JP3236195B2 - Optical modulation device and color image display device using the same - Google Patents

Optical modulation device and color image display device using the same

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JP3236195B2
JP3236195B2 JP19951495A JP19951495A JP3236195B2 JP 3236195 B2 JP3236195 B2 JP 3236195B2 JP 19951495 A JP19951495 A JP 19951495A JP 19951495 A JP19951495 A JP 19951495A JP 3236195 B2 JP3236195 B2 JP 3236195B2
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light
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学変調装置及び
その光学変調装置を用いたカラー画像表示装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator and a color image display using the optical modulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液晶光学変調素子を用いた単板カ
ラー光学変調装置は、液晶光学変調素子周辺部にある光
学変調被制御部の配線を遮光するブラックマトリクス面
積が液晶光学変調素子に占める割合が高く、装置全体の
光利用効率を更に低化させる要因となっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a single-panel color optical modulator using a liquid crystal optical modulator, the area of a black matrix that shields the wiring of an optical modulation controlled part around the liquid crystal optical modulator occupies the liquid crystal optical modulator. The ratio is high, which is a factor that further reduces the light use efficiency of the entire device.

【0003】この問題を解決するため、図38に示した
ような、マイクロレンズアレイ2をカラーフィルター5
1R、51G、51Bの前面に配置し、白色光源からの
照明光を光学変調素子201の各画素に集光させること
により、光学変調装置200の光利用効率を向上させる
方法が知られている。ここで、図38における3は透明
基板、5はブラックマトリクスである。
In order to solve this problem, a micro lens array 2 as shown in FIG.
There is known a method of improving the light use efficiency of the optical modulation device 200 by arranging the illumination light from a white light source on each pixel of the optical modulation element 201 by disposing the illumination light from the white light source on the front surface of the 1R, 51G, and 51B. Here, 3 in FIG. 38 is a transparent substrate, and 5 is a black matrix.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例では、白
色光から各光学変調素子に応じた色光を取り出す部材と
してカラーフィルターを用いている。しかしながら、カ
ラーフィルターは各画素へ入射する白色光のうち、ある
波長成分の光のみを透過するため、それ以外の波長成分
の光に関しては無駄になっており、光利用効率が非常に
低かった。
In the above-mentioned conventional example, a color filter is used as a member for extracting color light corresponding to each optical modulation element from white light. However, since the color filter transmits only light of a certain wavelength component among white light incident on each pixel, light of other wavelength components is wasted, and the light use efficiency is extremely low.

【0005】本発明は、光量損失の少ない単板カラー光
学変調装置を実現することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a single-plate color optical modulation device having a small light quantity loss.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の光学変
調装置は、広波長帯域の光束を互いに波長帯域が異なる
複数の光束に分解する回折格子と、前記各波長帯域の光
束を画素毎に変調し、かつ反射板により反射させる光学
変調素子とを有する光学変調装置であって、前記回折格
子が1次元バイナリー回折格子であり、前記回折格子
が、前記光学変調素子によって変調され、反射された前
記各波長帯域の光束を合成し、前記光学変調素子と前記
回折格子とが一体的に形成されていることを特徴として
いる。請求項2の発明の光学変調装置は請求項1に従う
ものであって、前記回折格子は、単位領域に前記広波長
帯域の光束を分解する方向が異なり、異なる方向に出射
した同一波長帯域の光束が入射する前記光学変調素子の
共通の画素を有することを特徴としている。請求項3の
発明の光学変調装置は請求項2に従うものであって、前
記共通の画素から出射する光束が、前記回折格子の複数
の単位領域に入射することを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical conversion device comprising:
The modulator adjusts the luminous flux of the wide wavelength band to different wavelength bands
A diffraction grating for decomposing the light into a plurality of light beams, and light in each of the wavelength bands.
Optics that modulates the bundle for each pixel and reflects it with a reflector
An optical modulator comprising a modulation element,
The element is a one-dimensional binary diffraction grating;
Is modulated by the optical modulator and reflected before
The light flux of each wavelength band is synthesized, and the optical modulation element and the
Characterized by being integrally formed with the diffraction grating
I have. The optical modulator according to the invention of claim 2 is according to claim 1.
Wherein the diffraction grating has a wide wavelength in a unit area.
The direction of decomposing the luminous flux in the band is different, and the light is emitted in different directions
Of the optical modulation element into which the light beam of the same wavelength band
It is characterized by having a common pixel. Claim 3
The optical modulator according to the present invention is according to claim 2 and has the following features.
The luminous flux emitted from the common pixel is a plurality of light beams of the diffraction grating.
In the unit area.

【0007】請求項4の発明の光学変調装置は、広波長
帯域の光束を互いに波長帯域が異なる複数の光束に分解
する回折格子と、前記所定の波長帯域に分解された光束
を画素毎に変調しつつ反射板により反射させる光学変調
素子とを有し、前記回折格子が、前記反射板により反射
された光束を合成する光学変調装置であって、前記回折
格子は単位領域に前記広波長帯域の光束を分解する方向
が異なり、異なる方向に出射した同一波長帯域の光束が
入射する前記光学変調素子の共通の画素を有し、該共通
の画素から出射する光束は、前記回折格子の複数の単位
領域に入射することを特徴としている。請求項5の発明
の光学変調装置は、入射光を画素毎に変調して出射する
光学変調素子と、前記光学変調素子の光入射側に、入射
光を所定の波長帯域に分解する第1の回折格子と、前記
光学変調素子の光出射側に、所定の波長帯域に分解され
た入射光を合成する第2の回折格子とを有し、前記第1
の回折格子により分解された光束を前記所定の波長帯域
に前記光学変調素子の異なる画素に入射させ、前記画素
によって前記光束の変調を行う光学変調装置であって、
前記第1の回折格子は単位領域毎に前記広波長帯域の光
束を分解する方向が異なり、異なる方向に出射した同一
波長帯域の光束が入射する前記光学変調素子の共通の画
素を有し、前記第2の回折格子は単位領域に光束を合成
する方向が異なり、前記共通の画素から出射する光束
は、前記第2の回折格子の異なる単位領域に入射するこ
とを特徴としている。請求項6の発明の光学変調装置は
請求項1乃至5いずれか1項に従うものであって、前記
広波長帯域の光束、または前記所定の波長帯域に分解さ
れた光束を集光して前記光学変調素子の各画素に収斂光
を入射させる集光手段を有することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical modulator having a wide wavelength.
Decomposes the luminous flux of the band into multiple luminous fluxes with different wavelength bands
Diffraction grating, and a light flux decomposed into the predetermined wavelength band
Modulation that reflects light by a reflector while modulating light for each pixel
An element and the diffraction grating is reflected by the reflection plate.
An optical modulator for synthesizing the divided light flux,
The grating is the direction in which the broad-band light flux is decomposed into unit areas.
Are different, and the luminous flux of the same wavelength band emitted in different directions
A common pixel of the optical modulation element to be incident;
The light beam emitted from the pixel of a plurality of units of the diffraction grating
It is characterized by being incident on a region. The invention of claim 5
Optical modulator modulates incident light for each pixel and emits it
An optical modulator, and a light incident side of the optical modulator.
A first diffraction grating for decomposing light into a predetermined wavelength band;
Decomposed into a predetermined wavelength band on the light emission side of the optical modulation element
And a second diffraction grating for combining the incident light.
The luminous flux decomposed by the diffraction grating of the predetermined wavelength band
At a different pixel of the optical modulation element, the pixel
An optical modulator that modulates the light beam by
The first diffraction grating emits light of the wide wavelength band for each unit area.
Same direction emitted in different directions to disassemble bundle
A common image of the optical modulation element on which a light beam in a wavelength band is incident.
Element, and the second diffraction grating combines light beams in a unit area.
Direction of light emitted from the common pixel
Are incident on different unit areas of the second diffraction grating.
It is characterized by. The optical modulator according to claim 6 is
It is according to any one of claims 1 to 5, wherein the
Luminous flux in a wide wavelength band, or decomposed into the predetermined wavelength band
Condensed light into each pixel of the optical modulation element
It is characterized by having a condensing means for making light incident.

【0008】請求項4の発明の光学変調装置は、広帯域
の光を複数の収斂光束に変換する集光素子群と、前記複
数の収斂光束をそれぞれR,G,Bの3色の光束に分解する
回折格子と、前記R,G,Bの3色の光束を変調する複数の
画素と前記R,G,Bの3色の光束を反射する反射板とを備
える光学変調素子とを有し、前記回折格子が前記光学変
調素子で変調及び反射された前記R,G,Bの3色の光束を
合成する光学変調装置であって、 前記回折格子が1次元
バイナリー型回折格子であって、前記回折格子は前記集
光素子群からの前記複数の光束のそれぞれに対応する色
分解領域を有し、該複数の色分解領域のうち色分解方向
に関して隣り合う色分解領域は前記Gの色の光束に対す
るRの色の光束とBの色の光束の分離方向が互いに逆であ
り、前記色分解領域の中央部に対応する位置に前記Gの
色の画素が有り、前記隣り合う色分解領域同士の境界部
に対応する位置に前記Rの色の画素または前記Bの色の画
素が有り、前記色分解領域からのGの色の光束は前記Gの
色の画素に入射して前記反射板で反射することで同じ前
記色分解領域に入射し、前記隣り合う色分解領域のそれ
ぞれからの前記Rの光束は互いに共通の前記Rの画素に入
射して、前記反射板で反射することにより隣の前記色分
解領域に入射し、前記隣り合う色分解領域のそれぞれか
らの前記Bの光束は互いに共通の前記Bの画素に入射し
て、前記反射板で反射することにより隣の前記色分解領
域に入射することを特徴としている。請求項5の発明の
光学変調装置は、広帯域の光を複数の収斂光束に変換す
る集光素子群と、前記複数の収斂光束をそれぞれR,G,B
の3色の光束に分解する第1の回折格子と、前記R,G,B
の3色の光束を変調する複数の画素を備える光学変調素
子と、前記光学変調素子で変調された前記R,G,Bの3色
の光束を合成する第2の回折格子とを有する光学変調装
置であって、 前記第1の回折格子が1次元バイナリー型
回折格子であって、前記第1の回折格子は前記集光素子
群からの前記複数の収斂光束のそれぞれに対応する色分
解領域を有し、前記第1の回折格子の複数の色分解領域
のうち色分解方向に関して隣り合う色分解領域は前記G
の色の光束に対する前記Rの色の光束と前記Bの色の光束
の分離方向が互いに逆であり、前記光学変調素子は、前
記色分解領域の中央部 に対応する位置にGの色の画素を
有し、前記隣り合う色分解領域同士の境界部に対応する
位置にRの色の画素またはBの色の画素を有し、 前記色分
解領域からの前記Gの色の光束は前記Gの色の画素に入射
し、前記隣り合う2つの色分解領域それぞれからの前記
Rの色の光束は互いに共通の前記Rの画素に入射し、前記
隣り合う2つの色分解領域それぞれからの前記Bの色の
光束は互いに共通の前記Bの画素に入射し、 前記第2の
回折格子は前記第1の回折格子の前記複数の色分解領域
のそれぞれに対応する位置に色合成領域を有し、 前記色
合成領域に、前記Gの色の画素から出射した前記Gの色の
光束と、前記Gの色の画素を前記色分解方向に関して挟
む位置にある前記Rの色の画素と前記Bの色の画素から出
射した前記Rの色の光束と前記Bの色の光束とが入射して
合成されることを特徴としている。請求項6の発明の光
学変調装置は請求項1乃至3いずれか1項に従うもので
あって、前記広波長帯域の光束、または前記所定の波長
帯域に分解された光束を集光して前記光学変調素子の各
画素に収斂光を入射させる集光手段を有することを特徴
としている。
The optical modulator according to the fourth aspect of the present invention has a wide band.
A light-condensing element group for converting the light into a plurality of convergent light fluxes;
Decomposes a number of convergent light beams into light beams of three colors, R, G, and B, respectively
A plurality of diffraction gratings for modulating the light beams of the three colors R, G, and B;
A pixel and a reflector for reflecting the light beams of the three colors R, G and B.
An optical modulation element, wherein the diffraction grating has the optical modulation element.
The light beams of the three colors R, G, and B modulated and reflected by the tuning element
An optical modulator for synthesizing, wherein the diffraction grating is one-dimensional.
A binary diffraction grating, wherein the diffraction grating is
A color corresponding to each of the plurality of luminous fluxes from the optical element group
Having a separation area, and a color separation direction among the plurality of color separation areas.
The color separation areas adjacent to each other correspond to the luminous flux of the G color.
The separation directions of the R and B color light beams are opposite to each other.
The G at a position corresponding to the center of the color separation area.
There is a color pixel, and the boundary between the adjacent color separation areas
At the position corresponding to the pixel of the color R or the image of the color B
And the luminous flux of G color from the color separation area is
The same before entering the color pixel and reflecting on the reflector
Incident on the color separation area and that of the adjacent color separation area
The R luminous flux from each of them enters the common R pixel.
And then reflected by the reflector to produce the next color component
Incident on the solution area, each of the adjacent color separation areas
These B light beams are incident on the B pixel common to each other.
And the adjacent color separation area is reflected by the reflection plate.
It is characterized by being incident on the region . An optical modulator according to a fifth aspect of the present invention converts broadband light into a plurality of convergent light beams.
And a plurality of converging light fluxes R, G, B, respectively.
A first diffraction grating for decomposing the light into three color light beams;
Modulator having a plurality of pixels for modulating light beams of three colors
And three colors of R, G, and B modulated by the optical modulator.
Optical modulator having a second diffraction grating for synthesizing light beams
And wherein the first diffraction grating is a one-dimensional binary type.
A diffraction grating, wherein the first diffraction grating is the light-collecting element
Color components corresponding to each of the plurality of convergent light beams from the group
A plurality of color separation regions of the first diffraction grating, each having a solution region;
Of the color separation areas adjacent to each other in the color separation direction
The light flux of the R color and the light flux of the B color with respect to the light flux of the color
Are separated from each other, and the optical modulation element is
A pixel of G color is placed at a position corresponding to the center of the color separation area.
Corresponding to the boundary between the adjacent color separation areas.
Located has a color of a pixel of a color of a pixel or B of R, the color separation
The light flux of the G color from the solution area is incident on the pixel of the G color
And from each of the two adjacent color separation areas
The luminous flux of the R color is incident on the common R pixel, and
Of the B color from each of two adjacent color separation areas
The light flux is incident on the B pixel common to each other, and the second
The diffraction grating is the plurality of color separation regions of the first diffraction grating.
Has a color combining region at positions corresponding to each of the color
In the combining area, the G color emitted from the G color pixel
The light flux and the pixel of G color are sandwiched in the color separation direction.
From the pixel of the R color and the pixel of the B color
The emitted light beam of the R color and the light beam of the B color are incident
It is characterized by being synthesized . An optical modulator according to a sixth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to third aspects, wherein the optical beam is collected by condensing the light beam in the wide wavelength band or the light beam decomposed into the predetermined wavelength band. It is characterized in that it has a condensing means for making convergent light incident on each pixel of the modulation element.

【0009】請求項7の発明の光学変調装置は請求項
乃至6いずれか1項に従うものであって、前記集光手段
と、前記回折格子又は前記第1の回折格子の単位領域を
対にしたことを特徴としている。請求項8の発明の光学
変調装置は請求項1乃至7いずれか1項に従うものであ
って、前記回折格子又は前記第1の回折格子によって所
定の波長帯域に光束が分解された位置にカラーフィルタ
ーを有することを特徴としている。請求項9の発明の光
学変調装置は請求項1乃至8いずれか1項に従うもので
あって、前記光学変調素子は、高分子分散型液晶である
ことを特徴としている。
The optical modulator according to the invention of claim 7 is claim 4.
7. The method according to claim 6 , wherein the condensing unit and the unit region of the diffraction grating or the first diffraction grating are paired. An optical modulator according to an eighth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to seventh aspects, wherein a color filter is provided at a position where a light beam is decomposed into a predetermined wavelength band by the diffraction grating or the first diffraction grating. It is characterized by having. An optical modulator according to a ninth aspect of the present invention is the optical modulator according to any one of the first to eighth aspects, wherein the optical modulation element is a polymer-dispersed liquid crystal.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は本発明の特徴を最もよく表
す光学変調装置の断面図(装置光軸に対して平行な断
面)である。
FIG. 1 is a cross-sectional view (a cross section parallel to the optical axis of the optical modulator) of an optical modulator that best illustrates the features of the present invention.

【0011】同図において、1は光学変調制御部(不図
示)及び光学変調被制御部からなる光学変調素子群であ
る。本実施の形態においては光学変調被制御部は高分子
分散型液晶を用いる。2は入射光を集光する集光素子
群、3は光学変調素子1を挟持する透明基板、4は画像
表示に不要な光を遮光する遮光膜である。6は集光素子
群2に対して一対一で設けられ、集光素子群2によって
集光された光を複数の色光に分解し、かつ光学変調素子
群1から反射した色光を合成して出射する色分解合成素
子群である。7は光学変調素子群1と透明基板3の間に
設けられた反射板である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical modulation element group including an optical modulation control section (not shown) and an optical modulation control section. In the present embodiment, a polymer-dispersed liquid crystal is used for the optical modulation controlled part. Reference numeral 2 denotes a light-collecting element group for condensing incident light, 3 denotes a transparent substrate that sandwiches the optical modulation element 1, and 4 denotes a light-shielding film that shields light unnecessary for image display. Numeral 6 is provided one-to-one with respect to the light-collecting element group 2, decomposes the light condensed by the light-collecting element group 2 into a plurality of color lights, and combines and emits the color lights reflected from the optical modulation element group 1. Color separation / synthesis element group. Reference numeral 7 denotes a reflection plate provided between the optical modulation element group 1 and the transparent substrate 3.

【0012】図中、光学変調素子群1のR(赤)、G
(緑)、B(青)の符号は、それぞれの光学変調素子が
入射及び反射する光の波長帯域を表している。
In the figure, R (red) and G of the optical modulation element group 1 are shown.
The symbols of (green) and B (blue) represent the wavelength bands of light incident and reflected by the respective optical modulation elements.

【0013】図1において、任意の集光素子をA0、A
0に隣接した集光素子をA+1、A−1、A0の光軸
(集光光束の中心線)を含む光学変調素子をT0、T0
に隣接した光学変調素子をT+1、T−1、A0の光軸
を含む色分解合成素子をS0、S0に隣接した色分解合
成素子をS+1、S−1とする。A0で集光された白色
光束は色分解合成素子S0を通過後、RGB帯域の3つ
の色光に色分解され、光学変調素子T0、T+1、T−
1に入射し、反射板7で反射される。それぞれの波長帯
域の光束は、光学変調素子T0、T+1、T−1を出射
するまでの間に光学変調を受ける。光学変調素子T0に
よって変調を受けたGの波長帯域の光は、色分解合成素
子S+1によって分解され光学変調素子T+1によって
変調を受けたRの波長帯域の光と、色分解合成素子S−
1によって分解され光学変調素子T−1によって変調を
受けたBの波長帯域の光と、光学変調素子S0において
合成された後、集光素子A0において略平行光とされ出
射する。
In FIG. 1, arbitrary light-collecting elements are denoted by A0, A
The condensing elements adjacent to 0 are T + 1, T-1, and the optical modulating elements including the optical axes of A + 1, A-1, and A0 (the center lines of the condensed light flux) are T0 and T0.
Let the optical modulating elements adjacent to the optical separation element be T + 1, T-1, and S0, and the color separation and synthesis elements adjacent to S0 be S + 1 and S-1, respectively. After passing through the color separation / combination element S0, the white light flux condensed at A0 is color-separated into three color lights in the RGB band, and the optical modulation elements T0, T + 1, and T−.
1 and is reflected by the reflector 7. The light beams in the respective wavelength bands undergo optical modulation until they are emitted from the optical modulation elements T0, T + 1, and T-1. The light in the G wavelength band modulated by the optical modulation element T0 is separated by the color separation / combination element S + 1, and is modulated in the R wavelength band by the optical modulation element T + 1.
The light in the wavelength band of B decomposed by 1 and modulated by the optical modulation element T-1 is combined with the light in the optical modulation element S0.

【0014】高分子分散型液晶による光学変調原理につ
いては一般的に知られているため、説明は省略する。
The principle of optical modulation by polymer-dispersed liquid crystal is generally known, and a description thereof will be omitted.

【0015】次に、本実施例における液晶パネル内の画
像信号駆動方法の一例を簡単に説明する。
Next, an example of a method of driving an image signal in a liquid crystal panel according to the present embodiment will be briefly described.

【0016】入力画像がビデオ信号の場合、表示する画
像の1フレーム分の画像信号をメモリに一時的に蓄積し
た後、パネルの画素配列と対応するように順次順番を入
れ替えサンプリングを行う。また、パソコン等のデータ
信号のようにすでにメモリに保管されている入力画像の
場合には、サンプリング方法を変えることで対応でき
る。ただし本実施例においては、各ライン中各色のパネ
ル画素が異なることから、画素数の少ない色光に対応す
る画像信号は、元の画像信号の2画素分を1画素分に平
均化する等の画像処理をサンプリングの前の時点で行う
必要がある。
When the input image is a video signal, the image signal for one frame of the image to be displayed is temporarily stored in a memory, and then the order is sequentially changed so as to correspond to the pixel arrangement of the panel, and sampling is performed. In the case of an input image already stored in a memory such as a data signal of a personal computer or the like, it can be handled by changing the sampling method. However, in this embodiment, since panel pixels of each color are different in each line, an image signal corresponding to color light having a small number of pixels is obtained by averaging two pixels of the original image signal into one pixel. Processing must be performed before sampling.

【0017】次に、色分解合成素子群6について、図2
の断面拡大図を用いて説明する。
Next, the color separation / synthesis element group 6 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to an enlarged sectional view of FIG.

【0018】本実施の形態において色分解合成素子群6
は、1次元バイナリー型回折格子を樹脂で成形したもの
である。1次元バイナリー型回折格子とは、図2に示す
ように階段状に回折格子を形成したものであり、回折光
の偏向角がすべて同一になるように形成している。本実
施の形態では、格子ピッチP内にステップ幅L1,L
2,L3の3段形状である。なお、階段数は3段以上で
あれば4段でも5段でも同様の効果が得られるよう構成
することができる。本実施の形態に示すような透過型の
回折格子は、Applied Optics誌17巻1
5号2273〜2279(1978.8.1号)に開示
されているように、回折格子に入射した入射光束が透過
回折されて主に3方向に分離される。この回折格子は、
例えばブレーズド波長をλ0としたとき、ブレーズド波
長λ0に対し必要な格子厚Dtは Dt=m・λ0/(nλ0−1) となる。ここで、nλ0は媒質の屈折率である。m,λ
0をm=2、λ0=530nmとし、屈折率nλ0=
1.5程度として算出した場合、格子厚はDt=212
0nm程度となる。
In this embodiment, the color separation / synthesis element group 6
Is a one-dimensional binary diffraction grating formed of resin. The one-dimensional binary diffraction grating is formed by forming a diffraction grating in a stepwise manner as shown in FIG. 2, and is formed so that the deflection angles of the diffracted light are all the same. In the present embodiment, the step widths L1, L
2 and L3. It should be noted that if the number of steps is three or more, the same effect can be obtained regardless of whether the number of steps is four or five. A transmission type diffraction grating as shown in this embodiment is disclosed in Applied Optics, Vol.
As disclosed in No. 5, No. 2273 to No. 2279 (No. 19788.1), an incident light beam incident on a diffraction grating is transmitted and diffracted and separated mainly into three directions. This diffraction grating
For example, when the blazed wavelength is λ0, the required grating thickness Dt for the blazed wavelength λ0 is Dt = m · λ0 / (nλ0-1). Here, nλ0 is the refractive index of the medium. m, λ
0 is m = 2, λ0 = 530 nm, and the refractive index nλ0 =
When calculated as about 1.5, the lattice thickness is Dt = 212.
It is about 0 nm.

【0019】本実施の形態において入射光の回折方向に
隣接する色分解合成素子同士では+1次光、−1次光の
波長帯域が逆になるよう構成されている。これにより光
学変調素子1の各画素に同じ色光が入射することにな
る。
In this embodiment, the color separation / combination elements adjacent to each other in the diffraction direction of the incident light are configured so that the wavelength bands of the +1 order light and the −1 order light are reversed. Thus, the same color light is incident on each pixel of the optical modulation element 1.

【0020】以上、色分解について説明を行ったが、光
線の進路を逆にとって考えることで3色光を合成する作
用についても説明が付く。
The color separation has been described above, but the effect of combining the three color lights by reversing the path of the light beam will be described.

【0021】次に、光学変調装置10を用いた反射型の
カラー画像表示装置の概略図を図3に示す。
FIG. 3 is a schematic diagram of a reflection type color image display device using the optical modulation device 10. As shown in FIG.

【0022】図3中、10は本発明の光学変調装置、1
1は放物鏡12の焦点位置に置かれた白色光源、13は
コンデンサレンズ、14は投射レンズ、15は投射レン
ズ絞り、16は投射スクリーン、17は集光レンズ、1
8は投写レンズ絞り15の白色光源11側に設けられた
ミラーである。
In FIG. 3, reference numeral 10 denotes an optical modulator according to the present invention;
1 is a white light source placed at the focal position of the parabolic mirror 12, 13 is a condenser lens, 14 is a projection lens, 15 is a projection lens aperture, 16 is a projection screen, 17 is a condenser lens, 1
Reference numeral 8 denotes a mirror provided on the white light source 11 side of the projection lens stop 15.

【0023】白色光源11から出射した光は放物鏡12
により略平行光にされ、集光レンズ17、ミラー18、
コンデンサレンズ13を介して光学変調装置10に入射
する。光学変調装置10によりRGBの色光ごとの画像
情報を与えられた光は、コンデンサレンズ13、投射レ
ンズ14を介して投射スクリーン16上に画像表示を行
う。
The light emitted from the white light source 11 is a parabolic mirror 12
Is converted into substantially parallel light by the condenser lens 17, the mirror 18,
The light enters the optical modulation device 10 via the condenser lens 13. The light to which image information for each of the RGB color lights is given by the optical modulation device 10 displays an image on a projection screen 16 via a condenser lens 13 and a projection lens 14.

【0024】RGB各色光の画像情報は光学変調装置1
0による光束の拡散度に依存している。図3のように光
軸上に開口を有するような絞りを用いる場合では、拡散
度の低い光束が投射レンズ絞り15を通過して投射スク
リーン16に到達し、拡散度の高い光束は投射レンズ絞
り15に遮光され、投射スクリーン16に到達しない。
すなわち、図3の画像表示装置では拡散度の低い光束を
画像表示に用いていることになる。図3のような構成と
は逆に、光軸近傍の光束を遮光するような絞り形状であ
る場合は、拡散度の高い光束を画像表示に用いることに
なる。
The image information of each color light of RGB is transmitted to the optical modulator 1
0 depends on the degree of diffusion of the light beam. When a stop having an opening on the optical axis as shown in FIG. 3 is used, a light beam having a low degree of diffusion passes through the projection lens stop 15 and reaches the projection screen 16, and a light beam having a high degree of diffusion is projected on the projection lens stop. 15 does not reach the projection screen 16.
That is, in the image display device of FIG. 3, a light beam having a low degree of diffusion is used for image display. Contrary to the configuration shown in FIG. 3, when the aperture shape is such that the light beam near the optical axis is blocked, a light beam having a high degree of diffusion is used for image display.

【0025】このように構成することで、光学変調装置
10に入射する白色光を色分解合成素子群6により複数
の色光に分解し、それぞれの色光に対応する光学変調素
子に無駄なく集光させることができるため、光利用効率
を大幅に向上させることができる。また同時に、本発明
の光学変調装置10をカラー画像表示装置に用いること
により明るい装置の提供が装置サイズを大型化すること
なしに可能となる。また、スクリーン上に光学変調装置
の周期構造(RGBモザイク構造とブラックマトリク
ス)が見えなくなると同時にRGB3色が完全に合成さ
れた画像表示を行えるため、スクリーンに近づいた時に
も、高画質の画像を鑑賞することが可能となる。また、
1画素に対して入射光束を集光していることから開口率
の低い画素を採用できるため、光学変調素子の製造上の
歩留まりを上げることが可能となるなどの多くのメリッ
トが存在する。
With this configuration, the white light incident on the optical modulation device 10 is decomposed into a plurality of color lights by the color separation / synthesis element group 6 and condensed on the optical modulation elements corresponding to the respective color lights without waste. Therefore, the light use efficiency can be greatly improved. At the same time, by using the optical modulation device 10 of the present invention for a color image display device, a bright device can be provided without increasing the size of the device. In addition, since the periodic structure (RGB mosaic structure and black matrix) of the optical modulator becomes invisible on the screen and an image display in which RGB three colors are completely synthesized can be displayed, even when approaching the screen, a high-quality image can be displayed. It becomes possible to appreciate. Also,
Since an incident light beam is condensed for one pixel, a pixel having a low aperture ratio can be employed, so that there are many advantages such as an increase in manufacturing yield of the optical modulation element.

【0026】なお、集光素子を平板マイクロレンズとし
ても構わない。更に集光素子と色分解合成素子の配置の
順序を図4に示すように逆にすることも考えられる。図
4において、41は平板マイクロレンズ等の集光素子群
である。また、色分解合成素子群を集光素子群と、ある
いは透明基板と一体で形成しても構わない。
The light-collecting element may be a flat microlens. Further, it is conceivable to reverse the arrangement order of the light-collecting element and the color separation / synthesis element as shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a light collecting element group such as a flat microlens. Further, the color separation / synthesis element group may be formed integrally with the light collection element group or the transparent substrate.

【0027】本実施の形態において、色分解合成素子の
1素子内のピッチ数は図2に示すように2ピッチとした
が、光学変調装置の仕様によって変える必要がある。ま
た、回折格子1ピッチ内の格子厚を各段ごとに若干変え
ること、及び回折格子1ピッチ内の格子幅が不等間隔に
なるように回折格子形状を設計することで±1次回折光
内側帯成分低減ができることから理想的な色分解が更に
可能となる。また、反射板7は光学変調素子群1の配線
部を形成する金属層で同時に形成しても構わない。
In the present embodiment, the number of pitches in one element of the color separation / synthesis element is two as shown in FIG. 2, but it is necessary to change it according to the specifications of the optical modulator. Also, by slightly changing the grating thickness within one pitch of the diffraction grating for each step, and designing the diffraction grating shape such that the grating width within one pitch of the diffraction grating is unequal, the ± 1st-order diffracted light inner band is obtained. Since the components can be reduced, ideal color separation can be further achieved. Further, the reflection plate 7 may be formed simultaneously with a metal layer forming a wiring portion of the optical modulation element group 1.

【0028】また図5に示すように、各色光が分離した
箇所に色補正用カラーフィルター51を設けた形態も考
えられる。この構成では、色分解合成素子6で分解され
た各色光の分光特性が画像信号のもつ分光特性と異なる
場合、各色光を色補正用カラーフィルター41に入射さ
せ、理想的色情報を得ることによって忠実な画像色再現
が可能になる。この場合、各色光に分解した後にカラー
フィルター51を透過させるので、それほど光利用効率
の低下を生じない。
Further, as shown in FIG. 5, a mode in which a color correction color filter 51 is provided at a place where each color light is separated can be considered. In this configuration, when the spectral characteristics of each color light separated by the color separation / synthesis element 6 are different from the spectral characteristics of the image signal, each color light is made incident on the color correction color filter 41 to obtain ideal color information. This enables faithful image color reproduction. In this case, the light is transmitted through the color filter 51 after being decomposed into each color light, so that the light use efficiency does not decrease so much.

【0029】また図6に示すように、光学変調素子間に
高分子分散型液晶の拡散光が隣接素子に入射し、クロス
トークの原因となることを防止するために遮光壁61を
設ける形態も考えられる。この構成により、更に高い画
質のカラー画像表示装置の提供が可能となる。
As shown in FIG. 6, a light shielding wall 61 may be provided to prevent diffused light of the polymer dispersed liquid crystal from entering the adjacent elements between the optical modulation elements and causing crosstalk. Conceivable. With this configuration, it is possible to provide a color image display device with higher image quality.

【0030】また、図5に示したカラーフィルター5
1、図6に示した遮光壁61を同時に有するような形態
も考えられるのは説明するまでもない。
The color filter 5 shown in FIG.
1. It is needless to say that the light shielding wall 61 shown in FIG.

【0031】次に光学変調装置の他の実施の形態を図7
に示す。
Next, another embodiment of the optical modulation device is shown in FIG.
Shown in

【0032】図7において、図1と同符号のものは同様
の作用をするので説明は省略する。。図7の光学変調装
置20が図1のものと最も大きく異なっているのは、光
学変調被制御部としてTN型液晶を光学変調素子群21
に用いている点である。それにともない本実施の形態の
光学変調装置20は偏光板22を有している。
In FIG. 7, components having the same reference numerals as those in FIG. . The most significant difference between the optical modulation device 20 in FIG. 7 and the optical modulation device in FIG.
This is the point used for Accordingly, the optical modulation device 20 of the present embodiment has the polarizing plate 22.

【0033】次に、光学変調装置20を用いた反射型の
カラー画像表示装置の概略図を図8に示す。
Next, FIG. 8 is a schematic diagram of a reflection type color image display device using the optical modulation device 20.

【0034】図8において、図3と同符号のものは同様
の作用をするので説明は省略する。19は偏光ビームス
プリッターである。光学変調装置20は、偏光板22と
反射時に光線位相差がπ変化する反射板7を組み合わせ
て用いることで画像情報をもった色光の透過率を制御す
るシャッターの役割をする。但し、偏光板22の偏光軸
と液晶分子配列方向は一義的に決められるためここでの
説明は省略する。
In FIG. 8, components having the same reference numerals as those in FIG. 19 is a polarizing beam splitter. The optical modulation device 20 functions as a shutter that controls the transmittance of color light having image information by using a combination of the polarizing plate 22 and the reflecting plate 7 whose light beam phase difference changes by π when reflected. However, the polarization axis of the polarizing plate 22 and the alignment direction of the liquid crystal molecules are uniquely determined, and thus the description is omitted here.

【0035】このように光学変調装置を構成すること
で、光学変調被制御部に高分子分散型液晶を用いた時と
同様の効果が得られると同時に、TN型液晶を用いるこ
とでコントラストの高い画像表示装置を提供できる。
By configuring the optical modulation device in this manner, the same effect as when using the polymer-dispersed liquid crystal for the optical modulation controlled portion can be obtained, and at the same time, the use of the TN liquid crystal can provide a high contrast. An image display device can be provided.

【0036】また、TN型液晶以外に、ゲストホスト液
晶等その他の光学変調被制御部を用いても構わない。ま
た、図8中、偏光ビームスプリッター19の偏光分離精
度が充分でない場合には、コンデンサレンズ13と偏光
ビームスプリッター19の間に偏光板を1枚追加すれ
ば、更なるコントラストの向上が図れる。
In addition to the TN type liquid crystal, other optical modulation controlled parts such as a guest host liquid crystal may be used. Further, in FIG. 8, when the polarization separation accuracy of the polarization beam splitter 19 is not sufficient, if one polarizing plate is added between the condenser lens 13 and the polarization beam splitter 19, the contrast can be further improved.

【0037】図9から図13は、本発明の光学変調装置
を入射側から見た平面図であり、集光素子と光学変調素
子の配置の関係を示すものである。
FIGS. 9 to 13 are plan views of the optical modulation device according to the present invention as viewed from the incident side, and show the relationship between the arrangement of the light condensing element and the optical modulation element.

【0038】図9は、本発明の光学変調装置において、
集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光(図9中
アンダーバーの添えられた英字)をG色としたものであ
る。また、集光素子は光学変調素子の2辺に平行な方向
のレンズの屈折力が各々異なる形状をしており集光素子
A0に入射した光束は色分解素子S0に集光するものと
する。観測者である人間の目の被視感度はG色帯域で最
も高いことから、このように集光素子と光学変調素子を
配列することで、明るい画像を鑑賞することが可能とな
る。図9においては、光学変調素子の1素子形状を正方
形としたが、長方形であっても構わない。
FIG. 9 shows an optical modulator according to the present invention.
The light incident on the optical modulation element including the optical axis of the light condensing element (the letter with an underbar in FIG. 9) is G color. The light-collecting element has a shape in which the refractive power of the lens in the direction parallel to the two sides of the optical modulation element is different from each other, and the light beam incident on the light-collecting element A0 is condensed on the color separation element S0. Since the visibility of the human eye, which is the observer, is highest in the G color band, a bright image can be viewed by arranging the condensing elements and the optical modulation elements in this manner. In FIG. 9, one element shape of the optical modulation element is a square, but may be a rectangle.

【0039】図10は、本発明の光学変調装置におい
て、任意の1次元方向(図中、横方向)に並んだ集光素
子列の各集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光
(図10中アンダーバーの添えられた英字)を同一に
し、その入射光をB色とした場合、この集光素子列に隣
接した集光素子列への入射光を各々R色、G色としたも
のである。このように集光素子と光学変調素子を配列す
ることで、各色の全光学変調素子数が等しくなることか
らカラーバランスの調整容易な表示装置の提供が可能と
なる。
FIG. 10 shows an optical modulator according to the present invention in which the light is incident on the optical modulator including the optical axis of each of the light-collecting elements of a light-collecting element array arranged in any one-dimensional direction (horizontal direction in the figure). When the light (letters with an underbar in FIG. 10) is the same and the incident light is B color, the incident light to the light condensing element row adjacent to this light condensing element row is R color and G color, respectively. It was done. By arranging the light condensing elements and the optical modulation elements in this manner, the number of all optical modulation elements of each color becomes equal, so that it is possible to provide a display device in which the color balance can be easily adjusted.

【0040】図9、図10において光学変調素子の2次
元配列は、格子状に配列されているが、図11に示すよ
うな千鳥配列であっても同様の効果が得られる。
In FIGS. 9 and 10, the two-dimensional arrangement of the optical modulation elements is arranged in a lattice, but the same effect can be obtained even in a staggered arrangement as shown in FIG.

【0041】図12は、図9に示したものと同様に集光
素子の光軸を含む光学変調素子への入射光を全てG色と
したものであり、同時に任意の色分解合成素子の色分解
方向とは垂直な方向の隣接光学変調素子もG色とした物
である。このように集光素子と光学変調素子を配列する
ことで、バイナリー型回折格子がある1次元方向に連続
的な形状になることから形成が容易であり、低コスト化
が可能となる。また、図13に示すように集光素子をレ
ンチキュラーレンズとすることも可能である。この場
合、レンチキュラーレンズのパワーを持たない方向のブ
ラックマトリクス構造は除去できずに残ることになる
が、開口率を一定にしたままブラックマトリクスの構成
を変えることで、図12に示した例とほぼ同様の効果が
得られる。
FIG. 12 shows that all the light incident on the optical modulation element including the optical axis of the light condensing element is of G color, as in the case of FIG. Adjacent optical modulation elements in the direction perpendicular to the decomposition direction are also of the G color. By arranging the light condensing element and the optical modulation element in this way, the binary diffraction grating has a continuous shape in a one-dimensional direction, so that the formation is easy and the cost can be reduced. Further, as shown in FIG. 13, the light-collecting element can be a lenticular lens. In this case, the black matrix structure in the direction having no power of the lenticular lens cannot be removed and remains, but by changing the configuration of the black matrix while keeping the aperture ratio constant, almost the same as the example shown in FIG. Similar effects can be obtained.

【0042】図14は、透過型の光学変調装置30を表
す図である。反射型の光学変調装置10と同符号の構成
要素のものは同様の機能を有しているので説明を省略す
る。
FIG . 14 shows a transmission type optical modulator 30.
FIG. Components having the same reference numerals as those of the reflection-type optical modulation device 10 have the same functions, and thus description thereof will be omitted.

【0043】反射型の光学変調装置10と異なる点は、
集光素子群2と色分解合成素子群6が入射側と出射側に
1対で設けられている点である。したがって、出射側の
集光素子群2はコリメート素子として働き、入射側の色
分解合成素子群6は色分解のみ、出射側は色合成のみを
行う。
The difference from the reflection type optical modulator 10 is that
The point is that the light condensing element group 2 and the color separation / synthesis element group 6 are provided as a pair on the incident side and the output side. Therefore, the light-collecting element group 2 on the emission side functions as a collimating element, and the color-separation / synthesis element group 6 on the incidence side performs only color separation, and the emission side performs only color synthesis.

【0044】次に光学変調装置30の画像形成の動作に
ついて説明する。図1の場合と同様に、任意の集光素子
をA0、A0に隣接した集光素子をA+1、A−1、A
0の光軸(集光光束の中心線)を含む光学変調素子をT
0、T0に隣接した光学変調素子をT+1、T−1、A
0の光軸を含む入射側の色分解合成素子をS0、S0に
隣接した色分解合成素子をS+1、S−1、A0の光軸
を含む出射側の色分解合成素子をM0、M0に隣接した
色分解合成素子をM+1、M−1、A0の光軸を含む出
射側の集光素子をC0、C0に隣接した集光素子をC+
1、C−1とする。A0で集光された白色光束は色分解
合成素子S0を通過後、RGB帯域の3つの色光に色分
解され、光学変調素子T0、T+1、T−1に入射し光
学変調を受ける。光学変調素子T0によって変調を受け
たGの波長帯域の光は、色分解合成素子S+1によって
分解され光学変調素子T+1によって変調を受けたRの
波長帯域の光と、色分解合成素子S−1によって分解さ
れ光学変調素子T−1によって変調を受けたBの波長帯
域の光と、色分解合成素子M0において合成された後、
集光素子C0によって略平行光とされ出射する。
Next, the image forming operation of the optical modulation device 30 will be described. As in the case of FIG. 1, an arbitrary light-collecting element is A0, and light-collecting elements adjacent to A0 are A + 1, A-1, A
The optical modulation element including the optical axis of 0 (the center line of the converged light flux) is denoted by T
0, T + 1, T-1, A-1
The color separation / combination element on the incident side including the optical axis of 0 is S0, the color separation / combination element adjacent to S0 is S + 1, S-1, and the color separation / combination element on the output side including the optical axis of A0 is adjacent to M0 and M0. The light-collecting element on the emission side including the optical axes of M + 1, M-1, and A0 is C0, and the light-collecting element adjacent to C0 is C +.
1, C-1. After passing through the color separation / combination element S0, the white light beam condensed at A0 is color-separated into three color lights in the RGB band, enters the optical modulation elements T0, T + 1, and T-1 and undergoes optical modulation. The light in the G wavelength band modulated by the optical modulation element T0 is separated by the color separation / combination element S + 1 and modulated in the R wavelength band by the optical modulation element T + 1, and the light in the R wavelength band by the color separation / combination element S-1. After being decomposed and combined in the color separation / combination element M0 with the light in the B wavelength band modulated by the optical modulation element T-1,
The light is converted into substantially parallel light by the light condensing element C0 and emitted.

【0045】次に、光学変調装置30を用いた透過型の
カラー画像表示装置の概略図を図15に示す。
Next, a schematic diagram of a transmission type color image display device using the optical modulation device 30 is shown in FIG.

【0046】白色光源11から出射した光は、放物鏡1
2により略平行光にされ光学変調装置30に入射する。
光学変調装置30によりRGBの色光ごとの画像情報を
与えられた光は、コンデンサレンズ13、投射レンズ1
4を介して投射スクリーン16上に画像表示を行う。
The light emitted from the white light source 11 is
The light is converted into substantially parallel light by 2 and enters the optical modulation device 30.
The light provided with the image information for each of the RGB color lights by the optical modulation device 30 includes the condenser lens 13 and the projection lens 1.
An image is displayed on the projection screen 16 via the display 4.

【0047】RGB各色光の画像情報は光学変調装置3
0による光束の拡散度に依存している。図15のように
光軸上に開口を有するような絞りを用いる場合では、拡
散度の低い光束が投射レンズ絞り15を通過して投射ス
クリーン16に到達し、拡散度の高い光束は投射レンズ
絞り15に遮光され、投射スクリーン16に到達しな
い。すなわち、図15の画像表示装置では拡散度の低い
光束を画像表示に用いている。図15のような構成とは
逆に、光軸近傍の光束を遮光するような絞り形状である
場合は、拡散度の高い光束を画像表示に用いることにな
る。
The image information of each color light of RGB is transmitted to the optical modulator 3.
0 depends on the degree of diffusion of the light beam. In the case of using a stop having an aperture on the optical axis as shown in FIG. 15, a light beam having a low degree of diffusion passes through the projection lens stop 15 and reaches the projection screen 16, while a light beam having a high degree of diffusion is projected on the projection lens stop. 15 does not reach the projection screen 16. That is, in the image display device of FIG. 15, a light beam having a low degree of diffusion is used for image display. Contrary to the configuration shown in FIG. 15, when the aperture shape is to block the light beam near the optical axis, a light beam having a high degree of diffusion is used for image display.

【0048】図16は、図14の光学変調装置内の各色
光が分離した箇所に色補正用カラーフィルター51を設
けたものであり、図17は、図14の光学変調装置の各
光学変調素子間に遮光壁61を設けたものである。この
ように光学変調装置を構成することにより、高い画質の
画像表示装置の提供が可能となる。ちなみに、色補正用
カラーフィルター51の位置は、光学変調素子群1の前
面であっても構わない。
FIG. 16 shows a configuration in which a color correction color filter 51 is provided at a place where each color light is separated in the optical modulator of FIG. 14, and FIG. 17 shows each optical modulator of the optical modulator of FIG. A light shielding wall 61 is provided between them. By configuring the optical modulation device in this manner, it is possible to provide an image display device with high image quality. Incidentally, the position of the color correction color filter 51 may be on the front surface of the optical modulation element group 1.

【0049】このように構成することで、透過型のカラ
ー画像表示装置でも反射型と同様の効果を得ることがで
きる。
With this configuration, the same effect as that of the reflection type can be obtained even in the transmission type color image display device.

【0050】図15では、光学変調装置30を一枚だけ
用いたカラー画像表示装置を説明したが、更に明るい画
像を表示するために、光源11、放物鏡12、コンデン
サレンズ17、光学変調装置20からなる照明・光学変
調ユニットを2組用いて画像を完全に合成させるも挙
げられる。この例を図18に示す。
FIG. 15 illustrates a color image display device using only one optical modulation device 30. However, in order to display a brighter image, the light source 11, the parabolic mirror 12, the condenser lens 17, the optical modulation device 20 There is also an example in which images are completely synthesized by using two sets of illumination / optical modulation units composed of. This example is shown in FIG.

【0051】このように構成することにより、業務用等
の更に明るい画像表示が必要な装置を簡易な装置構成で
提供できる。
With this configuration, it is possible to provide a device that requires a brighter image display for business use or the like with a simple device configuration.

【0052】光学変調被制御部には、高分子分散型液晶
だけでなくTN型液晶も使用できる。その構成を図19
に示す。図19において、21はTN型液晶を光学変調
被制御部とした光学変調素子、22、23は互いに偏光
軸が直交した配置である偏光板である。
As the optical modulation controlled portion, not only a polymer dispersed liquid crystal but also a TN liquid crystal can be used. The structure is shown in FIG.
Shown in In FIG. 19, reference numeral 21 denotes an optical modulation element using a TN type liquid crystal as an optical modulation controlled part, and reference numerals 22 and 23 denote polarizing plates having polarization axes orthogonal to each other.

【0053】図20は、この光学変調装置を用いたカラ
ー画像表示装置の概略図である。図20のカラー画像表
示装置の光学系は、一般にケーラー照明系と呼ばれ、光
源の像を投射レンズの瞳上に結像し、光量ムラの少ない
光学系として知られている。光学変調装置40は、偏光
板22、23と組み合わせて用いることで画像情報をも
った色光の透過率を制御するシャッターの役割をする。
FIG. 20 is a schematic diagram of a color image display device using this optical modulation device. The optical system of the color image display device in FIG. 20 is generally called a Koehler illumination system, and is known as an optical system that forms an image of a light source on a pupil of a projection lens and has less unevenness in light amount. The optical modulation device 40 functions as a shutter that controls the transmittance of color light having image information when used in combination with the polarizing plates 22 and 23.

【0054】このように光学変調装置を構成すること
で、光学変調被制御部に高分子分散型液晶を用いた時と
同様の効果が得られると同時に、TN型液晶を用いるこ
とでコントラストの高い画像表示装置を提供できる。
By configuring the optical modulation device in this manner, the same effect as when using the polymer dispersion type liquid crystal for the optical modulation controlled portion can be obtained, and at the same time, by using the TN type liquid crystal, a high contrast can be obtained. An image display device can be provided.

【0055】また、TN型液晶以外に、ゲストホスト液
晶等その他の光学変調被制御部を用いても構わない。
In addition to the TN type liquid crystal, other optical modulation controlled parts such as a guest host liquid crystal may be used.

【0056】図21は、図19の光学変調装置のコリメ
ート素子としての機能を有する出射側の集光素子2を除
いたものである。このような構成にすることで、光学変
調装置50の出射光束はある広がりをもって出射する。
この場合、図19に示した光学変調装置40と比較する
と、投射レンズのFナンバーが一定の場合、多少スクリ
ーン照度が落ちることになる。しかしながら、光学変調
素子21の1画素のサイズdに対してガラス基板3の厚
みLが充分大きく、出射光束の広がり角はかなり小さい
ことから実用上それほど問題ではないと考えられる。こ
の構成により、光学部材を減らすことができるため調整
工程及び部品コストの削減が可能となる。
FIG. 21 shows the optical modulator of FIG. 19 from which the light-collecting element 2 on the emission side having a function as a collimating element is removed. With such a configuration, the light beam emitted from the optical modulator 50 exits with a certain spread.
In this case, as compared with the optical modulation device 40 shown in FIG. 19, when the F-number of the projection lens is constant, the screen illuminance slightly decreases. However, since the thickness L of the glass substrate 3 is sufficiently large with respect to the size d of one pixel of the optical modulation element 21 and the spread angle of the emitted light beam is considerably small, it is considered that there is not much problem in practical use. With this configuration, the number of optical members can be reduced, so that the adjustment process and the cost of parts can be reduced.

【0057】透過型の光学変調装置においても、集光素
子と光学変調素子の配置の関係は、図9から図13に示
したものと同じものが適用できる。
In the transmission type optical modulation device, the same arrangement as that shown in FIGS. 9 to 13 can be applied to the arrangement relationship between the condensing element and the optical modulation element.

【0058】図22は、本発明の他の実施の形態を表す
光学変調装置である。
FIG. 22 shows an optical modulator according to another embodiment of the present invention.

【0059】図22において、図1と同符号のものは同
様の機能を有するので説明は省略する。本実施の形態の
光学変調装置60には、平板マイクロレンズ8が透明基
板3と光学変調素子群1の間に挿入されている。この構
成により、集光素子A0に入射した白色光は、色分解合
成素子S0によってRGBの各波長帯域の色光に分解さ
れ、平板マイクロレンズ8で各色光の主光線が光学変調
素子T0、T−1、T+1に対してそれぞれ垂直になる
よう偏向を受け、光学変調素子T0、T−1、T+1に
入射して、反射板8で反射する。光学変調素子で変調を
受けた各色光は、逆の光路をたどり再び色分解合成素子
S0に入射して合成され、集光素子A0で平行光にされ
て光学変調装置60から出射する。すなわち、本実施の
形態の光学変調装置60は、1つの集光素子に対して3
つの各色成分の画素が対応している。
In FIG. 22, components having the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same functions, and therefore description thereof will be omitted. In the optical modulation device 60 of the present embodiment, a flat microlens 8 is inserted between the transparent substrate 3 and the optical modulation element group 1. With this configuration, the white light incident on the light condensing element A0 is separated by the color separation / combination element S0 into color light of each of the RGB wavelength bands, and the main light of each color light is converted by the flat microlens 8 into the optical modulation elements T0, T-. The light is deflected so as to be perpendicular to 1, T + 1, respectively, enters the optical modulation elements T0, T-1, T + 1, and is reflected by the reflector 8. Each color light modulated by the optical modulation element follows the reverse optical path, is incident again on the color separation / combination element S0, is combined, is converted into parallel light by the light condensing element A0, and exits from the optical modulation device 60. That is, the optical modulation device 60 of the present embodiment has three
The pixels of each of the three color components correspond to each other.

【0060】平板マイクロレンズ8は、図23に示すよ
うに透明基板3と同屈折率n0の基板をベースにし、T
−1、T+1に入出射するレンズ部のみの屈折率n1を
n0よりも高く形成している。本実施の形態においては
平板マイクロレンズを用いたが図24に示すような台形
レンズ、図25に示すようなレンチキュラーレンズでも
構わない。
As shown in FIG. 23, the flat microlens 8 is based on a substrate having the same refractive index n0 as the transparent substrate 3 and
The refractive index n1 of only the lens part that enters and exits −1 and T + 1 is formed higher than n0. In the present embodiment, a flat microlens is used, but a trapezoidal lens as shown in FIG. 24 or a lenticular lens as shown in FIG. 25 may be used.

【0061】光学変調装置60を用いたカラー画像表示
装置は、図3に示したものと同じものであるので説明は
省略する。
The color image display device using the optical modulation device 60 is the same as that shown in FIG.

【0062】光学変調装置をこのように構成すること
で、図1に示した光学変調装置10と同様の効果が得ら
れる。
By configuring the optical modulator in this way, the same effects as those of the optical modulator 10 shown in FIG. 1 can be obtained.

【0063】なお色分解合成素子6については詳述しな
かったが、図2に示したものと同様なものや、各色光の
出射方向が同じタイプのものが使用できる。本実施の形
態では後者を用いている。
Although the color separation / synthesis element 6 has not been described in detail, it is possible to use a color separation / synthesis element which is the same as that shown in FIG. In the present embodiment, the latter is used.

【0064】本実施の形態においても、上述までの実施
の形態と同様に色分解合成素子に1次元ブレーズド回折
格子を用いているが、色分解合成素子にホログラム等の
その他の色分解素子を用いても構わない。また、反射板
7は光学変調素子群1の配線部を形成する際に金属層で
同時に形成しても構わない。また、集光素子2を平板マ
イクロレンズとしても構わない。また、色分解素子群6
を集光素子群2あるいは透明基板3と一体で形成しても
構わない。
In this embodiment, a one-dimensional blazed diffraction grating is used for the color separation / synthesis element as in the above embodiments, but other color separation elements such as holograms are used for the color separation / synthesis element. It does not matter. Further, the reflection plate 7 may be formed simultaneously with a metal layer when forming the wiring portion of the optical modulation element group 1. Further, the light collecting element 2 may be a flat microlens. The color separation element group 6
May be formed integrally with the light-collecting element group 2 or the transparent substrate 3.

【0065】図26に示すようにカラーフィルター51
を、図27に示すように各光学変調素子の間に遮光壁6
1を設けることによって、高い画質の画像表示装置が提
供できる。
As shown in FIG. 26, the color filter 51
27, the light shielding wall 6 is provided between the optical modulation elements as shown in FIG.
By providing 1, a high-quality image display device can be provided.

【0066】また、図28に光学変調被制御部にTN型
液晶を用いた形態を示す。このような構成においても前
述までの実施の形態と同様の効果が得られる。
FIG. 28 shows an embodiment in which a TN type liquid crystal is used for the optical modulation controlled part. With such a configuration, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained.

【0067】カラー画像表示装置の構成は、図8に示し
たものと同じものであるので説明は省略する。また、本
実施の形態においては、光学変調被制御部としてTN液
晶を用いたがゲストホスト液晶等その他の光学変調被制
御部を用いても構わない。また、図8中偏光ビームスプ
リッター19の偏光分離精度が充分ではないため更にコ
ントラストの向上を図る場合にはコンデンサレンズ13
と偏光ビームスプリッター19の間に偏光板を1枚追加
してもよい。
The structure of the color image display device is the same as that shown in FIG. Further, in the present embodiment, the TN liquid crystal is used as the optical modulation controlled part, but another optical modulation controlled part such as a guest host liquid crystal may be used. In FIG. 8, since the polarization beam splitter 19 does not have sufficient polarization separation accuracy, the condenser lens 13 is used to further improve the contrast.
One polarizing plate may be added between the polarizing beam splitter 19 and the polarizing beam splitter 19.

【0068】図29から図32は、本実施の形態の光学
変調装置を入射側から見た平面図であり、集光素子と光
学変調素子の配置の関係を示している。
FIGS. 29 to 32 are plan views of the optical modulator according to the present embodiment as viewed from the incident side, and show the relationship between the arrangement of the light condensing element and the optical modulation element.

【0069】図29は、本発明の光学変調装置におい
て、集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光(図
29中アンダーバーの添えられた英字)をG色としたも
のである。同時に任意の色分解合成素子の色分解方向と
は垂直な方向の隣接光学変調素子もG色としたものであ
る。また、集光素子は光学変調素子の2辺に平行な方向
のレンズの屈折力が各々異なる形状をしており集光素子
A0に入射した光束は色分解素子S0に集光するものと
する。このように集光素子と光学変調素子を配列するこ
とで、バイナリー型回折格子がある一次元方向に連続的
な形状になることから形成が容易であり、低コスト化が
可能となる。
FIG. 29 shows the optical modulator of the present invention in which the light incident on the optical modulator including the optical axis of the light-collecting element (the letter with an underbar in FIG. 29) is colored G. At the same time, the adjacent optical modulation element in the direction perpendicular to the color separation direction of an arbitrary color separation / synthesis element is also set to G color. The light-collecting element has a shape in which the refractive power of the lens in the direction parallel to the two sides of the optical modulation element is different from each other, and the light beam incident on the light-collecting element A0 is condensed on the color separation element S0. By arranging the light condensing element and the optical modulation element in this manner, the binary diffraction grating has a continuous shape in a certain one-dimensional direction, so that the formation is easy and the cost can be reduced.

【0070】また、図30に示すように集光素子をレン
チキュラーレンズとすることも可能である。この場合、
レンチキュラーレンズのパワーを持たない方向のブラッ
クマトリクス構造は除去できずに残ることになるが、開
口率を一定にしたままブラックマトリクスの構成を変え
ることで図29に示した例とほぼ同様の効果が得られ
る。更に、光学変調素子の1素子形状を正方形とした
が、長方形であっても構わない。
Further, as shown in FIG. 30, the light-collecting element can be a lenticular lens. in this case,
Although the black matrix structure in the direction having no power of the lenticular lens cannot be removed and remains, by changing the configuration of the black matrix while keeping the aperture ratio constant, almost the same effect as the example shown in FIG. 29 can be obtained. can get. Further, although one element shape of the optical modulation element is a square, it may be a rectangle.

【0071】図31は、本発明の光学変調装置におい
て、集光素子の光軸を含む光学変調素子への入射光(図
31中アンダーバーの添えられた英字)をG色とし、集
光素子2の配置を千鳥配置にしたものである。このよう
に集光素子と光学変調素子を配列することでも、図29
に示したものと同様の効果が得られる。また、図31で
は、光学変調素子の2次元配列は、格子状に配列されて
いるが、図32に示すような千鳥配列であっても同様の
効果が得られる。
FIG. 31 shows that in the optical modulation device of the present invention, the light incident on the optical modulation element including the optical axis of the light collection element (the letter with an underbar in FIG. 31) is colored G and the light collection element 2 Are arranged in a staggered arrangement. By arranging the light condensing element and the optical modulation element in this manner, FIG.
The same effect as that shown in FIG. Further, in FIG. 31, the two-dimensional array of the optical modulation elements is arranged in a lattice, but the same effect can be obtained even in a staggered arrangement as shown in FIG.

【0072】図33に平板マイクロレンズ8を有する透
過型の光学変調装置を示す。光学変調素子T0、T0−
1、T0+1に入射するまでは図22に示した反射型の
光学変調素子60と同様なので説明は省略する。光学変
調素子T0、T0−1、T0+1によって変調され出射
した各色光は、出射側の平板マイクロレンズ8によって
光路を曲げられ回折格子M0に入射し、合成されて集光
素子B0から平行光となって出射する。
FIG . 33 shows a transparent lens having a flat microlens 8.
1 shows an over-shaped optical modulator. Optical modulation elements T0, T0-
1 and T0 + 1 are the same as the reflection type optical modulation element 60 shown in FIG. Each color light modulated and emitted by the optical modulation elements T0, T0-1 and T0 + 1 is bent into an optical path by the plane-side microlens 8 on the emission side, enters the diffraction grating M0, is synthesized, and becomes parallel light from the condensing element B0. Out.

【0073】カラー画像表示装置は、図4に示した形態
と同じであるので説明は省略する。
The color image display device is the same as that shown in FIG. 4 and will not be described.

【0074】図34に示すようにカラーフィルター51
を、図35に示すように各光学変調素子の間に遮光壁6
1を設けることによって、高い画質の画像表示装置が提
供できる。
As shown in FIG. 34, the color filter 51
And the light shielding wall 6 between the optical modulation elements as shown in FIG.
By providing 1, a high-quality image display device can be provided.

【0075】また、図36に光学変調被制御部にTN型
液晶を用いた形態を示す。このような構成においても前
述までの実施の形態と同様の効果が得られる。
FIG. 36 shows an embodiment in which a TN type liquid crystal is used for the optical modulation controlled portion. With such a configuration, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained.

【0076】カラー画像表示装置の構成は、図18に示
したものと同じものであるので説明は省略する。また、
本実施の形態においては、光学変調被制御部としてTN
型液晶を用いたがゲストホスト液晶等その他の光学変調
被制御部を用いても構わない。また、図18中偏光ビー
ムスプリッター19の偏光分離精度が充分ではないため
更にコントラストの向上を図る場合、コンデンサレンズ
13と偏光ビームスプリッター19の間に偏光板を1枚
追加してもよい。
The structure of the color image display device is the same as that shown in FIG. Also,
In the present embodiment, TN is used as the optical modulation controlled part.
Although a liquid crystal is used, other optical modulation controlled parts such as a guest host liquid crystal may be used. In order to further improve the contrast because the polarization splitting accuracy of the polarizing beam splitter 19 in FIG. 18 is not sufficient, one polarizing plate may be added between the condenser lens 13 and the polarizing beam splitter 19.

【0077】図37は、図36の光学変調装置のコリメ
ート素子としての機能を有する出射側の集光素子2を除
いたものである。このように構成することで、光学変調
装置100の出射光束はある広がりをもって出射する。
この場合、図36に示した光学変調装置90と比較する
と、投射レンズのFナンバーが一定の場合、多少スクリ
ーン照度が落ちることになる。しかしながら、光学変調
素子21の1画素のサイズdに対してガラス基板3の厚
みLは充分大きく、出射光束の広がり角はかなり小さい
ことから実用上それほど問題ではないと考えられる。こ
の構成により、光学部材を減らすことができるため調整
工程及び部品コストの削減が可能となる。
FIG. 37 shows the optical modulator of FIG. 36 from which the light-collecting element 2 on the emission side having a function as a collimating element is removed. With this configuration, the light beam emitted from the optical modulation device 100 exits with a certain spread.
In this case, when compared with the optical modulator 90 shown in FIG. 36, when the F-number of the projection lens is constant, the screen illuminance slightly decreases. However, since the thickness L of the glass substrate 3 is sufficiently large with respect to the size d of one pixel of the optical modulation element 21 and the spread angle of the emitted light beam is considerably small, it is considered that there is not much problem in practical use. With this configuration, the number of optical members can be reduced, so that the adjustment process and the cost of parts can be reduced.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光利用効率の良い、小型の光学変調装置が実現でき、本
発明の光学変調装置をカラー画像表示装置に用いれば、
画質のよい装置が装置サイズを大型化することなしに実
現できる。
As described above, according to the present invention,
With good light use efficiency, a small optical modulator can be realized, and if the optical modulator of the present invention is used for a color image display device,
A device with good image quality can be realized without increasing the size of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図2】回折格子の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a diffraction grating.

【図3】本発明のカラー画像表示装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a color image display device of the present invention.

【図4】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図5】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図6】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図7】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図8】本発明のカラー画像表示装置の概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a color image display device of the present invention.

【図9】集光素子と光学変調素子の配列の関係を示した
図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the arrangement of a light-collecting element and an optical modulation element.

【図10】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between the arrangement of a light condensing element and an optical modulation element.

【図11】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between arrangement of a light condensing element and an optical modulation element.

【図12】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between arrangement of a light condensing element and an optical modulation element.

【図13】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the arrangement of a light condensing element and an optical modulation element.

【図14】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 14 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図15】本発明のカラー画像表示装置の概略図であ
る。
FIG. 15 is a schematic diagram of a color image display device of the present invention .

【図16】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 16 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図17】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 17 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図18】本発明のカラー画像表示装置の概略図であ
る。
FIG. 18 is a schematic view of a color image display device of the present invention .

【図19】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 19 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図20】本発明のカラー画像表示装置の概略図であ
る。
FIG. 20 is a schematic view of a color image display device of the present invention .

【図21】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 21 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図22】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 22 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図23】平板マイクロレンズの拡大断面図である。FIG. 23 is an enlarged sectional view of a flat microlens.

【図24】平板マイクロレンズの拡大断面図である。FIG. 24 is an enlarged sectional view of a flat microlens.

【図25】平板マイクロレンズの拡大断面図である。FIG. 25 is an enlarged sectional view of a flat microlens.

【図26】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 26 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図27】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 27 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図28】本発明の反射型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 28 is a sectional view of a main part of a reflection type optical modulation device of the present invention.

【図29】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the arrangement of the light condensing element and the optical modulation element.

【図30】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the arrangement of a light-collecting element and an optical modulation element.

【図31】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 31 is a diagram showing the relationship between the arrangement of a light condensing element and an optical modulation element.

【図32】集光素子と光学変調素子の配置の関係を示し
た図である。
FIG. 32 is a diagram showing the relationship between the arrangement of the light condensing element and the optical modulation element.

【図33】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 33 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図34】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 34 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図35】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 35 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図36】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 36 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図37】本発明の透過型の光学変調装置の要部断面図
である。
FIG. 37 is a sectional view of a main part of a transmission type optical modulation device of the present invention .

【図38】従来の光学変調装置の要部断面図である。FIG. 38 is a sectional view of a main part of a conventional optical modulation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光学変調素子 2 集光素子 3 透明基板 4 遮光膜 6 回折格子 7 反射板 10 光学変調装置 11 白色光源 12 放物鏡 13 コンデンサーレンズ 14 投射レンズ 15 投射レンズ絞り 16 投射スクリーン 17 集光レンズ 18 ミラー 51 カラーフィルター 61 遮光壁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical modulation element 2 Condensing element 3 Transparent substrate 4 Light shielding film 6 Diffraction grating 7 Reflector 10 Optical modulation device 11 White light source 12 Parabolic mirror 13 Condenser lens 14 Projection lens 15 Projection lens stop 16 Projection screen 17 Condensing lens 18 Mirror 51 Color filter 61 shading wall

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−249318(JP,A) 特開 昭62−293223(JP,A) 特開 平7−49489(JP,A) 特開 平7−92316(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1335 - 1/1357 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-249318 (JP, A) JP-A-62-293223 (JP, A) JP-A-7-49489 (JP, A) JP-A-7-49 92316 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1335-1/1357

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 広波長帯域の光束を互いに波長帯域が異
なる複数の光束に分解する回折格子と、前記各波長帯域
の光束を画素毎に変調し、かつ反射板により反射させる
光学変調素子とを有する光学変調装置であって、 前記回折格子が1次元バイナリー回折格子であり、 前記回折格子が、前記光学変調素子によって変調され、
反射された前記各波長帯域の光束を合成し、前記光学変
調素子と前記回折格子とが一体的に形成されていること
を特徴とする光学変調装置。
1. A light beam of a wide wavelength band having a different wavelength band from each other.
A diffraction grating that decomposes into a plurality of light fluxes, and each of the wavelength bands
Is modulated for each pixel and reflected by the reflector
An optical modulation device having an optical modulation element, wherein the diffraction grating is a one-dimensional binary diffraction grating, and the diffraction grating is modulated by the optical modulation element;
An optical modulation device comprising: combining the reflected light fluxes of the respective wavelength bands; and forming the optical modulation element and the diffraction grating integrally.
【請求項2】 前記回折格子は、単位領域に前記広波長2. The diffraction grating according to claim 1, wherein the unit region has the wide wavelength
帯域の光束を分解する方向が異なり、異なる方向に出射The direction of decomposing the luminous flux in the band is different, and the light is emitted in different directions
した同一波長帯域の光束が入射する前記光学変調素子のOf the optical modulation element into which the light beam of the same wavelength band
共通の画素を有することを特徴とする請求項1記載の光The light according to claim 1, wherein the light has a common pixel.
学変調装置。Modulation device.
【請求項3】 前記共通の画素から出射する光束が、前3. A luminous flux emitted from the common pixel,
記回折格子の複数の単位領域に入射することを特徴とすIncident on a plurality of unit areas of the diffraction grating.
る請求項2記載の光学変調装置。The optical modulator according to claim 2.
【請求項4】(4) 広帯域の光を複数の収斂光束に変換するConverts broadband light into multiple convergent beams
集光素子群と、前記複数の収斂光束をそれぞれR,G,BのA light-condensing element group and the plurality of convergent light beams are respectively R, G, and B.
3色の光束に分解する回折格子と、前記R,G,Bの3色のA diffraction grating for decomposing the light into three colors of light, and three colors of R, G and B
光束を変調する複数の画素と前記R,G,Bの3色の光束をA plurality of pixels for modulating the light beam and the light beams of the three colors R, G, and B
反射する反射板とを備える光学変調素子とを有し、前記And an optical modulation element comprising a reflecting plate for reflecting,
回折格子が前記光学変調素子で変調及び反射された前記The diffraction grating is modulated and reflected by the optical modulation element.
R,G,Bの3色の光束を合成する光学変調装置であって、An optical modulator for synthesizing light beams of three colors of R, G, and B, 前記回折格子が1次元バイナリー型回折格子であって、The diffraction grating is a one-dimensional binary diffraction grating,
前記回折格子は前記集光素子群からの前記複数の光束のThe diffraction grating is provided for the plurality of light beams from the light-collecting element group.
それぞれに対応する色分解領域を有し、該複数の色分解A plurality of color separation areas each having a corresponding color separation area;
領域のうち色分解方向に関して隣り合う色分解領域は前Color separation areas that are adjacent to each other in the color separation direction
記Gの色の光束に対するRの色の光束とBの色の光束の分The light flux of R color and the light flux of B color for the light flux of G color
離方向が互いに逆であり、前記色分解領域の中央部に対The separation directions are opposite to each other, and the separation direction is opposite to the center of the color separation area.
応する位置に前記Gの色の画素が有り、前記隣り合う色There is a pixel of the G color at a corresponding position, and the adjacent color
分解領域同士の境界部に対応する位置に前記Rの色の画At the position corresponding to the boundary between the separation areas,
素または前記Bの色の画素が有り、前記色分解領域からThere is a pixel of the elementary color or the color of B, from the color separation area
のGの色の光束は前記Gの色の画素に入射して前記反射板The luminous flux of the color G is incident on the pixel of the color G and the reflection plate
で反射することで同じ前記色分解領域に入射し、前記隣Incident on the same color separation area,
り合う色分解領域のそれぞれからの前記Rの色の光束はThe luminous flux of the R color from each of the overlapping color separation areas is
互いに共通の前記Rの色の画素に入射して、前記反射板Incident on pixels of the R color common to each other,
で反射することにより隣の前記色分解領域に入射し、前Incident on the adjacent color separation area by reflection at
記隣り合う色分解領域のそれぞれからの前記Bの色の光Light of the color B from each of the adjacent color separation areas
束は互いに共通の前記Bの色の画素に入射して、前記反The bundle enters the pixels of the B color that are common to each other, and
射板で反射することにより隣の前記色分解領域に入射すBy being reflected by the firing plate, the light enters the adjacent color separation area.
ることを特徴とする光学変調装置。An optical modulation device, comprising:
【請求項5】(5) 広帯域の光を複数の収斂光束に変換するConverts broadband light into multiple convergent beams
集光素子群と、前記複数の収斂光束をそれぞれR,G,BのA light-condensing element group and the plurality of convergent light beams are respectively R, G, and B.
3色の光束に分解する第1の回折格子と、前記R,G,BのA first diffraction grating for decomposing the light into three color light beams;
3色の光束を変調する複数の画素を備える光学変調素子Optical modulation element having a plurality of pixels for modulating light beams of three colors
と、前記光学変調素子で変調された前記R,G,Bの3色のAnd the three colors R, G, and B modulated by the optical modulation element.
光束を合成する第2の回折格子とを有する光学変調装置Optical modulator having second diffraction grating for synthesizing light beam
であって、And 前記第1の回折格子が1次元バイナリー型回折格子であThe first diffraction grating is a one-dimensional binary diffraction grating
って、前記第1の回折格子は前記集光素子群からの前記Thus, the first diffraction grating is provided by the light condensing element group.
複数の収斂光束のそれぞれに対応する色分解領域を有It has a color separation area corresponding to each of a plurality of convergent light beams.
し、前記第1の回折格子の複数の色分解領域のうち色分And a color component of the plurality of color separation regions of the first diffraction grating.
解方向に関して隣り合う色分解領域は前記Gの色の光束The color separation area adjacent to the solution direction is the luminous flux of the G color.
に対する前記Rの色の光束と前記Bの色の光束の分離方向Separation direction of the light beam of the R color and the light beam of the B color with respect to
が互いに逆であり、前記光学変調素子は、前記色分解領Are opposite to each other, and the optical modulation element
域の中央部に対応する位置にGの色の画素を有し、前記Having a pixel of G color at a position corresponding to the center of the area,
隣り合う色分解領域同士の境界部に対応する位置にRのR is positioned at the position corresponding to the boundary between adjacent color separation areas.
色の画素またはBの色の画素を有し、Color pixels or B color pixels, 前記色分解領域からの前記Gの色の光束は前記Gの色の画The luminous flux of the G color from the color separation area is an image of the G color.
素に入射し、前記隣り合う2つの色分解領域それぞれかIncident on the element, and each of the two adjacent color separation areas
らの前記Rの色の光束は互いに共通の前記Rの画素に入射The light beams of the R colors are incident on the R pixels common to each other.
し、前記隣り合う2つの色分解領域それぞれからの前記And from each of the two adjacent color separation areas
Bの色の光束は互いに共通の前記Bの画素に入射し、The luminous flux of the B color is incident on the B pixel common to each other, 前記第2の回折格子は前記第1の回折格子の前記複数のThe second diffraction grating is a plurality of the first diffraction gratings.
色分解領域のそれぞれに対応する位置に色合成領域を有There is a color composition area at the position corresponding to each of the color separation areas.
し、And 前記色合成領域に、前記Gの色の画素から出射した前記GIn the color synthesis area, the G emitted from the pixel of the G color
の色の光束と、前記Gの色の画素を前記色分解方向に関The luminous flux of the color G and the pixel of the color G with respect to the color separation direction.
して挟む位置にある前記Rの色の画素と前記Bの色の画素The R color pixel and the B color pixel
から出射した前記Rの色の光束と前記Bの色の光束とが入The light flux of the R color and the light flux of the B color emitted from
射して合成されることを特徴とする光学変調装置。An optical modulator characterized by being projected and combined.
【請求項6】 前記広波長帯域の光束、または前記所定
の波長帯域に分解された光束を集光して前記光学変調素
子の各画素に収斂光を入射させる集光手段を有すること
を特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の光学変
調装置。
6. A light condensing means for converging the light beam in the wide wavelength band or the light beam decomposed into the predetermined wavelength band and causing convergent light to enter each pixel of the optical modulation element. the optical modulator of claim 1 to 3 any one of claims to.
【請求項7】 前記集光手段と、前記回折格子又は前記
第1の回折格子の単位領域を対にしたことを特徴とする
請求項4乃至6いずれか1項記載の光学変調装置。
7. The optical modulation device according to claim 4 , wherein a unit area of the light condensing unit and the diffraction grating or the first diffraction grating is paired.
【請求項8】 前記回折格子又は前記第1の回折格子に8. The method according to claim 1, wherein the diffraction grating or the first diffraction grating is
よって所定の波長帯域に光束が分解された位置にカラーTherefore, the color is placed at the position where the luminous flux is
フィルターを有することを特徴とする請求項1乃至7い8. A filter according to claim 1, further comprising a filter.
ずれか1項記載の光学変調装置。The optical modulator according to claim 1.
【請求項9】 前記光学変調素子は、高分子分散型液晶9. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the optical modulation element is a polymer-dispersed liquid crystal.
であることを特徴とする請求項1乃至8いずれか1項記9. The method according to claim 1, wherein:
載の光学変調装置。Optical modulator.
【請求項10】 前記光学変調素子の画素間に遮光壁を10. A light-shielding wall is provided between pixels of the optical modulation element.
有することを特徴とする請求項9記載の光学変調装置。The optical modulation device according to claim 9, comprising:
【請求項11】 前記光学変調素子は、TN型液晶であ11. The optical modulation element is a TN type liquid crystal.
ることを特徴とする請求項1乃至8いずれか1項記載のThe method according to any one of claims 1 to 8, wherein
光学変調装置。Optical modulator.
【請求項12】 請求項1乃至11いずれか1項記載の12. The method according to claim 1, wherein
光学変調装置を用いてカラー画像を表示することを特徴Displaying a color image using an optical modulator
とするカラー画像表示装置。Color image display device.
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