(57)【要約】【課題】反射型空間光変調器と光軸シフト素子を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上した画素プロファイル変形素子と反射型空間光変調器との固定方法を提供し、さらにこの方法を用いたより高解像度でより信頼性の高い映像拡大装置を提供する。【解決手段】反射型空間光変調器の画素と画素プロファイル変形素子のマイクロレンズとの位置を固定する固定手段を設け、反射型空間光変調器に照明光を入射せしめ、その像の光強度プロファイル情報を元に固定手段が固定する位置を決定する固定位置決定手段を設けることにより、画素とマイクロレンズとに位置精度を向上してより高解像度とすると同時にその信頼性を向上することができる。【選択図】        図１
2005043430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光のもとなる光を放出する光源と、
前記光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、
前記照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の反射型空間光変調手段と、
前記微小シャッタ素子に対応して設けた、前記微小シャッタ素子からの出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、
前記反射型空間光変調手段からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段とを有する映像拡大装置の前記反射型空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、
前記固定方法は、
前記微小シャッタ素子と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、
前記固定工程は、前記微小光強度プロファイル変形素子アレイに前記照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して前記像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される前記微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、前記反射型空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴とする空間光変調手段の固定方法。
【請求項２】
照明光のもとなる光を放出する光源と、
前記光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、
前記照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の反射型空間光変調手段と、
前記微小シャッタ素子の近傍に設けた前記微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、
前記反射型空間光変調手段からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段と、
前記反射型空間光変調手段と前記像形成光学手段との間に設けた前記像形成光学手段の光軸をシフトする光軸シフト手段とを有する映像拡大装置の前記反射型空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、
前記固定方法は、
前記微小シャッタ素子と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、
前記固定工程は、前記微小光強度プロファイル変形素子アレイに前記照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して前記像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される前記微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、前記反射型空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴とする空間光変調手段の固定方法。
【請求項３】
照明光のもとなる光を放出する光源と、
前記光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、
前記照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の空間光変調手段と、
前記空間光変調手段からの映像光を結像して中間像を形成する中間像形成光学手段と、
前記微小シャッタ素子の中間像近傍に設けた前記微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、
前記中間像からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段と、
前記空間光変調手段と前記像形成光学手段との間に設けた前記像形成光学手段の光軸をシフトする光軸シフト手段とを有する映像拡大装置の前記空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、
前記固定方法は、
前記微小シャッタ素子と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、
前記固定工程は、前記微小光強度プロファイル変形素子アレイに前記照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して前記像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される前記微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、前記空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴とする空間光変調手段の固定方法。
【請求項４】
照明光のもとなる光を放出する光源と、
前記光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、
複数の空間光変調手段へ同じ色の照明光の色を分割して入射せしめる照明光分割手段と、
前記照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の空間光変調手段と、
前記微小シャッタ素子の近傍に設けた前記微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、
前記空間光変調手段からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段とを有する映像拡大装置の前記空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、
前記固定方法は、
前記微小シャッタ素子と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、
前記固定工程は、前記微小光強度プロファイル変形素子アレイに前記照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して前記像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される前記微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、前記空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴とする空間光変調手段の固定方法。
【請求項５】
照明光のもとなる光を放出する光源と、
前記光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、
複数の反射型空間光変調手段へ同じ色の照明光の色を分割して入射せしめる照明光分割手段と、
前記照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の空間光変調手段と、
前記空間光変調手段からの映像光を結像して中間像を形成する中間像形成光学手段と、
前記微小シャッタ素子の中間像近傍に設けた前記微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、
前記中間像からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段とを有する映像拡大装置の前記空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、
前記固定方法は、
前記微小シャッタ素子と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、
前記固定工程は、前記微小光強度プロファイル変形素子アレイに前記照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して前記像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される前記微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、前記空間光変調手段と前記微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴とする空間光変調手段の固定方法。
【請求項６】
前記像形成光学手段と、前記固定工程による前記固定位置決定のための前記別の像形成光学手段とが、略同一のＦナンバを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空間光変調手段の固定方法。
【請求項７】
前記固定工程による前記固定位置決定のための前記別の照明光を形成する前記照明光形成手段とは別の照明光形成手段が、別照明角度分布制御手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の空間光変調手段の固定方法。
【請求項８】
前記別照明光角度制御手段が、略平行光束の照明光となるように照明光を制御可能な手段であり、かつこの略平行光束からなる照明光の入射角度を制御可能な別照明光角度制御手段であることを特徴とする請求項７に記載の空間光変調手段の固定方法。
【請求項９】
前記別照明光角度制御手段が、前記別の照明光の入射角度としての最小値と最大値とその中央値とにおける前記別の照明光の光強度が、前記中央値の入射角度での前記別の照明光の光強度が、前記最大値および前記最小値の入射角度での前記別の照明光の光強度よりも大きい別照明光角度制御手段であることを特徴とする請求項７に記載の空間光変調手段の固定方法。
【請求項１０】
前記別照明光角度制御手段が、前記別の像形成光学手段のＦナンバに対応した角度に対して前記別の照明光の入射角度の最大値の略２分の１倍以下の角度である別照明光角度制御手段であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の空間光変調手段の固定方法。
【請求項１１】
前記固定工程は、前記空間光変調手段のシリコン基板上に形成したアラインメントマークと前記微小シャッタ素子を形成した対向基板上に形成したアラインメントマークとを合わせることにより、前記位置決定を行なうことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の空間光変調手段の固定方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の空間光変調手段の固定方法を用いた映像拡大装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型空間光変調器の画素を、スクリーン上で光軸シフト素子によりその画素を重ねる、または、反射型空間光変調器のずらし配置によりその画素を重ねる映像拡大装置に関し、さらに、反射型空間光変調器と画素プロファイル変形素子とを固定する固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、特許文献、非特許文献を参照し、従来の技術を説明する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１１３３０８号公報
【特許文献２】
特開平５−２８９０４４号公報
【特許文献３】
特開平６−３２４３２０号公報
【特許文献４】
特開２００２−１７４８５２号公報
【非特許文献１】
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ２００１  ＤＩＧＥＳＴ、ｐ．１０８４−１０８７、カラーリンク社（米国）
【非特許文献２】
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ２００２  ＤＩＧＥＳＴ、ｐ．１２５４−１２５７、ＮＨＫ（日本）
【０００４】
空間光変調器を用いた映像拡大装置としては、単板式と呼ばれる空間光変調器を１枚用いたものと３板式と呼ばれる空間光変調器を３枚用いたものが一般に実用化されている。単板式の場合には、空間的に３分割された３つの画素がＲＧＢの３つの分光特性を有する画素を形成し、この３分割された画素に白色の照明光を入射させることにより、ＲＧＢからなる画像表示を行なう方式と、空間的に３分割または４分割されたサブフィールドからなるフィールド単位で、サブフィールドをＲＧＢまたはＲＧＢＷの分光特性を有する照明光で空間光変調器のすべての画素に入射させることにより、ＲＧＢまたはＲＧＢＷからなる画像表示を行なう方式とがある。
【０００５】
３板式は、照明光学系が複雑ではあるが、白色の照明光をＲＧＢを基本に３つに色分離をして、その色分離された異なる分光特性のＲＧＢ照明光に対応させた３つの空間光変調器を用いてＲＧＢ独立に変調した後に、ダイクロイックプリズムでこれを色合成した後に、投射レンズで拡大像形成をするので、高コストではあるが高い光利用効率と解像度を実現することができる。３板式で、空間光変調器に反射型空間光変調器を用いた場合には、上記の方式以外に、１つの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と１つのダイクロイックプリズムからなる構成、２つまたは４つのＰＢＳと色選択性偏光板とからなる構成、１つのダイクロイックプリズムに斜入射させる構成等も考案されている。この色選択性偏光板については、非特許文献１に記載されており、カラーリンク社（米国）により、商品名：カラーセレクトとして、商品化されている。
【０００６】
一方、光軸シフト素子を用いた投射画像の高解像度化に関する装置は、特許文献１に開示されており、偏光方向を旋回できる光学素子と複屈折効果を有する透明素子とを光軸シフト方向で直交させて２組用いることにより、縦２倍、横２倍で合計４倍の高解像度化する装置が示されている。また、特許文献２、特許文献３には、インターレス駆動の場合に走査線を補間する縦方向の２倍の高密度化する装置が示されている。３板式の映像拡大装置に、この光軸シフト素子を組み合わせることにより、高輝度で高解像度の映像拡大装置を実現することができる。
【０００７】
図１５は、従来の映像拡大装置の一例を示すブロック図である。図１５において、１０１は光源となる高圧水銀ランプと照明系の一部のリフレクタからなり、１０２は第１のフライアイレンズであり、１０３は第２のフライアイレンズであり、これは図示はしていないがＰＢＳアレイからなる偏光変換素子を密着せしめており、１０９はコンデンサレンズであり、１１７ａ、ｂは反射ミラーであり、１３１はクリーナ偏光子であり、１１２は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であり、１１４はダイクロイックプリズム（ＤＰ）でありそれぞれ、ＢとＧ光、およびＧ光を分離し、１０５ｒ、ｇ、ｂはそれぞれ反射型空間光変調器となるＬＣＯＳであり、１２０は２方向の光軸シフト素子であり、この光軸シフト素子は光軸シフト方向を直交して配置された単方向の光軸シフト素子１１０と１１１と図示はしていない偏光回転素子により構成され、１０７は投射レンズであり、この投射レンズによりＬＣＯＳの像が図示はしていないスクリーンに形成される。
【０００８】
光軸シフト素子１２０は、強誘電性液晶を基板に垂直配置向させた素子を、光軸方向に対して基板と垂直する方向に配置し、かつ基板内で光軸方向に対称な２つの方向にチルトするように電界を光軸と直交する方向に印加することにより液晶の複屈折性を利用して光軸シフトを行う素子でる。このため、この光軸シフト素子１２０は、偏光依存性を有する光軸シフト素子であり、特定の偏光方向の光に対してのみ光軸シフトを行うことができるが、これと直交する方向の光に対しては光軸シフトを行わない。
【０００９】
図１５において、光源１０１からの無偏光光を照明光学系において偏光変換された後、さらにクリーナ偏光子１３１で、偏光度の高い直線偏光にされた照明光は、ＰＢＳ１１２で反射された後に、ダイクロイックプリズム１１４に入射して色分解される。ＰＢＳ１１２には、一般にＳ偏光を入射せしめるが、ほぼ平行光束の照明光をＰＢＳ１１２に入射した場合に、Ｓ偏光のまま照明光がダイクロイックプリズム１１４に入射する。
【００１０】
映像拡大装置用のＬＣＯＳは一般にはコントラスト重視のためにノーマリブラック（電圧無印加時に黒表示、電圧印加時に白表示）動作であり、黒表示のときはＳ偏光はＳ偏光で反射し、Ｐ偏光はＰ偏光で反射する。白表示のときは、Ｓ偏光はＰ偏光で反射し、Ｐ偏光はＳ偏光で反射する。このとき、反射されたＳ偏光の光はＰＢＳにより再度反射され投射レンズの方向に進行しないが、空間光変調器によりＰ偏光に変換された光は、映像光となってＰＢＳを透過して投射レンズにより結像して、スクリーン上で白の画素となる。実際には、ダイクロイックプリズム（ＤＰ）で色分解されているので、動作としての白表示は、ＲＧＢのどれかの色の単色表示となり、これらがすべて白表示した場合に、色としての白色の表示画像を投射することができる。
【００１１】
この光軸シフト素子を用いた映像拡大装置に対して、画素プロファイル変形素子を用いた発明は、透過型の空間光変調器を用いた場合が特許文献３に、反射型の空間光変調器を用いた場合が特許文献４に記載されている。図１６は、従来の画素プロファイル変形素子を示す断面図である。反射型の空間光変調器は、図１６に示すように反射型空間光変調器の光シャッタからなる各画素に対応してマイクロレンズまたはマイクロプリズム等の微小光学素子を設け、この画素プロファイルを変形することにより実効的な開口率を減少せしめる手段を設けている。これにより、光軸シフト素子により画素をその配列ピッチの１／２分をシフトした場合に、画素の重なりを低減することができるので、表示可能な空間周波数を向上することができる。この画素プロファイルを変形する手段は、マイクロレンズやマイクロプリズムのような透過型の光学素子を用いる場合以外にも、反射型のマイクロミラーを各画素に設けてもよい。また、空間光変調器の中間像面をマクロレンズにより形成してそこにマイクロレンズを設けてもよい。
【００１２】
図１６は、従来の画素プロファイル変形素子を示す断面図である。図１６に示す画素プロファイル変形素子を設けたＬＣＯＳを用いることにより、隣接どうし光軸シフトされた画素の光強度プロファイルの重なりも低減することができるので、より一層に隣接した画素のクロストークを低減することできるようになりＭＴＦが向上し、大きく解像度を向上することができるようになる。
【００１３】
しかしながら、これらマイクロレンズ等の微小光学素子を有する画素プロファイル変形素子を用いた映像拡大装置は、１０〜１５ミクロン程度のピッチの画素とマイクロレンズとが１対１で２次元的に対応しているために、所望の画素プロファイルに変形する場合には、高精度にし、かつ高い信頼性でその相対位置を固定している必要がある。１４ミクロンの画素ピッチの反射型空間光変調器に最大角度７度の照明光を入射し、反値全幅が５０％になるように設計した１ｍｍ厚で形成したマイクロレンズの半径約１０ミクロンのネオセラム（日本電気ガラス）とフッ素含有光硬化アクリル系接着剤および１０μｍ厚のネオセラムカバーガラスからなる貼り合わせ型マイクロレンズからなる画素プロファイル素子とし設けている場合には、画素を含む面での位置精度は、配列方向に１μｍ以内の精度で固定することが好ましく、よりさらに好ましくは０．５μｍ以内の位置精度である。また、画素を含む面と垂直な方向での位置精度も同程度の位置精度が好ましく、高価な重ね合わせ装置を用いたマイクロレンズ基板とシリコン基板との重ね合わせ後の相対位置固定が必要であり、また、その位置精度の長期的な信頼性にも問題があった。
【００１４】
高精度に位置合わせをする場合には、マイクロレンズ基板とシリコン基板とに、対応したアライメントマークを設けるが、この場合、通常のＬＳＩにおけるアライメントマークと異なり、重ね合わせてアレイメントするものどうしで１．５〜３μｍの間隔があいており、かつこれらを接着剤でシールするようにＵＶを照射または熱を重ねあわせる必要があるため、現在の液晶ポリシリコン用の数千万円クラスの量産装置でも１μｍ程度の重ね合わせ精度であり、高額であっても通常のＬＳＩのアライメント精度と比較すると非常に低精度であるが、一般的には単にマイクロレンズによってポリシリコンにより小さくなった開口に照明光を入射する量を改善する照明効率の向上であるので、上記のような低精度でもよいが、画素プロファイル変形素子を設けた場合には重ね合わせの精度が不足してしまう。
【００１５】
一方、複数の空間光変調器をずらし配置して高解像度化する装置が考案されている（非特許文献２参照）。これは、約２０００×４０００画素の空間光変調器を斜めにずらして２つ配置することにより、４０００×８０００画素の空間光変調器を用いた場合の解像度に匹敵する解像度の視認性を実現したものである。この場合も光軸シフト素子を用いた装置と同様に、画素プロファイル変形素子を用いることで、より高解像度化を行うことができるが、この画素プロファイル変形素子と空間光変調器の画素との位置合わせの高精度の位置精度と長期的な信頼性が問題である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の第一は、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度であると同時に信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明の第二は、反射型空間光変調器の光軸シフト素子を用いた映像拡大装置において、反射型空間光変調器と一体となる画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度であると同時に信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明の第三は、反射型空間光変調器の光軸シフト素子を用いた映像拡大装置において、反射型空間光変調器のマクロレンズによる中間像面に画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度であると同時に信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明の第四は、複数の反射型空間光変調器をずらし配置した映像拡大装置において、反射型空間光変調器と一体となる画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度であると同時に信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の第五は、複数の反射型空間光変調器をずらし配置した映像拡大装置において、反射型空間光変調器のマクロレンズによる中間像面に画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度であると同時に信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明の第六は、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた高解像度の映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００２２】
また、本発明の第七は、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００２３】
また、本発明の第八は、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定方法を用いた安価な映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００２４】
また、本発明の第九は、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定方法を用いたと同時にさらに安価な映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００２５】
また、本発明の第十は、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をさらに一層向上した信頼性の高い固定方法を用いた映像拡大装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、照明光のもとなる光を放出する光源と、光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の反射型空間光変調手段と、微小シャッタ素子に対応して設けた、微小シャッタ素子からの出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、反射型空間光変調手段からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段とを有する映像拡大装置の反射型空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、固定方法は、微小シャッタ素子と微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、固定工程は、微小光強度プロファイル変形素子アレイに照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、反射型空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴としている。
【００２７】
請求項２記載の発明は、照明光のもとなる光を放出する光源と、光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の反射型空間光変調手段と、微小シャッタ素子の近傍に設けた微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、反射型空間光変調手段からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段と、反射型空間光変調手段と像形成光学手段との間に設けた像形成光学手段の光軸をシフトする光軸シフト手段とを有する映像拡大装置の反射型空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、固定方法は、微小シャッタ素子と微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、固定工程は、微小光強度プロファイル変形素子アレイに照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、反射型空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴としている。
【００２８】
請求項３記載の発明は、照明光のもとなる光を放出する光源と、光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の空間光変調手段と、空間光変調手段からの映像光を結像して中間像を形成する中間像形成光学手段と、微小シャッタ素子の中間像近傍に設けた微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、中間像からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段と、空間光変調手段と像形成光学手段との間に設けた像形成光学手段の光軸をシフトする光軸シフト手段とを有する映像拡大装置の空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、固定方法は、微小シャッタ素子と微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、固定工程は、微小光強度プロファイル変形素子アレイに照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴としている。
【００２９】
請求項４記載の発明は、照明光のもとなる光を放出する光源と、光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、複数の空間光変調手段へ同じ色の照明光の色を分割して入射せしめる照明光分割手段と、照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の空間光変調手段と、微小シャッタ素子の近傍に設けた微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、空間光変調手段からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段とを有する映像拡大装置の空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、固定方法は、微小シャッタ素子と微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、固定工程は、微小光強度プロファイル変形素子アレイに照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴としている。
【００３０】
請求項５記載の発明は、照明光のもとなる光を放出する光源と、光源からの光から照明光を形成する照明光学手段と、複数の反射型空間光変調手段へ同じ色の照明光の色を分割して入射せしめる照明光分割手段と、照明光をフレーム単位に分割された映像情報に従って映像光に変換する多数の微小シャッタ素子からなる複数の空間光変調手段と、空間光変調手段からの映像光を結像して中間像を形成する中間像形成光学手段と、微小シャッタ素子の中間像近傍に設けた微小シャッタ素子から出射光の光強度プロファイルを変形せしめる微小光強度プロファイル変形素子アレイと、中間像からの映像光を拡大して拡大像を形成する像形成光学手段とを有する映像拡大装置の空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定方法であって、固定方法は、微小シャッタ素子と微小光強度プロファイル変形素子アレイとを位置固定する固定工程を有し、固定工程は、微小光強度プロファイル変形素子アレイに照明光とは別の照明光を入射し、その反射光に対して像形成光学手段とは別の像形成光学手段により形成される微小シャッタ素子の拡大像の光強度プロファイルにより、空間光変調手段と微小光強度プロファイル変形素子アレイとの固定位置を決定することを特徴としている。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、像形成光学手段と、固定工程による固定位置決定のための別の像形成光学手段とが、略同一のＦナンバを有することを特徴としている。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、固定工程による固定位置決定のための別の照明光を形成する照明光形成手段とは別の照明光形成手段が、別照明角度分布制御手段を有することを特徴としている。
【００３３】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の発明において、別照明光角度制御手段が、略平行光束の照明光となるように照明光を制御可能な手段であり、かつこの略平行光束からなる照明光の入射角度を制御可能な別照明光角度制御手段であることを特徴としている。
【００３４】
請求項９記載の発明は、請求項７に記載の発明において、別照明光角度制御手段が、別の照明光の入射角度としての最小値と最大値とその中央値とにおける別の照明光の光強度が、中央値の入射角度での別の照明光の光強度が、最大値および最小値の入射角度での別の照明光の光強度よりも大きい別照明光角度制御手段であることを特徴としている。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の発明において、別照明光角度制御手段が、別の像形成光学手段のＦナンバに対応した角度に対して別の照明光の入射角度の最大値の略２分の１倍以下の角度である別照明光角度制御手段であることを特徴としている。
【００３６】
請求項１１記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の発明において、固定工程は、空間光変調手段のシリコン基板上に形成したアラインメントマークと微小シャッタ素子を形成した対向基板上に形成したアラインメントマークとを合わせることにより、位置決定を行なうことを特徴としている。
【００３７】
請求項１２記載の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の空間光変調手段の固定方法を用いた映像拡大装置であることを特徴としている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態において、従来例と同様の機能を有する部分は、同じ符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３９】
図１は、本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第１実施例の構成を示すブロック図である。すなわち、この固定位置決定手段により、空間光変調器と画素プロファイル変形素子との位置決定と固定が行なわれる、すなわち、固定方法が行なわれる。図１において、３５はマイクロレンズであり、４０は貼り合わせ層であり、３１はシリコン基板であり、２０１は光源であり、２０２は集光型リフレクタであり、２０３は拡散板であり、２０４ａ、ｂは開口絞りであり、２０５はクリティカル照明用コンデンサレンズであり、２０６はハーフミラーであり、２０７は顕微鏡対物レンズであり、２０８はＣＣＤ素子であり、２０９はＣＣＤカメラ本体であり、２１０は固定位置決定用制御装置であり、２１１はＵＶランプであり、２１２、２１３はアクチュエータであり、２１４、２１５はアクチュエータ駆動電気素子であり、２１６はアクチュエータ制御インターフェースであり、２１７はヒータである。
【００４０】
また、図１において、３０１、３０２、３０３は光学系により整形されたは光源２０１からの放出光から固定位置決定中のＬＣＯＳへ照明光であり、同じく３０４、３０５、３０６は、固定位置決定中のＬＣＯＳからＣＣＤ素子２０８への拡大結像光である。
【００４１】
図１において、光源２０１より放出された放出光は、集光型リフレクタ（楕円リフレクタ）２０２により集光される。この集光された光は、拡散板２０３により面積光強度分布と角度光強度分布とが均一化された後、反対側から出射される。この拡散板２０３は複数の拡散板を重ねて構成され、また拡散板２０３は、フロストガラスからなる。拡散板２０３より放出された光は、その一部が開口絞り２０４ａおよび２０４ｂを透過し、この開口を透過した光が、コンデンサレンズ２０５により集光されて、ハーフミラー（半透過鏡）２０６に反射された後に、固定位置決定中のＬＣＯＳに照明光として入射する。
【００４２】
固定位置決定中のＬＣＯＳは、映像拡大装置として使用するＬＣＯＳと比較すると、ＬＣＯＳ内のシリコン基板と対向基板との間の液晶層が空気層であり、かつこの２つの基板の位置関係が固定されていないことが異なる。対向基板としては、３５はマイクロレンズであり、４０は貼り合わせ層であり、この貼り合わせ層４０は貼り合わせ基板３３と接着剤層３４とからなり、光強度プロファイル変形素子となる画素プロファイル変形素子を設けてある。このとき、厚さｄ＝約１．５〜３μｍの液晶層の屈折率ｎＬＣによりｄ×（ｎＬＣ−１）分の光学的な位置ズレが生じる以外は、光学的には、対向基板に設けた画素プロファイル変形素子は、液晶を封入した場合のＬＣＯＳの場合とほぼ同様に、この固定位置決定中のＬＣＯＳにおいても所定の照明光に対して画素プロファイルを変形することができる。ｄが、約１．５〜３μｍと小さいために、液晶層が空気層になっても、同じではないが固定位置の決定に必要な画素プロファイルの画像データを得ることができる。
【００４３】
次に、光強度プロファイル変形素子である画素プロファイル変形素子について説明する。図２は、本発明の実施例における、ＬＣＯＳと一体で設けた画素プロファイル変形素子の断面図である。図２は、図１のマイクロレンズ３５、貼り合わせ層４０、およびシリコン基板３１が、図１の固定位置決定手段により固定された後、その空隙に液晶を封入した場合の構成例の一つであり、ＬＣＯＳと一体で設けた画素プロファイル変形素子を示す。図２において、３６は液晶対向透明基板であり、３５は透明基板に形成されたマイクロレンズであり、３３はカバーガラス（貼り合わせ基板）であり、３４接着層はカバーガラスと透明基板間の接着レンズであり、３１はシリコン基板であり図示はしていないが反射面を設けてあり、３２は液晶層である。
【００４４】
図２において、マイクロレンズ３５は一つの画素に対応して設けてあり、図で左から入射した照明光は、マイクロレンズ３５によりその光束を小さくされ、光強度分布が中央による。３７、３８、３９はそれぞれ、マイクロレンズ３５入射直後、液晶層３２の面、そしてシリコン基板３１に反射された後のマイクロレンズ面での光強度分布を示す。右方向は光強度であり、上方向は相対座標である。
【００４５】
図１において、図２に示す構成のＬＣＯＳの液晶層が空気層である固定位置決定中のＬＣＯＳに、光源からの照明光３０４の光束が入射した場合、図２の３７、３８、３９に示すように照明光の画素プロファイルが変形され、この変形された画素プロファイルに対応したシリコン基板３１での反射光が、再び３０４の光束となり、ハーフミラー（半透過鏡）２０６を今度はその反射光の一部が透過し３０３の光束となり、これが２０倍の約２０ｍｍの超長作動距離の顕微鏡対物レンズ２０７により結像されて、３０６の光束となり、ＣＣＤカメラ本体２０９のＣＣＤ素子２０８に拡大結像される。
【００４６】
ＣＣＤ素子２０８に入射した拡大結像は、ＣＣＤカメラ本体２０９により固定位置決定用画像データとして取り込まれ、２１０の固定位置決定用制御装置に出力される。固定位置決定用制御装置２１０は、入力された固定位置決定用画像データをもとに、アクチュエータ制御インターフェース２１６に制御データを出力し、アクチュエータ制御インターフェース２１６は、アクチュエータ駆動電気素子２１４、２１５に変位するための変位データを出力し、この出力に対応して２１２、２１３のアクチュエータの変位が制御されて固定位置が決定される。固定位置を決定したのち、固定位置決定用制御装置２１０は、２１７のヒータに加熱制御データを出力し、ＬＣＯＳを加熱した後、２１１のＵＶランプにランプ点灯制御データを出力し、ＵＶランプ２１１を点灯して、図示はしていないが、あらかじめ対向基板とシリコン基板との間の周辺部分に形成したＵＶ／熱硬化接着剤に紫外線を照射して、所定の固定位置で位置固定を行う。
【００４７】
図３は、本発明の映像拡大装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。図３に示す映像拡大装置には、図１の固定位置決定手段により固定位置を決定された、図２に示したＬＣＯＳと一体で設けた画素プロファイル変形素子が使用されている。図３において、１０１は光源となる高圧水銀ランプと照明系の一部のリフレクタからなり、１０２は第１のフライアイレンズであり、１０３は第２のフライアイレンズであり、これはＰＢＳアレイからなる偏光変換素子を密着せしめており、１０９はコンデンサレンズであり、１１７はリレーレンズであり、１３１ｒ、ｇ、ｂはクリーナ偏光子であり、１１５ｂｇと１１５ｇはダイクロイックミラーでありそれぞれ、ＢとＧ光、およびＧ光を反射し、１３０ｒ、ｇ、ｂはそれぞれ偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であり、１１６はＡＬミラーであり、１１４はダイクロイックプリズムであり、１０５ｒ、ｇ、ｂはそれぞれ反射型空間光変調器となるＬＣＯＳであり、１２０の光軸シフト素子において、１１０と１１１は垂直方向をよび水平方向のそれぞれの光軸シフト素子であり、図示はしていないが１１０と１１１との間には偏光回転板があり、１０７は投射レンズであり、図示はしていないスクリーンに画像を拡大結像して映像を形成する。
【００４８】
図３において、光源からの無偏光光を照明光学系においてＳ偏光に偏光変換された後、ダイクロイックミラー１１５ｂｇ、１１５ｇによってに色分解され、こののち１３１ｒ、ｇ、ｂのクリーナ偏光子によって偏光度の高いＳ偏光の直線偏光にされた照明光は、それぞれにＰＢＳ１３０ｒ、ｇ、ｂに入射して内部で反射されたのち、１０５ｒ、ｇ、ｂのＬＣＯＳに入射する。ここで、１０５ｒ、ｇ、ｂのＬＣＯＳ（反射型空間光変調器）は、図２で示した画素プロファイル変形素子と一体となったものであり、図１で示した固定位置決定手段によりその位置が決定され、固定がおこなわれたものである。
【００４９】
図３の映像拡大装置は、図１５で示した従来例と同じくＬＣＯＳは一般にはコントラスト重視のためにノーマリブラック（電圧無印加時に黒表示、電圧印加時に白表示）動作であり、黒表示のときはＳ偏光はＳ偏光で反射し、Ｐ偏光はＰ偏光で反射する。白表示のときは、Ｓ偏光はＰ偏光で反射し、Ｐ偏光はＳ偏光で反射する。このとき、反射されたＳ偏光の光はＰＢＳにより再度反射され投射レンズの方向に進行しないが、空間光変調器によりＰ偏光に変換された光は、ダイクロイックプリズム１１４により色合成された後に、映像光となって投射レンズにより結像して、スクリーン上で白の画素となる。実際には、ダイクロイックプリズム（ＤＰ）１１４で合成されているので、一つのＬＣＯＳの動作としての白表示は、ＲＧＢのどれかの色の単色表示となり、これらがすべて白表示した場合に、色としての白色の表示画像を投射することができる。
【００５０】
このとき、従来は、ＬＣＯＳに入射する前に、ダイクロイックプリズム１１４に入射していたＳ偏光の偏光回転が生じていたので、ＬＣＯＳで黒表示の場合において、黒表示のＳ偏光に白表示のＰ偏光が混合しており光軸シフト素子を用いた映像拡大装置においては光軸シフトの動作に影響して解像度が低下したのに対して、図３では、ＰＢＳ１３０ｒ、ｇ、ｂとＬＣＯＳ１０５ｒ、ｇ、ｂとの間にダイクロイックプリズム１１４が存在していないので、ＰＢＳ後の照明光の偏光度が保持されたまま照明光がＬＣＯＳに入射しており、ＬＣＯＳの黒表示の場合において、黒表示に白表示が混じることはなく、解像度を向上することができる。
【００５１】
次に、固定位置の高精度での動作および作用を説明する。図４は、図１に示すＣＣＤカメラ本体２０９から固定位置決定用制御装置２１０へ出力された１画素からの反射光により生じた固定位置決定用画像データの一例である。図４において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、アクチュエータ２１２、２１３の位置を、シリコン基板３１に対して配列方向のうちの一方向に約２μｍを変位させた場合である。照明光学系としては、図１の拡散板２０３による均一化にかえて、ホモジナイザによる０．９インチ程度の面積に対する均一化を行うフライアイレンズを用いた最大照明角７度の照明を行い、図２に示す画素プロファイル変形素子としては１０μｍピッチのマイクロレンズアレイを、マイクロレンズ基板材質を屈折率ｎ＝１．５４のネオセラム、接着剤層をｎ＝１．４１のフッ素系接着剤、貼り合わせ基板厚さを同じくネオセラムで１０μｍ、曲率半径を１０μｍとし、かつ液晶層のかわりの空気層の厚さを３μｍとした場合である。
【００５２】
図４において、（ｂ）はこの３つの中での最適な固定位置での画素プロファイルを示すが、この（ｂ）の位置から相対的位置を変位させると、（ａ）または（ｃ）のように非対象の画素プロファイルとなる。この非対象性、画素の半値全幅、ピーク強度変化を画像処理により検出することは、比較的簡単である。これは、２０倍の対物レンズで２００μｍの像に１つの画素に拡大されているの６．７μｍピッチのＣＣＤ素子を用いたときに、ＣＣＤ１画素が約０．３μｍと回折限界以下でありＬＣＯＳ面で必要な解像度に対して十分なＣＣＤ画素数を割り当てることができることによる。これにより、ＮＡ＝約０．５のインコヒーレント光の場合には、実用的には０．５μｍ以下の分解能で最適な固定位置を検出することも可能である。色フィルタにより青色照明光のみを利用すれば、より高解像度の検出をすることもできる。
【００５３】
これは、通常の透過型液晶ポリシリコンの場合のマイクロレンズ基板との位置調整のポリシリコン素子により小さくなった開口内に入射させる光量を増加させるのが目的であるので、画素プロファイルの輪郭形状は開口の形状に基づいた正方形のままであり、固定位置が変位してもその開口形状が一定であるので画素プロファイルに大きな差異が生じないのでその検出分解能が小さいのに対して、本発明では画素プロファイルの輪郭形状も同時に変化するので、固定位置の変位に伴い光量検出量の小さいＣＣＤの画素における光量検出量比が非常に大きくなるので、その検出分解能を向上することができることによる。
【００５４】
図１に示した固定位置決定手段の別の像形成手段となる顕微鏡対物レンズからなる結像レンズは、顕微鏡対物レンズに限定されるわけではなく、高解像度の投射レンズを用いても良い。また、図１に示した照明光学手段は、クリチカル照明に限定されるわけではく、ケーラー照明を用いてもよいし、またケーラー照明においても、顕微鏡照明系のような単純な照明光学手段を用いてもよいし、映像拡大装置に用いるフライアイレンズまたはロッドレンズを用いたホモジナイザを有する照明光学手段を用いてもよい。さらには、映像拡大装置の照明系の一部をそのまま用いてもよい。
【００５５】
次に、アライメントマークとマイクロレンズを重ねる操作について説明する。図１においては、図４の空間光変調器の画素の画素プロファイルのみをＣＣＤで結像した画像を用いることに限定されるわけではなく、シリコン上にあらかじめアライメントマークを形成しておいて、そのアライメントマークと対向基板のマイクロレンズを重ねてもよい。また、対向基板のマイクロレンズと重なるように対向基板にアライメントマークを形成しておいていてもよい。
【００５６】
図５は、図１に示す固定位置決定手段において、固定位置を決定する際に使用するアライメントマーク図である。すなわち、シリコン基板上のアライメントマークとマイクロレンズを重ねて固定位置を決定する。図５（ａ）において、１６０はシリコン基板（シリコン基板３１）であり、１６１は対向基板のマイクロレンズ形成領域であり、１６２はマイクロレンズの有効領域端であり、１５１ａ、ｂ、ｃ、ｄはシリコン基板に設けた粗合わせ用の十字形状のアライメントマークＩであり、図示はしていないがこれに対応したアライメントマークを対向基板に設けてあり、１５２ａ、ｂ、ｃ、ｄはシリコン基板に設けた画素プロファイル素子高精度位置合わせ用のアライメントマークＩＩである。アライメントマークＩＩは、図５（ｂ）に示すように、ＬＣＯＳの一画素の大きさに対応した１７１ａ、１画素縦ラインに対応した１７１ｂ、１画素横ラインに対応した１７１ｃ、ベタに対応した１７１ｄからなり、図１の固定位置決定手段において、シリコンから光がポジで反射するようにパターニングしている。
【００５７】
図５において、ベタの状態のみではシリコンの有効開口率が一般に８０〜９０％程度と大きいためにその画素のエッジが検出しにくいが、本発明のマイクロレンズとシリコン基板上の特定の形状のアライメントマークを重ねることにより、単画像データに対して、隣接画素のエッジを検出できるようになるので、その形状プロファイルを１画素の１７１ａの場合に図４のように、縦方向および横方向に対して高い分解能で取得することができるようになり、高精度に固定位置を決定することができるようになる。また、縦横それぞれの１画素のライン形状のアライメントマークにより、回転変位も検出することにより、高精度の固定位置決定が可能である。
【００５８】
また、図５において、ベタ部分を有しているので、その光強度からギャップ変位を高精度に検出できると同じに、４辺のエッジを比較することにより縦横の変位も高精度に検出できる。また、マイクロレンズと重ねるアライメントマークは、上記の図５の形状に限定されるわけではなく、十字、卍、円形、曲線等であってもよい。
【００５９】
図６は、本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第２実施例の構成を示すブロック図である。図６において、図１の第１実施例と同じ部分は省略してある。図６に示すように、第２実施例では、２２０の１方向の固定位置決定用の光軸シフト素子が、図１に示した固定位置決定手段にが加えられている。図６において、光軸シフト素子２２０は、偏光子、垂直配向強誘電性液晶対向ガラス基板からなり、このガラス基板には短冊状電極が対向して設けてあり、この短冊状電極には分圧用抵抗アレイと図示はしていないが２ｋＶの高圧電源を接続している。
【００６０】
図６において、光軸シフト素子２２０に高圧電源を１２０Ｈｚで矩形印加することにより、光軸をＬＣＯＳの画素ピッチの１／２である５μｍをシフトすることができる。このとき、ＣＣＤに結像して検出される画像データは、３０Ｈｚのノンインタレースであるため（池上通信機：ＨＤＴＶ用白黒ＣＣＤカメラ）、１２０Ｈｚで交互に結像される光軸シフトされた２つの画像が重なって得られた画像データとなる。このため、この画像データは一方向にＬＣＯＳを光軸シフトして得られた結果の画像データと同様であり、この画像データを固定位置決定用制御装置で判断することにより、より簡単に固定位置を決定することができるようになる。
【００６１】
この固定位置決定用の光軸シフト素子２２０は、映像拡大装置の投射レンズとＬＣＯＳとの間に設ける光軸シフト素子と同様に、波長板を挟んで２つ設けても良い。また、１つの光軸シフト素子を回転して、固定位置をより高精度に決定してもよい。
【００６２】
また、光軸シフト素子２２０は、垂直配向強誘電性液晶対向ガラス基板からなる光軸シフト素子に限定されるわけではなく、鋸歯形状を有する表面安定化強誘電性液晶対向ガラス基板であってもよい。また、電圧により光軸シフトするアクティブな光軸シフト素子に限定されるわけではなく、ＢＢＯ、ＬＮ、方解石、斜配向ＴＮ液晶対向ガラス基板のような複屈折材料からなる光軸シフトする量が一定の光軸シフト素子であってもよい。
【００６３】
図７は、本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第３実施例の構成を示すブロック図である。図７において、５１は第１のマイクロレンズ基板であり、５３は貼り合わせ基板であり、５２は接着剤層であり、５４は第２のマイクロレンズ基板であり、５１〜５４から中間像方式画素プロファイル変形素子が形成されており、３１はシリコン基板であり、６２は液晶層であり、６１は対向基板であり、３１と６２と６１とでＬＣＯＳが形成されており、２２１はＬＣＯＳ中間像形成用のマクロレンズであり、２２２、２２３、２２４および２２５はそれぞれマイクロレンズ基板、貼り合わせ基板付きマイクロレンズ基板からなる画素プロファイル変形素子、マクロレンズ、およびＬＣＯＳの固定位置用のアクチュエータ駆動電気素子であり、それぞれに対応してアクチュエータが接続されている。他の構成要素は図１に示した固定位置決定手段と同様である。
【００６４】
ＣＣＤ素子２０８に入射した拡大結像は、ＣＣＤカメラ本体２０９により固定位置決定用画像データとして取り込まれ、２１０の固定位置決定用制御装置に出力される。固定位置決定用制御装置２１０は、入力された固定位置決定用画像データをもとに、２１６はアクチュエータ制御インターフェースに制御データを出力し、アクチュエータ制御インターフェース２１６は、アクチュエータ駆動電気素子に変位するための変位データを２２２、２２３、２２４、２２５へ出力し、この出力に対応してそれぞれ２２２、２２３、２２４、２２５に対応したアクチュエータの変位が制御されて固定位置が決定される。固定位置を決定したのち、固定位置決定用制御装置２１０は、２１１のＵＶランプにランプ点灯制御データを出力し、ＵＶランプを点灯して、図示はしていないが、あらかじめ対向する２つのマイクロレンズ基板の間の周辺部分に形成したＵＶ接着剤およびこの２枚の共通固定ジグとの間に紫外線を照射して、所定の固定位置で２枚の対向する相対位置と、この２枚の共通固定ジグとの間のＵＶ接着剤にＵＶを照射し、それらの位置固定を行う。同時に、図示はしていないマクロレンズおよびＬＣＯＳのおよび画素プロファイル変形素子に対応したさらに２枚の対向するマイクロレンズ基板とさらに共通となる共通固定ジグとマクロレンズおよびＬＣＯＳとをＵＶ接着剤で硬化して固定する。
【００６５】
これにより、ＬＣＯＳとマクロレンズと画素プロファイル変形素子を高精度に固定した映像拡大装置を得ることができるようになる。このときの、固定位置決定用制御装置２１０に入力された固定位置決定用画像データは、図４とほぼ同様であり、高精度に固定位置を決定することあできる。また、図５と同様に、シリコン基板にアライメントマークを設けることにより、より高精度に固定位置を決定することができるようになる。
【００６６】
また、中間像方式における固定位置は、マクロレンズを用いた中間像面に画素プロファイル変形素子を設けているので、上記の反射型空間光変調器を用いた場合に限定されるわけではなく、ポリシリコンを用いた透過型空間光変調器を用いることもできる。また、ＤＭＤ（テキサスインスツルメント社：米国）のようなＭＥＭＳによる非平面構造の反射型空間光変調器に適用することもできる。
【００６７】
図８は、本発明の映像拡大装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。図８に示す映像拡大装置には、図１または、図７に示した固定位置決定手段により固定位置を決定された、ＬＣＯＳと一体で設けた画素プロファイル変形素子が使用されている。図８に示す映像拡大装置には、画素ずらし方式を用いている。図８において、１０１は光源となる高圧水銀ランプと照明系の一部のリフレクタからなり、１０２は第１のフライアイレンズであり、１０３は第２のフライアイレンズであり、これはＰＢＳアレイからなる偏光変換素子を密着せしめており、１０９はコンデンサレンズであり、１３３はクリーナ偏光子であり、１つの１３３ｇと２つの１３２ｂおよび３つの１３２ｒは色選択波長板あり、それぞれ、ＧとＢとＲ光のみ単独に作用し、ここではＢとＲに関しては２分の１波長板を４５度に配置して９０度偏光回転素子としており、Ｇに関しては２分の１波長板を２２．５度に配置して４５度偏光回転素子としており、４つの１１２はそれぞれ偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であり、１１６はＡＬミラーであり、１０５ｒ、ｇ、ｂはそれぞれ反射型空間光変調器となるＬＣＯＳであり、１０７は投射レンズであり、図示はしていないスクリーンに画像を拡大結像して映像を形成する。ここで、１０５ｒ、ｇ、ｂのＬＣＯＳ（反射型空間光変調器）は、画素プロファイル変形素子と一体となったものであり、固定位置決定手段によりその位置が決定され、固定がおこなわれたものである。
【００６８】
図８において、光源からの無偏光光を照明光学系においてＰ偏光に偏光変換された後、１３３のクリーナ偏光子によって偏光度の高いＰ偏光の直線偏光にされた照明光は、１３２ｇでＧのみ４５度変更回転され、さらに１３２ｒ１でＲのみ９０度回転される。これにより、ＰＢＳ１１２において、Ｇ光のうちのＳ偏光成分は反射し、Ｐ偏光成分は透過し、２方向に同じ光量で分離される。また、Ｒ光はＳ偏光成分のみなので反射し、Ｂ光はＰ偏光のみなので透過する。
【００６９】
ＰＢＳ１１２ａを透過したＢ光は、１３２ｂ１で９０度偏光回転してＳ偏光にされたのち、ＰＢＳ１１２ｂで反射されてＢ用のＬＣＯＳ１０５ｂに入射する。また、ＰＢＳ１１２ａを透過したＧ光は、ＰＢＳ１１２ｂを透過し、Ｇ用のＬＣＯＳ１０５ｇ１に入射する。これらＧＢのそれぞれのＬＣＯＳに入射した照明光は、映像情報に従って光変調するために所定の画素の偏光方向を回転させる。この偏光方向を回転させられた画素で反射した映像光は、Ｇ光はＰＢＳ１１２ｂを今度は反射し、Ｂ光はＰＢＳ１１２ｂを今度は透過した後に１３２ｂ２で再度９０度偏光回転して、ＧとＢのどちらの映像光もＳ偏光としてＰＢＳ１１２ｄに入射する。このＰＢＳ１１２ｄに入射したＧとＢのＳ偏光は、ＰＢＳ１１２ｄで反射された後、投射レンズ１０７で結像されてスクリーンに映像を拡大する。
【００７０】
同様に、ＰＢＳ１１２ａを反射したＲ光は、１３２ｒで９０度偏光回転してＰ偏光にされたのち、ＰＢＳ１１２ｃを透過してＲ用のＬＣＯＳ１０５ｒに入射する。また、ＰＢＳ１１２ａを反射したＧ光は、ＰＢＳ１１２ｂ２を反射し、Ｇ用のＬＣＯＳ１０５ｇ２に入射する。これらＧＲのそれぞれのＬＣＯＳに入射した照明光は、映像情報に従って光変調するために所定の画素の偏光方向を回転させる。この偏光方向を回転させられた画素で反射した映像光は、Ｒ光はＰＢＳ１１２ｃを今度は反射した後に１３２ｒ３で再度９０度偏光回転して、Ｇ光はＰＢＳ１１２ｂを今度は透過し、ＧとＢのどちらの映像光もＰ偏光としてＰＢＳ１１２ｄに入射する。このＰＢＳ１１２ｄに入射したＧとＢのＰ偏光は、ＰＢＳ１１２ｄを透過した後、投射レンズ１０７で結像されてスクリーンに映像を拡大する。
【００７１】
このとき、ＰＢＳ１１２ｄを透過して投射レンズにり結像されるＲＧ光による映像と、反射して投射レンズにより結蔵されるＢＧ光の４種類の映像光がスクリーン上で重なることにより、白色の映像の拡大像を形成することができる。また、これらの映像光はＰＢＳ１１２ｄの偏光合成界面で重なるとすることと同義である。このとき、Ｒ光とＢ光とはそれぞれ１種類しかないので、通常のクアッド方式の映像拡大装置における場合と同様であるが、Ｇ光は２つのＬＣＯＳに基づき２種類の映像が重なっている。この２つのＬＣＯＳは、あらかじめ、その配列が縦横それぞれもとの画素の配列ピッチの１／２ピッチずつずれるように配置されており、２倍の画素となり高解像度化することができる。また、もともと２分割した光量を合成しているので、色バランスは同じまま保たれている。
【００７２】
図９は、本発明の実施例における画素ずらし配置を示す画素図である。図９において、本発明の２枚のＧ用のＬＣＯＳの画素ずらし配置を説明する。図９において、４０１は１０５ｇ１の拡大された映像光の像のうちの４つ画素であり、４０２は１０５ｇ２の拡大された映像光の像のうちの４つ画素のそれぞれ位置関係と画素形状を示す。また、４０３の●および４０４の×は、それぞれの４つの画素の位置関係を説明するために、重心のみを表記したものである。ただし、ずらし配置の作用の説明のため、（ａ）は、画素プロファイル変形素子を設けない場合の画素形状を図示している。
【００７３】
このとき、図９において、４０１の１０５ｇ１と、４０２の１０５ｇ２は、互いに画素の配列ピッチの１／２ピッチずつずれるように斜めにずらされて配置されている。このため、（ｂ）に示すように、それぞれのずらされた点どうしは、縦横とも同じ空間周波数与える形できれいに配列されており、Ｇ光の映像に関しては、斜めの一方向にずらしているにもかかわらず均一に高解像度化を実現することができる。
【００７４】
しかしながら（ａ）に示すように、画素プロファイル変形素子を設けない形状は、ずらし配置した画素どうしが重なるため、画素ピッチの２倍の空間周波数のＬ＆Ｓの画像の解像度が劣化してしまうのに対して、画素プロファイル変形素子を設けた場合には、例えば重心としての表記ではあるが画素ピッチに対して小さな大きさの●または×で表記した（ｂ）のように、画素ピッチの２倍の空間周波数においても高い解像度を示すことができる。これは、図１または図７に示すような、画素プロファイル変形素子の固定位置決定手段を設けることにより、高精度に実現することができ、信頼性の高いより高解像度の映像拡大装置を実現することができる。
【００７５】
図１０は、本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第４実施例の構成を示すブロック図である。図１０において、２３１ａおよび２３１ｂは、位置固定決定手段として別に設けた像形光学手段である顕微鏡対物レンズ内に設けた絞り環である。図１０では２つに分離しているが、断面表記のためであり、実際には輪帯形状となっている一体の光学素子である。他の構成要素は、図１に示した固定位置決定手段とすべて同じである。
【００７６】
図１０において、絞り環２３１ａ、ｂは、対物レンズの開口絞り作用をさせており、ＮＡ＝０．３５の開口数の対物レンズを約ＮＡ＝０．２４となるようにしている。また、このとき図３における映像拡大装置のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズのＦナンバはＦ＝２である。これは、ＮＡ＝０．２４は、Ｆナンバに換算すると約Ｆ＝２に相当し、対物レンズ内に設けた絞り環２３１ａ、ｂにより、固定位置決定手段としての対物レンズのＦナンバを、投射レンズのＦナンバとほぼ同じとなっている。
【００７７】
図１０において、画素プロファイル変形素子は、面積光強度分布である画素プロファイルを変形するのに伴い、その光の角度分布特性を大きく変化させる。このため、５〜３０％の画素プロファイル変形素子から出射した映像光は、映像拡大装置のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズが取り込める角度よりもかなり大きい角度で出射するので顕微鏡対物レンズのように大きいＮＡを有する像形成手段で画素プロファイル変形素子による変形画素プロファイルを結像した場合には、本来のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズによる変形画素プロファイルと大きく異なってしまう場合が生じる。また、照明系のＮＡと、像形成系のＮＡは、照明系の解像度に大きく影響するコヒーレンシを変化させる。このため、固定位置決定手段としての別の像形成光学素子となる対物レンズのＦナンバを、映像拡大装置のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズのＦナンバと一致しておくことにより、実際に映像拡大装置により拡大された変形画素プロファイルそのものを正確に固定位置決定手段の画像データとして得ることができるようになり、より高精度の固定位置決定手段を実現することができるようになる。
【００７８】
また、固定位置決定手段としての別の像形成光学素子となる対物レンズのＦナンバは、映像拡大装置のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズのＦナンバに対して２０％以内の値であることが好ましく、より好ましくは１０％以内である。例えば、投射レンズのＦナンバがＦ２であれば、１．４≦Ｆ≦２．４のＦナンバの対物レンズになるように開口を制御することが好ましい。また、照明系としても、１０％以内の場合には、その照明系としてのコヒーレンシを１０％以内にすることができるので、より信頼性の高い変形画素のプロファイルを得ることができる。すなわち、像形成光学手段と、固定位置決定手段による固定位置決定のための別の像形成光学手段とが、Ｆナンバに対して１０％以内であることを略同一のＦナンバと言い換えることができる
【００７９】
また、固定位置決定手段として別に設けた像形光学手段は、顕微鏡対物レンズに限定されるわけではなく、映像拡大装置のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズをそのまま用いて、同じＦナンバとして評価してもよい。また、Ｆナンバを同じにすることにより、別に設けた像形成光学手段の解像度はＦナンバが大きくなるとにより低下する場合があるが、映像拡大装置のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズと同じＦナンバであり、実際のスクリーンでの解像度と少なくとも同じであり、１画素の１／３０のＣＣＤ画素ピッチ、つまりはナイキストの空間周波数で１画素の空間周波数の１０倍以上の１５倍の解像度をＣＣＤが有しているので十分に高精度に固定位置を決定することができる。
【００８０】
図１１は、本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第５実施例の構成を示すブロック図である。  図１１において、２４１は、位置固定決定手段として別に設けた照明光学系の中に設けた透過型ポリシリコンＴＮ液晶である。他の構成要素は、図１に示した固定位置決定手段とすべて同じである。この透過型ＴＮポリシリコン液晶２４１は、両面に偏光板をクロスニコルに設けてあり、多階調の空間光変調器として作用する。
【００８１】
図１１において、透過型ポリシリコンＴＮ液晶により空間光変調を行うことにより、この部分の照明光は面積的光強度分布が生じる。この透過型ポリシリコンＴＮ液晶を照明光学系の絞り部分または同等の光学的位置に配置することにより、この照明光は面積的光強度分布を画素プロファイル変形素子を固定する空間光変調器への角度的光強度分布へ変換することができる。これにより、透過型ポリシリコンＴＮ液晶を別照明光角度制御手段として用いることができる。
【００８２】
この別照明光角度制御手段により、画素プロファイル変形素子を固定する空間光変調器への角度的光強度分布を変化させることができるので、画素プロファイル素子へ入射することが可能な数の種類の照明光の角度的光強度分布をあらかじめ固定位置形成手段で位置を固定する前に入射することができる、照明光学系の角度分布の影響を受けにくいように高精度に固定位置を決定することができる。
【００８３】
図１２は、本発明の固定位置決定手段による反射型空間光変調器であるＬＣＯＳに設けた画素プロファイル変形素子による光線の作用を示す第１の模式図である。図１２において、照明光は左から入射し、３６のマイクロレンズ基板（液晶対向透明基板）、３４の接着剤層、３３の貼り合わせ基板（ガラス）を透過し、３２の厚さ１．５μｍの液晶層（ここでは相対的に薄いために太線で表記）を透過したのち、シリコン基板で反射される。図１２においては、反射した場合の光学的配置を右側に鏡像反転して展開し、ダッシュが記入される番号の構成部品はダッシュが記入されていない構成部品の鏡像であり、シリコン基板で反射された後の光線が透過する構成部品を示す。
【００８４】
図１２において、５００を光軸とする照明光のうちの７度入射の照明光が１画素の大きさに相当する像高に対応した光束を５０１ａ、ｂ、ｃで示す。これらは適切に設計された屈折力パワーのマイクロレンズにより、図１２に示すようにほぼ１点に集光される。この集光された点は、照明光の入射角度によって異なっており、７度内のすべての照明光による集光点からなる変形画素の輪郭形状は５０２に示すように、円形形状となる。このため、固定位置決定手段として別に設けた照明光角度制御手段により、平行光束の照明光を形成し、この平行光束の入射角度で、スクリーンへ拡大する映像光のもととなる照明光を形成する照明光学手段の最大入射角とすることで、変形された画素プロファイルの輪郭を検出することができるので、簡単に高精度の固定位置の決定を行うことができるようになる。
【００８５】
平行光束の入射角度は、照明光学系の最大入射角度一つに限定されるわけはなく、複数の入射角度の平行光束を用いたり、画素の対角方向や、配列している縦横方向のどちらかの方向の照明光学系の最大入射角度を用いても、より高精度に固定位置の決定を行うことができる。
【００８６】
図１３は、本発明の固定位置決定手段による反射型空間光変調器であるＬＣＯＳに設けた画素プロファイル変形素子による光線の作用を示す第２の模式図である。図１３において、５１０は別照明光角度制御手段により制御した画素プロファイル変形素子を固定する空間光変調器への角度的光強度分布の模式的分布形状であり、５１２は画素プロファイル変形素子により変形された画素プロファイルとしての面積光強度分布である。他の構成要素は、図１２と共通である。
【００８７】
図１３において、５１０に模式的に示すような角度的光強度分布に、光軸方向にその軸を配置した放電ランプと回転対象曲面ミラーを用いた場合になる。これは、放電ランプがその軸方向に放出する角度光強度分布が少ないことに基づき、これが回転対象曲面ミラーで形成された平行光束または集光光束の光軸に垂直な断面に対する面積光強度分布において光軸付近の光強度が小さい輪帯形状であることに基づき、さらにこれがコンデンサレンズで集光されることにより、画素プロファイル変形素子を固定する空間光変調器への角度的光強度分布が、その光軸方向が凹んだ角度光強度分布となる。
【００８８】
このため、単純な球面でかつ弱い屈折力パワーのマイクロレンズを画素プロファイル変形素子のマイクロレンズとした場合には、５１２に示すような面積光強度分布が光軸付近の光強度が小さい輪帯形状である画素プロファイルとなる。実効的に長方形に分割したマイクロレンズアレイを用いた場合には、第２マイクロレンズアレイの開口およびその付近に設けたＰＢＳアレイの開口さらにはそのレイアウトにもよるが、対角方向の光線取り込み角が大きくなるので、この場合には対角方向に輪帯形状が長方形に歪んだ形状となる
【００８９】
これにより、あらかじめ５１０に示すように別照明光角度制御手段により制御した角度光強度分布を有する固定位置決定用の別の照明光の角度分布とすることにより、スクリーンに結像するための映像拡大装置の照明光学形に対応したより高精度の固定位置決定手段を設けることができるようになる。
【００９０】
図１４は、本発明の固定位置決定手段による反射型空間光変調器であるＬＣＯＳに設けた画素プロファイル変形素子の動作を示す動作図である。図１４（ａ）において、６６０は各画素に対応したマイクロレンズであり、６６１および６６２の平行光束は、最小お入射角および最大入射角でマイクロレンズへ入射する照明光を示し、６６３および６６４は、それぞれの照明角度における照明光の集光位置であり、６６５は変形された画素プロファイルである。図１４（ｂ）において、６７１ａ、６７１ｂは最小入射角度の０度の入射角の平行光束からなる（図１４（ａ）の６６２に対応）照明光の場合の、マイクロレンズ透過後の最大入射角と最小入射角であり、マイクロレンズによって、平行光束であった照明光が、収束角を有し、これは集光位置後は発散角を有する状態となる。６９０は最大入射角度の１０度の入射角の平行光束の（図１４（ａ）の６６１に対応）照明光に対応した出射光である。６８０はその平行光束６９０の主光線と光軸とのなす角度である。この６８０の角度に加えて、６７１ａおよび６７１ｂの場合と同様に、６９０に対応した、６８１ａおよび６８１ｂも平行光束であった照明光が、集光位置後は発散角を有する状態となるため、最大出射角度は、６８０の角度に、６８１ａまたは６８１ｂの角度を加えた角度となる。これにより、マイクロレンズ透過後の最大入射角が増大されて、図示はしていないがＬＣＯＳやＰＢＳによる作像により映像光となって、同じく図示はしていない投射レンズによってスクリーンに投射される。
【００９１】
画素プロファイル変形素子により画素プロファイルが変形されると同時に、その出射角度分布特性も変形される。光軸シフト素子を用いて高解像度化する場合には、隣接画素のクロストークを減少させることが目的であるので、その照明光の最大入射角度に対して、出射光の最大出射角度が増加する。図１４において、最大入射角１０度の光線は、主光線は１０度として出射して１０度内であるが、最小入射角度０度の光線に対しても、最大像高の場合には、６７１ａ、６７１ｂともに約１０度の角度で出射しており、さらに最大入射角度の場合には、６８１ａのように約２０度の角度で出射している場合も生じる。光軸シフト素子により一方向を２倍に高解像度化したい場合には、画素プロファイルの実効的な横倍率を約１／２にすることが好ましく、このため入射した照明光の角度に対して、２倍以上の出射角が放出されることになる。
【００９２】
一方、これらの出射光は投射レンズの開口を透過してスクリーンに結像することができるが、２０度より大きい開口すなわちＦナンバとなるＦ１．４を有する高解像度の投射レンズを作成することは困難である。このため、画素縮小素子を関係ないとした場合のＬＣＯＳへの照明光の最大入射角度を１０度を最大照明角度とする照明光手段であることが好ましい。このため、固定位置決定手段として別に設けた照明光学手段は、この映像拡大装置のスクリーンに投射する像形成光学手段としての投射レンズの性能を考慮して、最大入射角度を１０度を最大照明角度とする別照明光学手段でることで、より高精細で明るい画像を実現することができる映像拡大装置を提供することができるようになる。
【００９３】
このとき、別の像形成光学手段のＦナンバに対応した角度に対する、別の照明光角度制御手段による照明光の入射角度の値は、１／２の値に対して２０％以内であることが好ましく、より好ましくは１０％以内である。
【００９４】
上記の説明において、反射型空間光変調器を用いて実施例を説明したが、上記の実施例は透過型空間光変調器にも適用できることは明らかである。
【００９５】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、上述した実施形態は本発明の好適な実施の形態であり、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上、説明したように、第１の本発明においては、反射型空間光変調器の画素と画素プロファイル変形素子のマイクロレンズとの位置を固定する固定手段を設け、反射型空間光変調器に照明光を入射せしめ、その像の光強度プロファイル情報を元に固定手段が固定する位置を決定する固定位置決定手段を設けているので、画素とマイクロレンズとに位置精度を向上しより高解像度化できると同時にその信頼性を向上することができる。
【００９７】
また、第２の本発明においては、反射型空間光変調器の画素と画素プロファイル変形素子のマイクロレンズとの位置を固定する固定手段を設け、反射型空間光変調器に照明光を入射せしめ、その像の光強度プロファイル情報を元に固定手段が固定する位置を決定する固定位置決定手段を設けているので、反射型空間光変調器の光軸シフト素子を用いた映像拡大装置において、反射型空間光変調器と一体となる画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度化できると同時に信頼性の高い固定手段を有した映像拡大装置を提供することができる。
【００９８】
また、第３の本発明においては、反射型空間光変調器の画素と画素プロファイル変形素子のマイクロレンズとの位置を固定する固定手段を設け、反射型空間光変調器に照明光を入射せしめ、その像の光強度プロファイル情報を元に固定手段が固定する位置を決定する固定位置決定手段を設けているので、反射型空間光変調器のマクロレンズによる中間像面に画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度化できると同時に信頼性の高い固定手段を有した映像拡大装置を提供することができる。
【００９９】
また、第４の本発明においては、反射型空間光変調器の画素と画素プロファイル変形素子のマイクロレンズとの位置を固定する固定手段を設け、反射型空間光変調器に照明光を入射せしめ、その像の光強度プロファイル情報を元に固定手段が固定する位置を決定する固定位置決定手段を設けているので、複数の反射型空間光変調器をずらし配置した映像拡大装置において、反射型空間光変調器と一体となる画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度化できると同時に信頼性の高い固定手段を有した映像拡大装置を提供することができる。
【０１００】
また、第５の本発明においては、反射型空間光変調器の画素と画素プロファイル変形素子のマイクロレンズとの位置を固定する固定手段を設け、反射型空間光変調器に照明光を入射せしめ、その像の光強度プロファイル情報を元に固定手段が固定する位置を決定する固定位置決定手段を設けているので、複数の反射型空間光変調器をずらし配置した映像拡大装置において、反射型空間光変調器のマクロレンズによる中間像面に画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度を向上しより高解像度化できると同時に信頼性の高い固定手段を有した映像拡大装置を提供することができる。
【０１０１】
また、本発明の第６の発明においては、固定位置決定手段としての対物レンズのＦナンバを、投射レンズのＦナンバとほぼ同じといるので、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定手段を有した映像拡大装置を提供することができる。
【０１０２】
また、本発明の第７の発明においては、この照明光は空間光変調器への角度的光強度分布へ変換しているので、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定手段を有した映像拡大装置を提供することができる。
【０１０３】
また、本発明の第８の発明においては、固定位置決定手段として別に設けた照明光角度制御手段により、平行光束の照明光を形成し、この平行光束の入射角度から、変形された画素プロファイルを検出することができるので、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定手段を有した安価な映像拡大装置を提供することができる。
【０１０４】
また、本発明の第９の発明においては、画素プロファイル変形素子を固定する空間光変調器への角度的光強度分布がその光軸方向が凹んだ角度光強度分布としているので、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をより向上した信頼性の高い固定手段を有すると同時にさらに安価な映像拡大装置を提供することができる。
【０１０５】
また、本発明の第１０の発明においては、別照明光の最大入射角度を１０度としているので、反射型空間光変調器の複数の画素を重ねる手段を用いた映像拡大装置において、画素プロファイル変形素子を反射型空間光変調器に対応して設ける場合に、画素プロファイル変形素子のマイクロレンズと反射型空間光変調器の画素との位置精度をさらに一層向上した信頼性の高い固定手段を有した映像拡大装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例における、ＬＣＯＳと一体で設けた画素プロファイル変形素子の断面図である。
【図３】本発明の映像拡大装置の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示すＣＣＤカメラ本体から固定位置決定用制御装置へ出力された１画素からの反射光により生じた固定位置決定用画像データの一例である。
【図５】図１に示す固定位置決定手段において、固定位置を決定する際に使用するアライメントマーク図である。
【図６】本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第３実施例の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の映像拡大装置の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例における画素ずらし配置を示す画素図である。
【図１０】本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第４実施例の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の映像拡大装置の空間光変調器の固定位置決定手段の第５実施例の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の固定位置決定手段による反射型空間光変調器であるＬＣＯＳに設けた画素プロファイル変形素子による光線の作用を示す第１の模式図である。
【図１３】本発明の固定位置決定手段による反射型空間光変調器であるＬＣＯＳに設けた画素プロファイル変形素子による光線の作用を示す第２の模式図である。
【図１４】本発明の固定位置決定手段による反射型空間光変調器であるＬＣＯＳに設けた画素プロファイル変形素子の動作を示す動作図である。
【図１５】従来の映像拡大装置の一例を示すブロック図である。
【図１６】従来の画素プロファイル変形素子を示す断面図である。
【符号の説明】
３１  シリコン基板
３２  液晶層
３３  貼り合わせ基板
３４  接着剤層
３５  マイクロレンズ
３６  液晶対向透明基板
４０  貼り合わせ層
１０１、２０１  光源
１０２  第１のフライアレイレンズ
１０３  第２のフライアレイレンズ
１０５ｒ、１０５ｇ、１０５ｂ  反射型空間光変調器
１０７  投射レンズ
１０９  コンデンサレンズ
１１４  ダイクロイックプリズム
１１５ｂｇ、１１５ｇ  ダイクロイックミラー
１１６  ＡＬミラー
１１７  リレイレンズ
１２０、２２０  光軸シフト素子
１３０ｒ、１３０ｇ、１３０ｂ  偏光ビームスプリッタ
１３１ｒ、１３１ｇ、１３１ｂ  クリーナ素子
２０２  集光型リフレクタ
２０３  拡散板
２０４ａ、２０４ｂ  開口絞り
２０５  コンデンサレンズ
２０６  ハーフミラー
２０７  顕微鏡対物レンズ
２０８  ＣＣＤ素子
２０９  ＣＣＤカメラ本体
２１０  固定位置決定制御用装置
２１１  ＵＶランプ
２１２、２１３  アクチュエータ
２１４、２１５  アクチュエータ駆動電気素子
２１６  アクチュエータ制御インターフェース
２１７  ヒータ
【図１】
2005043430.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005043430.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005043430.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005043430.tif 000012
【図１１】
2005043430.tif 000013
【図１２】
2005043430.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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