid crystal light valve 18 is reduced in G and B components. And light with a low color temperature.

これにより、図4に示した入力信号に対する光出力の関係においては、光出力がAからA´になっても、同じ割合で、CはC´になり、コントラストの劣化を招くことがない。また、GB色は、偏光ビームスプリッタ19の偏光膜面に対して、角度のきつい成分が無くなり、すなわち、F値が大きくなるので、図4で説明したように、コントラストが向上する。   Thereby, in the relationship of the optical output with respect to the input signal shown in FIG. 4, even if the optical output is changed from A to A ′, C becomes C ′ at the same ratio, and the contrast is not deteriorated. Further, the GB color does not have a component with a strong angle with respect to the polarizing film surface of the polarizing beam splitter 19, that is, the F value increases, so that the contrast is improved as described with reference to FIG.

図7は、ロッドインテグレータ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第2の実施の形態を示す側面図である。   FIG. 7 is a side view showing a second embodiment of the liquid crystal image display device according to the present invention using a rod integrator type illumination optical system.

この照明光学系においても、コンデンサレンズ17と液晶ライトバルブ18との間に、偏光ビームスプリッタ19が配置されている他は、前述した第1の実施例における構成と同様である。   This illumination optical system is the same as the configuration in the first embodiment described above except that a polarizing beam splitter 19 is disposed between the condenser lens 17 and the liquid crystal light valve 18.

液晶ライトバルブ18に対する照明光は、この液晶ライトバルブ18における画像情報に応じて、P偏光、S偏光に変調されて、偏光ビームスプリッタ19に戻り、この偏光ビームスプリッタ19において、偏光方向に応じて、ガラスロッド21側に戻る光路と、投射レンズに入射する光路とに分離される。そして、画像情報の白情報に対応した偏光方向の光のみが画像として投射される。   Illumination light for the liquid crystal light valve 18 is modulated into P-polarized light and S-polarized light according to image information in the liquid crystal light valve 18 and returns to the polarizing beam splitter 19, and the polarizing beam splitter 19 responds to the polarization direction. The optical path returning to the glass rod 21 side and the optical path incident on the projection lens are separated. And only the light of the polarization direction corresponding to the white information of image information is projected as an image.

この照明光学系においても、偏光ビームスプリッタ19に対する入射光軸と出射光軸とを含む平面に対して直交する方向に入射角度がずれている光束は、この偏光ビームスプリッタ19を透過した後の偏光方向が液晶ライトバルブ18における最適方向から外れてしまうため、この偏光ビームスプリッタ19と液晶ライトバルブ18との間に、図示しないλ/4板(四分の一波長板)を配置することによって、液晶ライトバルブ18に対する最適な偏光方向となるように補償している。   Also in this illumination optical system, a light beam whose incident angle is shifted in a direction orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing optical axis with respect to the polarizing beam splitter 19 is polarized after passing through the polarizing beam splitter 19. Since the direction deviates from the optimum direction in the liquid crystal light valve 18, by arranging a not-shown λ / 4 plate (quarter wavelength plate) between the polarization beam splitter 19 and the liquid crystal light valve 18, The liquid crystal light valve 18 is compensated so as to have an optimum polarization direction.

光源の3次光源像が形成されるリレーレンズ16の後に、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当した面積で覆うように配置している。例えば、R透過フィルタを配置すると、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された照明光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。   After the relay lens 16 on which the tertiary light source image of the light source is formed, a filter 15 for cutting a color whose level is to be dropped is arranged so as to cover an area corresponding to the level to be dropped. For example, when an R transmission filter is disposed, light rays a, b, e, and f are only R light, c and d are R + G + B white light, and illumination light superimposed on the liquid crystal light valve 18 is G And B components are reduced, and the light has a low color temperature.

図8(a)及び(b)は、この実施の形態においてフィルタを挿入する方向の例を示す斜視図である。   FIGS. 8A and 8B are perspective views showing an example of a direction in which a filter is inserted in this embodiment.

フィルタ15は、図8(a)に示すように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して直交する方向となるように配置する。または、フィルタ15は、図8(b)のように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタの入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して平行な方向となるように配置する。   As shown in FIG. 8A, the filter 15 has an edge A on the inner side (optical axis side) of the filter 15 with respect to a plane including the incident optical axis and the outgoing (reflective) optical axis of the polarizing beam splitter 19. So that the directions are perpendicular to each other. Alternatively, as shown in FIG. 8B, the filter 15 has an inner edge (optical axis side) edge A with respect to a plane including the incident optical axis and the outgoing (reflective) optical axis of the polarizing beam splitter. So that they are parallel to each other.

すなわち、偏光ビームスプリッタ19に入射する光束の入射角度の傾きによる漏れ光が多い場合には、図8(a)に示すように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して直交する方向となるように配置する。   That is, when there is a lot of leakage light due to the inclination of the incident angle of the light beam incident on the polarization beam splitter 19, the edge A on the inner side (optical axis side) of the filter 15 is polarized as shown in FIG. The beam splitter 19 is disposed so as to be orthogonal to a plane including the incident optical axis and the outgoing (reflecting) optical axis.

また、λ/4板の分散特性による偏光方向の補償能力の劣化に起因する漏れ光が多い場合には、図8(b)に示すように、このフィルタ15の内側(光軸側)の縁Aが、偏光ビームスプリッタの入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して平行な方向となるように配置する。   Further, when there is a large amount of leaked light due to the deterioration of the polarization direction compensation ability due to the dispersion characteristic of the λ / 4 plate, as shown in FIG. 8B, the inner edge (optical axis side) of the filter 15 is shown. A is arranged so as to be parallel to a plane including the incident optical axis and the outgoing (reflecting) optical axis of the polarizing beam splitter.

図9は、第2のレンズアレイ14に対してフィルタ15を直接蒸着して形成した例を示す斜視図である。   FIG. 9 is a perspective view showing an example in which the filter 15 is directly deposited on the second lens array 14.

フィルタ15は、図9(a)及び(b)に示すように、第2のレンズアレイ14上に直接蒸着して形成してもよい。   The filter 15 may be formed by directly depositing on the second lens array 14 as shown in FIGS.

なお、フィルタ15の挿入位置は、光源11から液晶ライトバルブ18に至る間のどこに挿入しても良いが、光源11から重畳手段の重ね合わせレンズの間に挿入した方が、色むらが生じないため好ましい。   The filter 15 may be inserted anywhere between the light source 11 and the liquid crystal light valve 18, but color unevenness does not occur when the filter 15 is inserted between the light source 11 and the overlapping lens of the superimposing means. Therefore, it is preferable.

この照明光学系を用いても、図5に示すように、液晶画像表示装置を構成することができる。この液晶画像表示装置の構成は、前述したものと同様である。   Even when this illumination optical system is used, a liquid crystal image display device can be configured as shown in FIG. The configuration of the liquid crystal image display device is the same as that described above.

〔第3の実施の形態〕
図10は、レンズアレイ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第3の実施の形態を示す側面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a side view showing a third embodiment of the liquid crystal image display device according to the present invention using a lens array type illumination optical system.

この第3の実施の形態における照明光学系は、フィルタ15を、第2のレンズアレイ14の入射面側に直接蒸着により形成している点を除けば、全体的な構成は、前述した第2の実施の形態と同様である。   In the illumination optical system according to the third embodiment, the overall configuration is the same as that of the second embodiment described above except that the filter 15 is formed directly on the incident surface side of the second lens array 14 by vapor deposition. This is the same as the embodiment.

すなわち、光源11の2次光源像が形成される第2のレンズアレイ14の入射面側には、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当したレンズアレイの開口部に対応して覆うように形成しておく。このとき、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。   That is, on the incident surface side of the second lens array 14 where the secondary light source image of the light source 11 is formed, the filter 15 for cutting the color whose level is to be dropped corresponds to the opening of the lens array corresponding to the level to be dropped. And formed so as to cover. At this time, light rays a, b, e, and f are only R light, c and d are R + G + B white light, and G and B components are reduced in the light superimposed on the liquid crystal light valve 18. , Light with low color temperature.

これにより、図4に示した入力信号に対する光出力の関係においては、光出力がAからA´になっても、同じ割合で、CはC´になり、コントラストの劣化を招くことがない。また、GB色は、偏光ビームスプリッタ19の偏光膜面に対して、角度のきつい成分が無くなり、すなわち、F値が大きくなるので、図4で説明したように、コントラストが向上する。   Thereby, in the relationship of the optical output with respect to the input signal shown in FIG. 4, even if the optical output is changed from A to A ′, C becomes C ′ at the same ratio, and the contrast is not deteriorated. Further, the GB color does not have a component with a strong angle with respect to the polarizing film surface of the polarizing beam splitter 19, that is, the F value increases, so that the contrast is improved as described with reference to FIG.

図11は、ロッドインテグレータ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第3の実施の形態を示す側面図である。   FIG. 11 is a side view showing a third embodiment of a liquid crystal image display device according to the present invention using a rod integrator type illumination optical system.

この照明光学系は、フィルタ15を、リレーレンズ16の出射面側に直接蒸着により形成している点を除けば、全体的な構成は、前述した第2の実施の形態と同様である。   This illumination optical system has the same overall configuration as that of the second embodiment described above except that the filter 15 is formed directly on the emission surface side of the relay lens 16 by vapor deposition.

すなわち、光源11の3次光源像が形成されるリレーレンズ16の出射面側に、レベルを落としたい色をカットするフィルタ15を、落とすレベルに相当した面積で覆うように形成しておく。例えば、R透過フィルタを配置すると、光線a、b、e、f、は、R光のみ、c、dは、R+G+Bのホワイト光であり、液晶ライトバルブ18上に重畳された光は、GとBの成分が削減され、色温度の低い光となる。   That is, a filter 15 that cuts a color whose level is to be dropped is formed on the exit surface side of the relay lens 16 where the tertiary light source image of the light source 11 is formed so as to cover an area corresponding to the level to be dropped. For example, when an R transmission filter is disposed, light rays a, b, e, and f are only R light, c and d are R + G + B white light, and light superimposed on the liquid crystal light valve 18 is G and The B component is reduced, and the light has a low color temperature.

図12は、フィルタ15を第2のレンズアレイ14に蒸着した状態を示す斜視図である。   FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the filter 15 is deposited on the second lens array 14.

この実施の形態においては、図12に示すように、第2のレンズアレイ14の少なくとも外周部の一部分には、フィルタ15の無い領域を設ける。これによって、図17により前述したように、フィルタ15を蒸着によって形成するときに、第2のレンズアレイ14の中心側部分を覆うマスクBを保持することが可能となる。   In this embodiment, as shown in FIG. 12, a region without the filter 15 is provided in at least a part of the outer peripheral portion of the second lens array 14. This makes it possible to hold the mask B that covers the center side portion of the second lens array 14 when the filter 15 is formed by vapor deposition, as described above with reference to FIG.

ここで、フィルタ15の無い領域を 図12(a)に示すように、上下方向に設けるか、図12(b)に示すように、左右方向に設けるかは、使用する偏光ビームスプリッタ及びλ/4波長板によって異なり、コントラストの高くなる方に設ける。   Here, whether the region without the filter 15 is provided in the vertical direction as shown in FIG. 12 (a) or in the horizontal direction as shown in FIG. 12 (b) depends on the polarization beam splitter and λ / It differs depending on the 4-wavelength plate, and is provided on the side where the contrast is higher.

すなわち、偏光ビームスプリッタ19に入射する光束の入射角度の傾きによる漏れ光が多い場合には、図12(a)に示すように、このフィルタ15の領域を、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して平行な方向に配列された方向(図12における上下方向)となるように形成する。   That is, when there is a large amount of leakage light due to the inclination of the incident angle of the light beam incident on the polarization beam splitter 19, the region of the filter 15 is defined as the incident optical axis of the polarization beam splitter 19 as shown in FIG. It forms so that it may become the direction (up-down direction in FIG. 12) arranged in the direction parallel to the plane containing an output (reflection) optical axis.

また、λ/4板の分散特性による偏光方向の補償能力の劣化に起因する漏れ光が多い場合には、図12(b)に示すように、このフィルタ15の領域を、偏光ビームスプリッタ19の入射光軸と出射(反射)光軸とを含む平面に対して直交する方向に配列された方向(図12における左右方向)となるように形成する。   Also, when there is a lot of leakage light due to the deterioration of the polarization direction compensation ability due to the dispersion characteristic of the λ / 4 plate, the region of the filter 15 is moved to the polarization beam splitter 19 as shown in FIG. It forms so that it may become the direction (left-right direction in FIG. 12) arranged in the direction orthogonal to the plane containing an incident optical axis and an output (reflection) optical axis.

また、このフィルタ15は、図12に示すように、第2のレンズアレイ14のセルを単位とした領域に形成することとし、フィルタ15の透過光量と表示画像のコントラストとの最もバランスが取れている形状へ最適化することができる。   Further, as shown in FIG. 12, the filter 15 is formed in a region in which the cell of the second lens array 14 is a unit, and the transmitted light amount of the filter 15 and the contrast of the display image are most balanced. The shape can be optimized.

この照明光学系を用いても、図5に示すように、液晶画像表示装置を構成することができる。この液晶画像表示装置の構成は、前述したものと同様である。   Even when this illumination optical system is used, a liquid crystal image display device can be configured as shown in FIG. The configuration of the liquid crystal image display device is the same as that described above.

〔第4の実施の形態〕
図13に、レンズアレイ方式の照明系を用いたときの実施例を示す。
[Fourth Embodiment]
FIG. 13 shows an embodiment when a lens array type illumination system is used.

2次光源像が形成される第2アレイ14近辺に、レベルを落としたい色をカットするフィルタを、落とすレベルに相当したレンズアレイの開口部数おおう。例えば、R透過フィルタ15とRG透過フィルタ25を配置すると、光線a、fはR光のみ、b、eはR+G光、c、dはR+G+Bの白色(ホワイト)光であり、ライトバルブ18上に重畳された光は、GBの成分が削減され色温度の低い光となる。これにより、図4の入力信号に対する光出力の関係に示すように光出力はAからA´になっても、同じ割合でCはC´になり、コントラストの劣化を招かない。同時に、GB光は偏光ビームスプリッタ19の膜面に対して、角度のきつい成分が無くなり(F値が高くなる)、コントラストが向上する。   In the vicinity of the second array 14 where the secondary light source image is formed, a filter that cuts the color whose level is to be dropped is covered with the number of openings of the lens array corresponding to the level to be dropped. For example, when the R transmission filter 15 and the RG transmission filter 25 are arranged, the light beams a and f are only R light, b and e are R + G light, and c and d are R + G + B white (white) light. The superimposed light is reduced in GB component and becomes light with a low color temperature. As a result, as shown in the relationship of the optical output with respect to the input signal in FIG. 4, even if the optical output changes from A to A ′, C becomes C ′ at the same rate, and the contrast is not deteriorated. At the same time, the GB light has no component with a strong angle with respect to the film surface of the polarizing beam splitter 19 (F value is increased), and the contrast is improved.

図14にフィルタと遮光板を一体化した場合の構造の例を示す。   FIG. 14 shows an example of the structure when the filter and the light shielding plate are integrated.

図14のように、レンズアレイ間に遮光板を設け、第1フィルタを固定する。また、第2フィルタは第2レンズアレイに蒸着するが、これは遮光板に取り付けても良いし、第1、第2フィルタともに第2レンズアレイに蒸着しても良い。また、遮光板と第1フィルタを接着している接着剤は200℃以上の耐熱性を有しているものとする。さらに、遮光板に取り付けるフィルタは遮光板とレンズアレイの固定用部材を一体化した構造とすることで、部品点数を削減できる。   As shown in FIG. 14, a light shielding plate is provided between the lens arrays, and the first filter is fixed. The second filter is vapor-deposited on the second lens array, but this may be attached to a light shielding plate, or both the first and second filters may be vapor-deposited on the second lens array. The adhesive that bonds the light shielding plate and the first filter has heat resistance of 200 ° C. or higher. Further, the filter attached to the light shielding plate has a structure in which the light shielding plate and the lens array fixing member are integrated to reduce the number of components.

なお、前述の実施の形態は、本発明の一具体例を示すもので本発明はこれに限定されない。本発明を逸脱しない範囲で様々な変形等を行うことができることは、本技術分野の専門家には明らかであろう。   The above-described embodiment shows a specific example of the present invention, and the present invention is not limited to this. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the present invention.

本発明の実施の形態の液晶画像表示装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the liquid crystal image display apparatus of embodiment of this invention. フィルタを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a filter. F値と液晶ライトバルブの漏れ光との関係を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the relationship between F value and the leak light of a liquid crystal light valve. 本実施の形態の液晶画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the input signal and optical output in the liquid crystal image display apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の液晶画像表示装置の構成をより具体的に示す側面図である。It is a side view which shows more concretely the structure of the liquid crystal image display apparatus of this Embodiment. レンズアレイ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第2の実施の形態を示す側面図である。It is a side view which shows 2nd Embodiment of the liquid crystal image display apparatus which concerns on this invention using the illumination optical system of a lens array system. ロッドインテグレータ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第2の実施の形態を示す側面図である。It is a side view which shows 2nd Embodiment of the liquid crystal image display apparatus which concerns on this invention using the illumination optical system of a rod integrator system. 上記第2の実施の形態において、フィルタを挿入する方向の例を示す斜視図である。In the said 2nd Embodiment, it is a perspective view which shows the example of the direction which inserts a filter. 上記第2の実施の形態において、フィルタを蒸着により形成した例を示す斜視図である。In the said 2nd Embodiment, it is a perspective view which shows the example which formed the filter by vapor deposition. レンズアレイ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第3の実施の形態を示す側面図である。It is a side view which shows 3rd Embodiment of the liquid crystal image display apparatus which concerns on this invention using the illumination optical system of a lens array system. ロッドインテグレータ方式の照明光学系を用いた本発明に係る液晶画像表示装置の第3の実施の形態を示す側面図である。It is a side view which shows 3rd Embodiment of the liquid crystal image display apparatus which concerns on this invention using the illumination optical system of a rod integrator system. 上記第3の実施の形態において、フィルタを蒸着により形成した例を示す斜視図である。In the said 3rd Embodiment, it is a perspective view which shows the example which formed the filter by vapor deposition. 第4に実施の形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment 4th. フィルタと遮光板を一体化した場合の構造の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a structure at the time of integrating a filter and a light-shielding plate. 液晶画像表示装置の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a liquid crystal image display apparatus. 液晶画像表示装置における入力信号と光出力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the input signal and light output in a liquid crystal image display apparatus. 偏光ビームスプリッタの透過率の入射角度特性を示すグラフである。It is a graph which shows the incident angle characteristic of the transmittance | permeability of a polarizing beam splitter. λ/4板の分散特性を示すグラフである。It is a graph which shows the dispersion characteristic of (lambda) / 4 board. 光学部品の一部にフィルタや遮光膜を形成する工程を示す側面図である。It is a side view which shows the process of forming a filter and a light shielding film in a part of optical component.

符号の説明Explanation of symbols

11 光源
12 反射鏡
13 第1のレンズアレイ
14 第2のレンズアレイ
15 フィルタ
16 リレーレンズ
17 コンデンサレンズ
18 液晶ライトバルブ
19 偏光ビームスプリッタ
21 ガラスロッド
22 出射レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light source 12 Reflector 13 1st lens array 14 2nd lens array 15 Filter 16 Relay lens 17 Condenser lens 18 Liquid crystal light valve 19 Polarizing beam splitter 21 Glass rod 22 Outgoing lens

Claims (2)

白色光源と、
前記白色光源から発した光を複数の部分光に分光し、分光された複数の前記部分光を重畳する重畳手段と、
3原色に対応し、入射した光を光変調し変調光として射出する3つの反射型空間光変調素子と、
前記重畳手段で重畳された光を3原色に分解して、3原色の光としてそれぞれ空間光変調素子に供給すると共に、それぞれの前記空間光変調素子からの変調光を合成する分解合成手段と、
前記重畳手段と前記分解合成手段との間の位置であって、入射する光の光軸を挟んで所定の距離離れた2箇所に配設され、入射する光の任意の波長帯域の光強度を減衰させて3原色の比率を調整して射出する前記光軸と直交する方向に並べられた2つの光減衰手段と、
前記分解合成手段を経た光を投射する投射手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
A white light source,
Superimposing means for dispersing the light emitted from the white light source into a plurality of partial lights and superimposing the plurality of the divided partial lights;
Three reflective spatial light modulators that correspond to the three primary colors and that modulate the incident light and emit it as modulated light;
The light superimposed by the superimposing means is divided into three primary colors, supplied to the spatial light modulation elements as light of the three primary colors, and the decomposing / synthesizing means for synthesizing the modulated light from the respective spatial light modulation elements;
A position between said separating and combining means and the superimposing means, disposed in two locations at a predetermined distance across the optical axis of the incoming morphism light, the light intensity of an arbitrary wavelength band of the incident light Two light attenuating means arranged in a direction orthogonal to the optical axis to be emitted by adjusting the ratio of the three primary colors
Projecting means for projecting light that has passed through the decomposing and synthesizing means;
An image display device comprising:
前記分解合成手段は複数の偏光ビームスプリッタを有し、
前記分解合成手段における前記重畳手段からの光が入射する位置に配設された前記偏光
ビームスプリッタは、入射した光を入射した光の偏光方向に応じて透過すると共に、入射
した光の光軸に対して直交する方向に反射することを特徴とする請求項1記載の画像表示
装置。
The resolving and combining means has a plurality of polarization beam splitters,
The polarizing beam splitter disposed at the position where the light from the superimposing unit in the decomposing / synthesizing unit is incident transmits the incident light according to the polarization direction of the incident light, and is on the optical axis of the incident light. 2. The image display device according to claim 1, wherein the image display device reflects in a direction orthogonal to the direction.
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