【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ライトバルブおよび画像表示装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、液晶ライトバルブを用いた画像表示装置では、液晶ライトバルブの特性から一方向の偏光しか利用できないため、液晶ライトバルブの前段において、偏光ビームスプリッタと波長板を用いた偏光変換素子を配置して、照明装置から射出される光束の偏光を一方向に変換することで照明効率を上げていた。（例えば、特許文献１参照）。
また、照明装置から射出される光束を、偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光に分離した後、各偏光のみを使用する液晶ライトバルブを用いてそれぞれ光変調を行い、再合成する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０３−１１４０２６号公報（図１）
【特許文献２】
特開２０００−０９８３２４号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、偏光変換素子での変換損失等があるため、光の利用効率が制限されるという問題があった。
また、特許文献２では、前記２つの光のそれぞれに対して液晶パネルが必要であり、製造コストを下げるのは困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、光源の利用効率を上げ、製造コストを削減できる液晶ライトバルブおよび画像表示装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶ライトバルブは、偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光毎に、光の変調領域が分割された液晶パネルを備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、液晶ライトバルブの液晶パネルにある２つの変調領域に、偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光をそれぞれ入射させて変調を行うことで、２つの偏光毎に変調された変調画像を、１枚の液晶パネルで生成することができる。
【０００８】
本発明の画像表示装置では、前記液晶ライトバルブと、光源からの光束を偏光軸が互いに略直交する前記２つの直線偏光に分離する偏光分離光学系とを備えていることが好ましい。
【０００９】
この発明によれば、強度分布が均一化された光束を、偏光分離光学系で光軸が互いに略直交する２つの直線偏光に分離して、前記ライトバルブでそれぞれ変調を行った後に合成して表示することで、光源の利用効率を上げることができるため、輝度の高い画像を表示することができる。
【００１０】
本発明の画像表示装置では、複数の前記分割された変調領域に対して、同一の画像情報による偏光変調を行う場合と、画像情報を複数の前記分割された変調領域に分配し、前記分配された画像情報に基づいて前記分割された変調領域を偏光変調する場合とが考えられる。
【００１１】
複数の前記分割された変調領域に対して、同一の画像情報による偏光変調を行う場合、更に、液晶パネルが透過型液晶パネルで、前記液晶パネルを透過した偏光光を合成する偏光合成光学系を備えている場合と、液晶パネルが反射型液晶パネルで、前記液晶パネルを反射した偏光光を前記偏光分離光学系で合成する場合とが考えられる。
【００１２】
液晶パネルが透過型液晶パネルで、前記液晶パネルを透過した偏光光を合成する偏光合成光学系を備えている場合、前記偏光分離光学系と前記偏光合成光学系がそれぞれ独立しているため、それぞれの光学系の位置調整が容易であるのに加えて、光学系内部の温度上昇を分散させることができる。
【００１３】
液晶パネルが反射型液晶パネルで、前記液晶パネルを反射した偏光光を前記偏光分離光学系で合成する場合、前記偏光分離光学系で偏光光の分離と合成を行うため、前記偏光合成光学系を別途備えることは不要であり、構成部品を削減して製造コストを下げることができる。
【００１４】
一方、画像情報を複数の前記分割された変調領域に分配し、前記分配された画像情報に基づいて前記分割された変調領域を偏光変調する場合、偏光変調された画像情報を合成する必要でないため、偏光合成時の光量損失が無く、輝度の高い画像を表示することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る液晶ライトバルブの実施形態について、図面を参照して説明する。
＜１＞液晶ライトバルブを利用したプロジェクタの構造
図１は、本発明の液晶ライトバルブを備えた画像表示装置であるプロジェクタ１の光学系を表す模式図である。
プロジェクタ１は、赤、緑、青の３色毎に独立した光源を使用するために各色光に対して分離されており、赤色系光学装置３、緑色系光学装置４、青色系光学装置５、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム６および投写光学系７を備えて構成されている。また、赤色系光学装置３、緑色系光学装置４、青色系光学装置５およびクロスダイクロイックプリズム６は、所定の光軸が設定された光学部品筐体２内に位置決め調整され収納されている。
赤色系光学装置３、緑色系光学装置４および青色系光学装置５は、各色光別の光源を備え、画像情報に応じた変調を各色光別に行い、変調した光束をクロスダイクロイックプリズム６の各入射面に向けて射出する。そして、クロスダイクロイックプリズム６は、入射した各色光別の光束を合成して、投写光学系７に射出する。最後に、投写光学系７は、入射した光束から光学像を形成してスクリーン上に拡大投写する。
【００１６】
赤色系光学装置３は、赤色の光源から射出された光束を、赤色画像情報に応じて変調する装置である。また、赤色系光学装置３は、光源装置１０Ｒ、均一照明光学系２０、偏光分離光学系３０、液晶パネル４０Ｒ、偏光板５０および偏光合成光学系６０で構成されている。この中で、液晶ライトバルブとしての機能を担うのは、液晶パネル４０Ｒと偏光板５０である。偏光分離してから偏光合成するまでの過程において、２つの偏光境界での重なりを防ぐために、偏光分離光学系３０、液晶パネル４０Ｒ、偏光板５０および偏光合成光学系６０は、出来る限り密着させる構成が好ましい。
光源装置１０Ｒから射出された光束は、均一照明光学系２０で強度分布を均一化され、偏光分離光学系３０で２つの直線偏光に分離され、液晶パネル４０Ｒに入射する。そして、液晶パネル４０Ｒにて偏光変調されて偏光板５０にて整形され、偏光合成光学系６０にて２つの直線偏光が合成された後、後段のクロスダイクロイックプリズム６に向けて射出される。
【００１７】
光源装置１０Ｒは、赤色の色光を発する固体光源であり、複数個の発光ダイオードをマトリックス状に並べ、基板上に配置されている。そして各発光ダイオードは、図示しない外部の電源によって同時に発光可能に構成されており、例えば最適な順方向電流が各発光ダイオードに流れるように電流制御されている。
均一照明光学系２０は、角柱状のガラス材で構成され、一端面から入射した光束を内面で多数回反射させて光束断面内での強度分布を均一化させ、他端面から射出するガラスロッド型インテグレータである。これにより、後述する液晶パネル４０Ｒにおける変調領域の面内照度分布が均一化するようになっている。
偏光分離光学系３０は、偏光ビームスプリッタ３１とミラー３２で構成される。偏光ビームスプリッタ３１は、２つの直角プリズムを長辺で貼り合わせた形状をしており、入射光軸に対して傾斜配置される偏光分離膜により、入射した光束を偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光であるＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離する。即ち、この偏光ビームスプリッタ３１への入射光軸に対して、Ｐ偏光光束は透過するため光軸は変化しないが、Ｓ偏光光束は反射するために光軸が略直角方向に曲げられる。そして、曲げられたＳ偏光光束は、後段のミラー３２を用いて略直角方向に反射させることでＰ偏光光束と略並行な光軸に修正される。
【００１８】
液晶パネル４０Ｒは、透過型の液晶表示素子であり、図示しない制御駆動手段により、赤色の画像情報に応じて液晶画素単位でのスイッチングが制御され、入射した赤色光に対して偏光変調する機能を備える。
また、この液晶パネル４０Ｒの変調領域は、２面に分割されており、２つの直線偏光の内、一方のＰ偏光光束は一方の変調領域に入射し、他方のＳ偏光光束は他方の変調領域に入射する。そして、各変調領域の射出側からは、偏光変調により液晶画素単位で偏光方向が変化した偏光光束が射出され偏光板に入る。詳細は後述する。
偏光板５０は、固有の偏光方向の光束のみを透過して、透過する光束と直交する光束については吸収する性質を備える。偏光板５０は、液晶パネル４０Ｒの２つの変調領域に対応して、それぞれ特性が異なる２種類の偏光板で構成されており、それぞれの変調領域において、偏光変調された光束のコントラストを改善する。詳細は後述する。
【００１９】
偏光合成光学系６０は、偏光ビームスプリッタ６１とミラー６２で構成され、前記偏光分離光学系３０とは逆作用を行うものである。即ち、入射光軸に対して傾斜配置される偏光分離膜により、Ｐ偏光光束は透過するため光軸は変化しないが、ミラー６２により光軸を修正して、Ｐ偏光光束と直交する方向から入射するＳ偏光光束は、偏光分離膜で反射するために、光軸が略直角方向に曲げられる。その結果、Ｓ偏光光束はＰ偏光光束の光軸と略一致し、偏光軸が互いに略直交する２つの直線偏光が一つに合成される。そして、合成されて明るさが増した光束は、クロスダイクロイックプリズム６に射出される。
なお、緑色系光学装置４および青色系光学装置５についても、各光源装置１０における固体光源の色種が異なる以外は、前記赤色系光学装置３と同様な構成である。
【００２０】
クロスダイクロイックプリズム６は、各色光の光学装置から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム６は、４つの直角プリズムを貼り合わせた形状をしており、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射する。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
そして、クロスダイクロイックプリズム６から射出されたカラー画像は、投写光学系７によって拡大投写され、図示を略したスクリーン上で大画面画像を形成する。
【００２１】
＜２＞液晶ライトバルブの構造
図２は、液晶ライトバルブの構造を示す概要斜視図である。
液晶ライトバルブは、前述した液晶パネル４０と偏光板５０とで構成されている。
液晶パネル４０は、ガラス基板層４１、透明電極層４２、配向膜層４３および液晶層４４で構成されており、その中で、ガラス基板層４１、透明電極層４２および配向膜層４３は、液晶層４４を中心に対向した構造になっている。
本実施例の液晶パネル４０は、アクティブマトリクス方式によるＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶表示素子と言われるものであり、ガラス基板層４１の内面に配置される透明電極層４２には、図示を略したが、多数の画素に応じて、配線層、透明電極およびＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などのアクティブ素子が形成されている。
【００２２】
この液晶パネル４０の入射側から見た変調領域４５は、前述したが一方の変調領域４５ａと他方の変調領域４５ｂとの２つに分割されている。そして、図示しない制御駆動手段により、２つの変調領域には同一画像情報による同一の偏光変調を与えることや、１つの画像情報を２つの変調領域に分割して偏光変調を与えることが可能である。
本実施例では、一方の変調領域４５ａには、前述したＰ偏光光束が入射し、他方の変調領域４５ｂには、前述したＳ偏光光束が入射する。そして、２つの変調領域には、同一画像情報による同一の偏光変調を与えることにより、液晶パネル４０の射出側からは、同じ偏光変調を受けたＰ偏光光束およびＳ偏光光束が射出され、偏光板５０に入射する。
【００２３】
偏光板５０は、前述したが、変調領域４５の分割に対応して、特性の異なる一方の偏光板５０Ｐと他方の偏光板５０Ｓとの２つで構成されている。即ち、
一方の偏光板５０Ｐは、Ｐ偏光光束が入射した変調領域４５ａに対応しているので、Ｐ偏光方向のみを透過する偏光特性を備えた偏光板を採用している。また、他方の偏光板５０Ｓは、Ｓ偏光光束が入射した変調領域４５ｂに対応しているので、Ｓ偏光方向のみを透過する偏光特性を備えた偏光板を採用している。
【００２４】
以上の構成により、偏光ビームスプリッタ３１を透過して、一方の変調領域４５ａに入射したＰ偏光光束の内、偏光変調を受けなかった光束は、Ｐ偏光のまま液晶パネル４０から射出して偏光板５０Ｐを通過する。しかしながら、偏光変調を受けＳ偏光になった光束は、偏光板５０Ｐを通過することは出来ない。同様に、他方の変調領域４５ｂに入射したＳ偏光光束の内、偏光変調を受けなかった光束は、Ｓ偏光のまま液晶パネル４０から射出して偏光板５０Ｓを通過する。しかしながら、偏光変調を受けＰ偏光になった光束は、偏光板５０Ｓを通過することは出来ない。
従って、本実施例においてライトバルブから射出されるのは、同一画像情報により同一の偏光変調を受けたＰ偏光光束とＳ偏光光束による２つの同一赤色系画像であり、これら２つの光束は、後段に配置されている前述した偏光合成光学系６０にて合成される。
【００２５】
＜３＞第一実施形態の効果
本実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
（１）偏光分離光学系３０で光源装置１０からの光束を２つの直線偏光に分離して、直線偏光毎に光変調を行った後に合成することで、光源の効率的な利用が可能になる。
（２）さらに、直線偏光毎の光変調を、１枚の液晶パネル４０上に２つの変調領域４５を設けて行うために、使用する液晶パネルの枚数を減らすことが可能になる。
（３）各色光別の光学装置は、色光源以外は共通であるため、光学装置製造のコストダウンが図れる。
【００２６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態の赤色系光学装置３００の構造を示す。本実施形態の赤色系光学装置３００は、第１実施形態の赤色系光学装置３を構成する透過型の液晶パネル４０Ｒに代えて、反射型の液晶パネル４１Ｒを含み、他の構成については、第１実施形態の赤色系光学装置３と同様である。
反射型の液晶パネル４１Ｒは、液晶層の後段に反射層を形成して入射側と射出側を同一にする。従って、偏光板５０は、入射および射出する側に配置され、前記の第１実施形態と同様に、射出光束のコントラストを改善する。
【００２７】
また、本実施形態では、液晶パネル４１Ｒが反射型であるため、偏光分離光学系３０を偏光合成光学系としても使用している。即ち、光源装置１０Ｒを発して、均一照明光学系２０で強度分布を均一化された後、偏光ビームスプリッタ３１で２つの直線偏光に分離された光束は、液晶パネル４１Ｒの備えるそれぞれの変調領域に略垂直に入射する。２つの変調領域には、同一画像情報による同一の偏光変調が与えられているため、２つの光束は、液晶パネル４０Ｒにより同一の偏光変調を受ける。偏光変調を受けた２つの光束は、反射層で反射され、偏光板５０で整形された後、偏光ビームスプリッタ３１に略垂直に入射する。
ここで、入射時に偏光ビームスプリッタ３１を直進したＰ偏光光束のうち、偏光変調を受けてＳ偏光となり偏光ビームスプリッタ３１に戻った光束は、前述した偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜により反射されて、赤色系光学装置３００より射出する。一方、偏光変調を受けずＰ偏光で偏光ビームスプリッタ３１に戻った光束は、偏光分離膜を透過して光源１０Ｒ方向に戻る。
同様に、入射時に偏光ビームスプリッタ３１で反射されたＳ偏光光束についても、液晶パネル４０Ｒにより偏光変調を受けてＰ偏光となった光束は、偏光分離膜を透過して赤色系光学装置３００より射出する。一方、偏光変調を受けずＳ偏光で偏光ビームスプリッタ３１に戻った光束は、偏光分離膜により反射されて光源１０Ｒ方向に戻る。
従って、偏光分離光学系３０の射出面からは、同一画像情報により同一の偏光変調を受けたＰ偏光光束とＳ偏光光束の合成による明るい赤色系画像が射出される。
【００２８】
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた（１），（２）および（３）の効果に加え、以下のような効果を奏することができる。
（４）偏光合成光学系の機能を偏光分離光学系３０で兼ねて使用するため、光学装置の構成部品が削減できることで、コストダウンが図ることができる。
（５）反射型の液晶パネル４１Ｒは、透過型の液晶パネルと比較して開口率が高く、画素間に非発光部が少ないため、画面が明るく画質が向上する。
【００２９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図４を参照して説明する。 図４は、本実施形態の赤色系光学装置３１０の構造を示している。
第１実施形態においては、液晶パネル４０Ｒが有する２つの変調領域に対して、同一の画像情報による同一の偏光変調を行っていたこととは対照的に、本実施形態では、２分割した画像情報を２つの変調領域に分配し、それぞれの変調領域は分配された画像情報に基づいて偏光変調を行う。従って、偏光変調された２つの光束を重ね合わせる必要がないため、第１実施形態において、ライトバルブの後段に配置されていた偏光合成光学系は、本実施形態では設けていない構成である。
以上の構成から、光源装置１０Ｒを発して、均一照明光学系２０で強度分布を均一化された後、偏光ビームスプリッタ３１で２つの直線偏光に分離された光束は、液晶パネル４０Ｒの備えるそれぞれの変調領域に入射する。２つの変調領域は、２分割して分配された画像情報による偏光変調が与えられるために、２つの光束はそれぞれ異なる変調を受け、偏光板５０で整形された後、赤色系光学装置３１０より射出される。
従って、本実施形態では、第１実施形態で使用していた偏光合成光学系による偏光合成は行わず、偏光分離された２つの光束は、全体として一つの赤色系画像を形成すると共に、互いに平行で、境界で混合することも無い状態で赤色系光学装置３１０から射出される。
【００３０】
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた（２）および（３）の効果に加え、以下のような効果を奏することができる。
（６）偏光分離光学系３０で光源装置１０からの光束を２つの直線偏光に分離して使用することで、光源の効率的な利用が可能になる。
（７） 偏光合成光学系を使用しないため、光学装置の構成部品が削減できることで、コストダウンが図ることができる。
【００３１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図５を参照して説明する。 図５は、本実施形態の赤色系光学装置３２０の構造を示している。本実施形態の赤色系光学装置３２０では、前記第２実施形態と同様の反射型の液晶パネル４１Ｒを有する。
また、本実施形態では、前記第３実施形態と同様に、２分割した画像情報を２つの変調領域に分配し、それぞれの画像情報に応じて偏光変調を行っている。
更に、第１実施形態においては、偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜により反射された光束が射出する面側に配置されていたミラーに代えて、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ３３が配置されている。この偏光ビームスプリッタ３３の光源装置１０Ｒ側にはミラー３２が配置されており、液晶パネル４１Ｒから偏光ビームスプリッタ３３への入射光で偏光分離膜を透過する光束は、このミラー３２で赤色系光学装置３２０の射出方向に反射される。
【００３２】
以上の構成から、偏光ビームスプリッタ３１で分離されたＰ偏光光束については、前述したように、液晶パネル４１Ｒの分割された一方の変調領域で偏光変調を受けてＳ偏光となった光束は、偏光板５０で整形された後、偏光ビームスプリッタ３１の偏光分離膜により反射され、赤色系光学装置３２０より射出される。また、偏光ビームスプリッタ３１で反射されて分離したＳ偏光光束については、偏光ビームスプリッタ３３に入射して、偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜により反射され、液晶パネル４１Ｒの分割された他方の変調領域で偏光変調を受ける。そして、偏光変調を受けてＰ偏光となった光束は、偏光板５０で整形された後、偏光ビームスプリッタ３３の偏光分離膜を透過して、ミラー３２で反射され、赤色系光学装置３２０より射出される。
従って、本実施形態では、第１実施形態で使用していた偏光合成光学系による偏光合成は行わず、前記第３実施形態と同様に、偏光分離された２つの光束は、全体として一つの赤色系画像を形成すると共に、互いに平行で、境界で混合することも無い状態で赤色系光学装置３２０から射出される。
【００３３】
本実施形態によれば、第１実施形態で述べた（２）および（３）の効果に加え、第２実施形態で述べた（５）の効果と第３実施形態で述べた（６）および（７）の効果を奏することができる。
【００３４】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図６を参照して説明する。 図６は、本実施形態の赤色系光学装置３３０の構造を示している。本実施形態における赤色系光学装置３３０は、光源装置１０Ｒ，均一照明光学系２１、偏光分離膜３４、液晶パネル４０Ｒおよび偏光板５０で構成されている。
均一照明光学系２１は、ガラスロッド型インテグレータであり、一方の端面である光源の入射面には、入射口を除いて、インテグレータ内面からの光を反射するような光反射膜２２が形成されている。また、他方の端面は、均一化された光束の射出面であり、後述する偏光分離膜３４が形成されている。
偏光分離膜３４は、アルミニウムやタングステン等の金属箔膜に対して、一方向に伸びた微細な溝を形成することで、溝に平行な偏光方向の光は反射して、溝に垂直な偏光方向の光は透過する性質がある。前述したガラスロッドの端面に形成された偏光分離膜３４は、ガラスロッドの端面を略２分割して、一方にはＰ偏光光束が透過する偏光分離膜３４Ｐが形成され、他方にはＳ偏光光束が透過する偏光分離膜３４Ｓが形成されている。
液晶パネル４０Ｒは、第４実施形態と同様に、２分割した画像情報を２つの変調領域に分配し、それぞれの変調領域は分配された画像情報に基づいて偏光変調を行う。また、偏光板５０は、前述の変調領域に合わせて、一方の領域はＰ偏光光束のみを通し、他方の領域はＳ偏光光束のみを通すような構成になっている。
前述した均一照明光学系２１、液晶パネル４０Ｒおよび偏光板５０は、互いに近接して配置されている。更に、均一照明光学系２１より射出した一方のＰ偏光光束は、液晶パネル４０Ｒの一方の変調領域に入り、偏光変調されて偏光方向が変化したＳ偏光光束が偏光板５０の一方に入って整形されると共に、均一照明光学系２１より射出した他方のＳ偏光光束は、液晶パネル４０Ｒの他方の変調領域に入り、偏光変調されて偏光方向が変化したＰ偏光光束が偏光板５０の他方に入って整形されるように互いに位置調整されている。
【００３５】
以上の構成から、光源装置１０Ｒを発して、均一照明光学系２１に入射した光束は、ガラスロッド内で多重反射を行い、光束断面内での強度分布が均一化されて偏光分離膜３４に達する。ここで、一方の偏光分離膜３４Ｐに到達したＰ偏光光束は偏光分離膜３４Ｐを透過するが、Ｓ偏光光束は偏光分離膜３４Ｐを透過できずに反射される。反射されたＳ偏光光束は、ガラスロッド内で再度多重反射を行い、入射面の反射膜２２で反射されて再度偏光分離膜３４へ向かう。このＳ偏光光束が一方の偏光分離膜３４Ｐに到達した場合は偏光分離膜３４Ｐで再度反射されるが、他方の偏光分離膜３４Ｓに到達した場合は偏光分離膜３４Ｓを透過する。
このような作用を繰り返すことで、均一照明光学系２１の一方の射出面からは、光束断面内での強度分布が均一化されたＰ偏光光束が射出され、均一照明光学系２１の他方の射出面からは、光束断面内での強度分布が均一化されたＳ偏光光束が射出される。
そして、２つの直線偏光に分離された光束は、液晶パネル４０Ｒの備えるそれぞれの変調領域に入射する。２つの変調領域は、２分割して分配された画像情報による偏光変調が与えられるために、２つの光束はそれぞれ異なる変調を受け、偏光板５０で整形された後、赤色系光学装置３３０より射出される。
従って、本実施形態では、第１実施形態で使用していた偏光合成光学系による偏光合成は行わず、偏光分離された２つの光束は、全体として一つの赤色系画像を形成すると共に、互いに平行で、境界で混合することも無い状態で赤色系光学装置３３０から射出される。
【００３６】
本実施形態によれば、第３実施形態で得られる効果に加え、以下のような効果を奏することができる。
（８） ガラスロッドの端面に形成された反射膜２２と偏光分離膜３４を利用することで、光束の再利用が可能になり、光源の利用効率が上がる。
【００３７】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態から第４実施形態では、均一照明光学系２０について、ガラスロッド型インテグレータを用いたが、２つのレンズアレイを用いて、光源像を重畳させてもよい。
【００３８】
また、第１実施形態から第４実施形態では、光源装置１０Ｒについて、単色光を発する固体光源を用いることに代えて、白色の固体光源もしくは放電型のランプ光源を色分離して用いてもよい。
【００３９】
また、第１実施形態および第３実施形態では、偏光板５０を液晶パネル４０Ｒの射出側に配置することに代えて、射出側に加えて、液晶パネル４０Ｒの入射側にも配置してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、液晶ライトバルブを構成する液晶パネルの光変調領域を分割し、偏光軸が異なる２つの偏光を維持した状態で、それぞれの偏光に対する光変調を行うため、偏光を一方向に変換する際の変換損失も発生せず、光源の利用効率が上げることができる。さらに，この液晶ライトバルブを画像表示装置に使用することで、１枚の液晶パネル上で複数の光変調が可能になるため、使用する液晶パネルの数を減らし、画像表示装置の製造コストを従来と比べて削減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系の構造を表す模式図。
【図２】前記実施形態におけるライトバルブの構造を表す概要斜視図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光学装置の光学系の構造を表す模式図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る光学装置の光学系の構造を表す模式図。
【図５】本発明の第４実施形態に係る光学装置の光学系の構造を表す模式図。
【図６】本発明の第５実施形態に係る光学装置の光学系の構造を表す模式図。
【符号の説明】
１・・・プロジェクタ、３、４、５・・・光学装置、６・・・クロスダイクロイックプリズム（色合成光学系）、７・・・投写光学系、１０、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ・・・光源装置、２０・・・均一照明光学系、３０・・・偏光分離光学系、３１・・・偏光ビームスプリッタ、４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ・・・液晶パネル、５０・・・偏光板、６０・・・偏光合成光学系、６１・・・偏光ビームスプリッタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal light valve and an image display device.
[0002]
[Background]
Conventionally, an image display device using a liquid crystal light valve can only use polarized light in one direction due to the characteristics of the liquid crystal light valve. Thus, the illumination efficiency is increased by converting the polarization of the light beam emitted from the illumination device in one direction. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition, the light beam emitted from the illumination device is separated into two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially orthogonal to each other, and then light modulation is performed using a liquid crystal light valve that uses only each polarized light, and recombined. It is known (see, for example, Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 03-11026 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-098324 (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, Patent Document 1 has a problem in that the light use efficiency is limited because of a conversion loss in the polarization conversion element.
In Patent Document 2, a liquid crystal panel is required for each of the two lights, and it is difficult to reduce the manufacturing cost.
[0005]
An object of the present invention is to provide a liquid crystal light valve and an image display device that can increase the use efficiency of a light source and reduce the manufacturing cost.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A liquid crystal light valve according to the present invention includes a liquid crystal panel in which a light modulation region is divided for each of two linearly polarized light whose polarization axes are substantially orthogonal to each other.
[0007]
According to the present invention, two linearly polarized lights whose polarization axes are substantially orthogonal to each other are incident on the two modulation regions in the liquid crystal panel of the liquid crystal light valve, respectively, so that modulation is performed for each two polarized lights. The modulated image can be generated with one liquid crystal panel.
[0008]
The image display device of the present invention preferably includes the liquid crystal light valve and a polarization separation optical system that separates the light beam from the light source into the two linearly polarized light beams whose polarization axes are substantially orthogonal to each other.
[0009]
According to the present invention, the light flux having a uniform intensity distribution is separated into two linearly polarized light beams whose optical axes are substantially orthogonal to each other by the polarization separation optical system, and is modulated after being modulated by the light valve. By displaying, the use efficiency of the light source can be increased, so that an image with high luminance can be displayed.
[0010]
In the image display device of the present invention, when polarization modulation is performed with the same image information on a plurality of the divided modulation areas, image information is distributed to the plurality of divided modulation areas, and the divided areas are distributed. It is conceivable that the divided modulation area is polarization-modulated based on the obtained image information.
[0011]
When performing polarization modulation with the same image information on a plurality of the divided modulation areas, a liquid crystal panel is a transmissive liquid crystal panel, and a polarization combining optical system for combining polarized light transmitted through the liquid crystal panel is provided. It is conceivable that the liquid crystal panel is a reflective liquid crystal panel and the polarized light reflected from the liquid crystal panel is synthesized by the polarization separation optical system.
[0012]
When the liquid crystal panel is a transmissive liquid crystal panel and includes a polarization combining optical system that combines the polarized light transmitted through the liquid crystal panel, the polarization separation optical system and the polarization combining optical system are independent of each other. In addition to easy adjustment of the position of the optical system, the temperature rise inside the optical system can be dispersed.
[0013]
In the case where the liquid crystal panel is a reflective liquid crystal panel and the polarized light reflected from the liquid crystal panel is synthesized by the polarization separation optical system, the polarization separation optical system performs separation and synthesis of the polarized light. It is not necessary to provide it separately, and the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of components.
[0014]
On the other hand, when image information is distributed to a plurality of the divided modulation areas and the divided modulation areas are polarization-modulated based on the distributed image information, it is not necessary to synthesize polarization-modulated image information. In addition, there is no loss of light quantity during polarization synthesis, and an image with high luminance can be displayed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Embodiments of a liquid crystal light valve according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<1> Projector structure using a liquid crystal light valve
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a projector 1 which is an image display device provided with a liquid crystal light valve of the present invention.
The projector 1 is separated for each color light in order to use an independent light source for each of the three colors of red, green, and blue. The red optical device 3, the green optical device 4, the blue optical device 5, A cross dichroic prism 6 as a color synthesis optical system and a projection optical system 7 are provided. The red optical device 3, the green optical device 4, the blue optical device 5, and the cross dichroic prism 6 are positioned and adjusted and accommodated in the optical component housing 2 in which a predetermined optical axis is set.
The red optical device 3, the green optical device 4, and the blue optical device 5 include light sources for each color light, perform modulation according to image information for each color light, and input the modulated light flux to each cross dichroic prism 6. Ejected toward the surface. Then, the cross dichroic prism 6 combines the incident light beams of the respective color lights and emits them to the projection optical system 7. Finally, the projection optical system 7 forms an optical image from the incident light beam and enlarges and projects it on the screen.
[0016]
The red optical device 3 is a device that modulates a light beam emitted from a red light source according to red image information. The red optical device 3 includes a light source device 10R, a uniform illumination optical system 20, a polarization separation optical system 30, a liquid crystal panel 40R, a polarizing plate 50, and a polarization combining optical system 60. Among these, the liquid crystal panel 40R and the polarizing plate 50 are responsible for the function as a liquid crystal light valve. In the process from polarization separation to polarization synthesis, a configuration in which the polarization separation optical system 30, the liquid crystal panel 40R, the polarizing plate 50, and the polarization synthesis optical system 60 are in close contact as much as possible in order to prevent overlapping at the boundary between two polarizations. Is preferred.
The light beam emitted from the light source device 10R is made uniform in intensity distribution by the uniform illumination optical system 20, separated into two linearly polarized light by the polarization separation optical system 30, and enters the liquid crystal panel 40R. Then, it is polarized and modulated by the liquid crystal panel 40R, shaped by the polarizing plate 50, and two linearly polarized lights are synthesized by the polarization synthesizing optical system 60, and then emitted toward the subsequent cross dichroic prism 6.
[0017]
The light source device 10R is a solid light source that emits red color light, and a plurality of light emitting diodes are arranged in a matrix and arranged on a substrate. Each light emitting diode is configured to be capable of emitting light simultaneously by an external power source (not shown). For example, the current is controlled so that an optimum forward current flows to each light emitting diode.
The uniform illumination optical system 20 is made of a prismatic glass material, reflects a light beam incident from one end surface many times on the inner surface, uniformizes the intensity distribution in the beam cross section, and emits from the other end surface. It is an integrator. Thereby, the in-plane illuminance distribution of the modulation area in the liquid crystal panel 40R described later is made uniform.
The polarization separation optical system 30 includes a polarization beam splitter 31 and a mirror 32. The polarization beam splitter 31 has a shape in which two right-angle prisms are bonded to each other with long sides, and the polarization axes of the incident light beams are substantially orthogonal to each other by a polarization separation film that is inclined with respect to the incident optical axis. It is separated into a P-polarized light beam and an S-polarized light beam, which are linearly polarized light. That is, the optical axis does not change because the P-polarized light beam is transmitted with respect to the optical axis incident on the polarization beam splitter 31, but the optical axis is bent in a substantially right angle direction because the S-polarized light beam is reflected. Then, the bent S-polarized light beam is corrected to an optical axis substantially parallel to the P-polarized light beam by reflecting it in a substantially right angle direction using the mirror 32 at the subsequent stage.
[0018]
The liquid crystal panel 40R is a transmissive liquid crystal display element, and has a function of controlling polarization in units of liquid crystal pixels in accordance with red image information and controlling the polarization of incident red light by control drive means (not shown). Prepare.
Further, the modulation area of the liquid crystal panel 40R is divided into two surfaces, and one of the two linearly polarized light beams, one P-polarized light beam is incident on one modulation area, and the other S-polarized light beam is the other modulation area. Is incident on. Then, from the emission side of each modulation region, a polarized light beam whose polarization direction is changed in units of liquid crystal pixels by polarization modulation is emitted and enters the polarizing plate. Details will be described later.
The polarizing plate 50 has a property of transmitting only a light beam having a specific polarization direction and absorbing a light beam orthogonal to the transmitted light beam. The polarizing plate 50 includes two types of polarizing plates having different characteristics corresponding to the two modulation regions of the liquid crystal panel 40R, and improves the contrast of the polarization-modulated light beam in each of the modulation regions. Details will be described later.
[0019]
The polarization combining optical system 60 includes a polarization beam splitter 61 and a mirror 62, and performs the reverse action of the polarization separation optical system 30. That is, the P-polarized light beam is transmitted by the polarization separation film that is inclined with respect to the incident optical axis, so that the optical axis does not change, but the optical axis is corrected by the mirror 62 and incident from the direction orthogonal to the P-polarized light beam Since the S-polarized light beam to be reflected is reflected by the polarization separation film, the optical axis is bent in a substantially perpendicular direction. As a result, the S-polarized light beam is substantially coincident with the optical axis of the P-polarized light beam, and two linearly polarized lights whose polarization axes are substantially orthogonal to each other are combined into one. Then, the combined luminous flux with increased brightness is emitted to the cross dichroic prism 6.
The green optical device 4 and the blue optical device 5 have the same configuration as the red optical device 3 except that the color types of the solid light sources in the light source devices 10 are different.
[0020]
The cross dichroic prism 6 is an optical element that synthesizes an optical image modulated for each color light emitted from the optical device for each color light to form a color image. The cross dichroic prism 6 has a shape in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed at the interface where the right-angle prisms are bonded together. One of the substantially X-shaped dielectric multilayer films reflects red light, and the other dielectric multilayer film reflects blue light. By these dielectric multilayer films, the red light and the blue light are bent and aligned with the traveling direction of the green light, so that the three color lights are synthesized.
The color image emitted from the cross dichroic prism 6 is enlarged and projected by the projection optical system 7 to form a large screen image on a screen (not shown).
[0021]
<2> Structure of liquid crystal light valve
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of the liquid crystal light valve.
The liquid crystal light valve is composed of the liquid crystal panel 40 and the polarizing plate 50 described above.
The liquid crystal panel 40 includes a glass substrate layer 41, a transparent electrode layer 42, an alignment film layer 43, and a liquid crystal layer 44. Among these, the glass substrate layer 41, the transparent electrode layer 42, and the alignment film layer 43 are composed of liquid crystals. The layer 44 is opposed to the center.
The liquid crystal panel 40 of this embodiment is called a TN (Twisted Nematic) liquid crystal display element by an active matrix method, and the transparent electrode layer 42 disposed on the inner surface of the glass substrate layer 41 is not shown. In accordance with a large number of pixels, active elements such as wiring layers, transparent electrodes, and TFTs (thin film transistors) are formed.
[0022]
As described above, the modulation region 45 viewed from the incident side of the liquid crystal panel 40 is divided into two, that is, one modulation region 45a and the other modulation region 45b. The control drive means (not shown) can apply the same polarization modulation based on the same image information to the two modulation areas, or can apply the polarization modulation by dividing one image information into the two modulation areas. .
In the present embodiment, the aforementioned P-polarized light beam is incident on one modulation area 45a, and the aforementioned S-polarized light beam is incident on the other modulation area 45b. Then, by applying the same polarization modulation based on the same image information to the two modulation areas, a P-polarized light beam and an S-polarized light beam that have undergone the same polarization modulation are emitted from the exit side of the liquid crystal panel 40, and the polarizing plate 50 is incident.
[0023]
As described above, the polarizing plate 50 includes two polarizing plates 50P and 50S having different characteristics corresponding to the division of the modulation region 45. That is,
Since one polarizing plate 50P corresponds to the modulation region 45a in which the P-polarized light beam is incident, a polarizing plate having a polarization characteristic that transmits only the P-polarized light direction is employed. Further, since the other polarizing plate 50S corresponds to the modulation region 45b in which the S-polarized light beam is incident, a polarizing plate having a polarization characteristic that transmits only the S-polarized light direction is employed.
[0024]
With the above configuration, among the P-polarized light beams that have been transmitted through the polarizing beam splitter 31 and entered the one modulation region 45a, the light beams that have not undergone polarization modulation are emitted from the liquid crystal panel 40 as P-polarized light and are polarized. Pass 50P. However, the light beam that has undergone polarization modulation and has become S-polarized light cannot pass through the polarizing plate 50P. Similarly, of the S-polarized light beam incident on the other modulation region 45b, the light beam that has not undergone polarization modulation exits from the liquid crystal panel 40 while remaining as S-polarized light and passes through the polarizing plate 50S. However, the light beam that has undergone polarization modulation and becomes P-polarized light cannot pass through the polarizing plate 50S.
Therefore, in this embodiment, the two light images emitted from the light valve are the same red-colored image of the P-polarized light beam and the S-polarized light beam that have been subjected to the same polarization modulation by the same image information. Is synthesized by the polarization synthesis optical system 60 described above.
[0025]
<3> Effects of the first embodiment
According to this embodiment, the following effects can be achieved.
(1) The light beam from the light source device 10 is separated into two linearly polarized light by the polarization separation optical system 30 and is synthesized after light modulation is performed for each linearly polarized light, thereby enabling efficient use of the light source. .
(2) Furthermore, since light modulation for each linearly polarized light is performed by providing two modulation regions 45 on one liquid crystal panel 40, the number of liquid crystal panels to be used can be reduced.
(3) Since the optical device for each color light is common except for the color light source, the cost of manufacturing the optical device can be reduced.
[0026]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the structure of the red optical device 300 of this embodiment. The red optical device 300 according to the present embodiment includes a reflective liquid crystal panel 41R instead of the transmissive liquid crystal panel 40R constituting the red optical device 3 according to the first embodiment. This is the same as the red optical device 3 of one embodiment.
In the reflective liquid crystal panel 41R, a reflective layer is formed after the liquid crystal layer so that the incident side and the emission side are the same. Accordingly, the polarizing plate 50 is disposed on the incident and exiting side, and improves the contrast of the exiting light beam as in the first embodiment.
[0027]
In the present embodiment, since the liquid crystal panel 41R is a reflection type, the polarization separation optical system 30 is also used as a polarization synthesis optical system. That is, after the light source device 10R is emitted and the intensity distribution is made uniform by the uniform illumination optical system 20, the light beam separated into two linearly polarized light by the polarization beam splitter 31 is applied to each modulation region provided in the liquid crystal panel 41R. Incident substantially perpendicularly. Since the same polarization modulation based on the same image information is given to the two modulation regions, the two light beams are subjected to the same polarization modulation by the liquid crystal panel 40R. The two light beams that have undergone polarization modulation are reflected by the reflection layer, shaped by the polarizing plate 50, and then enter the polarization beam splitter 31 substantially perpendicularly.
Here, among the P-polarized light beams that have traveled straight through the polarization beam splitter 31 at the time of incidence, the light beams that have undergone polarization modulation and have become S-polarized light and returned to the polarization beam splitter 31 are reflected by the polarization separation film of the polarization beam splitter 31 described above. Injected from the red optical device 300. On the other hand, the light beam that has not undergone polarization modulation and has returned to the polarization beam splitter 31 as P-polarized light passes through the polarization separation film and returns in the direction of the light source 10R.
Similarly, for the S-polarized light beam reflected by the polarization beam splitter 31 at the time of incidence, the light beam that has undergone polarization modulation by the liquid crystal panel 40R and becomes P-polarized light is transmitted through the polarization separation film and emitted from the red optical device 300. To do. On the other hand, the light beam that has not undergone polarization modulation and returned to the polarization beam splitter 31 as S-polarized light is reflected by the polarization separation film and returns in the direction of the light source 10R.
Therefore, a bright red image is emitted from the exit surface of the polarization separation optical system 30 by combining the P-polarized light beam and the S-polarized light beam that have been subjected to the same polarization modulation by the same image information.
[0028]
According to this embodiment, in addition to the effects (1), (2) and (3) described in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(4) Since the function of the polarization combining optical system is also used by the polarization separation optical system 30, the number of components of the optical device can be reduced, and the cost can be reduced.
(5) The reflective liquid crystal panel 41R has a higher aperture ratio than the transmissive liquid crystal panel, and there are few non-light emitting portions between pixels, so the screen is bright and the image quality is improved.
[0029]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the structure of the red optical device 310 of this embodiment.
In the first embodiment, in contrast to performing the same polarization modulation by the same image information on the two modulation areas of the liquid crystal panel 40R, in the present embodiment, the image information divided into two is divided. Are divided into two modulation areas, and each modulation area performs polarization modulation based on the distributed image information. Therefore, since it is not necessary to superimpose two polarization-modulated light beams, the polarization combining optical system arranged at the rear stage of the light valve in the first embodiment is not provided in this embodiment.
From the above configuration, after the light source device 10R is emitted and the intensity distribution is made uniform by the uniform illumination optical system 20, the light beams separated into two linearly polarized light by the polarization beam splitter 31 are respectively provided in the liquid crystal panel 40R. Incident into the modulation region. Since the two modulation areas are polarized and modulated by image information distributed in two, the two light beams are modulated differently, shaped by the polarizing plate 50, and then emitted from the red optical device 310. Is done.
Therefore, in this embodiment, polarization synthesis by the polarization synthesis optical system used in the first embodiment is not performed, and the two light beams separated by polarization form a red image as a whole and are parallel to each other. Thus, the light is emitted from the red optical device 310 without being mixed at the boundary.
[0030]
According to this embodiment, in addition to the effects (2) and (3) described in the first embodiment, the following effects can be achieved.
(6) By using the light beam from the light source device 10 separated into two linearly polarized light by the polarization separation optical system 30, the light source can be used efficiently.
(7) Since the polarization combining optical system is not used, the cost can be reduced by reducing the number of components of the optical device.
[0031]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the structure of the red optical device 320 of this embodiment. The red optical device 320 of this embodiment includes a reflective liquid crystal panel 41R similar to that of the second embodiment.
In the present embodiment, similarly to the third embodiment, the image information divided into two is distributed to two modulation areas, and polarization modulation is performed in accordance with each image information.
Furthermore, in the first embodiment, a polarizing beam splitter 33 is disposed in this embodiment instead of the mirror disposed on the surface side where the light beam reflected by the polarization separation film of the polarizing beam splitter 31 is emitted. Yes. A mirror 32 is disposed on the light source device 10R side of the polarization beam splitter 33, and the light beam transmitted through the polarization separation film by the incident light from the liquid crystal panel 41R to the polarization beam splitter 33 is transmitted by the mirror 32 to the red optical device. Reflected in the 320 emission direction.
[0032]
From the above configuration, as described above, the P-polarized light beam separated by the polarization beam splitter 31 is subjected to polarization modulation in one of the divided modulation regions of the liquid crystal panel 41R and converted to S-polarized light. After being shaped by the plate 50, it is reflected by the polarization separation film of the polarization beam splitter 31 and is emitted from the red optical device 320. The S-polarized light beam reflected and separated by the polarization beam splitter 31 is incident on the polarization beam splitter 33, reflected by the polarization separation film of the polarization beam splitter 33, and divided into the other modulation region of the liquid crystal panel 41R. Undergoes polarization modulation. The light beam that has undergone polarization modulation and becomes P-polarized light is shaped by the polarizing plate 50, then passes through the polarization separation film of the polarizing beam splitter 33, is reflected by the mirror 32, and is emitted from the red optical device 320. Is done.
Therefore, in this embodiment, polarization synthesis by the polarization synthesis optical system used in the first embodiment is not performed, and as in the third embodiment, the two light beams separated by polarization are totally red. A system image is formed and emitted from the red optical device 320 in a state of being parallel to each other and not being mixed at the boundary.
[0033]
According to the present embodiment, in addition to the effects (2) and (3) described in the first embodiment, the effect (5) described in the second embodiment and the effects (6) and described in the third embodiment. The effect (7) can be achieved.
[0034]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the structure of the red optical device 330 of this embodiment. The red optical device 330 in this embodiment includes a light source device 10R, a uniform illumination optical system 21, a polarization separation film 34, a liquid crystal panel 40R, and a polarizing plate 50.
The uniform illumination optical system 21 is a glass rod-type integrator, and a light reflection film 22 is formed on the incident surface of the light source, which is one end surface, so as to reflect light from the inner surface of the integrator except for the incident port. Yes. The other end surface is a uniform light exit surface on which a polarization separation film 34 to be described later is formed.
The polarization separation film 34 forms a minute groove extending in one direction on a metal foil film such as aluminum or tungsten, so that light in the polarization direction parallel to the groove is reflected and polarized perpendicular to the groove. Directional light has the property of transmitting. The polarization separation film 34 formed on the end face of the glass rod described above divides the end face of the glass rod into two substantially, and a polarization separation film 34P through which a P-polarized light beam is transmitted is formed on one side, and an S-polarized light beam on the other side. Is formed.
As in the fourth embodiment, the liquid crystal panel 40R distributes the image information divided into two to two modulation areas, and each modulation area performs polarization modulation based on the distributed image information. Further, the polarizing plate 50 is configured so that only one P-polarized light beam passes through the other region and only the S-polarized light beam passes through the other region in accordance with the modulation region described above.
The uniform illumination optical system 21, the liquid crystal panel 40R, and the polarizing plate 50 described above are arranged close to each other. Further, one P-polarized light beam emitted from the uniform illumination optical system 21 enters one modulation region of the liquid crystal panel 40R, and an S-polarized light beam whose polarization direction has been changed by polarization modulation enters one of the polarizing plates 50 to be shaped. At the same time, the other S-polarized light beam emitted from the uniform illumination optical system 21 enters the other modulation region of the liquid crystal panel 40R, and the P-polarized light beam whose polarization direction is changed by polarization modulation enters the other polarizing plate 50. Are aligned with each other to be shaped.
[0035]
With the above configuration, the light beam emitted from the light source device 10R and incident on the uniform illumination optical system 21 undergoes multiple reflections within the glass rod, and the intensity distribution in the cross section of the light beam is uniformized to reach the polarization separation film 34. . Here, the P-polarized light beam reaching one polarization separation film 34P is transmitted through the polarization separation film 34P, but the S-polarized light beam is reflected without being transmitted through the polarization separation film 34P. The reflected S-polarized light beam undergoes multiple reflection again in the glass rod, is reflected by the reflection film 22 on the incident surface, and travels again to the polarization separation film 34. When this S-polarized light beam reaches one polarization separation film 34P, it is reflected again by the polarization separation film 34P, but when it reaches the other polarization separation film 34S, it passes through the polarization separation film 34S.
By repeating such an operation, a P-polarized light beam having a uniform intensity distribution in the cross section of the light beam is emitted from one exit surface of the uniform illumination optical system 21, and the other exit surface of the uniform illumination optical system 21. From the surface, an S-polarized light beam having a uniform intensity distribution in the cross section of the light beam is emitted.
Then, the light beam separated into two linearly polarized light enters each modulation region provided in the liquid crystal panel 40R. Since the two modulation areas are polarized and modulated by image information distributed in two, the two light beams are modulated differently, shaped by the polarizing plate 50, and then emitted from the red optical device 330. Is done.
Therefore, in this embodiment, polarization synthesis by the polarization synthesis optical system used in the first embodiment is not performed, and the two light beams separated by polarization form a red image as a whole and are parallel to each other. Thus, the light is emitted from the red optical device 330 without being mixed at the boundary.
[0036]
According to this embodiment, in addition to the effects obtained in the third embodiment, the following effects can be achieved.
(8) By using the reflection film 22 and the polarization separation film 34 formed on the end face of the glass rod, the light flux can be reused, and the utilization efficiency of the light source is increased.
[0037]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the first to fourth embodiments, the glass rod type integrator is used for the uniform illumination optical system 20, but the light source image may be superimposed using two lens arrays.
[0038]
In the first to fourth embodiments, instead of using a solid light source that emits monochromatic light for the light source device 10R, a white solid light source or a discharge lamp light source may be used after color separation. .
[0039]
In the first embodiment and the third embodiment, the polarizing plate 50 may be arranged on the incident side of the liquid crystal panel 40R in addition to the emission side instead of being arranged on the emission side of the liquid crystal panel 40R. .
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the light modulation area of the liquid crystal panel constituting the liquid crystal light valve is divided, and light modulation is performed for each polarized light while maintaining two polarized lights having different polarization axes. Further, no conversion loss occurs when the polarized light is converted in one direction, and the utilization efficiency of the light source can be increased. Furthermore, since this liquid crystal light valve can be used in an image display device, a plurality of light modulations can be performed on a single liquid crystal panel, thereby reducing the number of liquid crystal panels to be used and reducing the manufacturing cost of the image display device. It becomes possible to reduce compared with.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an optical system of a projector according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of a light valve in the embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of an optical system of an optical device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of an optical system of an optical device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of an optical system of an optical device according to a fourth embodiment of the invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of an optical system of an optical device according to a fifth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector 3, 4, 5 ... Optical apparatus, 6 ... Cross dichroic prism (color synthetic | combination optical system), 7 ... Projection optical system 10, 10R, 10G, 10B ... Light source Equipment 20 ... Uniform illumination optical system 30 ... Polarization separation optical system 31 ... Polarization beam splitter 40R, 40G, 40B ... Liquid crystal panel 50 ... Polarizing plate 60 ... Polarization combining optical system, 61... Polarization beam splitter
