Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4016940B2 - Spatial light modulator and projector - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4016940B2 - Spatial light modulator and projector - Google Patents

Spatial light modulator and projector Download PDF

Info

Publication number
JP4016940B2
JP4016940B2 JP2003407318A JP2003407318A JP4016940B2 JP 4016940 B2 JP4016940 B2 JP 4016940B2 JP 2003407318 A JP2003407318 A JP 2003407318A JP 2003407318 A JP2003407318 A JP 2003407318A JP 4016940 B2 JP4016940 B2 JP 4016940B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
image
prism
color
color light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003407318A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004318071A (en
Inventor
俊司 上島
政敏 米窪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2003407318A priority Critical patent/JP4016940B2/en
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to KR1020047021267A priority patent/KR100744892B1/en
Priority to EP04717300A priority patent/EP1533651A4/en
Priority to PCT/JP2004/002770 priority patent/WO2004088403A1/en
Priority to KR1020067020081A priority patent/KR100805519B1/en
Priority to US10/793,866 priority patent/US7242444B2/en
Publication of JP2004318071A publication Critical patent/JP2004318071A/en
Priority to US11/806,953 priority patent/US7401926B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4016940B2 publication Critical patent/JP4016940B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Description

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。   The present invention relates to a spatial light modulation device and a projector, and more particularly to a liquid crystal spatial light modulation device.

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)。   As an image display device, a dot matrix image display device such as a liquid crystal panel (liquid crystal display device), a CRT display device, or a plasma display device is often used. The dot matrix image display device expresses an image by a large number of pixels arranged two-dimensionally and periodically. At this time, a so-called sampling noise is generated due to the periodic arrangement structure, and a phenomenon in which the image quality is deteriorated (the image looks rough) is observed. And the method of reducing the phenomenon in which an image quality deteriorates is proposed (for example, refer patent document 1).

特開平8−122709号公報JP-A-8-122709

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。   In a dot matrix image display device, a light shielding portion called a black matrix is provided in a region between pixels in order to reduce unnecessary light. In recent years, as a usage mode of an image display device, a large screen is often observed from a relatively short distance. For this reason, the observer may recognize the black matrix image. As described above, the conventional dot matrix image display device has a problem that the image quality is deteriorated due to the black matrix image, such as an image with less smoothness or an image having roughness. In the above-mentioned Patent Document 1, it is difficult to reduce image quality degradation caused by a black matrix image.

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。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a spatial light modulation device and a projector capable of obtaining smooth image quality without an observer recognizing an image of a light-shielding portion such as a black matrix. The purpose is to provide.

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、少なくとも屈折面と、前記画素部が形成されている面に略平行な平坦部と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し、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し、前記平坦部の面積と前記屈折面の面積とは、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、
PW0PW1
を満足するように構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。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a modulation unit that modulates incident light according to an image signal and emits the light, and an emission side of the modulation unit are provided. A spatial light modulator having a refracting unit that refracts the light, wherein the modulating unit is a light-shielding unit provided between a plurality of pixel units arranged in a matrix and the plurality of pixel units. The refraction part includes a prism group including a prism element including at least a refraction surface and a flat part substantially parallel to the surface on which the pixel part is formed, and the plurality of pixel parts Light from one of the pixel units is incident on at least some of the plurality of prism groups, and the refracting surface is a projection surface that is separated from the refracting unit by a predetermined distance. The projected image of the light is guided onto the projected image of the light shielding part. A direction of the refracting surface and an angle formed between the refracting surface and a reference surface formed in a direction substantially perpendicular to the optical axis, and transmitted or reflected through the flat portion of the light from the pixel portion. The light travels substantially straight to form the projected image, and when the area occupied by one of the prism elements in the prism group is a unit area, the ratio of the area of the refractive surface to the unit area is Corresponding to the light intensity of the projection image of the pixel portion, the area of the flat portion and the area of the refracting surface are the total light intensity from the flat portion on the projection surface, PW0, and the refraction on the projection surface. When the total light intensity passing through the surface is PW1,
PW0 > PW1
It is possible to provide a spatial light modulation device that is configured to satisfy the above.

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。
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。
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。
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、PW0PW1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。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。
Thereby, light from one pixel unit enters the prism group. The light incident on the prism group is refracted by the refracting surface of the prism element and the optical path is bent in a predetermined direction. At this time, the direction in which the optical path is bent and its size (refraction angle) can be controlled according to the direction of the refracting surface and the angle between the refracting surface and the reference surface. In the present invention, the projection image of the pixel portion formed by the refracted light is guided onto the projection image of the light shielding portion on the projection surface that is separated from the refracting portion by a predetermined distance. As a result, a projection image of the pixel portion is formed in a superimposed manner on the projection image region of the light shielding portion on the projection plane that is separated from the refraction portion by a predetermined distance. Therefore, on the projection surface, it is possible to observe a smooth image with a reduced feeling of roughness without the observer recognizing the light shielding portion.
Of the light from the pixel portion, light incident on the refracting surface of the prism element is refracted according to the direction, angle, and area of the refracting surface. Here, when a part of the refracting surface is a flat part substantially parallel to the surface on which the pixel part is formed, the light incident on the flat part is transmitted without being refracted. Hereinafter, as appropriate, in this specification, a projected image of a pixel portion formed by light that has traveled straight through a flat portion and is transmitted is referred to as a “direct transmission image”, and a projected image of the pixel portion that is formed by light that has been transmitted through a prism and refracted This is called “refracted transmission image”. By forming the direct transmission image of the pixel portion, in addition to the projection image of the original pixel portion, a projection image of the pixel portion whose optical path is refracted can be formed.
Here, the size of the prism element is one or more within the included angle defined by the illumination light or the F-number of the projection lens in front of the light traveling direction from the point of the light shielding portion arranged on the spatial modulation element. By arranging the prism elements assigned to the area ratio, a pixel having a light quantity ratio assigned by the area of the direct transmission image and the refractive transmission image can be obtained.
The total light intensity of the direct transmission image corresponds to the area of the flat portion. The total light intensity of the refracted transmission image corresponds to the area of the refracting surface. On the projection surface, the refracted transmission image is formed around the direct transmission image. Here, when paying attention to one pixel portion, if the sum of the light intensities of the refracted transmission image becomes larger than the sum of the light intensities of the direct transmission images, the observer will be doubled like a ghost, for example. It may be recognized like an image. For this reason, the image quality of the projected image is deteriorated. On the other hand, in this aspect, it is comprised so that PW0 > PW1 may be satisfied. Therefore, the observer can observe an image that is seamless, smooth, and has a reduced feeling of roughness without recognizing the light-shielding portion around the direct transmission image that is the projection image of the original pixel portion . Good Mashiku, it is desirable to satisfy the PW0> 0.9 × PW1. As a result, the feeling of roughness can be further reduced seamlessly.

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、前記遮光部の中心線の方向に対して、前記プリズム素子の辺部に沿った方向が略45°をなすように構成されていることが望ましい。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。
According to a preferred aspect of the present invention, the pixel portion has a substantially rectangular shape, the light-shielding portion has a shape in which band-shaped portions having a predetermined width are arranged in a lattice shape, and is in the direction of the center line of the light-shielding portion. On the other hand, it is desirable that the direction along the side of the prism element is approximately 45 ° . For this reason, it is possible to obtain a so-called seamless image with little blur between the pixel portions and a smooth image with a reduced feeling of roughness.

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、錐体の頂角部近傍に平面部を有する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。
According to a preferred aspect of the present invention, the pixel portion has a substantially rectangular shape, the light-shielding portion has a shape in which band-shaped portions having a predetermined width are arranged in a lattice shape, and the prism group of the refracting portion includes: It is desirable that the prism element is composed of a prism element having a polygonal pyramid shape having a plane portion in the vicinity of the apex portion of the cone . In a general dot matrix image display device, rectangular pixel portions are arranged in a matrix form. A light shielding portion such as a black matrix portion is provided in a region between adjacent pixel portions. Here, when the prism element has a polygonal pyramid shape, the direction of the refracting surface can be changed in various directions. For this reason, the projection image of the pixel portion can be formed in various directions. Further, the angle and area of the refracting surface can be arbitrarily set. As a result, the position and light amount of the projected image of the pixel portion can also be controlled. The “polygonal pyramid shape” refers to a shape including a shape having a flat surface in the vicinity of the apex portion of the cone in addition to the cone shape having a polygonal bottom surface.

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、錐体の頂角部近傍に平面部を有する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。
Further, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the prism group of the refracting portion is composed of a substantially quadrangular pyramid-shaped prism element having a flat portion in the vicinity of the apex portion of the cone . By forming the prism element into a quadrangular pyramid shape, the projected image of the pixel portion can be formed in a direction orthogonal to the bottom side of the prism element. For this reason, when the pixel portion has a rectangular shape, the projection image of the pixel portion can be more efficiently superimposed on the projection image of the light shielding portion.

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。   Further, according to a preferred aspect of the present invention, the pixel portion has a substantially rectangular shape, the light shielding portion has a shape in which strip-shaped portions having a predetermined width are arranged in a lattice shape, and the prism group of the refracting portion includes the first prism group. The cross-sectional shape in the direction is a substantially trapezoidal shape, and is composed of two sets of prism elements having a longitudinal direction in a second direction substantially orthogonal to the first direction. It is desirable that the trapezoidal slopes are provided so as to be orthogonal to each other and correspond to the refractive surface. The cross-sectional shape of the prism element in the first direction is a substantially trapezoidal shape. The trapezoidal slope acts as a refractive surface. For this reason, the projection image of the pixel portion by the light refracted on the inclined surface can be formed in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the prism element. In this embodiment, the longitudinal directions of the two sets of prism elements are further substantially orthogonal to each other. As a result, when the pixel portion has a rectangular shape, the projection image of the pixel portion can be superimposed on the projection image of the light shielding portion around the pixel portion more efficiently.

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。   According to a preferred aspect of the present invention, the first peak value of the intensity distribution of the projection image of the pixel portion formed by light from the flat portion is formed by light passing through the refracting surface on the projection surface. It is desirable that the region between the first peak value and the second peak value that is larger than the second peak value of the intensity distribution of the projected image of the pixel portion has a light intensity corresponding to a predetermined intensity distribution curve. . Thereby, the observer recognizes an appropriate light intensity distribution in a region between the direct transmission image and the adjacent direct transmission image. For this reason, the observer can observe a high-resolution image that is smooth and has a rough feeling without recognizing the light-shielding portion.

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。   Further, according to the present invention, a light source unit that supplies light including first color light, second color light, and third color light, and a spatial light modulation device for first color light that modulates the first color light according to an image signal. A spatial light modulator for second color light that modulates the second color light according to an image signal, a spatial light modulator for third color light that modulates the third color light according to an image signal, and the first color light The first color light, the second color light, and the third color light modulated by the spatial light modulation device for the second color light, the spatial light modulation device for the second color light, and the spatial light modulation device for the third color light, respectively. A first color light spatial light modulation device, a second color light spatial light modulation device, the first color light spatial light modulation device, and the first color light spatial light modulation device; The three-color spatial light modulator is a projector characterized by the spatial light modulator described above. It can provide the data. Here, when a color separation optical system described later is not provided, a solid-state light emitting element such as a light emitting diode or a semiconductor laser that supplies first color light, second color light, and third color light, respectively, is used as the light source unit. it can.

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。   Thereby, in the image projected on the screen, the projection image of the pixel portion is formed so as to be superimposed on the region of the projection image of the light shielding portion. Therefore, on the screen, it is possible to observe a smooth image with a reduced feeling of roughness without the observer recognizing the image of the light shielding portion.

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。   According to a preferred aspect of the present invention, each of the first color light spatial light modulation device, the second color light spatial light modulation device, and the third color light spatial light modulation device has the refracting section. It is desirable that The angle at which light is refracted by the refracting surface depends on the wavelength of the light. For example, when a plurality of lights in different wavelength regions are incident on the same refracting surface, the angle of refraction differs for each wavelength region. In this aspect, the spatial light modulation device for the first color light, the spatial light modulation device for the second color light, and the spatial light modulation device for the third color light each have the refraction part. Thereby, the angle of the refracting surface suitable for the wavelength of each color light can be set. As a result, the projected image of the pixel portion can be accurately formed at a predetermined position.

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。   According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the refracting portion is provided on the incident side or the emission side of the color synthesis optical system. Instead of providing a refracting part for each color light spatial light modulator, a refracting part may be provided on the incident side or the exit side of a color synthesis optical system such as a cross dichroic prism. Accordingly, since only one refracting portion is required, the configuration is simplified and the manufacturing cost can be reduced. Two examples of the arrangement positions of the prism elements have been described above, but it has been confirmed that the same effect can be obtained by arranging the prism elements between the black matrix formation layer position and the visual image formation point of the direct viewer. Yes.

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。   Moreover, according to a preferable aspect of the present invention, it is preferable to further include a color separation optical system that separates the light supplied from the light source unit into the first color light, the second color light, and the third color light. . For example, the light source unit may supply the first color light, the second color light, the third color light, and light in all the wavelength ranges, such as an ultra-high pressure mercury lamp. In this case, in this case, the light from the light source unit can be separated into the first color light, the second color light, and the third color light by the color separation optical system, and each color light can be modulated according to the image signal.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(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。
(Explanation of the entire projector)
First, a schematic configuration of a projector according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. Next, a characteristic configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, in FIG. 1, an ultra-high pressure mercury lamp 101 as a light source unit includes red light (hereinafter referred to as “R light”) as first color light and green light (hereinafter referred to as “G light”) as second color light. And blue light (hereinafter referred to as “B light”) which is the third color light. The integrator 104 uniformizes the illuminance distribution of the light from the ultrahigh pressure mercury lamp 101. The light whose illuminance distribution is made uniform is converted into polarized light having a specific vibration direction, for example, s-polarized light by the polarization conversion element 105. The light converted into the s-polarized light is incident on the R light transmitting dichroic mirror 106R constituting the color separation optical system. Hereinafter, the R light will be described. The R light transmitting dichroic mirror 106R transmits R light and reflects G light and B light. The R light transmitted through the R light transmitting dichroic mirror 106R is incident on the reflection mirror 107. The reflection mirror 107 bends the optical path of the R light by 90 degrees. The R light whose optical path is bent enters the spatial light modulator for first color light 110R that modulates the R light as the first color light according to the image signal. The spatial light modulator for first color light 110R is a transmissive liquid crystal display device that modulates R light according to an image signal. Since the polarization direction of the light does not change even if it passes through the dichroic mirror, the R light incident on the first color light spatial light modulator 110R remains as s-polarized light.

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。   The first color light spatial light modulator 110R includes a λ / 2 phase difference plate 123R, a glass plate 124R, a first polarizing plate 121R, a liquid crystal panel 120R, and a second polarizing plate 122R. The detailed configuration of the liquid crystal panel 120R will be described later. The λ / 2 phase difference plate 123R and the first polarizing plate 121R are arranged in contact with a light-transmitting glass plate 124R that does not change the polarization direction. Thereby, the problem that the first polarizing plate 121R and the λ / 2 phase difference plate 123R are distorted by heat generation can be avoided. In FIG. 1, the second polarizing plate 122R is provided independently. However, the second polarizing plate 122R may be disposed in contact with the exit surface of the liquid crystal panel 120R or the entrance surface of the cross dichroic prism 112.

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。   The s-polarized light incident on the first color light spatial light modulator 110R is converted into p-polarized light by the λ / 2 phase difference plate 123R. The R light converted into p-polarized light passes through the glass plate 124R and the first polarizing plate 121R as it is and enters the liquid crystal panel 120R. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel 120R is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The R light converted into s-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120R is emitted from the second polarizing plate 122R. In this way, the R light modulated by the first color light spatial light modulator 110R is incident on the cross dichroic prism 112 which is a color synthesis optical system.

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。   Next, the G light will be described. The light paths of the G light and the B light reflected by the R light transmitting dichroic mirror 106R are bent by 90 degrees. The G light and the B light whose optical paths are bent enter the B light transmitting dichroic mirror 106G. The B light transmitting dichroic mirror 106G reflects the G light and transmits the B light. The G light reflected by the B light transmitting dichroic mirror 106G is incident on the second color light spatial light modulator 110G that modulates the G light, which is the second color light, according to the image signal. The spatial light modulator for second color light 110G is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal. The second color light spatial light modulator 110G includes a liquid crystal panel 120G, a first polarizing plate 121G, and a second polarizing plate 122G. Details of the liquid crystal panel 120G will be described later.

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。   The G light incident on the second color light spatial light modulator 110G is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the second color light spatial light modulator 110G passes through the first polarizing plate 121G as it is and enters the liquid crystal panel 120G. The s-polarized light incident on the liquid crystal panel 120G is converted into p-polarized light by modulation according to the image signal. The G light converted into p-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120G is emitted from the second polarizing plate 122G. Thus, the G light modulated by the second color light spatial light modulator 110G enters the cross dichroic prism 112, which is a color synthesis optical system.

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。   Next, the B light will be described. The B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 106G passes through the two relay lenses 108 and the two reflection mirrors 107, and the third light that modulates the B light as the third color light in accordance with the image signal. The light enters the color light spatial light modulator 110B. The spatial light modulator for third color light 110B is a transmissive liquid crystal display device that modulates B light according to an image signal.

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。   The reason why the B light passes through the relay lens 108 is that the optical path length of the B light is longer than the optical path lengths of the R light and the G light. By using the relay lens 108, it is possible to guide the B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 106G directly to the third color light spatial light modulator 110B. The spatial light modulator for third color light 110B includes a λ / 2 phase difference plate 123B, a glass plate 124B, a first polarizing plate 121B, a liquid crystal panel 120B, and a second polarizing plate 122B. Note that the configuration of the spatial light modulation device 110B for the third color light is the same as the configuration of the spatial light modulation device 110R for the first color light described above, and thus detailed description thereof is omitted.

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。   The B light incident on the spatial light modulator for third color light 110B is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the third color light spatial light modulator 110B is converted into p-polarized light by the λ / 2 phase difference plate 123B. The B light converted into p-polarized light passes through the glass plate 124B and the first polarizing plate 121B as it is, and enters the liquid crystal panel 120B. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel 120B is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The B light converted into the s-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120B is emitted from the second polarizing plate 122B. The B light modulated by the third color light spatial light modulator 110B is incident on the cross dichroic prism 112 which is a color synthesis optical system. As described above, the R light transmissive dichroic mirror 106R and the B light transmissive dichroic mirror 106G constituting the color separation optical system convert the light supplied from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 to the R light that is the first color light and the second light. The light is separated into G light, which is colored light, and B light, which is third color light.

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。   The cross dichroic prism 112, which is a color synthesis optical system, is configured by arranging two dichroic films 112a and 112b perpendicularly to an X shape. The dichroic film 112a reflects B light and transmits R light and G light. The dichroic film 112b reflects R light and transmits B light and G light. As described above, the cross dichroic prism 112 has the R light and G light modulated by the first color light spatial light modulation device 110R, the second color light spatial light modulation device 110G, and the third color light spatial light modulation device 110B, respectively. And B light. The projection lens 114 projects the light combined by the cross dichroic prism 112 onto the screen 116. Thereby, a full color image can be obtained on the screen 116.

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。   As described above, the light incident on the cross dichroic prism 112 from the first color light spatial light modulator 110R and the third color light spatial light modulator 110B is set to be s-polarized light. The light incident on the cross dichroic prism 112 from the second color light spatial light modulator 110G is set to be p-polarized light. In this way, by changing the polarization direction of the light incident on the cross dichroic prism 112, the light emitted from the spatial light modulators for the respective color lights in the cross dichroic prism 112 can be effectively combined. The dichroic films 112a and 112b are usually excellent in the reflection characteristics of s-polarized light. For this reason, R light and B light reflected by the dichroic films 112a and 112b are s-polarized light, and G light transmitted through the dichroic films 112a and 112b is p-polarized light.

(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。
(Configuration of LCD panel)
Next, details of the liquid crystal panel will be described with reference to FIG. The projector 100 described with reference to FIG. 1 includes three liquid crystal panels 120R, 120G, and 120B. These three liquid crystal panels 120R, 120G, and 120B differ only in the wavelength region of light to be modulated, and have the same basic configuration. Therefore, the following description will be made with the liquid crystal panel 120R as a representative example.

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。   FIG. 2 is a perspective sectional view of the liquid crystal panel 120R. The R light from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 is incident on the liquid crystal panel 120R from the lower side of FIG. A counter substrate 202 having a transparent electrode and the like is formed inside the incident side dust-proof transparent plate 201. A TFT substrate 205 having TFTs (thin film transistors), transparent electrodes, and the like is formed inside the emission-side dust-proof transparent plate 206. Then, the incident side dustproof transparent plate 201 and the emission side dustproof transparent plate 206 are bonded together with the counter substrate 202 and the TFT substrate 205 facing each other. A liquid crystal layer 204 for image display is sealed between the counter substrate 202 and the TFT substrate 205. In addition, a black matrix forming layer 203 is provided on the incident light side of the liquid crystal layer 204 for shielding light.

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。   A prism group 210 including a plurality of prism elements 211 is formed on the exit side surface of the exit side dust-proof transparent plate 206. Details of the configuration and operation of the prism group 210 will be described later. In the configuration shown in FIG. 1, the first polarizing plate 121R and the second polarizing plate 122R are provided separately from the liquid crystal panel 120R. However, instead of this, a polarizing plate may be provided between the entrance-side dust-proof transparent plate 201 and the counter substrate 202, between the exit-side dust-proof transparent plate 206 and the TFT substrate 205, or the like. Further, the prism group 210 may be formed on the second polarizing plate 122R or formed on the R light incident surface of the cross dichroic prism 112.

(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。
(Configuration of the opening corresponding to the pixel portion)
FIG. 3 is a plan view of the black matrix forming layer 203. The black matrix portion 220 which is a light shielding portion shields the R light incident from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 so as not to be emitted to the screen 116 side. The black matrix portion 220 has predetermined widths W1 and W2, and is formed in a lattice shape in the orthogonal direction. A rectangular region surrounded by the black matrix portion 220 forms an opening 230. The opening 230 allows the R light from the extra-high pressure mercury lamp 101 to pass through. The R light transmitted through the opening 230 passes through the counter substrate 202, the liquid crystal layer 204, and the TFT substrate 205 as shown in FIG. The polarization component of the R light is modulated in the liquid crystal layer 204 in accordance with the image signal. In this way, the pixel portion in the projected image is formed by the light that has been modulated by being transmitted through the opening 230, the liquid crystal layer 204, and the TFT substrate 205. Since this light is light transmitted through the opening 230, the position and size of the opening 230 correspond to the position and size of the pixel portion, respectively. Further, the center line CL of the belt-like black matrix portion 220 is indicated by a one-dot chain line. Hereinafter, for convenience of description, a region indicated by a thick line surrounded by the center line CL is referred to as a periodic region 240. As is apparent from the figure, the adjacent periodic regions 240 are periodically and repeatedly arranged without gaps.

(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。
(Projected image of aperture)
FIG. 4 is an enlarged view of an image projected on the screen 116 by a projector according to the prior art. An aperture image 230 </ b> P is projected surrounded by the band-shaped black matrix image 220. Also, corresponding to the periodic region 240, a periodic region image 240P surrounded by a thick line in FIG. 4 is projected. Further, a position where the center line images CLP intersect is defined as an intersection CP. In the following description of all the embodiments including the present embodiment, description will be made using an image projected on the screen 116 by the projection lens 114. Here, when the first spatial light modulator for light 110R itself is taken out and considered, the projection lens 114 is not interposed. In this case, it can be handled as a projection image projected on a virtual projection plane that is a predetermined distance away from the prism group 210 that is a refraction part. The projected image by the projector 100 and the projected image by the first spatial light modulator for the first color light 110R are substantially the same with only the image magnification being different. For this reason, hereinafter, a description will be given by taking a projected image projected on the screen 116 as an example.

(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。
(Positional relationship between prism group and aperture)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the relationship between the black matrix forming layer 203 and the prism group 210 as a refracting portion. Here, in order to facilitate understanding, the illustration of other components other than the black matrix forming layer 203 and the prism group 210 is omitted. The R light transmitted through the opening 230 corresponding to one pixel portion travels as a conical divergent light. The R light is incident on at least some of the prism groups 210. The prism group 210 includes a prism element 211 having at least a refractive surface 212 and a flat portion 213. The flat portion 213 is a surface substantially parallel to the surface 230a where the opening 230 corresponding to the pixel portion is formed. A plurality of prism elements 211 are regularly arranged at a constant period to constitute a prism group 210.

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。   6A, 6B, and 6C are plan views showing the positional relationship between the opening 230 and the prism group 210. FIG. Each prism element 211 has a substantially square shape as shown in FIG. Then, with respect to the direction of the center line CL of the black matrix forming layer 203 shown in FIG. 6A, the direction along the side portion 211a of each prism element 211 forms about 45 ° as shown in FIG. It is configured as follows. As described above, the light transmitted through one opening 230 is incident on a part of the prism group 210 including the plurality of prism elements 211.

(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。
(Explanation of refraction angle and refraction direction)
Next, the amount of angle by which the light transmitted through the opening 230 is refracted by the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an enlarged view showing the vicinity of the prism group 210 that is a refracting portion. Consider a case where a medium (for example, air) between the prism group 210 and the screen 116 has a refractive index n1, and members constituting the prism group 210 have a refractive index n2. The refracting surface 212 is formed so as to have an angle θ with respect to a reference surface 213 a obtained by extending the flat portion 213. Hereinafter, the angle θ is referred to as an inclination angle.

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。   For simplicity, parallel light out of the light from the opening 230 will be described. A light beam incident on the flat portion 213 enters the flat portion 213 perpendicularly. For this reason, without being refracted by the flat portion 213, it proceeds straight as it is to form a projected image on the screen 116. On the other hand, the light incident on the refracting surface 212 is refracted so as to satisfy the following conditional expression.

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。
n1 · sinβ = n2 · sinα
Here, the angle α is an incident angle based on the normal line N of the refractive surface 212, and the angle β is an exit angle.

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。   Further, on the screen 116 that is separated from the prism group 210 by a distance L, the position of the light that travels straight, the position of the refracted light, and the distance S are expressed by the following equations.

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。
S = L × Δβ
Δβ = β-α
Thus, by controlling the prism tilt angle θ of the refracting surface 212, the distance S, which is the amount of movement of the aperture image 230P on the screen 116, can be arbitrarily set.

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。   Further, as apparent from FIG. 7, the direction in which the light beam LL2 is refracted depends on the direction of the refracting surface 212. In other words, by controlling the direction of the refractive surface 212 with respect to the opening 230, the direction in which the opening image 230P is formed on the screen 116 can be arbitrarily set.

(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。
(Area ratio of refractive surface)
Returning to FIG. 6C, it is assumed that one side of the square prism element 211 has a length La and one side of the flat portion 213 has a length Lb. An area La × La occupied by one prism element 211 in the prism group 210 is defined as a unit area. The flat part 213 has an area FS = Lb × Lb. The four refractive surfaces 212a, 212b, 212c, and 212d have areas P1, P2, P3, and P4, respectively. Here, the amount of light that has traveled straight through the flat portion 213 corresponds to the area FS of the flat portion 213 occupying the unit area. Similarly, the total amount of light refracted by the four refracting surfaces 212a, 212b, 212c, 212d corresponds to the total area P1 + P2 + P3 + P4 of the refracting surfaces 212a, 212b, 212c, 212d occupying the unit area. Here, if the areas P1, P2, P3, and P4 of the four refracting surfaces 212a, 212b, 212c, and 212d are substantially equal, the total area is P1 + P2 + P3 + P4 = 4 × P1. In other words, by controlling the area of the flat portion 213 or the refracting surface 212, the amount of light that has traveled straight or refracted through the prism element 210 in the screen 116 can be arbitrarily set.

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。   In consideration of the amount of light on the screen 116, it is desirable that the amount of light of the projected image (directly transmitted image) transmitted straight through the flat portion 213 is equal to the amount of light of the projected image refracted by the refractive surface 212. For example, if the length La = 1.0 and the length Lb = 0.707, the unit area of the prism element 211 is 1.0 (= 1.0 × 1.0), and the area FS of the flat portion 213 is 0.00. 5 (= 0.707 × 0.707). The total area (4 × P1) of the four refracting surfaces 212a, 212b, 212c, and 212d having the same area is 0.5 (= 1.0−0.5). In this way, the amount of light that passes straight through the flat portion 213 and the total amount of light refracted by the four refracting surfaces 212a, 212b, 212c, and 212d can be made equal.

(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。
(Contents of the projected image)
When the liquid crystal panel 120R having the above-described configuration is used, an image projected by the R light projected on the screen 116 will be described with reference to FIGS. FIG. 8A shows one periodic region image 240 </ b> P on the screen 116. The light that is substantially perpendicularly incident on the flat portion 213 of the prism element 211 travels straight without being refracted by the flat portion 213. The straightly traveling light forms an opening image (direct transmission image) 230P at the center of the periodic region 240P on the screen 116.

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。   Next, consider the light incident on the refractive surface 212 a of the prism element 210. The light incident on the refracting surface 212a is refracted by the direction of refraction 212a, the inclination angle θ, and the refraction direction, the amount of refraction, and the amount of light refracted corresponding to the area P1. As described above, the direction along the side 211a of the prism element 211 and the direction of the center line CL of the black matrix forming layer 203 are configured to be approximately 45 °. Therefore, for example, as shown in FIG. 8A, the light refracted by the refracting surface 212a has an opening image 230Pa at a position away from the opening image (direct transmission image) 230P by the distance S described above in the arrow direction. Form. In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that there is no up / down / left / right reversal of the image due to the image forming action of the projection lens 114. Further, it is assumed that the observer always observes from the direction of viewing the ultrahigh pressure mercury lamp 101 that is the light source unit. For example, the image projected on the screen 116 is also observed from the back side of the screen 116 from the direction in which the ultrahigh pressure mercury lamp 101 is viewed (the direction in which light is directed).

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。   Similarly, the light refracted by the refractive surface 212b forms an opening image 230Pb at the position shown in FIG. The light refracted by the refracting surface 212c forms an opening image 230Pc at the position shown in FIG. The light refracted by the refracting surface 212d forms an opening image 230Pd at the position shown in FIG. FIGS. 8A to 8D illustrate the opening image 230Pa, 230Pb, 230Pc, and 230Pd separately for the same peripheral area image 240P.

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。   Actually, these four opening images 230Pa, 230Pb, 230Pc, and 230Pd are superimposed and projected as shown in FIG. As described above, the refraction surface 212 has the opening images 230Pa and 230Pb of the opening 230 corresponding to the pixel portion on the screen 116 which is a projection (projection) surface separated from the prism group 210 which is the refraction portion by a predetermined distance L. The direction of the refracting surface 212 and the inclination angle θ are such that 230Pc and 230Pd are guided onto the black matrix portion image 220P that is a projection image of the black matrix portion 220 that is a light shielding portion. As a result, aperture images 230Pa, 230Pb, 230Pc, and 230Pd are formed on the screen 116 so as to overlap with the region of the black matrix image 220P. Accordingly, the observer does not recognize the black matrix image 220P on the screen 116.

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。   In particular, in this embodiment, the periodic region image 240P is filled with the opening images 230Pa, 230Pb, 230Pc, and 230Pd without any gaps. As described above, the prism element 211 includes the intersections CPa, CPb, CPc, CPd of the center line image CLP of the black matrix portion image 220P, which is a light shielding portion image arranged in a grid, and the opening of the opening portion 230 that is a pixel portion. The partial image (direct transmission image) 230P has an orientation of the refracting surface 212 and an inclination angle θ of the refracting surface 212 such that one corner of the partial image (direct transmission image) 230P substantially coincides. For this reason, it is possible to obtain a so-called seamless image with little blur between the pixel portions and a smooth image with a reduced feeling of roughness.

(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。
(Prism group manufacturing method)
Next, returning to FIG. 2, a method for manufacturing the prism group 210 will be described. The prism group 210 is integrally formed on the exit surface of the exit side dust-proof transparent plate 206. The exit side dust-proof transparent plate 206 is a transparent parallel plate glass. A prism group 210 is formed on one surface of the parallel plate glass by photolithography. Specifically, a mask is formed by patterning a photoresist layer on a parallel plate glass so as to have a desired prism shape, for example, a quadrangular pyramid shape, using a gray scale method. Then, the prism group 210 is formed by an RIE (reactive ion etching) method using a fluorine-based gas such as CHF 3 . The prism group 210 can also be formed by a wet etching method using hydrofluoric acid. As described above, the emission-side dust-proof transparent plate 206, which is a parallel plate glass having the prism group 210 formed on one surface, is incorporated most on the emission side in the manufacturing process of the liquid crystal panel 120R.

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。   Furthermore, another manufacturing method of the prism group 210 will be described. Optical epoxy resin is applied to one side of the parallel plate glass. Next, a mold having a pattern in which irregularities are reversed from a desired prism shape is prepared. Then, the mold is transferred by pressing the mold against the epoxy resin. Finally, the optical epoxy resin is irradiated with ultraviolet rays and cured to form the prism group 210.

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。   In addition, other methods can be adopted when performing mold transfer. The parallel plate glass is heated and softened to the extent necessary for mold transfer. Then, the above-described mold is pressed onto one surface of the softened parallel plate glass to perform mold transfer. This also allows the prism group 210 to be formed on the parallel plate glass.

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。   The prism group 210 is not limited to being formed integrally with the emission-side dustproof transparent plate 206. For example, a prism group 210 having a desired prism shape is separately manufactured as a pattern sheet by a hot press method. Then, the pattern sheet is cut into a required size. Next, the cut pattern sheet is attached to the exit surface side of the parallel plate glass using an optically transparent adhesive. This also allows the prism group 210 to be formed on the parallel plate glass.

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。   More preferably, it is desirable to prevent dust and the like from adhering to the surface of the prism group 210. For this purpose, a coating layer made of a transparent resin having a low refractive index is formed on the exit side surface of the prism group 210. For example, the prism group 210 is formed of an optical epoxy high refractive index resin having a refractive index n = 1.56. The coating layer is formed of, for example, an optical epoxy low refractive index resin having a refractive index n = 1.38. Moreover, the refractive index of the member which comprises the prism group 210, and the refractive index of a coating layer can also be made to correspond substantially. Thereby, it is possible to reduce the positional deviation of the refracted light on the screen 116 due to the manufacturing error of the refracting surface 212 and the like.

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。
Here, the size of the arrangement prism element will be described with reference to FIG. The size of the prism element 211a to be arranged is defined by the illumination light or the F number of the projection lens in front of the light traveling direction from a certain point of the black matrix forming layer 203 which is a light shielding part arranged in the spatial modulation element 120R. If the F-number of the projection lens is f, the stagnation angle is θ, and the distance between the black matrix forming layer and the prism group 210 is L, the maximum prism size diameter Φ is given by It is desirable that the size is less than or equal to
Φ = 2 × L (Asin (1 / 2f))
Therefore, the size of the prism elements 211a allocated to the area ratio is approximately within the diameter Φ, and the ratio of the flat portion area and the projection angle area of each prism is approximately matched with the design value within the diameter Φ, thereby allowing direct transmission. A pixel having a light quantity ratio allocated by the area of the image and the refractive transmission image is obtained.
More desirably, in order to improve the uniformity of the image obtained on the screen 116, it is desirable to employ a configuration in which ten or more prism elements 211a are arranged within the diameter Φ.

(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。
(Relationship between wavelength and prism element shape)
In the above description, the R light is described as a representative example. The basic configuration of the liquid crystal panel 120G of the second color light spatial light modulator 110G for the G light and the liquid crystal panel 120B of the third color light spatial light modulator 110B for the B light are the same as those of the R light. Specifically, the spatial light modulator for first color light 110R, the spatial light modulator for second color light 110G, and the spatial light modulator for third color light 110B each have a prism group 210 that is a refracting unit. ing.

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。   Here, the angle of refraction at the refracting surface 212 varies depending on the wavelength of light. For this reason, when accurately controlling the position of the image that is refracted and projected on the screen 116, it is desirable to consider the wavelength of the refracted light. For example, the ultra-high pressure mercury lamp 101 as the light source unit has an emission spectrum distribution as shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 10 is the wavelength, and the vertical axis is the arbitrary intensity unit. Then, light having a peak wavelength of the emission line spectrum of about 440 nm is used as B light, and light of about 550 nm is used as G light. In addition, light in the vicinity of approximately 650 nm, which is the central wavelength of the light intensity integral value, is used as R light. When the light of these wavelengths is refracted by the refracting surface 212, the inclination angle θ of the refracting surface 212 is controlled so that a predetermined projection image is formed on the screen 116. Thereby, a high-quality image with little color misregistration can be obtained on the screen 116.

(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。
(Numerical example)
Specifically, when the pitch PT of the prism elements 211 shown in FIG. 5 is 1 mm, the optimum height (depth) H is approximately 45.5 μm.

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。   Further, when the prism groups 210 are formed on the emission side surfaces of the liquid crystal panels 120R, 120G, and 120B, for example, on the quartz substrate surface, numerical examples are given for the inclination angle θ of the prism element 211. For example, the distance S = 8.5 μm, which is the amount of movement on the screen 116. At this time, the inclination angles θ of the prism elements 211 in the R light, G light, and B light are 0.31 °, 0.31 °, and 0.30 °, respectively. The reason why the inclination angle differs for each color is that, as described above, the refractive index of the members constituting the prism group 210 differs depending on the wavelength. In addition, when the prism group 210 for each color is provided on the incident surface of each color light of the cross dichroic prism 112, the inclination angle θ of each prism element 211 in the R light, G light, and B light is 0.10 °, respectively. 0.10 ° and 0.099 °.

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。   Thus, since the inclination angle θ is a small value, it may be difficult to form the prism group 210 by, for example, cutting. Therefore, a material having a refractive index close to the refractive index of the members constituting the prism group 210 is formed by a mold at the interface of the prism group 210. Thereby, the inclination angle θ can be increased and the prism group 210 can be easily manufactured. For example, the difference in refractive index between the members constituting the prism group 210 and the material to be molded is set to 0.3. At this time, when the prism groups 210 are formed on the exit side surfaces of the liquid crystal panels 120R, 120G, and 120B, the amount of movement on the screen 116 is set to the distance S = 8.5 μm, and the inclination of the R light, G light, and B light is inclined. The angles θ are 1.16 °, 1.17 °, and 1.18 °, respectively. In this case, when the prism group 210 for each color is provided on the incident surface of each color light of the cross dichroic prism 112, the inclination angle θ of each prism element 211 for R light, G light, and B light is 0. .31 °, 0.31 °, and 0.31 °.

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。   FIG. 11 shows a schematic configuration of a projector 1100 according to the second embodiment of the invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In this embodiment, the prism group 1110 is provided with a prism group 1110 which is a refracting part on the exit side surface of the cross dichroic prism 112 which is a color synthesis optical system.

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。   FIG. 12 is an enlarged perspective view showing the cross dichroic prism 112. On the exit side surface of the cross dichroic prism 112 to the screen 116, a prism group 1110 having a structure to be described later is formed by using any of the manufacturing methods described above. Accordingly, since only one prism group 1110 is required, the configuration is simplified and the manufacturing cost can be reduced. The prism group 1110 may be provided on the incident side surface of the cross dichroic prism 112. As a result, the refraction angle can be set corresponding to each wavelength, and the refraction image can be optimized.

(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。
(Prism element manufacturing method)
FIG. 13 is a view of the prism group 1110 as seen from the AA cross section of FIG. The prism group 1110 includes a first refractive layer 1120 and a second refractive layer 1130 provided on the exit side of the first refractive layer. Prism elements 1140 and 1150 are formed on the first refractive layer 1120 and the second refractive layer 1130, respectively. Note that the prism element 1150 formed in the second refractive layer 1130 is not shown in the shape of the refractive surface because the prism element 1150 is viewed in a cross section along the longitudinal direction.

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。   Next, a method for manufacturing the prism elements 1140 and 1150 will be described. First, an appropriate amount of an optical epoxy resin having a refractive index n = 1.56 is applied to the exit side surface of the cross dichroic prism 112. Then, a substantially sinusoidal uneven portion corresponding to the shape of the prism element 1140 is formed along a direction substantially perpendicular to the paper surface using a squeegee. Next, the lower high refractive index layer 1120a is formed by irradiating ultraviolet rays to cure the optical epoxy resin. Further, an appropriate amount of an optical epoxy resin having a refractive index n = 1.38 is applied on the lower high refractive index layer 1120a. The surface of the applied optical epoxy resin is flattened using a flat squeegee. Thereafter, the lower epoxy layer 1120b is formed by irradiating ultraviolet rays to cure the optical epoxy resin. Next, an appropriate amount of an optical epoxy resin having a high refractive index is applied on the lower low refractive index layer 1120b. Similarly, a substantially sinusoidal concavo-convex portion corresponding to the shape of the prism element 1150 extending in the horizontal direction of the paper surface is formed using a squeegee. Then, the upper epoxy resin is cured by irradiating with ultraviolet light to form the upper high refractive index layer 1130a. An appropriate amount of an optical epoxy resin having a lower refractive index is applied to the upper side of the upper high refractive index layer 1130a. The surface of the applied optical epoxy resin is flattened using a flat squeegee. Thereafter, the optical epoxy resin is cured by irradiating ultraviolet rays to form the upper low refractive index layer 1130b.

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。   Here, it is preferable that the optical epoxy resin having a high refractive index has a viscosity enough to maintain the uneven shape of the predetermined prism element. For example, an optical epoxy resin having a high refractive index desirably has a viscosity of about 7 to 25 Pa · s (= 7000 to 25000 cps). Moreover, it is desirable that the optical epoxy resin having a low refractive index has a low viscosity in order to planarize. For example, an optical epoxy resin having a low refractive index desirably has a viscosity of about 0.3 to 6 Pa · s (= 300 to 6000 cps). Note that the lower low-refractive index layer 1120b and the upper low-refractive index layer 1130b can also be formed by spin coating, spray coating, or the like.

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。   The prism group 1110 can also have the same configuration as the prism group 210 in the first embodiment. In the case of this configuration, a pattern corresponding to the shape of the prism element is previously formed on the pattern sheet by a hot plate method or the like. Then, the pattern sheet is appropriately cut into a necessary size. The cut pattern sheet is fixed to the exit surface side of the cross dichroic prism 112 with an optically transparent adhesive.

(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。
(Numerical example)
Also in this embodiment, a projected image as shown in FIG. 9 can be obtained on the screen 116. In particular, since the prism element 1140 has a substantially sinusoidal shape, the amount of light that travels straight without being refracted and the amount of light that is refracted can be made to be a one-to-one ratio, that is, equal. . As a specific numerical example, the optimum height (depth) of the prism element 1140 can be set to 45.5 μm. Accordingly, as in the first embodiment, it is possible to observe a so-called seamless image, a smooth image with a reduced feeling of roughness, with less blur between the pixel portions.

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。   In addition, when the distance S = 8.5 μm, which is the amount of movement on the screen 116, the inclination angle θ = 0.01 deg. Thus, since the inclination angle θ is a small value, it may be difficult to form the prism group 1110 by cutting, for example. Therefore, a material having a refractive index close to the refractive index of the members constituting the prism group 1110 is formed at the interface of the prism group 1110 using a mold. Thereby, the inclination angle θ can be increased and the prism group 110 can be easily manufactured. For example, the difference in refractive index between the members constituting the prism group 210 and the material to be molded is set to 0.3. At this time, the movement amount on the screen 116 is a distance S = 8.5 μm, and the inclination angle θ is 0.07 °.

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。   FIG. 14 is a diagram illustrating a projected image on the screen 116 of the projector according to the third embodiment. In the description after the present embodiment, the configuration of the projector is the same as the configuration described in the first embodiment or the second embodiment, and therefore, a duplicate description is omitted. The difference from the first embodiment or the second embodiment is the direction of the refracting surface, the inclination angle θ, and the area ratio of the prism elements 211, 1140, and 1150. Thus, in the examples after this example, the description will be focused on various combinations of the direction of the refracting surface, the inclination angle θ, and the area ratio.

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。   As shown in FIG. 14, the projection image of the present embodiment is obtained with respect to the opening image 1400P (direct transmission image) and the opening image 1400P due to the light traveling straight without being refracted by the flat portions of the prism elements 1140 and 1150. The opening images 1400Pa, 1400Pb, 1400Pc, and 1400Pd are formed at positions separated by a distance S in the 45 ° direction indicated by the arrows. Thereby, the inside of the periodic region image 240P can be filled with the opening portion image without any gap. Further, the characteristic of this embodiment is that at least a part of four adjacent aperture images 1400Pa, 1400Pb, 1400Pc, and 1400Pd overlap each other in the black matrix image 220P to form a new aperture image 1410P. It is a point.

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。   As a result, a new opening image 1410P, which is an area where adjacent pixel portion images 1400P are formed overlapping each other, is at least image information of the first opening image 1400Pa and the second opening image 1400Pb that are adjacent to each other. Based on this, a new third aperture image can be formed. As a result, the density of the number of pixels to be projected can be improved.

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。   FIG. 15 is a diagram illustrating a projected image on the screen 116 of the projector according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 15, the projected image of the present embodiment includes, for example, an opening image (direct transmission image) 1500P and an opening image 1500P due to light that travels straight without being refracted by the flat portions of the prism elements 1140 and 1150. On the other hand, opening images 1500Pa and 1500Pd are formed at positions separated by a distance S in the 45 ° direction indicated by the arrows. Thereby, the inside of the periodic region image 240P can be filled with the opening portion image without any gap. Further, the characteristic of this embodiment is that a substantially entire area between two adjacent opening image images 1500Pa and 1500Pd overlaps in the black matrix image 220P to form a new opening image 1510P. It is. Accordingly, a new third opening image can be formed based on the image information of the adjacent first opening image 1500Pa and the second opening image 1500Pd. As a result, the density of the number of pixels to be projected can be improved.

(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。
(Prism shape variation)
FIGS. 16-1 to 16-4 are diagrams illustrating examples of various variations of the shape of the prism element. For example, FIG. 16A shows a trapezoidal prism group 1610 having a refractive surface 1610a and a flat portion 1610b. FIG. 16-2 shows a three-type prism group 1620 having a refractive surface 1620a and a flat portion 1620b. FIG. 16C shows a three-type prism group 1630 having a refracting surface 1630a and a flat portion 1630b. FIG. 16-4 shows a blazed prism group 1640 consisting only of the refractive surface 1640a. As described above, various variations can be made using the direction of the refracting surface, the inclination angle, and the area as parameters.

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。   FIGS. 17A, 17-2, and 17-3 are plan views showing the positional relationship between the opening 1700 and the prism group 1710. As shown in FIG. 17-2, the direction along the side portion 1711a of each prism element 1711 makes about 45 ° with respect to the direction of the center line CL of the black matrix forming layer 203 shown in FIG. It is configured. As described above, the light transmitted through the one opening 1700 enters a part of the prism group 1710 including the plurality of prism elements 1711.

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。   Each prism element 1711 has a substantially square shape as shown in FIG. The prism element 1711 has a polygonal pyramid-shaped prism element, for example, a quadrangular pyramid-shaped refracting surface 1712a, 1712b, 1712c, 1712d. A flat portion 1713 is provided around the refracting surfaces 1712a, 1712b, 1712c, and 1712d.

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。   Next, a projected image on the screen 116 in the present embodiment will be described with reference to FIG. An aperture image (direct transmission image) 1700P is formed by the light transmitted through the flat portion 1713 of the prism element 1711. Then, an opening image 1720P that is a projection image in the direction of 45 ° with respect to the center line image CLP is formed by each of the refractive surfaces 1712a, 1712b, 1712c, and 1712d. In this embodiment, the inclination angles of the respective refracting surfaces 1712a, 1712b, 1712c, and 1712d are such that four projected images from the four adjacent opening portions 1700 are centered on the intersection point CP at the center of the four adjacent opening portion image 1700P. A new aperture image 1720P is formed so as to overlap with the position. Thus, by forming a new opening image 1720P, the apparent resolution can be improved 1.25 times in a pseudo manner.

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。   The prism element 1711 has a unit area T. Each refracting surface 1712a, 1712b, 1712c, and 1712d has an area T / 8, and the flat portion 1713 has an area 4T / 8. In this case, the amount of light of the opening portion image (direct transmission image) 1700P on the screen 116 is proportional to 4T / 8 = T / 2. Further, the amount of light forming the new aperture image 1720P is proportional to 4 × (T / 8) = T / 2. In this way, by controlling the area of each surface of the prism element 1711, the brightness of each projected image can be arbitrarily made substantially the same as in the present embodiment, for example. Thereby, a smooth and smooth image can be obtained.

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。   19A, 19B, and 19C are plan views showing the positional relationship between the opening 1900 and the prism group 1910. FIG. As shown in FIG. 19-2, the direction along the side portion 1911a of each prism element 1911 makes about 45 ° with respect to the direction of the center line CL of the black matrix forming layer 203 shown in FIG. It is configured. As described above, the light transmitted through one opening 1900 enters a part of the prism group 1910 including the plurality of prism elements 1911.

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。   Each prism element 1911 has a substantially square shape as shown in FIG. The prism element 1911 has a polygonal pyramid prism element, for example, a quadrangular pyramid-shaped refracting surface 1912a, 1912b, 1912c, 1912d. In addition, the flat part is not formed.

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。   Next, a projected image on the screen 116 in this embodiment will be described with reference to FIG. Each refracting surface 1912a, 1912b, 1912c, 1912d forms a projected image in the 45 ° direction with respect to the center line image CLP. In this embodiment, the refractive angles 1712a, 1712b, 1712c, and 1712d are set so that the four opening images 1912Pa, 1912Pb, 1912Pc, and 1912Pd, which are four projection images from the opening 1900, overlap in the periodic region image 240P. Projected without At this time, the prism element 1911 does not have a flat portion. For this reason, a projection image (shown by a dotted line in FIG. 20) due to a component that is directly transmitted through the prism element 1911 is not formed. Thus, there is no black matrix image, and a seamless and smooth image can be obtained.

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。   The prism element 1911 has a unit area T. Each refracting surface 1912a, 1912b, 1912c, 1912d has an area T / 4. In this case, on the screen 116, the aperture images 1912Pa, 1912Pb, 1912Pc, and 1912Pd can be made equal to each other, and the amount of light can be proportional to the area T / 4. Thereby, a smooth and smooth image can be obtained.

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。   FIG. 21 shows a schematic configuration in which a part of the prism group 2100 in Example 7 is enlarged. The prism group 2100 includes a first prism element 2110 having a quadrangular pyramid shape and a second prism element 2120 having a quadrangular pyramid shape. The first prism element 2110 is formed so that one side thereof forms approximately 45 ° with respect to the center line CL. The second prism element 2120 is formed so that one side thereof is substantially parallel to the center line CL. Further, a flat portion 2130 is provided around the first prism element 2110 and the second prism element 2120.

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。   Next, a projected image on the screen 116 in the present embodiment will be described with reference to FIG. An opening portion image (direct transmission image) 2200P is formed by the light transmitted through the flat portion 2130. Then, the refractive image 2111 of the first prism element 2110 forms an opening image 2111P in the 45 ° direction with respect to the center line image CLP. An aperture image 2121P is formed in a direction parallel to the center line image CLP by the refractive surface 2121 of the second prism element 2120. Then, the direction of the refracting surface and the inclination angle are set so that these projected images fill the black matrix image without gaps. Thereby, a smooth and smooth image can be obtained. Further, double density display can also be performed.

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。   The area ratio of the refracting surface is set with respect to the unit area T as an area T / 16 of the refracting surface 2111, an area 2T / 16 of the refracting surface 2121, and an area 4T / 16 of the flat portion 2130. Thereby, each light quantity of a projection image can be made substantially equal. Also, the shape of the prism group that produces the same refraction action as in the present embodiment can be variously modified. For example, a prism group 2300 having a refractive surface 2310 and a flat portion 2320 as shown in FIG. 23 can be used.

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。   FIG. 24 is a perspective sectional view of the liquid crystal panel 120R of the spatial light modulation device according to the eighth embodiment. In this embodiment, the configuration of the prism group 2400 is different from that of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The prism group 2400 is fixed to the TFT substrate 205 via the adhesive layer 2401 on the incident side. The prism group 2400 is fixed to the cover glass 2403 through an adhesive layer 2402 on the exit side.

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。   The configuration of the prism group 2400 of this example is shown in FIG. The refraction unit prism group 2400 includes two sets of prism elements 2410a and 2410b. The prism element 2410a has a substantially trapezoidal cross-sectional shape in the y-axis direction that is the first direction. The prism element 2410a has a longitudinal direction in the x-axis direction, which is the second direction substantially orthogonal to the y-axis direction, which is the first direction. Of the trapezoidal shape having a cross-sectional shape in the y-axis direction of the prism element 2410a, the two inclined surfaces Y1 and Y2 function as refractive surfaces. Of the cross-sectional shape of the prism element 2410a in the y-axis direction, the upper surface Y0 functions as a flat portion. For this reason, the light incident on the slope Y1 or the slope Y2 is refracted in a direction corresponding to the angle of the slope. A refracted transmission image is formed by the refracted light. Further, the light incident on the upper surface Y0 is transmitted as it is. A direct transmission image is formed by the light transmitted as it is.

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。   The prism element 2410b has the same configuration as the prism element 2410a. Of the cross-sectional shape of the prism element 2410b in the x-axis direction, the two inclined surfaces X1 and X2 function as refractive surfaces. Of the cross-sectional shape of the prism element 2410b in the x-axis direction, the upper surface X0 functions as a flat portion. The two sets of prism elements 2410a and 2410b are provided so that their longitudinal directions are substantially orthogonal to each other.

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。
Further, in this embodiment, the plane side of the prism element 2410a and the plane side of the prism element 2410b are fixed facing each other. However, the present invention is not limited to this, and any one of the following configurations (1) to (3) may be used.
(1) A structure in which the surface on which the slopes Y1, Y2, etc. of the prism element 2410a are formed and the surface on which the slopes X1, X2, etc. of the prism element 2410b are formed face each other and are fixed.
(2) A configuration in which the surface of the prism element 2410a on which the inclined surfaces Y1, Y2, etc. are formed and the plane side of the prism element 2410b are faced and fixed.
(3) A configuration in which the flat surface side of the prism element 2410a and the surface on which the inclined surfaces X1, X2, etc. of the prism element 2410b are formed face each other and are fixed.
24 and 25, the prism surface is in contact with the structure. However, both surfaces may be in contact with air.

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。   FIG. 26 shows the splitting of incident light by the prism group 2400. In FIG. 26, incident light XY travels from the left side toward the right side. In addition, in a part of FIG. 26, for convenience of explanation, the light beam is specified using the symbols of the slopes Y0, Y1, and Y2. The incident light XY is branched into three light beams, a light beam Y1 and Y2 refracted on the inclined surface and a light beam Y0 that passes through the upper surface as it is, by a prism element 2410a indicated by a dotted line. The branched three light beams Y0, Y1, and Y2 are further branched into three light beams by the prism element 2410b. As a result, the incident light XY is branched into nine light beams Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X0, Y0X2, Y2X1, Y2X0, and Y2X2.

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。   Next, the positions of the nine branched light beams on the projection plane will be described with reference to FIG. A region of a direct transmission image by the light ray Y0X0 is shown surrounded by a thick frame. Projected images of the pixel portion by the refracted light can be formed in directions orthogonal to the longitudinal directions of the prism elements 2410a and 2410b. In this embodiment, the two sets of prism elements 2410a and 2410b are configured so that the longitudinal directions thereof are substantially orthogonal to each other. As a result, a region of a refracted transmission image by the eight light beams Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X2, Y2X1, Y2X0, and Y2X2 is formed around the region of the direct transmission image by the light beam Y0X0. In FIG. 27, each region is shown with a ray symbol. Further, the direct transmission image by the light beam Y0X0 is formed periodically adjacent to the positions of the plurality of openings 230 as shown in FIG. In this embodiment, the prism elements 2410a and 2410b form a refractive transmission image in a region between the direct transmission images of the light beam Y0X0. As a result, the observer does not recognize the black matrix portion image 220P (FIG. 4), which is a light shielding portion.

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。
In this embodiment, the total light intensity from the upper surface Y0 of the prism element 2410a which is a flat portion of the screen 116 (FIG. 1) and the upper surface X0 of the prism element 2410b is PW0, and the inclined surfaces Y1 and Y2 which are refracting surfaces. When the total light intensity via X1 and X2 is PW1, respectively,
PW0 ≧ PW1
Is satisfied.

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。   The sum of the light intensities of the directly transmitted image by the light beam Y0X0 corresponds to the areas of the upper surfaces Y0 and X0 which are flat portions. Further, the sum of the light intensities of the refracted transmission images by the light rays Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X2, Y2X1, Y2X0, and Y2X2 corresponds to the areas of the inclined surfaces Y1, Y2, X1, and X2 that are refracting surfaces. Here, if the total light intensity PW1 of the refracted transmission image by the light rays Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X2, Y2X1, Y2X0, and Y2X2 becomes larger than the total light intensity PW0 of the direct transmission image, the observer Is recognized as a double image such as a ghost. For this reason, the image quality of the projected image is deteriorated.

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。   In the present embodiment, PW0 ≧ PW1 is satisfied. Therefore, the observer can observe an image that is seamless, smooth, and has a reduced feeling of roughness without recognizing the light-shielding portion around the direct transmission image that is the projection image of the original pixel portion. Furthermore, the observer does not recognize a deteriorated image such as a double image. Moreover, it is preferable that PW0> PW1 is satisfied. More preferably, it is desirable to satisfy PW0> 0.9 × PW1. As a result, the feeling of roughness can be further reduced seamlessly.

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。   Furthermore, the light intensity distribution of one section on the screen 116 (FIG. 1) which is the projection surface of the present embodiment will be described. FIG. 28A shows the light intensity distribution of the projected image on the screen 116. In FIG. 28A, the horizontal axis represents position coordinates on the screen 116, and the vertical axis represents an arbitrary intensity unit. For the sake of simplicity of explanation, the BB cross section passing through the approximate center of the three regions of the direct transmission image region I, the adjacent direct transmission image region K, and the region J between these regions shown in FIG. 27 will be described. To do. That is, the part indicated by reference numeral I on the horizontal axis in FIG. 28-1 corresponds to the area I in FIG. 27, the part indicated by reference numeral J corresponds to the area J in FIG. 27, and the part indicated by reference numeral K is the area in FIG. Corresponds to K.

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。   As shown in FIG. 28A, on the screen 116, the first peak value Pa of the intensity distribution of the region I and the region K of the projection image of the pixel portion formed by the light from the upper surfaces Y0 and X0 which are flat portions is The intensity distribution is larger than the second peak value Pb of the intensity distribution of the region J of the projected image of the pixel portion formed by the light passing through the inclined surfaces Y1, Y2, X1, and X2 that are refractive surfaces. For example, the second peak value Pb is set to a power distribution that is approximately half of the first peak value Pa. The power distribution of the light intensity can be controlled according to the area ratio between the upper surfaces Y0 and X0 of the prism elements 2410a and 2410b and the inclined surfaces Y1, Y2, X1 and X2.

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。   Further, in the region between the first peak value Pa and the second peak value Pb, the light intensity corresponds to a predetermined intensity distribution curve CV. Thereby, the observer recognizes an appropriate light intensity distribution in a region between the direct transmission image and the adjacent direct transmission image. For this reason, moderate intensity of light intensity is generated between adjacent pixel images, and an apparently high resolution image can be obtained. For this reason, the observer can observe a sharp projected image with reduced smoothness without recognizing the light shielding portion.

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。   Modified examples of the light intensity distribution are shown in FIGS. 28-2, 28-3, and 28-4, respectively. In FIG. 28-2, each of the two first peak values Pc of the light intensity distributions of the region I and the region K is larger than the second peak value Pc of the region J. 28C, the first peak value Pe of the light intensity distribution in the region I and the region K is larger than the two second peak values Pf in the region J. In FIG. 28-4, the first peak value Pg of each of the light intensity distributions in the region I and the region K is substantially the same as the second peak value Pg in the region J. When these power distributions are made, the recognition of the black matrix portion image 220P (FIG. 4) can be reduced, and a seamless and natural projection image can be obtained. Further, by changing the area ratio between the upper surface Y0, X0 and the slopes Y1, Y2, X1, X2 so that the light intensity distribution becomes a desired distribution curve, for example, a projected image with a tight and sharp impression can be obtained. You can also. For example, when projecting both a photographic image and a text image such as a character or a graph using a projector including the liquid crystal panel 120R of the present embodiment, the observer can observe both images with good image quality. .

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。   As described above, the spatial light modulation device according to the present invention is particularly useful for a liquid crystal spatial light modulation device.

本発明の実施例1に係るプロジェクタの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to a first embodiment of the invention. 実施例1の液晶パネルの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal panel of Example 1. FIG. 実施例1のブラックマトリックス部の概略図。1 is a schematic diagram of a black matrix portion of Example 1. FIG. 実施例1のブラックマトリックス部像の概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of a black matrix image of Example 1. 実施例1の液晶パネルの断面図。1 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel of Example 1. FIG. 実施例1の開口部の配置図。FIG. 3 is a layout diagram of openings according to the first embodiment. 実施例1のプリズム群の配置図。FIG. 3 is a layout diagram of prism groups according to the first embodiment. 実施例1のプリズムの形状を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a shape of a prism according to the first embodiment. 実施例1のプリズム素子における屈折を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating refraction in the prism element according to the first embodiment. 実施例1の投写像を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining a projected image according to the first embodiment. 実施例1の投写像を説明する他の図。FIG. 6 is another diagram for explaining a projected image according to the first embodiment. 実施例1の投写像を説明するさらに他の図。FIG. 6 is still another diagram illustrating a projected image according to the first embodiment. 実施例1の投写像を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining a projected image according to the first embodiment. 実施例1の投写像を説明する他の図。FIG. 6 is another diagram for explaining a projected image according to the first embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic diagram of an emission line spectrum of the extra-high pressure mercury lamp of Example 1. 本発明の実施例2に係るプロジェクタの概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a projector according to a second embodiment of the invention. 実施例2のプリズム群の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a prism group of Example 2. 実施例2のプリズム群の概略断面構成図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a prism group of Example 2. 実施例3の投影像の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a projected image of Example 3. 実施例4の投影像の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a projected image of Example 4. プリズム群のバリエーションの断面構成図。The cross-sectional block diagram of the variation of a prism group. プリズム群のバリエーションの他の断面構成図。The other cross-sectional block diagram of the variation of a prism group. プリズム群のバリエーションのさらに他の断面構成図。The other cross-sectional block diagram of the variation of a prism group. プリズム群のバリエーションの断面構成図。The cross-sectional block diagram of the variation of a prism group. 実施例5の開口部の配置図。FIG. 10 is a layout diagram of openings according to the fifth embodiment. 実施例5のプリズム群の配置図。FIG. 10 is a layout diagram of prism groups in Embodiment 5. 実施例5のプリズムの形状を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a shape of a prism according to a fifth embodiment. 実施例5の投影像の概略図。FIG. 6 is a schematic diagram of a projection image of Example 5. 実施例6の開口部の配置図。FIG. 10 is a layout diagram of openings according to the sixth embodiment. 実施例6のプリズム群の配置図。FIG. 10 is a layout diagram of prism groups according to the sixth embodiment. 実施例6のプリズムの形状を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating the shape of a prism according to Example 6. 実施例6の投影像の概略図。FIG. 10 is a schematic diagram of a projected image of Example 6. 実施例7のプリズム群の概略図。FIG. 9 is a schematic diagram of a prism group of Example 7. 実施例7の投影像の概略図。FIG. 10 is a schematic diagram of a projected image of Example 7. プリズム群の変形例の概略図。Schematic of the modification of a prism group. 実施例8の液晶パネルの概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal panel of Example 8. 実施例8のプリズム群の概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a prism group of Example 8. 屈折による光線の分岐を説明する図。The figure explaining the branch of the light ray by refraction. 屈折された投影像の概略図。Schematic of the refracted projection image. 投影像の光強度分布を示す図。The figure which shows the light intensity distribution of a projection image. 投影像の他の光強度分布を示す図。The figure which shows the other light intensity distribution of a projection image. 投影像のさらに他の光強度分布を示す図。The figure which shows other light intensity distribution of a projection image. 投影像の光強度分布を示す図。The figure which shows the light intensity distribution of a projection image.

符号の説明Explanation of symbols

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Projector, 101 Super high pressure mercury lamp, 104 Integrator, 105 Polarization conversion element, 106R R light transmission dichroic mirror, 106GB B light transmission dichroic mirror, 107 Reflection mirror, 108 Relay lens, 110R Spatial light modulation device for 1st color light, 110G Spatial light modulator for second color light, 110B Spatial light modulator for third color light, 112 Cross dichroic prism, 112a, 112b Dichroic film, 114 Projection lens, 116 Screen, 120R, 120G, 120B Liquid crystal panel, 121R, 121G, 121B First polarizing plate, 123R, 123B λ / 2 retardation plate, 124R, 124B glass plate, 201 incident-side dustproof transparent plate, 202 counter substrate, 203 black matrix forming layer, 204 Liquid crystal layer, 205 TFT substrate, 206 Exit side dustproof transparent plate, 210 Prism group, 211 Prism element, 211a Side, 212 Refraction surface, 212a, 212b, 212c, 212d Refraction surface, 213 Flat portion, 220 Black matrix portion, 220P Black matrix image, 230 aperture, 230P aperture image, 230Pa, 230Pb, 230Pc, 230Pd aperture image, 240a surface, 240 periodic region, 240P periodic region image, 1100 projector, 1110 prism group, 1120a lower high refractive index Layer, 1120b lower low refractive index layer, 1120 first refractive layer, 1140 prism element, 1130 second refractive layer, 1130a upper high refractive index layer, 1130b upper low refractive index layer, 1150 prism element, 1400P aperture image 1400 Pa aperture image, 1400 Pb aperture image, 1410 P aperture image, 1500 Pa aperture image, 1500 P aperture image, 1500 Pd aperture image, 1510 P aperture image, 1610 prism group, 1610 a refracting surface, 1610 b flat portion, 1620 prism Group, 1620a refracting surface, 1620b flat portion, 1630 prism group, 1630a refracting surface, 1630b flat portion, 1640 prism group, 1640a refracting surface, 1700 aperture, 1700P aperture image, 1710 prism group, 1711 prism element, 1711a side , 1712a refracting surface, 1713 flat portion, 1720P aperture image, 1900 aperture, 1910 prism group, 1911 prism element, 1911a side, 1912Pa aperture image, 1912a refracting surface, 210 0 prism group, 2110 prism element, 2111P aperture image, 2111 refracting surface, 2120 prism element, 2121P aperture image, 2121 refracting surface, 2130 flat portion, 2200P aperture image, 2300 prism group, 2310 refracting surface, 2320 flat portion , CL center line, CLP center line image, CP intersection, CPa intersection, FS area, L distance, LL2 ray, La area, n refractive index, N normal, n1 refractive index, n2 refractive index, P1 total area, PT pitch , S distance, W1, W2 predetermined width, θ tilt angle, 2400 prism group, Y0, X0 top surface, Y1, Y2, X1, X2 slope, 2410a, 2410b prism element

Claims (10)

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、少なくとも屈折面と、前記画素部が形成されている面に略平行な平坦部と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し、
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し、
前記平坦部の面積と前記屈折面の面積とは、
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、
PW0PW1
を満足するように構成されていることを特徴とする空間光変調装置。
A modulator that modulates incident light according to an image signal and emits the modulated light;
A spatial light modulation device that is provided on an emission side of the modulation unit and includes a refraction unit that refracts light from the modulation unit;
The modulation unit includes a plurality of pixel units arranged in a matrix and a light shielding unit provided between the plurality of pixel units,
The refracting portion includes a prism group including a prism element including at least a refracting surface and a flat portion substantially parallel to the surface on which the pixel portion is formed,
Light from one of the plurality of pixel units is incident on at least some of the plurality of prism groups,
The refracting surface has a direction of the refracting surface that guides the projection image of the pixel unit onto the projection image of the light shielding unit, and the refracting surface and the optical axis on a projection surface that is a predetermined distance away from the refracting unit An angle formed with a reference plane formed in a substantially vertical direction,
Of the light from the pixel portion, the light transmitted or reflected by the flat portion travels substantially straight to form the projected image,
When the area occupied by one of the prism elements in the prism group is defined as a unit area, the ratio between the area of the refractive surface and the unit area corresponds to the light intensity of the projection image of the pixel unit,
The area of the flat portion and the area of the refractive surface are
PW0 is the sum of the intensities of light from the flat portion on the projection plane,
When the sum of the intensities of light passing through the refractive surface on the projection plane is PW1,
PW0 > PW1
A spatial light modulation device configured to satisfy the above.
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、
前記遮光部の中心線の方向に対して、前記プリズム素子の辺部に沿った方向が略45°をなすように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調装置。
The pixel portion has a substantially rectangular shape,
The light-shielding portion has a shape in which band-shaped portions having a predetermined width are arranged in a lattice pattern,
The spatial light modulation device according to claim 1, wherein a direction along a side portion of the prism element is substantially 45 ° with respect to a direction of a center line of the light shielding portion.
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、錐体の頂角部近傍に平面部を有する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。
The pixel portion has a substantially rectangular shape,
The light-shielding portion has a shape in which band-shaped portions having a predetermined width are arranged in a lattice pattern,
3. The spatial light modulation device according to claim 1, wherein the prism group of the refracting portion is configured by a prism element having a polygonal pyramid shape having a flat portion in the vicinity of the apex portion of the cone.
前記屈折部の前記プリズム群は、錐体の頂角部近傍に平面部を有する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。   4. The spatial light modulation device according to claim 3, wherein the prism group of the refracting portion is configured by a prism element having a substantially quadrangular pyramid shape having a flat portion in the vicinity of the apex portion of the cone. 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に記載の空間光変調装置。
The pixel portion has a substantially rectangular shape,
The light-shielding portion has a shape in which band-shaped portions having a predetermined width are arranged in a lattice pattern,
The prism group of the refracting portion includes two sets of prism elements each having a substantially trapezoidal cross-sectional shape in a first direction and having a longitudinal direction in a second direction substantially orthogonal to the first direction, Two sets of prism elements are provided such that the longitudinal directions are substantially orthogonal to each other,
The spatial light modulator according to claim 1, wherein the trapezoidal slope corresponds to the refractive surface.
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1に記載の空間光変調装置。   On the projection surface, the first peak value of the intensity distribution of the projection image of the pixel unit formed by the light from the flat portion is the value of the projection image of the pixel unit formed by the light passing through the refractive surface. The region between the first peak value and the second peak value that is larger than the second peak value of the intensity distribution is light intensity corresponding to a predetermined intensity distribution curve. The spatial light modulation device described. 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1〜6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。
A light source unit that supplies light including first color light, second color light, and third color light;
A spatial light modulator for first color light that modulates the first color light according to an image signal;
A spatial light modulator for second color light that modulates the second color light according to an image signal;
A spatial light modulator for third color light that modulates the third color light according to an image signal;
The first color light modulated by the first color light spatial light modulation device, the second color light spatial light modulation device, and the third color light spatial light modulation device, the second color light, and the third color light, respectively. A color synthesis optical system for synthesizing color light;
A projection lens for projecting the light synthesized by the color synthesis optical system,
The spatial light modulator according to any one of claims 1 to 6, wherein the first color light spatial light modulator, the second color light spatial light modulator, and the third color light spatial light modulator. A projector characterized by being a device.
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7に記載のプロジェクタ。   The spatial light modulation device for the first color light, the spatial light modulation device for the second color light, and the spatial light modulation device for the third color light each have the refracting portion. The projector according to 7. 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7に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 7, wherein the refracting unit is provided on an incident side or an emission side of the color synthesis optical system. 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7に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 7, further comprising a color separation optical system that separates light supplied from the light source unit into the first color light, the second color light, and the third color light.
JP2003407318A 2003-03-28 2003-12-05 Spatial light modulator and projector Expired - Fee Related JP4016940B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003407318A JP4016940B2 (en) 2003-03-28 2003-12-05 Spatial light modulator and projector
EP04717300A EP1533651A4 (en) 2003-03-28 2004-03-04 SPACE LIGHT MODULATOR, PROJECTOR USING SAME, METHOD FOR MANUFACTURING FINE STRUCTURE ELEMENT USED IN THE MODULATOR, AND FINE STRUCTURE ELEMENT MADE THEREBY
PCT/JP2004/002770 WO2004088403A1 (en) 2003-03-28 2004-03-04 Spatial light modulation device, projector using the spatial light modulation device, method for manufacturing fine-structure element used in the spatial light modulation device, and fine-structure element manufactured by the method
KR1020067020081A KR100805519B1 (en) 2003-03-28 2004-03-04 Method for producing microstructured device
KR1020047021267A KR100744892B1 (en) 2003-03-28 2004-03-04 Spatial light modulation device and projector with this spatial light modulation device
US10/793,866 US7242444B2 (en) 2003-03-28 2004-03-08 Space light modulating apparatus, projector including same, process for manufacturing microstructure element used in same, and microstructure element manufactured by same process
US11/806,953 US7401926B2 (en) 2003-03-28 2007-06-05 Space light modulating apparatus, projector including same, process for manufacturing microstructure element used in same, and microstructure element manufactured by the same process

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003091327 2003-03-28
JP2003407318A JP4016940B2 (en) 2003-03-28 2003-12-05 Spatial light modulator and projector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004318071A JP2004318071A (en) 2004-11-11
JP4016940B2 true JP4016940B2 (en) 2007-12-05

Family

ID=33478513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003407318A Expired - Fee Related JP4016940B2 (en) 2003-03-28 2003-12-05 Spatial light modulator and projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4016940B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6957869B2 (en) * 2016-11-25 2021-11-02 大日本印刷株式会社 Display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004318071A (en) 2004-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5732048B2 (en) Projection with small lens arrangement in speckle reduction element
KR100745869B1 (en) Image display device and projector
JP4093240B2 (en) Spatial light modulator and image display device
CN101183178B (en) Projector
JP5694362B2 (en) Projector device
JP2005037503A (en) Spatial light modulator and projector
US20110075108A1 (en) Projection display device
US6831707B2 (en) Liquid crystal display element and projection type liquid crystal display device
WO2004088403A1 (en) Spatial light modulation device, projector using the spatial light modulation device, method for manufacturing fine-structure element used in the spatial light modulation device, and fine-structure element manufactured by the method
CN108508682A (en) Projecting apparatus
JP2006113371A (en) Image display device
JP2004347693A (en) Microlens array, spatial light modulator, projector, and method of manufacturing microlens array
CN219958062U (en) Projection system
JP2003248189A (en) Image display device
JP4016940B2 (en) Spatial light modulator and projector
JP2003098595A (en) Image display device, pixel image reduction method, and pixel image reduction optical structure
CN118259524A (en) projector
JP2006126261A (en) Image display device, projector
KR20250139357A (en) optical devices
JP4333355B2 (en) Spatial light modulator and projector
KR100747799B1 (en) Image display and projector
CN219958061U (en) Projection apparatus
JP2006330143A (en) Microlens, spatial light modulator and image display device
JP4696503B2 (en) Image display device
JP2009063893A (en) Projector, optical element, and light modulation device

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070116

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070302

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20070403

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070508

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070702

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070711

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070828

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070910

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130928

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees