JP2004029122A

JP2004029122A - Image magnifying apparatus

Info

Publication number: JP2004029122A
Application number: JP2002181445A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Kato; 加藤　幾雄; Yasuyuki Takiguchi; 滝口　康之; Atsushi Takaura; 高浦　淳; Kazuya Miyagaki; 宮垣　一也; Keishin Aisaka; 逢坂　敬信; Kenji Kameyama; 亀山　健司; Takeshi Namie; 浪江　健史
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP4020709B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease irregularity in the luminance and colors due to variance in the optical characteristics in spatial optical modulation means in a multi-plate type image magnifying apparatus. <P>SOLUTION: The illumination light emitted by illumination optical means 2, 3 is divided into a plurality of spectral illumination light according to spectral characteristics to illuminate a plurality of spatial optical modulating means 12a, 12b, 12c and then the spectral illumination light is optically modulated by the respective spatial optical modulating means 12a, 12b, 12c into image light according to image information divided according to the spectral illumination light. In this modulation process, the plurality of spatial optical modulating means 12a, 12b, 12c are simultaneously illuminated by a plurality of spectral illumination light, while the spectral illumination light used for illumination is periodically switched in a plurality of sub-frame units constituting a single frame between at least two spatial optical modulating means 12b, 12c so that the spectral illumination light having the same spectral characteristics is optically modulated into image light by two or more spatial optical modulating means 12b, 12c. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像拡大装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、照明された照明光を、例えば、液晶パネル等の空間光変調器によって映像情報に応じた映像光に光変調して、スクリーン等に拡大して表示する映像拡大装置がある。このような映像拡大装置では、１つの空間光変調器を用いた単板式と呼ばれる映像拡大装置や、３つの空間光変調器を用いた３板式と呼ばれる映像拡大装置等が実用化されている。
【０００３】
単板式の映像拡大装置には、白色の照明光が入射される空間光変調器をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の画素の配列により構成し、空間光変調器における各画素の光変調状態を対応する色の映像情報に応じて動作させることで、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色を含む映像光をスクリーン等に投射する方式と、映像情報をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ（または、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ，Ｗｈｉｔｅ）の各色に応じて分割した複数のサブフィールド単位で空間光変調器の光変調状態を切り換えるとともに、この光変調状態の切り換えにタイミングを合わせて対応するＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ（または、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ，Ｗｈｉｔｅ）に分光された分光照明光を空間光変調器に照明してＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の映像光をそれぞれスクリーン等に投射する方式とがある。単板式の映像拡大装置では、単一の空間光変調器しか使用しないので、３板式と比較して製造コストを抑えることが可能である。特に、前者の方式を採用した単板式の映像拡大装置は、単一の照明装置を用いるとともに該照明装置の構造の単純化を図ることができるので、部品代を抑えて低コスト化を図るとともに製造の容易化を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、単板式の映像拡大装置は、製造の容易化や低コスト化を図ることができるが、３板式と比較して、照明光の光利用効率と解像度とが約１／３となり、画像品質が大きく低下してしまい、高い画像品質を要求される５０型以上の大型の拡大表示装置には不向きである。また、単板式の映像拡大装置のように、空間光変調器の数が分光数よりも少ない映像拡大装置では、表示する画像や視線等が大きく移動するような場合に表示画像が色分光して視認されるカラーブレイクが生じ易い。
【０００５】
これに対し、３板式の映像拡大装置は、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅに分光した各色の分光照明光に対応させて３つの空間光変調器を備えており、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の画像光をそれぞれ対応する空間光変調器によって独立に光変調した後に、ダイクロイックプリズム等を用いて合成し投射レンズで拡大像を形成するため、単板式の映像拡大装置と比較して照明光学系が複雑化したり高コスト化であったりするが、高い光利用効率と解像度とを実現することができる。
【０００６】
このような３板式の映像拡大装置には、入射光を光変調して反射する反射型空間光変調器を用いたものがあり、反射型空間光変調器に対して、例えば、偏光分離板（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｒｉｔｅｒ：以降、ＰＢＳ）とダイクロイックプリズムとを１つずつ用いて分光照明光を入射させたり、２つまたは４つのＰＢＳと色選択性偏光板（カラーリンク社製、商品名：セレクト）とを用いて分光照明光を入射させたり、単一のダイクロイックプリズムを用いて分光照明光を入射させたり等、反射型空間光変調器に対して分光照明光を入射させる各種構成がある。
【０００７】
しかしながら、３板式の映像拡大装置では３つの空間光変調器を用いるので、例えば、実効反射率等の光変調特性が空間光変調器毎にばらついていると、空間光変調器の違いによって光利用効率にばらつきを生じ、特定色の映像光量が低下することがある。このような場合、スクリーン等に投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生してしまう。
【０００８】
また、単一の空間光変調器であっても、光変調面を構成する各画素の反射角度が不均一であると、光変調された映像光量が単一の光変調面内でばらついて、映像光量が部分的に低下することがある。これにより、色毎に光量が低下する位置がばらついてしまい、スクリーン等に投射される表示画像色毎にスクリーン等に投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生してしまう。
【０００９】
このような不具合は、透過型の空間光変調器であっても同様に発生する。
【００１０】
この対策として、ルックアップテーブル式に個々の空間光変調器の光変調特性を電気的に補正するようにした技術もあるが、この補正により空間光変調器が元々有していた階調性が犠牲となったり、余計な演算処理を行なうために電気部品や回路が増加したりすることに加えて、高解像度の画像等のように、フレームレートが高速である場合画像の切り換えに対応にしにくいという問題を抱えている。
【００１１】
ところで、空間光変調器を用いた映像拡大装置としては、単板式、３板式の他に、空間光変調器として２枚の反射型空間光変調器を用いた２板式の映像拡大装置が考案されている（Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　２００１　ＤＩＧＥＳＴ、ｐ．１０８４−ｐ．１０８７／カラーリンク社）。この映像拡大装置は、偏光をアクティブに選択できる色選択性偏光板（カラーリンク社／米国、商品名＝カラースイッチ）と１つのＰＢＳとを組み合わせ、このアクティブな色選択性偏光板とＰＢＳとによって白色の照明光をＲｅｄ＋Ｇｒｅｅｎとなる照明光とＲｅｄ＋Ｂｌｕｅとなる照明光との２種類の分光照明光に時分割で分光し、各分光照明光の偏光方向を調整することでさらにＲｅｄとＧｒｅｅｎおよびＲｅｄとＢｌｕｅとに分光した光を、対応する空間光変調器にそれぞれ入射させて光変調することにより映像光を生成し、生成した映像光をＰＢＳによってＲｅｄ＋ＧｒｅｅｎまたはＲｅｄ＋Ｂｌｕｅに合成してスクリーンに拡大表示する。
【００１２】
特開２００１−２２８４５５公報に開示された技術も、同様に、照明光をＲｅｄ＋Ｂｌｕｅ（マゼンタ）とＲｅｄ＋Ｇｒｅｅｎ（シアン）とに分光し、分光した各照明光を２枚の空間光変調器（液晶パネル）に交互に入射させることにより生成し映像光を合成してスクリーンに拡大表示するようにしている。
【００１３】
このような方式によれば、通常の単板式よりも光利用効率を向上させるとともに、空間光変調器の数が３板式よりも少なく、かつ、照明光学系をより単純化しているため、単板式よりも明るく、かつ、３板式よりも低コストの映像拡大装置を提供することができる。
【００１４】
しかしながら、この方式であっても、原理的に３板式より光利用効率が低い。また、上述した技術によれば、Ｒｅｄの映像光は単一の空間光変調器により形成されているので、別の空間光変調器による他の色となるＢｌｕｅやＧｒｅｅｎの画像との輝度ムラや色ムラを完全に解消することはできない。
【００１５】
これに対し、例えば、特開２００１−１８８２１４公報には、照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ，Ｗｈｉｔｅの各色に時分割して分光させ、偏光方向を調整することで各分光照明光を２枚の透過型空間光変調器に入射し、透過型空間光変調器による分光照明光の光変調により得られる映像光を偏光合成して、スクリーンに投射するようにした映像拡大が開示されている。同公報に開示された技術によれば、照明光を偏光分光した後に偏光合成することにより、通常の偏光変換装置を用いる場合と比較して、光利用効率を単板式の約１．３倍に高めることが可能になり（偏光変換装置のない照明装置の場合との比較すると約２倍）、また、Ｗｈｉｔｅ光の照明光を利用することにより、色再現範囲とのトレードオフではあるが、光利用効率を少なくとも１．２倍以上に高めることが可能になるため、結果として１．５倍以上の光利用効率の増加を実現できる。
【００１６】
他にも、例えば、特開２００１−８３４６１公報に開示されているように、２板式を２倍の数の４板式とすることで空間光変調器の偏光依存性による光利用効率の低減を改善するようにした技術が開示されている。
【００１７】
特開２００１−８３４６１公報には、Ｒｅｄ＋ＧｒｅｅｎおよびＢｌｕｅ＋Ｇｒｅｅｎに時分割で周期的に色分割した照明光を、さらにＲｅｄとＧｒｅｅｎおよびＢｌｕｅとＧｒｅｅｎに偏光分光し、それぞれの分光特性と偏光方向に対応した４枚の透過型空間光変調器に入射させ、透過型空間光変調器による分光照明光の光変調により得られる映像光を偏光合成して、スクリーンに投射するようにした映像拡大が開示されている。同公報に開示された技術では、Ｒｅｄ光とＢｌｕｅ光とは２枚の透過型空間光変調器を交互に照明するため、この２枚の透過型空間光変調器間でのばらつきが均一化される。同公報に開示された技術によれば、通常の偏光変換装置を用いた照明装置の場合の単板式の約１．３倍の光利用効率の増加を実現できる（偏光変換装置のない照明装置の場合との比較では約２倍）。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、単板式の映像拡大装置では、単一の空間光変調器を用いるので空間光変調器間の光変調特性が色毎にばらつくことはないが、光利用効率が低下してしまうため、多板式の映像拡大装置を用いると、単一の空間光変調器の各画素間の光変調特性にばらつきを生じている場合、単一の空間光変調器により光変調された画像光であっても面内での輝度ムラや色ムラが生じてしまう。
【００１９】
また、多板式の映像拡大装置であっても、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光した照明光により映像光を生成する２板式の映像拡大装置のように、空間光変調器の数が分光数よりも少ない映像拡大装置では、各色の映像光を時間に応じて切り換え表示するために時間的なばらつきを生じ、表示する画像や視線等が大きく移動するような場合に表示画像が色分光して視認されるカラーブレイクが生じ易い。
【００２０】
これに対し、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光した照明光をそれぞれ対応する空間光変調器によって映像光とする３板式の映像拡大装置のように、空間光変調器の数が分光数と同等以上である映像拡大装置では、高い光利用効率を得ることができるが、空間光変調器間の光変調特性のばらつきによって生じる輝度のばらつきにより特定色の画像光の輝度が低下し、スクリーン等に投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生してしまう。
【００２１】
また、特開２００１−１８８２１４公報に開示された技術のような２板式の映像拡大装置では、２枚の透過型空間光変調器のそれぞれに対して、通常の単板式と同様に、色時分割した分光照明光を同じタイミングで順次照明することで、空間光変調器の偏光依存性による光利用効率の低減を改善するようにしているために、単板式を２倍にした２板式の映像拡大装置と原理的に同じであり、表示画像の時間的な均一性を改善することができず、画像品質の向上が困難であり、カラーブレイクが生じやすい。
【００２２】
さらに、特開２００１−８３４６１公報に開示された技術では、Ｒｅｄ光とＢｌｕｅ光とは２枚の透過型空間光変調器を交互に照明するため、この２枚の透過型空間光変調器間での光利用効率のばらつきが均一化されるが、Ｇｒｅｅｎ光は特定の空間光変調器のみを照射するため、この２つの空間光変調器に基づく画素単位での光利用効率の不均一さを何ら低減することができないので、分光数よりも多い４つの透過型空間光変調器を用いるにも拘わらず、残りの２つの空間光変調器による他の色となるＲやＢの画像との間に生じる輝度ムラや色ムラを低減することはできない。
【００２３】
本発明の目的は、多板式の映像拡大装置で、空間光変調手段間の光学特性のばらつきによる輝度ムラや色ムラの発生を低減することである。
【００２４】
本発明の目的は、空間光変調手段数が分光数よりも少ない多板式の映像拡大装置で、表示画像におけるカラーブレイクの発生を低減することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の映像拡大装置は、照明光を出射する照明光学手段と、前記照明光学手段が出射する照明光を分光特性に応じて複数の分光照明光に分光する照明光分光手段と、複数のシャッタ素子を有して前記照明光分光手段が分光した分光照明光のそれぞれを、前記照明光分光手段が分光する分光照明光に応じて分割した映像情報に応じた映像光に光変調する複数の空間光変調手段と、前記照明光分光手段が分光した複数の分光照明光によって複数の前記空間光変調手段を同時に照明するとともに、照明に用いる分光照明光を少なくとも２つの前記空間光変調手段の間で単一のフレームを構成する複数のサブフレーム単位で周期的にスイッチングさせるスイッチング手段と、前記各空間光変調手段が光変調した映像光を拡大して被照射体に投射する像形成光学手段と、を具備する。
【００２６】
したがって、照明光学手段によって出射された照明光は、照明光分光手段によって分光特性に応じた複数の分光照明光に分光されて複数の空間光変調手段に照明され、複数の空間光変調手段によって照明光分光手段が分光する分光照明光に応じて分割した映像情報に応じた映像光に光変調される。このとき、スイッチング手段によって、複数の空間光変調手段が複数の分光照明光によって同時に照明されるとともに、照明に用いる分光照明光は少なくとも２つの空間光変調手段の間で単一のフレームを構成する複数のサブフレーム単位で周期的にスイッチングされるため、同一の分光特性を有する分光照明光が２つ以上の空間光変調手段によって映像光に光変調される。これにより、同一の分光特性を有する分光照明光によって得られる映像光の光利用効率を、スイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化することが可能になる。
【００２７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の映像拡大装置において、前記空間光変調手段を２つ備え、前記照明光分光手段は照明光を３つの分光照明光に分光し、前記スイッチング手段は３つの分光照明光を２つの前記空間光変調手段の間で周期的にスイッチングさせる。
【００２８】
したがって、３つに分光された分光照明光のうち２つの分光照明光が空間光変調手段の間で周期的にスイッチングされるため、同一の分光特性を有する分光照明光によって得られる映像光のうち２／３の映像光の光利用効率をスイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化することが可能になる。
【００２９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の映像拡大装置において、前記空間光変調手段を３つ以上備え、前記照明光分光手段は照明光を３つ以上の分光照明光に分光し、前記スイッチング手段は２つの分光照明光を前記空間光変調手段の間で周期的にスイッチングさせる。
【００３０】
したがって、３つに分光された全ての分光照明光が映像光とされ、このうち２つの分光照明光が周期的にスイッチングされるため、同一の分光特性を有する分光照明光によって得られる２つの映像光の光利用効率をスイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化するとともに、全ての照明光を映像光として単一の表示画像中に投射させることが可能になる。
【００３１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の映像拡大装置において、前記空間光変調手段によって得られる複数の映像光を合成する分光照明光合成手段を具備して、前記像形成光学手段は、前記分光照明光合成手段が合成した映像光を拡大した拡大像光を被照射体に投射する。
【００３２】
したがって、像形成光学手段の前段に分光照明光合成手段を設けることで、空間光変調手段に照明されるまでに経由する光路による映像光の偏光状態に拘わらず映像光を被照射体に拡大して投射することが可能になる。
【００３３】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の映像拡大装置において、前記空間光変調手段を３つ以上備え、前記照明光分光手段は照明光を３つ以上の分光照明光に分光し、前記スイッチング手段は全ての分光照明光によって前記空間光変調手段をそれぞれ同時に照明するとともに、この分光照明光によって照明される前記空間光変調手段の間で分光照明光を周期的にスイッチングさせる。
【００３４】
したがって、３つ以上に分光された全ての分光照明光が映像光とされ、分光照明光に照明される全ての空間光変調手段間で分光照明光が周期的にスイッチングされるため、同一の分光特性を有する分光照明光によって得られる全ての映像光の光利用効率をスイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化するとともに、各空間光変調手段の有する階調性を犠牲にすることなく、全ての照明光を映像光として単一の表示画像中に投射させることが可能になる。
【００３５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一に記載の映像拡大装置において、前記空間光変調手段は、前記分光照明光を映像情報に応じて反射する反射型空間光変調手段である。
【００３６】
したがって、反射型空間光変調手段を用いた映像拡大装置で、請求項１ないし５のいずれか一に記載の発明の作用を得ることができる。
【００３７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一に記載の映像拡大装置において、前記空間光変調手段は、前記分光照明光を映像情報に応じて反射する反射型空間光変調手段である。
【００３８】
したがって、透過型空間光変調手段を用いた映像拡大装置で、請求項１ないし５のいずれか一に記載の発明の作用を得ることができる。
【００３９】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか一に記載の映像拡大装置において、前記空間光変調手段は、強誘電性液晶を用いた空間光変調手段である。
【００４０】
したがって、従来の強誘電性液晶を用いた場合に基板間の狭セルギャップが不均一であるために問題となっている単一の空間光変調手段における各画素間の性能のばらつきによる輝度ムラや色ムラの発生を低減することが可能になる。
【００４１】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の映像拡大装置において、前記空間光変調素子と像形成光学手段との間に設けられて光軸をシフトする光軸シフト手段を具備する。
【００４２】
したがって、光軸シフトにより表示画像の高解像度化を図るようにした従来の映像拡大装置で問題となっている隣接画素間の輝度ムラや色ムラの発生を低減することが可能になる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態について図１および図２を参照して説明する。本実施の形態は、３つの反射型のライトバルブ（Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ：以降、ＬＶ）に対して、１つのＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｒｉｔｅｒ）と１つのダイクロイックプリズムを有する３板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【００４４】
図１は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。映像拡大装置１は、高圧水銀ランプ２およびガラス放物面鏡３によって実現される照明光学手段、色フィルタ４を備えている。高圧水銀ランプ２はＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色を含む白色光を放出し、ガラス放物面鏡３は高圧水銀ランプ２が放出した白色光を平行化し、色フィルタ３は平行化した白色光から不要波長領域を除去する。ガラス放物面鏡３には、図示しない誘電体層反射コーティングが施されている。色フィルタ４には、熱、紫外線、およびオレンジ領域の不要波長領域の光を除去する図示しない複数の誘電体反射コーティングが施してある。
【００４５】
また、映像拡大装置１は、第１および第２フライアイレンズ５ａ，５ｂとコンデンサレンズ８とによって構成されるホモジナイザ、第１および第２フライアイレンズ５ａ，５ｂとＰＢＳアレイ６とによって構成される偏光変換素子、照明光と画像光とを分離するＰＢＳ９、色分解合成用のダイクロイックプリズム１０を有している。ホモジナイザは、照明光学手段から出射される照明光から不要波長領域を除去した白色光の面積的な光強度分布を均一化し、偏光変換素子は作像用のＰＢＳ９へのＳ偏光照明の光の光利用効率を約１．５とする。
【００４６】
本実施の形態のダイクロイックプリズム１０は、特定の波長域を通過させ他の波長域を反射させるような対角面を２つ有しており、各対角面はそれぞれ異なる波長領域を反射させる。本実施の形態ではＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色を含む白色光から、Ｇｒｅｅｎ光を透過させＲｅｄ光を反射させる誘電体多層膜コーティングが施された対角面と、Ｇｒｅｅｎ光を透過させＢｌｕｅ光を反射させる誘電体多層膜コーティングが施された対角面との２つの対角面を有している。
【００４７】
ダイクロイックプリズム１０は、回転ステージ１１上に搭載され、回転ステージ１１の回転によって、１／６０秒毎に１／４回転ずつステップ的に回転する。本実施の形態のダイクロイックプリズム１０は、線対称であるため１／２回転周期となる。
【００４８】
さらに、映像拡大装置１は、空間光変調手段（反射型空間光変調手段）としての３つの反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有している。公知の技術であるため説明を省略するが、本実施の形態の反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、電子回路を予め焼き付けたシリコンウェハに、ミラーを形成し、このシリコンウェハとガラスとの間に液晶を挟んだＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）である。各反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、フレームを２つに分割したサブフレーム単位で、入射光を光変調して映像光を生成する。本実施の形態では、各サブフレーム期間は１／６０秒に設定されている。このため、２つのサブフレームによって構成されるフレーム期間は１／３０秒に設定される（図２参照）。
【００４９】
特に図示しないが、映像拡大装置１は、演算手段とメモリー手段とを有し、フレームの画像データをサブフレームに応じて分割する図示しない電気計算回路を備えている。反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、分割されたサブフレーム情報にしたがって、照明光をサブフレーム単位で光変調する。
【００５０】
加えて、映像拡大装置１は、スクリーン１３上に映像を拡大表示する拡大用の投射レンズ１４、映像が拡大されるスクリーン１３である。本実施の形態では、投射レンズ１４によって像形成光学手段が実現されている。特に図示していないが、映像拡大装置は、コントラスト確保のためのクリーナ偏光子を、作像系のＰＢＳ９の後段に有している。
【００５１】
このような構成において、高圧水銀ランプ２から放出した光を、放物鏡３により平行化した後、色フィルタ４により不要波長領域を除去した光とする。その後、ホモジナイザによって面積的な光強度分布を均一化し、偏光変換素子によって作像系のＰＢＳ９へのＳ偏光照明の光の光利用効率を約１．５とした照明光を、ＰＢＳ９を介してダイクロイックプリズム１０に入射する。
【００５２】
ダイクロイックプリズム１０は、入射された照明光を、反射型ＬＶ１２ａに向けて反射する分光照明光Ａと、反射型ＬＶ１２ｂに向けて透過する分光照明光Ｂと、反射型ＬＶ１２ｃに向けて反射する分光照明光Ｃとの３つの分光照明光に分光する。各反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに入射する分光照明光Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ対応する反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって、分光照明光Ａ，Ｂ，Ｃの色に応じた映像光に光変調され、投射レンズ１４を介して、スクリーン１３上に拡大投射される。
【００５３】
このように、３板式とすることで、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光された全ての分光照明光を映像光に光変調して１サブフレーム中に表示させることができるため、光利用効率を向上させるとともに、特定の色の分光照明光の輝度を低下させることなく、各分光照明光間の輝度および発色性を均一化した高精細な表示画像を得ることができる。
【００５４】
ここで、ダイクロイックプリズム１０の一方の対角面はＲｅｄ光を反射し、他方の対角面はＢｌｕｅ光を反射するため、回転ステージ１１を矢印方向にステップ的に回転させて、ダイクロイックプリズム１０を１／４回転ずつ回転させることにより、ダイクロイックプリズム１０の２つの対角面は、反射型ＬＶ１２ａおよびＰＢＳ９に対向する位置（図１中左上から右下への対角面）と、反射型ＬＶ１２ｂおよびＰＢＳ９に対向する位置（図１中右上から左下への対角面）とに交互に入れ替わる。これにより、ダイクロイックプリズム１０で反射されて反射型ＬＶ１２ａを照明する分光照明光Ａと、ダイクロイックプリズム１０で反射されて反射型ＬＶ１２ｂを照明する分光照明光Ｃとを、図２に示すように、Ｒｅｄ光とＢｌｕｅ光とに交互に入れ替え、反射型ＬＶ１２ａと反射型ＬＶ１２ｃとをＲｅｄ光とＢｌｕｅ光とによって交互に照明することができる。以降、反射型ＬＶ１２ａ，１２ｃを照明する分光照明光Ａ，ＣをＲｅｄ光とＢｌｕｅ光とに入れ替える動作をスイッチングとする。ここに、スイッチング手段が実現されている。
【００５５】
このとき、反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、ダイクロイックプリズム１０の回転による分光照明光Ａ，Ｃのスイッチングと同じ１／６０秒の周期で入射される分光照明光Ａ，Ｂ，Ｃをサブフレーム単位で映像光に光変調する。本実施の形態の、ダイクロイックプリズム１０は１／２回転周期を有しているため、回転ステージ１１の回転によりダイクロイックプリズム１０を１回転させると、２フレーム分の画像を光変調することができる。
【００５６】
ところで、３つの反射型ＬＶと、１つのＰＢＳと１つのダイクロイプリズムとを用いた従来の３板式の映像拡大装置では、それぞれの反射型ＬＶに対してＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色のうちのいずれか１色をそれぞれ対応させて照明させるため、３つの反射型ＬＶの実効反射率の違いにより光利用効率にばらつきを生じ、輝度や発色性が色毎にばらついて、スクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラを発生させてしまう。また、単一の反射型ＬＶであっても、反射型ＬＶを構成する各画素の光変調面内での反射角度が不均一であると、輝度や発色性が単一の光変調面内でばらついて、スクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラを発生させてしまう。
【００５７】
これに対し、本実施の形態では、ダイクロイックプリズム１０を回転させることで、反射型ＬＶ１２ａと反射型ＬＶ１２ｃとをＲｅｄ光とＢｌｕｅ光とによって交互に照明することができるので、２つの反射型ＬＶ１２ａ，１２ｃによって得られるＲｅｄおよびＢｌｕｅの映像光の光利用効率を２つの反射型ＬＶ１２ａ，１２ｃ間で平均化することができる。
【００５８】
これにより、各色の分光照明光を単一の反射型ＬＶでそれぞれ光変調する場合と比較して、反射型ＬＶ１２ａと反射型ＬＶ１２ｃとの間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ１２ａ，１２ｃにおける各画素の光変調面内での反射角度のばらつきによって、スクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することを低減し、表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【００５９】
ここで、ダイクロイックプリズム１０の対角面はいずれもＧｒｅｅｎ光を透過させるため、反射型ＬＶ１２ｂには、常にＧｒｅｅｎ光が入射されるが、３つの反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちＲｅｄおよびＢｌｕｅの２つの分光照明光を平均化することで、Ｇｒｅｅｎ光による輝度ばらつきや色ムラは実用上無視できるようになり、輝度ムラや色ムラが生じる割合を１／３程度に低減することができる。
【００６０】
なお、反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにおけるサブフレーム光変調、および、ダイクロイックプリズム１０の回転に際しては、機械的な高速応答が要求されるため、反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを小型化し、小型の反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対して小型のダイクロイックプリズム１０を用いることが好ましい。このとき、ダイクロイック板や回折格子等を利用することで、反射型ＬＶ１２ａ，１２ｂ，１２ｃおよびダイクロイックプリズム１０の小型化を図ることも効果的である。
【００６１】
次に、本発明の第二の実施の形態について図３および図４を参照して説明する。本実施の形態は、２つの反射型ＬＶを有する２板式の映像拡大装置への適用例を示す。なお、第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。以下、同様とする。
【００６２】
図３は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置２０は、コンデンサレンズ８と投射レンズ１４との間に、空間光変調手段（反射型空間光変調手段）としての２つの反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂと、ＰＢＳ２２と、色選択性偏光板２３と、を有している。本実施の形態では、ＰＢＳ２２と色選択性偏光板２３とによって照明光分光手段が実現されている。
【００６３】
反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂは、フレームを３つに分割したサブフレーム単位で、入射光を光変調して映像光を生成する。本実施の形態では、各サブフレーム期間は１／６０秒に設定されている。このため、３つのサブフレームによって構成されるフレーム期間は１／２０秒に設定される。
【００６４】
ＰＢＳ２３は、Ｐ偏光（図３中紙面表裏方向）を反射し、Ｓ偏光（図３中紙面平行方向）を透過する偏光面を有している。
【００６５】
色選択性偏光板２３は、特定波長領域の偏光をそのまま透過し、別の特定波長領域の偏光を選択的に回転させ、また別の特定波長領域の光を選択的に消光（吸収）する光学特性を有する消光する。これにより、コンデンサレンズ８を介して出射される白色光に含まれるＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色のうち、１つの色の分光照明光を選択的に偏光回転させずに透過させ、別の色の１つの色の照明光を選択的に偏光回転させて透過させ、残りの１つの色の照明光を選択的に消光（吸収）することが可能になる。
【００６６】
本実施の形態の色選択性偏光板２３の光学特性は、図示しない制御回路による偏光方向の制御によって切り換えることが可能である。以降、光学特性の切り換えが可能な色選択性偏光板２３を、本実施の形態では、アクティブな色選択性偏光板２３とする。また、アクティブな色選択性偏光板２３が、選択的に偏光回転して透過させる光、選択的に偏光回転せずに透過させる光、選択的に消光（吸収）させる光を切り換える動作をスイッチングとする。本実施の形態では、色選択性偏光板２３による光学特性のスイッチング周期が、１／６０秒に設定されている。
【００６７】
色選択性偏光板２３は、例えば、複数枚の位相差板と液晶セル（いずれも図示せず）とを組み合わせることにより構成することが可能である。詳細な図示を省略するが、本実施の形態では、特定の波長領域の照明光を選択的に偏光回転するλ／４波長板として作用させるカラーセレクト（商品名：カラーリンク社／米国）を位相差板とし、表面安定化した強誘電性液晶を液晶セルとする色選択性偏光板２３を用いることにより構成されている。
【００６８】
なお、色選択性偏光板２３は、これに限るものではなく、例えば、液晶セルにネマチック液晶のπセルを用いたカラースイッチ（商品名：カラーリンク社／米国）によって代用することも可能である。
【００６９】
また、色選択性偏光板２３は、複数枚の位相差板と液晶セルとに加えて、通常の偏光子を組み合わせてさらに多段で構成することも可能である。
【００７０】
加えて、色選択性偏光板２３は、公知の回転フィルタを用いたものや、液晶を用いて回折格子を実現するものであってもよい。
【００７１】
このような構成において、高圧水銀ランプ２から放出してガラス放物面鏡３により平行化し、色フィルタ４により不要波長領域を除去された光を、ホモジナイザによって面積的光強度分布を均一化し、偏光変換素子によってＳ偏光照明の光の光利用効率を約１．５にした状態で、色選択性偏光板２３に入射する。
【００７２】
色選択性偏光板２３は、入射された照明光のうち、１つの色の照明光を選択的に消光（吸収）するとともに、残り２色の分光照明光のうち一方をＰ偏光に回転させて色選択性偏光板２３を透過させ、ＰＢＳ２２に入射する。ＰＢＳ２２は、入射された分光照明光のうち、Ｐ偏光に回転された分光照明光を反射型ＬＶ２１ａに向けて反射し、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光を反射型ＬＶ２１ａに向けて透過する。各反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂに入射する分光照明光は、それぞれ対応する反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂによって、分光照明光の色に応じた映像光に光変調され、投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【００７３】
ここで、色選択性偏光板２３の光選択性を図４に示すように周期的にスイッチングさせることにより、ＰＢＳ２２で反射する分光照明光とＰＢＳ２２で透過する分光照明光とを周期的に入れ替え、反射型ＬＶ２１ａと反射型ＬＶ２１ｂとを照明する分光照明光を、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができる。ここに、スイッチング手段としての機能が実現されている。
【００７４】
例えば、図４に示すように、フレーム１のサブフレーム１における色選択性偏光板２３のスイッチング状態が、Ｒｅｄ光の偏光をＰ偏光に回転させ、Ｇｒｅｅｎ光をＳ偏光のままとして、Ｂｌｕｅ光を消去させるような状態である場合、Ｐ偏光に回転されたＲｅｄ光は反射型ＬＶ２１ａに入射され、Ｓ偏光のままのＧｒｅｅｎ光が反射型ＬＶ２１ｂに入射される。
【００７５】
この状態から、Ｒｅｄ光を消去させ、Ｇｒｅｅｎ光の偏光をＰ偏光に回転し、Ｂｌｕｅ光をＳ偏光のままとするように色選択性偏光板２３をスイッチングさせると、Ｐ偏光に回転されたＧｒｅｅｎ光が反射型ＬＶ２１ａに入射され、偏光されずに透過されたＢｌｕｅ光が反射型ＬＶ２１ｂに入射される。
【００７６】
続いて、Ｒｅｄ光をＳ偏光のままととし、Ｇｒｅｅｎ光を消去させ、Ｂｌｕｅ光の偏光をＰ偏光に回転するように色選択性偏光板２３をスイッチングさせると、Ｐ偏光に回転されたＢｌｕｅ光が反射型ＬＶ２１ａに入射され、偏光されずに透過されたＲｅｄ光が反射型ＬＶ２１ｂに入射される。
【００７７】
本実施の形態では、照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つの分光照明光に分光しているため、上述の状態から色選択性偏光板２３をまたさらにスイッチングさせることにより、図４中フレーム１のサブフレーム１に示す初期状態に戻り、Ｒｅｄ光の偏光をＰ偏光に回転させ、Ｇｒｅｅｎ光をＳ偏光のままとして、Ｂｌｕｅ光を消去させるようになる。
【００７８】
なお、図４では、色選択性偏光板２３の作用によって偏光回転されずに透過される光を図４中上下方向の矢印で示し、色選択性偏光板２３の作用によって偏光回転されて透過される光を「・」で示し、色選択性偏光板２３の作用によって消光される光を「×」で示す。図４中フレーム１のサブフレーム１は、図３で示す偏光状態を示している。
【００７９】
このように、色選択性偏光板２３の光学特性を周期的にスイッチングさせることで、反射型ＬＶ２１ａと反射型ＬＶ２１ｂとを照明する分光照明光を、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができるので、２つの反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂによって得られるＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の映像光の光利用効率を２つの反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂ間でそれぞれ平均化することができる。
【００８０】
これにより、反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂ間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂにおける各画素の光変調面内での反射角度のばらつきによって、スクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に関して低減し、表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【００８１】
また、スクリーンに投射される表示画像には、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光した分光照明光のうち、光利用効率を平均化した２つの分光照明光が含まれているため、単板式の映像拡大装置と比較して、光利用効率の向上および高解像度化を図るとともに、時間的な均一性を改善してカラーブレイクの発生を抑制することができる。
【００８２】
ところで、サブフレームの切り換えに際して、サブフレーム間に生じる映像光のクロストークを減じるためには、反射型ＬＶ２１ａ，２１ｂの液晶における応答速度を１００μｓｅｃ以下にすることが好ましいとされるが、実際には、色選択性偏光板２３が有する液晶の応答速度を１００μｓｅｃ以下にした場合にも、サブフレーム周波数によっては若干のサブフレーム間のクロストークが生じる場合がある。
【００８３】
これに対し、サブフレームの切り換え光変調に際して、フレーム内での色バランスが均一になるように、クロストークが生じる期間である液晶の応答時間中に、反射型ＬＶ２１ａまたは２１ｂの全面を黒表示状態とするタイミングを設けることにより、サブフレーム間のクロストークを低減することができる。
【００８４】
この黒表示のタイミングは、数フレーム間に亘って変化させて混在させてもよいし、サブフレーム自体をさらに小さなサブフレームに分割し、この小さなサブフレームの順序を変化させて間に黒表示画像を表示させるようにしてもよい。これにより、周期的な画像情報の変化によって生じる、フリッカ、カラーブレイク、擬的動画像等の不具合をより減少させることができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色に分光させたが、これに限るものではなく、照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ，Ｗｈｉｔｅの４色に分光させ、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ，Ｗｈｉｔｅを１周期として、色選択性偏光板２３の光学特性をスイッチングさせるようにしてもよい。これにより、色再現性が若干低下するが、光利用効率を大きく向上させることができる。なお、照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ，Ｗｈｉｔｅの４色に分光させる場合、１フレームを４つのサブフレームによって構成する。
【００８６】
次に、本発明の第三の実施の形態について図５および図６を参照して説明する。本実施の形態は、映像拡大装置への適用例を示す。３つの反射型ＬＶを有する３板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【００８７】
図５は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置３０は、コンデンサレンズ８と投射レンズ１４との間に、空間光変調手段（反射型空間光変調手段）としての３つの反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、４つのＰＢＳ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、３つのアクティブな色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを有する。本実施の形態では、ＰＢＳ３２ａ，３２ｂ，３２ｃと色選択性偏光板３３ａ，３３ｂとによって照明光分光手段が実現されている。
【００８８】
本実施の形態の演算手段とメモリー手段とは、図示しない電気計算回路によってフレームの画像データを２つまたは３つのサブフレームに分割する。このため、反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、サブフレームの分割数にしたがって、入射光を光変調して映像光を生成する。各サブフレーム周期は、１／６０秒に設定されている。
【００８９】
ＰＢＳ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、それぞれ、Ｐ偏光（図５中紙面表裏方向）を反射し、Ｓ偏光（図５中紙面平行方向）を透過する偏光面を有している。
【００９０】
色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、上述と同様に、複数枚の位相差板と液晶セルとを組み合わせることによって構成されており、入射される光の分光特性に応じて特定波長領域の偏光を選択的に回転する。これにより、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅのうちのいずれか１色の偏光を回転することが可能になる。色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光学特性は、図示しない制御回路による偏光方向の制御により、周期的にスイッチングさせることが可能である。本実施の形態では、色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃのスイッチング周期は、１／６０秒に設定されている。
【００９１】
このような構成において、高圧水銀ランプ２より放出してガラス放物面鏡３により平行化し、色フィルタ４により不要波長領域を除去した光を、ホモジナイザによって面積的強度分布を均一化し、偏光変換素子によってＳ偏光照明の光利用効率を１．５にした状態で、色選択性偏光板３３ａに入射する。
【００９２】
色選択性偏光板３３ａは、入射された照明光のうち、１つの色の分光照明光の偏光をＳ偏光からＰ偏光に選択的に回転させて、ＰＢＳ３２ａに入射する。ＰＢＳ３２ａは、入射された照明光のうち、Ｐ偏光に回転された分光照明光をＰＢＳ３２ｃに向けて反射し、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光を色選択性偏光板３３ｂに向けて透過する。ＰＢＳ３２ｃに入射した分光照明光は、Ｐ偏光であるため、ＰＢＳ３２ｃで反射型ＬＶ３１ａに向けて反射され、反射型ＬＶ３１ａによって分光照明光の色に応じた映像光に光変調される。光変調された映像光は、Ｓ偏光であるため、ＰＢＳ３２ｃ，３３ｄを透過して、投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【００９３】
色選択性偏光板３３ｂに入射した分光照明光は、色選択性偏光板３３ｂにより一方の偏光がＰ偏光に回転されて、ＰＢＳ３２ｂに入射する。ＰＢＳ３２ｂは、入射された分光照明光のうち、Ｐ偏光に回転された分光照明光を反射型ＬＶ３１ｂに向けて反射し、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光を反射型ＬＶ３１ｃに向けて透過する。反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃに入射する分光照明光は、それぞれ対応する反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃによって、分光照明光の色に応じた映像光に光変調されて、色選択性偏光板３３ｃに入射される。色選択性偏光板３３ｃに入射された分光照明光は、Ｓ偏光をＰ偏光に回転されてＰＢＳ３２ｄに入射される。ＰＢＳ３２ｄは入射されたＰ偏光は、偏光面で反射され、投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【００９４】
ここで、制御回路の動作によって２つの色選択性偏光板３３ａ，３３ｂの光学特性を図６に示すようにスイッチングすることにより、３つの反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを照明する分光照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができる。ここに、スイッチング手段としての機能が実現されている。このとき、２つの色選択性偏光板３３ａ，３３ｂのスイッチング動作に合わせて、図６に示すように、色選択性偏光板３３ｃの光学特性をスイッチングさせることにより、色選択性偏光板３３ｃを介してＰＢＳ３２ｄに入射する光を全てＰ偏光として、ＰＢＳ３２ｄの偏光面で反射して投射レンズ１４へ入射させることができる。
【００９５】
このように、３板式とすることで、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光された全ての分光照明光を映像光に光変調して１サブフレーム中に表示させることができるため、光利用効率を向上させるとともに、特定の色の分光照明光の輝度を低下させることなく、各分光照明光間の輝度および発色性を均一化した高精細な表示画像を得ることができる。
【００９６】
また、２つの反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃに関しては、光路を重複させることが可能になるため、表示画像品質の面内均一性の向上を図るとともに、各色に対してそれぞれ独立した光路を設ける構造の従来の３板式の映像拡大装置と比較して、部品点数を低減し、低コスト化を図ることができる。
【００９７】
ところで、本実施の形態では、１フレームを２つのサブフレームによって構成するか、３つのサブフレームによって構成するかによって、色選択性偏光板の光学特性を、図６（ａ），（ｂ）に示すように、２パターンに調整することが可能である。例えば、１フレームを２つのサブフレームによって構成する場合、色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光学特性を図６（ａ）に示すようにスイッチングさせることにより、反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを照明する分光照明光を、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができる。
【００９８】
このように、色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光学特性をスイッチングさせることで、反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを照明する分光照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングさせることができるので、３つの反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃによって得られるＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の映像光の光利用効率を３つの反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ間でそれぞれ平均化することができる。
【００９９】
これにより、３板式とすることで光利用効率の向上を図るとともに、３つの反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃにおける各画素の光変調面内での反射角度のばらつきによってスクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの全ての分光照明光に関して低減し、表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１００】
また、例えば、１フレームを３つのサブフレームによって構成する場合、色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光学特性を図６（ｂ）に示すようにスイッチングさせる。このとき、色選択性偏光板３３ａは実質的には動作しないので、３つの反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃを照明する分光照明光を、Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２つの分光照明光によって交互にスイッチングすることができる。
【０１０１】
このように、色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光学特性をスイッチングさせることで、反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃを照明する分光照明光をＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色に交互にスイッチングさせることができるので、３つの反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃによって得られるＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の映像光うち、Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色映像光の光利用効率を２つの反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃ間で平均化することができる。
【０１０２】
これにより、３板式とすることで光利用効率の向上を図るとともに、２つの反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃ間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ３１ｂ，３１ｃにおける各画素の光変調面内での反射角度のばらつきによってスクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色の分光照明光に関して低減し、輝度の面内ばらつきや色ムラが発生する比率を１／３に低減して表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１０３】
なお、色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃの光学特性を図６（ｂ）に示すようにスイッチングさせる場合、色選択性偏光板３３ａは実質的に動作しないので、色選択性偏光板３３ａを上述したカラーセレクトに交換することが可能である。これによって、映像拡大装置の低コスト化を図ることができる。
【０１０４】
加えて、図６（ｂ）では、サブフレーム数を３から２に減少できるので、サブフレームの切り換え時に生じるコントラストの低下、または、これを黒表示とした場合の全白輝度の低減等を改善することができる。
【０１０５】
なお、図５に示す構成を有する映像拡大装置では、サブフレームの切り換えを図６（ａ）または（ｂ）のいずれか一方に限るものではなく、構成上は、色選択性偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃを全てアクティブとし、図６（ａ）に示す動作モードと（ｂ）に示す動作モードとを切り換える手段を設けるようにしてもよい。これにより、図６（ｂ）に示す動作モードでは、サブフレーム数を３から２に減少できるので、サブフレームの切り換え時に生じるコントラストの低下を抑制することができる。また、図６（ｂ）に示す動作モードでは、サブフレームの切り換えに際しての映像光のクロストークを低減するために、サブフレームの切り換えに際して反射型ＬＶ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ全面を黒表示とするタイミングを設ける場合にも、全白輝度の低下を抑制することができる。
【０１０６】
なお、ＰＢＳは、グリッドワイヤ格子を用いた反射型偏光板を用いてもよい、また、作像系以外のＰＢＳであれば、より軽量で低コストの立方体型ではない平板型の偏光分光板を用いてもよい。
【０１０７】
次に、本発明の第四の実施の形態について図７および図８を参照して説明する。本実施の形態の映像拡大装置は、３つの反射型ＬＶを有する３板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【０１０８】
図７は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置４０は、コンデンサレンズ８と投射レンズ１４との間に、空間光変調手段（反射型空間光変調手段）としての３つの反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、３つのＰＢＳ４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、２つの色選択性偏光板４３ａ，４３ｂと、分光照明光合成手段としての複合機能プリズム（ダイクロイックプリズム兼ＰＢＳ）４４と、リレーレンズ４４と、偏光分光板４５ａ，４５ｂと、誘電体反射ミラー４６とが設けられている。本実施の形態では、ＰＢＳ４２ａ，４２ｂ，４２ｃと色選択性偏光板４３ａ，４３ｂと偏光分光板４５ａ，４５ｂとによって照明光分光手段が実現されている。
【０１０９】
反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃは、フレームを３つに分割したサブフレーム単位で入射光を光変調して映像光を生成する。本実施の形態では、各サブフレーム期間は、１／６０秒に設定されている。このため、３つのサブフレームによって構成されるフレーム期間は１／２０秒に設定される。
【０１１０】
ＰＢＳ４２ａ，４２ｂ，４２は、Ｐ偏光（図７中紙面表裏方向）を反射し、Ｓ偏光（図７中紙面平行方向）を透過する偏光面を有している。
【０１１１】
色選択性偏光板４３ａ，４３ｂは、上述と同様に、複数枚の位相差板と液晶セルとを組み合わせることによって構成されており、入射される光の分光特性に応じて特定波長領域の偏光を選択的に回転する。これにより、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅのうちのいずれか２色の偏光を回転することが可能になる。色選択性偏光板４３ａ，４３ｂの光学特性は、図示しない制御回路による偏光方向の制御により、周期的にスイッチングさせることが可能である。本実施の形態では、色選択性偏光板４３ａ，４３ｂのスイッチング周期は、１／６０秒に設定されている。
【０１１２】
複合機能プリズム４４は、Ｒｅｄ光を反射しＧｒｅｅｎ光，Ｂｌｕｅ光を透過する誘電体多層膜を一方の対角面に有し、偏光方向に応じて透過／反射により入射光を分光する偏光分光膜を他方の対角面に有しており、ダイクロイックプリズムとしての機能とＰＢＳとしての機能とを有する。これにより、複合機能プリズム４４に入射された光は、投射レンズ１４へ向けて出射される。
【０１１３】
リレーレンズ４４は、正のパワーのレンズ４４ａ，４４ｂを組み合わせて構成されている。
【０１１４】
加えて、偏光分光板４５ａ，４５ｂは、Ｐ偏光（図７中紙面表裏方向）を反射し、Ｓ偏光（図７中紙面平行方向）を透過する。
【０１１５】
このような構成において、高圧水銀ランプ２から放出してガラス放物面鏡３により平行化を、色フィルタ４により不要波長を除去した光を、ホモジナイザによって面積的光強度分布を均一化し、偏光変換素子によってＳ偏光照明の光利用効率を１．５にした状態で、色選択性偏光板４３ａに入射する。
【０１１６】
色選択性偏光板４３ａは、入射された照明光のうち、２つの色の分光照明光の偏光をＳ偏光からＰ偏光に選択的に回転させて透過する。これにより、色選択性偏光板４３ａを透過した照明光は、偏光分光板４５ａによって偏光分光され、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光が、誘電体反射ミラー４６、リレーレンズ４４を介して、ＰＢＳ４２ｃに入射される。ＰＢＳ４２ｃは、入射されたＳ偏光の光を反射型ＬＶ３１ａに向けて透過する。反射型ＬＶ３１ａに入射したＳ偏光は、反射型ＬＶ３１ａで分光照明光の色に応じた映像光に光変調される。
【０１１７】
色選択性偏光板４３ａによって反射された光は、色選択性偏光板４３ｂによって一方をＳ偏光に回転して偏光分光板４５ｂに入射することにより、ＰＢＳ４２ｂに向けて反射する分光照明光と、ＰＢＳ４２ｃに向けて透過する光とに分光される。ＰＢＳ４２ｂに入射した分光照明光は、Ｐ偏光であるため、ＰＢＳ４２ｂで反射型ＬＶ４１ｂに向けて反射され、反射型ＬＶ４１ｂによって分光照明光の色に応じた映像光に光変調される。また、ＰＢＳ４２ｃに入射した分光照明光は、Ｓ偏光であるため、ＰＢＳ４２ｃで反射型ＬＶ４１ｃに向けて反射され、反射型ＬＶ４１ｃによって分光照明光の色に応じた映像光に光変調される。
【０１１８】
反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃで光変調された映像光は、いずれも複合機能プリズム４４に入射し、複合機能プリズム４４で複合されて投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【０１１９】
ここで、制御回路の動作によって２つの色選択性偏光板４３ａ，４３ｂの光学特性を図８に示すようにスイッチングすることにより、３つの反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃを照明する分光照明光を、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができる。ここに、スイッチング手段としての機能が実現されている。
【０１２０】
本実施の形態では、色選択性偏光板４３ａは実質的に動作しないので、３つの反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃのうち２つの反射型ＬＶ４１ｂ，４１ｃを照明する分光照明光を、Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色で交互にスイッチングすることができる。
【０１２１】
このように、３板式とすることで、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光された全ての分光照明光を映像光に光変調して１サブフレーム中に表示させることができるため、光利用効率を向上させるとともに、特定の色の分光照明光の輝度を低下させることなく、各分光照明光間の輝度および発色性を均一化した高精細な表示画像を得ることができる。
【０１２２】
また、色選択性偏光板４３ｂの光学特性をスイッチングさせることで、反射型ＬＶ４１ｂ，４１ｃを照明する分光照明光をＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色で交互にスイッチングさせることができるので、３つの反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃによって得られるＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の映像光のうち、Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色の分光照明光を２つの反射型ＬＶ４１ｂ，４１ｃ間で平均化することができる。
【０１２３】
これにより、３板式とすることで光利用効率の向上を図るとともに、３つの反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃにおける各画素の光変調面内での反射角度のばらつきによってスクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色の分光照明光に関して低減し、輝度の面内ばらつきや色ムラが発生する比率を１／３に低減して表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１２４】
本実施の形態では、反射型ＬＶ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの後段に、Ｒｅｄ光を反射しＧｒｅｅｎ光，Ｂｌｕｅ光を透過する誘電体多層膜を一方の対角面に有し、偏光方向に応じて透過／反射により入射光を分光する偏光分光膜を他方の対角面に有する複合機能プリズム４４を設けたので、Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色の映像光の偏光方向に拘わらず、Ｒｅｄの映像光を投射レンズ１４に向けて常に反射するとともにＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色の映像光を投射レンズ１４に向けて照射することができる。
【０１２５】
なお、本実施の形態では、照明系部分である偏光分光板４５ａ，４５ｂに平面型の偏光分光板を用いるようにしたが、これに限るものではなく、例えば、立方体型のＰＢＳを用いてもよいし、ワイヤグリッド偏光子を用いても良い。
【０１２６】
また、照明光にレーザやＬＥＤまたは狭帯域フィルタ用いた放電ランプのような各色の波長帯域の狭いものを用いた場合、ダイクロイックプリズムとしての機能とＰＢＳとしての機能とを有する複合機能プリズム４４に代えて、ＰＢＳの多層膜をこれらに最適に設計してクロスのＰＢＳにしても、良好な効率で投射レンズに取り入れることができる。
【０１２７】
加えて、本実施の形態では、４３ａにアクティブな色選択性偏光板を用いるようにしたが、これに限るものではなく、本実施の形態のように固定的な動作を行なう場合には、単なるカラーセレクトを用いても良い。
【０１２８】
また、本実施の形態では、図８に示すように、Ｒｅｄ色の照明光によって反射型ＬＶ４１を常に照明するようにしたが、これにより、比視感度の高いＧ色と色差感度の高い青色の２色の組の照明光を２つの反射型ＬＶ４１ａに時間的に分散平均化することが可能になるので、３色の分光照明光のうちの２色を交互にスイッチングした場合にも、色ムラと輝度ばらつきを効果的に抑制できる。
【０１２９】
なお、反射型ＬＶ４１ａを常に照明する照明光はＲｅｄ色に限るものではなく、例えば、映像情報の種類によって、Ｂｌｕｅ色またはＧｒｅｅｎ色のどちらかによって反射型ＬＶ４１ａを常に照明するよう方が効果的な場合もある。
【０１３０】
次に、本発明の第五の実施の形態について図９および図１０を参照して説明する。本実施の形態は、４つの反射型ＬＶを有する４板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【０１３１】
図９は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置５０は、コンデンサレンズ８と投射レンズ１４との間に、空間光変調手段（反射型空間光変調手段）としての４つの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、４つのＰＢＳ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄと５つのアクティブな色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ，５３ｅとを有している。本実施の形態では、ＰＢＳ５２ａ，５２ｂ，５２ｃと色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ，５３ｄとによって照明光分光手段が実現されている。
【０１３２】
反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄは、フレームを４つに分割したサブフレーム単位で、入射光を光変調して映像光を生成する。各サブフレーム期間は１／６０秒に設定されている。このため、４つのサブフレームによって構成されるフレーム期間は１／１５秒に設定される。フレーム期間は、反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの設計、周辺電気回路の設計により、１／４倍以上の１／６０秒以下とすることは、比較的容易であり、好ましい。
【０１３３】
本実施の形態の映像拡大装置は、１フレームを４つのサブフレームによって構成しているため、１フレーム周期が長い。このため、比較的暗い室内でスクリーン輝度を小さくして使用する方がフリッカの発生を抑制できるので好ましい。
【０１３４】
ＰＢＳ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄは、Ｐ偏光（図９中紙面表裏方向）を反射し、Ｓ偏光（図９中紙面平行方向）を透過する偏光面を有している。ＰＢＳ５２ｄは、映像光合成用のＰＢＳである。
【０１３５】
色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ，５３ｅは、上述と同様に、複数枚の位相差板と液晶セルとを組み合わせることによって構成されており、入射される光の分光特性に応じて特定波長領域の偏光を選択的に回転する。これにより、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅのうちの特定色の偏光を回転することが可能になる。色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ，５３ｅの光学特性は、図示しない制御回路による偏光方向の制御により、周期的にスイッチングさせることが可能である。本実施の形態では、色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ，５３ｅのスイッチング周期は、１／６０秒に設定されている。
【０１３６】
このような構成において、高圧水銀ランプ２から放出してガラス放物面鏡３により平行化を、色フィルタ４により不要波長を除去した光を、ホモジナイザによって面積的光強度分布を均一化し、偏光変換素子によってＳ偏光照明の光利用効率を１．５にした状態で、色選択性偏光板５３ａに入射する。
【０１３７】
色選択性偏光板５３ａは、入射された照明光のうち、１つの色の分光照明光の偏光をＳ偏光からＰ偏光に選択的に回転させて透過して、ＰＢＳ５２ｂに入射する。ＰＢＳ５２ｂは、入射された照明光のうち、Ｐ偏光に回転された分光照明光は、色選択性偏光板５３ｄ、ＰＢＳ５２ｃを介して、反射型ＬＶ５１ａに入射し、反射型ＬＶ５１ａによって分光照明光の色に応じた映像光に光変調され、色選択性偏光板５３ｅ、ＰＢＳ５１ｄ、投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【０１３８】
一方、ＰＢＳ５２ｂは、入射された照明光のうち、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光を透過させて、色選択性偏光板５３ｂに入射する。色選択性偏光板５３ｂは、入射された分光照明光の一方の偏光をＰ偏光に回転して、ＰＢＳ５２ｂに入射する。ＰＢＳ５２ｂは、入射された分光照明光のうち、Ｐ偏光に回転された分光照明光を反射型ＬＶ５１ｂに向けて反射し、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光を反射型ＬＶ５１ｃに向けて透過する。反射型ＬＶ５１ｂ，５１ｃに入射する分光照明光は、それぞれ対応する反射型ＬＶ５１ｂ，５１ｃによって、分光照明光の色に応じた映像光に光変調されて、色選択性偏光板５３ｃに入射される。色選択性偏光板５３ｃに入射された分光照明光は、Ｓ偏光をＰ偏光に回転されてＰＢＳ５２ｄに入射される。ＰＢＳ５２ｄに入射されたＰ偏光は、偏光面で反射され、投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【０１３９】
ここで、制御回路の動作によって５つの色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ，５３ｅの光学特性を図１０に示すようにスイッチングさせることにより、４つの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを照明する分光照明光をＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができる。ここに、スイッチング手段としての機能が実現されている。
【０１４０】
このように、４板式とすることで、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光された全ての分光照明光を映像光に光変調して１サブフレーム中に表示させることができるため、光利用効率を向上させるとともに、特定の色の分光照明光の輝度を低下させることなく、各分光照明光間の輝度および発色性を均一化した高精細な表示画像を得ることができる。
【０１４１】
また、色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ，５３ｅの光学特性を周期的にスイッチングさせることで、反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを照明する分光照明光を、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができるので、４つの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄによって得られるＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の映像光の光利用効率を４つの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ間でそれぞれ平均化することができる。
【０１４２】
これにより、より多くの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄによって映像光の光利用効率を平均化することができるので、反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄにおける各画素の光変調面内での反射角度のばらつきによって、スクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に関して一層低減し、表示画像品質の面内均一性の向上を効果的に図ることができる。
【０１４３】
本実施の形態の映像拡大装置では、反射型ＬＶ５１ａにＲｅｄ，反射型ＬＶ５１ｂにＧｒｅｅｎ、反射型ＬＶ５１ｃにＢｌｕｅ色の分光照明光を入射させ、反射型ＬＶ５１ｄは無照明の状態としたが、反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂおよび反射型ＬＶ５１ｃ，５１ｄはそれぞれ対称的な位置関係にあるため、色選択性偏光板５３ａ，５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ，５３ｅの光学特性を対称的にスイッチングさせて偏光特性を反対にすることにより、例えば、ＡにＧｒｅｅｎ、ＢにＲｅｄ、Ｃに無照明、ＤはＢｌｕｅの状態にすることもできる。
【０１４４】
これ以外にも、それぞれ適切に偏光回転させる色と偏光回転させない色を、３つの色選択性偏光板の条件を変化させるだけで、自由にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの間で選択することもできる。
【０１４５】
これを利用して、反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを照明するＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの分光照明光および無照明の状態で周期的にスイッチングすることにより、４つの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄのうちのいずれの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄをいずれの色の分光照明光によって照明した場合にも、光利用効率を平均化した全ての映像光をスクリーン上に重ねあわせて拡大投射することができる。
【０１４６】
また、２フレームを使用して、フレーム１のサブフレーム１でＲｅｄ色照明光をＡに照明し、フレーム２のサブフレーム１で、フレーム１と異ならせてＲｅｄ色照明光をＤに照明することで、Ｒ照明光を４つの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄに照明することもでき、これらの動作は他の色でも同様に２フレーム単位で動作できる。このため、４つの反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを用いて光変調を行なっていることになるので、個々の反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの面内および反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ間での光利用効率つまりは実効反射率、さらにこの角度特性の不均一さに起因する、輝度の面内ばらつき、色ムラを、４つのうちの４つ全ての反射型ＬＶ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄで平均化することで完全に解消することができる。
【０１４７】
また、図９において、図示はしていないが、色選択性偏光板５３ｄ，５３ｅと映像光合成用のＰＢＳ５２ｄとの間に、通常の偏光子をクリーナとして挿入することにより、コントラストの増加を図ることができる。
【０１４８】
次に、本発明の第六の実施の形態について図１１および図１２を参照して説明する。本実施の形態は、２つの透過型ＬＶを有する２板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【０１４９】
図１１は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置６０は、コンデンサレンズ８と投射レンズ１４との間に、空間光変調手段（透過型空間光変調手段）としての２つの透過型ＬＶ６１ａ、６１ｂと、ＰＢＳ６２と、アクティブな色選択性偏光板６３と、偏光分光板６４と、誘電体反射ミラー６５ａ，６５ｂとを有している。本実施の形態では、色選択性偏光板６３と偏光分光板６４とによって照明光分光手段が実現されている。
【０１５０】
透過型ＬＶ６１ａ、６１ｂは、高温ポリシリコンＴＦＴによるＴＮ液晶方式の透過型ＬＶである。透過型ＬＶ６１ａ、６１ｂは、フレームを２つに分割したサブフレーム単位で、入射光を光変調して映像光を生成する。サブフレーム期間は１／６０秒に設定されており、このため１フレーム期間は１／２０秒に設定される。
【０１５１】
ＰＢＳ６２は、Ｐ偏光（図１１中紙面表裏方向）を反射し、Ｓ偏光（図１１中紙面平行方向）を透過する偏光面を有している。
【０１５２】
偏光分光板６４は、Ｐ偏光（図１１中紙面表裏方向）を反射し、Ｓ偏光（図１１中紙面平行方向）を透過する。
【０１５３】
このような構成において、高圧水銀ランプ２から放出した光を、ガラス放物面鏡３により平行化した後、色フィルタ４により不要波長領域を除去した光とする。その後、ホモジナイザによって面積的な光強度分布を均一化し、偏光変換素子によって作像系のＰＢＳ９へのＳ偏光照明の光の光利用効率を約１．５とした照明光を、色選択性偏光板６３に入射する。
【０１５４】
色選択性偏光板６３は、入射された照明光のうち、１つの色の照明光を選択的に消光（吸収）するとともに、残り２色の分光照明光のうち一方をＰ偏光に回転させて色選択性偏光板２３を透過して、偏光分光板６４に入射する。偏光分光板６４は、入射された分光照明光のうち、Ｐ偏光に回転された分光照明光を誘電体反射ミラー６５ｂを介して透過型ＬＶ６１ａに向けて反射し、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光を誘電体反射ミラー６５ａを介して透過型ＬＶ６１ｂに向けて透過する。
【０１５５】
各透過型ＬＶ６１ａ，６１ｂに入射する分光照明光は、各透過型ＬＶ６１ａ，６１ｂを透過する際にそれぞれ対応する透過型ＬＶ６１ａ，６１ｂによって、分光照明光の色に応じた映像光に光変調され、ＰＢＳ６２、投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【０１５６】
ここで、色選択性偏光板６３の光選択性を図１２に示すように周期的にスイッチングさせることにより、偏光分光板６４で反射する分光照明光と偏光分光板６４で透過する分光照明光とを周期的に入れ替え、透過型ＬＶ６１ａと透過型ＬＶ６１ｂとを照明する分光照明光を、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができる。ここに、スイッチング手段としての機能が実現されている。
【０１５７】
このように、色選択性偏光板６３の光選択性を周期的にスイッチングさせることで、透過型ＬＶ６１ａと透過型ＬＶ６１ｂとを照明する分光照明光を、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色に周期的にスイッチングすることができるので、２つの透過型ＬＶ６１ａ，６１ｂによって得られるＲｅｄおよびＢｌｕｅの映像光の光利用効率を２つの透過型ＬＶ６１ａ，６１ｂ間で平均化することができる。
【０１５８】
これにより、各色の分光照明光を単一の反射型ＬＶでそれぞれ光変調する場合と比較して、透過型ＬＶ６１ａと透過型ＬＶ６１ｂとの間の光利用効率のばらつきや、個々の透過型ＬＶ６１ａ，６１ｃにおける各画素の光変調面内での透過率のばらつきによって、スクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することを低減し、表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１５９】
なお、照明光を色に応じて偏光分光するアクティブな色選択性偏光板６３として、ホログラフィック回折格子を有する高分子分散型液晶（ＨＰＤＬＣ）素子を多段で用いても、同様に、２つの透過型ＬＶに対して周期的にすべての照明光を照射することができる。
【０１６０】
次に、本発明の第七の実施の形態について図１３および図１４を参照して説明する。本実施の形態は、３つの透過型ＬＶを有する３板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【０１６１】
図１３は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置７０は、コンデンサレンズ８と投射レンズ１４との間に、空間光変調手段（透過型空間光変調手段）としての３つの透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ，７１ｃと、分光照明光合成手段としての複合機能プリズム７２と、アクティブな色選択性偏光板７３と、偏光分光板７４と、誘電体反射ミラー７５ａ，７５ｂ，７５ｃと、ダイクロイックミラー７６とを有している。本実施の形態では、色選択性偏光板７３と偏光分光板７４とによって照明光分光手段が実現されている。
【０１６２】
透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ，７１ｃは、フレームを２つに分割したサブフレーム単位で、入射光を光変調して映像光を生成する。各サブフレーム期間は１／６０秒に設定されており、このためフレーム期間は１／３０秒に設定される。
【０１６３】
複合機能プリズム７２は、Ｒｅｄ光を反射しＧｒｅｅｎ光，Ｂｌｕｅ光を透過する誘電体多層膜を一方の対角面に有し、偏光方向に応じて透過／反射により入射光を分光する偏光分光膜を他方の対角面に有しており、ダイクロイックプリズムとしての機能とＰＢＳとしての機能とを有する。これにより、複合機能プリズム７２に入射された光は、投射レンズ１４へ向けて出射される。
【０１６４】
色選択性偏光板７３は、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ３色の照明光うちの１つの色の照明光を選択的に偏光を回転させずに透過させ、残りの２つの色を含む照明光を選択的に偏光を回転させて透過させる。色選択性偏光板７３の光学特性は、図示しない制御回路の制御によってスイッチングすることが可能である。
【０１６５】
ダイクロイックミラー７６は、特定波長領域の光を透過し、この特定波長領域以外の光を反射する。本実施の形態では、ダイクロイックミラー７６は、Ｒｅｄ光の分光照明光を透過する。
【０１６６】
加えて、ダイクロイックミラー７６の後段には、ダイクロイックミラー７６を透過した照明光の光路上に、３つの分光照明光間で光路長差による問題が生じないように調整光路長を調整する図示しないリレーレンズが設けられている。
【０１６７】
このような構成において、高圧水銀ランプ２から放出してガラス放物面鏡３により平行化し、色フィルタ４により不要波長を除去した光を、ホモジナイザによって面積的光強度分布を均一化し、偏光変換素子によってＳ偏光照明の光利用効率を１．５にした状態で、色選択性偏光板７３に入射する。
【０１６８】
色選択性偏光板７３は、入射された照明光のうち、２つの色の分光照明光の偏光をＳ偏光からＰ偏光に選択的に回転させて透過する。これにより、色選択性偏光板７３を透過した照明光は、偏光分光板７４によって偏光分光され、偏光回転されないＳ偏光の分光照明光が、誘電体反射ミラー７５ａを介して、透過型ＬＶ７１ｃに入射する。透過型ＬＶ７１ｃは、入射されたＳ偏光を分光照明光の色に応じたＰ偏光の映像光に光変調して透過する。
【０１６９】
偏光分光板７４によって反射された照明光は、ダイクロイックミラー７６により、反射されて透過型ＬＶ７１ｂに向けて入射する分光照明光と、透過されて誘電体反射ミラー７５ｂ，７５ｃを介して透過型ＬＶ７１ａに入射する分光照明光とに分光される。透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂは、入射された各分光照明光を分光照明光の色に応じた映像光に光変調して透過する。
【０１７０】
透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ，７１ｃで光変調されて透過された映像光は、いずれも複合機能プリズム７２に入射し、複合機能プリズム７２で複合されて投射レンズ１４を介してスクリーン１３上に拡大投射される。
【０１７１】
ここで、制御回路の動作によって２つの色選択性偏光板７３の光学特性を図１４に示すようにスイッチングすることにより、３つの透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ，７１ｃを照明する分光照明光のうち、透過型ＬＶ７１ｂ，７１ｃを照明する分光照明光をＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色で交互にスイッチングすることができる。ここに、スイッチング手段としての機能が実現されている。
【０１７２】
このように、色選択性偏光板４３ｂの光学特性をスイッチングさせることで、透過型ＬＶ７１ｂ，７１ｃを照明する分光照明光をＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色で交互にスイッチングさせることができるので、３つの透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ，７１ｃによって得られるＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の映像光のうち、Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色の分光照明光を２つの透過型ＬＶ７１ｂ，７１ｃ間で平均化することができる。
【０１７３】
このように、３板式とすることで、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３つに分光された全ての分光照明光を映像光に光変調して１サブフレーム中に表示させることができるため、光利用効率を向上させることができる。
【０１７４】
また、３板式とすることで光利用効率の向上を図るとともに、３つの透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ間の光利用効率のばらつきや、個々の透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ，７１ｃにおける各画素の光変調面内での光透過率のばらつきによってスクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの２色の分光照明光に関して低減し、輝度の面内ばらつきや色ムラが発生する比率を１／３に低減して表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１７５】
次に、本発明の第八の実施の形態について図１５および図１６を参照して説明する。本実施の形態は、２つの透過型ＬＶを備える２板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【０１７６】
図１５は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置８０は、コンデンサレンズ８と投射レンズ１４との間に、空間光変調手段（透過型空間光変調手段）としての２つの透過型ＬＶ８１ａ、８１ｂと、ＰＢＳ８２と、色選択性偏光板８３と、誘電体反射ミラー８４ａ，８４ｂと、色スクロール素子８５ａ，８５ｂと、２色スクロール元照明光形成光学素子８６とを有している。本実施の形態では、色選択性偏光板８３と２色スクロール元照明光形成光学素子８６とによって照明光分光手段が実現されている。
【０１７７】
２色スクロール元照明光形成光学素子８６は、２枚の偏光分光板８７ａ，８７ｂと、２枚の偏光分光板８７ａ，８７ｂ間に設けられた２枚の色回転偏光板８８ａ，８８ｂとを有している。２枚の色回転偏光板８８ａ，８８ｂには、偏光分光板８７ａ，８７ｂに対向する側に、誘電体多層膜コーティングによって形成された偏光分光板８９ａ，８９ｂが設けられている。各色回転偏光板８８ａ，８８ｂは、同一の部材によって形成されて互いに異なる光学特性を有する２つの色回転偏光板によって形成されており、もとの有効口径の約２倍紙面に平行な方向の有効口径を有し、元の有効口径の大きさで２分されるような２種類の領域を有し、ほぼ同一平面にあるように形成されている。２色スクロール元照明光形成光学素子８６の光学特性は、図示しない制御回路の制御により、周期的にスイッチングすることが可能である。
【０１７８】
色スクロール素子８５ａ，８５ｂは、角柱形状を有しており、透過型ＬＶ８１ａ、８１ｂによるサブフレーム単位での映像光の切り換えのフレーム周波数と同期して回転される。色スクロール素子８５ａ，８５ｂは、光軸方向における回転中心の位置が、透過型ＬＶ８１ａ、８１ｂの中心と等しくなるように配設されている。
【０１７９】
このような構成において、高圧水銀ランプ２から放出してガラス放物面鏡３により平行化し、色フィルタ４により不要波長を除去した光を、ホモジナイザによって面積的光強度分布を均一化し、偏光変換素子によってＳ偏光照明の光利用効率を１．５にした状態で、色選択性偏光板８３に入射する。
【０１８０】
色選択性偏光板８３は、入射されたＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅを含む白色照明光のうち、Ｒｅｄ色の分光照明光の偏光方向を４５度回転して、紙面に垂直な方向のＳ偏光と紙面に平行な方向のＰ偏光との２種類に分光する。また、特に図示しないが、同じサブフレームで照明に利用するＧｒｅｅｎとＢｌｕｅとの分光照明光は、色選択性偏光板８３により偏光回転を受けない状態とする。
【０１８１】
これにより、偏光分光板８７ａに入射するＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ光からなる白色照明光のうち、Ｒｅｄ色の１／２が偏光分光板８７ａによって反射されて、Ｒｅｄ色の残りの１／２とＧｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの分光照明光とが透過する。
【０１８２】
色回転偏光板８８ａは、偏光分光板８７ａを透過したＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ３色の分光照明光を、全て９０度偏光回転させる。
【０１８３】
色回転偏光板８８ｂは、色回転偏光板８８ａにより偏光回転されたＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ色からなる照明光のうち、Ｒｅｄ色のみを選択的に偏光回転してＰ偏光とし、偏光分光板８７ｂに入射させる。
【０１８４】
偏光分光板８７ｂは、偏光回転して入射されたＰ偏光のＲｅｄ色の照明光を透過し、Ｓ偏光のままである他の２色のＧｒｅｅｎとＢｌｕｅとの分光照明光を反射する。偏光分光板８７ｂで反射された２色の照明光は、再び色回転偏光板８０ｂに入射し偏光回転されずに色回転偏光板８０ａに入射する。
【０１８５】
色回転偏光板８０ａは、２色の色の１つの色のみを偏光回転して透過し、偏光分光板８７ａに入射する。本実施の形態では、Ｇｒｅｅｎの照明光が偏光回転され、Ｂｌｕｅの照明光はそのままとなる。
【０１８６】
偏光分光板８７ａは、入射された分光照明光のうち、Ｓ偏光のままのＢｌｕｅの分光照明光を反射し、Ｐ偏光となるＧｒｅｅｎの分光照明光を透過する。反射されたＢｌｕｅの分光照明光は、色回転偏光板８０ｂで回転されてＰ偏光となり、偏光分光板８７ｂを透過する。なお、偏光分光板８７ａで反射されたＢｌｕｅの分光照明光が入射する色回転偏光板８０ｂは、周期的に色選択の状態を変化させる必要がないので、広い帯域の１／２波長板をそのまま用いてもよいし、もれ光を減少するために、アクティブな色選択性偏光板を用いてもよい。
【０１８７】
これにより、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ光を含む白色光は、Ｒｅｄ色が２つ、ＧｒｅｅｎとＢｌｕｅ色はそれぞれ１つずつの合計４本の照明光に分割されて、２つの透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂに２つづつ組となって入射する。このとき、透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂにおける各色の映像光は、透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂの単一の光変調面内で面積的にシェアし合う状態で入射される。これにより、単一の光変調面内に、異なる色の２つの分光照明光を照射することがきる。すなわち、透過型ＬＶ８１ａにＲｅｄとＧｒｅｅｎの色の分光照明光を入射し、透過型ＬＶ８１ｂにＲｅｄとＢｌｕｅの色の分光照明光を入射することができる。
【０１８８】
ここで、２色スクロール元照明光形成光学素子８６の光学特性は、任意に変更することができるため、２色スクロール元照明光形成光学素子８６の光学特性をスイッチングさせることにより、図１６に示すように、Ｒｅｄ／ＧｒｅｅｎおよびＢｌｕｅ／Ｒｅｄによって照明されていた透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂを、Ｂｌｕｅ／ＲｅｄおよびＧｒｅｅｎ／Ｂｌｕｅにスイッチングさせ、さらに、Ｇｒｅｅｎ／ＢｌｕｅとＲｅｄ／Ｇｒｅｅｎとなるよう周期的にスイッチングさせることができる。ここに、スイッチング手段としての機能が実現されている。
【０１８９】
これにより、２板式でありながら、常にＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色を表示に使用することができるので、フリッカの少ない光利用効率の高い映像拡大装置を実現するとともに、それぞれの透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂをＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色の分光照明光によって周期的に照明しているので、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色の分光照明光のそれぞれを２つの透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂ間で平均化することができるので、２つの透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂ間の光利用効率のばらつきや、個々の透過型ＬＶ８１ａ，８１ｂにおける各画素の光変調面内での光透過率のばらつきによってスクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの各色の分光照明光に関して低減し、輝度の面内ばらつきや色ムラが発生する比率を１／３に低減して表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【０１９０】
また、複数のフレームに亘って、サブフレームの組み合わせ状態を変化させることにより、フリッカの少ない画像を得ることができる。
【０１９１】
なお、本実施の形態では、スクロールのようにブロック単位でＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅからなる３色の照明領域を複数に分割しているが、これらは均等な面積に分割する必要はなく、２色形成される領域を小さくしたりしてもよい。さらには、このブロック単位での照明領域の大きさは、複数または１つの走査線単位でもよく、また画素単位でもよい。
【０１９２】
このとき、それぞれの透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂへの光路の途中に角柱形状のスクロール変換素子を挿入し、これをフレーム周波数と同期させて回転させることにより、透過型ＬＶ７１ａ，７１ｂ上を同一方向にスクロールすることができる。２色に対応して、それぞれのスクロールの中心がＬＶの中心になるように２つの角柱形状の光学ブロックでスクロールすることが好ましい。
【０１９３】
斜入射の色選択性偏光板は、レーザ光のような波長領域の少ない場合には、比較的に波長と入射角度のずれの許容値が大きいために作製しやすい。波長領域が広いＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ色を有する照明光の場合には、色純度を低減させないよに最適化することが好ましい。
【０１９４】
次に、本発明の第九の実施の形態について図１７を参照して説明する。本実施の形態は、２つの透過型ＬＶを備える２板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【０１９５】
図１７は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置９０は、図１６に示す映像拡大装置に対して、２色スクロール元照明光形成光学素子８６に代えて、ステップ上に素子を形成した元照明光形成光学素子９１を備えており、その他の基本的な構成は図１６に示す映像拡大装置と同様である。
【０１９６】
元照明光形成光学素子９１は、２枚の偏光分光板９７ａ，９７ｂと、２枚の偏光分光板９７ａ，９７ｂ間に設けられた広い帯域の１／２波長板９２ａ、９２ｂと、通常と同様の色選択性偏光板９３ａ，９３ｂとを有する。本実施の形態では、色選択性偏光板８３と元照明光形成光学素子９１とによって照明光分光手段としての機能が実現されている。
【０１９７】
このような構成とすることにより、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ各色の波長領域をより広くするとともに、照明のＮＡをより大きくすることができる。
【０１９８】
次に、本発明の第十の実施の形態について図１８を参照して説明する。本実施の形態は、強誘電性液晶による反射型ＬＶを３枚備える３板式の映像拡大装置への適用例を示す。
【０１９９】
図１８は、本実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。本実施の形態の映像拡大装置１００の基本的な構成は、図５に示す映像拡大装置３０と同様であるが、空間光変調手段（反射型空間光変調手段）としての反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは、表面安定化した強誘電性液晶によって構成されている。本実施の形態では、色選択偏光板３３ａ，３３ｂ，３３ｃとＰＢＳ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃとによって照明光分光手段が実現されている。
【０２００】
また、映像拡大装置１００は、ＰＢＳ１０２ｄの後段に、色選択性偏光板１０３と、光軸シフト手段としての光軸シフト素子１０４とを有している。公知の技術であるため、詳細な図示および説明を省略するが、光軸シフト素子１０４は、表面安定化した２枚の強誘電性液晶素子とリチウムナイオベートとからなる２枚の複屈折板とによって構成されており、色選択性偏光板１０３から出射される映像光の光路をシフトさせる。
【０２０１】
一般的に、表面安定化した強誘電性液晶によって構成される反射型ＬＶを複数用いて分光照明光の空間光変調を行なう場合、ネマチック液晶を用いる空間光変調素子とは異なり、良好な表示画像を得るためには基板間のギャップを１μｍ以下で制御する必要があるが、実際には、反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃにおける各画素の光変調面内での反射率のばらつきが大きく、スクリーンに投射される表示画像の輝度ムラや色ムラの発生を抑制することは、非常に困難である。
【０２０２】
しかしながら、反射型ＬＶを時分割で駆動して、光軸シフト素子を組み合わせることで実効画素数を増加させることにより表示画像の高精細化を図る場合、従来よりも高速なフレーム速度が必要となり、この高速化に対応することができるのは、表面安定化した強誘電性液晶が適しているため、分光照明光の空間光変調は表面安定化した強誘電性液晶によって構成される反射型ＬＶによって行なうことが好ましい。
【０２０３】
例えば、画素数を４倍に増加する場合、光軸シフト素子における１画素を４倍にして用いる必要があるが、１つの画素の光利用効率または反射率に不良が生じている場合、この不良が４倍の４画素分の影響を及ぼすため、画素を小さくして高解像度化を図っているにもかかわらず、１つの画素に不良が生じている場合でも不良画素の大きさは元の画素の４倍の大きさとして視認される。このため、不良が容易に発見されやすく、不良が目立つようになる。
【０２０４】
これに対して、本実施の形態の映像拡大装置１００は、分光特性に応じてＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの３色に分光した分光照明光のそれぞれを、反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃによって、分光照明光に応じて分割した映像情報に応じた映像光に光変調するとともに、光変調した映像光のそれぞれの光路を光軸シフト素子１０４によってシフトさせることで実効画素数を増加させ、表示画像の高精細化を図るとともに、複数の強誘電性液晶を用いた反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃに照明する分光照明光を複数色で周期的にスイッチングすることにより、分光照明光のスイッチングに関わる反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ間で平均化することができるので、スイッチングに関わる反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ間の光利用効率のばらつきや、個々の反射型ＬＶ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃにおける各画素の光変調面内での光透過率のばらつきによってスクリーンに投射される表示画像に輝度ムラや色ムラが発生することをスイッチングに関わる各色の分光照明光に関して低減し、輝度の面内ばらつきや色ムラの発生を実用上支障のないレベルまで低減して、表示画像品質の面内均一性の向上を図ることができる。
【０２０５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の映像拡大装置によれば、照明光学手段によって出射した照明光を分光特性に応じて複数に分光した分光照明光を複数の空間光変調手段に照明して、分光照明光のそれぞれを、分光照明光に応じて分割した映像情報に応じた映像光に複数の空間光変調手段によって光変調することで、複数の分光照明光を映像光に利用することができるので光利用効率の向上を図ることができ、また、複数の分光照明光を映像光として単一の表示画像中に投射することができるので表示画像の高精細化を図ることができる。このとき、複数の空間光変調手段を複数の分光照明光によって同時に照明するとともに、照明に用いる分光照明光を少なくとも２つの空間光変調手段の間で単一のフレームを構成する複数のサブフレーム単位で周期的にスイッチングさせて、同一の分光特性を有する分光照明光を２つ以上の空間光変調手段によって映像光に光変調することにより、同一の分光特性を有する分光照明光によって得られる映像光の光利用効率を、スイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化し、多板式の映像拡大装置で、空間光変調手段間の光学特性のばらつきによる輝度ムラや色ムラの発生を低減することができる。これによって、画像品質の向上を図ることができる。
【０２０６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の映像拡大装置において、３つに分光した分光照明光のうち２つの分光照明光を空間光変調手段の間で周期的にスイッチングさせて、同一の分光特性を有する分光照明光によって得られる映像光のうち２／３の映像光の光利用効率をスイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化することで、従来の２板式の映像拡大装置と比較して、単一の空間光変調手段における各画素間の光学特性のばらつきによる輝度ムラや色ムラの発生を１／３まで低減するとともに、カラーブレイクの発生を低減することができる。
【０２０７】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の映像拡大装置において、３つに分光した全ての分光照明光を映像光に利用することができるので光利用効率を向上させカラーブレイクの発生を抑制するとともに省エネルギー化を図ることができる。また、全ての分光照明光を映像光として単一の表示画像中に投射するとともに、そのうちの２／３の映像光の光利用効率をスイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化するので、多板式の映像拡大装置で、空間光変調手段間の性能のばらつきや単一の空間光変調手段における各画素間の光学特性のばらつきによる輝度ムラや色ムラの発生を低減することができる。また、各分光照明光にそれぞれ独立した光路を設ける従来の３板式の映像拡大装置と比較して、低コスト化を図ることができる。
【０２０８】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の映像拡大装置において、像形成光学手段の前段に分光照明光合成手段を設けることで、空間光変調手段に照明されるまでに経由する光路による映像光の偏光状態に拘わらず映像光を被照射体に拡大して投射することができる。
【０２０９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の映像拡大装置において、３つ以上に分光された全ての分光照明光を映像光とし、分光照明光に照明される全ての空間光変調手段間で分光照明光を周期的にスイッチングさせて、同一の分光特性を有する分光照明光によって得られる全ての映像光の光利用効率をスイッチングに関わる空間光変調手段間で平均化することで、光利用効率を平均化した全ての照明光を映像光として単一の表示画像中に投射させることが可能になるので、空間光変調手段間の光学特性のばらつきや単一の空間光変調手段における各画素間の光学特性のばらつきによる輝度ムラや色ムラの発生を全ての分光照明光に亘って低減し、表示画像の一層の高解像度化を図ることができる。また、各分光照明光にそれぞれ独立した光路を設ける従来の３板式の映像拡大装置と比較して、低コスト化を図ることができる。
【０２１０】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一に記載の映像拡大装置において、反射型空間光変調手段を用いた映像拡大装置で、請求項１ないし５のいずれか一に記載の発明の効果を得ることができる。
【０２１１】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一に記載の映像拡大装置において、透過型空間光変調手段を用いた映像拡大装置で、請求項１ないし５のいずれか一に記載の発明の効果を得ることができる。
【０２１２】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか一に記載の映像拡大装置において、従来の強誘電性液晶を用いた場合に基板間の狭セルギャップが不均一であるために問題となっている単一の空間光変調手段における各画素間の性能のばらつきによる輝度ムラや色ムラの発生を低減し、表示画像の高精細化を図ることができる。
【０２１３】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の映像拡大装置において、光軸シフトにより表示画像の高解像度化を図るようにした従来の映像拡大装置で問題となっている隣接画素間の輝度ムラや色ムラの発生を低減し、高品質な表示画像の高精細化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図２】ダイクロイックプリズムの回転により反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化を示す説明図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図４】色選択偏光板の偏光状態のスイッチングにより反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化を示す説明図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図６】色選択偏光板の偏光状態のスイッチングにより反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化を示す説明図である。
【図７】本発明の第四の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図８】色選択偏光板の偏光状態のスイッチングにより反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化を示す説明図である。
【図９】本発明の第五の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図１０】色選択偏光板の偏光状態のスイッチングにより反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化を示す説明図である。
【図１１】本発明の第六の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図１２】色選択偏光板の偏光状態のスイッチングにより反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化を示す説明図である。
【図１３】本発明の第七の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図１４】色選択偏光板の偏光状態のスイッチングにより反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化を示す説明図である。
【図１５】本発明の第八の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図１６】色選択偏光板の偏光状態のスイッチングにより反射型ＬＶに照明される分光照明光のスイッチング状態の変化および反射型ＬＶの走査状態を示す説明図である。
【図１７】本発明の第九の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【図１８】本発明の第十の実施の形態の映像拡大装置全体の光学系構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１　　　　　映像拡大装置
２，３　　　照明光学手段
１０　　　　　照明光分光手段
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　　空間光変調手段（反射型空間光変調手段）
２０　　　　映像拡大装置
２１ａ，２１ｂ　　空間光変調手段（反射型空間光変調手段）
３０　　　　映像拡大装置
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ　　空間光変調手段（反射型空間光変調手段）
４０　　　　映像拡大装置
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ　　空間光変調手段（反射型空間光変調手段）
４４　　　　分光照明光合成手段
５０　　　　映像拡大装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ　　空間光変調手段（透過型空間光変調手段）
６０　　　　映像拡大装置
６１ａ，６１ｂ　　空間光変調手段（透過型空間光変調手段）
７０　　　　映像拡大装置
７１ａ，７１ｂ，７１ｃ　　空間光変調手段（透過型空間光変調手段）
７２　　　　分光照明光合成手段　　８０　　　　映像拡大装置
８１ａ，８１ｂ　　空間光変調手段（透過型空間光変調手段）
９０　　　　映像拡大装置
１００　　　　映像拡大装置
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ　　空間光変調手段（透過型空間光変調手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a video enlarging device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an image magnifying device that optically modulates illuminated illumination light into image light corresponding to image information by a spatial light modulator such as a liquid crystal panel and enlarges and displays the image light on a screen or the like. As such an image enlarging device, an image enlarging device called a single-panel type using one spatial light modulator, an image enlarging device called a three-panel type using three spatial light modulators, and the like have been put to practical use.
[0003]
In the single-panel image magnifying device, a spatial light modulator into which white illumination light is incident is configured by an array of pixels of each color of Red, Green, and Blue, and a light modulation state of each pixel in the spatial light modulator is supported. By operating according to the video information of the color to be reproduced, a method of projecting video light including each color of Red, Green, and Blue onto a screen or the like, and a method of transmitting video information to Red, Green, Blue (or Red, Green, Blue, White), the light modulation state of the spatial light modulator is switched in units of a plurality of subfields divided according to each color, and corresponding to the switching of the light modulation state, the corresponding Red, Green, Blue (or Red, Green, Green, Blue, White) illuminates the spatial light modulator with spectral illumination light, n, there is a method of projecting Blue of each color image light, respectively screen or the like. Since the single-panel type image enlarging apparatus uses only a single spatial light modulator, it is possible to reduce the manufacturing cost as compared with the three-panel type. In particular, the single-panel type image enlarging apparatus adopting the former method uses a single lighting device and can simplify the structure of the lighting device. Manufacturing can be facilitated.
[0004]
However, the single-panel type image enlarging device can facilitate the manufacture and reduce the cost, but the light use efficiency and the resolution of the illumination light are reduced to about 1/3 as compared with the three-panel type, and the image quality is reduced. Is greatly reduced, and is not suitable for a 50-inch or larger large-sized display device requiring high image quality. Further, in an image enlarging device such as a single-panel image enlarging device in which the number of spatial light modulators is smaller than the number of spectral components, the display image is color-spectralized when the displayed image or the line of sight moves greatly. A visible color break is likely to occur.
[0005]
On the other hand, the three-plate image magnifying device includes three spatial light modulators corresponding to the spectral illumination light of each color separated into Red, Green, and Blue, and the image light of each color of Red, Green, and Blue. After the light is independently modulated by the corresponding spatial light modulators and then combined using a dichroic prism and the like to form an enlarged image with the projection lens, the illumination optical system becomes more complex than a single-panel image magnifier. However, high light use efficiency and high resolution can be realized.
[0006]
Among such three-plate image magnifying devices, there are devices using a reflection-type spatial light modulator that modulates and reflects incident light. For example, a polarization separation plate ( Polarization Beam Splitter (hereinafter, PBS) and a dichroic prism are used to make spectral illumination light incident, or two or four PBSs and a color-selective polarizing plate (trade name: Select, manufactured by Color Link). There are various configurations in which spectral illumination light is made incident on a reflection-type spatial light modulator, for example, spectral illumination light is made incident using a light source, spectral illumination light is made incident using a single dichroic prism, and the like.
[0007]
However, since three spatial light modulators are used in a three-plate type image enlarging device, for example, if the light modulation characteristics such as the effective reflectivity vary from one spatial light modulator to another, the light utilization depends on the difference between the spatial light modulators. The efficiency may vary, and the amount of video light of a specific color may decrease. In such a case, luminance unevenness and color unevenness occur in a display image projected on a screen or the like.
[0008]
Also, even with a single spatial light modulator, if the reflection angle of each pixel constituting the light modulation surface is not uniform, the amount of light-modulated image light varies within the single light modulation surface, The amount of image light may be partially reduced. As a result, the position where the amount of light decreases varies for each color, and unevenness in luminance and color occurs in the display image projected on the screen or the like for each display image color projected on the screen or the like.
[0009]
Such a problem similarly occurs in a transmission type spatial light modulator.
[0010]
As a countermeasure, there is a technology that electrically corrects the light modulation characteristics of the individual spatial light modulators using a look-up table. However, this correction removes the gradation characteristic that the spatial light modulator originally had. In addition to being sacrificed and increasing the number of electrical components and circuits for performing unnecessary arithmetic processing, it is difficult to respond to image switching when the frame rate is high, such as high-resolution images. I have a problem.
[0011]
By the way, as a video enlarging device using a spatial light modulator, a two-panel video enlarging device using two reflective spatial light modulators as the spatial light modulator is devised in addition to a single-panel type and a three-panel type. (Symposium of International Display 2001 DIGEST, p.1084-p.1087 / Colorlink Co., Ltd.). This image magnifying device combines a color-selective polarizing plate (Colorlink / US, trade name = color switch) capable of actively selecting polarization and one PBS, and the active color-selective polarizing plate and the PBS are used. The white illumination light is separated into two types of spectral illumination light, Red + Green illumination light and Red + Blue illumination light, in a time-division manner, and the polarization directions of the respective spectral illumination lights are adjusted to further adjust Red, Green, and Red. The light split into blue and blue is made incident on the corresponding spatial light modulators and light-modulated to generate image light. The generated image light is combined with Red + Green or Red + Blue by PBS and enlarged and displayed on a screen.
[0012]
Similarly, the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-228455 also disperses illumination light into Red + Blue (magenta) and Red + Green (cyan), and separates the divided illumination light into two spatial light modulators (liquid crystal panels). The image light is generated by alternately inputting the image light, and the image light is synthesized so as to be enlarged and displayed on a screen.
[0013]
According to such a system, the light use efficiency is improved as compared with the normal single-plate system, the number of spatial light modulators is smaller than that of the three-plate system, and the illumination optical system is simplified. It is possible to provide an image enlargement device that is brighter and lower in cost than the three-plate type.
[0014]
However, even with this method, the light use efficiency is lower than the three-plate method in principle. In addition, according to the above-described technology, since the red image light is formed by a single spatial light modulator, luminance unevenness with another color or blue image due to another spatial light modulator due to another spatial light modulator. Color unevenness cannot be completely eliminated.
[0015]
On the other hand, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-188214 discloses that illumination light is divided into respective colors of Red, Green, Blue, and White in a time-division manner, and each of the spectral illumination lights is divided into two sheets by adjusting the polarization direction. There is disclosed an image enlargement in which image light that is incident on a transmission type spatial light modulator, is polarized and combined with image light obtained by light modulation of spectral illumination light by the transmission type spatial light modulator, and is projected on a screen. According to the technology disclosed in the publication, the illumination light is polarized and separated, and then the polarization is combined, so that the light use efficiency is about 1.3 times that of a single-plate type as compared with the case of using a normal polarization conversion device. (Approximately twice as large as that of an illumination device without a polarization conversion device), and by using the illumination light of White light, there is a trade-off with the color reproduction range. Since the use efficiency can be increased to at least 1.2 times or more, the light use efficiency can be increased 1.5 times or more as a result.
[0016]
In addition, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-83461, a reduction in light use efficiency due to the polarization dependence of the spatial light modulator is improved by changing the two-plate type to a four-plate type with a double number. A technique is disclosed.
[0017]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-83461 discloses that illumination light that has been periodically color-divided in a time-division manner into Red + Green and Blue + Green is further subjected to polarization spectroscopy into Red and Green, and Blue and Green, and the spectral characteristics and the polarization directions corresponding to the respective four directions. There is disclosed an image enlargement in which light is incident on a plurality of transmission-type spatial light modulators, image light obtained by light modulation of spectral illumination light by the transmission-type spatial light modulator is polarization-synthesized, and projected onto a screen. . In the technique disclosed in the publication, the red light and the blue light alternately illuminate the two transmissive spatial light modulators, so that the variation between the two transmissive spatial light modulators is made uniform. You. According to the technology disclosed in the publication, it is possible to realize an increase in light use efficiency of about 1.3 times that of a single-plate type illumination device using a normal polarization conversion device (for an illumination device without a polarization conversion device). About twice in comparison with the case).
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the single-panel image enlarging device, since a single spatial light modulator is used, the light modulation characteristics between the spatial light modulators do not vary for each color, but the light use efficiency decreases. Therefore, when using a multi-plate type image enlarging device, if the light modulation characteristics between the pixels of a single spatial light modulator vary, the image light modulated by the single spatial light modulator Even if it is present, unevenness in brightness and unevenness in color occurs in the plane.
[0019]
Further, even with a multi-plate image magnifying device, the number of spatial light modulators is spectrally different from that of a two-plate image magnifying device that generates image light using illumination light that has been split into three light components, Red, Green, and Blue. In the image enlarging apparatus having less than the number, the image light of each color is switched and displayed in accordance with time, so that there is a temporal variation. And a color break which is visually recognized easily occurs.
[0020]
On the other hand, the number of spatial light modulators is equal to the number of spectral lights, such as a three-plate image magnifying device in which illumination light that has been dispersed into three light components of Red, Green, and Blue is converted into image light by corresponding spatial light modulators. A video magnifying device that is equal to or higher can achieve high light use efficiency, but the brightness of the image light of a specific color decreases due to the brightness variation caused by the variation of the light modulation characteristics between the spatial light modulators, and the Unevenness in luminance and color occurs in the display image projected on the screen.
[0021]
Further, in a two-panel type image enlarging apparatus as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-188214, color time division is performed for each of two transmission-type spatial light modulators in the same manner as in a normal single-panel type. In order to improve the reduction of light use efficiency due to the polarization dependence of the spatial light modulator by sequentially illuminating the divided spectral illumination light at the same timing, a two-plate image enlargement that doubles the single-plate type It is the same as the device in principle, cannot improve the temporal uniformity of the displayed image, it is difficult to improve the image quality, and the color break is likely to occur.
[0022]
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-83461, the red light and the blue light alternately illuminate two transmission spatial light modulators. However, since the green light irradiates only a specific spatial light modulator, any non-uniformity of the light use efficiency in pixel units based on the two spatial light modulators is caused. Since it cannot be reduced, despite the use of four transmissive spatial light modulators larger than the number of spectroscopy, the remaining two spatial light modulators have different colors between R and B images. It is not possible to reduce the resulting uneven brightness and color.
[0023]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the occurrence of luminance unevenness and color unevenness due to variations in optical characteristics between spatial light modulators in a multi-panel image magnifying device.
[0024]
An object of the present invention is to reduce the occurrence of color breaks in a display image in a multi-panel image enlarging device in which the number of spatial light modulating means is smaller than the number of spectral components.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image magnifying apparatus, comprising: an illumination optical unit that emits illumination light; and an illumination light splitting unit that splits the illumination light emitted by the illumination optical unit into a plurality of spectral illumination lights according to spectral characteristics. Light modulating each of the spectral illumination light having a plurality of shutter elements and divided by the illumination light dispersing unit into image light corresponding to video information divided according to the spectral illumination light disperse by the illumination light dispersing unit; A plurality of spatial light modulating means, and a plurality of the spatial light modulating means simultaneously illuminating the plurality of spatial light modulating means with a plurality of spectral illuminating lights separated by the illuminating light spectral means, and converting the spectral illuminating light used for illumination into at least two spatial light Switching means for periodically switching between a plurality of sub-frames constituting a single frame among the means; To anda image forming optical means for projecting the.
[0026]
Therefore, the illumination light emitted by the illumination optical unit is split into a plurality of spectral illumination lights corresponding to the spectral characteristics by the illumination light dispersing unit, illuminated by the plurality of spatial light modulation units, and illuminated by the plurality of spatial light modulation units. Light is modulated into image light corresponding to image information divided according to the spectral illumination light split by the light spectral unit. At this time, the plurality of spatial light modulators are simultaneously illuminated by the plurality of spectral illumination lights by the switching means, and the spectral illumination light used for illumination forms a single frame between at least two spatial light modulators. Since switching is performed periodically in units of a plurality of subframes, spectral illumination light having the same spectral characteristic is optically modulated into image light by two or more spatial light modulators. This makes it possible to average the light use efficiency of the image light obtained by the spectral illumination light having the same spectral characteristics among the spatial light modulators related to switching.
[0027]
According to a second aspect of the present invention, in the image enlarging apparatus according to the first aspect, two spatial light modulating units are provided, the illumination light dispersing unit disperses the illumination light into three spectral illumination lights, and the switching unit includes The three spectral illumination lights are periodically switched between the two spatial light modulators.
[0028]
Therefore, two of the three spectral illumination lights are periodically switched between the spatial light modulators, so that the image light obtained by the spectral illumination light having the same spectral characteristic is used. The light utilization efficiency of 2/3 of the image light can be averaged among the spatial light modulators related to switching.
[0029]
According to a third aspect of the present invention, in the image magnifying apparatus according to the first aspect, the spatial light modulator includes three or more spatial light modulators, and the illumination light spectral unit splits the illumination light into three or more spectral illumination lights. The switching means periodically switches the two spectral illumination lights between the spatial light modulating means.
[0030]
Therefore, all of the three spectral illumination lights that have been split into three are used as image light, and two of the spectral illumination lights are periodically switched, so that two images obtained by the spectral illumination light having the same spectral characteristics are obtained. The light use efficiency of light can be averaged among the spatial light modulators related to switching, and all illumination light can be projected as image light in a single display image.
[0031]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image enlarging apparatus according to the third aspect, the image forming apparatus further includes a spectral illumination light combining unit that combines a plurality of image lights obtained by the spatial light modulator. An enlarged image light obtained by enlarging the image light synthesized by the spectral illumination light synthesizing means is projected onto the irradiation object.
[0032]
Therefore, by providing the spectral illumination light synthesizing unit in front of the image forming optical unit, the image light is expanded to the irradiated object regardless of the polarization state of the image light due to the optical path through which the spatial light modulator passes. It becomes possible to project.
[0033]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image magnifying apparatus according to the first aspect, the spatial light modulator includes three or more spatial light modulators, and the illumination light spectral unit splits the illumination light into three or more spectral illumination lights. The switching means simultaneously illuminates the spatial light modulating means with all the spectral illuminating lights, respectively, and periodically switches the spectral illuminating light between the spatial light modulating means illuminated by the spectral illuminating lights.
[0034]
Therefore, all the spectral illumination light separated into three or more are used as image light, and the spectral illumination light is periodically switched between all the spatial light modulators illuminated by the spectral illumination light. While averaging the light utilization efficiencies of all image light obtained by spectral illumination light having characteristics among the spatial light modulators involved in switching, all without sacrificing the gradation property of each spatial light modulator. Illuminating light can be projected as image light into a single display image.
[0035]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image magnifying apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the spatial light modulating means reflects the spectral illumination light according to image information. It is.
[0036]
Therefore, the operation of the invention according to any one of claims 1 to 5 can be obtained by an image enlargement device using the reflection type spatial light modulation means.
[0037]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image magnifying device according to any one of the first to fifth aspects, the spatial light modulating means reflects the spectral illumination light according to image information. It is.
[0038]
Therefore, the operation of the invention according to any one of claims 1 to 5 can be obtained by an image enlargement device using a transmission type spatial light modulation unit.
[0039]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image enlarging apparatus according to any one of the first to seventh aspects, the spatial light modulating means is a spatial light modulating means using a ferroelectric liquid crystal.
[0040]
Therefore, when the conventional ferroelectric liquid crystal is used, the unevenness in the cell gap between the substrates is not uniform, and the uneven brightness due to the variation in the performance between the pixels in the single spatial light modulator has been a problem. It is possible to reduce the occurrence of color unevenness.
[0041]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image magnifying device according to any one of the first to eighth aspects, an optical axis shift is provided between the spatial light modulation element and the image forming optical means to shift an optical axis. Means.
[0042]
Therefore, it is possible to reduce the occurrence of luminance unevenness and color unevenness between adjacent pixels, which is a problem in the conventional image enlarging apparatus in which the resolution of a display image is increased by optical axis shift.
[0043]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an example of application to a three-plate image magnifying device having one PBS (Polarization Beam Splitter) and one dichroic prism with respect to three reflective light valves (Light Valves: hereinafter, LV). Is shown.
[0044]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an optical system configuration of the entire image magnifying apparatus according to the present embodiment. The image magnifying apparatus 1 includes an illumination optical unit realized by a high-pressure mercury lamp 2 and a glass parabolic mirror 3, and a color filter 4. The high-pressure mercury lamp 2 emits white light including three colors of Red, Green, and Blue, the glass parabolic mirror 3 parallelizes the white light emitted by the high-pressure mercury lamp 2, and the color filter 3 parallelizes the white light. To remove unnecessary wavelength regions. The glass parabolic mirror 3 is provided with a dielectric layer reflection coating (not shown). The color filter 4 is provided with a plurality of dielectric reflection coatings (not shown) for removing heat, ultraviolet light, and light in an unnecessary wavelength region in the orange region.
[0045]
Further, the image magnifying device 1 includes a homogenizer including first and second fly-eye lenses 5a and 5b and a condenser lens 8, and a first and second fly-eye lenses 5a and 5b and a PBS array 6. It has a polarization conversion element, a PBS 9 for separating illumination light and image light, and a dichroic prism 10 for color separation and synthesis. The homogenizer equalizes the area light intensity distribution of white light obtained by removing unnecessary wavelength regions from the illumination light emitted from the illumination optical unit, and the polarization conversion element emits S-polarized light to the PBS 9 for image formation. Use efficiency is about 1.5.
[0046]
The dichroic prism 10 of the present embodiment has two diagonal surfaces that allow a specific wavelength region to pass and reflect other wavelength regions, and each diagonal surface reflects a different wavelength region. In the present embodiment, a diagonal surface coated with a dielectric multilayer film that transmits Green light and reflects Red light from white light including three colors of Red, Green, and Blue, and Blue light that transmits Green light. And two diagonal surfaces on which a dielectric multilayer coating that reflects light is applied.
[0047]
The dichroic prism 10 is mounted on a rotary stage 11, and is rotated stepwise by 1/4 rotation every 1/60 second by the rotation of the rotary stage 11. The dichroic prism 10 of the present embodiment has a １／ rotation period because it is axisymmetric.
[0048]
Further, the image enlarging apparatus 1 has three reflective LVs 12a, 12b, and 12c as spatial light modulating means (reflective spatial light modulating means). Although the description is omitted because it is a known technique, the reflection type LVs 12a, 12b, and 12c of the present embodiment form a mirror on a silicon wafer on which electronic circuits are baked in advance, and provide a mirror between the silicon wafer and the glass. LCOS (Liquid Crystal on Silicon) sandwiching liquid crystal. Each of the reflective LVs 12a, 12b, and 12c generates video light by optically modulating incident light in subframe units obtained by dividing a frame into two. In the present embodiment, each subframe period is set to 1/60 second. Therefore, the frame period composed of two subframes is set to 1/30 seconds (see FIG. 2).
[0049]
Although not specifically shown, the video enlarging apparatus 1 includes an electric calculation circuit (not shown) that has an operation unit and a memory unit and divides the image data of the frame according to the subframe. The reflection type LVs 12a, 12b, and 12c modulate the illumination light in subframe units according to the divided subframe information.
[0050]
In addition, the image enlargement device 1 includes a projection lens 14 for enlarging and displaying an image on a screen 13 and a screen 13 for enlarging an image. In the present embodiment, an image forming optical unit is realized by the projection lens 14. Although not particularly shown, the image magnifying apparatus has a cleaner polarizer for ensuring contrast at the subsequent stage of the PBS 9 of the image forming system.
[0051]
In such a configuration, after the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2 is collimated by the parabolic mirror 3, it is converted into light in which an unnecessary wavelength region is removed by the color filter 4. After that, an area light intensity distribution is made uniform by a homogenizer, and illumination light having a light utilization efficiency of about 1.5 for S-polarized illumination light to the PBS 9 of the image forming system is made dichroic through the PBS 9 by a polarization conversion element. The light enters the prism 10.
[0052]
The dichroic prism 10 includes a spectral illumination light A that reflects the incident illumination light toward the reflective LV 12a, a spectral illumination light B that transmits toward the reflective LV 12b, and a spectral illumination that reflects the incident illumination light toward the reflective LV 12c. The light C is split into three spectral illumination lights. Spectral illumination light A, B, and C incident on each of the reflection type LVs 12a, 12b, and 12c are converted into image light corresponding to the colors of the spectral illumination light A, B, and C by the corresponding reflection type LVs 12a, 12b, and 12c, respectively. The light is modulated and projected on the screen 13 via the projection lens 14 in an enlarged manner.
[0053]
As described above, by using the three-plate system, all the spectral illumination light that has been dispersed into the three components of Red, Green, and Blue can be light-modulated into image light and displayed in one subframe. It is possible to improve the efficiency and obtain a high-definition display image in which the luminance and the color development between the respective spectral illumination lights are made uniform without lowering the luminance of the specific color spectral illumination light.
[0054]
Here, one diagonal surface of the dichroic prism 10 reflects Red light, and the other diagonal surface reflects Blue light. Therefore, the rotary stage 11 is rotated stepwise in the direction of the arrow to move the dichroic prism 10. By rotating the dichroic prism 10 by 1/4 turn, the two diagonal surfaces of the dichroic prism 10 are positioned opposite to the reflective LV 12a and the PBS 9 (the diagonal surface from the upper left to the lower right in FIG. 1) and the reflective LV 12b and The position alternates with a position facing the PBS 9 (a diagonal surface from the upper right to the lower left in FIG. 1). As a result, the spectral illumination light A reflected by the dichroic prism 10 and illuminating the reflective LV 12a, and the spectral illumination light C reflected by the dichroic prism 10 and illuminating the reflective LV 12b, as shown in FIG. The light and the blue light are alternately switched, and the reflective LV 12a and the reflective LV 12c can be alternately illuminated with the red light and the blue light. Hereinafter, the operation of replacing the spectral illumination lights A and C for illuminating the reflection type LVs 12a and 12c with Red light and Blue light is referred to as switching. Here, a switching means is realized.
[0055]
At this time, the reflection type LVs 12a, 12b, and 12c use the spectral illumination light A, B, and C incident at the same 1/60 second cycle as the switching of the spectral illumination light A and C by the rotation of the dichroic prism 10 on a subframe basis. Modulates light into image light. Since the dichroic prism 10 of the present embodiment has a half rotation period, if the dichroic prism 10 is rotated once by the rotation of the rotary stage 11, light for two frames of images can be modulated.
[0056]
By the way, in a conventional three-plate type image enlarging apparatus using three reflective LVs, one PBS and one dichroic prism, three reflective colors of Red, Green, and Blue are used for each reflective LV. In order to illuminate any one of the three colors, the light use efficiency varies due to the difference in the effective reflectivity of the three reflective LVs, and the brightness and the color developability vary for each color and are projected on the screen. This causes luminance unevenness and color unevenness to occur in the displayed image. In addition, even if a single reflective LV is used, if the reflection angle of each pixel constituting the reflective LV in the light modulating surface is not uniform, the luminance and the chromogenicity may be reduced within the single light modulating surface. As a result, luminance unevenness and color unevenness occur in the display image projected on the screen.
[0057]
On the other hand, in the present embodiment, the reflection type LV 12a and the reflection type LV 12c can be alternately illuminated by the red light and the blue light by rotating the dichroic prism 10, so that the two reflection type LV 12a, The light utilization efficiency of the video light of Red and Blue obtained by 12c can be averaged between the two reflective LVs 12a and 12c.
[0058]
Thereby, compared with the case where the spectral illumination light of each color is light-modulated by a single reflection type LV, variations in light use efficiency between the reflection type LV 12a and the reflection type LV 12c and the individual reflection type LV 12a, The unevenness of the reflection angle of each pixel in the light modulation plane in 12c reduces the occurrence of luminance unevenness and color unevenness in the display image projected on the screen, and improves the in-plane uniformity of the display image quality. be able to.
[0059]
Here, since the diagonal faces of the dichroic prism 10 all transmit the green light, the green light is always incident on the reflection type LV 12b, but the red and blue of the three reflection type LVs 12a, 12b, 12c. By averaging the two spectral illumination lights, the luminance unevenness and color unevenness due to the green light can be practically ignored, and the rate of occurrence of the luminance unevenness and color unevenness can be reduced to about １／.
[0060]
In the sub-frame light modulation in the reflection type LVs 12a, 12b, and 12c and the rotation of the dichroic prism 10, a mechanical high-speed response is required. Therefore, the size of the reflection type LVs 12a, 12b, and 12c is reduced. It is preferable to use a small dichroic prism 10 for the molds LV12a, 12b, 12c. At this time, it is also effective to reduce the size of the reflection type LVs 12a, 12b, 12c and the dichroic prism 10 by using a dichroic plate or a diffraction grating.
[0061]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example of application to a two-panel image enlarging device having two reflection LVs. Note that the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The same applies hereinafter.
[0062]
FIG. 3 is a schematic diagram showing an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus according to the present embodiment. The image magnifying device 20 of the present embodiment includes two reflective LVs 21 a and 21 b as spatial light modulating means (reflective spatial light modulating means), a PBS 22, and a color between the condenser lens 8 and the projection lens 14. And a selective polarizing plate 23. In the present embodiment, an illumination light spectral unit is realized by the PBS 22 and the color-selective polarizing plate 23.
[0063]
The reflective LVs 21a and 21b generate video light by optically modulating incident light in subframe units obtained by dividing a frame into three. In the present embodiment, each subframe period is set to 1/60 second. Therefore, the frame period composed of three subframes is set to 1/20 second.
[0064]
The PBS 23 has a polarization plane that reflects P-polarized light (in the direction parallel to the paper surface in FIG. 3) and transmits S-polarized light (in a direction parallel to the paper surface in FIG. 3).
[0065]
The color-selective polarizing plate 23 transmits the polarized light of a specific wavelength region as it is, selectively rotates the polarized light of another specific wavelength region, and selectively quenches (absorbs) the light of another specific wavelength region. Quench with characteristic. Accordingly, among the red, green, and blue colors contained in the white light emitted through the condenser lens 8, one color of the spectral illumination light is transmitted without selectively rotating the polarization, and another color is emitted. The illumination light of one color can be selectively rotated in polarization and transmitted, and the illumination light of the other one color can be selectively extinguished (absorbed).
[0066]
The optical characteristics of the color-selective polarizing plate 23 of the present embodiment can be switched by controlling the polarization direction by a control circuit (not shown). Hereinafter, the color-selective polarizing plate 23 whose optical characteristics can be switched is referred to as an active color-selective polarizing plate 23 in the present embodiment. In addition, the operation of the active color-selective polarizing plate 23 to switch between light to be selectively rotated and transmitted, light to be selectively transmitted without being rotated, and light to be selectively extinguished (absorbed) is referred to as switching. I do. In the present embodiment, the switching cycle of the optical characteristics by the color-selective polarizing plate 23 is set to 1/60 seconds.
[0067]
The color-selective polarizing plate 23 can be configured by, for example, combining a plurality of retardation plates and a liquid crystal cell (both not shown). Although a detailed illustration is omitted, in the present embodiment, a color select (trade name: Color Link Co., USA) that acts as a λ / 4 wavelength plate for selectively rotating the illumination light in a specific wavelength region is used. It is constituted by using a color-selective polarizing plate 23 which serves as a phase difference plate and uses a surface stabilized ferroelectric liquid crystal as a liquid crystal cell.
[0068]
The color-selective polarizing plate 23 is not limited to this, and may be replaced by, for example, a color switch (trade name: Color Link Co., USA) using a nematic liquid crystal π cell as a liquid crystal cell. .
[0069]
In addition, the color-selective polarizing plate 23 can be configured in more stages by combining a normal polarizer in addition to a plurality of retardation plates and a liquid crystal cell.
[0070]
In addition, the color-selective polarizing plate 23 may use a known rotation filter or realize a diffraction grating using liquid crystal.
[0071]
In such a configuration, the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2 is collimated by the glass parabolic mirror 3, and the light from which the unnecessary wavelength region is removed by the color filter 4 is homogenized by the homogenizer to uniformize the area light intensity distribution, and is polarized. The light enters the color-selective polarizing plate 23 in a state where the light utilization efficiency of the S-polarized illumination light is set to about 1.5 by the conversion element.
[0072]
The color-selective polarizing plate 23 selectively quenches (absorbs) one-color illumination light among the incident illumination light, and rotates one of the remaining two-color spectral illumination light to P-polarized light. The light passes through the color-selective polarizing plate 23 and enters the PBS 22. The PBS 22 reflects the P-polarized Spectral illumination light of the incident Spectral illumination light toward the reflective LV 21a, and transmits the S-polarized S-polarized illumination light that is not polarized and rotated toward the Reflective LV 21a. The spectral illumination light incident on each of the reflection type LVs 21a and 21b is light-modulated by the corresponding reflection type LV 21a and 21b into image light corresponding to the color of the spectral illumination light, and is enlarged on the screen 13 via the projection lens 14. Is projected.
[0073]
Here, by periodically switching the light selectivity of the color-selective polarizing plate 23 as shown in FIG. 4, the spectral illumination light reflected by the PBS 22 and the spectral illumination light transmitted by the PBS 22 are periodically switched. Spectral illumination light for illuminating the reflection type LV 21a and the reflection type LV 21b can be periodically switched to each color of Red, Green, and Blue. Here, a function as a switching means is realized.
[0074]
For example, as shown in FIG. 4, the switching state of the color-selective polarizing plate 23 in the sub-frame 1 of the frame 1 rotates the polarization of the red light to the p-polarization, the green light to the s-polarization, and the blue light to the In a state where the light is to be erased, the Red light rotated to the P-polarized light is incident on the reflective LV 21a, and the Green light as it is S-polarized is incident on the reflective LV 21b.
[0075]
From this state, the Red light is erased, the polarization of the Green light is rotated to P-polarization, and the color-selective polarizer 23 is switched so that the Blue light remains S-polarization. The light is incident on the reflective LV 21a, and the blue light transmitted without being polarized is incident on the reflective LV 21b.
[0076]
Subsequently, the Red light is kept as S-polarized light, the Green light is erased, and the color-selective polarizing plate 23 is switched so as to rotate the Blue light into P-polarized light. Is incident on the reflective LV 21a, and the transmitted red light that is not polarized is incident on the reflective LV 21b.
[0077]
In the present embodiment, since the illumination light is split into three spectral illumination lights of Red, Green, and Blue, the color-selective polarizing plate 23 is further switched from the above-described state, so that the frame 1 in FIG. Returning to the initial state shown in the sub-frame 1, the polarization of the red light is rotated to the p-polarization, and the blue light is erased while the green light remains as the s-polarization.
[0078]
In FIG. 4, light transmitted without being rotated by the action of the color-selective polarizing plate 23 is indicated by an up-down arrow in FIG. 4, and is transmitted by being rotated by the action of the color-selective polarizing plate 23. The light that is extinguished by the action of the color-selective polarizing plate 23 is indicated by “x”. Subframe 1 of frame 1 in FIG. 4 shows the polarization state shown in FIG.
[0079]
As described above, by periodically switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plate 23, the spectral illumination light for illuminating the reflection type LV 21a and the reflection type LV 21b is periodically switched to each color of Red, Green, and Blue. Therefore, the light use efficiency of the video light of each color of Red, Green, and Blue obtained by the two reflective LVs 21a and 21b can be averaged between the two reflective LVs 21a and 21b.
[0080]
As a result, unevenness in the light use efficiency between the reflective LVs 21a and 21b and unevenness in the reflection angle of each pixel in the light modulation surface of each of the reflective LVs 21a and 21b cause uneven brightness in the display image projected on the screen. And the occurrence of color unevenness can be reduced for each of the red, green, and blue colors, and the in-plane uniformity of the display image quality can be improved.
[0081]
Further, the display image projected on the screen includes two spectral illumination lights having averaged light use efficiency among the three spectral illumination lights which are spectrally divided into Red, Green, and Blue. As compared with the image magnifying apparatus, the light use efficiency and the resolution can be improved, and the temporal uniformity can be improved to suppress the occurrence of a color break.
[0082]
By the way, in switching the sub-frames, in order to reduce the crosstalk of the video light generated between the sub-frames, it is preferable that the response speed of the liquid crystal of the reflection type LVs 21a and 21b be 100 μsec or less. Even when the response speed of the liquid crystal of the color-selective polarizing plate 23 is set to 100 μsec or less, some crosstalk may occur between subframes depending on the subframe frequency.
[0083]
On the other hand, during the switching light modulation of the sub-frame, the entire surface of the reflective LV 21a or 21b is displayed in a black display state during the liquid crystal response time during which the cross talk occurs so that the color balance in the frame becomes uniform. , The crosstalk between subframes can be reduced.
[0084]
The timing of the black display may be changed and mixed over several frames, or the sub-frame itself may be divided into smaller sub-frames, and the order of the small sub-frames may be changed to change the black display image between the sub-frames. May be displayed. As a result, it is possible to further reduce problems such as flickers, color breaks, and pseudo-moving images caused by periodic changes in image information.
[0085]
In the present embodiment, the illumination light is divided into three colors of Red, Green, and Blue. However, the present invention is not limited to this, and the illumination light is divided into four colors of Red, Green, Blue, and White. , Green, Blue, and White as one cycle, the optical characteristics of the color-selective polarizing plate 23 may be switched. Thereby, the color reproducibility is slightly lowered, but the light use efficiency can be greatly improved. When the illumination light is split into four colors of Red, Green, Blue, and White, one frame is composed of four subframes.
[0086]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example of application to a video enlarging device. An example of application to a three-panel image magnifying device having three reflective LVs will be described.
[0087]
FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus of the present embodiment. The image magnifying device 30 of the present embodiment includes three reflective LVs 31a, 31b, 31c as spatial light modulating means (reflective spatial light modulating means) between the condenser lens 8 and the projection lens 14, and four It has PBSs 32a, 32b, 32c, 32d and three active color-selective polarizers 33a, 33b, 33c. In the present embodiment, illumination light dispersing means is realized by the PBSs 32a, 32b, 32c and the color-selective polarizing plates 33a, 33b.
[0088]
The arithmetic means and the memory means of the present embodiment divide the image data of the frame into two or three sub-frames by an electric calculation circuit (not shown). For this reason, the reflective LVs 31a, 31b, and 31c optically modulate the incident light according to the number of divisions of the subframe to generate image light. Each subframe period is set to 1/60 second.
[0089]
Each of the PBSs 32a, 32b, 32c, and 32d has a polarization plane that reflects P-polarized light (in the front and back directions in FIG. 5) and transmits S-polarized light (in a direction parallel to the paper plane in FIG. 5).
[0090]
The color-selective polarizing plates 33a, 33b, and 33c are configured by combining a plurality of retardation plates and a liquid crystal cell, as described above, and have a specific wavelength range according to the spectral characteristics of incident light. Rotate polarized light selectively. This makes it possible to rotate polarized light of any one of Red, Green, and Blue. The optical characteristics of the color-selective polarizing plates 33a, 33b, and 33c can be periodically switched by controlling the polarization direction by a control circuit (not shown). In the present embodiment, the switching cycle of the color-selective polarizing plates 33a, 33b, 33c is set to 1/60 second.
[0091]
In such a configuration, the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2, collimated by the glass parabolic mirror 3, and the unnecessary wavelength region removed by the color filter 4 is made uniform in area intensity distribution by the homogenizer, and the polarization conversion element Then, the light enters the color-selective polarizing plate 33a with the light use efficiency of the S-polarized illumination set at 1.5.
[0092]
The color-selective polarizing plate 33a selectively rotates the polarization of one color of the spectral illumination light from the incident illumination light from the S-polarized light to the P-polarized light, and then enters the PBS 32a. The PBS 32a reflects the P-polarized spectral illumination light of the incident illumination light toward the PBS 32c, and transmits the S-polarized non-polarized illumination light toward the color-selective polarizer 33b. Since the spectral illumination light incident on the PBS 32c is P-polarized light, the spectral illumination light is reflected by the PBS 32c toward the reflection type LV 31a, and is optically modulated by the reflection type LV 31a into image light corresponding to the color of the spectral illumination light. Since the light-modulated video light is S-polarized light, it passes through the PBSs 32c and 33d and is enlarged and projected on the screen 13 via the projection lens 14.
[0093]
In the spectral illumination light that has entered the color-selective polarizing plate 33b, one of the polarized lights is rotated to P-polarized light by the color-selective polarizing plate 33b, and is incident on the PBS 32b. The PBS 32b reflects the P-polarized spectral illumination light of the incident spectral illumination light toward the reflective LV31b, and transmits the S-polarized Spolarized illumination light that is not polarization-rotated toward the reflective LV31c. The spectral illumination light incident on the reflection type LV 31b, 31c is light-modulated by the corresponding reflection type LV 31b, 31c into image light corresponding to the color of the spectral illumination light, and is incident on the color-selective polarizing plate 33c. The spectral illumination light incident on the color-selective polarizing plate 33c is rotated from S-polarized light to P-polarized light and is incident on the PBS 32d. The P-polarized light that has entered the PBS 32 d is reflected by the polarization plane, and is enlarged and projected on the screen 13 via the projection lens 14.
[0094]
Here, by switching the optical characteristics of the two color-selective polarizing plates 33a and 33b by the operation of the control circuit as shown in FIG. 6, the spectral illumination light for illuminating the three reflective LVs 31a, 31b and 31c is red. , Green and Blue can be switched periodically. Here, a function as a switching means is realized. At this time, as shown in FIG. 6, by switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plate 33c in accordance with the switching operation of the two color-selective polarizing plates 33a and 33b, the light is switched via the color-selective polarizing plate 33c. Thus, all the light incident on the PBS 32d can be converted into P-polarized light, reflected on the polarization plane of the PBS 32d, and incident on the projection lens 14.
[0095]
As described above, by using the three-plate system, all the spectral illumination light that has been dispersed into the three components of Red, Green, and Blue can be light-modulated into image light and displayed in one subframe. It is possible to improve the efficiency and obtain a high-definition display image in which the luminance and the color development between the respective spectral illumination lights are made uniform without lowering the luminance of the specific color spectral illumination light.
[0096]
In addition, since the optical paths of the two reflective LVs 31b and 31c can be overlapped, it is possible to improve the in-plane uniformity of the display image quality, and to provide an independent optical path for each color. The number of parts can be reduced, and the cost can be reduced, as compared with the three-panel type image enlarging apparatus.
[0097]
By the way, in the present embodiment, the optical characteristics of the color-selective polarizing plate are shown in FIGS. 6A and 6B depending on whether one frame is composed of two sub-frames or three sub-frames. As shown, it is possible to adjust to two patterns. For example, when one frame is composed of two sub-frames, the reflection type LVs 31a, 31b, 31c are switched by switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plates 33a, 33b, 33c as shown in FIG. The spectral illumination light to be illuminated can be periodically switched to each color of Red, Green, and Blue.
[0098]
As described above, by switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plates 33a, 33b, and 33c, the spectral illumination light for illuminating the reflective LVs 31a, 31b, and 31c is periodically switched to each of the red, green, and blue colors. Therefore, the light use efficiencies of the video light of each color of Red, Green, and Blue obtained by the three reflective LVs 31a, 31b, and 31c can be averaged among the three reflective LVs 31a, 31b, and 31c, respectively. .
[0099]
Thereby, the light use efficiency is improved by using the three-plate type, and the light use efficiency among the three reflective LVs 31a, 31b, 31c and the light of each pixel in each of the reflective LVs 31a, 31b, 31c are increased. The occurrence of luminance unevenness and color unevenness in the display image projected on the screen due to the variation of the reflection angle in the modulation plane is reduced for all the spectral illumination light of Red, Green, and Blue, and the display image quality is uniform in the plane. Performance can be improved.
[0100]
When one frame is composed of three sub-frames, for example, the optical characteristics of the color-selective polarizing plates 33a, 33b, and 33c are switched as shown in FIG. At this time, since the color-selective polarizing plate 33a does not substantially operate, the spectral illumination light illuminating the three reflective LVs 31b and 31c can be alternately switched by the two spectral illumination lights of Green and Blue. .
[0101]
As described above, by switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plates 33a, 33b, and 33c, the spectral illumination light for illuminating the reflective LVs 31b and 31c can be alternately switched to two colors of Green and Blue. Of the video light of each color of Red, Green, and Blue obtained by the three reflection LVs 31a, 31b, and 31c, the light use efficiency of the two-color video light of Green and Blue is averaged between the two reflection LVs 31b and 31c. be able to.
[0102]
Thereby, the light use efficiency is improved by using the three-plate type, and the light use efficiency between the two reflection type LVs 31b and 31c and the light modulation plane of each pixel in each of the reflection type LVs 31b and 31c are improved. Of unevenness in brightness and color in a display image projected on a screen due to the variation in the reflection angle of the green and blue is reduced with respect to the two colors of green and blue spectral illumination light. Can be reduced to ３, and the in-plane uniformity of the display image quality can be improved.
[0103]
When the optical characteristics of the color-selective polarizing plates 33a, 33b, and 33c are switched as shown in FIG. 6B, the color-selective polarizing plate 33a does not substantially operate. It is possible to exchange for the color select described above. Thereby, the cost of the image enlarging device can be reduced.
[0104]
In addition, in FIG. 6B, since the number of subframes can be reduced from 3 to 2, the reduction in contrast that occurs when switching between subframes or the reduction in all white luminance when this is displayed in black is improved. can do.
[0105]
In the video enlarging apparatus having the configuration shown in FIG. 5, the switching of the subframe is not limited to either one of FIG. 6A and FIG. 6B, and the configuration is different in terms of the color-selective polarizing plates 33a and 33b. , 33c are all active, and means for switching between the operation mode shown in FIG. 6A and the operation mode shown in FIG. 6B may be provided. Thus, in the operation mode shown in FIG. 6B, the number of sub-frames can be reduced from 3 to 2, so that a decrease in contrast that occurs when switching between sub-frames can be suppressed. Further, in the operation mode shown in FIG. 6B, in order to reduce the crosstalk of the video light at the time of switching the sub-frame, the timing at which the entire surface of the reflection type LV 31a, 31b, 31c is displayed black when the sub-frame is switched is set. Also in the case of providing, it is possible to suppress a decrease in the all white luminance.
[0106]
In addition, the PBS may use a reflection type polarizing plate using a grid wire grid, and if the PBS is other than the imaging system, a lighter and lower-cost non-cubic plate-type polarizing beam splitter is used. May be used.
[0107]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The image enlargement device of the present embodiment shows an example of application to a three-plate image enlargement device having three reflective LVs.
[0108]
FIG. 7 is a schematic diagram showing an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus according to the present embodiment. The image magnifying device 40 of the present embodiment includes three reflective LVs 41a, 41b, 41c as spatial light modulating means (reflective spatial light modulating means) between the condenser lens 8 and the projection lens 14, and three PBSs 42a, 42b, 42c, two color-selective polarizing plates 43a, 43b, a composite function prism (dichroic prism / PBS) 44 as a spectral illumination light combining means, a relay lens 44, and polarization splitters 45a, 45b. A dielectric reflection mirror 46 is provided. In the present embodiment, illumination light dispersing means is realized by the PBSs 42a, 42b, and 42c, the color-selective polarizing plates 43a and 43b, and the polarization dispersing plates 45a and 45b.
[0109]
The reflection type LVs 41a, 41b, and 41c generate video light by optically modulating incident light in subframe units obtained by dividing a frame into three. In the present embodiment, each subframe period is set to 1/60 second. Therefore, the frame period composed of three subframes is set to 1/20 second.
[0110]
Each of the PBSs 42a, 42b, and 42 has a polarization plane that reflects P-polarized light (a direction parallel to the paper surface in FIG. 7) and transmits S-polarized light (a direction parallel to the paper surface in FIG. 7).
[0111]
The color-selective polarizing plates 43a and 43b are configured by combining a plurality of retardation plates and a liquid crystal cell in the same manner as described above, and change polarization in a specific wavelength region according to the spectral characteristics of incident light. Selectively rotate. This makes it possible to rotate polarized light of any two colors of Red, Green, and Blue. The optical characteristics of the color-selective polarizing plates 43a and 43b can be periodically switched by controlling the polarization direction by a control circuit (not shown). In the present embodiment, the switching cycle of the color-selective polarizing plates 43a and 43b is set to 1/60 seconds.
[0112]
The composite function prism 44 has a dielectric multilayer film on one diagonal surface that reflects Red light and transmits Green light and Blue light, and a polarized light separating film that separates incident light by transmission / reflection according to the polarization direction. On the other diagonal surface, and has a function as a dichroic prism and a function as a PBS. Thus, the light that has entered the multi-function prism 44 is emitted toward the projection lens 14.
[0113]
The relay lens 44 is configured by combining positive power lenses 44a and 44b.
[0114]
In addition, the polarization beam splitters 45a and 45b reflect P-polarized light (front and back directions in FIG. 7) and transmit S-polarized light (parallel to the paper surface in FIG. 7).
[0115]
In such a configuration, the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2 is collimated by the glass parabolic mirror 3, and the light from which unnecessary wavelengths have been removed by the color filter 4 is homogenized by the homogenizer to uniformize the area light intensity distribution, and polarization conversion is performed. The light enters the color-selective polarizing plate 43a in a state where the light use efficiency of the S-polarized illumination is set to 1.5 by the element.
[0116]
The color-selective polarizer 43a selectively rotates the polarization of the two colors of spectral illumination light from the incident illumination light from the S-polarized light to the P-polarized light and transmits the light. As a result, the illumination light transmitted through the color-selective polarizing plate 43a is polarized and separated by the polarization splitter 45a, and the S-polarized spectral illumination light that is not polarization-rotated is transmitted through the dielectric reflection mirror 46 and the relay lens 44 to the PBS 42c. Is incident on. The PBS 42c transmits the incident S-polarized light toward the reflective LV 31a. The S-polarized light that has entered the reflection type LV 31a is optically modulated by the reflection type LV 31a into image light corresponding to the color of the spectral illumination light.
[0117]
The light reflected by the color-selective polarizing plate 43a is turned into S-polarized light by the color-selective polarizing plate 43b and is incident on the polarization splitting plate 45b, whereby the spectral illumination light reflected toward the PBS 42b and the PBS 42c are reflected. And the light that is transmitted toward Since the spectral illumination light that has entered the PBS 42b is P-polarized light, the spectral illumination light is reflected by the PBS 42b toward the reflective LV 41b, and is light-modulated by the reflective LV 41b into image light corresponding to the color of the spectral illumination light. Further, since the spectral illumination light that has entered the PBS 42c is S-polarized light, it is reflected by the PBS 42c toward the reflective LV 41c, and is light-modulated by the reflective LV 41c into image light corresponding to the color of the spectral illumination light.
[0118]
The image light modulated by the reflection type LVs 41a, 41b, and 41c is incident on the composite function prism 44, is composited by the composite function prism 44, and is enlarged and projected on the screen 13 via the projection lens 14.
[0119]
Here, by switching the optical characteristics of the two color-selective polarizing plates 43a and 43b by the operation of the control circuit as shown in FIG. 8, spectral illumination light for illuminating the three reflective LVs 41a, 41b and 41c is obtained. It is possible to periodically switch to each color of Red, Green, and Blue. Here, a function as a switching means is realized.
[0120]
In the present embodiment, since the color-selective polarizing plate 43a does not substantially operate, the spectral illuminating light for illuminating two of the three reflective LVs 41b, 41c among the three reflective LVs 41a, 41b, 41c is transmitted to Green, Blue. Switching can be alternately performed in two colors.
[0121]
As described above, by using the three-plate system, all the spectral illumination light that has been dispersed into the three components of Red, Green, and Blue can be light-modulated into image light and displayed in one subframe. It is possible to improve the efficiency and obtain a high-definition display image in which the luminance and the color development between the respective spectral illumination lights are made uniform without lowering the luminance of the specific color spectral illumination light.
[0122]
Further, by switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plate 43b, the spectral illumination light for illuminating the reflective LVs 41b and 41c can be alternately switched between the two colors of Green and Blue. , 41b, and 41c, the two colors of green, blue, and spectral illumination light among the red, green, and blue image light beams can be averaged between the two reflective LVs 41b, 41c.
[0123]
Thus, the light utilization efficiency is improved by adopting the three-plate type, and the light utilization efficiency among the three reflection type LVs 41a, 41b, 41c and the light of each pixel in each reflection type LV 41a, 41b, 41c are improved. The occurrence of luminance unevenness and color unevenness in the display image projected on the screen due to the unevenness of the reflection angle in the modulation plane is reduced for the two colors of green and blue spectral illumination light, and the in-plane unevenness and the color unevenness of the brightness are reduced. Can be reduced to 1/3, and the in-plane uniformity of the display image quality can be improved.
[0124]
In the present embodiment, a dielectric multilayer film that reflects Red light and transmits Green light and Blue light is provided on one of the diagonal planes after the reflection type LVs 41a, 41b, and 41c, and is transmitted according to the polarization direction. Since the multi-function prism 44 having a polarization splitting film for splitting incident light by reflection on the other diagonal surface is provided, the red image light is projected regardless of the polarization directions of the green and blue image light. It is possible to irradiate the projection lens 14 with image light of two colors, Green and Blue, while constantly reflecting the light toward the lens 14.
[0125]
In the present embodiment, the plane-type polarizing beam splitters are used for the polarizing beam splitters 45a and 45b as the illumination system. However, the present invention is not limited to this. For example, a cubic PBS may be used. Alternatively, a wire grid polarizer may be used.
[0126]
In addition, when a narrow wavelength band of each color such as a discharge lamp using a laser, an LED, or a narrow band filter is used as the illumination light, a composite function prism 44 having a function as a dichroic prism and a function as a PBS is used instead. Thus, even if the PBS multilayer film is optimally designed for them and used as a cloth PBS, it can be incorporated into the projection lens with good efficiency.
[0127]
In addition, in the present embodiment, an active color-selective polarizing plate is used for 43a. However, the present invention is not limited to this. When a fixed operation is performed as in the present embodiment, a simple Color selection may be used.
[0128]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the reflective LV41 is always illuminated with the illumination light of the red color. However, the G color having high relative luminous efficiency and the blue color having high color difference sensitivity are thereby provided. Since it is possible to temporally disperse and average the illumination light of the set of two colors to the two reflection type LV 41a, even if two colors of the three colors of spectral illumination light are switched alternately, the color unevenness may occur. And variations in luminance can be effectively suppressed.
[0129]
The illumination light that constantly illuminates the reflective LV 41a is not limited to the red color. For example, depending on the type of video information, it is more effective to always illuminate the reflective LV 41a with either the blue color or the green color. In some cases.
[0130]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example of application to a four-panel type image enlarging device having four reflection type LVs.
[0131]
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus according to the present embodiment. The image magnifying device 50 of the present embodiment includes four reflective LVs 51a, 51b, 51c, 51d as spatial light modulating means (reflective spatial light modulating means) between the condenser lens 8 and the projection lens 14, It has four PBSs 52a, 52b, 52c, 52d and five active color-selective polarizers 53a, 53b, 53c, 53d, 53e. In the present embodiment, the illumination light spectral means is realized by the PBSs 52a, 52b, 52c and the color-selective polarizing plates 53a, 53b, 53d.
[0132]
The reflection type LVs 51a, 51b, 51c, and 51d generate video light by optically modulating incident light in subframe units obtained by dividing a frame into four. Each subframe period is set to 1/60 second. Therefore, the frame period composed of four subframes is set to 1/15 second. It is relatively easy and preferable to set the frame period to 1/4 or more and 1/60 second or less by designing the reflection type LVs 51a, 51b, 51c and 51d and designing the peripheral electric circuit.
[0133]
In the video enlarging device according to the present embodiment, one frame is composed of four subframes, so that one frame period is long. For this reason, it is preferable to reduce the screen brightness in a relatively dark room because it can suppress the occurrence of flicker.
[0134]
Each of the PBSs 52a, 52b, 52c, and 52d has a polarization plane that reflects P-polarized light (in the front and back directions in FIG. 9) and transmits S-polarized light (in a direction parallel to the paper plane in FIG. 9). The PBS 52d is a PBS for image light synthesis.
[0135]
The color-selective polarizing plates 53a, 53b, 53c, 53d, and 53e are configured by combining a plurality of retardation plates and a liquid crystal cell, as described above, and according to the spectral characteristics of incident light. Selectively rotate polarized light in a specific wavelength region. This makes it possible to rotate the polarized light of a specific color among Red, Green, and Blue. The optical characteristics of the color-selective polarizing plates 53a, 53b, 53c, 53d, 53e can be periodically switched by controlling the polarization direction by a control circuit (not shown). In the present embodiment, the switching cycle of the color-selective polarizing plates 53a, 53b, 53c, 53d, 53e is set to 1/60 second.
[0136]
In such a configuration, the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2 is collimated by the glass parabolic mirror 3, and the light from which unnecessary wavelengths have been removed by the color filter 4 is homogenized by the homogenizer to uniformize the area light intensity distribution, and polarization conversion is performed. The light enters the color-selective polarizing plate 53a in a state where the light use efficiency of the S-polarized illumination is set to 1.5 by the element.
[0137]
The color-selective polarizing plate 53a selectively rotates the polarization of one color of the spectral illumination light from the incident illumination light from the S-polarized light to the P-polarized light, and transmits the polarized light to the PBS 52b. In the PBS 52b, of the incident illumination light, the spectral illumination light rotated to the P-polarized light enters the reflection type LV51a via the color selective polarizing plate 53d and the PBS 52c, and the color of the spectral illumination light is reflected by the reflection type LV51a. The light is modulated into image light according to, and is enlarged and projected on the screen 13 via the color-selective polarizing plate 53e, the PBS 51d, and the projection lens.
[0138]
On the other hand, the PBS 52b transmits the S-polarized spectral illumination light that is not polarization-rotated among the incident illumination light, and enters the color-selective polarizing plate 53b. The color-selective polarizing plate 53b rotates one polarized light of the incident spectral illumination light into P-polarized light, and then enters the PBS 52b. The PBS 52b reflects the P-polarized Spectral illumination light of the incident Spectral illumination light toward the reflective LV51b, and transmits the S-polarized Spolarized illumination light without polarization rotation toward the Reflective LV51c. The spectral illumination light incident on the reflection type LVs 51b and 51c is light-modulated by the corresponding reflection type LVs 51b and 51c into image light corresponding to the color of the spectral illumination light, and is incident on the color-selective polarizing plate 53c. The spectral illumination light incident on the color-selective polarizing plate 53c is rotated from S-polarized light to P-polarized light and is incident on the PBS 52d. The P-polarized light that has entered the PBS 52d is reflected by the polarization plane, and is enlarged and projected on the screen 13 via the projection lens 14.
[0139]
Here, by switching the optical characteristics of the five color-selective polarizing plates 53a, 53b, 53c, 53d, and 53e as shown in FIG. 10 by the operation of the control circuit, the four reflective LVs 51a, 51b, 51c, and 51d are switched. Can be periodically switched to each color of Red, Green, and Blue. Here, a function as a switching means is realized.
[0140]
In this manner, by using the four-plate system, all the spectral illumination light that has been dispersed into three components of Red, Green, and Blue can be light-modulated into image light and displayed in one subframe. It is possible to improve the efficiency and obtain a high-definition display image in which the luminance and the color development between the respective spectral illumination lights are made uniform without lowering the luminance of the specific color spectral illumination light.
[0141]
Further, by periodically switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plates 53a, 53b, 53c, 53d, and 53e, the spectral illumination light for illuminating the reflective LVs 51a, 51b, 51c, and 51d is converted to Red, Green, and Blue. Can be periodically switched to each of the three reflective LVs 51a, 51b, 51c, and 51d, and the light use efficiency of the video light of each color of Red, Green, and Blue obtained by the four reflective LVs 51a, 51b, 51c, and 51d is reduced by the four reflective LVs 51a, 51b, and The average can be averaged between 51c and 51d.
[0142]
As a result, the light use efficiency of the image light can be averaged by more reflective LVs 51a, 51b, 51c, and 51d. Red, Green, Blue said that unevenness of brightness and color in a display image projected on a screen due to variations in the reflection angle of each pixel in the light modulation plane in the reflective LVs 51a, 51b, 51c, 51d of Red, Green and Blue. It is possible to further reduce each color and effectively improve the in-plane uniformity of the display image quality.
[0143]
In the image enlarging apparatus of the present embodiment, Red is input to the reflective LV 51a, Green is input to the reflective LV 51b, and blue spectral illumination light is input to the reflective LV 51c, and the reflective LV 51d is in a non-illuminated state. Since the LVs 51a and 51b and the reflective LVs 51c and 51d are in a symmetrical positional relationship, the optical characteristics of the color-selective polarizing plates 53a, 53b, 53c, 53d and 53e are symmetrically switched to reverse the polarization characteristics. Thus, for example, A can be Green, B can be Red, C can be turned off, and D can be Blue.
[0144]
In addition to these, it is also possible to freely select a color to be appropriately rotated and a color not to be rotated among A, B, C, and D only by changing the conditions of the three color-selective polarizers. it can.
[0145]
By utilizing this, the reflection type LVs 51a, 51b, 51c, and 51d are periodically switched in a non-illuminated state with red, green, and blue spectral illumination light for illuminating the reflection type LVs 51a, 51b, 51c, and 51d. , 51d, any of the reflective LVs 51a, 51b, 51c, 51d is illuminated with spectral illumination light of any color, and all image light whose light use efficiency is averaged is superimposed on the screen and enlarged. Can be projected.
[0146]
In addition, using two frames, illuminate Red color illumination light on A in subframe 1 of frame 1 and illuminate D with red color illumination light on subframe 1 of frame 2 differently from frame 1. Thus, the R illumination light can be illuminated on the four reflective LVs 51a, 51b, 51c, 51d, and these operations can be similarly performed in other colors in units of two frames. For this reason, since the light modulation is performed using the four reflection type LVs 51a, 51b, 51c, 51d, the in-plane of each reflection type LV 51a, 51b, 51c, 51d and the reflection type LV 51a, 51b, 51c. , 51d, the in-plane variation in luminance and the color unevenness caused by the non-uniformity of the angular characteristics are caused by all four of the reflection type LVs 51a, 51b, 51b. By averaging at 51c and 51d, it can be completely eliminated.
[0147]
Although not shown in FIG. 9, the contrast is increased by inserting a normal polarizer as a cleaner between the color-selective polarizing plates 53d and 53e and the PBS 52d for image light synthesis. Can be.
[0148]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example of application to a two-panel image enlargement device having two transmission LVs.
[0149]
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus according to the present embodiment. The image enlargement device 60 according to the present embodiment includes two transmission-type LVs 61 a and 61 b as spatial light modulation means (transmission-type spatial light modulation means), a PBS 62, and an active space between the condenser lens 8 and the projection lens 14. It has a color-selective polarizing plate 63, a polarizing beam splitter 64, and dielectric reflection mirrors 65a and 65b. In the present embodiment, an illumination light dispersing unit is realized by the color-selective polarizing plate 63 and the polarization dispersing plate 64.
[0150]
The transmission LVs 61a and 61b are transmission LVs of a TN liquid crystal system using a high-temperature polysilicon TFT. The transmissive LVs 61a and 61b generate video light by optically modulating incident light in subframe units obtained by dividing a frame into two. The sub-frame period is set to 1/60 second, and thus one frame period is set to 1/20 second.
[0151]
The PBS 62 has a polarization plane that reflects P-polarized light (a direction parallel to the paper surface in FIG. 11) and transmits S-polarized light (a direction parallel to the paper surface in FIG. 11).
[0152]
The polarization beam splitter 64 reflects P-polarized light (in the direction perpendicular to the plane of FIG. 11) and transmits S-polarized light (in a direction parallel to the plane of FIG. 11).
[0153]
In such a configuration, after the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2 is collimated by the glass parabolic mirror 3, the color filter 4 removes the unnecessary wavelength region from the light. Thereafter, the homogenizer homogenizes the area light intensity distribution, and uses a polarization conversion element to illuminate the PBS 9 of the image forming system with illumination light having a light use efficiency of about 1.5 for the S-polarized illumination light, and converts the illumination light into a color-selective polarizing plate. It is incident on 63.
[0154]
The color-selective polarizing plate 63 selectively quenches (absorbs) one-color illumination light among the incident illumination light, and rotates one of the remaining two-color spectral illumination light to P-polarized light. The light passes through the color-selective polarizing plate 23 and enters the polarizing beam splitter 64. The polarization spectroscopy plate 64 reflects, among the incident spectral illumination light, the spectral illumination light rotated to P-polarization toward the transmission type LV 61a via the dielectric reflecting mirror 65b, and the S-polarized spectral illumination without polarization rotation. The light is transmitted toward the transmission type LV 61b via the dielectric reflection mirror 65a.
[0155]
The spectral illumination light incident on each of the transmissive LVs 61a and 61b is light-modulated by the corresponding transmissive LVs 61a and 61b into image light corresponding to the color of the spectral illumination light when passing through each of the transmissive LVs 61a and 61b. The image is enlarged and projected on the screen 13 through the PBS 62 and the projection lens 14.
[0156]
Here, by periodically switching the light selectivity of the color-selective polarizing plate 63 as shown in FIG. 12, the spectral illumination light reflected by the polarization beam splitter 64 and the spectral illumination light transmitted through the polarization beam splitter 64 are switched. Can be periodically switched, and the spectral illumination light for illuminating the transmission LV61a and the transmission LV61b can be periodically switched to each color of Red, Green, and Blue. Here, a function as a switching means is realized.
[0157]
In this manner, by periodically switching the light selectivity of the color-selective polarizing plate 63, the spectral illumination light for illuminating the transmission type LV 61a and the transmission type LV 61b is periodically changed to each color of Red, Green, and Blue. Since the switching can be performed, the light use efficiency of the video light of Red and Blue obtained by the two transmission LVs 61a and 61b can be averaged between the two transmission LVs 61a and 61b.
[0158]
Thereby, as compared with the case where the spectral illumination light of each color is light-modulated by the single reflective LV, the light use efficiency between the transmissive LV 61a and the transmissive LV 61b and the individual transmissive LV 61a, 61c reduces the occurrence of luminance unevenness and color unevenness in the display image projected on the screen due to the variation in the transmittance of each pixel within the light modulation plane, and improves the in-plane uniformity of the display image quality. be able to.
[0159]
Even if a polymer dispersed liquid crystal (HPDLC) element having a holographic diffraction grating is used in multiple stages as the active color-selective polarizing plate 63 that polarizes and separates the illumination light in accordance with the color, the two transmissions are similarly performed. All the illumination light can be periodically emitted to the mold LV.
[0160]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example of application to a three-panel image magnifying device having three transmission LVs.
[0161]
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus according to the present embodiment. The image magnifying device 70 of the present embodiment includes three transmissive LVs 71a, 71b, 71c as spatial light modulating means (transmissive spatial light modulating means) between the condenser lens 8 and the projection lens 14, and spectral illumination. It has a compound function prism 72 as a light combining means, an active color-selective polarizing plate 73, a polarizing beam splitter 74, dielectric reflecting mirrors 75a, 75b, 75c, and a dichroic mirror 76. In the present embodiment, an illumination light dispersing unit is realized by the color-selective polarizing plate 73 and the polarization dispersing plate 74.
[0162]
The transmissive LVs 71a, 71b, 71c generate video light by optically modulating incident light in subframe units obtained by dividing a frame into two. Each sub-frame period is set to 1/60 second, so that the frame period is set to 1/30 second.
[0163]
The multifunctional prism 72 has a dielectric multilayer film on one diagonal surface that reflects Red light and transmits Green light and Blue light, and a polarization splitting film that separates incident light by transmission / reflection according to the polarization direction. On the other diagonal surface, and has a function as a dichroic prism and a function as a PBS. Thereby, the light incident on the multifunction prism 72 is emitted toward the projection lens 14.
[0164]
The color-selective polarizer 73 selectively transmits one of the three colors of red, green, and blue illumination light without rotating the polarization, and selectively transmits the illumination light including the remaining two colors. The polarized light is rotated and transmitted. The optical characteristics of the color-selective polarizing plate 73 can be switched by control of a control circuit (not shown).
[0165]
The dichroic mirror 76 transmits light in a specific wavelength region and reflects light in a region other than the specific wavelength region. In the present embodiment, the dichroic mirror 76 transmits red illumination spectral illumination light.
[0166]
In addition, a relay (not shown) is provided downstream of the dichroic mirror 76 to adjust an adjustment optical path length on the optical path of the illumination light transmitted through the dichroic mirror 76 so as not to cause a problem due to an optical path length difference between the three spectral illumination lights. A lens is provided.
[0167]
In such a configuration, the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2 is made parallel by the glass parabolic mirror 3, and the light from which unnecessary wavelengths have been removed by the color filter 4 is homogenized by a homogenizer to make the area light intensity distribution uniform, and the polarization converter The light enters the color-selective polarizing plate 73 in a state where the light use efficiency of the S-polarized illumination is set to 1.5.
[0168]
The color-selective polarizing plate 73 selectively rotates the polarization of the two-color spectral illumination light from the incident illumination light from the S-polarized light to the P-polarized light and transmits the light. As a result, the illumination light transmitted through the color-selective polarizing plate 73 is polarized and separated by the polarization splitter 74, and the S-polarized spectral illumination light that is not rotated is incident on the transmission type LV 71c via the dielectric reflection mirror 75a. I do. The transmission type LV 71c modulates the incident S-polarized light into P-polarized image light corresponding to the color of the spectral illumination light and transmits the light.
[0169]
The illumination light reflected by the polarizing beam splitter 74 is reflected by the dichroic mirror 76 and is incident on the transmission type LV 71b, and the transmission light is transmitted on the transmission type LV 71a through the dielectric reflection mirrors 75b and 75c. It is split into incident spectral illumination light. The transmissive LVs 71a and 71b light-modulate the incident spectral illumination light into image light corresponding to the color of the spectral illumination light, and transmit the image light.
[0170]
The image light that has been light-modulated and transmitted by the transmission LVs 71a, 71b, and 71c enters the composite function prism 72, is composited by the composite function prism 72, and is enlarged and projected on the screen 13 via the projection lens 14. You.
[0171]
Here, by switching the optical characteristics of the two color-selective polarizers 73 by the operation of the control circuit as shown in FIG. 14, the transmission of the spectral illumination light illuminating the three transmission-type LVs 71a, 71b, 71c is performed. Spectral illumination light for illuminating the molds LV 71b and 71c can be alternately switched between two colors of Green and Blue. Here, a function as a switching means is realized.
[0172]
In this manner, by switching the optical characteristics of the color-selective polarizing plate 43b, the spectral illumination light illuminating the transmission type LVs 71b and 71c can be alternately switched between the two colors of Green and Blue. Of the image light of each color of Red, Green, and Blue obtained by the type LVs 71a, 71b, and 71c, the spectral illumination light of two colors of Green and Blue can be averaged between the two transmission type LVs 71b and 71c.
[0173]
As described above, by using the three-plate system, all the spectral illumination light that has been dispersed into the three components of Red, Green, and Blue can be light-modulated into image light and displayed in one subframe. Efficiency can be improved.
[0174]
In addition, by using a three-plate system, the light use efficiency is improved, and the light use efficiency among the three transmission type LVs 71a, 71b, 71c and the light modulation of each pixel in each of the transmission type LVs 71a, 71b, 71c. The occurrence of luminance unevenness and color unevenness in the display image projected on the screen due to the in-plane light transmittance unevenness is reduced with respect to the two colors of green and blue spectral illumination light, and the in-plane unevenness and color unevenness of the brightness are reduced. Can be reduced to 1/3, and the in-plane uniformity of the display image quality can be improved.
[0175]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example in which the present invention is applied to a two-panel image enlarging apparatus including two transmission LVs.
[0176]
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus according to the present embodiment. The image enlargement device 80 of the present embodiment includes two transmission LVs 81a and 81b as spatial light modulation means (transmission spatial light modulation means) between the condenser lens 8 and the projection lens 14, a PBS 82, and a color filter. It has a selective polarizing plate 83, dielectric reflection mirrors 84a and 84b, color scroll elements 85a and 85b, and a two-color scroll source illumination light forming optical element 86. In the present embodiment, an illumination light spectral unit is realized by the color-selective polarizing plate 83 and the two-color scroll source illumination light forming optical element 86.
[0177]
The two-color scroll source illumination light forming optical element 86 has two polarizing beam splitters 87a and 87b and two color rotating polarizing plates 88a and 88b provided between the two polarizing beam splitters 87a and 87b. are doing. The two color rotating polarizers 88a and 88b are provided with polarization splitters 89a and 89b formed by a dielectric multilayer coating on the side facing the polarization splitters 87a and 87b. Each of the color rotating polarizers 88a and 88b is formed by two color rotating polarizers formed of the same member and having optical characteristics different from each other, and has an effective diameter approximately twice as large as the original effective aperture. It has a caliber, has two types of regions that are bisected by the size of the original effective caliber, and is formed to be substantially coplanar. The optical characteristics of the two-color scroll source illumination light forming optical element 86 can be switched periodically under the control of a control circuit (not shown).
[0178]
The color scroll elements 85a and 85b have a prismatic shape, and are rotated in synchronization with the frame frequency of switching of the image light in subframe units by the transmission LVs 81a and 81b. The color scroll elements 85a and 85b are arranged such that the position of the rotation center in the optical axis direction is equal to the center of the transmission type LVs 81a and 81b.
[0179]
In such a configuration, the light emitted from the high-pressure mercury lamp 2 is made parallel by the glass parabolic mirror 3, and the light from which unnecessary wavelengths have been removed by the color filter 4 is homogenized by a homogenizer to make the area light intensity distribution uniform, and the polarization converter The light enters the color-selective polarizing plate 83 in a state where the light use efficiency of the S-polarized illumination is set to 1.5.
[0180]
The color-selective polarizing plate 83 rotates the polarization direction of the red-colored spectral illumination light of the incident white illumination light including Red, Green, and Blue by 45 degrees, and combines the S-polarized light in a direction perpendicular to the paper surface with the paper surface. And P-polarized light in the direction parallel to. Although not particularly shown, the spectral illumination light of Green and Blue used for illumination in the same sub-frame is in a state where the polarization is not rotated by the color-selective polarizing plate 83.
[0181]
As a result, of the white illumination light composed of Red, Green, and Blue light incident on the polarization beam splitter 87a, の of the Red color is reflected by the polarization beam splitter 87a, and the remaining の of the Red color and Green are reflected. , And Blue are transmitted.
[0182]
The color rotation polarizing plate 88a rotates the polarization illumination light of the three colors Red, Green, and Blue transmitted through the polarization beam splitter 87a by 90 degrees.
[0183]
The color rotation polarizing plate 88b selectively rotates only the Red color out of the illumination light composed of the Red, Green, and Blue colors rotated by the color rotation polarizing plate 88a to be P-polarized light. Make it incident.
[0184]
The polarization spectroscopy plate 87b transmits the P-polarized red illumination light that has been incident after the rotation of the polarization, and reflects the other two colors of green and blue spectral illumination light that remain S-polarized. The two colors of illumination light reflected by the polarization beam splitter 87b again enter the color rotating polarizer 80b, and enter the color rotating polarizing plate 80a without being rotated.
[0185]
The color rotation polarizer 80a rotates only one of the two colors and transmits it, and then enters the polarization splitter 87a. In the present embodiment, the Green illumination light is polarized and rotated, and the Blue illumination light remains as it is.
[0186]
The polarization spectroscopy plate 87a reflects the blue spectral illumination light that remains S-polarized among the incident spectral illumination light, and transmits the green spectral illumination light that becomes P-polarized light. The reflected blue spectral illumination light is rotated by the color rotation polarizer 80b to become P-polarized light, and transmitted through the polarization spectral plate 87b. The color rotating polarizer 80b on which the blue spectral illumination light reflected by the polarization spectroscopy plate 87a is incident does not need to periodically change the state of color selection. Alternatively, an active color-selective polarizer may be used to reduce leakage light.
[0187]
As a result, white light including Red, Green, and Blue lights is divided into two illumination lights of two Red colors and one of each of the Green and Blue colors, and is divided into two transmission-type LVs 81a and 81b. The light enters in pairs. At this time, the image light of each color in the transmission type LVs 81a and 81b is incident on the transmission type LV 81a and 81b in a state where they share an area within a single light modulation plane. Thereby, it is possible to irradiate two spectral illumination lights of different colors into a single light modulation surface. That is, spectral illumination light of Red and Green colors can be incident on the transmission type LV 81a, and spectral illumination light of Red and Blue colors can be incident on the transmission type LV 81b.
[0188]
Here, since the optical characteristics of the two-color scroll source illumination light forming optical element 86 can be arbitrarily changed, the optical characteristics of the two-color scroll source illumination light formation optical element 86 are switched as shown in FIG. As described above, the transmissive LVs 81a and 81b illuminated by Red / Green and Blue / Red are switched to Blue / Red and Green / Blue, and are periodically switched to become Green / Blue and Red / Green. be able to. Here, a function as a switching means is realized.
[0189]
As a result, three colors of Red, Green, and Blue can always be used for display in spite of being a two-plate type, so that an image magnifying device with less flicker and high light use efficiency can be realized, and the transmission type LV81a, Since 81b is periodically illuminated with three colors of red, green, and blue spectral illumination light, each of the three colors of red, green, and blue spectral illumination light is averaged between the two transmission-type LVs 81a and 81b. Therefore, the light is projected onto the screen due to the variation in the light use efficiency between the two transmission LVs 81a and 81b and the variation in the light transmittance in the light modulation plane of each pixel in each of the transmission LVs 81a and 81b. The occurrence of luminance unevenness and color unevenness in a display image is described with respect to spectral illumination light of each color of Red, Green and Blue Hesi, it is possible to improve the in-plane uniformity of the displayed image quality by reducing the ratio of plane variation and color unevenness in brightness is generated in the 1/3.
[0190]
Further, by changing the combination state of the sub-frames over a plurality of frames, an image with less flicker can be obtained.
[0191]
In the present embodiment, the three-color illumination area consisting of Red, Green, and Blue is divided into a plurality of blocks like a scroll as in the case of scrolling. The formed region may be reduced. Further, the size of the illumination area in the block unit may be a plurality or one scanning line unit, or may be a pixel unit.
[0192]
At this time, a prismatic scroll conversion element is inserted in the middle of the optical path to each of the transmission type LVs 71a and 71b, and is rotated in synchronization with the frame frequency to scroll the transmission type LVs 71a and 71b in the same direction. can do. It is preferable to perform scrolling with two prism-shaped optical blocks so that the center of each scroll is the center of the LV corresponding to the two colors.
[0193]
An obliquely incident color-selective polarizing plate is easy to manufacture when the wavelength range is small, such as laser light, because the tolerance between the wavelength and the incident angle is relatively large. In the case of illumination light having Red, Green, and Blue colors having a wide wavelength range, it is preferable to optimize the illumination light so as not to reduce the color purity.
[0194]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows an example in which the present invention is applied to a two-panel image enlarging apparatus including two transmission LVs.
[0195]
FIG. 17 is a schematic diagram showing an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus of the present embodiment. The image enlargement device 90 according to the present embodiment is different from the image enlargement device shown in FIG. 16 in that an original illumination light forming optical element 91 having elements formed on steps instead of the two-color scroll original illumination light forming optical element 86. The other basic configuration is the same as that of the video enlarging device shown in FIG.
[0196]
The original illumination light forming optical element 91 includes, as usual, two polarizing beam splitters 97a and 97b, and wide band half-wave plates 92a and 92b provided between the two polarizing beam splitters 97a and 97b. And color-selective polarizing plates 93a and 93b. In the present embodiment, a function as an illumination light dispersing unit is realized by the color-selective polarizing plate 83 and the original illumination light forming optical element 91.
[0197]
With such a configuration, the wavelength range of each color of Red, Green, and Blue can be made wider, and the NA of illumination can be made larger.
[0198]
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows an example in which the present invention is applied to a three-panel image enlarging apparatus including three reflective LVs using ferroelectric liquid crystal.
[0199]
FIG. 18 is a schematic diagram showing an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus of the present embodiment. The basic configuration of the image enlarging device 100 according to the present embodiment is the same as that of the image enlarging device 30 shown in FIG. 5, but the reflection type LV 101a, 101b, and the spatial light modulating means (reflection type spatial light modulating means). Reference numeral 101c denotes a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal. In the present embodiment, the illumination light spectral means is realized by the color selection polarizing plates 33a, 33b, 33c and the PBSs 102a, 102b, 102c.
[0200]
Further, the image enlarging apparatus 100 includes a color-selective polarizing plate 103 and an optical axis shift element 104 as an optical axis shift unit at a stage subsequent to the PBS 102d. Since the technique is a known technique, detailed illustration and explanation are omitted, but the optical axis shift element 104 is composed of two birefringent plates made of two surface stabilized ferroelectric liquid crystal elements and lithium niobate. And shifts the optical path of the image light emitted from the color-selective polarizing plate 103.
[0201]
Generally, when spatial light modulation of spectral illumination light is performed using a plurality of reflective LVs composed of surface stabilized ferroelectric liquid crystals, unlike a spatial light modulator using a nematic liquid crystal, a good display image is obtained. In order to achieve this, it is necessary to control the gap between the substrates to 1 μm or less. The variation in the reflectance of each pixel within the light modulation plane is large, and it is very difficult to suppress the occurrence of luminance unevenness and color unevenness of a display image projected on a screen.
[0202]
However, when the reflection type LV is driven in a time-division manner and the number of effective pixels is increased by combining the optical axis shift elements to increase the definition of a display image, a higher frame rate than before is required. Since the surface-stabilized ferroelectric liquid crystal is suitable for this high-speed operation, the spatial light modulation of the spectral illumination light is performed by the reflective LV constituted by the surface-stabilized ferroelectric liquid crystal. It is preferred to do so.
[0203]
For example, when the number of pixels is increased four times, it is necessary to use one pixel in the optical axis shift element four times. However, when the light utilization efficiency or the reflectance of one pixel is defective, this defect is caused. However, even if one pixel has a defect, the size of the defective pixel remains the same as that of the original pixel, despite the fact that the resolution is increased by reducing the size of the pixel. It is visually recognized as four times the size of. Therefore, the defect is easily found, and the defect becomes conspicuous.
[0204]
On the other hand, the image enlargement apparatus 100 according to the present embodiment uses the reflective LVs 101a, 101b, and 101c to spectrally illuminate each of the spectral illuminating lights, which are red, green, and blue, according to the spectral characteristics. Light is modulated into image light corresponding to image information divided according to light, and the optical path of the light-modulated image light is shifted by the optical axis shift element 104 to increase the number of effective pixels, thereby increasing the height of the display image. The reflection type LV 101a relating to the switching of the spectral illumination light is switched by periodically switching the spectral illumination light illuminating the reflection type LV 101a, 101b, 101c using a plurality of ferroelectric liquid crystals with a plurality of colors. , 101b, and 101c, the reflection type LV 101a, 101 related to switching can be averaged. , 101c, and the light transmittance within the light modulation surface of each pixel in each of the reflective LVs 101a, 101b, 101c, causes unevenness in brightness and color in the display image projected on the screen. It reduces the occurrence of spectral illuminating light of each color related to switching, and reduces the occurrence of in-plane variation of luminance and color unevenness to a level that does not hinder practical use, thereby improving the in-plane uniformity of display image quality. be able to.
[0205]
【The invention's effect】
According to the image magnifying device of the first aspect of the present invention, the spectral illuminating light obtained by splitting the illuminating light emitted by the illuminating optical means into a plurality of light according to the spectral characteristics is illuminated to the plurality of spatial light modulating means. Is light-modulated by a plurality of spatial light modulators into image light corresponding to image information divided according to the spectral illumination light, so that a plurality of spectral illumination light can be used as the image light. Efficiency can be improved, and a plurality of spectral illuminating lights can be projected as image light in a single display image, so that a higher definition of the display image can be achieved. At this time, the plurality of spatial light modulating means are simultaneously illuminated with the plurality of spectral illuminating lights, and the spectral illuminating light used for the illumination is divided into at least two spatial light modulating means by a plurality of sub-frame units constituting a single frame. And periodically modulates the spectral illumination light having the same spectral characteristic into image light by two or more spatial light modulators, thereby obtaining image light obtained by the spectral illumination light having the same spectral characteristic. The light utilization efficiency of the light is averaged among the spatial light modulators related to switching, and the occurrence of luminance unevenness and color unevenness due to variations in optical characteristics between the spatial light modulators can be reduced in a multi-plate image magnifying device. . As a result, the image quality can be improved.
[0206]
According to a second aspect of the present invention, in the image magnifying device according to the first aspect, two spectral illumination lights of the three spectral illumination lights are periodically switched between the spatial light modulating units to obtain the same image. By averaging the light utilization efficiency of two-thirds of the image light among the image light obtained by the spectral illumination light having the spectral characteristics between the spatial light modulators related to switching, compared with the conventional two-panel image enlargement device As a result, it is possible to reduce the occurrence of luminance unevenness and color unevenness due to variations in optical characteristics between pixels in a single spatial light modulator to 変調, and to reduce the occurrence of color breaks.
[0207]
According to the third aspect of the present invention, in the image magnifying apparatus according to the first aspect, all the three spectral illumination lights separated into three can be used for the image light, so that the light use efficiency is improved and a color break occurs. And energy saving can be achieved. In addition, since all the spectral illumination light is projected as image light into a single display image, the light use efficiency of 2/3 of the image light is averaged among the spatial light modulators related to switching, so With the plate-type image enlargement device, it is possible to reduce unevenness in performance between spatial light modulators and unevenness in luminance and color due to uneven optical characteristics between pixels in a single spatial light modulator. Further, the cost can be reduced as compared with a conventional three-panel image magnifying device in which each spectral illumination light has an independent optical path.
[0208]
According to the fourth aspect of the present invention, in the image magnifying apparatus according to the third aspect, by providing the spectral illumination light combining means in front of the image forming optical means, an optical path through which the spatial light modulating means passes is provided. Irrespective of the polarization state of the image light, the image light can be enlarged and projected on the irradiation object.
[0209]
According to the fifth aspect of the present invention, in the image enlarging apparatus according to the first aspect, all the spatial illumination modulating means illuminated by the spectral illumination light, wherein all the three or more spectrally illuminated lights are used as image light. By periodically switching the spectral illumination light between the light sources, and averaging the light use efficiency of all the image light obtained by the spectral illumination light having the same spectral characteristic among the spatial light modulators involved in the switching, Since it is possible to project all the illumination light whose utilization efficiency has been averaged into a single display image as image light, variations in the optical characteristics between the spatial light Occurrence of luminance unevenness and color unevenness due to variations in the optical characteristics between pixels can be reduced over all the spectral illumination light, and the resolution of a displayed image can be further increased. Further, the cost can be reduced as compared with a conventional three-panel image magnifying device in which each spectral illumination light has an independent optical path.
[0210]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the image enlarging apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the image enlarging apparatus uses a reflective spatial light modulator. Can be obtained.
[0211]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the image enlarging apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the image enlarging apparatus uses a transmissive spatial light modulator. Can be obtained.
[0212]
According to the eighth aspect of the present invention, in the image magnifying device according to any one of the first to seventh aspects, when a conventional ferroelectric liquid crystal is used, the narrow cell gap between the substrates is not uniform. Thus, it is possible to reduce the occurrence of luminance unevenness and color unevenness due to variations in performance between pixels in a single spatial light modulating means, which is a problem, and to achieve higher definition of a displayed image.
[0213]
According to the ninth aspect of the present invention, in the image enlargement apparatus according to any one of the first to eighth aspects, there is a problem with the conventional image enlargement apparatus that attempts to increase the resolution of a display image by shifting the optical axis. It is possible to reduce the occurrence of uneven brightness and uneven color between adjacent pixels, and to achieve higher definition of a high-quality display image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image enlarging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a change in a switching state of spectral illumination light illuminated on a reflection type LV by rotation of a dichroic prism.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image magnifying apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in a switching state of spectral illumination light illuminated on a reflection type LV by switching a polarization state of a color selection polarizing plate.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image magnifying apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in a switching state of spectral illumination light illuminated on a reflection type LV by switching a polarization state of a color selection polarizing plate.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image enlarging apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a change in a switching state of spectral illumination light illuminated on a reflection type LV by switching a polarization state of a color selection polarizing plate.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image magnifying apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a change in a switching state of spectral illumination light illuminated on a reflection type LV by switching a polarization state of a color selection polarizing plate.
FIG. 11 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image enlarging apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a change in a switching state of spectral illumination light illuminated on a reflection type LV by switching a polarization state of a color selection polarizing plate.
FIG. 13 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image magnifying apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a change in the switching state of the spectral illumination light illuminated on the reflection type LV by switching the polarization state of the color selection polarizing plate.
FIG. 15 is a schematic diagram showing an optical system configuration of the entire image enlarging apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a change in the switching state of the spectral illumination light illuminated on the reflection type LV by switching the polarization state of the color selection polarizing plate and a scanning state of the reflection type LV.
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an optical system configuration of an entire image magnifying apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic diagram showing an optical system configuration of an entire image magnifying apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Image enlargement device
Lighting optical means
10 Illumination light spectral means
12a, 12b, 12c Spatial light modulation means (reflection type spatial light modulation means)
20 Image magnifier
21a, 21b Spatial light modulation means (reflection type spatial light modulation means)
30 Image magnifier
31a, 31b, 31c Spatial light modulation means (reflection type spatial light modulation means)
40 Image enlargement device
41a, 41b, 41c Spatial light modulation means (reflection type spatial light modulation means)
44 Spectral illumination light synthesis means
50 Image magnifier
51a, 51b, 51c Spatial light modulation means (transmission type spatial light modulation means)
60 Video magnifier
61a, 61b Spatial light modulation means (transmission type spatial light modulation means)
70 Video magnifier
71a, 71b, 71c Spatial light modulation means (transmission type spatial light modulation means)
72 Spectral illumination light combining means 80 Image magnifying device
81a, 81b Spatial light modulation means (transmission type spatial light modulation means)
90 Image magnifier
100 Image magnifier
101a, 101b, 101c Spatial light modulation means (transmission type spatial light modulation means)

Claims

Illumination optical means for emitting illumination light,
An illumination light dispersing unit that disperses the illumination light emitted by the illumination optical unit into a plurality of spectral illumination lights according to spectral characteristics;
Each of the spectral illumination light having a plurality of shutter elements and divided by the illumination light dispersing unit is optically modulated into image light corresponding to image information divided according to the spectral illumination light disperse by the illumination light dispersing unit. A plurality of spatial light modulating means;
Simultaneously illuminating the plurality of spatial light modulating means with the plurality of spectral illuminating lights separated by the illuminating light spectral means, and forming a single frame between at least two of the spatial light modulating means using the spectral illuminating light used for illumination. Switching means for periodically switching in units of a plurality of constituent subframes;
Image forming optical means for expanding the image light light modulated by each of the spatial light modulating means and projecting the image light on an irradiation target,
An image magnifying device comprising:

The illumination light splitting means splits the illumination light into three spectral illumination lights; and the switching means periodically switches the three spectral illumination lights between the two spatial light modulation means. 2. The video enlarging device according to claim 1, wherein the switching is performed.

The apparatus further comprises three or more spatial light modulating means, the illumination light dispersing means disperses the illumination light into three or more spectral illumination lights, and the switching means periodically switches the two spectral illumination lights between the spatial light modulating means. 2. The video enlarging device according to claim 1, wherein the switching is performed selectively.

Comprising a spectral illumination light combining means for combining a plurality of image lights obtained by the spatial light modulation means,
The image magnifying apparatus according to claim 3, wherein the image forming optical unit projects enlarged image light obtained by enlarging the image light synthesized by the spectral illumination light synthesizing unit onto the irradiation target.

The illumination device further includes three or more spatial light modulators, the illumination light dispersing unit separates the illumination light into three or more spectral illumination lights, and the switching unit simultaneously illuminates the spatial light modulation units with all the spectral illumination light. 2. The image enlargement device according to claim 1, wherein the spectral illumination light is periodically switched between the spatial light modulators illuminated by the spectral illumination light.

The image enlargement device according to claim 1, wherein the spatial light modulator is a reflective spatial light modulator that reflects the spectral illumination light according to image information.

The image enlargement device according to claim 1, wherein the spatial light modulator is a transmission-type spatial light modulator that transmits the spectral illumination light according to image information.

8. The apparatus according to claim 1, wherein the spatial light modulator is a spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal.

The image enlargement apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising an optical axis shift unit provided between the spatial light modulator and the image forming optical unit to shift an optical axis.