(57)【要約】【課題】安価で簡便な構成で高コントラストな投写像のプロジェクタを提供すること。【解決手段】一対の対向基板２０１とＴＦＴ基板２０６と、対向基板２０１とＴＦＴ基板２０６との間に挟持された液晶２０５とを有し、対向基板２０１側からの入射光を画像信号に応じて変調してＴＦＴ基板２０６側から射出する空間光変調装置１１０Ｒにおいて、ＴＦＴ基板２０６の射出側に入射光を偏向するウエッジプリズム２１４を有し、ウエッジプリズム２１４は、明視方向Ｌ側から対向基板２０１へ入射した光を対向基板２０１の法線Ｍ方向へ屈折して射出し、ウエッジプリズム２１４の高さをｄ、入射光の波長をλ、ウエッジプリズム２１４の屈折率をｎとそれぞれするとき、以下のいずれかの条件式を満足することを特徴とする空間光変調装置。  ｄ＜０．９５×λ／（２×（ｎ−１））  ｄ＞１．０５×λ／（２×（ｎ−１））【選択図】        図６
2005070632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の第１の基板と第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、前記第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して前記第２の基板側から射出する空間光変調装置において、
前記第２の基板の射出側に入射光を偏向するプリズムを有し、
前記プリズムは、明視方向から前記第１の基板へ入射した光を前記第１の基板の法線方向へ屈折して射出し、
前記プリズムの高さをｄ、
前記入射光の波長をλ、
前記プリズムの屈折率をｎとそれぞれするとき、以下のいずれかの条件式を満足することを特徴とする空間光変調装置。
ｄ＜０．９５×λ／（２×（ｎ−１））
ｄ＞１．０５×λ／（２×（ｎ−１））
【請求項２】
一対の第１の基板と第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、前記第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して前記第２の基板側から射出する空間光変調装置において、
前記第２の基板の射出側に入射光を偏向するプリズムを有し、
前記プリズムは、明視方向から前記第１の基板へ入射した光を前記第１の基板の法線方向へ屈折して射出し、
前記プリズムは、複数のプリズム素子から構成され、前記プリズム素子の高さはそれぞれ非周期的となるように形成されていることを特徴とする空間光変調装置。
【請求項３】
一対の第１の基板と第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、前記第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して前記第２の基板側から射出する空間光変調装置において、
前記第２の基板の射出側に入射光を偏向するプリズムを有し、
前記プリズムは、明視方向から前記第１の基板へ入射した光を前記第１の基板の法線方向へ屈折して射出し、
前記プリズムは、略直線の形状に沿って配列され、
前記略直線の数が単位面積あたりに１５本以下であることを特徴とする空間光変調装置。
【請求項４】
前記単位面積は、前記液晶へ入射光を供給する照明光学系の開口数と、前記液晶からの変調された射出光が入射する投写光学系の開口数とにより定ま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】
一対の第１の基板と第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、前記第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して前記第２の基板側から射出する空間光変調装置において、
前記第２の基板の射出側に入射光を偏向する回折格子を有し、
前記回折格子は、明視方向から前記第１の基板へ入射した光を前記第１の基板の法線方向へ回折して射出することを特徴とする空間光変調装置。
【請求項６】
前記回折格子はブレーズ型回折格子であることを特徴とする請求項５に記載の空間光変調装置。
【請求項７】
照明光を供給する光源と、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の空間光変調装置と、
前記空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズとを有するプロジェクタであって、
前記プリズム又は前記回折格子は、前記第２の基板と前記投写レンズとの間に設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
【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、一対の基板間に封入された液晶が当該基板間で捩じれ配向している液晶型空間光変調装置、及びこの液晶型空間光変調装置を用いたプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一対の基板間に封入された液晶が当該基板間で捩じれ配向しているタイプの液晶（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ型液晶、以下「ＴＮ液晶」という。）を用いる空間光変調装置が知られている。ＴＮ液晶の液晶型空間光変調装置は、例えばプロジェクタに対して透過型ライトバルブとして搭載されることが多い。
【０００３】
３板式のプロジェクタでは、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）と、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）と、青色光（以下、「Ｂ光」という。）との３色の光を各色光用液晶型空間光変調装置で画像信号に応じて変調する。変調された各色光は、色合成光学系で色合成され、所望のカラー画像を作り出し、投写される。ＴＮ液晶は、入射角度依存性を有している。このため、ＴＮ液晶の空間光変調装置では、特定の角度方向からの入射光が最もコンラストが高くなる。そして、ＴＮ液晶の空間光変調装置において、変調された光のコントラストを向上させる技術がいくつか提案されている（特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ００／３３１３０パンフレット
【特許文献２】特開２０００−３１４８７７号公報
【特許文献３】特開２００１−２９６５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の液晶型空間光変調装置の構成について説明する。従来の液晶型空間光変調装置は、アクティブマトリクス基板と、対向基板と、これらの基板間に封止された液晶とから構成される。アクティブマトリクス基板は、透明な画素電極、配向膜、画素スイッチング用の薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）、データ線、走査線、容量線などが形成されている。対向基板には、透明な対向電極、配向膜が形成されている。液晶は、これらの基板間に封入、挟持されている。封入される液晶は、２つの配向膜によって基板間で９０°に捩じれ配向した上述のＴＮ（ツイステッドネマティック）モードの液晶が広く用いられている。このように構成した液晶型空間光変調装置では、アクティブマトリクス基板において、ＴＦＴを介してデータ線から画素電極に印加した画像信号によって、画素電極と対向電極との間において液晶の配向状態を制御することができる。
【０００６】
このような、透過型の液晶型空間光変調装置において、対向基板側から入射された光は、入射側偏光板によって所定の直線偏光光に揃えられる。所定の直線偏光光は、対向基板の側から液晶に入射し、ある領域を透過する直線偏光光は透過偏光軸が捩じられてアクティブマトリクス基板から射出される。これに対して、他の領域を通過した直線偏光光は透過偏光軸が捩じられることなくアクティブマトリクス基板の側から射出する。入射側偏光板と射出側偏光板とは、いわゆるクロスニコルの状態で配置されている。このため、射出側偏光板を通過するのは、液晶によって偏光軸が捩じられた方の直線偏光光、又は液晶によって偏光軸が捩じられることのなかった直線偏光光のうちの一方である。従って、これらの偏光状態を画素毎に制御することにより所定の情報を表示することができる。
【０００７】
上述の構成において、対向基板の側から入射した光がＴＦＴのチャネル領域に入射、あるいはＴＦＴのチャネル領域に反射されると、このような光は表示に寄与しないだけでなく、光電変換効果により光電流が発生し、ＴＦＴのトランジスタ特性が劣化する。このため、アクティブマトリクス基板と対向基板とには、それぞれ隣接する画素電極の間の領域に重なるように、クロムなどの金属材料や樹脂ブラックなどからなるブラックマトリクスと呼ばれる第１の遮光膜と第２の遮光膜とが形成されることがある。このように構成した場合に、液晶型空間光変調装置では、アクティブマトリクス基板と対向基板とのいずれにおいても、第１の遮光膜と第２の遮光膜とで区画された第１および第２の開口領域のみを光が透過し、それ以外の領域では光が第１の遮光膜と第２の遮光膜とで遮られる。このため、ＴＦＴのチャネル領域に強い光が入射し、あるいは反射してくるのを防止することができる。
【０００８】
このような構成の液晶型空間光変調装置において、アクティブマトリクス基板の第１の遮光膜と、対向基板の第２の遮光膜とは、略重なる領域に形成される。このため、アクティブマトリクス基板の第１の開口領域と、対向基板の第２の開口領域とは、それらの中心位置が一致する。
【０００９】
このように構成した液晶型空間光変調装置の液晶の配向状態を図１２に模式的に示す。液晶１１３９は、アクティブマトリクス基板１１２０と対向基板１１３０との間で、９０°に捩じれ配向した状態にある。ここで、図１２には各基板１１２０、１１３０の方向を表すために、時計における時刻に相当する数字を付してある。このような９０°の捩じれをもたせるには、各基板１１２０、１１３０の表面に配向膜となるポリイミド膜などを形成する。配向膜には、矢印Ａと矢印Ｂとでそれぞれのラビング方向を示すように、一対の基板間で互いに直角をなす方向にそれぞれラビング処理が施されている。そして、各基板１１２０、１１３０を貼り合わせ、その隙間に液晶１１３９を充填する。この結果、液晶１１３９は配向膜へのラビング方向に長軸方向を向けて配向するため、一対の基板１１２０、１１３０間において液晶１１３９の長軸方向は９０°捩じれる。
【００１０】
このようにして捩じれ配向させた液晶１１３９を用いた液晶型空間光変調装置１１００では、基板１１２０、１１３０間の中央に位置する液晶１１３９の配向状態（長軸方向および長軸の頼き）によりコントラスト特性が方向性を示す。すなわち、図１２に示すように液晶１１３９を配向させたときは、図１３−１に示すように、液晶型空間光変調装置１１００の３時−９時方向におけるコントラスト特性は、６時−１２時を中心に左右対称の特性を示す。これに対して、図１３−２に示すように、液晶型空間光変調装置１１００の６時−１２時方向におけるコントラスト特性は、６時の方同においてコントラストが高い一方、それから外れると大幅に低下する。従って、１２時の方向では著しくコントラストが低下する。このようなとき、６時の方向を明視方向といい、それとは反対の方向を逆明視方向という。
【００１１】
このため、図１４に示すように、液晶型空間光変調装置１１００に対しては明視方向Ｌから光を入射させれば、コントラストの高い表示を行うことができる。ここで、明視方向Ｌは、対向基板１１３０の法線Ｍに対して角度θだけ傾いている。このため、液晶型空間光変調装置１１００で変調された射出光も、法線Ｍに対して角度θだけ傾いて射出する。上記特許文献１、２、３には、光学素子を用いて空間光変調装置に対して明視方向から光を入射させる構成が開示されている。光学素子は、特許文献２、３に開示されているように、マイクロレンズアレイ、又はマイクロプリズムアレイを用いる。
【００１２】
明視方向から空間光変調装置に入射した光は、画像信号に応じて変調された後、そのまま直進する方向へ射出される。すなわち、空間光変調装置を射出する光は、法線Ｍに対して角度θだけ傾いた方向へ進行する。ここで、３板式のプロジェクタの場合、色合成光学系として２つのダイクロイック面をＸ字状に配置するクロスダイクロイックプリズムを用いる場合が多い。
【００１３】
しかしながら、変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光がそれぞれクロスダイクロイックプリズムの入射面の法線に対して角度を持って入射すると、色合成を行うことが難しくなってしまう。ここで、相互に傾いた３つの光を合成する色合成光学系も考えられる。このような色合成光学系は、構成が複雑になるため製造コストが高くなってしまう。
【００１４】
また、空間光変調装置の射出側に明視方向から入射した光を、法線Ｍの方向へ偏向させるマイクロレンズ、又はマイクロプリズムをさらに設ける構成も考えられる。しかしながら、各開口領域ごとの位置に対応するマイクロレンズアレイ、又はマイクロプリズムアレイを製造するためには、製造コストが非常に高くなってしまう。このため、投写像のコントラストを高くするために空間光変調装置へ明視方向から光を入射させた場合に、安価で簡便な構成で色合成を行うことは困難であるため問題である。
【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安価で簡便な構成で高コントラストな投写像のプロジェクタ及び空間光変調装置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】
【００１６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、第１の発明によれば、一対の第１の基板と第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して第２の基板側から射出する空間光変調装置において、第２の基板の射出側に入射光を偏向するプリズムを有し、プリズムは、明視方向から第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ屈折して射出し、プリズムの高さをｄ、入射光の波長をλ、プリズムの屈折率をｎとそれぞれするとき、以下のいずれかの条件式を満足することを特徴とする空間光変調装置を提供できる。
ｄ＜０．９５×λ／（２×（ｎ−１））
ｄ＞１．０５×λ／（２×（ｎ−１））
【００１７】
これにより、明視方向から第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ屈折して射出することができる。この結果、一般のクロスダイクロイックプリズム等で容易に色合成を行うことができる。また、プリズムは、傾斜面の角度が同一ならば、複数のプリズム素子で構成することもできる。この場合、隣接するプリズム素子との境界の段差部分で回折作用を生じてしまう場合がある。回折光は、投写像の画質を劣化させるので望ましくない。
【００１８】
このため、第１の発明では、以下の条件式（１）又は（２）を満足する構成としている。
ｄ＜０．９５×λ／（２×（ｎ−１））  （１）
ｄ＞１．０５×λ／（２×（ｎ−１））  （２）
【００１９】
プリズムの高さｄは、次式（Ａ１）、
ｄ＝λ／（２×（ｎ−１））  （Ａ１）
の条件を満足すると、回折効率が向上してしまう。これに対して、第１の本発明では、回折光を生じさせないこと、又は回折光が生じても観察者が認識しない程度であることが望ましい。このため、本発明では、条件式（１）又は（２）を満足することで、条件式（Ａ１）で規定される高さｄと異ならせることができる。このため、観察者は、回折光が低減された品質の良い画像を観察できる。従って、第１の発明によれば、観察者は回折光による投写像の劣化を認識することなく、高コントラストな画像を観察できる。また、空間光変調装置を、単独で直視の画像表示装置として用いた場合でも、観察する正面方向の光量を十分に確保できる。このため、視野角度の広い直視型の画像表示装置を得ることができる。
【００２０】
好ましくは、以下の条件式（３）又は（４）を満足することが望ましい。
ｄ＜０．９×λ／（２×（ｎ−１））  （３）
ｄ＞１．１×λ／（２×（ｎ−１））  （４）
さらに好ましくは、以下の条件式（５）又は（６）を満足することが望ましい。
ｄ＜０．７×λ／（２×（ｎ−１））  （５）
ｄ＞１．３×λ／（２×（ｎ−１））  （６）
上記条件式（３）〜（６）のいずれかを満足することで、プリズムからの回折光の強度をさらに小さくすることができる。これにより、さらに高コントラストな画像を得ることができる。
【００２１】
また、第２の発明によれば、一対の第１の基板と第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して第２の基板側から射出する空間光変調装置において、第２の基板の射出側に入射光を偏向するプリズムを有し、プリズムは、明視方向から前記第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ屈折して射出し、プリズムは、複数のプリズム素子から構成され、プリズム素子の高さはそれぞれ非周期的となるように形成されていることを特徴とする空間光変調装置を提供できる。
【００２２】
これにより、明視方向から第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ屈折して射出することができる。この結果、一般のクロスダイクロイックプリズム等で容易に色合成を行うことができる。また、プリズムは、傾斜面の角度が同一ならば、複数のプリズム素子で構成することもできる。この場合、隣接するプリズム素子との境界の段差部分で回折作用を生じてしまう場合がある。回折光は、投写像の画質を劣化させるので望ましくない。
【００２３】
複数のプリズム素子により回折光が生ずる構造の一つとして、プリズム素子の周期的な構造を挙げることができる。第２の発明では、各プリズム素子の高さが、それぞれ非周期的となるように形成されている。これにより、プリズム素子の周期的構造に起因する回折光の発生を低減することができる。このため、観察者は、回折光が低減された品質の良い画像を観察できる。従って、第２の発明によれば、観察者は回折光による投写像の劣化を認識することなく、高コントラストな画像を観察できる。
【００２４】
また、第３の発明によれば、一対の第１の基板と第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して第２の基板側から射出する空間光変調装置において、第２の基板の射出側に入射光を偏向するプリズムを有し、プリズムは、明視方向から前記第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ屈折して射出し、プリズムは、略直線の形状に沿って配列され、略直線の数が単位面積あたりに１５本以下であることを特徴とする空間光変調装置を提供できる。
【００２５】
これにより、明視方向から第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ屈折して射出することができる。この結果、一般のクロスダイクロイックプリズム等で容易に色合成を行うことができる。また、プリズムは、屈折面（傾斜面）の角度が同一ならば、複数のプリズム素子で構成することもできる。この場合、隣接するプリズム素子との境界の段差部分で回折作用を生じてしまう場合がある。回折光は、投写像の画質を劣化させるので望ましくない。
【００２６】
複数のプリズム素子により回折光が生ずる構造の一つとして、プリズム素子の配列の周期的な構造を挙げることができる。第３の発明では、プリズムが略直線の形状に沿って配列されている場合、略直線の数が単位面積あたりに１５本以下である。これにより、プリズム素子の配列の周期的構造に起因する回折光の発生を低減することができる。このため、観察者は、回折光が低減された品質の良い画像を観察できる。従って、第２の発明によれば、観察者は回折光による投写像の劣化を認識することなく、高コントラストな画像を観察できる。
【００２７】
また、好ましくは、略直線の数が単位面積あたりに１０〜１２本であることが望ましい。さらに好ましくは、略直線の数が単位面積あたりに７〜９本であることが望ましい。これにより、プリズム素子の配列の周期的構造に起因する回折光の発生をさらに確実に低減することができる。
【００２８】
また、第３の発明の好ましい態様によれば、単位面積は、液晶へ入射光を供給する照明光学系の開口数と、液晶からの変調された射出光が入射する投写光学系の開口数とにより定まることが望ましい。これにより、必要最小限の単位面積において、プリズム素子の配列の周期的構造を制限すれば良い。この結果、プリズムの屈折面による屈折作用を生じさせると同時に、回折光の発生を低減できる。従って、観察者は回折光による投写像の劣化を認識することなく、高コントラストな画像を観察できる。
【００２９】
また、第４の発明によれば、一対の第１の基板と第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、第１の基板側からの入射光を画像信号に応じて変調して第２の基板側から射出する空間光変調装置において、第２の基板の射出側に入射光を偏向する回折格子を有し、回折格子は、明視方向から第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ回折して射出することを特徴とする空間光変調装置を提供できる。
【００３０】
これにより、明視方向から第１の基板へ入射した光を第１の基板の法線方向へ回折して射出することができる。この結果、一般のクロスダイクロイックプリズム等で容易に色合成を行うことができる。
【００３１】
また、第４の発明の好ましい態様によれば、回折格子はブレーズ型回折格子であることが望ましい。ブレーズ型回折格子は容易に製造できるため、安価な製造コストで、高コントラストな投写像を得られる。
【００３２】
また、第５の発明によれば、照明光を供給する光源と、上述の空間光変調装置と、空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズとを有するプロジェクタであって、プリズム又は回折格子は、第２の基板と投写レンズとの間に設けられていることを特徴とするプロジェクタを提供できる。第５の発明に係るプロジェクタは、上述の空間光変調装置を備えている。これにより、明視方向から空間光変調装置へ入射する光を、第１の基板の法線方向へ屈折又は回折させることができる。そして、一般のクロスダイクロイックプリズム等を用いて容易に色合成できる。この結果、安価で簡便な構成で高コントラストな投写像のプロジェクタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明に係るプロジェクタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３４】
（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Ｒ光、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光と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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
図２において、液晶パネル１２０Ｒでは、第２の基板であるＴＦＴ基板２０６上にクロムなどの金属膜からなる遮光膜２０７が形成され、その上を下地保護膜２０８が被覆している。この遮光膜２０７は、隣接する画素の境界部分にマトリクス状に形成されている。このため、遮光膜２０７は、ＴＦＴ基板２０６に形成されたデータ線（不図示）、走査線２０９、容量線２１０、データ線と走査線２０９との交差部に形成された不図示のＴＦＴ、蓄積容量２１５などと平面的に重なる領域に形成されている。遮光膜２０７によってＴＦＴ基板２０６の各画素には開口部がマトリクス状に区画形成されている。この開口部に対応する平面領域には下地保護膜２０８上に透明な画素電極２１１が形成されている。さらに、上述の構造上には配向膜２１２が形成されている。
【００４６】
また、第１の基板である対向基板２０１の側には、ＴＦＴ基板２０６の遮光膜２０７と対向するように遮光膜２０３がマトリクス状に形成されている。遮光膜２０３によって開口部がマトリクス状に区画形成されている。さらに、対向基板２０１には遮光膜２０３の上に透明な対向電極２０２が形成されている。加えて、これらの構造上には配向膜２０４が形成されている。そして、ＴＦＴ基板２０６上の配向膜２１２と対向基板２０１上の配向膜２０４との間には、液晶２０５が狭持されている。
【００４７】
対向基板２０１の入射側には、各画素に対応する傾斜面を有する斜入射プリズム２１３が光学的に接着されている入射側防塵プレート２１６が設けられている。また、ＴＦＴ基板２０６の射出側には後述するウエッジプリズム２１４が形成されている。まず、斜入射プリズムの機能について説明する。液晶２０５は、ＴＦＴ基板２０６と対向基板２０１との間で、９０°に捩じれ配向した状態にある。このような９０°の捩じれをもたせるために、ポリイミド膜などで形成されている配向膜２０４、２１２に、互いに直角をなす方向にそれぞれラビング処理が施されている。そして、対向基板２０１、ＴＦＴ基板２０６を貼り合わせ、その隙間に液晶２０５を充填する。この結果、液晶２０５は配向膜２０４，２１２へのラビング方向に長軸方向を向けて配向するため、一対の対向基板２０１、ＴＦＴ基板２０６間において液晶２０５の長軸方向は９０°捩じれる。
【００４８】
そして、捩じれ配向させた液晶２０５を用いた液晶パネル１２０Ｒでは、対向基板２０１とＴＦＴ基板２０６との間の中央に位置する液晶２０５の配向状態（長軸方向および長軸の頼き）によりコントラスト特性が方向性を示す。本実施例においては、明視方向Ｌから光を入射させれば、コントラストの高い表示を行うことができる。ここで、明視方向Ｌは、対向基板２０１の法線Ｍに対して角度θ＝３°だけ傾いている。
【００４９】
液晶パネル１２０Ｒは、入射光の主光線が対向基板２０１に対して略垂直となるように照明される。斜入射プリズム２１３は、入射光を明視方向Ｌとなるように屈折させる。これにより、液晶２０５で画像信号に応じて変調された光は、高コントラストな像を形成できる。そして、液晶２０５を射出し、ＴＦＴ基板２０６を透過した光は、ウエッジプリズム２１４に入射する。ウエッジプリズム２１４は、明視方向Ｌから第１の基板である対向基板２０１へ入射した光を、対向基板２０１の法線Ｍの方向へ屈折させて射出する。ここで、斜入射プリズム２１３の屈折面２１３ａの傾斜方向及び傾斜角度と、ウエッジプリズム２１４の屈折面２１４ａの傾斜方向及び傾斜角度とは、反対となるように構成されている。これにより、液晶２０５へ法線Ｍに対して角度θ＝３°で入射した光は、液晶２０５を透過した後、ウエッジプリズム２１４で法線Ｍの方向（角度θ＝０°）へ戻される。
【００５０】
これにより、略立方体形状のクロスダイクロイックプリズム１１２の各入射面に対して、Ｒ光が略垂直に入射する。このため、簡便な構成で色ずれの無い色合成を容易に行うことができる。そして、安価で簡便な構成で高コントラストな投写像のプロジェクタを得られる。特に、ウエッジプリズム２１４を画素ごとに対応して設ける必要がないため、極めて容易に安価に製造できる。また、液晶パネル１２０Ｒ単独で、直視の画像表示装置として用いた場合でも、観察する正面方向の光量を十分に確保できる。このため、視野角度の広い直視型の画像表示装置を得ることができる。
【００５１】
ウエッジプリズム２１４は屈折率ｎ＝１．５１の硝子で構成されている。ウエッジプリズム２１４を硝子で構成することで、射出側防塵プレートの機能を兼用できる。ここで、ウエッジ角度は５．９°である。また、ウエッジプリズム２１４の高さｄ＝２．６ｍｍである。
【実施例２】
【００５２】
図３は、実施例２に係る空間光変調装置である液晶パネル２２０Ｒ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、ウエッジプリズム３１４の構成が実施例１と異なっている。本実施例のウエッジプリズム３１４は、複数のプリズム素子３１４ｂから構成されている。各プリズム素子３１４ｂは、明視方向Ｌから第１の基板である対向基板２０１へ入射した光を、対向基板２０１の法線Ｍの方向へ屈折させて射出する。ここで、各プリズム素子３１４ｂの屈折面３１４ａの傾斜方向及び傾斜角度と、斜入射プリズム２１３の屈折面２１３ａの傾斜方向及び傾斜角度とは、反対となるように構成されている。これにより、液晶２０５へ法線Ｍに対して角度θ＝３°で入射した光は、液晶２０５を透過した後、ウエッジプリズム３１４で法線Ｍの方向（角度θ＝０°）へ戻される。この結果、略立方体形状のクロスダイクロイックプリズム１１２の各入射面に対して、Ｒ光が略垂直に入射する。このため、簡便な構成で高コントラストで色ずれの無い色合成を容易に行うことができる。特に、各プリズム素子３１４ｂを画素ごとに対応して設ける必要がないため、極めて容易に安価に製造できる。また、プリズム素子３１４ｂの製法としては、樹脂を型転写により成形する方法、硝子を切削加工する方法、硝子を研磨する方法等が挙げられる。
【００５３】
また、単独のウエッジプリズムを複数のプリズム素子３１４ｂに分割した構成にすると、各プリズム素子３１４ｂの高さｄを小さくできる。上記実施例１のウエッジプリズム２１４を光が透過する際、ウエッジプリズム２１４上の位置により光路長が異なってしまう場合がある。光路長の相違は、スクリーン１１６におけるフォーカスずれを生じてしまう。本実施例では、各プリズム素子３１４ｂの高さｄを小さくできるため、光路長差によるフォースずれを低減できる。例えば、上記実施例１のウエッジプリズム２１４を１０分割したものを本実施例のプリズム素子３１４ｂとした場合、各プリズム素子３１４ｂの高さｄ＝０．２６ｍｍとなる。このとき、各プリズム素子３１４ｂにおける光路長差は０．１７ｍｍと小さくすることができる。
【００５４】
ここで、各プリズム素子３１４ｂを周期的に配列する場合、周期構造に起因して回折光が生じてしまう場合がある。本実施例では、後述する単位面積あたりに、各プリズム素子３１４ｂは、略直線Ｌａ１、Ｌａ２、Ｌａ３、Ｌａ４の形状に沿って配列されている。そして、略直線Ｌａ１、Ｌａ２、Ｌａ３、Ｌａ４の数は、単位面積ａφあたりに４本である。なお、略直線Ｌａ１、Ｌａ２、Ｌａ３、Ｌａ４の数は、単位面積あたり１５本以下であれば良い。単位面積ａφの説明は、後述する。単位面積ａφ近傍の正面図を図４に示す。
【００５５】
図５は、単位面積ａφを説明するための超高圧水銀ランプ１０１からスクリーン１１６までの光路を示す。なお、図５では、説明の簡便のため、光学系としては、照明系ＩＬＬを構成する超高圧水銀ランプ１０１とインテグレータ１０４、及び投写系ＰＬを構成する投写レンズ１１４のみを示し、他の色分解光学系などの図示を省略する。また、便宜上、投写レンズ１１４は、両凸形状の単レンズとして示している。このため、図５において、投写レンズ１１４と投写系ＰＬとは一致している。
【００５６】
超高圧水銀ランプ１０１からの照明光はインテグレータ１０４に入射する。インテグレータ１０４は、超高圧水銀ランプ１０１からの照明光を重畳させて液晶パネル２２０Ｒを照明する。インテグレータ１０４からの照明光は、所定の角度分布をもって液晶パネル２２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒ上の位置ＯＢＪは、様々な入射角度の光により重畳的に照明される。そして、位置ＯＢＪからの光は、照明系ＩＬＬのＦナンバーで空間的に拡がりながらウエッジプリズム３１４に入射する。液晶パネル２２０Ｒを射出した光は、ウエッジプリズム３１４を透過して投写レンズ１１４へ入射する。液晶パネル２２０Ｒの変調面とスクリーン１１６とは共役関係にある。このため、液晶パネル２２０Ｒ上の位置ＯＢＪは、スクリーン１１６上の位置ＩＭＧに結像する。このとき、液晶パネル２２０Ｒ上の位置ＯＢＪからの光は、投写レンズ１１４のＦナンンバーと同一、又は小さいＦナンバーの光が、投写レンズ１１４によりスクリーン１１６に投写される。照明系ＩＬＬのＦナンバーと投写系ＰＬのＦナンバーとは、以下の３とおりの関係（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）が考えられる。
（Ａ）  照明系ＩＬＬのＦナンバー＞投写系ＰＬのＦナンバー、
（Ｂ）  照明系ＩＬＬのＦナンバー＝投写系ＰＬのＦナンバー、
（Ｃ）  照明系ＩＬＬのＦナンバー＜投写系ＰＬのＦナンバー.
【００５７】
何れの関係においても、液晶パネル２２０Ｒ上で、照明系ＩＬＬ又は投写系ＰＬの小さいほうのＦナンバーで規定される角度範囲の光だけが有効にスクリーン１１６に投写される。例えば、関係（Ａ）又は（Ｂ）の場合、次式が成立する。
１／（２ＦＩＬＬ）＝ｓｉｎθａ
ここで、ＦＩＬＬは投写系ＰＬのＦナンバー、
θａは位置ＯＢＪから射出した光の光軸とのなす角度、である。
【００５８】
液晶パネル２２０Ｒから空間的な拡がり角度θａで射出した光は、ウエッジプリズム３１４上の円形領域である単位面積ａφを照射する。このように、ウエッジプリズム３１４上の単位面積ａφのからの光は、全て投写レンズ１１４でスクリーン１１６に投写される。また、これに対して、上記関係式（Ｃ）の場合、照明系ＩＬＬのＦナンバーでスクリーン１１６に有効に投写されるウエッジプリズム３１４上の単位面積ａφが規定される。
【００５９】
従って、何れの関係（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）においても、ウエッジプリズム３１４上の単位面積ａφからの光は、投写レンズ１１４により有効にスクリーン１１６に投写される。上述したように、複数のプリズム素子３１４ｂから構成されるウエッジプリズム３１４により回折光が生ずる構造の一つとして、プリズム素子３１４ｂの配列の周期的な構造を挙げることができる。本実施例では、プリズム素子３１４ｂが単位面積ａφあたりに略直線Ｌａ１〜Ｌａ４の形状に沿って配列されている。このため、略直線の数が単位面積ａφあたりに１５本以下である。これにより、プリズム素子３１４ｂの配列の周期的構造に起因する回折光の発生を低減することができる。従って、観察者は、回折光が低減され、かつ高コントラストな品質の良い画像を観察できる。
【００６０】
また、本実施例で好ましくは、略直線の数が単位面積ａφあたりに１０〜１２本であることが望ましい。さらに好ましくは、略直線の数が単位面積ａφあたりに７〜９本であることが望ましい。これにより、プリズム素子３１４ｂの配列の周期的構造に起因する回折光の発生をさらに確実に低減することができる。
【実施例３】
【００６１】
図６は、実施例３に係る空間光変調装置である液晶パネル４２０Ｒ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、ウエッジプリズム４１４は、複数のプリズム素子４１４ｂから構成されている。各プリズム素子４１４ｂは、明視方向Ｌから第１の基板である対向基板２０１へ入射した光を、対向基板２０１の法線Ｍの方向へ屈折させて射出する。ここで、各プリズム素子４１４ｂの屈折面４１４ａの傾斜方向及び傾斜角度と、斜入射プリズム２１３の屈折面２１３ａの傾斜方向及び傾斜角度とは、反対となるように構成されている。これにより、液晶２０５へ法線Ｍに対して角度θ＝３°で入射した光は、液晶２０５を透過した後、ウエッジプリズム４１４で法線Ｍの方向（角度θ＝０°）へ戻される。この結果、略立方体形状のクロスダイクロイックプリズム１１２の各入射面に対して、Ｒ光が略垂直に入射する。このため、簡便な構成で高コントラストで色ずれの無い色合成を容易に行うことができる。特に、各プリズム素子４１４ｂを画素ごとに対応して設ける必要がないため、極めて容易に安価に製造できる。
【００６２】
ここで、各プリズム素子４１４ｂを周期的に配列する場合、高さｄに起因して回折光が生じてしまう場合がある。本実施例では、各プリズム素子４１４ｂの高さｄは、以下の条件式（１）又は（２）を満足している。
ｄ＜０．９５×λ／（２×（ｎ−１））  （１）
ｄ＞１．０５×λ／（２×（ｎ−１））  （２）
【００６３】
ここで、各プリズム素子４１４ｂを構成する部材の屈折率をｎ、各プリズム素子４１４ｂへ入射する光の波長をλとそれぞれする。本実施例では、高さｄ（深さ）が以下の条件式（Ｄ）、
ｄ＝λ／（２×（ｎ−１））  （Ｄ）
の条件を満足すると、回折効率が向上してしまう。
【００６４】
これに対して、本実施例では、高さｄが回折光を生じさせないこと、又は回折光が生じても観察者が認識しない程度であることが望ましい。このため、本実施例では、条件式（１）又は（２）を満足することで、条件式（Ａ）で規定される高さｄ（深さ）と異ならせることができる。これにより、観察者は、回折光が低減され、かつ高コントラストな品質の良い画像を観察できる。
【００６５】
本実施例において、好ましくは、以下の条件式（３）又は（４）を満足することが望ましい。
ｄ＜０．９×λ／（２×（ｎ−１））  （３）
ｄ＞１．１×λ／（２×（ｎ−１））  （４）
さらに好ましくは、以下の条件式（５）又は（６）を満足することが望ましい。
ｄ＜０．７×λ／（２×（ｎ−１））  （５）
ｄ＞１．３×λ／（２×（ｎ−１））  （６）
上記条件式（３）〜（６）のいずれかを満足することで、各プリズム素子４１４ｂからの回折光の強度をさらに小さくすることができる。これにより、さらに高品質な画像を得ることができる。
【実施例４】
【００６６】
図７は、実施例４に係る空間光変調装置である液晶パネル５２０Ｒ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、ウエッジプリズム５１４は、複数のプリズム素子５１４ｂから構成されている。各プリズム素子５１４ｂは、明視方向Ｌから第１の基板である対向基板２０１へ入射した光を、対向基板２０１の法線Ｍの方向へ屈折させて射出する。ここで、各プリズム素子５１４ｂの屈折面５１４ａの傾斜方向及び傾斜角度と、斜入射プリズム２１３の屈折面２１３ａの傾斜方向及び傾斜角度とは、反対となるように構成されている。これにより、液晶２０５へ法線Ｍに対して角度θ＝３°で入射した光は、液晶２０５を透過した後、ウエッジプリズム５１４で法線Ｍの方向（角度θ＝０°）へ戻される。この結果、略立方体形状のクロスダイクロイックプリズム１１２の各入射面に対して、Ｒ光が略垂直に入射する。このため、簡便な構成で高コントラストで色ずれの無い色合成を容易に行うことができる。特に、各プリズム素子４１４ｂを画素ごとに対応して設ける必要がないため、極めて容易に安価に製造できる。
【００６７】
ここで、各プリズム素子５１４ｂの周期的な構造に起因して回折光が生じてしまう場合がある。本実施例では、プリズム素子５１４ｂは、高さｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４がそれぞれ非周期（ランダム）に配列されている。ここで、屈折面５１４ａの傾斜角度は全てのプリズム素子５１４ｂにおいて同一である。このため、高さｄ１等が異なると、屈折面５１４ａの面積も各プリズム素子５１４ｂで異なってくる。これにより、プリズム素子５１４ｂの周期的構造に起因する回折光の発生を低減することができる。このため、観察者は、回折光が低減され、かつ高コントラストな品質の良い画像を観察できる。
【実施例５】
【００６８】
図８は、実施例５に係る空間光変調装置である液晶パネル６２０Ｒ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、第２の基板であるＴＦＴ基板２０６の射出側に入射光を偏向するブレーズ型の回折格子６１４が形成されている。回折格子６１４は、明視方向Ｌから第１の基板である対向基板２０１へ入射した光を、対向基板２０１の法線Ｍの方向へ回折させて射出する。これにより、液晶２０５へ法線Ｍに対して角度θ＝３°で入射した光は、液晶２０５を透過した後、回折格子６１４で法線Ｍの方向（角度θ＝０°）へ戻される。この結果、略立方体形状のクロスダイクロイックプリズム１１２の各入射面に対して、Ｒ光が略垂直に入射する。このため、簡便な構成で高コントラストで色ずれの無い色合成を容易に行うことができる。特に、回折格子６１４は画素の位置とは無関係に形成できるので、極めて容易に安価に製造できる。また、ブレーズ型の回折格子６１４の製法としては、樹脂を型転写により成形する方法、硝子を切削加工する方法、硝子を研磨する方法等に加えて、グレーレベルリソグラフィによる方法、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を組み合わせた方法を挙げることができる。
【００６９】
ブレーズ型の回折格子６１４は、以下の条件式（Ｅ）を満足する。
ｍλ＝Ｐ×（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）  （Ｅ）
ここで、ｍは回折次数、λは入射光の波長、Ｐは回折格子のピッチ、αは入射角度、βは回折角度である。式（Ｅ）から明らかなように、ピッチＰを制御することで、回折角度βを制御できる。上述したように、図９において明視方向Ｌと法線Ｍとは角度α＝３°をなしている。ここで、第１の基板である対向基板２０１の法線Ｍと、射出光の光軸とは角度β＝０°をなす。そして、回折効率の最も高い１次回折光（次数ｍ＝１）を用いるとすると、ブレーズ角度θｂ＝１．５°となる。なお、回折格子６１４へ入射させる光は、ｓ偏光光とすると回折異常（アノ−マリー）を避けることができるので望ましい。さらに、明視方向Ｌは法線Ｍに対して傾いているため、傾斜した入射光が入射面に対してｐ偏光光、又はｓ偏光光とするのが望ましい。このため、液晶パネル６２０Ｒへ入射する前に偏光板等を用いて偏光方向を調整することが好ましい。
【００７０】
ここで、回折格子６１４で回折する角度は、光の波長により異なる。このため、法線Ｍに平行な方向へ回折光を射出させるためには、回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８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４４５ｎｍ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６４０ｎｍ近傍の光をＲ光として用いる。これらの波長の光が、回折格子６１４で回折されたときに、対向基板２０１の法線Ｍの方向へ射出するようにブレーズ角度θｂを制御する。これにより、各色ごとに最適化されたブレーズ角度を有する回折格子により、さらに正確に回折光を法線Ｍの方向へ導くことができる。
【００７１】
また、プロジェクタの光源としてＬＥＤなどの固体発光素子を用いることができる。Ｒ光用ＬＥＤ、Ｇ光用ＬＥＤ、Ｂ光用ＬＥＤの波長特性を図１１に示す。この場合、それぞれの色光のピーク波長を用いて、ピッチＰを最適化する。具体的には、Ｒ光は６４５ｎｍ、Ｇ光は５２２ｎｍ、Ｂ光は４５９ｎｍである。これにより、各色ごとに最適化されたブレーズ角度を有する回折格子により、さらに正確に回折光を法線Ｍの方向へ導くことができる。
【００７２】
また、各色ごとに最適化された３つの回折格子６１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ（図１）にそれぞれ形成しても良い。この場合、樹脂転写によりブレーズ型回折格子をクロスダイクロイックプリズム１１２の３つの入射面に形成できる。この構成では、各色用の各色光用空間光変調装置１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂから投写レンズ１１４までにおいて、回折格子６１４上の位置の相違による光路長差が殆ど無い。このため、高コントラストで、部分的なフォーカスずれ（デフォーカス）の低減された高品質な画像を得られる。
【００７３】
なお、上記実施例におけるプロジェクタは３板式の構成を例に説明をしている、しかしながら、本発明はこれに限られず、単板式のプロジェクタにおいても安価な構成で、高コントラストな画像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係る空間光変調装置及びプロジェクタは、液晶型の空間光変調装置に有用であり、特に、ＴＮ液晶の空間光変調装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１の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２の液晶パネルの概略構成図。
【図４】単位面積の正面図。
【図５】単位面積の説明図。
【図６】実施例３の液晶パネルの概略構成図。
【図７】実施例４の液晶パネルの概略構成図。
【図８】実施例５の液晶パネルの概略構成図。
【図９】実施例５の回折格子の説明図。
【図１０】超高圧水銀ランプの波長特性図。
【図１１】ＬＥＤの波長特性図。
【図１２】ＴＮ液晶の説明図。
【図１３−１】明視方向のコントラストの説明図。
【図１３−２】明視方向のコントラストの他の説明図。
【図１４】明視方向の説明図。
【符号の説明】
【００７６】
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  Ｇ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、１１０Ｇ、１１０Ｂ  各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、１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ  入射面、１１４  投写レンズ、１１６  スクリーン、１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ  液晶パネル、１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ  偏光板、１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ  偏光板、１２３Ｒ、１２３Ｂ  位相差板、１２４Ｒ、１２４Ｂ  ガラス板、２０１  対向基板、２０２  対向電極、２０３  遮光膜、２０４  配向膜、２１２  配向膜、２０５  液晶、２０６  ＴＦＴ基板、２０７  遮光膜、２０８  下地保護膜、２０９  走査線、２１０  容量線、２１１  画素電極、２１２  配向膜、２１３ａ      屈折面、２１３  斜入射プリズム、２１４  ウエッジプリズム、２１４ａ  屈折面、２１６  入射側防塵プレート、２１５  蓄積容量、２２０Ｒ  液晶パネル、３１４  ウエッジプリズム、３１４ｂ  プリズム素子、３１４ａ  屈折面、４１４  ウエッジプリズム、４１４ｂ  プリズム素子、４１４ａ  屈折面、４２０Ｒ  液晶パネル、５１４  ウエッジプリズム、５１４ｂ  プリズム素子、５１４ａ  屈折面、５２０Ｒ  液晶パネル、６１４  回折格子、６２０Ｒ  液晶パネル、１１００  液晶型空間光変調装置、１１２０  アクティブマトリクス基板、１１２０  アクティブマトリックス基板、１１３０  対向基板、１１３９  液晶、ａφ  単位面積、ＩＬＬ  照明系、Ｌ  明視方向、Ｌａ１〜Ｌａ４  略直線、Ｍ  法線、Ｐ  ピッチ、ＰＬ  投写系
【図１】
2005070632.tif 000003
【図２】
2005070632.tif 000004
【図３】
2005070632.tif 000005
【図４】
2005070632.tif 000006
【図５】
2005070632.tif 000007
【図６】
2005070632.tif 000008
【図７】
2005070632.tif 000009
【図８】
2005070632.tif 000010
【図９】
2005070632.tif 000011
【図１０】
2005070632.tif 000012
【図１１】
2005070632.tif 000013
【図１２】
2005070632.tif 000014
【図１３−１】
2005070632.tif 000015
【図１３−２】
2005070632.tif 000016
【図１４】
2005070632.tif 000017