JP2009020413A

JP2009020413A - Illuminating optical system and projection display apparatus using the same

Info

Publication number: JP2009020413A
Application number: JP2007184294A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yamada; 旭洋山田; Akira Ookamito; 晃大上戸; Motoo Takahashi; 素男高橋; Tomohiro Bessho; 智宏別所; Kenji Samejima; 研治鮫島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an illuminating optical system used for a liquid crystal light valve capable of displaying a high-contrast, low-gradation video without causing a color change, and to obtain a projection display apparatus using the illuminating optical system. <P>SOLUTION: The illuminating optical system includes: an optical device 4 that divides light from a light source system 3 into a plurality of partial light fluxes and emits the light fluxes, a light condensing device 6 that condenses the plurality of partial light fluxes so that they may be superposed on the liquid crystal light valve 2; and a light quantity adjusting mechanism 9 disposed on an optical path between the light source system 3 and the light condensing element 6, that adjusts a quantity of light with which the liquid crystal light valve 2 is irradiated by changing an aperture area on the optical path. Provided that the angle of the partial light flux to the normal line of the incident surface of the liquid crystal light valve 2 is defined as an incident angle, the light quantity adjusting mechanism 9 changes the aperture area so that the liquid crystal light valve 2 may be irradiated with the partial light flux having the maximum incident angle among the plurality of partial light fluxes. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光量調整機構を備えた照明光学系、および照明光学系を用いてスクリーンに光画像を投射して映像を表示させる投射型表示装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination optical system provided with a light amount adjustment mechanism, and a projection display device that displays an image by projecting an optical image onto a screen using the illumination optical system.

従来の投射型表示装置では、光画像を生成するライトバルブの特性上、完全に光を遮断することができず、低階調の映像を表示する場合に十分なコントラストの映像表示を行うことが困難であるという問題があった。 In the conventional projection display device, light cannot be completely blocked due to the characteristics of the light valve that generates a light image, and it is possible to display an image with sufficient contrast when displaying a low gradation image. There was a problem that it was difficult.

そこで、光源とライトバルブまでの光路上に、光軸に対して垂直な面の上下方向に移動する絞り機構を設け、映像信号に応じて絞り羽を上下両方から挟み込むように移動させてライトバルブに到達する光量を調整し、低階調の映像を表示する際にも十分なコントラストが得られるようにした投射型表示装置が提案されている。（例えば特許文献１参照。） Therefore, on the optical path from the light source to the light valve, a diaphragm mechanism that moves in the vertical direction of the plane perpendicular to the optical axis is provided, and the light valve is moved by sandwiching the diaphragm blades from both above and below according to the video signal. There has been proposed a projection display device that adjusts the amount of light that reaches the light source so that a sufficient contrast can be obtained even when a low gradation image is displayed. (For example, refer to Patent Document 1.)

ＷＯ２００５／２６８３５号（段落００３５、第２図）WO 2005/26835 (paragraph 0035, FIG. 2)

ところで、上記のような投射型表示装置の光源とライトバルブの間には、光源からの光をライトバルブに均一に照射するための光学素子と集光素子が設けられている。この場合、光学素子では、光源からの光を複数の部分光束に分割し、集光素子によって各部分光束をライトバルブ上に重畳するように集光している。したがって、上下方向から絞り羽を挟み込むような絞り機構により光量を調整しようとすると、光学素子の出射面の周縁部からの部分光束、つまり、部分光束の中でライトバルブに対して最も入射角度の大きな部分光束が遮光されることになる。そして、ライトバルブに液晶ライトバルブを用いた場合、入射角度に対する出射光量特性が、液晶ライトバルブ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）により、夫々異なる。そのため、周縁部からの部分光束が液晶ライトバルブに入射しない場合、液晶ライトバルブから出射される光に色変化が生じることになる。したがって、液晶ライトバルブに従来の絞り機構を適用すると、光量を調整する際に表示する映像に色変化が生じてしまうという問題があった。 By the way, an optical element and a condensing element for uniformly irradiating the light valve with light from the light source are provided between the light source and the light valve of the projection display device as described above. In this case, in the optical element, the light from the light source is divided into a plurality of partial light beams, and each partial light beam is condensed by the light condensing element so as to be superimposed on the light valve. Therefore, when trying to adjust the amount of light by a diaphragm mechanism that sandwiches the diaphragm blades from above and below, the partial light flux from the peripheral edge of the exit surface of the optical element, that is, the partial light flux has the most incident angle with respect to the light valve. A large partial light beam is shielded. When a liquid crystal light valve is used as the light valve, the emitted light quantity characteristic with respect to the incident angle differs depending on the liquid crystal light valve (R, G, B). For this reason, when the partial light flux from the peripheral portion does not enter the liquid crystal light valve, a color change occurs in the light emitted from the liquid crystal light valve. Therefore, when the conventional diaphragm mechanism is applied to the liquid crystal light valve, there is a problem that a color change occurs in an image displayed when adjusting the light amount.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、色変化を生ずることなくコントラストの高い低階調の映像を表示することができる液晶ライトバルブに適用される照明光学系およびそれを用いた投射型表示装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and illumination optics applied to a liquid crystal light valve capable of displaying a high-contrast, low-gradation image without causing a color change. It is an object of the present invention to obtain a system and a projection display device using the system.

本発明にかかる照明光学系および投射型表示装置は、光源からの光を複数の部分光束に分割して出射する光学素子と、前記複数の部分光束を液晶ライトバルブ上で重畳されるように集光する集光素子と、前記光源と前記集光素子との間の光路上に配置され、前記光路上で開口面積を変化させて前記液晶ライトバルブに照射される光量を調整する光量調整機構とを備え、前記液晶ライトバルブの入射面の法線に対する前記部分光束の角度を入射角度と定義すると、前記光量調整機構は、前記複数の部分光束のうち、前記入射角度が最大となる部分光束が前記液晶ライトバルブに照射されるように前記開口面積を変化させるように構成する。 An illumination optical system and a projection display apparatus according to the present invention collect an optical element that divides and emits light from a light source into a plurality of partial light beams, and the plurality of partial light beams so as to be superimposed on a liquid crystal light valve. A light condensing element that is disposed on an optical path between the light source and the light condensing element, and a light amount adjusting mechanism that adjusts an amount of light irradiated to the liquid crystal light valve by changing an opening area on the optical path; When the angle of the partial light beam with respect to the normal of the incident surface of the liquid crystal light valve is defined as an incident angle, the light amount adjusting mechanism is configured to detect a partial light beam having the maximum incident angle among the plurality of partial light beams. The opening area is changed so as to irradiate the liquid crystal light valve.

本発明によれば、光源から液晶ライトバルブに照射される光量を開口面積の変化により調整する光量調整機構であって、光量を均一化するための光学素子から分割して出射される複数の部分光束のうち、前記液晶ライトバルブへの入射角度が最大となる部分光束が前記液晶ライトバルブに照射されるように前記開口面積を変化させる光量調整機構を備えたことにより、光量を調整しても液晶ライトバルブへの入射角度の最大値が変化しないので、色変化を生ずることなくコントラストの高い低階調の映像を表示することができる照明光学系およびそれを用いた投射型表示装置を得ることができる。 According to the present invention, there is provided a light amount adjustment mechanism that adjusts the amount of light emitted from the light source to the liquid crystal light valve by changing the opening area, and a plurality of portions that are divided and emitted from the optical element for equalizing the amount of light. Even if the amount of light is adjusted by providing a light amount adjustment mechanism that changes the aperture area so that a partial light beam having a maximum incident angle to the liquid crystal light valve is irradiated to the liquid crystal light valve. Since the maximum angle of incidence on the liquid crystal light valve does not change, an illumination optical system capable of displaying a low-contrast image with high contrast without causing a color change, and a projection display device using the same Can do.

実施の形態１．
図１〜図３は、本発明の実施の形態１に係る照明光学系および投射型表示装置を示すもので、図１はその全体構成を示す図、図２は光量調整機構の部分構成を示す図、図３は照明光学系の部分構成を示す図である。図４は液晶ライトバルブの出射波長の入射角度依存性を示す図、図５は色度図である。また、図６は、本発明の効果を説明するための従来の光量調整機構の部分構成を示す図、図７〜図１０は、本実施の形態における光量調整機構の特性を説明するための図である。 Embodiment 1 FIG.
1 to 3 show an illumination optical system and a projection display device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration, and FIG. 2 is a partial configuration of a light amount adjustment mechanism. FIG. 3 is a diagram showing a partial configuration of the illumination optical system. 4 is a diagram showing the incident angle dependence of the emission wavelength of the liquid crystal light valve, and FIG. 5 is a chromaticity diagram. FIG. 6 is a diagram showing a partial configuration of a conventional light amount adjusting mechanism for explaining the effect of the present invention, and FIGS. 7 to 10 are diagrams for explaining the characteristics of the light amount adjusting mechanism in the present embodiment. It is.

図１において、投射型表示装置１１は、光源系３から出射された光で液晶ライトバルブ２を照射し、液晶ライトバルブ２上に形成される光画像を投射レンズ系１０によって、図示しないスクリーンに投射するものである。そして、照明光学系１は、光源系３から液晶ライトバルブ２までの光路上に配置された光学機器であって、光源系３の後段に配置された光量を均一化するための光学素子であるインテグレータレンズ４と、インテグレータレンズ４の後段に配置された偏光変換素子５と、偏光変換素子５の後段に配置されたコンデンサレンズ６と、コンデンサレンズ６の後段に配置されたフィールドレンズ７と、フィールドレンズ７の後段に配置された偏光板８と、光量調整機構９とを備えている。 In FIG. 1, a projection display device 11 irradiates a liquid crystal light valve 2 with light emitted from a light source system 3, and a light image formed on the liquid crystal light valve 2 is projected on a screen (not shown) by a projection lens system 10. Projected. The illumination optical system 1 is an optical device arranged on the optical path from the light source system 3 to the liquid crystal light valve 2 and is an optical element for equalizing the amount of light arranged in the subsequent stage of the light source system 3. An integrator lens 4, a polarization conversion element 5 disposed downstream of the integrator lens 4, a condenser lens 6 disposed downstream of the polarization conversion element 5, a field lens 7 disposed downstream of the condenser lens 6, and a field A polarizing plate 8 disposed at the rear stage of the lens 7 and a light amount adjusting mechanism 9 are provided.

また、投射型表示装置１１は、上述した照明光学系１と、光源系３と、液晶ライトバルブ２と、投射レンズ系１０とをさらに備える。なお、図１では、便宜上、ＲＧＢの光路それぞれに液晶ライトバルブ２を備えた場合の単一光路のみを示して代用している。さらに、投射型表示装置１１は、図示しないスクリーンをさらに備えるようにしてもよい。 The projection display device 11 further includes the illumination optical system 1, the light source system 3, the liquid crystal light valve 2, and the projection lens system 10 described above. In FIG. 1, for the sake of convenience, only a single optical path when the liquid crystal light valve 2 is provided in each of the RGB optical paths is shown and substituted. Furthermore, the projection display apparatus 11 may further include a screen (not shown).

次に、照明光学系１およびそれを用いた投射型表示装置１１の各構成機器の詳細について説明する。
光源系３は、光源３ａと光源３ａの光を液晶ライトバルブ２側に反射させる反射鏡３ｂとから構成され、投射型表示装置１１の光源として機能する。 Next, the detail of each component apparatus of the illumination optical system 1 and the projection type display apparatus 11 using the same is demonstrated.
The light source system 3 includes a light source 3 a and a reflecting mirror 3 b that reflects light from the light source 3 a toward the liquid crystal light valve 2, and functions as a light source of the projection display device 11.

光源３ａには高圧水銀ランプを用いており、高圧水銀ランプから発せられた光は、放物面を形成する反射鏡３ｂによって、インテグレータレンズ４に向かって光軸Ｃと略並行に出射する。ただし、反射鏡３ｂの形状はこれらに限定されず、他の形状の凹面鏡を用いることもできる。光源系３の形状及び構造は、出射する光を偏光変換素子５に集光させることができる形状及び構造であれば他の形状及び構造であってもよい。例えば、光源系３からインテグレータレンズ４に入射する光を、光軸Ｃと略平行な光束にする場合には、反射鏡３ｂを楕円面鏡とし、光源系３とインテグレータレンズ４との間に凹レンズ（図示せず）を配置することによって、インテグレータレンズ４に入射する光を光軸Ｃに略平行な光束にすることもできる。ここで、光軸Ｃは光源系３から液晶ライトバルブ２までの光路の光軸である。 A high pressure mercury lamp is used as the light source 3a, and light emitted from the high pressure mercury lamp is emitted substantially parallel to the optical axis C toward the integrator lens 4 by the reflecting mirror 3b forming a parabolic surface. However, the shape of the reflecting mirror 3b is not limited to these, and concave mirrors of other shapes can also be used. The shape and structure of the light source system 3 may be any other shape and structure as long as the emitted light can be focused on the polarization conversion element 5. For example, when the light incident on the integrator lens 4 from the light source system 3 is a light beam substantially parallel to the optical axis C, the reflecting mirror 3b is an ellipsoidal mirror, and a concave lens is provided between the light source system 3 and the integrator lens 4. By arranging (not shown), the light incident on the integrator lens 4 can be changed to a light beam substantially parallel to the optical axis C. Here, the optical axis C is the optical axis of the optical path from the light source system 3 to the liquid crystal light valve 2.

液晶ライトバルブ２へ照射される光量を均一化するための光学素子であるインテグレータレンズ４は、第１のレンズアレイ４ａと、第１のレンズアレイ４ａの後段側に離間配置された第２のレンズアレイ４ｂとから構成される。各レンズアレイ４ａ、４ｂともに、複数の凸レンズのレンズセル４ａｃ、４ｂｃが縦横に並んで配置された方形をなしている。そして、第１のレンズアレイ４ａの各レンズセル４ａｃと第２のレンズアレイ４ｂの各レンズセル４ｂｃはそれぞれ対応しており、光源系３からの光は第１のレンズアレイ４ａの各レンズセル４ａｃに対応する第２のレンズアレイ４ｂのレンズセル４ｂｃに分割して照射される。つまり、光源系３からの光はインテグレータレンズ４の方形の出射面となる第２のレンズアレイ４ｂを縦横に分割した部分に対応する各レンズセル４ｂｃに分散照射され、分散照射された光は、第２のレンズアレイ４ｂの各レンズセル４ｂｃからの部分光束となって光軸Ｃに対して略並行に出射される。 An integrator lens 4 that is an optical element for uniformizing the amount of light irradiated to the liquid crystal light valve 2 includes a first lens array 4a and a second lens that is spaced apart on the rear side of the first lens array 4a. And an array 4b. Each of the lens arrays 4a and 4b has a square shape in which lens cells 4ac and 4bc of a plurality of convex lenses are arranged side by side. The lens cells 4ac of the first lens array 4a and the lens cells 4bc of the second lens array 4b correspond to each other, and the light from the light source system 3 is transmitted to the lens cells 4ac of the first lens array 4a. Are divided into the lens cells 4bc of the second lens array 4b corresponding to. That is, the light from the light source system 3 is dispersedly irradiated to each lens cell 4bc corresponding to a portion obtained by dividing the second lens array 4b, which is a square emission surface of the integrator lens 4, vertically and horizontally. A partial light beam from each lens cell 4bc of the second lens array 4b is emitted substantially parallel to the optical axis C.

光量調整機構９は、第１のレンズアレイ４ａおよび第２のレンズアレイ４ｂとの間であって、光軸Ｃに対して点対称となるように設置された一対の遮光体９Ｌ、９Ｒを有している。そして、図２（詳細は後述）に示すように、光軸Ｃに対して点対称に配置され、光軸Ｃと平行な回動軸９ａＬ、９ａＲを中心に各遮光体９Ｌ、９Ｒを互いに同方向に回動させる回動機構９ａと、液晶ライトバルブ２に入力される映像信号を検知し、その検知結果から相対光量比（インテグレータレンズ４に入射した光量に対する液晶ライトバルブ２に照射される光量の光量の比）を算出する信号検知部９ｂと、信号検知部９ｂにより算出された相対光量比に基づき、回動機構９ａを回動制御する回動制御部９ｃを備えている。そして、各遮光体９Ｌ、９Ｒは、回動軸９ａＬ、９ａＲを中心に互いに同方向に回動することにより、互いに対向するように移動し、光源系３から液晶ライトバルブ２に至る光路中の開口面積を変化させて、液晶ライトバルブ２に到達する光量を調整する。 The light amount adjustment mechanism 9 includes a pair of light shielding bodies 9L and 9R that are disposed between the first lens array 4a and the second lens array 4b so as to be point-symmetric with respect to the optical axis C. is doing. As shown in FIG. 2 (details will be described later), the light shields 9L and 9R are arranged in a point-symmetric manner with respect to the optical axis C, and the light shielding bodies 9L and 9R are the same with respect to the rotation axes 9aL and 9aR parallel to the optical axis C A rotation mechanism 9a that rotates in a direction and a video signal input to the liquid crystal light valve 2 are detected, and a relative light amount ratio (amount of light irradiated to the liquid crystal light valve 2 with respect to the amount of light incident on the integrator lens 4 is detected from the detection result. Of the light quantity) and a rotation control part 9c that controls the rotation of the rotation mechanism 9a based on the relative light quantity ratio calculated by the signal detection part 9b. The light shielding bodies 9L and 9R are moved in the same direction around the rotation shafts 9aL and 9aR to move so as to face each other, and in the optical path from the light source system 3 to the liquid crystal light valve 2. The amount of light reaching the liquid crystal light valve 2 is adjusted by changing the opening area.

偏光変換素子５は、インテグレータレンズ４から出射された各部分光束を１種類の直線偏光光に変換して出射するものである。偏光変換素子５は、図３に示すように互いに光軸Ｃに対して上下方向（ｘ方向）に適宜間隔をあけて配置され、それぞれ光軸Ｃに対して傾斜（例えば４５°傾斜）するように配置された複数の偏光分離膜５ａと、各偏光分離膜５ａ間において光軸Ｃに対して同様の傾斜をもって配置された複数の反射膜５ｂと。各偏光分離膜５ａの後方に配置されたλ／２位相差板５ｃとを備えている。 The polarization conversion element 5 converts each partial light beam emitted from the integrator lens 4 into one type of linearly polarized light and emits it. As shown in FIG. 3, the polarization conversion elements 5 are arranged at an appropriate interval in the vertical direction (x direction) with respect to the optical axis C, and are inclined with respect to the optical axis C (for example, inclined by 45 °). And a plurality of reflection films 5b arranged with the same inclination with respect to the optical axis C between the polarization separation films 5a. And a λ / 2 phase difference plate 5c disposed behind each polarization separation film 5a.

インテグレータレンズ４から偏光変換素子５に入射した各部分光束は、偏光分離膜５ａによってｓ偏光光とｐ偏光光に分離される。ｓ偏光光は偏光分離膜５ａで反射され、その上方にある反射膜５ｂで再び反射されて出射され、ｐ偏光光は偏光分離膜５ａをそのまま通過し、後方のλ／２位相差板５ｃにより、ｓ偏光光に偏光変換されて出射される。つまり、偏光変換素子５から出射される各部分光束は全てｓ偏光光となる。 Each partial light beam incident on the polarization conversion element 5 from the integrator lens 4 is separated into s-polarized light and p-polarized light by the polarization separation film 5a. The s-polarized light is reflected by the polarization separation film 5a, reflected again by the reflection film 5b above it, and then emitted, and the p-polarized light passes through the polarization separation film 5a as it is, and is transmitted by the rear λ / 2 phase difference plate 5c. , S-polarized light is converted into polarized light and emitted. That is, all the partial light beams emitted from the polarization conversion element 5 are s-polarized light.

偏光変換素子５から出射された各部分光束は、図１に示すようにコンデンサレンズ６およびフィールドレンズ７によって液晶ライトバルブ２の入射面に重畳するように集光される。つまり、コンデンサレンズ６は、インテグレータレンズ４から出射された各部分光束を液晶ライトバルブ２に重畳されるように集光し、液晶ライトバルブ２へ照射される光量を均一化するための集光素子として機能する。 Each partial light beam emitted from the polarization conversion element 5 is condensed so as to be superimposed on the incident surface of the liquid crystal light valve 2 by the condenser lens 6 and the field lens 7 as shown in FIG. That is, the condenser lens 6 condenses the partial light beams emitted from the integrator lens 4 so as to be superimposed on the liquid crystal light valve 2, and a light condensing element for making the amount of light irradiated to the liquid crystal light valve 2 uniform. Function as.

光源系３から出射され、インテグレータレンズ４の出射面から出射される各部分光束については、中央側のレンズセル４ｂｃからの部分光束の方が、周縁部のレンズセル４ｂｃからの部分光束より光強度が高い。しかし、出射面内を縦横に分割した各レンズセル４ｂｃからの各部分光束を液晶ライトバルブ２に重畳させるように照射することにより、液晶ライトバルブ２の入射面においては強度分布が均一化された状態で光が入射する。 For each partial light beam emitted from the light source system 3 and emitted from the exit surface of the integrator lens 4, the partial light beam from the lens cell 4 bc on the central side is light intensity than the partial light beam from the lens cell 4 bc on the peripheral portion. Is expensive. However, the intensity distribution is made uniform on the incident surface of the liquid crystal light valve 2 by irradiating the partial light beams from the lens cells 4bc divided vertically and horizontally on the liquid crystal light valve 2 so as to overlap each other. Light enters in the state.

液晶ライトバルブ２は、投射する光画像の各画素に対応する液晶表示素子を多数（例えば、数十万個）平面的に配列したものであり、画素情報に応じて各液晶表示素子を動作させることで、入射された光を基に光画像を出射する。 The liquid crystal light valve 2 is a planar arrangement of a large number (for example, several hundred thousand) of liquid crystal display elements corresponding to each pixel of a light image to be projected, and operates each liquid crystal display element according to pixel information. Thus, an optical image is emitted based on the incident light.

投射レンズ系１０は、複数のレンズを組み合わせたものであり、液晶ライトバルブ２から出射された光画像をスクリーンに拡大投射することができる。 The projection lens system 10 is a combination of a plurality of lenses, and can enlarge and project an optical image emitted from the liquid crystal light valve 2 onto a screen.

次に動作について、光量調整機構９の詳細な説明とともに説明する。
図２は、光量調整機構９の回動機構９ａ（図では遮光体９Ｌ、９Ｒ、および回動軸９ａＬ、９ａＲのみ記載）の構成を第２のレンズアレイ４ｂとの関係で示すものである。遮光体のうち、第２のレンズアレイ４ｂに対して＋ｘ方向（左側）に位置する方を遮光体９Ｌ、第２のレンズアレイ４ｂに対して−ｘ方向（右側）に位置する方を９Ｒとする。各遮光体９Ｌ、９Ｒは、夫々回動軸９ａＬ、９ａＲを中心として同方向に回動し、光軸Ｃに垂直なｘｙ平面内を互いに対向するように移動することとなる。ここで、各遮光体９Ｌ、９Ｒのｚ方向（光軸Ｃ方向）位置は異なっていることが好ましい。また、各遮光体９Ｌ、９Ｒの回動位置は、光軸Ｃに対して点対称に配置されていることが好ましい。また、９ａＬと９ａＲを結ぶ対角線上かつ、レンズアレイ４ｂの周辺に重ならない位置に回動軸があることが好ましい。 Next, the operation will be described together with a detailed description of the light amount adjusting mechanism 9.
FIG. 2 shows the configuration of the rotation mechanism 9a of the light amount adjustment mechanism 9 (in the drawing, only the light shielding bodies 9L and 9R and the rotation shafts 9aL and 9aR are described) in relation to the second lens array 4b. Of the light shields, the one located in the + x direction (left side) with respect to the second lens array 4b is 9L, and the one located in the −x direction (right side) with respect to the second lens array 4b is 9R. To do. The light shields 9L and 9R rotate in the same direction around the rotation axes 9aL and 9aR, respectively, and move so as to face each other in the xy plane perpendicular to the optical axis C. Here, it is preferable that the z-direction (optical axis C direction) positions of the light shielding bodies 9L and 9R are different. In addition, the rotational positions of the light shielding bodies 9L and 9R are preferably arranged point-symmetrically with respect to the optical axis C. In addition, it is preferable that the rotation axis is at a position on the diagonal line connecting 9aL and 9aR and not overlapping the periphery of the lens array 4b.

回動機構９ａは、回動制御部９ｃの指令により、図２に示すように光路の両側から光軸Ｃ側に遮光体９Ｌ、９Ｒを突出・退避自在に回動駆動し、光路上への各遮光体９Ｌ、９Ｒの突出量に応じて液晶ライトバルブ２に照射される光量を調整する。このとき、各遮光体９Ｌ、９Ｒの光軸Ｃ方向の投影面における突出方向側は平坦に形成している。 In response to a command from the rotation control unit 9c, the rotation mechanism 9a rotates the light shields 9L and 9R from both sides of the optical path to the optical axis C side so as to protrude and retract, as shown in FIG. The amount of light applied to the liquid crystal light valve 2 is adjusted according to the amount of protrusion of each light shield 9L, 9R. At this time, the projection direction side of the light shielding bodies 9L and 9R on the projection surface in the direction of the optical axis C is formed flat.

そして、相対光量比が１００％のとき、つまり、光量を減少させない場合は各遮光体９Ｌ、９Ｒは図中実線で示すように光路上で開口面積を最大にして第２のレンズアレイ４ｂのレンズセル４ｂｃが全て開口部となるように配置する。相対光量比を小さくする、つまり、光量を絞る場合は、各遮光体９Ｌ、９Ｒを光軸Ｃに向かって反時計回りに回動させることによってレンズアレイ４ｂからの部分光束を遮光、つまり、開口面積を小さくする。そして、最も相対光量比を小さくするとき、つまり、光量を最も小さくする場合は、点線に示すように遮光体９Ｌ、９Ｒが光軸Ｃ上で１部重なるような状態となる。ここで、各遮光体９Ｌ、９Ｒの回動軸９ａＬ、９ａＲの位置を光軸Ｃに対して同一方向、例えば、＋ｘ方向に揃えても光量調整は可能であるが、ライトバルブ２の入射角度特性を考慮すると、＋ｘ、−ｘ双方向からのライトバルブ２に入射する光量は略等しいことが好ましい。従って、各遮光体９Ｌ、９Ｒの回動軸９ａＬ、９ａＲの位置は図２に示すように光軸Ｃに対して点対称に配置することが好ましい。 When the relative light quantity ratio is 100%, that is, when the light quantity is not reduced, each of the light shields 9L and 9R maximizes the aperture area on the optical path as shown by the solid line in the figure, and the lenses of the second lens array 4b. It arrange | positions so that all the cells 4bc may become an opening part. When the relative light amount ratio is reduced, that is, when the light amount is reduced, the light shielding members 9L and 9R are rotated counterclockwise toward the optical axis C to shield the partial light flux from the lens array 4b, that is, the aperture. Reduce the area. When the relative light quantity ratio is made the smallest, that is, when the light quantity is made the smallest, the light shields 9L and 9R are in a state of overlapping one part on the optical axis C as shown by the dotted line. Here, the light amount can be adjusted even if the positions of the rotation shafts 9aL and 9aR of the light shielding bodies 9L and 9R are aligned in the same direction with respect to the optical axis C, for example, the + x direction. Considering the characteristics, it is preferable that the amounts of light incident on the light valve 2 from both the + x and −x directions are substantially equal. Therefore, it is preferable that the positions of the rotation shafts 9aL and 9aR of the light shielding bodies 9L and 9R are arranged symmetrically with respect to the optical axis C as shown in FIG.

次に、光量調整機構９を用いたことによる投射画像のコントラストの向上に関して説明する。１００％相対光量比の映像信号の場合、光量調整機構９は、図２の実線のように遮光体９Ｌ、９Ｒによる遮光をせずに１００％の相対光量になるように遮光体９Ｌ、９Ｒの回動位置を調整する。また、２０％相対光量比の映像信号の場合、遮光体９Ｌと９Ｒを光路内に突出させて開口面積を減少させ、液晶ライトバルブ２に照射される光量を２０％まで遮光して相対光量比を低くする。これにより、液晶ライトバルブ２内では、２０％の光量に対して１００％の光を透過することで映像表示することになるので、光量調整機構９を用いないときと比較して、約５倍の細かな映像信号調整が可能となる。また、光量調整しない場合と比較して、０％信号の黒を沈めることが可能となり、コントラストの向上が図れる。これは、液晶ライトバルブ２の特性上、液晶ライトバルブ２の透過率を最も小さくしても、一定の透過率を有しているため、液晶ライトバルブ２に照射する光量を低くすることにより、映像を暗くすることが可能となる。 Next, the improvement of the contrast of the projected image by using the light amount adjusting mechanism 9 will be described. In the case of a video signal with a 100% relative light quantity ratio, the light quantity adjustment mechanism 9 does not shield the light shields 9L and 9R as shown by the solid line in FIG. Adjust the pivot position. In the case of a video signal with a 20% relative light quantity ratio, the light shielding bodies 9L and 9R are projected into the optical path to reduce the opening area, and the light quantity irradiated to the liquid crystal light valve 2 is shielded up to 20% and the relative light quantity ratio. Lower. As a result, the liquid crystal light valve 2 displays an image by transmitting 100% of light with respect to 20% of light, so that it is about 5 times as compared with when the light amount adjusting mechanism 9 is not used. It is possible to finely adjust the video signal. Further, as compared with the case where the light amount is not adjusted, it is possible to sink black of the 0% signal, and the contrast can be improved. This is because, due to the characteristics of the liquid crystal light valve 2, even when the transmittance of the liquid crystal light valve 2 is minimized, the liquid crystal light valve 2 has a constant transmittance. It becomes possible to darken the image.

このとき、図２に示すように、遮光体９Ｌ、９Ｒを回動させて開口面積を変化させる際、第２のレンズアレイ４ｂにおける４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆのいずれかは、遮光体９Ｌ、または９Ｒに遮光されず、４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆのうち少なくともいずれかからの部分光束が常に液晶ライトバルブ２に照射されることとなる。そして、図２において、光量調整のいずれの段階においても１０ａおよび１０ｃに示す４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆのいずれかを含む領域は常に開口部となっている。そして、光量調整途中から開口部となるのが、もう一方の４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆのいずれかを含む１０ｂおよび１０ｄである。従って、各遮光体９Ｌ、９Ｂの回動軸９ａＬ、９ａＲの位置は、１０ａおよび１０ｃに常に開口部が形成されるように配置する必要がある。また、１０ｂおよび１０ｄに開口部を形成させるためには、遮光体９Ｌ、９Ｒのｙ方向長さｄｖおよびｘ方向長さｄｈを調整する必要がある。これにより、例えば、点線で示す開口面積を最小にした場合（相対光量比１５％）でも、第２のレンズアレイ４ｂにおいて４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆの全ての部分光束が液晶ライトバルブ２に照射される。 At this time, as shown in FIG. 2, when the light shielding bodies 9L and 9R are rotated to change the opening area, one of the lens cells 4bcf located at the four corners of the second lens array 4b In other words, the partial light flux from at least one of the lens cells 4bcf located at the four corners is always irradiated to the liquid crystal light valve 2 without being blocked by 9R. In FIG. 2, in any stage of light amount adjustment, an area including any of the lens cells 4bcf located at the four corners 10a and 10c is always an opening. Then, 10b and 10d including any one of the lens cells 4bcf located at the other four corners become the openings from the middle of the light amount adjustment. Therefore, the positions of the rotation shafts 9aL and 9aR of the light shielding bodies 9L and 9B need to be arranged so that openings are always formed in 10a and 10c. In order to form openings in 10b and 10d, it is necessary to adjust the y-direction length dv and the x-direction length dh of the light shields 9L and 9R. Thereby, for example, even when the aperture area indicated by the dotted line is minimized (relative light quantity ratio 15%), all the partial light beams of the lens cells 4bcf located at the four corners in the second lens array 4b are supplied to the liquid crystal light valve 2. Irradiated.

これにより、インテグレータレンズ４の出射面における４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆの内のいずれかのレンズセル４ｂｃｆからの部分光束、つまり、液晶ライトバルブ２の入射面の法線に対する入射角度が最大となる部分光束が常に液晶ライトバルブ２に照射されるため、液晶ライトバルブ２への光の入射角度の最大値が常に一定となる。 Thereby, the partial light flux from any one of the lens cells 4bcf located at the four corners on the exit surface of the integrator lens 4, that is, the incident angle with respect to the normal of the incident surface of the liquid crystal light valve 2 is maximized. Therefore, the maximum value of the incident angle of the light to the liquid crystal light valve 2 is always constant.

上述したように、液晶ライトバルブ２では、入射面に照射される光束の最大入射角度によって１００％映像信号に対する色度の値が変化する。図４に、光量調整時の液晶ライトバルブ２への最大入射角度とスクリーン上の１００％映像階調の白映像のｙ値との関係をわかりやすく概念的に示す。最大入射角度が小さくなるにつれて、ｙ値が大きくなっていることがわかる。これは、最大入射角度が小さくなるにつれて緑色に近くなっていることを示している。ここで、ｙ値が０．０１５程度大きくなると人間が目視で認識できるレベルの色変化となる。そのため、従来の光量調整機構を備えた投射型表示装置では、光量調整時に最大入射角度が変化するので、スクリーン上の映像に色変化が生じる。さらに、白映像のｙ値と液晶ライトバルブ２への最大入射角度との関係は、各映像階調によって図４と異なる傾向を示す。従って、光量調整時には、光量調整に応じた各映像階調の制御をする必要性が生じることとなる。 As described above, in the liquid crystal light valve 2, the chromaticity value with respect to the 100% video signal varies depending on the maximum incident angle of the light beam applied to the incident surface. FIG. 4 conceptually shows the relationship between the maximum incident angle to the liquid crystal light valve 2 during light amount adjustment and the y value of a white image with 100% image gradation on the screen. It can be seen that the y value increases as the maximum incident angle decreases. This indicates that the color becomes closer to green as the maximum incident angle decreases. Here, when the y value increases by about 0.015, the color change is at a level that can be recognized by human eyes. For this reason, in a projection type display device equipped with a conventional light amount adjustment mechanism, the maximum incident angle changes during light amount adjustment, so that a color change occurs in the image on the screen. Further, the relationship between the y value of the white image and the maximum incident angle to the liquid crystal light valve 2 shows a tendency different from that in FIG. 4 depending on each image gradation. Therefore, at the time of light amount adjustment, it becomes necessary to control each image gradation according to the light amount adjustment.

また、図５に、色度図を示す。横軸はｘ値、縦軸はｙ値を示す。曲線は、スペクトル光の色度軌跡を表している。また、領域１２０は、赤、領域１２１は緑、領域１２２は青の概ねの領域位置を示している。緑の位置が、ｙ値の大きいところに位置するため、ｙ値が大きくなると緑に近くなることとなる。本実施の形態１で用いた液晶ライトバルブ２は図４に示すような特性を示し、最大入射角度によってｙ値が変動するので青から緑にかけての色変化が懸念されるものであった。しかし、液晶ライトバルブによって出射波長（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の入射角度特性は様々であり、ｘ値が変動する場合は赤への変化が生ずる場合もある。 FIG. 5 shows a chromaticity diagram. The horizontal axis represents the x value, and the vertical axis represents the y value. The curve represents the chromaticity locus of the spectrum light. Further, the region 120 indicates the approximate region position of red, the region 121 is green, and the region 122 is blue. Since the green position is located where the y value is large, when the y value increases, it becomes closer to green. The liquid crystal light valve 2 used in the first embodiment has the characteristics as shown in FIG. 4, and the y value varies depending on the maximum incident angle, so there is a concern about a color change from blue to green. However, the incident angle characteristics of the emission wavelengths (R, G, B) vary depending on the liquid crystal light valve, and when the x value fluctuates, a change to red may occur.

しかし、本実施の形態における投射型表示装置では、図２に示すように、第２のレンズアレイ４ｂの中心位置からもっとも離れて位置する４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆのうち、２つのレンズセル４ｂｃｆに対応する部分には常に開口部が形成されることにより、最大入射角度をなす部分光束の照射の減少をできる限り抑え、相対光量比の調整時にスクリーン上の映像の色変化を低減することが可能となる。 However, in the projection display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, two lens cells out of the lens cells 4bcf located at the four corners located farthest from the center position of the second lens array 4b. An opening is always formed in the portion corresponding to 4bcf, so that the reduction of the irradiation of the partial light flux having the maximum incident angle is suppressed as much as possible, and the color change of the image on the screen is reduced when the relative light quantity ratio is adjusted. Is possible.

なお、第２のレンズアレイ４ｂの中心位置から最も離れた位置にある出射面の４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆのうち少なくとも１つのレンズセル４ｂｃｆからの部分光束に対応する部分が開口部となっていれば同様の効果を得ることができる。 Of the lens cells 4bcf located at the four corners of the exit surface that are farthest from the center position of the second lens array 4b, the portion corresponding to the partial light flux from at least one lens cell 4bcf is an opening. If so, the same effect can be obtained.

さらに、本実施の形態では、開口面積を小さくする際、インテグレータレンズ４の出射面の周縁部に位置する照射光の光量が少ないレンズセル４ｂｃを利用することになる。そのため、同じ光量を液晶ライトバルブ２に照射する場合、従来の中央側にある照射光の光量の多いレンズセル４ｂｃを利用する場合と比較して、液晶ライトバルブ２に重畳させる部分光束の数が多くなる。その結果、液晶ライトバルブ２上において光が十分重畳されることにより照度むらをより効率的に抑制することができる。 Furthermore, in the present embodiment, when the aperture area is reduced, the lens cell 4bc with a small amount of irradiation light located at the peripheral portion of the exit surface of the integrator lens 4 is used. Therefore, when the liquid crystal light valve 2 is irradiated with the same amount of light, the number of partial light beams to be superimposed on the liquid crystal light valve 2 is smaller than in the case where the lens cell 4bc having a large amount of irradiated light on the center side is used. Become more. As a result, unevenness in illuminance can be more efficiently suppressed by sufficiently superimposing light on the liquid crystal light valve 2.

なお、遮光体９Ｌ、９Ｒは、第２のレンズアレイ４ｂとコンデンサレンズ６との間に配置する事が、後述するように光学的に最も好ましい。しかし、その部分は隙間が少なく実装が困難となる場合がある。そこで、適度な隙間があり、かつ、照度むらを生じさせない場所として、第１のレンズアレイ４ａと第２のレンズアレイ４ｂの間で、かつ第２のレンズアレイ４ｂに近い側を各遮光体９Ｌ、９Ｒの設置場所に選定した。これにより、余分なスペースを必要とせず、液晶ライトバルブ２上で照度むらが観察されない光量調整が可能となる、ここで、第１のレンズアレイ４ａ近傍は、液晶ライトバルブ２と共役関係にあるので、第１のレンズアレイ４ａに近い側に各遮光体９Ｌ、９Ｒを配置すると、各遮光体９Ｌ、９Ｒの辺を構成する部分９Ｌｅ、９Ｒｅが液晶ライトバルブ２上に結像することとなり、照度むらを招くため、第２のレンズアレイ４ｂ側に各遮光体９Ｌ、９Ｒを配置することが好ましい。 The light shields 9L and 9R are most preferably optically disposed between the second lens array 4b and the condenser lens 6 as will be described later. However, there is a case where the gap is small and the mounting is difficult. Therefore, as a place where there is an appropriate gap and uneven illuminance does not occur, the light shielding body 9L is provided between the first lens array 4a and the second lens array 4b and on the side close to the second lens array 4b. , 9R installation location. This makes it possible to adjust the amount of light without requiring extra space and without illuminance unevenness being observed on the liquid crystal light valve 2. Here, the vicinity of the first lens array 4a is in a conjugate relationship with the liquid crystal light valve 2. Therefore, when the light shields 9L and 9R are arranged on the side close to the first lens array 4a, the portions 9Le and 9Re constituting the sides of the light shields 9L and 9R are imaged on the liquid crystal light valve 2, In order to cause uneven illuminance, it is preferable to dispose the light shielding bodies 9L and 9R on the second lens array 4b side.

次に、本発明における投射型表示装置の光量調整機能の向上効果を確認するため、従来の光量調整機構と比較して説明する。図６は従来の光量調整機構１９の回動機構の構成と動作を示すもので、図６（ａ）は、光軸Ｃ方向から見た正面図、図６（ｂ）は、側面図である。図において、遮光体１９Ｔ、１９Ｂは、形状は本実施の形態１の遮光体９Ｌ、９Ｒと同様の平板であり、光路に対する突出側の端部１９Ｔｅ、１９Ｂｅも直線状である。しかし、回動軸１９ａＴ、１９ａＢが第２のレンズアレイ４ｂにおける上下の辺に対して平行（光軸Ｃに対して垂直）で、しかも上下位置において上下の辺に対応する位置に設けられており、遮光体１９Ｔ、１９Ｂは観音開きのように動作して開口面積を変化させる。例えば、図６（ｂ）では、遮光体１９Ｔでは３０→３１→３２→３３→３４→３５→３６の順に、１５度ごとに回動した場合を示している。遮光体１９Ｂも、遮光体１９Ｔと同様で対称の挙動を示す。ここで、遮光体１９Ｔは、回動軸が＋ｙ方向に位置する遮光体、遮光体１９Ｂは、回動軸が−ｙ方向に位置する遮光体を示す。また、各遮光体１９Ｔ、１９Ｂは、ｙ軸に沿って突出・退避自在に回動稼動される。 Next, in order to confirm the improvement effect of the light amount adjustment function of the projection type display device according to the present invention, a description will be given in comparison with a conventional light amount adjustment mechanism. 6A and 6B show the configuration and operation of a conventional rotating mechanism of the light quantity adjusting mechanism 19, where FIG. 6A is a front view seen from the direction of the optical axis C, and FIG. 6B is a side view. . In the figure, the light shields 19T and 19B are flat plates similar to the light shields 9L and 9R of the first embodiment, and the projecting end portions 19Te and 19Be with respect to the optical path are also linear. However, the rotation shafts 19aT and 19aB are provided in parallel to the upper and lower sides of the second lens array 4b (perpendicular to the optical axis C) and at positions corresponding to the upper and lower sides at the upper and lower positions. The light shields 19T and 19B operate like a double door to change the opening area. For example, FIG. 6B shows a case where the light shield 19T is rotated every 15 degrees in the order of 30 → 31 → 32 → 33 → 34 → 35 → 36. The light shield 19B also exhibits a symmetric behavior similar to the light shield 19T. Here, the light shielding body 19T is a light shielding body whose rotation axis is located in the + y direction, and the light shielding body 19B is a light shielding body whose rotation axis is located in the -y direction. In addition, each of the light shields 19T and 19B is rotated so as to protrude and retract along the y-axis.

図７は、本実施の形態における回動機構９ａにおいて、遮光体９Ｌ、９Ｒの回動角度範囲を０〜９０度とした場合の回動角度に対する相対光量の変化のシミュレーション結果をわかりやすく概念的に示した図である。ここで、相対光量比は回動角度を２度ごとにシミュレーションを行って得た。縦軸は、液晶ライトバルブ２上に照射される光の相対光量比を示す。横軸は、図２の場合における開口面積最大時の回動角度を９０°として、開口面積を絞るにつれて角度が小さくなると定義した遮光体９Ｌ、９Ｒの回動角度を示す。なお、図７および以下の図８、図９においては、１００％信号時における相対光量比を示し、光量調整機構９、１９の特性のみを示している。 FIG. 7 shows conceptually easy to understand simulation results of changes in relative light quantity with respect to the rotation angle when the rotation angle range of the light shielding bodies 9L and 9R is 0 to 90 degrees in the rotation mechanism 9a in the present embodiment. It is the figure shown in. Here, the relative light quantity ratio was obtained by simulating the rotation angle every 2 degrees. The vertical axis represents the relative light quantity ratio of light irradiated on the liquid crystal light valve 2. The horizontal axis indicates the rotation angle of the light shields 9L and 9R defined as the rotation angle when the opening area is maximum in the case of FIG. In FIG. 7 and FIGS. 8 and 9 below, the relative light quantity ratio at the time of 100% signal is shown, and only the characteristics of the light quantity adjusting mechanisms 9 and 19 are shown.

遮光体９Ｌ、９Ｒの回動角度を９０°〜０°の範囲に制御することによって、相対光量比を１００％〜０％の範囲で調整できる。しかし、回動角度４０°近傍で極点４０ｃが現れていることから、本実施の形態における遮光体９Ｌ、９Ｒでは、回動角度の制御範囲は９０°〜４０°の範囲に限られることになる。この場合、相対光量比は１００％〜１３％の範囲でしか変化させることはできない。しかし、投射型表示装置では、液晶ライトバルブに照射する相対光量比は通常１５％〜１００％の範囲であり、液晶ライトバルブ２に入射する光を完全に遮光する必要はない。したがって、本実施の形態における遮光体９Ｌ、９Ｒを用いることによって、光量調整機構９は十分に光量調整の機能を果たすことができる。 The relative light quantity ratio can be adjusted in the range of 100% to 0% by controlling the rotation angle of the light shields 9L and 9R in the range of 90 ° to 0 °. However, since the pole 40c appears in the vicinity of the rotation angle of 40 °, in the light shields 9L and 9R in the present embodiment, the control range of the rotation angle is limited to the range of 90 ° to 40 °. . In this case, the relative light quantity ratio can be changed only in the range of 100% to 13%. However, in the projection display device, the ratio of the relative light amount applied to the liquid crystal light valve is usually in the range of 15% to 100%, and it is not necessary to completely block the light incident on the liquid crystal light valve 2. Therefore, by using the light shields 9L and 9R in the present embodiment, the light amount adjustment mechanism 9 can sufficiently perform the light amount adjustment function.

なお、各遮光体９Ｌ、９Ｒの面積を変化させることにより、極点４０ｃの位置を変化させることが可能となる。例えば、１０％〜１００％まで、相対光量比を調整する場合、各遮光体９Ｌ、９Ｒの面積を図２より大きくすれば良い。ただし、図２の領域１０ａおよび１０ｃを遮光しない形状が好ましい。 In addition, it becomes possible to change the position of the pole 40c by changing the area of each light-shielding body 9L, 9R. For example, when adjusting the relative light quantity ratio from 10% to 100%, the area of each of the light shields 9L and 9R may be made larger than that in FIG. However, a shape that does not shield the regions 10a and 10c in FIG. 2 is preferable.

一方、図８に示すのは、図６に示す従来の遮光体１９Ｔ、１９Ｂを用いたときの遮光体１９Ｔ、１９Ｂの回動角度範囲を０〜９０度とした場合の回動角度に対する相対光量の変化のシミュレーション結果をわかりやすく概念的に示した図である。ここでも、相対光量比は回動角度を２度ごとにシミュレーションを行って得た。縦軸は、液晶ライトバルブ２上に照射される光の相対光量比を示す。横軸は、図６の場合における開口面積最大（図６（ｂ）における３６の位置）の回動角度を９０°として、開口面積を絞るにつれて角度が小さくなると定義した遮光体１９Ｔ、１９Ｂの回動角度を示す。 On the other hand, FIG. 8 shows the relative light quantity with respect to the rotation angle when the rotation angle range of the light shielding bodies 19T and 19B when using the conventional light shielding bodies 19T and 19B shown in FIG. It is the figure which showed the simulation result of this change conceptually in an easy-to-understand manner. Again, the relative light quantity ratio was obtained by simulating the rotation angle every 2 degrees. The vertical axis represents the relative light quantity ratio of light irradiated on the liquid crystal light valve 2. The horizontal axis represents the rotation of the light shields 19T and 19B defined as a rotation angle of 90 ° at the maximum opening area (position 36 in FIG. 6B) in the case of FIG. Indicates the moving angle.

遮光体１９Ｔ、１９Ｂの回動角度を９０°〜０°の範囲に制御することによって、相対光量比を１００％〜０％の範囲で調整できる。しかし、回動角度の変化に対して平坦部が４箇所存在し、滑らかな曲線ではないことが確認できる。 By controlling the rotation angle of the light shields 19T and 19B in the range of 90 ° to 0 °, the relative light quantity ratio can be adjusted in the range of 100% to 0%. However, it can be confirmed that there are four flat portions with respect to the change in the rotation angle, and the curve is not a smooth curve.

ここで、本実施の形態における遮光体９Ｌ、９Ｒを用いた光量調整と、従来の遮光体１９Ｌ、１９Ｒを用いた光量調整の違いを比較するため、回動角度の範囲を両者の制御可能範囲に合わせたのが図９である。図において、縦軸は、液晶ライトバルブ２上に照射される光の相対光量比を示す。横軸は、下側の数値軸が遮光体９Ｌ、９Ｒの回動角度（曲線４０対応）、上側の数値軸が遮光体１９Ｔ、１９Ｂの回動角度（曲線４１対応）を示す。 Here, in order to compare the difference between the light amount adjustment using the light shields 9L and 9R in the present embodiment and the light amount adjustment using the conventional light shields 19L and 19R, the range of the rotation angle is the controllable range of both. FIG. 9 shows the adjustment. In the figure, the vertical axis indicates the relative light quantity ratio of light irradiated on the liquid crystal light valve 2. In the horizontal axis, the lower numerical axis indicates the rotation angle of the light shields 9L and 9R (corresponding to the curve 40), and the upper numerical axis indicates the rotation angle of the light shields 19T and 19B (corresponding to the curve 41).

本実施の形態における光量調整機構９では、図７における極点４０ｃ位置（４０°）近傍を最小相対光量比が得られる回動角度に設定しているため、相対光量比が３０％以下になる領域（回動角度５０°以下）において、遮光体９Ｌ、９Ｒの回動角度の変化に対する相対光量比の変化が緩やかになっている。このため、特に、微妙な明暗を表現したい３０％以下の低階調において、細かな光量調整を行うことが可能となることが確認できる。３０％以下の低階調では、人間の目視による相対光量比の変化の感度が特に高いので、この領域における光量調整を細かく行えるか否かは映像表示技術にとって重要である。つまり、３０％以下の低階調において、細やかな制御が可能となる本実施の形態は、映像表示技術にとっても好ましい効果を生ずる。 In the light quantity adjustment mechanism 9 in the present embodiment, the vicinity of the pole 40c position (40 °) in FIG. 7 is set to the rotation angle at which the minimum relative light quantity ratio can be obtained, so At (a rotation angle of 50 ° or less), the change in the relative light quantity ratio with respect to the change in the rotation angle of the light shields 9L and 9R is gentle. For this reason, it can be confirmed that fine light quantity adjustment can be performed especially at a low gradation of 30% or less where it is desired to express subtle contrast. At low gradations of 30% or less, the sensitivity of changes in the relative light amount ratio visually observed by humans is particularly high, and it is important for the video display technology whether or not the light amount can be finely adjusted in this region. In other words, this embodiment, which allows fine control at a low gradation of 30% or less, produces a favorable effect for the video display technology.

一方、従来の遮光体１９Ｔ、１９Ｂを用いた光量調整では、３０％以下の低階調（回動角度４５°以下）において、平坦部を有し、特に２０％以下において急激に相対光量比が変化するので、微妙な光量調整が困難であることがわかる。 On the other hand, in the light amount adjustment using the conventional light shields 19T and 19B, at a low gradation of 30% or less (rotation angle of 45 ° or less), it has a flat portion, and particularly the relative light amount ratio suddenly decreases at 20% or less. Since it changes, it turns out that delicate light quantity adjustment is difficult.

また、本実施の形態における光量調整機構９では、相対光量比を１５％〜１００％の間まで変化させるための遮光体９Ｌ、９Ｒの回動角度範囲は約５０度であり、従来技術における約７０度と比較して応答性の高い制御が可能となる。さらに、各遮光体９Ｌ、９Ｒのサイズを図２のように、第２のレンズアレイ４ｂの１／２とすることにより、各遮光体９Ｌ、９Ｒが重なり合う場合において、光量の少ない周縁部のレンズセル４ｂｃが開口部／遮光部と変化することにより、より光量変化を細かく調整することが可能となる。なお、各遮光体９Ｌ、９Ｒのサイズを変化させることにより、光量調整特性（図７の曲線４０）を変化させることは可能である。 Further, in the light amount adjusting mechanism 9 in the present embodiment, the rotation angle range of the light shields 9L and 9R for changing the relative light amount ratio between 15% and 100% is about 50 degrees, which is about the conventional technology. Control with higher responsiveness is possible compared to 70 degrees. Further, by setting the size of each of the light shields 9L and 9R to ½ of the second lens array 4b as shown in FIG. 2, when the light shields 9L and 9R overlap, the peripheral lens with a small amount of light. By changing the cell 4bc between the opening part and the light shielding part, it becomes possible to finely adjust the light quantity change. Note that it is possible to change the light amount adjustment characteristic (curve 40 in FIG. 7) by changing the size of each of the light shields 9L and 9R.

さらに、従来の遮光体１９Ｔ、１９Ｂを用いた場合の曲線４１は、回動角度の変化に対する平坦部が数箇所存在し、滑らかな曲線ではない。しかし、本実施の形態１にける遮光体９Ｌ、９Ｒを用いた場合の曲線４０は、概ね滑らかな曲線を示している。これは、インテグレータレンズ４の光学特性に起因する。 Further, the curve 41 in the case of using the conventional light shields 19T and 19B has several flat portions with respect to the change of the rotation angle, and is not a smooth curve. However, the curve 40 in the case of using the light shields 9L and 9R in the first embodiment shows a generally smooth curve. This is due to the optical characteristics of the integrator lens 4.

図１０に第２のレンズアレイ４ｂ近傍の第２光源像の一例を示す。２５６階調のグレースケールで表している。６１、６２、６３、６４は＋ｙ方向の光源像間を示し、暗い部分である。つまり、従来の遮光体１９Ｔ、１９Ｂを用いた光量調整機構における、図８の曲線４１の４箇所の平坦部は、図１０における上半部および下半部のｙ軸方向に光源像間が４箇所存在し、光源像間の暗部の影響であることが確認できる。 FIG. 10 shows an example of the second light source image in the vicinity of the second lens array 4b. It is expressed in 256 gray scales. Reference numerals 61, 62, 63, and 64 denote light source images in the + y direction, which are dark portions. That is, in the light amount adjusting mechanism using the conventional light shields 19T and 19B, the four flat portions of the curve 41 in FIG. 8 have a distance between the light source images of 4 in the y-axis direction of the upper half and the lower half in FIG. It can be confirmed that this is due to the influence of the dark part between the light source images.

つまり、回動角度に対して滑らかに光量を減少させていくためには、明部と暗部を同時に横切るように遮光する必要があることがわかる。しかし、従来の遮光体１９Ｔ、１９Ｂを用いた場合、遮光体の端部１９Ｔｅ、１９Ｂｅはｘ軸に平行であり、かつｙ軸に平行に移動するので、暗部のみあるいは明部のみを横切る場合があり、光量が非連続的に変化してしまう。したがって、レンズセル４ｂｃの分割方向と同じｘ軸または、ｙ軸に沿って遮光体を移動させる場合、明部と暗部を同時に横切るように遮光するためには、突出側の辺部に少なくとも１つの曲線部を形成する必要が生じる。 That is, in order to smoothly reduce the amount of light with respect to the rotation angle, it is necessary to shield light so as to cross the bright part and the dark part simultaneously. However, when the conventional light shields 19T and 19B are used, the end portions 19Te and 19Be of the light shield are parallel to the x axis and move parallel to the y axis, so that only the dark part or only the bright part may be crossed. Yes, the amount of light changes discontinuously. Therefore, when moving the light shielding body along the same x-axis or y-axis as the lens cell 4bc dividing direction, at least one side of the protruding side is used to shield light so as to cross the bright part and the dark part simultaneously. It is necessary to form a curved portion.

しかし、本実施の形態では、遮光体９Ｌ、９Ｒが光軸Ｃに平行で点対称の位置に設けた回動軸９ａＬ、９ａＲを中心に、インテグレータレンズ４の出射面に平行な面（ｘｙ平面）内で回動する。そのため、図２のように、遮光体９Ｌ、９Ｒの端部９Ｌｅ、９Ｒｅのｘｙ平面内での角度が光量調整に伴って変化し、しかも端部９Ｌｅ、９Ｒｅは明部と暗部両方に接することになり、遮光体９Ｌ、９Ｒが移動する際に、明部と暗部を同時に横切るように遮光することにより、連続的に光量を減少させることが可能となる。したがって、光量を連続的に調整するために、従来の遮光体のように、突出側の辺部９Ｌｅ、９Ｒｅを曲線状に形成する必要が無い。 However, in the present embodiment, the light shields 9L and 9R are parallel to the optical axis C and centered on the rotational axes 9aL and 9aR provided at point-symmetrical positions (xy planes) parallel to the exit surface of the integrator lens 4 ). Therefore, as shown in FIG. 2, the angles of the end portions 9Le and 9Re of the light shields 9L and 9R in the xy plane change as the light amount is adjusted, and the end portions 9Le and 9Re are in contact with both the bright and dark portions. Thus, when the light shields 9L and 9R move, the light quantity can be continuously reduced by shielding light so as to cross the bright part and the dark part simultaneously. Therefore, in order to continuously adjust the light amount, it is not necessary to form the protruding side portions 9Le and 9Re in a curved shape unlike a conventional light shielding body.

さらに、偏光変換素子５を設けたことにより、インテグレータレンズ４から出射した光は、図３に示すように偏光分離膜５ａにのみ入射し、反射膜５ｂの位置は遮光する。従って、偏光変換素子５を出射する光は、偏光分離膜５ａに入射して偏光変換された光と、反射膜５ｂで反射した光となって、コンデンサレンズ６に入射するため、図１０のｘ方向の第２光源像の数が倍、つまり１行あたり１２個の第２光源像がコンデンサレンズ６に入射することとなる。従って、偏光変換素子５とコンデンサレンズ６の間に遮光体９Ｌ、９Ｒを配置すれば、さらに滑らかに光量を調整することが可能となる。 Further, by providing the polarization conversion element 5, the light emitted from the integrator lens 4 enters only the polarization separation film 5a as shown in FIG. 3, and the position of the reflection film 5b is shielded. Therefore, the light emitted from the polarization conversion element 5 is incident on the polarization separation film 5a, converted into polarization, and reflected on the reflection film 5b, and is incident on the condenser lens 6. The number of second light source images in the direction is double, that is, 12 second light source images per row enter the condenser lens 6. Therefore, if the light shields 9L and 9R are arranged between the polarization conversion element 5 and the condenser lens 6, the amount of light can be adjusted more smoothly.

以上より、本実施の形態１によれば、光源系３からの光を複数の部分光束に分割して出射する光学素子４と、前記複数の部分光束を液晶ライトバルブ２上で重畳されるように集光する集光素子６と、光源系３と集光素子６との間の光路上に配置され、前記光路上で開口面積を変化させて液晶ライトバルブ２に照射される光量を調整する光量調整機構９とを備え、液晶ライトバルブ２の入射面の法線に対する前記部分光束の角度を入射角度と定義すると、光量調整機構９は、前記複数の部分光束のうち、前記入射角度が最大となる部分光束が液晶ライトバルブ２に照射されるように前記開口面積を変化させるように構成したので、光量調整の際、液晶ライトバルブ２に対して最大入射角度をなす部分光束が常に照射されることになり、液晶ライトバルブ２に入射される部分光束の最大入射角度が変化せず、色変化を生ずることなくコントラストの高い低階調の映像を表示することができる照明光学系１および投射型表示装置１１を得ることができる。 As described above, according to the first embodiment, the optical element 4 that divides and emits light from the light source system 3 into a plurality of partial light beams and the plurality of partial light beams are superimposed on the liquid crystal light valve 2. Is arranged on the optical path between the condensing element 6 and the light source system 3 and the condensing element 6 to adjust the amount of light irradiated to the liquid crystal light valve 2 by changing the aperture area on the optical path. If the angle of the partial light beam with respect to the normal of the incident surface of the liquid crystal light valve 2 is defined as an incident angle, the light amount adjusting mechanism 9 has the maximum incident angle among the plurality of partial light beams. Since the opening area is changed so that the partial light beam is irradiated onto the liquid crystal light valve 2, the partial light beam having the maximum incident angle with respect to the liquid crystal light valve 2 is always irradiated when adjusting the light amount. Liquid crystal display To obtain an illumination optical system 1 and a projection display device 11 that can display a high-contrast, low-gradation image without changing the maximum incident angle of a partial light beam incident on the bulb 2 and without causing a color change. Can do.

とくに、光学素子４は、複数の第１のレンズセル４ａｃが縦横に配列され、光源系３から発せられた光を各第１のレンズセル４ａｃにより分割する第１のレンズアレイ４ａと、各第１のレンズセル４ａｃに対応する複数の第２のレンズセル４ｂｃが縦横に配列され、方形の出射面を形成する第２のレンズアレイ４ｂとを有し、前記各部分光束を各第２のレンズセル４ｂｃから出射するインテグレータレンズ４であり、光量調整機構９は、第２のレンズアレイ４ｂの４隅に位置する第２のレンズセル４ｂｃｆのうち、少なくともひとつの第２のレンズセル４ｂｃｆからの部分光束が液晶ライトバルブ２に照射されるように前記開口面積を変化させるので、光量調整の際、液晶ライトバルブ２に対して最大入射角度をなす４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆからの部分光束が常に照射されることになり、液晶ライトバルブ２に入射される部分光束の最大入射角度が変化せず、色変化を生ずることなくコントラストの高い低階調の映像を表示することができる照明光学系１および投射型表示装置１１を得ることができる。 In particular, the optical element 4 includes a first lens array 4a in which a plurality of first lens cells 4ac are arranged vertically and horizontally, and the light emitted from the light source system 3 is divided by the first lens cells 4ac, and each of the first lens cells 4ac. A plurality of second lens cells 4bc corresponding to one lens cell 4ac are arranged vertically and horizontally, and have a second lens array 4b that forms a rectangular emission surface, and each of the partial light beams is sent to each second lens. The integrator lens 4 is emitted from the cell 4bc, and the light amount adjusting mechanism 9 is a portion from at least one second lens cell 4bcf among the second lens cells 4bcf located at the four corners of the second lens array 4b. Since the opening area is changed so that the light beam is irradiated onto the liquid crystal light valve 2, when adjusting the light amount, the lens units positioned at the four corners that form the maximum incident angle with respect to the liquid crystal light valve 2. The partial light flux from 4bcf is always irradiated, the maximum incident angle of the partial light flux incident on the liquid crystal light valve 2 does not change, and a low-contrast image with high contrast is displayed without causing a color change. The illumination optical system 1 and the projection display device 11 that can be obtained can be obtained.

また、光量調整機構９は、前記光路の光軸Ｃに対して点対称となるように設置された少なくとも一対の遮光体９Ｌ、９Ｒを有し、各遮光体９Ｌ、９Ｒは、光軸Ｃに対して点対称に配置され、光軸Ｃと平行な回動軸９ａＬ、９ａＲを中心に互いに同一方向に回動することにより開口面積を変化させるので、端部９Ｌｅ、９Ｒｅを製作が容易な直線で形成しても、光量を滑らかに調整でき、さらに低階調時において細かく光量を調整することができる。 The light amount adjusting mechanism 9 has at least a pair of light shielding bodies 9L and 9R which are installed so as to be point-symmetric with respect to the optical axis C of the optical path. The light shielding bodies 9L and 9R are arranged on the optical axis C. Since the opening area is changed by rotating in the same direction around the rotation axes 9aL and 9aR parallel to the optical axis C, the end portions 9Le and 9Re are straight lines that are easy to manufacture. Even if formed by the above, the amount of light can be adjusted smoothly, and the amount of light can be finely adjusted at the time of low gradation.

さらに、光量調整機構９は、開口面積を変化させるための遮光体９Ｌ、９Ｒを、第１のレンズアレイ４ａと第２のレンズアレイ４ｂとの間であって、第１のレンズアレイ４ａよりも第２のレンズアレイ４ｂに近い側に配置しているので、遮光体９Ｌ、９Ｒに起因する照度むらをより効率的に低減することができる。 Further, the light amount adjusting mechanism 9 includes light shielding bodies 9L and 9R for changing the opening area between the first lens array 4a and the second lens array 4b and more than the first lens array 4a. Since it is arranged on the side closer to the second lens array 4b, it is possible to more efficiently reduce illuminance unevenness caused by the light shielding bodies 9L and 9R.

あるいは、開口面積を変化させるための遮光体９Ｌ、９Ｒを、光学素子４の出射面とコンデンサレンズ６との間に配置することにより、遮光体９Ｌ、９Ｒに起因する照度むらをより効率的に低減することができる。 Alternatively, by arranging the light shields 9L and 9R for changing the opening area between the exit surface of the optical element 4 and the condenser lens 6, the unevenness in illuminance caused by the light shields 9L and 9R can be more efficiently performed. Can be reduced.

なお、本実施の形態１においては、光源３ａとして高圧水銀ランプを用いているが、ハロゲンランプ、キセノンランプでもよく、発光デバイスであればどのようなものでもかまわない。例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、レーザ、ＥＬ（Electro-Luminescence）、無電極放電ランプでもかまわない。 In the first embodiment, a high-pressure mercury lamp is used as the light source 3a. However, a halogen lamp or a xenon lamp may be used, and any light emitting device may be used. For example, an LED (Light Emitting Diode), a laser, an EL (Electro-Luminescence), or an electrodeless discharge lamp may be used.

さらに、液晶ライトバルブ２については、液晶を用いているものであれば、本実施の形態による光量調整の際の色変化を低減する効果が得られる。 Furthermore, if the liquid crystal light valve 2 uses liquid crystal, an effect of reducing color change during light amount adjustment according to the present embodiment can be obtained.

また、液晶ライトバルブ以外のライトバルブを使用した場合であっても、光量調整を滑らかに行う効果を得ることは可能である。 Even when a light valve other than the liquid crystal light valve is used, it is possible to obtain an effect of smoothly adjusting the light amount.

実施の形態２．
上記の実施の形態１の照明光学系では、遮光体を回動させることによって開口面積を変化させる光量調整機構に関して述べたが、本実施の形態では、遮光体を平行移動させるいわゆるシャッタによる光量調整機構に関して述べる。本実施の形態２における他の部分は、上記の実施の形態１と同様に構成されている。従って、光量調整機構に関してのみ説明する。 Embodiment 2. FIG.
In the illumination optical system of the first embodiment described above, the light amount adjustment mechanism that changes the aperture area by rotating the light shielding body has been described. The mechanism will be described. Other parts in the second embodiment are configured in the same manner as in the first embodiment. Therefore, only the light amount adjustment mechanism will be described.

図１１〜図１３は、本発明の実施の形態２に係る照明光学系２１および投射型表示装置３１を示すもので、図１１はその全体構成を示す図、図１２は光量調整機構２９の部分構成を示す図、図１３は本実施の形態における光量調整機構２９の特性を示すための図である。 11 to 13 show the illumination optical system 21 and the projection display device 31 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the overall configuration, and FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration, and FIG. 13 is a diagram illustrating characteristics of the light amount adjustment mechanism 29 in the present embodiment.

図１１において、光量調整機構２９は、第１のレンズアレイ４ａおよび第２のレンズアレイ４ｂの間に配置されたシャッタ機構２９ａと、液晶ライトバルブ２に入力される映像信号を検知しその検知結果から相対光量比を算出する信号検知部２９ｂと、信号検知部２９ｂにより算出された相対光量比に基づき遮光体であるシャッタ２９Ｌ、２９Ｒを開閉するようシャッタ機構２９ａを制御するシャッタ制御部２９ｃとを備えている。 In FIG. 11, the light amount adjusting mechanism 29 detects a video signal input to the shutter mechanism 29a disposed between the first lens array 4a and the second lens array 4b and the liquid crystal light valve 2, and the detection result thereof. And a shutter control unit 29c for controlling the shutter mechanism 29a to open and close the shutters 29L and 29R, which are light shielding elements, based on the relative light amount ratio calculated by the signal detection unit 29b. I have.

次に動作について、光量調整機構２９の詳細な説明とともに説明する。
図１２において、光量調整機構２９のシャッタ２９Ｌ、２９Ｒおよびシャッタ機構２９ａ（図ではシャッタ２９Ｌ、２９Ｒのみ記載）の構成を第２のレンズアレイ４ｂとの位置関係により示すものである。シャッタのうち、第２のレンズアレイ４ｂに対して＋ｘ方向（左側）に位置する方をシャッタ２９Ｌ、第２のレンズアレイ４ｂに対して−ｘ方向（右側）に位置する方を２９Ｒとする。シャッタ機構２９ａは、シャッタ制御部２９ｃの指令により、シャッタ２９Ｌ、２９Ｒを光軸Ｃを挟むようにそれぞれ逆方向にｘ軸に平行移動し、光路上への突出量に応じて光（液晶ライトバルブ２に照射される光）の光量を調整する一対のシャッタ２９Ｌ、２９Ｒを有する。各シャッタ２９Ｌ、２９Ｒにおける突出方向側の端部２９Ｌｅ、２９Ｒｅには、光軸Ｃ側から見た投影面において曲線を形成する曲線部２９ｇが互いに対称に形成されている。曲線部２９ｇの形状としては、特に限定されないが、例えば、凹状曲線形状、略放物線形状または略半楕円形状が光軸Ｃに対して対称に形成される。 Next, the operation will be described together with a detailed description of the light amount adjusting mechanism 29.
In FIG. 12, the configuration of the shutters 29L and 29R and the shutter mechanism 29a (only the shutters 29L and 29R are shown in the figure) of the light amount adjusting mechanism 29 is shown by the positional relationship with the second lens array 4b. Of the shutters, the shutter 29L is positioned in the + x direction (left side) with respect to the second lens array 4b, and the shutter 29L is positioned in the −x direction (right side) with respect to the second lens array 4b. The shutter mechanism 29a translates the shutters 29L and 29R in parallel to the x-axis in opposite directions so as to sandwich the optical axis C in accordance with a command from the shutter control unit 29c, and performs light (liquid crystal light valve) according to the amount of protrusion on the optical path. 2) A pair of shutters 29L and 29R for adjusting the amount of light). In the end portions 29Le and 29Re on the projecting direction side of the shutters 29L and 29R, curved portions 29g that form a curve on the projection plane viewed from the optical axis C side are formed symmetrically with each other. Although the shape of the curved portion 29g is not particularly limited, for example, a concave curved shape, a substantially parabolic shape, or a substantially semi-elliptical shape is formed symmetrically with respect to the optical axis C.

また、各遮光体２９Ｌ、２９Ｒのｙ方向の長さｄｖ１は第２のレンズアレイ４ｂのｙ方向長さより２レンズセル分短い。従って、光量調整時は、常に領域９０ａおよび領域９０ｂは開口部となることとなる。 In addition, the length dv1 in the y direction of each light shield 29L, 29R is shorter by two lens cells than the length in the y direction of the second lens array 4b. Accordingly, the areas 90a and 90b are always openings when adjusting the amount of light.

領域９０ａおよび領域９０ｂを常に開口部とすることにより、第２のレンズアレイ４ｂ中心から最長距離に位置するレンズセル４ｂｃが開口部となるため、液晶ライトバルブ２への最大入射角度は常に一定となる。そのため、液晶ライトバルブ２の入射特性の影響を受けにくくなり、光量調整時にスクリーン上の映像の色変化を低減することが可能となる。 Since the region 90a and the region 90b are always openings, the lens cell 4bc located at the longest distance from the center of the second lens array 4b becomes the opening, and therefore the maximum incident angle to the liquid crystal light valve 2 is always constant. Become. Therefore, it becomes difficult to be affected by the incident characteristics of the liquid crystal light valve 2, and the color change of the image on the screen can be reduced when adjusting the light amount.

図１３は、シャッタ機構２９ａにおけるシャッタ２９Ｌ、２９Ｒの移動量と相対光量比の変化のシミュレーション結果をわかりやすく概念的に示した図である。ここで、横軸は、シャッタ２９Ｌ、２９Ｒの平行移動量を第２のレンズアレイ４ｂにおける各レンズセルのｘ方向の長さを単位として、約０．２セル分ごとに移動させたステップ数（１ステップは約０．２セル）を示す。縦軸は、ライトバルブ２上に照射される光の相対光量比を示す。なお、図１３においては、１００％信号時における相対光量比を示し、光量調整機構２９の特性のみを示している。 FIG. 13 is a diagram conceptually showing the simulation result of the movement amount of the shutters 29L and 29R and the change in the relative light quantity ratio in the shutter mechanism 29a in an easy-to-understand manner. Here, the abscissa represents the number of steps in which the amount of parallel movement of the shutters 29L and 29R is moved by about 0.2 cells with the length in the x direction of each lens cell in the second lens array 4b as a unit. One step is about 0.2 cells). The vertical axis represents the relative light quantity ratio of the light irradiated on the light valve 2. In FIG. 13, the relative light quantity ratio at the time of 100% signal is shown, and only the characteristics of the light quantity adjustment mechanism 29 are shown.

各シャッタ２９Ｌ、２９Ｒの端部２９Ｌｅ、２９Ｒｅに図１２のように曲線部２９ｇを形成することにより、２９Ｌｅ、２９Ｒｅは光量調整のどの段階においても明部と暗部両方に接することになり、移動時に明部と暗部両方を横切るように遮光することになる。そのため、図１３に示すように、曲線１００は概ね滑らかで連続的となり、光量を滑らかに調整できることが確認できる。 By forming curved portions 29g at the end portions 29Le and 29Re of the shutters 29L and 29R as shown in FIG. 12, the 29Le and 29Re are in contact with both the bright portion and the dark portion at any stage of light amount adjustment. The light is shielded across both the bright and dark areas. Therefore, as shown in FIG. 13, the curve 100 is substantially smooth and continuous, and it can be confirmed that the amount of light can be adjusted smoothly.

また、各シャッタ２９Ｌ、２９Ｒを第１のレンズアレイ４ａと第２のレンズアレイ４ｂの間で、かつ第２のレンズアレイ４ｂ付近に配置することにより、液晶ライトバルブ２上で照度むらが観察されなくなる。ここで、第１のレンズアレイ４ａ近傍は、液晶ライトバルブ２と共役関係にあり、第１のレンズアレイ４ａ近傍に各遮光体２９Ｌ、２９Ｒを配置すると、各シャッタ２９Ｌ、２９Ｒの辺部２９Ｌｅ、２９Ｒｅが液晶ライトバルブ２上に結像することとなり、照度むらを招く。 Further, by arranging the shutters 29L and 29R between the first lens array 4a and the second lens array 4b and in the vicinity of the second lens array 4b, uneven illuminance is observed on the liquid crystal light valve 2. Disappear. Here, the vicinity of the first lens array 4a has a conjugate relationship with the liquid crystal light valve 2, and when the light shielding bodies 29L and 29R are arranged in the vicinity of the first lens array 4a, the side portions 29Le and 29Le of the shutters 29L and 29R, 29Re forms an image on the liquid crystal light valve 2, which causes uneven illuminance.

なお、本実施の形態では、ｘ方向に各シャッタ２９Ｌ、２９Ｒが突出・退避する場合について述べたが、ｙ方向に各シャッタが突出・退避しても同様の効果が得られる。その場合は、第２のレンズアレイ４ｂの周縁に位置するｘ方向のレンズセル４ｂｃを開口部とする必要がある。 In this embodiment, the case where the shutters 29L and 29R protrude and retract in the x direction has been described. However, the same effect can be obtained even when the shutters protrude and retract in the y direction. In that case, it is necessary to make the lens cell 4bc of the x direction located in the periphery of the 2nd lens array 4b into an opening part.

また、各シャッタ２９Ｌ、２９Ｒの端部２９Ｌｅ、２９Ｒｅに曲線部２９ｇを形成しない場合は、実施の形態１の図２に示されるように、各シャッタの端部が第２のレンズアレイ４ｂのレンズセル４ｂｃの分割線に対して角度を有して横切るようにしていくことにより、概ね滑らかに光量を調整することが可能となる。例えば、移動方向をｘｙ平面において斜めに設定する場合などである。 Further, when the curved portions 29g are not formed in the end portions 29Le and 29Re of the shutters 29L and 29R, as shown in FIG. 2 of the first embodiment, the end portions of the shutters are the lenses of the second lens array 4b. By traversing the cell 4bc at an angle with respect to the dividing line, the amount of light can be adjusted almost smoothly. For example, there is a case where the moving direction is set obliquely on the xy plane.

以上より、本実施の形態２によれば、光量調整機構２９は、第２のレンズアレイ４ｂが形成する方形の出射面におけるいずれかの辺に対して平行で、かつ前記光路の光軸Ｃを挟むようにして逆方向に移動する少なくとも一対の遮光体２９Ｌ、２９Ｒを有し、各遮光体２９Ｌ、２９Ｒは、前記出射面の前記辺および前記辺に対向する辺に接する第２のレンズセル９０ａ、９０ｂから出射される部分光束が液晶ライトバルブ２に照射しているように、前記開口面積を変化させるように構成したので、光量調整の際、液晶ライトバルブ２に対して最大入射角度をなす部分光束を出射する４隅に位置するレンズセル４ｂｃｆを含むレンズセル９０ａ、９０ｂからの部分光束が常に照射されることになり、液晶ライトバルブ２に入射される部分光束の最大入射角度が変化せず、色変化を生ずることなくコントラストの高い低階調の映像を表示することができる照明光学系および投射型表示装置を得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, the light amount adjusting mechanism 29 is parallel to any side of the square exit surface formed by the second lens array 4b and has the optical axis C of the optical path. The light-shielding bodies 29L and 29R have at least a pair of light-shielding bodies 29L and 29R that move in the opposite directions so as to be sandwiched. Since the aperture area is changed so that the partial light beam emitted from the liquid crystal light valve 2 is irradiated to the liquid crystal light valve 2, the partial light beam that forms the maximum incident angle with respect to the liquid crystal light valve 2 when adjusting the light amount. The partial light beams from the lens cells 90a and 90b including the lens cells 4bcf located at the four corners that emit light are always irradiated, and the most of the partial light beams incident on the liquid crystal light valve 2 are irradiated. Incidence angle is not changed, it is possible illumination optical system and capable of displaying a low gray level of high-contrast image without causing a color change to obtain a projection type display device.

とくに、各遮光体２９Ｌ、２９Ｒは、光軸Ｃに対向する端部２９Ｌｅ、２９Ｒｅに光軸Ｃに対して対称に形成された曲線部２９ｇを有しているので、光量調整時に明部と暗部両方を横切るように遮光することになり、光量を滑らかに調整することができる。 In particular, each of the light shields 29L and 29R has a curved portion 29g formed symmetrically with respect to the optical axis C at the end portions 29Le and 29Re facing the optical axis C. The light is shielded so as to cross both, and the amount of light can be adjusted smoothly.

本発明の実施の形態１にかかる投射型表示装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the projection type display apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる投射型表示装置の光量調整機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light quantity adjustment mechanism of the projection type display apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる投射型表示装置の偏光変換素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the polarization conversion element of the projection type display apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 液晶ライトバルブの特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of a liquid crystal light valve. 色度図である。It is a chromaticity diagram. 従来の投射型表示装置の光量調整機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light quantity adjustment mechanism of the conventional projection type display apparatus. 本発明の実施の形態１にかかる投射型表示装置の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the projection type display apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 従来の投射型表示装置の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the conventional projection type display apparatus. 本発明の実施の形態１にかかる投射型表示装置の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the projection type display apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる投射型表示装置の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the projection type display apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２にかかる投射型表示装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the projection type display apparatus concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２にかかる投射型表示装置の光量調整機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light quantity adjustment mechanism of the projection type display apparatus concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２にかかる投射型表示装置の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the projection type display apparatus concerning Embodiment 2 of this invention.

Explanation of symbols

１照明光学系、２液晶ライトバルブ、３光源系（光源）、３ａ光源、３ｂ反射鏡、４インテグレータレンズ（光学素子）、４ａ第１のレンズアレイ、４ｂ第２のレンズアレイ、４ａｃ第１のレンズアレイのレンズセル、４ｂｃ第２のレンズアレイのレンズセル、４ｂｃｆインテグレータレンズの出射面の４隅に接する第２のレンズセル、５偏光変換素子、６コンデンサレンズ（集光素子）、７フィールドレンズ、８偏光板、９光量調整機構、９ａ回動機構、９ａＬ，９ａＲ回動軸、９Ｌ，９Ｒ遮光体、９Ｌｅ，９Ｒｅ辺部、９ｂ信号検知部、９ｃ回動制御部、１０投射光学系、１１投射型表示装置、
２１照明光学系、２９光量調整機構、２９ａシャッタ機構、２９ａＬ，２９ａＲ回動軸、２９Ｌ，２９Ｒシャッタ（遮光体）、２９Ｌｅ，２９Ｒｅ辺部、２９ｇ曲線部、２９ｂ信号検知部、２９ｃシャッタ制御部、３１投射型表示装置、９０ａ，９０ｂインテグレータレンズの出射面の一辺およびその辺に対向する辺に接する第２のレンズセル、 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illumination optical system, 2 Liquid crystal light valve, 3 Light source system (light source), 3a Light source, 3b Reflector, 4 Integrator lens (optical element), 4a 1st lens array, 4b 2nd lens array, 4ac 1st Lens cell of the lens array, 4bc Lens cell of the second lens array, 4bcf Second lens cell in contact with the four corners of the exit surface of the integrator lens, 5 Polarization conversion element, 6 Condenser lens (condensing element), 7 Field lens 8 polarizing plate, 9 light quantity adjustment mechanism, 9a rotation mechanism, 9aL, 9aR rotation shaft, 9L, 9R light shielding body, 9Le, 9Re side, 9b signal detection unit, 9c rotation control unit, 10 projection optical system, 11 projection type display device,
21 illumination optical system, 29 light quantity adjustment mechanism, 29a shutter mechanism, 29aL, 29aR rotating shaft, 29L, 29R shutter (shading body), 29Le, 29Re side part, 29g curved part, 29b signal detection part, 29c shutter control part, 31 Projection type display device, 90a, 90b Second lens cell in contact with one side of the exit surface of the integrator lens and the side opposite to the side,

Claims

An optical element that divides the light from the light source into a plurality of partial light beams and emits the light;
A condensing element for condensing the plurality of partial light beams so as to be superimposed on a liquid crystal light valve;
A light amount adjusting mechanism that is disposed on an optical path between the light source and the light condensing element, and that adjusts an amount of light applied to the liquid crystal light valve by changing an opening area on the optical path;
When the angle of the partial light flux with respect to the normal of the incident surface of the liquid crystal light valve is defined as an incident angle,
The light quantity adjusting mechanism is an illumination optical system that changes the aperture area so that the partial light beam having the maximum incident angle among the plurality of partial light beams is irradiated onto the liquid crystal light valve.

The optical element includes a plurality of first lens cells arranged vertically and horizontally, a first lens array that divides light emitted from the light source by the first lens cells, and the first lens cells. A plurality of second lens cells corresponding to a second lens array arranged vertically and horizontally and forming a rectangular exit surface, and an integrator lens that emits the partial light beams from the second lens cells And
The light amount adjusting mechanism is configured to irradiate the liquid crystal light valve with the partial light flux from at least one second lens cell among the second lens cells positioned at the four corners of the rectangular emission surface. Changing the opening area;
The illumination optical system according to claim 1.

The light amount adjustment mechanism has at least a pair of light shielding bodies installed so as to be point-symmetric with respect to the optical axis of the optical path,
Each of the light shields is arranged point-symmetrically with respect to the optical axis, and the opening area is changed by rotating in the same direction around a rotation axis parallel to the optical axis. The illumination optical system according to claim 1 or 2.

The light quantity adjustment mechanism includes at least a pair of light shields that are parallel to any side of the rectangular emission surface formed by the second lens array and move in opposite directions so as to sandwich the optical axis of the optical path. Have
Each of the light shields receives a partial light beam emitted from each of the second lens cells in contact with the side of the emission surface and from each of the second lens cells in contact with the side opposite to the side to the liquid crystal light valve. The illumination optical system according to claim 2, wherein the aperture area is changed so as to irradiate.

5. The illumination optical system according to claim 4, wherein each of the light shielding bodies has a curved portion formed symmetrically with respect to the optical axis at an end portion facing the optical axis.

The light amount adjusting mechanism includes a light-shielding body for changing the opening area between the first lens array and the second lens array, the second lens array being more than the first lens array. The illumination optical system according to claim 2, wherein the illumination optical system is disposed on a side close to the lens array.

3. The light quantity adjusting mechanism according to claim 1, wherein a light-shielding body for changing the opening area is disposed between the light exit surface of the optical element and the light condensing element. The illumination optical system described.

A light source;
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 7, which receives light from the light source;
A liquid crystal light valve irradiated with light from the light source via the illumination optical system;
A projection lens system for enlarging and projecting a light image from the liquid crystal light valve on a screen;
A projection type display device comprising: