(57)【要約】【課題】解像度を犠牲にすることなく、ブラックマトリックスを回折現象を利用して効率的に消去して、滑らかな画像を達成すること【解決手段】ブラックマトリックスによって形成される開口領域像７３Ｐは、位相格子パターンを直進する０次回折像に対応している。また、位相格子パターンで回折される±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１は、開口領域像７３Ｐの四隅の方向に所定量だけ変位した位置に投射される。この結果、開口領域像７３Ｐの周囲のブラックマトリックス領域像７１Ｐを完全に埋めるようなシームレスな映像が達成され、しかも、隣接する開口領域像７３Ｐすなわち投射される隣接画素間でにじみが生じることを完全に防止できる。【選択図】    図５
2004205636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射画像を形成すべく２次元格子状に配列された複数の略矩形の画素領域と、当該画素領域の間を覆うブラックマトリックス領域とを有する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子から当該空間光変調素子の光軸方向に関して所定距離だけ離間して配置されるとともに、前記画素領域からの１次回折光を、当該画素領域の周囲を均等に含んで前記空間光変調素子上に隙間なく繰り返し配列される矩形の周期領域の角に対応する前記ブラックマトリックス領域上の芯点の投射点を含む領域に入射させる位相回折格子素子と
を備える投射装置。
【請求項２】
前記位相回折格子素子は、前記周期領域の一対の第１及び第２の対角方向に略平行な方向にそれぞれ周期的に繰り返される格子パターンを有することを特徴とする請求項１記載の投射装置。
【請求項３】
前記１次回折光の外縁が前記ブラックマトリックス領域上の前記芯点の投射点に入射することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか記載の投射装置。
【請求項４】
前記１次回折光の外縁が前記ブラックマトリックス領域上の前記芯点の投射点よりも外側に入射することを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか記載の投射装置。
【請求項５】
前記空間光変調素子を照明する光源をさらに備え、前記格子パターンの周期及び深さは、前記光源のピーク波長に合わせて設定されることを特徴とする請求項２記載の投射装置。
【請求項６】
前記空間光変調素子を複数備え、各空間光変調素子からの投射光を合成して射出する光合成部材を備え、前記位相回折格子素子は、前記合波部材の入射面及び射出面のいずれか一方側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか記載の投射装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間光変調素子の像を位相回折格子素子を用いて投射する投射装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】
従来、同心円状の回折パターンが形成された回折格子を、所定の遮断周波数を有するローパスフィルタをとして光学系中に配置することにより、所望の像ボケを生じさせた撮像装置等の光学系が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００２】
また、液晶表示パネル等を用いた画像表示装置において、光学的ローパスフィルタとして働く碁盤目状の位相回折格子の格子周期、デューティ比等を設計パラメータとすることによって、位相回折格子を最適化するというものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
さらに、液晶表示パネル等を用いた画像表示装置において、光学的ローパスフィルタの一方向における最初の極小値の最初の標本化周波数が、画素配列によって定まる標本化周波数の２つの基本周波数ベクトルによって定められ、光学的ローパスフィルタの他方向における最初の極小値の最初の標本化周波数が、標本化周波数ベクトルの差によって定められるものが存在する（例えば、特許文献３等参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭４９−２０１０５号公報
【特許文献２】
特開平５−３０７１７４号公報
【特許文献３】
特開平８−１２２７０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１例のように同心円状の回折格子を用いる場合には、回折光が画素の周囲に均等に広がることになるので、隣接する画素間で回折光の重なり（分解の低下）を低減しようとすると、矩形の画素の隅の部分に対応するブラックマトリックスの奥の部分に十分な回折光が入射しない。これでは、ブラックマトリックスを十分に消すことができず、解像度を犠牲にすることなく滑らかな画像を達成することができない。
【０００６】
また、碁盤目状の位相回折格子の格子周期等を調節する場合も、画素の配列方向に回折光を発生させることになるので、ブラックマトリックスの奥の部分に十分な回折光を入射させることができない。つまり、ブラックマトリックスを十分に消すことができず、解像度を犠牲にすることなく滑らかな画像を達成することができない。
【０００７】
さらに、光学的ローパスフィルタの標本化周波数を画素配列の基本周波数ベクトルによって定める方法は、カラーフィルタの配列によって生じる像のざらつき低減を目的とするものであり、この場合もブラックマトリックスの奥の部分に十分な回折光を入射させることができない。よって、ブラックマトリックスを十分に消すことができず、解像度を犠牲にすることなく滑らかな画像を達成することができない。
【０００８】
そこで、本発明は、解像度を犠牲にすることなく、ブラックマトリックスを効率的に消去し、滑らかな画像を達成することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る投射装置は、投射画像を形成すべく２次元格子状に配列された複数の略矩形の画素領域と、当該画素領域の間を覆うブラックマトリックス領域とを有する空間光変調素子と、前記空間光変調素子から当該空間光変調素子の光軸方向に関して所定距離だけ離間して配置されるとともに、前記画素領域から１次回折光を、当該画素領域の周囲を均等に含んで前記空間光変調素子上に隙間なく繰り返し配列される矩形の周期領域の角に対応する前記ブラックマトリックス領域上の芯点の投射点を含む領域に入射させる位相回折格子素子とを備える。
【００１０】
上記投射装置では、位相回折格子素子が前記画素領域からの１次回折光を前記ブラックマトリックス領域上の芯点の投射点を含む領域に入射させるので、ブラックマトリックスの投影領域の奥部分まで十分な回折光を入射させることができ、ブラックマトリックスを見かけ上消去した滑らかな画像を投射することができる。
【００１１】
上記投射装置の具体的な態様では、前記位相回折格子素子が、前記周期領域の一対の第１及び第２の対角方向に略平行な方向にそれぞれ周期的に繰り返される格子パターンを有する。この場合、各画素領域からの１次回折光によって、ブラックマトリックスの投影領域の全体に亘って効率よく照明することができる。
【００１２】
また、上記投射装置の別の具体的な態様では、前記１次回折光の外縁が前記ブラックマトリックス領域上の前記芯点の投射点に入射する。この場合、隣接する画素領域との間でにじみが生じることを完全に防止でき、高い分解能の画像を提供することができる。
【００１３】
また、上記投射装置のさらに別の具体的な態様では、前記１次回折光の外縁が前記ブラックマトリックス領域上の前記芯点の投射点よりも外側（つまり、対向する隣接画素側）に入射する。この場合、ブラックマトリックスの投影領域を十分な照度で照明することができ、ブラックマトリックスを確実に目立たないものとすることができる。
【００１４】
また、上記投射装置のさらに別の具体的な態様では、前記空間光変調素子を照明する光源をさらに備え、前記格子パターンの周期及び深さは、前記光源のピーク波長に合わせて設定される。この場合、照明光の波長に対応して１次回折光の射出方向を調節することができるので、きれいなカラー画像を投射することができる。
【００１５】
また、上記投射装置のさらに別の具体的な態様では、前記空間光変調素子を複数備え、各空間光変調素子からの投射光を合成して射出する光合成部材を備え、前記位相回折格子素子は、前記合波部材の入射面及び射出面のいずれか一方側に配置される。この場合、単一の空間光変調素子を用いてカラー画像を投射する場合のような画素配列に起因するノイズの発生及び画像の劣化を防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る投射装置の構造を説明する図である。この投射装置、すなわちプロジェクタ１０は、照明装置２０と、色分割変調光学系３０と、投射レンズ４０とを備える。
【００１７】
照明装置２０は、光源、コリメート用の凹面鏡、フライアイ型インテグレータ等を備える。このうち光源は、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等からなり、Ｒ、Ｇ、及びＢの各色に対応する波長の光を発生する。
【００１８】
色分割変調光学系３０は、色分解用の第１及び第２ダイクロイックミラー３１、３２と、それぞれが空間光変調素子である３つのライトバルブ３４ａ〜３４ｃと、光合成部材であるクロスダイクロイックプリズム３７とを備える。照明装置２０から射出された照明光は、まず第１ダイクロイックミラー３１に入射する。第１ダイクロイックミラー３１で反射された第１色（具体的には、色Ｒ）の光は、反射ミラーＭ１を経て第１ライトバルブ３４ａに入射する。第１ダイクロイックミラー３１を透過するが第２ダイクロイックミラー３２で反射された第２色（具体的には、色Ｂ）の光は、第２ライトバルブ３４ｂに入射する。両ダイクロイックミラー３１、３２を透過した第３色（具体的には、色Ｇ）の光は、反射ミラーＭ２、Ｍ３を経た後に第３ライトバルブ３４ｃに入射する。各ライトバルブ３４ａ〜３４ｃにそれぞれ入射した３色の光は、これらでそれぞれ変調された後、それぞれの後方に近接して配置された位相回折格子素子である第１〜第３回折素子３５ａ、３５ｂ、３５ｃにそれぞれ入射する。各回折素子３５ａ、３５ｂ、３５ｃを通過した各色の光は、合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム３７で合成されて、その一側面から射出する。クロスダイクロイックプリズム３７から射出した合成光は、像光として、投射レンズ４０に入射してプロジェクタ１０外部に設けたスクリーン５０に適当な拡大率で投影される。なお、図示を省略しているが、ダイクロイックミラー３１、３２や反射ミラーＭ１〜Ｍ３の周辺には、ビーム整形等の目的でフィールドレンズ等が配置されている。さらに、各ライトバルブ３４ａ〜３４ｃの周辺の適所には、偏光板が配置されている。
【００１９】
図２は、図１に示す第１ライトバルブ３４ａ及び第１回折素子３５ａの一部を切り出した斜視図である。第１ライトバルブ３４ａと第１回折素子３５ａは、実際には第１ライトバルブ３４ａの一面側に第１回折素子３５ａを設けた一体の部材として作製される。この一体型部材６０は、入射側の防塵透明プレート６１と射出側の防塵透明プレート６２とを両側にしたサンドイッチ構造を有し、入射側の防塵透明プレート６１の内側には、透明電極等を形成した対向基板６３が形成され、射出側の防塵透明プレート６２の内側には、ＴＦＴや透明電極等を形成したＴＦＴ基板６４が形成されている。両基板６３、６４の間には、遮蔽用のブラックマトリックス層６５と表示用の液晶層６６とが挟まれている。そして、射出側の防塵透明プレート６２の表面には、四角形の凹部６８ａを市松模様状に配置した矩形型の位相格子パターン６８が形成されている。なお、防塵透明プレート６１とＴＦＴ基板６３との間に偏光フィルタ層を配置することができ、防塵透明プレート６２と対向基板６４との間にも偏光フィルタ層を配置することができる。
【００２０】
射出側の防塵透明プレート６２は、回折現象を利用してブラックマトリックスがスクリーン５０に投影されることを防止するためのものである。この防塵透明プレート６２は、一体型部材６０の作製前に予め回折パターンを形成したものとして準備される。具体的には、平板ガラスの外側面にフォトリソグラフィでレジストを市松模様状にパターニングしてマスクを形成し、ＣＨＦ３等のフッ素系ガスを用いたＲＩＥ法によるエッチングにより、凹凸の位相格子パターン６８を形成する。以上のようにして位相格子パターン６８を設けた防塵透明プレート６２は、その後のパネル組立、すなわち一体型部材６０の組立に供される。なお、位相格子パターン６８は、フッ酸によるウェットエッチによっても形成することができる。さらに、平板ガラスの上に光学エポキシ樹脂を塗布し、位相回折格子パターンを反転したパターンを有する型を型押しし、型押し後の光学エポキシ樹脂を紫外光等で適宜硬化させることによっても位相格子パターン６８を形成することができる。なお、防塵透明プレート６２は、平板ガラスを加熱して一方の表面に適当な型をスタンプすることによっても形成することができる。さらに、位相格子パターン６８は、防塵透明プレート６２に貼り付けるタイプのものとすることもできる。この場合、例えばホットプレス製法で位相格子パターンを形成したパターンシートを適当なサイズに切り出し、防塵透明プレート６２の射出面側に貼り付ける。
【００２１】
なお、位相格子パターン６８に塵等が付着することを防止するため、位相格子パターン６８を低屈折率の透明樹脂等でコートすることもできる。この場合、位相格子パターン６８の本体側は、例えば屈折率１．５６の光学エポキシ高屈折率樹脂で形成され、コーティングは、例えば屈折率１．３８の光学エポキシ低屈折率樹脂で形成される。
【００２２】
図３は、図２の一体型部材６０に組み込まれるブラックマトリックス層６５の平面図である。ブラックマトリックス層６５は、一定の幅を有する直交格子状のブラックマトリックス領域７１と、ブラックマトリックス領域７１の隙間として２次元的に配列される多数の開口領域７３とを備える。ここで、開口領域７３は、図２の液晶層６６によって透過光を変調する部分であり、投射画像を形成する画素領域となっている。この開口領域７３は、矩形の周期領域１７３の中央に配置されている。周期領域１７３は、開口領域７３を周囲に均等に拡張した仮想的な区画であり、ブラックマトリックス層６５の面に沿って隙間なく繰り返し配列される。
【００２３】
周期領域１７３の角（頂点）は、ブラックマトリックス領域７１の芯点ＣＰに対応しており、ブラックマトリックス領域７１の最も奥の部分となっている。この芯点ＣＰは、後に詳述するが、画素領域である開口領域７３の回折像を適宜スクリーン５０上に形成することによって、スクリーン５０上にブラックマトリックス領域７１の鮮明な像が形成されることを防止する際に重要になる概念である。
【００２４】
周期領域１７３の一対の対角方向Ｐ、Ｑは、図２に示す一体型部材６０を構成する防塵透明プレート６２の射出面に設けた位相格子パターン６８による回折方向を示す。すなわち、位相格子パターン６８は、周期領域１７３に関する一対の対角方向Ｐ、Ｑに一定周期で繰返される回折構造となっている。
【００２５】
図４は、図３のブラックマトリックス層６５をスクリーン５０に投影した状態を示す図である。図３のブラックマトリックス領域７１はブラックマトリックス領域像７１Ｐに対応し、開口領域７３は開口領域像７３Ｐに対応し、周期領域１７３は周期領域像１７３Ｐに対応する。ここで、開口領域像７３Ｐは開口領域７３の０次回折像に対応する。そして、本実施形態では、開口領域７３によって形成される一対の＋１次回折像ＤＰ１の頂点（外縁の角）を、それぞれ周期領域像１７３Ｐの芯点ＣＰ’に一致するように入射させる。さらに、開口領域７３によって形成される一対の−１次回折像ＤＰ１の頂点（外縁の角）を、それぞれ周期領域像１７３Ｐの芯点ＣＰ’に一致するように入射させる。これにより、周期領域像１７３Ｐの矩形領域をちょうど過不足なく埋めるように４つの１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１を配置することができる。
【００２６】
図５は、図２の一体型部材６０よってスクリーン５０上に形成される投影像を示す図である。ブラックマトリックス層６５や液晶層６６によって形成される開口領域像７３Ｐは、位相格子パターン６８を直進する０次回折像に対応している。また、位相格子パターン６８で回折される±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１は、開口領域像７３Ｐの四隅の方向に所定量だけ変位した位置に投射される。この結果、開口領域像７３Ｐの周囲のブラックマトリックス領域像７１Ｐを完全に埋めるようなシームレスな映像が達成され、しかも、隣接する開口領域像７３Ｐすなわち投射される隣接画素間で、画素に滲みが生じることを完全に防止できる。
【００２７】
図６は、位相格子パターン６８の断面構造を概念的に説明する断面図である。位相格子パターン６８のピッチをｄ１とすると、入射角αと回折角βの関係は、入射光の波長をλとして次式で表される。
【００２８】
ｍλ＝ｄ１（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）        ｍ：次数      （式１）
ここで、１次回折光を利用することから、
λ＝±ｄ１（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）
であり、回折方位に関してある角度差Δθだけ異なる一対の光線を一方を直進させ、他方を回折させて同一位置に入射させたい場合、
ｄ１＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎ（α−Δθ））
となる。ブラックマトリックス層６５を射出する光束がほぼ平行光であるとすると、α≒０゜であり、
ｄ１≒λ／ｓｉｎΔθ  （式２）
となる。ここで、ブラックマトリックス層６５と位相格子パターン６８との間隔をＬとし、上記一対の光線に対応する角度差Δθに相当する距離をＳとする。この場合、１次回折像を０次像から移動させたい距離Ｓは、ブラックマトリックス層６５上の換算で
Ｓ＝Ｌ×Δθ
で与えられる。よって、
Ｓ≒（λ×Ｌ）／ｄ１      （式３）
となる。つまり、位相格子パターン６８の両方向Ｐ、Ｑ（図３参照）に関するピッチｄ１を適宜調節することにより、図４及び図５にも示すように、位相格子パターン６８での回折によって形成される±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１を開口領域像７３Ｐの四隅の方向に所望量変位させた位置に入射させることができる。具体的な実施例では、位相格子パターン６８のピッチｄ１を４００〜７００μｍとした。
【００２９】
一方、位相格子パターン６８の最適深さｄ２は、位相格子パターン６８の屈折率をｎとして、
ｄ２＝λ／（２（ｎ−１））      （式４）
で与えられる。この場合、特定の透過波長λに対して理論上７０％程度の１次回折光を取り出すことができる。
【００３０】
なお、図示を省略するが、図１の第２ライトバルブ３４ｂ及び第２回折素子３５ｂも、図２等に示す一体型部材６０と同様の構造を有する。さらに、第３ライトバルブ３４ｃ及び第３回折素子３５ｃも、図２等に示す一体型部材６０と同様の構造を有する。第２及び第３ライトバルブ３４ｂ、３４ｃについても、それぞれの色に応じて、位相格子パターン６８のピッチを適宜調節することにより、図５の場合と同様に±１次回折像をブラックマトリックス領域像に入射させることができるので、輝度ドットのないシームレスな画像を形成することができる。
【００３１】
図７は、照明装置２０用の光源ランプの分光スペクトルの一例を示す。この場合、光源ランプとして高圧水銀ランプを使用している。グラフからも明らかなように、高圧水銀ランプは、特有の輝線スペクトルを有しており、使用する輝線スペクトルのピーク波長すなわち、第１〜第３ライトバルブ３４ａ〜３４ｃにそれぞれ入射させるＲ、Ｂ、Ｇの各色の基準波長に基づいて、±１次回折像の形成位置を適切なものとすることができる。これにより、得られた画像は色ズレ等のない高品質のものとなる。具体的な実施例では、色Ｒとして、ダイクロイックミラー３１のバンドパス波長域における光量積分値の中央波長６５０ｎｍを用い、色Ｇとして、高圧水銀ランプのＧピークである５５０ｎｍを用い、色Ｂとして、高圧水銀ランプの最大ピークである４４０ｎｍを用いた。この際、Ｒ、Ｂ、Ｇの各色に対応する第１〜第３回折素子３５ａ、３５ｂ、３５ｃのピッチは、それぞれ３２４μｍ、１８５μｍ、及び２５５μｍとした。また、各格子の最適深さをそれぞれ０．７６１μｍ、０．４３５μｍ、及び０．５９８μｍと算出して各回折素子３５ａ、３５ｂ、３５ｃを作製した。実際に投影された画像は、ブラックマトリックスの存在を感じさせないシームレスなものであった。
【００３２】
〔第２実施形態〕
図８は、第２実施形態に係る投射装置の構造を説明する図である。この投射装置は、図１に示す第１形態のプロジェクタ１０を変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３３】
この場合、各ライトバルブ３４ａ〜３４ｃに近接して３つの回折素子を配置する代わりに、クロスダイクロイックプリズム３７の射出面側に、回折素子１３５を配置する。
【００３４】
図９(ａ)は、図８に示すクロスダイクロイックプリズム３７及び回折素子１３５の構造を説明する斜視図である。クロスダイクロイックプリズム３７と回折素子１３５は、実際にはクロスダイクロイックプリズム３７の射出面に回折素子１３５を形成した一体の部材として作製される。回折素子１３５は、これに形成した回折パターン１３５ａによる回折現象を利用してブラックマトリックスがスクリーン５０に投影されることを防止する。
【００３５】
図９(ｂ)は、図９(ａ)に示す回折素子１３５のＡＡ矢視の部分断面図である。この回折素子１３５は、第１及び第２回折層９１、９２からなる。各回折層９１、９２には、図３に示す一対の対角方向Ｐ、Ｑに対応する一対の交差する方向に繰返される正弦波型の回折パターンが形成されている。
【００３６】
図９(ｂ)に示す回折素子１３５の製造方法について説明すると、まずクロスダイクロイックプリズム３７の射出面上に光学エポキシ高屈折率樹脂（ｎ＝１．５６）を適量塗布し、スキージを用いて紙面にほぼ垂直な方向に延びる正弦波状の凹凸を形成し、これを紫外光によって硬化して下側高屈折率層９１ａとする。次に、下側高屈折率層９１ａ上に光学エポキシ低屈折率樹脂（ｎ＝１．３８）を適量塗布し、平坦スキージを用いて表面を平坦化し、これを紫外光によって硬化して下側低屈折率層９１ｂとする。その後、下側低屈折率層９１ｂ上に光学エポキシ高屈折率樹脂を適量塗布し、スキージを用いて紙面横方向に延びる正弦波状の凹凸を形成し、紫外光によって硬化して上側高屈折率層９２ａとする。最後に、上側高屈折率層９１ａ上に光学エポキシ低屈折率樹脂を適量塗布し、表面を平坦化し、これを紫外光によって硬化して上側低屈折率層９２ｂとする。以上において、高屈折率樹脂は、形状維持のため適度な粘度を有することが望ましく、７０００ｃｐｓ〜２５０００ｃｐｓ程度の粘度とする。また、低屈折率樹脂は、平坦化のため低粘度であることが望ましく、３００ｃｐｓ〜６０００ｃｐｓ程度の粘度とする。なお、下側低屈折率層９１ｂや上側低屈折率層９２ｂは、スピンコート、スプレーコート等によっても形成することができる。
【００３７】
図９(ｂ)に示す回折素子１３５は、図２に示す防塵透明プレート６２や位相格子パターン６８と同様の平板に置き換えることができる。この場合、位相格子パターン６８を設けた平板状素子をクロスダイクロイックプリズム３７の射出面上に貼り付ける。なお、ホットプレス製法で位相格子パターンを形成したパターンシートを適当なサイズに切り出し、クロスダイクロイックプリズム３７の射出面側に貼り付けることもできる。
【００３８】
以上説明した投射装置によっても、図５の場合と同様に、回折素子１３５によって形成される開口領域像７３Ｐの±１次回折像をスクリーン５０上のブラックマトリックス領域像７１Ｐに入射させることができる。これにより、ブラックマトリックスを完全に埋めるようなシームレスな映像が達成され、投射される隣接画素間でにじみが生じることを完全に防止できる。なお、正弦波状の回折素子１３５を用いていることから、この場合０次光と±１次光とをほぼ１：１の強度比で分割することができる。
【００３９】
具体的な実施例では、光源ランプとして高圧水銀ランプを使用した。また、Ｒ、Ｂ、Ｇの各色は、６５０ｎｍ、４４０ｎｍ、５５０ｎｍを中心波長とした。この際、回折素子１３５の格子ピッチを、可視光の略中心波長である５５０ｎｍを基準として５０２４μｍとし、回折素子１３５の格子深さを０．５９８μｍとした。実際に投影された画像は、画素の重なり状態において第１実施形態の場合に劣るものの、輝度ドットのないシームレスなものであった。
【００４０】
〔第３実施形態〕
図１０は、第３実施形態に係る投射装置による投射像を説明する図である。この投射装置は、図１や図８に示すプロジェクタ１０を変形したものである。
【００４１】
この場合、ブラックマトリックス領域や画素領域の寸法比が図３等に示すものとは異なっている。図１、８等に例示されるライトバルブ３４ａ〜３４ｃを投射する際、開口領域像２７３Ｐの±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１は、開口領域像２７３Ｐの四隅の方向に所定の設計量だけ変位した位置に投影される。この結果、開口領域像２７３Ｐの周囲のブラックマトリックス領域像２７１Ｐを完全に埋めるようなシームレスな映像が達成される。この場合、±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１の外縁がブラックマトリックス領域像２７１Ｐの芯点ＣＰ’よりも外側に入射するので、隣接画素の±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１がブラックマトリックスを重畳的に照明することになるが、中央の開口領域像２７３Ｐの部分は、重複なく一様に照明されることになる。
【００４２】
〔第４実施形態〕
図１１は、第４実施形態に係る投射装置による投射像を説明する図である。この投射装置は、図１や図８に示すプロジェクタ１０を変形したものである。
【００４３】
この場合、ブラックマトリックス領域や画素領域の寸法比が図３等に示すものとは異なっている。図１等に例示されるライトバルブ３４ａ〜３４ｃを投射した開口領域像３７３Ｐの±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１は、開口領域像３７３Ｐの四隅の方向に所定量だけ変位した位置に投影される。この結果、開口領域像３７３Ｐの周囲のブラックマトリックス領域像３７１Ｐを完全に埋めるようなシームレスな映像が達成される。この場合、±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１の外縁がブラックマトリックス領域像３７１Ｐの芯点ＣＰ’に入射するが、単一画素からの±１次回折像ＤＰ１、ＤＭ１がブラックマトリックスと中央の開口領域像３７３Ｐの部分とを重畳的に照明することになる。
【００４４】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、位相格子パターン６８の配置場所は、第１ライトバルブ３４ａの射出面に限らず、クロスダイクロイックプリズム３７の入射面とすることができる。さらに、第１ライトバルブ３４ａのクロスダイクロイックプリズム３７側に別体で偏光フィルタが配置されている場合、この偏光フィルタに貼り付けるようにして位相格子パターンを形成することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、位相格子パターンとして、矩形や正弦波のパターンを用いているが、ブレーズ型、台形型、三角型等の各種回折パターンを用いて１次回折光を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクタの構造を示す図である。
【図２】回折素子の一部構造を説明する斜視図である。
【図３】ブラックマトリックス層の平面図である。
【図４】ブラックマトリックス層を投影した状態を示す図である。
【図５】スクリーン上に形成される投影像を示す図である。
【図６】位相格子パターンの断面構造を説明する断面図である。
【図７】照明装置用の光源ランプの分光スペクトルの一例を示す。
【図８】第２実施形態に係る投射装置の構造を説明する図である。
【図９】(ａ)、（ｂ）は、回折素子等の構造を説明する図である。
【図１０】第３実施形態に係る投射装置による投射像を示す。
【図１１】第４実施形態に係る投射装置による投射像を示す。
【符号の説明】
１０  プロジェクタ
２０  照明装置
３０  色分割変調光学系
３４ａ〜３４ｃ  ライトバルブ
３５ａ〜３５ｃ  回折素子
３７  クロスダイクロイックプリズム
４０  投射レンズ
６０  一体型部材
６１，６２  防塵透明プレート
６５  ブラックマトリックス層
６６  液晶層
６８  位相格子パターン
７１  ブラックマトリックス領域
７１Ｐ  ブラックマトリックス領域像
７３  開口領域
７３Ｐ  開口領域像
ＣＰ、ＣＰ’  芯点
ＤＰ１、ＤＭ１  １次回折像
【図１】
2004205636.tif 000003
【図２】
2004205636.tif 000004
【図３】
2004205636.tif 000005
【図４】
2004205636.tif 000006
【図５】
2004205636.tif 000007
【図６】
2004205636.tif 000008
【図７】
2004205636.tif 000009
【図８】
2004205636.tif 000010
【図９】
2004205636.tif 000011
【図１０】
2004205636.tif 000012
【図１１】
2004205636.tif 000013