(57)【要約】【課題】観察者がブラックマトリックス等の遮光部を認識することなく、スムーズな画質を得ることができる空間光変調装置及びプロジェクタを提供すること。【解決手段】入射光を画像信号に応じて変調して射出する空間光変調装置１１０Ｒと、空間光変調装置１１０Ｒの射出側に設けられているプリズム群２１０とを有し、空間光変調装置１１０Ｒは行列状に配列されている複数の画素部である開口部２３０と、その間に設けられているブラックマトリックス部２２０とを有する。プリズム群２１０は、少なくとも屈折面２１２を備えるプリズム素子２１１からなる。一の開口部２３０からの光は、少なくとも一部のプリズム群２１０に入射する。そして、プリズム群２１０から所定距離Ｌだけ離れたスクリーン１１６において、開口部像２３０Ｐをブラックマトリックス部像２２０Ｐ上へ導くような屈折面の向き、及び傾斜角度θを有する。【選択図】        図１
2004318071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を画像信号に応じて変調して射出する変調部と、
前記変調部の射出側に設けられ、前記変調部からの光を屈折する屈折部とを有する空間光変調装置であって、
前記変調部は、行列状に配列されている複数の画素部と、前記複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部とを有し、
前記屈折部は、少なくとも屈折面を備えるプリズム素子からなるプリズム群を有し、
前記複数の画素部のうち一の前記画素部からの光は、前記複数のプリズム群のうちの少なくとも一部の前記プリズム群に入射し、
前記屈折面は、前記屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、前記画素部の投影像を前記遮光部の投影像上へ導くような前記屈折面の向き、及び前記屈折面と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、を有することを特徴とする空間光変調装置。
【請求項２】
前記プリズム群のうちの一の前記プリズム素子が占める面積を単位面積としたとき、前記屈折面の面積と前記単位面積との比は、前記画素部の前記投影像の光強度に対応することを特徴とする請求項１に記載の空間光変調装置。
【請求項３】
前記画素部は略矩形形状であり、
前記遮光部は所定幅の帯状部が格子状に配列された形状であり、
前記屈折部の前記プリズム群は、多角錐形状のプリズム素子から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空間光変調装置。
【請求項４】
前記屈折部の前記プリズム群は、略四角錐形状のプリズム素子から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の空間光変調装置。
【請求項５】
前記画素部は略矩形形状であり、
前記遮光部は所定幅の帯状部が格子状に配列された形状であり、
前記屈折部の前記プリズム群は、第１の方向における断面形状が略台形形状であり、前記第１の方向に略直交する第２の方向に長手方向を有する２組のプリズム素子からなり、  前記２組のプリズム素子は、それぞれ前記長手方向どうしが略直交するように設けられ、
前記台形形状の斜面は前記屈折面に対応することを特徴とする請求項１又は２に記載の空間光変調装置。
【請求項６】
前記屈折部は、前記画素部が形成されている面に略平行な平坦部をさらに有し、
前記画素部からの光のうち前記平坦部を透過又は反射した光は、略直進して前記投影像を形成することを特徴とする請求項３、４又は５に記載の空間光変調装置。
【請求項７】
前記プリズム素子は、前記格子状に配列された前記遮光部の投影像の中心線の交点と、前記画素部の前記投影像の一の角部とが略一致するような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することを特徴とする請求項４、５又は６に記載の空間光変調装置。
【請求項８】
前記プリズム素子は、前記遮光部の前記投影像上において、隣接する前記画素部の前記投影像どうしの少なくとも一部が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することを特徴とする請求項４、５又は６に記載の空間光変調装置。
【請求項９】
前記プリズム素子は、前記遮光部の前記投影像上において、隣接する前記画素部の前記投影像どうしの略全体の領域が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することを特徴とする請求項４、５又は６に記載の空間光変調装置。
【請求項１０】
前記投影面における前記平坦部からの光の強度の総和をＰＷ０、
前記投影面における前記屈折面を経由した光の強度の総和をＰＷ１とそれぞれしたとき、
ＰＷ０≧ＰＷ１
を満足することを特徴とする請求項４、５又は６に記載の空間光変調装置。
【請求項１１】
前記投影面において、前記平坦部からの光により形成される前記画素部の投影像の強度分布の第１のピーク値は、前記屈折面を経由した光により形成される前記画素部の投影像の強度分布の第２のピーク値よりも大きく、第１のピーク値と第２のピーク値との間の領域は所定の強度分布曲線に応じた光強度であることを特徴とする請求項１０に記載の空間光変調装置。
【請求項１２】
第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給する光源部と、
前記第１色光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置と、
前記第２色光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置と、
前記第３色光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置と、
前記第１色光用空間光変調装置、前記第２色光用空間光変調装置、及び前記第３色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とを合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写レンズとを有し、
前記第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とは、請求項１〜１１の何れか一項に記載の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１３】
前記第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とが、それぞれ前記屈折部を有していることを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
前記色合成光学系の入射側又は射出側に前記屈折部が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクタ。
【請求項１５】
さらに、前記光源部から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離する色分離光学系を有することを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調装置及びプロジェクタ、特に、液晶空間光変調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、液晶パネル（液晶表示装置）、ＣＲＴ表示装置、プラズマディスプレイ装置等のドットマトリックス画像表示装置が多く用いられている。ドットマトリックス画像表示装置は、二次元的に周期的に配列された多数の画素によって画像を表現する。この時、この周期的配列構造に起因する、いわゆるサンプリングノイズが発生し、画質が劣化する（画像がざらついて見える）現象がみられる。そして、画質が劣化する現象を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２２７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドットマトリックス画像表示装置においては、画素と画素との間に領域は、不要光を低減するためにブラックマトリックスと呼ばれる遮光部が設けられている。近年、画像表示装置の使用態様として、大画面を比較的近距離から観察する場合が多くなってきている。このため、観察者がブラックマトリックスの像を認識してしまう場合がある。このように、従来のドットマトリックス画像表示装置は、ブラックマトリックスの像のため、スムーズさの少ない画像、又はざらつきを有する画像等のように画質が劣化するという問題点を有している。上述の特許文献１では、ブラックマトリックスの像に起因する画質の劣化を低減することは困難である。
【０００５】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、観察者がブラックマトリックス等の遮光部の像を認識することなく、スムーズな画質を得ることができる空間光変調装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、入射光を画像信号に応じて変調して射出する変調部と、前記変調部の射出側に設けられ、前記変調部からの光を屈折する屈折部とを有する空間光変調装置であって、前記変調部は、行列状に配列されている複数の画素部と、前記複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部とを有し、前記屈折部は、少なくとも屈折面を備えるプリズム素子からなるプリズム群を有し、前記複数の画素部のうち一の前記画素部からの光は、前記複数のプリズム群のうちの少なくとも一部の前記プリズム群に入射し、前記屈折面は、前記屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、前記画素部の投影像を前記遮光部の投影像上へ導くような前記屈折面の向き、及び前記屈折面と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、を有することを特徴とする空間光変調装置を提供できる。
【０００７】
これにより、一の画素部からの光はプリズム群に入射する。プリズム群に入射した光は、プリズム素子の屈折面で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、屈折面の向き、及び屈折面と基準面とのなす角度に応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ（屈折角）とを制御できる。本発明では、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、屈折された光が形成する画素部の投影像が、遮光部の投影像上へ導かれるように構成されている。この結果、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像が形成される。従って、投影面において、観察者が遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム群のうちの一の前記プリズム素子が占める面積を単位面積としたとき、前記屈折面の面積と前記単位面積との比は、前期画素部の前記投影像の光強度に対応することが望ましい。一の画素部からの光は、例えば、円錐形状の発散光となって複数のプリズム素子からなるプリズム群に入射する。ここで、円錐形状の発散光のうち、一のプリズム素子へ入射する光を考える。一のプリズム素子の領域面積を基準となる単位面積とする。特定の屈折面の面積を単位面積で除した値、即ち面積比は、単位面積の入射した光量と、特定の屈折面で屈折された光量との比に対応する。これにより、屈折面の面積を適宜設定することにより、屈折面で屈折される光量を制御できる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記画素部は略矩形形状であり、前記遮光部は所定幅の帯状部が格子状に配列された形状であり、前記屈折部の前記プリズム群は、多角錐形状のプリズム素子から構成されていることが望ましい。一般のドットマトリックス画像表示装置では、矩形形状の画素部が縦横の行列状に配置されている。そして、隣接する画素部どうしの間の領域にブラックマトリックス部等の遮光部が設けられている。ここで、プリズム素子を多角錐形状とすると、屈折面の向きを様々な向きにすることができる。このため、画素部の投影像を様々な方向へ形成することができる。また、屈折面の角度、面積も任意に設定できる。この結果、画素部の投影像の位置、光量も制御できる。なお、「多角錐形状」とは、底面が多角形をなす錐体形状に加えて、錐体の頂角部近傍に平面部を有する形状等も含むものをいう。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記屈折部の前記プリズム群は、略四角錐形状のプリズム素子から構成されていることが望ましい。プリズム素子を四角錐形状とすることで、画素部の投影像をプリズム素子の底辺に対して直交する方向へ形成することができる。このため、画素部が矩形形状の場合に、より効率的に遮光部の投影像に対して画素部の投影像を重畳的に形成できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、画素部は略矩形形状であり、遮光部は所定幅の帯状部が格子状に配列された形状であり、屈折部の前記プリズム群は、第１の方向における断面形状が略台形形状であり、第１の方向に略直交する第２の方向に長手方向を有する２組のプリズム素子からなり、２組のプリズム素子は、それぞれの長手方向どうしが略直交するように設けられ、台形形状の斜面は屈折面に対応していることが望ましい。プリズム素子の第１の方向における断面形状は略台形形状である。台形形状の斜面は、屈折面として作用する。このため、斜面で屈折した光による画素部の投影像を、プリズム素子の長手方向に対して直交する方向へ形成することができる。本態様では、さらに２組のプリズム素子の長手方向どうしが略直交するように構成されている。これにより、画素部が矩形形状の場合に、より効率的に画素部の周辺の遮光部の投影像に対して画素部の投影像を重畳的に形成できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記屈折部は、前記画素部が形成されている面に略平行な平坦部をさらに有し、前記画素部からの光のうち前記平坦部を透過又は反射した光は、略直進して前記投影像を形成することが望ましい。画素部からの光のうち、プリズム素子の屈折面に入射した光は、屈折面の向き、角度、及び面積に応じて屈折される。ここで、屈折面の一部が画素部が形成されている面に略平行な平坦部の場合、平坦部に入射した光は、屈折されることなく、そのまま直進して透過する。以下、適宜本明細書において、平坦部を直進、透過した光で形成された画素部の投影像を「直接透過像」とし、プリズムを透過し屈折した光で形成された画素部の投映像を「屈折透過像」という。画素部の直接透過像を形成することで、本来の画素部の投影像に加えて、光路を屈折された画素部の投影像を形成できる。
【００１３】
ここでプリズム素子の大きさは、空間変調素子上に配置された遮光部のある点から光の進行方向の前方において照明光、又は投射レンズのＦナンバーで定義される呑み込み角内に一つ以上の面積比に割り振られたプリズム素子を配置することにより、直接透過像と屈折透過像の面積で割り振られた光量比で構成された画素が得られる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム素子は、前記前記格子状に配列された前記遮光部像の中心線の交点と、前記画素部の前記投影像の一の角部とが略一致するような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することが望ましい。これにより、遮光部の投影像の全ての領域において、画素部の投影像を重畳的に形成できる。このため、スムーズな画質の画像を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム素子は、前記遮光部の投影像上において、隣接する前記画素部の前記投影像どうしの少なくとも一部が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することが望ましい。これにより、隣接する画素部どうし、例えば第１の画素部と第１の画素部に隣接する第２の画素部との投影像が重複して形成される領域では、第１の画素部と第２の画素部との画像情報に基づいて新たな第３の画素部の投影像を形成できる。この結果、投影する画素数の密度を向上できる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム素子は、前記遮光部の投影像上において、隣接する前記画素部の前記投影像どうしの略全体の領域が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することが望ましい。これにより、隣接する画素部どうし、例えば第１の画素部と第１の画素部に隣接する第２の画素部との投影像が略一致し、重複して形成される。この結果、さらに効率的に、第１の画素部と第２の画素部との画像情報に基づいて新たな第３の画素部の投影像を形成できる。この結果、投影する画素数の密度を向上できる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影面における平坦部からの光の強度の総和をＰＷ０、投影面における前記屈折面を経由した光の強度の総和をＰＷ１とそれぞれしたとき、
ＰＷ０≧ＰＷ１
を満足することが望ましい。直接透過像の光強度の総和は、平坦部の面積に対応する。また、屈折透過像の光強度の総和は、屈折面の面積に対応する。投影面において、屈折透過像は、直接透過像の周辺に形成される。ここで、１つの画素部に着目したとき、屈折透過像の光強度の総和が、直接透過像の光強度の総和よりも大きくなってしまうと、観察者は、例えばゴーストのような二重の画像のように認識してしまうことがある。このため、投写像の画質が劣化してしまう。これに対して、本態様では、ＰＷ０≧ＰＷ１を満足するように構成されている。このため、観察者は、本来の画素部の投影像である直接透過像の周辺に遮光部を認識することなく、かつシームレス、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。また、本態様では、好ましくは、ＰＷ０＞ＰＷ１を満足することが望ましい。さらに好ましくは、ＰＷ０＞０．９×ＰＷ１を満足することが望ましい。これにより、さらにシームレスでざらつき感を低減できる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、投影面において、平坦部からの光により形成される画素部の投影像の強度分布の第１のピーク値は、屈折面を経由した光により形成される画素部の投影像の強度分布の第２のピーク値よりも大きく、第１のピーク値と第２のピーク値との間の領域は所定の強度分布曲線に応じた光強度であることが望ましい。これにより、観察者は、直接透過像と隣接する直接透過像との間の領域に適度な光強度分布を認識する。このため、観察者は、遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感が低減され、かつ見かけ上高解像な像を観察できる。
【００１９】
また、本発明によれば、第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給する光源部と、前記第１色光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置と、前記第１色光用空間光変調装置、前記第２色光用空間光変調装置、及び前記第３色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とを合成する色合成光学系と、前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写レンズとを有し、第１色光用空間光変調装置と、第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とは、上述の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタを提供できる。ここで、後述する色分離光学系を有していない場合は、光源部として、第１色光、第２色光、第３色光をそれぞれ供給する発光ダイオード、半導体レーザ等の固体発光素子を用いることができる。
【００２０】
これにより、スクリーンに投写された画像において、遮光部の投写像の領域に重畳的に画素部の投写像が形成される。従って、スクリーンにおいて、観察者が遮光部の像を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、第１色光用空間光変調装置と、第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とが、それぞれ前記屈折部を有していることが望ましい。光が屈折面で屈折する角度は、光の波長に依存している。例えば、同一の屈折面に異なる波長領域の複数の光が入射すると、波長領域ごとに屈折する角度が異なる。本態様では、第１色光用空間光変調装置と、第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とが、それぞれ前記屈折部を有している。これにより、各色光の波長に適した屈折面の角度を設定できる。この結果、画素部の投写像を、所定の位置に正確に形成できる。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記色合成光学系の入射側又は射出側に前記屈折部が設けられていることが望ましい。各色光用空間光変調装置ごとに屈折部を設ける代わりに、クロスダイクロイックプリズム等の色合成光学系の入射側又は射出側に一つの屈折部を設けることもできる。これにより、屈折部が１つで済むため、構成が簡単になり、製造費用も低減できる。以上プリズム素子の配置位置について２例を示したが、ブラックマトリックス形成層位置から結像スクリーンまたは、直視者の視覚結像点の間に配置することで同様な効果を得られる事を確認している。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様によれば、さらに前記光源部から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離する色分離光学系を有することが好ましい。例えば、光源部は、超高圧水銀ランプ等のように、第１色光と第２色光と第３色光とすべての波長領域の光を供給する場合がある。本態様では、この場合において、色分離光学系で光源部からの光を、第１色光と、第２色光と、第３色光とに分離して各色光を画像信号に応じて変調できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
（プロジェクタ全体説明）
初めに図１を参照して、本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成を説明する。次に、図２以降を参照して、本実施例の特徴的な構成を説明する。まず、図１において、光源部である超高圧水銀ランプ１０１は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第２色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。インテグレータ１０４は、超高圧水銀ランプ１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
【００２６】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ/２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。液晶パネル１２０Ｒの詳細な構成については後述する。λ/２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ/２位相差板１２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００２７】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、ガラス板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２２Ｒから射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２８】
次に、Ｇ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。液晶パネル１２０Ｇの詳細に関しては後述する。
【００２９】
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｇに入射する。液晶パネル１２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００３０】
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、第３色光であるＢ光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
【００３１】
なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ/２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００３２】
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０1から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００３３】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｒ光、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｂ光、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投写する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００３４】
なお、上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｓ偏光光となるように設定される。また、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム１１２において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過するＧ光をｐ偏光光としている。
【００３５】
（液晶パネルの構成）
次に、図２を用いて液晶パネルの詳細について説明する。図１で説明したプロジェクタ１００では、３つの液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを備えている。これら３つの液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本的構成は同一である。このため、液晶パネル１２０Ｒを代表例にして以後の説明を行う。
【００３６】
図２は液晶パネル１２０Ｒの斜視断面図である。超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光は、図２の下側から液晶パネル１２０Ｒに入射し、上側からスクリーン１１６の方向へ射出する。入射側防塵透明プレート２０１の内側には、透明電極等を有する対向基板２０２が形成されている。また、射出側防塵透明プレート２０６の内側にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や透明電極等を有するＴＦＴ基板２０５が形成されている。そして、対向基板２０２とＴＦＴ基板２０５とを対向させて、入射側防塵透明プレート２０１と射出側防塵透明プレート２０６とを貼り合わせる。対向基板２０２とＴＦＴ基板２０５との間には、画像表示のための液晶層２０４が封入されている。また、液晶層２０４の入射光側には遮光のためのブラックマトリックス形成層２０３が設けられている。
【００３７】
射出側防塵透明プレート２０６の射出側表面には複数のプリズム素子２１１からなるプリズム群２１０が形成されている。プリズム群２１０の構成及び作用の詳細については後述する。なお、図１で示した構成では、第１偏光板１２１Ｒ、第２偏光板１２２Ｒを、液晶パネル１２０Ｒに対して別体に設けている。しかし、これに代えて、入射側防塵用透明プレート２０１と対向基板２０２との間、射出側防塵透明プレート２０６とＴＦＴ基板２０５との間などにも偏光板を設けることもできる。さらに、プリズム群２１０は、第２偏光板１２２Ｒに形成すること、又はクロスダイクロイックプリズム１１２のＲ光の入射面に形成することの何れでもよい。
【００３８】
（画素部に対応する開口部の構成）
図３は、ブラックマトリックス形成層２０３の平面図である。遮光部であるブラックマトリックス部２２０は、超高圧水銀ランプ１０１から入射したＲ光を遮光することにより、スクリーン１１６側へ射出しない。ブラックマトリックス部２２０は、所定幅Ｗ１、Ｗ２を有し、直交する方向に格子状に形成されている。また、ブラックマトリックス部２２０に囲まれている矩形状の領域は開口部２３０を形成する。開口部２３０は、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光を通過させる。開口部２３０を透過するＲ光は、図２に示したように対向基板２０２と、液晶層２０４と、ＴＦＴ基板２０５とを透過する。そして、Ｒ光は画像信号に応じて液晶層２０４において偏光成分が変調される。このように、投写された画像における画素部を形成するのは、開口部２３０と、液晶層２０４と、ＴＦＴ基板２０５とを透過して変調を受けた光である。この光は、開口部２３０を透過する光であるので、開口部２３０の位置、大きさと、画素部の位置、大きさとはそれぞれ対応している。また、帯状のブラックマトリックス部２２０の中心線ＣＬを一点鎖線で示す。以下、説明の便宜のため、中心線ＣＬで囲まれた図中太線で示す領域を周期領域２４０という。図からも明らかなように、隣接する周期領域２４０は、隙間なく周期的に繰り返して配列している。
【００３９】
（開口部の投写像）
図４は、従来技術のプロジェクタによりスクリーン１１６に投写された画像を拡大して示すものである。帯状のブラックマトリックス部像２２０に囲まれて開口部像２３０Ｐが投写されている。また、周期領域２４０に対応して、図４において太線で囲まれている周期領域像２４０Ｐが投写される。さらに、中心線像ＣＬＰどうしが交わる位置を交点ＣＰとする。なお、本実施例を含めて以下全ての実施例の説明において、投写レンズ１１４によりスクリーン１１６に投写された像を用いて説明する。ここで、第１光用空間光変調装置１１０Ｒ自体を取り出して考えた場合は、投写レンズ１１４は介在しない。この場合は、屈折部であるプリズム群２１０から所定距離だけ離れた仮想的な投影面に投影された投影像として扱うことができる。プロジェクタ１００による投写像と、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ単体による投影像とは、像倍率が異なるだけで実質的に同一のものである。このため、以下、スクリーン１１６に投写された投写像を例に説明を行う。
【００４０】
（プリズム群と開口部との位置関係）
図５は、ブラックマトリックス形成層２０３と、屈折部であるプリズム群２１０との関係を示す断面図である。ここで、理解を容易にするため、ブラックマトリックス形成層２０３と、プリズム群２１０とを除く他の構成部の図示を省略する。一の画素部に対応する開口部２３０を透過したＲ光は、円錐形状の発散光となって進行する。そして、このＲ光は、プリズム群２１０のうち、少なくとも一部のプリズム群２１０に入射する。プリズム群２１０は、少なくとも屈折面２１２と、平坦部２１３とを備えるプリズム素子２１１から構成されている。平坦部２１３は、画素部に対応する開口部２３０が形成されている面２３０ａに略平行な面である。複数のプリズム素子２１１が一定周期で規則的に配列されてプリズム群２１０を構成する。
【００４１】
図６−１、６−２、６−３は、開口部２３０とプリズム群２１０との位置関係を示す平面図である。各プリズム素子２１１は、図６−３に示すように、略正方形状をしている。そして、図６−１で示すブラックマトリックス形成層２０３の中心線ＣＬの方向に対して、図６−２に示すように各プリズム素子２１１の辺部２１１ａに沿った方向とが略４５°をなすように構成されている。上述したように、一の開口部２３０を透過した光は、複数のプリズム素子２１１からなる一部のプリズム群２１０へ入射する。
【００４２】
（屈折角度、屈折方向の説明）
次に、上記構成により、開口部２３０を透過した光が、屈折される角度量について図７を参照して説明する。図７は、屈折部であるプリズム群２１０近傍を拡大して示す図である。プリズム群２１０とスクリーン１１６との間の媒質（例えば空気）は屈折率ｎ１、プリズム群２１０を構成する部材は屈折率ｎ２を有する場合を考える。また、屈折面２１２は、平坦部２１３を延長した基準面２１３ａに対して角度θとなるように形成されている。以下、角度θを傾斜角度という。
【００４３】
簡単のため、開口部２３０からの光のうち平行光について説明する。平坦部２１３に入射する光線は、平坦部２１３に対して垂直に入射する。このため、平坦部２１３で屈折作用を受けることなく、そのまま直進してスクリーン１１６上に投写像を形成する。これに対して、屈折面２１２に入射した光は、以下に示す条件式を満足するように屈折される。
【００４４】
ｎ１・ｓｉｎβ＝ｎ２・ｓｉｎα
ここで、角度αは屈折面２１２の法線Ｎを基準とする入射角度、角度βは射出角度である。
【００４５】
また、プリズム群２１０と距離Ｌだけ離れたスクリーン１１６において、直進した光の位置と屈折された光の位置と距離Ｓは、次式で表される。
【００４６】
Ｓ＝Ｌ×Δβ
Δβ＝β−α
このように、屈折面２１２のプリズム傾斜角度θを制御することで、スクリーン１１６における開口部像２３０Ｐの移動量である距離Ｓを任意に設定することができる。
【００４７】
さらに、図７から明らかなように、光線ＬＬ２が屈折される方向は屈折面２１２の向きに依存している。換言すると、開口部２３０に対して屈折面２１２の向きを制御することで、スクリーン１１６において開口部像２３０Ｐを形成する方向を任意に設定できる。
【００４８】
（屈折面の面積比）
図６−３に戻って、正方形のプリズム素子２１１の一辺は長さＬａ、平坦部２１３の一辺は長さＬｂを有するものとする。プリズム群２１０のうち一のプリズム素子２１１が占める面積Ｌａ×Ｌａを単位面積とする。平坦部２１３は面積ＦＳ＝Ｌｂ×Ｌｂを有する。また、４つの屈折面２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄは各々面積Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を有する。ここで、平坦部２１３を透過して直進した光の光量は、単位面積に占める平坦部２１３の面積ＦＳに対応する。同様に、４つの屈折面２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄで屈折される光の総光量は、単位面積に占める屈折面２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄの総面積Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４に対応する。ここで、４つの屈折面２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄの面積Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はそれぞれ略等しい大きさとすると、総面積Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＝４×Ｐ１となる。換言すると、平坦部２１３又は屈折面２１２の面積を制御することで、スクリーン１１６においてプリズム素子２１０を直進又は屈折した光の光量を任意に設定できる。
【００４９】
スクリーン１１６での光量を考慮すると、平坦部２１３を透過して直進した投写像（直接透過像）の光量と、屈折面２１２で屈折された投写像の光量とが等しいことが望ましい。例えば、長さＬａ＝１．０、長さＬｂ＝０．７０７とすると、プリズム素子２１１の単位面積は１．０（＝１．０×１．０）、平坦部２１３の面積ＦＳは０．５（＝０．７０７×０．７０７）となる。また、それぞれ等しい面積を有する４つの屈折面２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄを合計した総面積（４×Ｐ１）は０．５（＝１．０−０．５）である。このようして、平坦部２１３を透過して直進した光の光量と、４つの屈折面２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄで屈折した光の総光量とを等しくすることができる。
【００５０】
（投写像の内容）
上述した構成の液晶パネル１２０Ｒを用いた場合に、スクリーン１１６に投写されるＲ光による投写像について図８−１〜８−４を参照して説明する。図８−１は、スクリーン１１６における一つの周期領域像２４０Ｐを示す。プリズム素子２１１の平坦部２１３に略垂直入射した光は、平坦部２１３で屈折作用を受けずに直進する。直進した光は、スクリーン１１６で、周期領域２４０Ｐの中央部に開口部像（直接透過像）２３０Ｐを形成する。
【００５１】
次に、プリズム素子２１０の屈折面２１２ａに入射した光を考える。屈折面２１２ａに入射した光は、屈折面２１２ａの向き、傾斜角度θ、面積Ｐ１にそれぞれ対応した屈折方向、屈折量、屈折光量でもって屈折作用を受ける。上述のように、プリズム素子２１１の辺部２１１ａに沿った方向とブラックマトリックス形成層２０３の中心線ＣＬの方向が略４５°をなすように構成されている。このため、例えば、屈折面２１２ａで屈折された光は、図８−１で示すように、開口部像（直接透過像）２３０Ｐから矢印方向に上述した距離Ｓだけ離れた位置に開口部像２３０Ｐａを形成する。なお、以下全ての説明において簡単のために、投写レンズ１１４の結像作用による像の上下左右の反転は無いものとする。また、観察者は常に光源部である超高圧水銀ランプ１０１を見る方向から観察するものとする。例えば、スクリーン１１６に投写された画像も、スクリーン１１６の背面側から超高圧水銀ランプ１０１を見る方向（光が向かって来る方向）から観察するものとする。
【００５２】
同様に、屈折面２１２ｂで屈折された光は、図８−２で示す位置に開口部像２３０Ｐｂを形成する。屈折面２１２ｃで屈折された光は、図８−３で示す位置に開口部像２３０Ｐｃを形成する。屈折面２１２ｄで屈折された光は、図８−４で示す位置に開口部像２３０Ｐｄを形成する。図８−１〜８−４は、同一の周領域像２４０Ｐについて、各開口部像２３０Ｐａ、２３０Ｐｂ、２３０Ｐｃ、２３０Ｐｄを分けて説明したものである。
【００５３】
実際は、これら４つの開口部像２３０Ｐａ、２３０Ｐｂ、２３０Ｐｃ、２３０Ｐｄが重なって、図９に示すように投写される。このように、屈折面２１２は、屈折部であるプリズム群２１０から所定距離Ｌだけ離れた投写（投影）面であるスクリーン１１６において、画素部に対応する開口部２３０の開口部像２３０Ｐａ、２３０Ｐｂ、２３０Ｐｃ、２３０Ｐｄを遮光部であるブラックマトリックス部２２０の投写像であるブラックマトリックス部像２２０Ｐ上へ導くような屈折面２１２の向き、及び傾斜角度θを有する。この結果、スクリーン１１６において、ブラックマトリックス部像２２０Ｐの領域に重畳的に開口部像２３０Ｐａ、２３０Ｐｂ、２３０Ｐｃ、２３０Ｐｄが形成される。従って、スクリーン１１６において、観察者がブラックマトリックス部像２２０Ｐを認識することがない。
【００５４】
特に、本実施例では、周期領域像２４０Ｐ内を隙間なく開口部像２３０Ｐａ、２３０Ｐｂ、２３０Ｐｃ、２３０Ｐｄで埋めている。このように、プリズム素子２１１は、格子状に配列された遮光部像であるブラックマトリックス部像２２０Ｐの中心線像ＣＬＰの交点ＣＰａ、ＣＰｂ、ＣＰｃ、ＣＰｄと、画素部である開口部２３０の開口部像（直接透過像）２３０Ｐ一の角部とが略一致するような、屈折面２１２の向き、及び屈折面２１２の傾斜角度θを有する。このため、画素部間で滲みが少なく、いわゆるシームレスな画像、スムーズでざらつき感の低減された画像を得ることができる。
【００５５】
（プリズム群の製造方法）
次に、図２に戻ってプリズム群２１０の製造方法を説明する。プリズム群２１０は、射出側防塵透明プレート２０６の射出面に一体的に形成されている。射出側防塵透明プレート２０６は、透明な平行平板硝子である。平行平板硝子の一方の面にプリズム群２１０をフォトリソグラフィ技術により形成する。具体的には、フォトレジスト層を平行平板硝子上に、グレースケール法を用いて所望のプリズム形状、例えば四角錐形状となるようにパターニングしてマスクを形成する。そして、ＣＨＦ3等のフッ素系ガスを用いたＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）法によりプリズム群２１０を形成する。また、プリズム群２１０は、フッ酸を用いるウェットエッチング法によっても形成することができる。このように、一方の面にプリズム群２１０が形成された平行平板硝子である射出側防塵透明プレート２０６は、液晶パネル１２０Ｒの製造工程において、最も射出側に組み込まれる。
【００５６】
さらに、プリズム群２１０の他の製造方法を説明する。平行平板硝子の一方の面に光学エポキシ樹脂を塗布する。次に、所望のプリズム形状とは凹凸が反転しているパターンを有する金型を準備する。そして、この金型をエポキシ樹脂に押圧することで型転写する。最後に、紫外線を光学エポキシ樹脂に照射して硬化させて、プリズム群２１０を形成する。
【００５７】
また、型転写する場合に他の方法を採用することもできる。平行平板硝子を加熱して型転写に必要な程度に軟化させる。そして、軟化した平行平板硝子の一方の表面に、上述の金型を押圧させて型転写する。これによっても、平行平板硝子にプリズム群２１０を形成できる。
【００５８】
なお、プリズム群２１０は、射出側防塵透明プレート２０６に一体的に形成する場合に限られない。例えば、所望のプリズム形状のプリズム群２１０をホットプレス法で別途パターンシートとして製造しておく。そして、パターンシートを必要な大きさに裁断する。次に、裁断されたパターンシートを平行平板硝子の射出面側に光学的に透明な接着剤を用いて貼付する。これによっても、平行平板硝子にプリズム群２１０を形成できる。
【００５９】
さらに好ましくは、プリズム群２１０の表面に塵等が付着することを防止することが望ましい。このために、プリズム群２１０の射出側面に対して低屈折率の透明樹脂等からなるコーティング層を形成する。例えば、プリズム群２１０は屈折率ｎ＝１．５６の光学エポキシ高屈折率樹脂で形成する。コーティング層は、例えば屈折率ｎ＝１．３８の光学エポキシ低屈折率樹脂で形成する。また、プリズム群２１０を構成する部材の屈折率と、コーティング層の屈折率とを略一致させることもできる。これにより、屈折面２１２の製造誤差のばらつき等に起因する屈折された光のスクリーン１１６上での位置ずれを低減できる。
【００６０】
ここで図２を参照し配置プリズム素子の大きさについて説明する。配置するプリズム素子２１１ａの大きさは、空間変調素子１２０Ｒ中に配置された遮光部であるブラックマトリックス形成層２０３のある点から光の進行方向の前方において照明光、又は投射レンズのＦナンバーで定義される呑み込み角内すなわち、投射レンズのＦナンバーをｆ、呑み込み角度をθ、ブラックマトリックス形成層からプリズム郡２１０間での距離をＬとした場合、最大プリズムの大きさの直径Φは次の式で示される大きさ以下であることが望ましい。
Φ＝２×Ｌ（Ａｓｉｎ（１／２ｆ））
従って、面積比に配分されたプリズム素子２１１ａの大きさは、直径Φ内に略収まり、直径Φ内において平坦部面積と各々のプリズム角度投影面積の比を設計値に略合わせることにより、直接透過像と屈折透過像の面積で割り振られた光量比で構成された画素が得られる。
また、更に望ましくはスクリーン１１６上で得られる画像の均一性を向上させるには、直径Φ内にプリズム素子２１１ａが１０個以上配置される構成にする事が望ましい。
【００６１】
（波長とプリズム素子形状との関係）
上記説明では、Ｒ光を代表例に説明している。Ｇ光に関する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇの液晶パネル１２０Ｇ、Ｂ光に関する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの液晶パネル１２０Ｂについても基本的な構成は、Ｒ光の場合と同一である。具体的には、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒと、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇと、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂとが、それぞれ屈折部であるプリズム群２１０を有している。
【００６２】
ここで、屈折面２１２で屈折する角度は、光の波長により異なる。このため、スクリーン１１６において、屈折して投写される像の位置を正確に制御する場合は、屈折される光の波長を考慮することが望ましい。例えば、光源部である超高圧水銀ランプ１０１は、図１０に示すような発光スペクトル分布を有する。図１０の横軸は波長、縦軸は任意の強度単位である。そして、輝線スペクトルのピーク波長が略４４０ｎｍ近傍の光をＢ光、略５５０ｎｍ近傍の光をＧ光として用いる。また、光量積分値の中央波長である略６５０ｎｍ近傍の光をＲ光として用いる。これらの波長の光が、屈折面２１２で屈折されたときに、スクリーン１１６上で所定の投写像を形成するように、屈折面２１２の傾斜角度θ等を制御する。これにより、スクリーン１１６上で、色ずれの少ない高品質な画像を得ることができる。
【００６３】
（数値例）
具体的には、図５で示すプリズム素子２１１のピッチＰＴを１ｍｍとした場合最適高さ（深さ）Ｈは、略４５．５μｍである。
【００６４】
さらに、液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの射出側面、例えば石英基板面上にそれぞれプリズム群２１０を形成した場合、プリズム素子２１１の傾斜角度θについて数値例を掲げる。例えば、スクリーン１１６上における移動量である距離Ｓ＝８．５μｍとする。この時、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光における各プリズム素子２１１の傾斜角度θは、それぞれ０．３１°、０．３１°、０．３０°である。各色で傾斜角度が異なるのは、上述したように、プリズム群２１０を構成する部材の屈折率は、波長に依存して異なるためである。また、各色用のプリズム群２１０を、クロスダイクロイックプリズム１１２の各色光の入射面に設ける場合は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光における各プリズム素子２１１の傾斜角度θは、それぞれ０．１０°、０．１０°、０．０９９°である。
【００６５】
このように、傾斜角度θは小さい値であるため、例えば切削加工でプリズム群２１０を形成する場合は困難なことがある。そこで、プリズム群２１０の界面にプリズム群２１０を構成する部材の屈折率と近い屈折率を有する材料をモールドで形成する。これにより、傾斜角度θを大きくして、プリズム群２１０を製造容易にすることができる。例えば、プリズム群２１０を構成する部材とモールドする材料との屈折率差を０．３とする。この時、液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの射出側面上にそれぞれプリズム群２１０を形成した場合、スクリーン１１６上における移動量が距離Ｓ＝８．５μｍとして、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光におけるその傾斜角度θは、それぞれ１．１６°、１．１７°、１．１８°である。また、この場合に、各色用のプリズム群２１０を、クロスダイクロイックプリズム１１２の各色光の入射面に設ける場合は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光における各プリズム素子２１１の傾斜角度θは、それぞれ０．３１°、０．３１°、０．３１°である。
【実施例２】
【００６６】
図１１は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ１１００の概略構成を示す。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例では、プリズム群１１１０が、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２の射出側面に屈折部であるプリズム群１１１０が設けられている。
【００６７】
図１２は、クロスダイクロイックプリズム１１２を拡大して示す斜視図である。クロスダイクロイックプリズム１１２のスクリーン１１６への射出側面には、後述する構造のプリズム群１１１０が上述した製造方法のいずれかを用いて形成されている。これにより、プリズム群１１１０が１つで済むため、構成が簡単になり、製造費用も低減できる。なお、プリズム群１１１０は、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射側面に設けても良い。これにより各波長に対応した屈折角度設定が行なえ、屈折像の最適化が図れる。
【００６８】
（プリズム素子の製造方法）
図１３は、プリズム群１１１０を図１２のＡＡ断面から見た図である。プリズム群１１１０は、第１屈折層１１２０と、第１屈折層の射出側に設けられている第２屈折層１１３０とから構成される。第１屈折層１１２０と第２屈折層１１３０とのそれぞれには、プリズム素子１１４０、１１５０が形成されている。なお、第２屈折層１１３０に形成されているプリズム素子１１５０は、その長手方向に沿った断面を見ているため、屈折面の形状は図示されていない。
【００６９】
次に、プリズム素子１１４０、１１５０の製造方法を説明する。まず、クロスダイクロイックプリズム１１２の射出側面に屈折率ｎ＝１．５６を有する光学エポキシ樹脂を適量塗布する。そして、スキージを用いて紙面に略垂直な方向に沿って、プリズム素子１１４０の形状に対応する略正弦波状の凹凸部を形成する。次に、紫外線を照射して光学エポキシ樹脂を硬化させることで下側高屈折率層１１２０ａを形成する。さらに、下側高屈折率層１１２０ａの上に屈折率ｎ＝１．３８を有する光学エポキシ樹脂を適量塗布する。平坦スキージを用いて、塗布した光学エポキシ樹脂の表面を平坦化する。その後、紫外線を照射して光学エポキシ樹脂を硬化させて下側低屈折率層１１２０ｂを形成する。次に、下側低屈折率層１１２０ｂの上に高屈折率を有する光学エポキシ樹脂を適量塗布する。同様にスキージを用いて紙面横方向に延在するプリズム素子１１５０の形状に対応する略正弦波状の凹凸部を形成する。そして、紫外光を照射して光学エポキシ樹脂を硬化させて上側高屈折率層１１３０ａを形成する。上側高屈折率層１１３０ａの上側にさらに低屈折率を有する光学エポキシ樹脂を適量塗布する。平坦スキージを用いて、塗布した光学エポキシ樹脂の表面を平坦化する。その後、紫外線を照射して光学エポキシ樹脂を硬化させて上側低屈折率層１１３０ｂを形成する。
【００７０】
ここで、好ましくは、高屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、所定のプリズム素子の凹凸形状を維持できる程度の粘度を有することが望ましい。例えば、高屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、７〜２５Ｐａ・ｓ（＝７０００〜２５０００ｃｐｓ）程度の粘度が望ましい。また、低屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、平坦化するために低粘度であることが望ましい。例えば、低屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、０．３〜６Ｐａ・ｓ（＝３００〜６０００ｃｐｓ）程度の粘度が望ましい。なお、下側低屈折率層１１２０ｂ、及び上側低屈折率層１１３０ｂは、スピンコート、スプレーコート等によっても形成できる。
【００７１】
また、プリズム群１１１０は、上記実施例１におけるプリズム群２１０と同様の構成とすることもできる。この構成の場合、プリズム素子の形状に応じたパターンをホットプレート法等でパターンシートに予め形成しておく。そして、パターンシートを適宜必要な大きさに裁断する。裁断されたパターンシートを、クロスダイクロイックプリズム１１２の射出面側に光学的に透明な接着剤により固着する。
【００７２】
（数値例）
本実施例においても、スクリーン１１６上において、図９で示すような投写像を得ることができる。特に、プリズム素子１１４０は、略正弦波状の形状を有しているため、屈折されずに直進する光の光量と、屈折される光の光量とを１対１の比率、即ち等しくすることができる。また、具体的な数値例として、プリズム素子１１４０の最適高さ（深さ）＝４５．５μｍとすることができる。これにより、上記実施例１と同様に、画素部間で滲みが少なく、いわゆるシームレスな画像、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。
【００７３】
また、スクリーン１１６上における移動量である距離Ｓ＝８．５μｍのとき、傾斜角度θ＝０．０１ｄｅｇである。このように、傾斜角度θは小さい値であるため、例えば切削加工でプリズム群１１１０を形成する場合は困難なことがある。そこで、プリズム群１１１０の界面にプリズム群１１１０を構成する部材の屈折率と近い屈折率を有する材料をモールドで形成する。これにより、傾斜角度θを大きくして、プリズム群１１０を製造容易にすることができる。例えば、プリズム群２１０を構成する部材とモールドする材料との屈折率差を０．３とする。この時、スクリーン１１６上における移動量が距離Ｓ＝８．５μｍとして、傾斜角度θは、０．０７°である。
【実施例３】
【００７４】
図１４は、実施例３に係るプロジェクタのスクリーン１１６における投写像を示す図である。本実施例以降の説明においては、プロジェクタの構成は上記実施例１又は実施例２で説明した構成と同一であるため、重複する説明は省略する。上記実施例１又は実施例２と異なるのは、プリズム素子２１１、１１４０、１１５０の屈折面の向き、傾斜角度θ、面積比である。このように、本実施例以降の実施例では、屈折面の向き、傾斜角度θ、面積比との様々な組合せを中心に説明を進める。
【００７５】
図１４に示すように、本実施例の投写像は、プリズム素子１１４０、１１５０の平坦部により屈折されずに直進した光による開口部像１４００Ｐ（直接透過像）と、開口部像１４００Ｐに対して、矢印で示す４５°方向に距離Ｓだけ離れた位置に開口部像１４００Ｐａ、１４００Ｐｂ、１４００Ｐｃ、１４００Ｐｄが形成される。これにより、周期領域像２４０Ｐ内を開口部像で隙間なく埋めることができる。さらに、本実施例で特徴的なことは、４つの隣接する開口部像１４００Ｐａ、１４００Ｐｂ、１４００Ｐｃ、１４００Ｐｄどうしの少なくとも一部が、ブラックマトリックス部像２２０Ｐにおいて重なって新たな開口部像１４１０Ｐを形成している点である。
【００７６】
これにより、隣接する画素部像１４００Ｐどうしが重複して形成される領域である新たな開口部像１４１０Ｐは、少なくとも隣接する第１の開口部像１４００Ｐａと第２の開口部像１４００Ｐｂとの画像情報に基づいて新たな第３の開口部像を形成できる。この結果、投写する画素数の密度を向上できる。
【実施例４】
【００７７】
図１５は、実施例４に係るプロジェクタのスクリーン１１６における投写像を示す図である。図１５に示すように、本実施例の投写像は、例えば、プリズム素子１１４０、１１５０の平坦部により屈折されずに直進した光による開口部像（直接透過像）１５００Ｐと、開口部像１５００Ｐに対して、矢印で示す４５°方向に距離Ｓだけ離れた位置に開口部像１５００Ｐａ、１５００Ｐｄが形成される。これにより、周期領域像２４０Ｐ内を開口部像で隙間なく埋めることができる。さらに、本実施例で特徴的なことは、２つの隣接する開口部像１５００Ｐａ、１５００Ｐｄどうしの略全体の領域が、ブラックマトリックス部像２２０Ｐにおいて重なって新たな開口部像１５１０Ｐを形成している点である。これにより、隣接する第１の開口部像１５００Ｐａと第２の開口部像１５００Ｐｄとの画像情報に基づいて新たな第３の開口部像を形成できる。この結果、投写する画素数の密度を向上できる。
【００７８】
（プリズム形状のバリエーション）
図１６−１〜１６−４は、プリズム素子の形状の様々なバリエーションの例を示す図である。例えば、図１６−１は、屈折面１６１０ａと平坦部１６１０ｂとを有する台形型のプリズム群１６１０を示す。図１６−２は、屈折面１６２０ａと平坦部１６２０ｂとを有する三形型のプリズム群１６２０を示す。図１６−３は、屈折面１６３０ａと平坦部１６３０ｂとを有する三形型のプリズム群１６３０を示す。図１６−４は、屈折面１６４０ａのみからなるブレーズ型のプリズム群１６４０を示す。このように、屈折面の向き、傾斜角度、面積をパラメータとして様々なバリエーションをとることができる。
【実施例５】
【００７９】
図１７−１、１７−２、１７−３は、開口部１７００とプリズム群１７１０との位置関係を示す平面図である。図１７−１で示すブラックマトリックス形成層２０３の中心線ＣＬの方向に対して、図１７−２に示すように各プリズム素子１７１１の辺部１７１１ａに沿った方向とが略４５°をなすように構成されている。上述したように、一の開口部１７００を透過した光は、複数のプリズム素子１７１１からなる一部のプリズム群１７１０へ入射する。
【００８０】
各プリズム素子１７１１は、図１７−３に示すように、略正方形状をしている。プリズム素子１７１１は、多角錐形状のプリズム素子、例えば四角錐形状の屈折面１７１２ａ、１７１２ｂ、１７１２ｃ、１７１２ｄを有する。また、屈折面１７１２ａ、１７１２ｂ、１７１２ｃ、１７１２ｄの周囲には、平坦部１７１３が設けられている。
【００８１】
次に、本実施例におけるスクリーン１１６での投写像を図１８に基づいて説明する。プリズム素子１７１１の平坦部１７１３を透過した光により、開口部像（直接透過像）１７００Ｐが形成される。そして、各屈折面１７１２ａ、１７１２ｂ、１７１２ｃ、１７１２ｄにより、中心線像ＣＬＰに対して４５°方向へ投写像である開口部像１７２０Ｐが形成される。本実施例では、各屈折面１７１２ａ、１７１２ｂ、１７１２ｃ、１７１２ｄの傾斜角度は、４つの隣接する開口部１７００からの４つの投写像が、４つの隣接する開口部像１７００Ｐの中央の交点ＣＰを中心とした位置に重畳して新しい開口部像１７２０Ｐとして形成される。このように、新たな開口部像１７２０Ｐが形成されることで、擬似的に見かけ上の解像度を１．２５倍に向上できる。
【００８２】
また、プリズム素子１７１１は単位面積Ｔを有する。そして、各屈折面１７１２ａ、１７１２ｂ、１７１２ｃ、１７１２ｄは、それぞれ面積Ｔ／８を、平坦部１７１３は面積４Ｔ／８を有する。この場合、スクリーン１１６において、開口部像（直接透過像）１７００Ｐの光量は４Ｔ／８＝Ｔ／２に比例する。さらに、新しい開口部像１７２０Ｐを形成する光の光量は４×（Ｔ／８）＝Ｔ／２に比例する。このように、プリズム素子１７１１の各面の面積を制御することで、各投写像の明るさを任意に、例えば本実施例のように略同一にすることができる。これにより、スムーズで滑らかな画像を得ることができる。
【実施例６】
【００８３】
図１９−１、１９−２、１９−３は、開口部１９００とプリズム群１９１０との位置関係を示す平面図である。図１９−１で示すブラックマトリックス形成層２０３の中心線ＣＬの方向に対して、図１９−２に示すように各プリズム素子１９１１の辺部１９１１ａに沿った方向とが略４５°をなすように構成されている。上述したように、一の開口部１９００を透過した光は、複数のプリズム素子１９１１からなる一部のプリズム群１９１０へ入射する。
【００８４】
各プリズム素子１９１１は、図１９−３に示すように、略正方形状をしている。プリズム素子１９１１は、多角錐形状のプリズム素子、例えば四角錐形状の屈折面１９１２ａ、１９１２ｂ、１９１２ｃ、１９１２ｄを有する。なお、平坦部は形成されていない。
【００８５】
次に、本実施例におけるスクリーン１１６での投写像を図２０に基づいて説明する。各屈折面１９１２ａ、１９１２ｂ、１９１２ｃ、１９１２ｄにより、中心線像ＣＬＰに対して４５°方向へ投写像が形成される。本実施例では、各屈折面１７１２ａ、１７１２ｂ、１７１２ｃ、１７１２ｄの傾斜角度は、開口部１９００からの４つの投写像である開口部像１９１２Ｐａ、１９１２Ｐｂ、１９１２Ｐｃ、１９１２Ｐｄが、周期領域像２４０Ｐ内に重複することなく投写される。この時、プリズム素子１９１１は平坦部を有していない。このため、プリズム素子１９１１を直接透過する成分による投写像（図２０で点線で示す）は形成されない。このように、ブラックマトリックス部像が全く存在せず、シームレスでスムーズな画像を得ることができる。
【００８６】
また、プリズム素子１９１１は単位面積Ｔを有する。そして、各屈折面１９１２ａ、１９１２ｂ、１９１２ｃ、１９１２ｄは、それぞれ面積Ｔ／４を有する。この場合、スクリーン１１６において、開口部像１９１２Ｐａ、１９１２Ｐｂ、１９１２Ｐｃ、１９１２Ｐｄをそれぞれ等しく、面積Ｔ／４に比例する光量とすることができる。これにより、スムーズで滑らかな画像を得ることができる。
【実施例７】
【００８７】
図２１は、実施例７におけるプリズム群２１００の一部を拡大した概略構成を示す。プリズム群２１００は、四角錐形状の第１のプリズム素子２１１０と、四角錐形状の第２のプリズム素子２１２０とから構成されている。第１のプリズム素子２１１０は、その一辺が中心線ＣＬに略４５°をなすように形成されている。第２のプリズム素子２１２０は、その一辺が中心線ＣＬに略平行となるように形成されている。さらに、第１のプリズム素子２１１０と、第２のプリズム素子２１２０との周囲には平坦部２１３０が設けられている。
【００８８】
次に、本実施例におけるスクリーン１１６での投写像を図２２に基づいて説明する。平坦部２１３０を透過した光により、開口部像（直接透過像）２２００Ｐが形成される。そして、第１のプリズム素子２１１０の屈折面２１１１により、中心線像ＣＬＰに対して４５°方向へ開口部像２１１１Ｐが形成される。第２のプリズム素子２１２０の屈折面２１２１により、中心線像ＣＬＰに平行な方向へ開口部像２１２１Ｐが形成される。そして、これらの投写像がブラックマトリックス部像を隙間なく埋めるように屈折面の向き、傾斜角度を設定する。これにより、スムーズで滑らかな画像を得ることができる。また、倍密度表示を行うこともできる。
【００８９】
屈折面の面積比は、単位面積Ｔに対して、屈折面２１１１の面積Ｔ／１６、屈折面２１２１の面積２Ｔ／１６、平坦部２１３０の面積４Ｔ／１６とそれぞれ設定する。これにより、投写像のそれぞれの光量を略等しくすることができる。また、本実施例と同様の屈折作用を生じさせるプリズム群の形状は様々な変形をとることができる。例えば、図２３に示すような屈折面２３１０と平坦部２３２０とを有するプリズム群２３００を用いることもできる。
【実施例８】
【００９０】
図２４は、実施例８に係る空間光変調装置の液晶パネル１２０Ｒの斜視断面図である。本実施例は、プリズム群２４００の構成が実施例１の構成と異なる。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。プリズム群２４００は、入射側は接着層２４０１を介してＴＦＴ基板２０５に固着されている。また、プリズム群２４００は、射出側は接着層２４０２を介してカバー硝子２４０３に固着されている。
【００９１】
本実施例のプリズム群２４００の構成を図２５に示す。屈折部のプリズム群２４００は、２組のプリズム素子２４１０ａ、２４１０ｂとから構成されている。プリズム素子２４１０ａは、第１の方向であるｙ軸方向における断面形状が略台形形状である。また、プリズム素子２４１０ａは、第１の方向であるｙ軸方向に略直交する第２の方向であるｘ軸方向に長手方向を有している。プリズム素子２４１０ａのｙ軸方向における断面形状の台形形状のうち、２つの斜面Ｙ１、Ｙ２は屈折面として機能する。また、プリズム素子２４１０ａのｙ軸方向における断面形状のうち、上面Ｙ０は平坦部として機能する。このため、斜面Ｙ１又は斜面Ｙ２に入射した光は、斜面の角度に対応する方向へ屈折する。屈折した光により屈折透過像が形成される。また、上面Ｙ０に入射した光は、そのまま透過する。そのまま透過した光により直接透過像が形成される。
【００９２】
プリズム素子２４１０ｂは、プリズム素子２４１０ａと同様の構成である。プリズム素子２４１０ｂのｘ軸方向における断面形状のうち、２つの斜面Ｘ１、Ｘ２は屈折面として機能する。また、プリズム素子２４１０ｂのｘ軸方向における断面形状のうち、上面Ｘ０は平坦部として機能する。そして、２組のプリズム素子２４１０ａ、２４１０ｂは、それぞれの長手方向どうしが略直交するように設けられている。
【００９３】
さらに、本実施例では、プリズム素子２４１０ａの平面側と、プリズム素子２４１０ｂの平面側とを向かい合わせて固着している。しかし、これに限られず、以下の（１）〜（３）のいずれかの構成でも良い。
（１）プリズム素子２４１０ａの斜面Ｙ１、Ｙ２等が形成されている面と、プリズム素子２４１０ｂの斜面Ｘ１、Ｘ２等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。
（２）プリズム素子２４１０ａの斜面Ｙ１、Ｙ２等が形成されている面と、プリズム素子２４１０ｂの平面側とを向かい合わせて固着する構成。
（３）プリズム素子２４１０ａの平面側と、プリズム素子２４１０ｂの斜面Ｘ１、Ｘ２等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。
なお、図２４、２５ではプリズム面が接する構成で説明しているが、両面が空気と接する構成でもよい。
【００９４】
図２６は、プリズム群２４００による入射光の分岐を示す。図２６において、向かって左側から右側へ向かって入射光ＸＹが進行する。なお、図２６の一部では、説明の便宜上、斜面Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２の符号を用いて光線を特定する。入射光ＸＹは、点線で示すプリズム素子２４１０ａにより、斜面で屈折する光線Ｙ１、Ｙ２と、上面をそのまま透過する光線Ｙ０との３つの光線に分岐される。分岐された３つの光線Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２は、さらにプリズム素子２４１０ｂにより、それぞれ３つの光線に分岐される。この結果、入射光ＸＹは、９つの光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ０、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２に分岐される。
【００９５】
次に、分岐された９つの光線の投影面における位置を図２７を用いて説明する。光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像の領域を太い枠で囲って示す。屈折した光による画素部の投影像は、プリズム素子２４１０ａ、２４１０ｂの長手方向に対してそれぞれ直交する方向へ形成することができる。本実施例では、２組のプリズム素子２４１０ａ、２４１０ｂの長手方向どうしが略直交するように構成されている。これにより、光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像の領域の周辺に、８つの光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２による屈折透過像の領域が形成される。図２７では、それぞれの領域に光線の符号を付して示す。また、光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像は、図３で示したような複数の開口部２３０の位置に対応して周期的に隣接して形成される。本実施例では、プリズム素子２４１０ａ、２４１０ｂにより、光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像どうしの間の領域に屈折透過像を形成する。これにより、観察者は遮光部であるブラックマトリックス部像２２０Ｐ（図４）を認識することがない。
【００９６】
また、本実施例では、スクリーン１１６（図１）における平坦部であるプリズム素子２４１０ａの上面Ｙ０とプリズム素子２４１０ｂの上面Ｘ０とからの光強度の総和をＰＷ０、屈折面である斜面Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２を経由した光強度の総和をＰＷ１とそれぞれしたとき、
ＰＷ０≧ＰＷ１
を満足している。
【００９７】
光線Ｙ０Ｘ０による直接透過像の光強度の総和は、平坦部である上面Ｙ０、Ｘ０の面積に対応する。また、光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２による屈折透過像の光強度の総和は、屈折面である斜面Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２の面積に対応する。ここで、光線Ｙ１Ｘ１、Ｙ１Ｘ０、Ｙ１Ｘ２、Ｙ０Ｘ１、Ｙ０Ｘ２、Ｙ２Ｘ１、Ｙ２Ｘ０、Ｙ２Ｘ２による屈折透過像の光強度の総和ＰＷ１が、直接透過像の光強度の総和ＰＷ０よりも大きくなってしまうと、観察者は、例えばゴーストのような二重の画像のように認識してしまう。このため、投写像の画質が劣化してしまう。
【００９８】
本実施例では、ＰＷ０≧ＰＷ１を満足するように構成されている。このため、観察者は、本来の画素部の投影像である直接透過像の周辺に遮光部を認識することなく、かつシームレス、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。さらに、観察者は、二重像等の劣化した画像を認識することもない。また、好ましくは、ＰＷ０＞ＰＷ１を満足することが望ましい。さらに好ましくは、ＰＷ０＞０．９×ＰＷ１を満足することが望ましい。これにより、さらにシームレスでざらつき感を低減できる。
【００９９】
さらに本実施例の投影面であるスクリーン１１６（図１）における一断面の光強度分布について説明する。図２８−１は、スクリーン１１６における投写像の光強度分布を示す。図２８−１の横軸はスクリーン１１６上の位置座標、縦軸は任意の強度単位をそれぞれ示す。説明の簡単のため、図２７に示す直接透過像の領域Ｉと、隣接する直接透過像の領域Ｋと、これらの領域の間の領域Ｊとの３つの領域の略中心を通るＢＢ断面について説明する。即ち、図２８−１の横軸の符号Ｉで示す部分は図２７の領域Ｉに相当し、符号Ｊで示す部分は図２７の領域Ｊに相当し、符号Ｋで示す部分は図２７の領域Ｋに相当する。
【０１００】
図２８−１に示すように、スクリーン１１６において、平坦部である上面Ｙ０、Ｘ０からの光により形成される画素部の投影像の領域Ｉ、領域Ｋの強度分布の第１のピーク値Ｐａは、屈折面である斜面Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２を経由した光により形成される画素部の投影像の領域Ｊの強度分布の第２のピーク値Ｐｂよりも大きい。例えば、第２のピーク値Ｐｂは、第１のピーク値Ｐａの略半分のパワー配分に設定する。この光強度のパワー配分は、プリズム素子２４１０ａ、２４１０ｂの上面Ｙ０、Ｘ０と、斜面Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２との面積比に応じて制御できる。
【０１０１】
さらに、第１のピーク値Ｐａと第２のピーク値Ｐｂとの間領域では所定の強度分布曲線ＣＶに応じた光強度である。これにより、観察者は、直接透過像と隣接する直接透過像との間の領域に適度な光強度分布を認識する。このため、隣接する画素像間に適度な光強度の強弱が生ずることで、見かけ上高解像な像を得られる。このため、観察者は、遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感が低減され、かつシャープな投写像を観察できる。
【０１０２】
光強度分布の変形例を図２８−２、２８−３、２８−４にそれぞれ示す。図２８−２において、領域Ｉ、領域Ｋの光強度分布のそれぞれ２つの第１のピーク値Ｐｃは、領域Ｊの第２のピーク値Ｐｃよりも大きい。図２８−３において、領域Ｉ、領域Ｋの光強度分布の第１のピーク値Ｐｅは、領域Ｊの２つの第２のピーク値Ｐｆよりも大きい。図２８−４において、領域Ｉ、領域Ｋの光強度分布のそれぞれの第１のピーク値Ｐｇは、領域Ｊの第２のピーク値Ｐｇと略同じ大きさである。これらのパワー配分のとき、ブラックマトリックス部像２２０Ｐ（図４）の認識が低減でき、シームレス、かつ自然な投写像を得られる。さらに、光強度分布を所望の分布曲線となるように上面Ｙ０、Ｘ０と、斜面Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２との面積比を変えることで、例えば、引き締まったシャープな印象の投写像を得ることもできる。本実施例の液晶パネル１２０Ｒ等を備えるプロジェクタを用いて、例えば、写真画像と、文字やグラフ等のテキスト画像との両方を投写するとき、観察者は、両者の画像を良好な画質で観察できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上のように、本発明に係る空間光変調装置は、特に、液晶空間光変調装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成図。
【図２】実施例１の液晶パネルの概略構成図。
【図３】実施例１のブラックマトリックス部の概略図。
【図４】実施例１のブラックマトリックス部像の概略図。
【図５】実施例１の液晶パネルの断面図。
【図６−１】実施例１の開口部の配置図。
【図６−２】実施例１のプリズム群の配置図。
【図６−３】実施例１のプリズムの形状を示す図。
【図７】実施例１のプリズム素子における屈折を説明する図。
【図８−１】実施例１の投写像を説明する図。
【図８−２】実施例１の投写像を説明する他の図。
【図８−３】実施例１の投写像を説明するさらに他の図。
【図８−４】実施例１の投写像を説明する図。
【図９】実施例１の投写像を説明する他の図。
【図１０】実施例１の超高圧水銀ランプの輝線スペクトルの概略図。
【図１１】本発明の実施例２に係るプロジェクタの概略構成図。
【図１２】実施例２のプリズム群の概略構成図。
【図１３】実施例２のプリズム群の概略断面構成図。
【図１４】実施例３の投影像の概略図。
【図１５】実施例４の投影像の概略図。
【図１６−１】プリズム群のバリエーションの断面構成図。
【図１６−２】プリズム群のバリエーションの他の断面構成図。
【図１６−３】プリズム群のバリエーションのさらに他の断面構成図。
【図１６−４】プリズム群のバリエーションの断面構成図。
【図１７−１】実施例５の開口部の配置図。
【図１７−２】実施例５のプリズム群の配置図。
【図１７−３】実施例５のプリズムの形状を示す図。
【図１８】実施例５の投影像の概略図。
【図１９−１】実施例６の開口部の配置図。
【図１９−２】実施例６のプリズム群の配置図。
【図１９−３】実施例６のプリズムの形状を示す図。
【図２０】実施例６の投影像の概略図。
【図２１】実施例７のプリズム群の概略図。
【図２２】実施例７の投影像の概略図。
【図２３】プリズム群の変形例の概略図。
【図２４】実施例８の液晶パネルの概略構成図。
【図２５】実施例８のプリズム群の概略構成図。
【図２６】屈折による光線の分岐を説明する図。
【図２７】屈折された投影像の概略図。
【図２８−１】投影像の光強度分布を示す図。
【図２８−２】投影像の他の光強度分布を示す図。
【図２８−３】投影像のさらに他の光強度分布を示す図。
【図２８−４】投影像の光強度分布を示す図。
【符号の説明】
【０１０５】
１００  プロジェクタ、１０１  超高圧水銀ランプ、１０４  インテグレータ、１０５  偏光変換素子、１０６Ｒ  Ｒ光透過ダイクロイックミラー、１０６Ｇ  Ｂ光透過ダイクロイックミラー、１０７  反射ミラー、１０８  リレーレンズ、１１０Ｒ  第１色光用空間光変調装置、１１０Ｇ  第２色光用空間光変調装置、１１０Ｂ  第３色光用空間光変調装置、１１２  クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ、１１２ｂ  ダイクロイック膜、１１４  投写レンズ、１１６  スクリーン、１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ  液晶パネル、１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ  第１偏光板、１２３Ｒ、１２３Ｂ  λ／２位相差板、１２４Ｒ、１２４Ｂ  ガラス板、２０１  入射側防塵透明プレート、２０２  対向基板、２０３  ブラックマトリックス形成層、２０４  液晶層、２０５  ＴＦＴ基板、２０６  射出側防塵透明プレート、２１０  プリズム群、２１１  プリズム素子、２１１ａ  辺部、２１２  屈折面、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ  屈折面、２１３  平坦部、２２０  ブラックマトリックス部、２２０Ｐ  ブラックマトリックス部像、２３０  開口部、２３０Ｐ  開口部像、２３０Ｐａ、２３０Ｐｂ、２３０Ｐｃ、２３０Ｐｄ  開口部像、２４０ａ 面、２４０  周期領域、２４０Ｐ  周期領域像、１１００  プロジェクタ、１１１０  プリズム群、１１２０ａ  下側高屈折率層、１１２０ｂ  下側低屈折率層、１１２０  第１屈折層、１１４０  プリズム素子、１１３０  第２屈折層、１１３０ａ  上側高屈折率層、１１３０ｂ  上側低屈折率層、１１５０  プリズム素子、１４００Ｐ  開口部像、１４００Ｐａ  開口部像、１４００Ｐｂ  開口部像、１４１０Ｐ  開口部像、１５００Ｐａ  開口部像、１５００Ｐ  開口部像、１５００Ｐｄ  開口部像、１５１０Ｐ  開口部像、１６１０  プリズム群、１６１０ａ  屈折面、１６１０ｂ  平坦部、１６２０  プリズム群、１６２０ａ  屈折面、１６２０ｂ  平坦部、１６３０  プリズム群、１６３０ａ  屈折面、１６３０ｂ  平坦部、１６４０  プリズム群、１６４０ａ  屈折面、１７００  開口部、１７００Ｐ  開口部像、１７１０  プリズム群、１７１１  プリズム素子、１７１１ａ  辺部、１７１２ａ  屈折面、１７１３  平坦部、１７２０Ｐ  開口部像、１９００  開口部、１９１０  プリズム群、１９１１  プリズム素子、１９１１ａ  辺部、１９１２Ｐａ  開口部像、１９１２ａ  屈折面、２１００  プリズム群、２１１０  プリズム素子、２１１１Ｐ  開口部像、２１１１  屈折面、２１２０  プリズム素子、２１２１Ｐ  開口部像、２１２１  屈折面、２１３０  平坦部、２２００Ｐ  開口部像、２３００  プリズム群、２３１０  屈折面、２３２０  平坦部、ＣＬ  中心線、ＣＬＰ  中心線像、ＣＰ  交点、ＣＰａ  交点、ＦＳ  面積、Ｌ  距離、ＬＬ２  光線、Ｌａ  面積、ｎ  屈折率、Ｎ  法線、ｎ１  屈折率、ｎ２  屈折率、Ｐ１  総面積、ＰＴ  ピッチ、Ｓ  距離、Ｗ１、Ｗ２  所定幅、θ  傾斜角度、２４００  プリズム群、Ｙ０、Ｘ０  上面、Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２  斜面、２４１０ａ、２４１０ｂ  プリズム素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図６−３】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６−１】
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【図１６−２】
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【図１６−３】
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【図１６−４】
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【図１７−１】
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【図１７−２】
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【図１７−３】
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【図１８】
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【図１９−１】
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【図１９−２】
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【図１９−３】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８−１】
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【図２８−２】
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【図２８−３】
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【図２８−４】
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