(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に応じて、入射光を回折又は偏向又は散乱した光を形成したり、回折又は偏向又は散乱しない光を形成したりする複数個の光変調部を配列した細長い光変調領域を有る光変調素子と、
該光変調素子を光で照明する照明光学系と、
光透過部を挟むように配置された２つの光反射部を含み、前記光変調素子からの光束を被走査面に導く走査光学系と、
を備える投影装置であって、
前記照明光学系からの照明光が前記光透過部を介して前記光変調素子を照明しており、
前記光反射部が、前記光変調素子からの光束のうち前記光反射部に入射する光束を反射すると共に、前記光反射部が回転又は往復回動することにより、前記光反射部で反射された光束で前記光変調領域の長手方向と直交する方向に沿って被走査面を走査することを特徴とする投影装置。
【請求項２】
前記走査光学系は、光反射部と光透過部を有する光偏向器と該光偏向器からの光束を投影する投影光学系を有することを特徴とする請求項１の投影装置。
【請求項３】
前記光偏向器の光反射部により前記光変調素子で変調を受けた光束だけが反射され、前記光通過部を前記変調を受けなかった光束だけが通過することを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
【請求項４】
前記照明光学系は前記光変調素子に対向する前記光変調素子側がテレセントリックなレンズ系を有し、前記反射型の光変調素子からの光は前記テレセントリックなレンズ系を介して前記光偏向器の位置へ伝播することを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
【請求項５】
前記照明光学系は前記複数個の光変調部を配列した長手方向に細長い光で前記光変調素子を照明するためのアナモフィック光学素子を一つ又は複数個有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項６】
前記光変調素子は前記長手方向と直交する方向にも数個の光変調部が並ぶ光変調領域を有することを特徴とする請求項５に記載の投影装置。
【請求項７】
前記走査光学系は前記光変調素子からの光束を前記光変調領域の長手方向と前記長手方向に直交する方向に走査することを特徴とする請求項６に記載の投影装置。
【請求項８】
前記光変調素子は、入力信号に応じて、回折又は偏向又は散乱した光を形成したり、回折又は偏向又は散乱しない光を形成したりする機能を有し、電気機械素子または液晶素子より成り、 ON信号に応じて回折又は偏向又は散乱した光を形成し、OFF信号に応じて回折又は偏向又は散乱しない光を形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光変調素子に基づく画像を投射光学系でスクリーン面などの上に拡大表示する投影装置に関し、特に１次元的に画素を配置した光変調素子で光変調された画像情報に基づく光束を光走査手段で前記画素の配列方向と直交する方向へ走査することにより、２次元の画像情報を表示するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フィルム画像や液晶ライトバルブ等に基づく２次元の画像情報を投射レンズでスクリーン上に拡大投影する投射装置が種々提案、実用化されている。
【０００３】
図１７は、複数の液晶パネルにより構成される２次元カラー画像情報を拡大投影する液晶プロジェクタの構成を示したものである。不図示の光源からの光束を照明光学系１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ）で均一化し、各色光に対応した液晶パネル１０３（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）をそれぞれ照明する。
【０００４】
各液晶パネル１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは、例えば赤・緑・青色のカラーに対応する。液晶パネル１０３に表示された画像は、投射光学系１０４によりスクリーン１０５上に拡大投影される。この例では、液晶パネル１０３を透過型の液晶パネルとしているが、反射型の液晶パネルなどの２次元画像表示素子を用いたものなどがある。
【０００５】
近年、スクリーン面上に投射された画像の解像度を上げることが要求されている。２次元の画像表示素子で、より解像度を上げるためには、２次元の画像表示素子の画素数を上げていくことが考えられる。
【０００６】
２次元の画像表示素子の画素数を上げていく方法として、１つ１つの構成する画素を小さくして多数画素を並べていく方法と、画素の大きさはそのままで多数画素を並べていく方法がある。
【０００７】
前者は、各画素が小さくなるため、開口効率が低下するなどの問題を生じる。また、後者では２次元の画像表示素子が大型化するため、投射光学系なども大型化してしまう。
【０００８】
これに対して、１次元の画像表示素子からの光束を光走査手段で走査しながらスクリーン上に投影し、スクリーン上に２次元画像を形成する方法がある。
【０００９】
１次元の画素表示素子として、回折格子を用いた画像表示素子があり、アメリカのSilicon Light Machines社のホームページで示されている。なお、回折格子を用いた２次元の画像表示素子につていは、USP 5,311,360、Solid State Sensors and Actuators Workshop, Hilton Head Island,SC, June 13-16, 1994で示されている。
【００１０】
Silicon Light Machines社のホームページで示されている技術における１次元の画像表示素子は、１次元のグレーティングライトバルブ(Grating Light Valve：以下「ＧＬＶ」と記述）と呼ばれる。このＧＬＶは光の回折を利用したマイクロマシン位相反射型回折格子より成っている。
【００１１】
このＧＬＶを利用すると、光のｏｎ−ｏｆｆ制御を電気的にコントロールして、画像情報を形成することができ、デジタル画像表示素子として使用することができる。
【００１２】
以下に、ＧＬＶの構成および動作原理について、図１４、１５、１６を参照し説明する。図１４は１つのＧＬＶの斜視図であり、図１５、１６はその動作原理である。
【００１３】
図１４は１つの画素を示すＧＬＶである。図１４に示すように、ＧＬＶは基板１４上に、枠１５がスペーサ１６を介して配置された構成をしている。基板１４の上面１４ａとリボン１７との間にはスペーサ１６の厚みと同じ空隙１６ａが形成され、両者は非接触となっている。
【００１４】
スペーサ１６で定まる空隙の厚み、およびリボン１７の厚みは、いずれも使用される光源の波長で決定され、使用する光源の波長がλのとき、それぞれλ／４に形成されている。
【００１５】
図１４に示す画素がＸ方向（１次元方向）に多数配置している。このようなＧＬＶは微細半導体製造技術で作製することができる。詳細な作製方法は、前述の文献に記載されている。
【００１６】
１次元アレイ化されたＧＬＶを用いて走査して２次元画像を得る場合と２次元画像表示素子（液晶パネル）の画素数を比較した場合、ＧＬＶでは、縦方向の画素数は同じになるが、横方向は少なくとも１個あれば良いので少なくなる。そのため、装置の小型化が期待できる。
【００１７】
例として、高精細度テレビ(1920×1080画素、HDTV:High Definit ion Television)において、２次元画像表示素子と１次元アレイ化画像表示素子の画素数を比較する。２次元画像表示素子は、約２００万画素、１次元アレイ化ＧＬＶは約１０００画素である。
【００１８】
つまり１次元アレイ化ＧＬＶを用いる場合は、２次元画像表示素子の１／２０００の数の画素で、２次元画像を得ることが可能となる。
【００１９】
ＧＬＶの動作は、リボン１７と基板１４との間に印加する電圧のｏｎ−ｏｆｆで制御され、図１５（Ａ）に、電圧ｏｆｆ時のＧＬＶのｘ断面、同図（Ｂ）にＧＬＶのｙ断面を示す。図１５に示すとおり電圧ｏｆｆ時のＧＬＶの表面は平面状態になっている。図１６（Ａ）は同様に電圧ｏｎ時のＧＬＶのｘ断面、図１６（Ｂ）はＧＬＶのｙ断面を示す。１７ｂは可動のリボン、１７ａは固定のリボンである。
【００２０】
図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＧＬＶのｏｆｆ時、リボン１７ｂはリボン１７ａと同様に基板１４から一定の距離を保っており、この状態で照明光束Ｌａが入射すると、交互に設けてあるリボン１７ａおよびリボン１７ｂにおいて反射された各反射光束の全光路差は生じずに、平面鏡として作用し、照明光束をほとんど回折及び偏向せずに正反射する（尚、ここで光が偏向されるとは正反射を含まない）。
【００２１】
図１５（Ｂ）ではリボン１７ｂが静電力で引き下げられてはおらずリボン１７ａとリボン１７ｂが同じ状態である為、リボン１７ｂのみを示している。
【００２２】
一方、図１６（Ａ），（Ｂ）のように、ＧＬＶのｏｎ時、各リボン１７ｂは基板１４の側に静電力で引き下げられており、ここで照明光束Ｌａが入射するとリボン１７ａ群で反射される光束とリボン１７ｂ群で反射される光束間の全光路差は半波長（λ／２）となる。これにより、ＧＬＶが反射型回折格子として作用することとなり、正反射光束（０次光）同志は干渉して打ち消し合い他の次数の回折光（ここでは１次光）が生じる。
【００２３】
また、このような機械的動作を実現するために、リボン１７の長手方向（ｙ方向）の寸法、引っ張り応力等が、必要な動作速度・復元性等を考慮して決定される。前述の文献によれば、図１４に示すリボン１７における長手方向（ｙ方向）の回折有効領域の寸法であるｙ０が２０μｍで、２０ｎｓｅｃの動作速度が得られる。
【００２４】
このときのＧＬＶ１個のｙ方向の大きさは、枠１５まで含めると約２５μｍとなる。また、リボン１７の幅ｘ０は、照明光束の波長、回折角θdによって
ｄsinθd＝ｍλ    ・・・…（１）
によって決定される。ｄは回折格子の格子ピッチに相当するリボン１７の幅ｘ０で決定され、リボン１７ａ同志やリボン１７ｂ同志の間隔に等しくなる。θdはＧＬＶからの反射光束の角度、λは照明光束の波長、ｍは回折次数である。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、ＧＬＶ等の主として回折又は偏向又は散乱によって光を変調する光変調素子を用いて光の伝播状態を制御する光学系や装置は、大きさの点で改善の余地が有った。そこで本発明は、従来よりも小型化できる投影装置の提供を目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の投影装置は、入力信号に応じて、入射光を回折又は偏向又は散乱した光を形成したり、回折又は偏向又は散乱しない光を形成したりする複数個の光変調部を配列した細長い光変調領域を有る光変調素子と、
該光変調素子を光で照明する照明光学系と、
光透過部を挟むように配置された２つの光反射部を含み、前記光変調素子からの光束を被走査面に導く走査光学系と、
を備える投影装置であって、
前記照明光学系からの照明光が前記光透過部を介して前記光変調素子を照明しており、
前記光反射部が、前記光変調素子からの光束のうち前記光反射部に入射する光束を反射すると共に、前記光反射部が回転又は往復回動することにより、前記光反射部で反射された光束で前記光変調領域の長手方向と直交する方向に沿って被走査面を走査することを特徴としている。
【００２７】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記走査光学系は、光反射部と光透過部を有する光偏向器と該光偏向器からの光束を投影する投影光学系を有することを特徴としている。
【００２８】
請求項３の発明は請求項２の発明において、前記光偏向器の光反射部により前記光変調素子で変調を受けた光束だけが反射され、前記光通過部を前記変調を受けなかった光束だけが通過することを特徴としている。
【００２９】
請求項４の発明は請求項３の発明において、前記照明光学系は前記光変調素子に対向する前記光変調素子側がテレセントリックなレンズ系を有し、前記反射型の光変調素子からの光は前記テレセントリックなレンズ系を介して前記光偏向器の位置へ伝播することを特徴としている。
【００３０】
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、前記照明光学系は前記複数個の光変調部を配列した長手方向に細長い光で前記光変調素子を照明するためのアナモフィック光学素子を一つ又は複数個有することを特徴としている。
【００３１】
請求項６の発明は請求項５の発明において、前記光変調素子は前記長手方向と直交する方向にも数個の光変調部が並ぶ光変調領域を有することを特徴としている。
【００３２】
請求項７の発明は請求項６の発明において、前記走査光学系は前記光変調素子からの光束を前記光変調領域の長手方向と前記長手方向に直交する方向に走査することを特徴としている。
【００３３】
請求項８の発明は請求項１乃至７のいずれか１項の発明において、前記光変調素子は、入力信号に応じて、回折又は偏向又は散乱した光を形成したり、回折又は偏向又は散乱しない光を形成したりする機能を有し、電気機械素子または液晶素子より成り、 ON信号に応じて回折又は偏向又は散乱した光を形成し、OFF信号に応じて回折又は偏向又は散乱しない光を形成することを特徴としている。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の投影装置の実施形態１の要部概略図である。図１において、１は光源手段（光源）である。２はアナモフィック光学部材（アナモフィックレンズ、母線が直交する一対のシリンドリカルレンズなど）を有する光束形状変換手段であり、紙面内と紙面垂直方向とで焦点距離（０でも∞でも無い）が互いに異なっていて、光源１からの光束の紙面内と紙面垂直方向の形状を円から楕円へと変換して射出している。
【００４０】
３はレンズ系であり、紙面と直交する断面に関して、光射出側がテレセントリック系又は略テレセントリック系を構成するようにしている。従って、この断面において光束形状変換手段２による集光位置とレンズ系３の光入射側の焦点位置とが一致している。光束形状変換手段２とレンズ系３は照明系（照明光学系）ＥＬの一要素を構成している。
【００４１】
４は紙面垂直方向（Ｚ方向）に複数の画素を配列した１次元のグレーティングライトバルブ( Grating Light Valve：ＧＬＶ)であり、図１４〜図１６で示した電圧の印加によって光回折作用を生じさせるマイクロマシン位相反射型回折格子より成っている。
【００４２】
図１はＧＬＶ４が回折格子として作用する（以下「ＯＮ状態」という。）場合の光路を示しており、ＯＮの状態においては、ＧＬＶからの反射回折光は図１のように光走査手段５で反射し、投射走査系６を介してスクリーン上に到達する。
【００４３】
本実施形態の光走査手段であるガルバノミラー５は、図４に示すような光透過部５ｂと光反射部５ａを有するミラーより構成してある。走査される光束は、レンズ系３と投射光学系６を介してスクリーン１上を走査されるが、走査手段５は、レンズ系３と投射光学系６より構成される光学系の絞り近傍に配置される。尚、他の実施形態として、回転多面鏡を光走査手段として用いる場合もあり得る。
【００４４】
この際、光走査手段５により、１次元ＧＬＶからの画像情報に基づく光束を副走査方向に走査することによりスクリーン７上に２次元の画像情報を形成している。
【００４５】
図１において、光源１から射出された光束は、光束形状変換手段２と光走査手段５の光透過部５ｂそしてレンズ系３を介して、実線で示した光路を通過し、ＧＬＶ４を照射する。ＧＬＶ４によって空間光変調された光束（以下、反射光束と記述）は、光束走査手段５の反射部５ａにより反射されて進行方向を変えられ、破線で示した光路で投射光学系６を介してスクリーン７に到達する。そして走査されることで進行方向が順次変わりスクリーン上の結像位置も順次変わる。
【００４６】
次に各要素について説明する。光束形状変換手段２は、図１において紙面上下方向（Ｙ方向）断面と紙面垂直方向（Ｚ方向）断面とで互いに曲率半径（屈折力）が異なる光学部材を有している。尚、紙面垂直方向断面で曲率半径∞（屈折力０）のシリンドリカルレンズも使用できる。
【００４７】
そして、光束形状変換手段２からＺ方向に長い長円形状の光束として出射させて光走査手段５の長円や短長方形や円弧と直線よりなる形（図示のもの）の透過部５ｂを透過して、レンズ３を介してＧＬＶ４を照明するようにしている。
【００４８】
このとき、光源１からの光束は、図１の紙面垂直方向に複数の画素を配列したＧＬＶ４に対応するように図６のように変形している。
【００４９】
図１において、光束形状変換手段２を出射後の光束を受ける形で光束走査手段５が配置されているが、光束形状変換手段２を出射後の光束は光走査手段５の透過部５ｂを通過する構成となっている。
【００５０】
光走査手段５は図４に示すように透過部５ｂと反射部５ａの２つの領域を有している。
【００５１】
そして光走査手段５は図１においてＺ方向に回転軸５ｃを有し、該回転軸５ｃを中心に振動又は回転している。
【００５２】
ＧＬＶ４は図１の紙面垂直方向に複数の画素を１次元方向に配列したもの（１次元アレイ化ＧＬＶ）であり、電圧の印加によって反射型回折格子（ｏｎ状態）として、または電圧を印加しないと平面鏡（以下、ｏｆｆ状態と記述）として作用する。反射光束は、ＧＬＶ４がｏｎ状態の場合のみ回折作用により±１次回折光など複数の回折光の強度がつよくなり正反射光（０次光）とは異なる各方向に進行する。
【００５３】
図２は、ＧＬＶ４がｏｎ状態の場合の反射光束と絞り近傍に配置された光走査手段５の透過領域５ｂと反射領域５ａの位置関係を示したものである。この図は、図１において、スクリーン７方向から光走査手段５側を見ている状態を示している。
【００５４】
図１の光学系は、図２に示すように、ＧＬＶ４がｏｎ状態の時、照明光束は、光束の波長とＧＬＶ４のピッチにより決定される角度に反射回折され、その反射回折光束が光走査手段５の反射領域５ａに入射するように構成されている。
【００５５】
通常は、±１次回折光の反射光束が反射領域５ａに入射し、反射されて投射光学系６に入射するように光走査手段と投影光学系６とが構成してある。
【００５６】
図５は光走査手段５に高次の反射回折光が入射する様子を示している。ＧＬＶ４からの反射光束は、±１次回折光（９ａ）だけでなく、±２次以上の高次の反射回折光も含んでいるので、より明るい画像を得るには、ＧＬＶ４からのこの高次回折光も±１次回折光と共に反射領域５ａにより捕捉すればよい。
【００５７】
そこで、光走査手段５は、図５中で±２次と±３次の回折光９ｂ，９ｃも反射部５ａに入射して反射できるような構成としている。
【００５８】
図３は、ＧＬＶ４がｏｆｆ状態の場合を示しており、ＧＬＶ４に入射した光束は回折されることなく、正反射して（即ち偏向されずに）テレセントリックレンズ３と、絞りＳＰ近傍に配置された光走査手段の透過部５ｂとを透過して光源１側に戻る。このため、スクリーン７上に投射されることがない。
【００５９】
図５では、光走査手段５面上の反射光束を示しており、８はＧＬＶ４がｏｆｆ状態の時のＧＬＶ４からの正反射光束を示し、９ａ〜９ｃはＧＬＶ４がｏｎ状態の時のＧＬＶ４からの反射回折光束を示している。
【００６０】
本実施形態では、光走査手段５の反射部分５ａと透過部分５ｂが、ＧＬＶ４からの正反射光束を遮断し、反射回折光を抽出するシュリーレン光学系の絞りＳＰを持っている。
【００６１】
ＧＬＶ４がｏｎ状態の場合の反射回折光束は、光走査手段５の反射領域５ａで反射し、投射光学系６を介してスクリーン７に達する。光走査手段５が、図１においては紙面垂直方向（図２、図３においては紙面上下方向）の回転軸５ｃを中心に一方向に回転あるいは往復回動（揺動）することにより、１次元のＧＬＶ４からの反射光束を副走査方向に走査し、スクリーン７面上に２次元画像を投射している。
【００６２】
また、図１には挿入図として、スクリーン７を投射光学系６方向から見たものを示す。走査方向７ａに対して垂直な方向に延びた１次元ＧＬＶ４からの反射光束がスクリーン７上に投影されており、光走査手段５が一方向に回転あるいは往復回動することにより、挿入図において、反射光束が紙面左右方向の走査方向７ａに走査されることで２次元画像が投影される。
【００６３】
また、挿入図中ａは、ＧＬＶ４の一画素からの反射光束の投影位置を示す。
【００６４】
このように画像表示素子としてＧＬＶ４を用いて、走査手段と光選択手段の機能をもつガルバノミラー等の光偏向器を有するシュリーレン光学系を構成することにより、小型な光学系を提供でき、かつスクリーン７上で高画質な投影画像を得ている。なおＧＬＶ４の構成は図１４〜図１６に基づいて説明したとおりである。また、ＧＬＶ以外に反射光に正反射と非正反射（又は散乱）の状態を選択的に変え得る変形可能な微小ミラーを１次元に並べた素子や反射光に正反射と反射散乱の状態を選択的に与え得る散乱型液晶パネル等も光変調手段として使える。
【００６５】
本実施例においては、ｏｎとｏｆｆの状態のみ示したが、実際はＧＬＶ４の位相を制御することにより階調をだすこともできる。
【００６６】
図７は本発明の投影装置の実施形態２の要部概略図である。本実施形態では、ＧＬＶ４をカラー画像に信号に基づいて各色の画像情報を表示し得るように駆動し、それに対応した各色光をＲ，Ｇ，Ｂの各色フィルタ（カラーフィルタ）１０を用いてＧＬＶ４に時分割で入射させている。
【００６７】
そしてＧＬＶ４からの画像光である反射回折光束をレンズ系３と光走査手段５とを介して投射光学系（不図示）に入射させ、光走査手段５により反射回折光を走査しつつ投影射光学系によりスクリーンに投射し、スクリーン（不図示）上に２次元画像を形成している。実施形態２以降の全ての形態の図面において、投射光学系とスクリーンとを図示するのを省略している。
【００６８】
光源手段ＬＳは可視域において発光スペクトルを有する白色光源１と回転可能な複数の色フィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ）を有するフィルタ円盤１０とを有している。
【００６９】
図７において、白色光源１から発せられる白い照明光束は、赤・緑・青の色フィルタに色分けされたカラーフィルタ盤の１つの色フィルタを通過し、各色の光と成って、光束形状変換手段２、光走査手段５の透過部、そしてレンズ３を介して、１次元ＧＬＶをそれと同方向に延びた線状光束と成って照明する。カラーフィルタ盤以外の各部材のそれぞれの構成照射される。それぞれの構成、作用は実施形態１と同様である。
【００７０】
ＧＬＶ４からの反射光束の光路図は実施形態１と同様であるので省略する。
【００７１】
本実施形態は、カラーフィルタ円盤１０を軸１０ａを中心に回転させて、ＧＬＶ４に入射する照明光束を順次赤・緑・青とすることにより、１次元ＧＬＶをＲ−Ｇ，Ｂの互いに異なる色の光で時分割照明し、それに応じてＧＬＶ４でカラー画像信号に基づいてカラーフィルタからの所定の色光束を変調している。そして光走査手段５によるフィルタリング（±１次回折光のみの抽出）に基づいて投射光学系でＧＬＶ４に基づくカラー画像光をスクリーン上に投射している。また、ＧＬＶと色フィルタは同期される。
【００７２】
図８は本発明の投影装置の実施形態３の要部概略図である。本実施形態３の実施形態２との違いは光源手段ＬＳの構成だけにある。本実施形態３の光源手段ＬＳは、複数の光源（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）と色合成手段１２とを有している。図８は、赤・緑・青の色光を放射する３つの単色光源（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）を使用し、時分割で発光する各光源からの光束でＧＬＶ４を順次線状照明する場合を示している。
【００７３】
各光源（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）から順次放射される光束の光路は公知のクロスダイクロイックプリズム（色合成手段）１２によって合成されて、所定の共通光路が光走査手段の光透過領域とテレセントリックレンズ３及びＧＬＶ４を結ぶ線分上に供給されている。尚、この線分とレンズ３の光軸は一致している。クロスダイクロイックプリズム１２は、４つの三角プリズムを貼り合わせ、その張り合わせ面にコートされた波長選択性反射膜（ダイクロイック膜）が十字にクロスするようにしたプリズムであり、ダイクロイック膜の厚みは非常に薄く、照明光学系ＥＬの光学性能（結像性能）への影響がほとんど無く、良好なる光学性能を維持するのに適している。光学手段ＬＳをこのような構成としても実施形態２と同様の効果が得られる。
【００７４】
尚、本実施形態において３つの光源を全て白色光源とし、時分割で３つの白色光源を発光させ、クロスダイクロイックプリズム１２を介してＲ，Ｇ，Ｂの３つの色の照明光を順次得て、各色の照明光でＧＬＶ４を順次照明するようにしても良い。
【００７５】
図９は本発明の投影装置の実施形態４の要部概略図である。本実施形態では白色光を放射する光源１からの白色光を、前記各実施形態と同様にアナモフィック光学系２、光走査手段の光透過領域とテレセントリックレンズ３を通した後でダイクロイックミラー１１ａ，１１ｂを用いて赤，緑，青の３つの色光に分割し、各色光毎に設けた光学的に同一光軸上に同一位置に配置した１次元ＧＬＶ−Ｒ，ＧＬＶ−Ｇ，ＧＬＶ−Ｂを対応する色光をにより同時に線状照明する。
【００７６】
一次元ＧＬＶ−Ｒ，ＧＬＶ−Ｇ，ＧＬＶ−Ｂは各々、対応する色光をカラー画像信号に応じて変調してカラー画像情報を有する光束を形成している。
【００７７】
図９において、単一光源１から発せられる白い照明光束は、光束形状変換手段２、光走査手段５の透過部５ｂ，レンズ３を介した後、２つのダイクロイックミラー１１ａ、１１ｂ（ダイクロイック膜をコートしたミラー）に順次入射し、これらによって色分解され、分解された色光で各ＧＬＶ（ＧＬＶ−Ｒ，ＧＬＶ−Ｇ，ＧＬＶ−Ｂ）が同時に線状照明される。
【００７８】
実施形態４の他の部材の構成、単独又は相互の作用は実施形態１と同様である。尚、各ＧＬＶからの反射光束の合成後の光路図は実施形態１と同様である。
【００７９】
光出射側がテレセントリックなテレセントリックレンズ３を通過後の白い照明光束は、ダイクロイックミラー１１ａにより、その赤・緑・青の成分のうち１色の光束が反射され、ダイクロイックミラー１１ａを透過した残り２色の光束は、ダイクロイックミラー１１ｂによって１つの色光は反射、他方の色光はダイクロイックミラー１１ｂを透過する。そして赤・緑・青の３色に分けられた光束は互いに異なる各色に対応した１次元ＧＬＶを照明している。
【００８０】
３つの一次元ＧＬＶで各色の照明光束を変調することにより得た各色の画像情報をもつ反射回折光は照明光路と逆の光路を通り、光走査手段５を介して投射レンズによってスクリーン上に投射されてスクリーン上にカラー画像を表示している。
【００８１】
図１０は、本発明の投影装置の実施形態５の要部概略図である。本実施形態５は図９の実施形態４と比較すると、白色光を３つの色光に色分解するのに実施形態４のダイクロイックミラー、アセンブリ１１ａ，１１ｂに替えて１つのクロスダイクロイックプリズムを用いた点に特徴があり、このプリズム以外の構成、作用効果は実施形態４と同じである。
【００８２】
図１１は本発明の投影装置の実施形態６の要部概略図である。本実施形態はアナモフィック光学系２よりも光源側を図８の実施形態３と同様な３つの単色光源（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）とクロスダイクロプリズム（色合成素子）１２ａより構成し、テレセントリックレンズ３よりＧＬＶ側をＧＬＶ側を図１０の実施形態５と同様な３つのＧＬＶ（ＧＬＶ−Ｒ，ＧＬＶ−Ｇ，ＧＬＶ−Ｂ）とクロスダイクロプリズム（色分解＆色合成素子）１２ｂより構成している。
【００８３】
本実施形態６では各光源（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）から放射された各色光をクロスダイクロイックプリズム１２ａで合成したのち、光束形状変換手段２、光走査手段５の透過部５ｂ、そしてレンズ３を介した後、クロスダイクロプリズム１２ｂに入射させている。
【００８４】
そしてクロスダイクロイックプリズム１２ｂにより色分解しＲ，Ｇ，Ｂ各色光でそれぞれ対応する１次元ＧＬＶ（ＧＬＶ−Ｒ，ＧＬＶ−Ｇ，ＧＬＶ−Ｂ）を線状照明している。尚、プリズム１２ａやプリズム１２ｂの代りに図９で示したダイクロイックミラーアセンブリ１１ａ，１１ｂを用いることもできる。
【００８５】
本実施形態６も実施形態４，５と同様の効果が得られる。
【００８６】
図１２は本発明の投影装置の実施形態７の要部概略図である。本実施形態７の特徴は前述の各実施形態と異なり、白色光源からの白い光束をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色の光束に分解する手段として回折格子（１次元ブレーズド回折格子）を用いていることと、各色光の光束に対応する３つの１次元ＧＬＶが並置している点である。
【００８７】
図１２において、単一光源１からの白い照明光束は光束形状変換手段２の光源側に設けられた色分解用回折素子１３によってＲ，Ｇ，Ｂの３つの色光に色分解され、各色の光束が光束形状変換素子であるアナモフィックレンズ２，光走査手段５の透過部５ｂ、そして光射出側がテレセントリックなテレセントリックレンズ３を介して各色毎に配置された１次元ＧＬＶ（ＧＬＶ−Ｒ，ＧＬＶ−Ｇ，ＧＬＶ−Ｂ）を線状照明する。
【００８８】
各部材のそれぞれの構成、作用は実施形態１と同様であるので説明を省略する。３つの１次元ＧＬＶからの各反射回折光束の光路図は実施形態１のものとだいたい同様であるので図示するのを省略している。
【００８９】
図１２中の色分解用の回折素子１３の光源側の表面１３ａは、例えば特開平６−１１６６２号公報で提示されているように、１次元ブレーズド回折格子に似た形状を有している。
【００９０】
本実施形態７においては、回折素子１３を光束形状変換手段２の光源１側に当該手段２と一体的に設けたが、回折素子１３は、光束形状変換手段２の光走査手段３側に当該手段２と一体的に配置してもよいし、又、光束形状変換手段２の光源側又は光走査手段３側に当該手段２とは一体化せずに独立に配置しても良い。
【００９１】
図１２に示した３つのＧＬＶの配置では、ＧＬＶ４からの反射光束の光束走査手段に到達する位置が各色光によって若干異なる。そのため、スクリーン上に各色の画像が並んで投影される。それを解決する一例として、光走査手段５の光反射領域に回折格子を設ける方法が適用できる。
【００９２】
つまりこの光反射領域に設けた回折格子によって、各色に関する反射回折光の回折位置を実質的に同じにすることでスクリーン上の同じ位置に各色の画像を重ねて投影することができる。また、投射光学系の構成を工夫することによって、スクリーン面の同じ位置に投射するようにしてもよい。
【００９３】
また、人間の目で色の分離が知覚できない速度以上で光走査手段を回転あるいは往復回動させることにより走査を行なう方法を用いても良い。
【００９４】
本実施形態７の複数のＧＬＶの配置は、３つを並置するやり方である。複数のＧＬＶの構成は、この配置に限定するものではないが、ＧＬＶ同志が離れるとスクリーンでのそれぞれの色の画像の分離も大きくなるので、３つ並べて近接配置することが望ましい。
【００９５】
このように１つの回折素子を用いて形成した各色の光束で、１次元ＧＬＶを線状照明することで、複数のダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることなく簡単な構成でスクリーン面に高画質のカラーの画像を投射することができる。
【００９６】
図１３は本発明の投影装置の実施形態８の要部概略図である。本実施形態は、図１２の実施形態７とは異なり、互いに異なった色光（青，緑，赤）を放射する３つの単色光源（１Ｂ，１Ｇ，１Ｒ）を、色分解素子としての回折素子を用いない点が特徴であり、並置し且つ互いに光軸を傾けておき且つ赤・緑・青の３つの色光でアナモフィクレンズ２を用いてそれぞれ対象とする１次元ＧＬＶを線状照明する場合を示している。
【００９７】
本実施形態はこれまでのように色合成や色分解のための何らかの手段を用いていないが、この実施形態８の構成でも前述の各実施形態と同様の効果が得られる。
【００９８】
尚、本発明の表示装置において、光源側の構成とＧＬＶ側の構成を各実施形態における構成より抽出し、任意に組み合わせて構成しても良い。
【００９９】
又、本発明においては２画素以上を副走査方向に並べ、この２画素以上の対を多数主走査方向に並べている光変調手段を用いることができる。
【０１００】
以上説明した実施形態２〜８において、アナモフィック光学系２やテレセントリックレンズ３は、白色光源ではなく、各色の光路毎に置いても良い。
【０１０１】
以上説明した実施形態２〜８においても実施形態１と同じく光変調手段として光変調手段としてＧＬＶではなく他のタイプの変調素子を用いることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単又は小型の投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１の概略図
【図２】  図１においてスクリーン７側から見た概略図（ＧＬＶ：ｏｎ状態）
【図３】  図１においてスクリーン７側から見た概略図（ＧＬＶ：ｏｆｆ状態）
【図４】  図１の光走査手段の形状の説明図
【図５】  図１の光束走査手段における透明光束と反射光束の形状の説明図
【図６】  光走査手段（絞り）とＧＬＶでの照明光束の形状の説明図
【図７】  本発明の実施形態２における照明系の概略図（単一光源とカラーフィルタを用いた場合）
【図８】  本発明の実施形態３における照明系の概略図（３色光源とクロスダイクロイックプリズムを用いた場合）
【図９】  本発明の実施形態４における照明系の概略図（ダイクロイックミラーを用いた場合）
【図１０】  本発明の実施形態５における照明系の概略図（クロスダイクロイックプリズムを用いた場合）
【図１１】  本発明の実施形態６における照明系の概略図（３色光源をクロスダイクロイックプリズムで照明し、再度色分解した場合）
【図１２】  本発明の実施形態７における照明系の概略図（回折格子を用いた場合）
【図１３】  本発明の実施形態８における照明系の概略図（３色光源を直接照明する場合）
【図１４】  従来のＧＬＶ１個の斜視図
【図１５】  従来のＧＬＶのｏｆｆ状態の動作原理図
【図１６】  ＧＬＶのｏｎ状態の動作原理図
【図１７】  従来のカラー液晶プロジェクタの要部概略図
【符号の説明】
１    光源
２    光束形状変換手段
３    レンズ
４    画像表示素子（ＧＬＶ）
５    光束走査手段
５ａ  光束反射部分
５ｂ  光束透過部分
６    投射光学系
７    スクリーン
８    光束走査手段での照明光束および反射光束形状
９    光束走査手段での反射光束形状
１０    カラーフィルタ
１１    ダイクロイックミラー
１２    クロスダイクロプリズム
１３    色分解素子
１４    基板
１５    枠
１６    スペーサ
１７    リボン
【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】
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【図７】
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【図８】
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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】
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【図１７】
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