CN100392494C - 具有微细结构元件的空间光调制装置和投影机及制造方法 - Google Patents

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CN100392494C CNB2004800004149A CN200480000414A CN100392494C CN 100392494 C CN100392494 C CN 100392494C CN B2004800004149 A CNB2004800004149 A CN B2004800004149A CN 200480000414 A CN200480000414 A CN 200480000414A CN 100392494 C CN100392494 C CN 100392494C
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精工爱普生株式会社
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Abstract

本发明提供观察者不会识别出黑色矩阵等的遮光部的可以获得光滑的图像质量的空间光调制装置和投影机,其中包括根据图像信号调制并射出入射光的空间光调制装置(110R)和设置在空间光调制装置(110R)的射出侧的棱镜组(210),空间光调制装置(110R)具有排列成矩阵状的多个作为像素部的开口部(230)和设置在其间的黑色矩阵部(220)。棱镜组(210)由至少具有折射面(212)的棱镜元件(211)构成。来自1个开口部(230)的光至少入射到一部分的棱镜组(210)上。并且,具有在距离棱镜组(210)指定距离(L)的屏幕(116)上将开口部像(230P)引导到黑色矩阵部像(220P)上的折射面的朝向和倾斜角度(θ)。

Description

具有微细结构元件的空间光调制装置和投影机及制造方法 技术领域

本发明涉及空间光调制装置、该空间光调制装置所使用的微细结构元 件的制造方法、利用该方法制造的孩吏细结构元件和具有该空间光调制装置 的投影机,特别是涉及液晶空间光调制装置。

背景技术

作为图像显示装置,多是使用液晶面板(液晶显示装置)、CRT显示 装置、等离子体显示装置等的点矩阵图像显示装置。点矩阵图像显示装置 通过二维的周期性地排列的多个像素表现图像。在这种情况下,由于这种 周期性的排列结构而产生所谓的采样噪声,从而产生图像质量劣化(图像 看起来粗糙)的现象。另外,作为减小图像质量劣化现象的方法已在例如 特开平8—122709号公报中提出。

在点矩阵图像显示装置中,在像素与像素之间的区域,为了减少不需 要的光而设置了称为黑色矩阵的遮光部。近年来,作为图像显示装置的使 用方式,在比较近的距离处观看大画面的情况正在增多。因此,观看者有 时会识别出黑色矩阵的像。因而,现有的点矩阵图像显示装置,由于黑色 矩阵的像的原因而存在如图像缺乏光滑性或图像具有粗糙感等图像质量劣 化的问题。但上述专利文献l所述的技术难以减小由于黑色矩阵的像引起 的图像质量的劣化。

这里,可以考虑使来自图像显示装置的光向棱镜组入射从而使观察者 识别不出黑色矩阵等的遮光部。棱镜组的平坦部使来自图像显示装置的光 直接地透过。另外,棱镜组的折射面使来自图像显示装置的光折射而透过。 透过这样的棱镜组的光除了从平坦部射出后仍然直线传播的光外,还产生

由棱镜的折射面使其光路偏转的光。通过光路偏转的光在黑色矩阵上形成 像素像。由此,可以减少识别出黑色矩阵的现象。

构成上述棱镜组的各棱镜元件的形状呈微米数量级的微细形状。在现 有技术中,通过在指定的区域内进行切削加工来制造微细形状的棱镜元件。

在此,即使根据相同的加工数据,由于以下的3个理由也难以在指定的区 域内重复形成所期望的形状的棱镜元件。第1个理由是进行切削加工的加 工机械的重复定位精度不够。当重复定位精度不够时,就难以在所期望的 位置形成孩i细形状。另外,第2个理由是进行加工机械的定位控制的伺服 M容易受温度、气压、振动等外界干扰的影响。第3个理由是难以按亚

微米的精度使加工机的加工刀具与加工对象工件的位置关系对准,而另一 方面加工机单体内(加工设备本身内)的相对位置可以按毫微米水平控制 从而可以进行高精度的加工。

例如,图39所示的利用现有技术在平行平板上形成微细的V形沟的 剖面结构。从平行平板1300的位置A开始进行加工,在位置B结束。这 时,如上所述,当加工«的伺服才>^1受到温度、气压、振动等外界干扰 的影响时,加工侧的面就如虛线1301所示的那样不是直线而成为例如凹形 面。这样,当伺服机构受到外部环境(外界干扰)的影响时,就难以按足 够的精度形成所期望的形状。这些问题不仅是单一形状,在制造不规则形 状的微细形状元件时变得尤为显著。此外,在制造孩史细形状元件时,难以 对,皮加工物的同一部分进行多次的加工处理。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出的,其目的在于提供不会使观察 者识别出黑色矩阵等的遮光部的像的可以获得光滑的图像质量的空间光调 制装置和投影机。

此外,本发明的目的在于提供不受外部环境影响而可以准确地制造所 期望的微细结构元件的微细结构元件的制造方法、利用该方法制造的微细 结构元件、空间光调制装置和投影机。

本发明提供的空间光调制装置是具有根据图像信号调制并射出入射光 的调制部和设置在上述调制部的射出侧的使来自上述调制部的光折射的折

射部的空间光调制装置,其特征在于:上述调制部具有排列成矩阵状的多 个像素部和设置在上述多个像素部彼此之间的遮光部;上述折射部具有由 至少包括折射面的棱镜元件构成的棱镜组;来自上述多个#»素部中的i个 上述像素部的光入射到上述多个棱镜组中的至少 一部分的上述棱镜组上; 上述折射面具有在距离上述折射部指定距离的投影面上将上述像素部的投

对于光轴在大致垂直方向上形成的基准面所成的角度。

这样,来自l个像素部的光入射到棱镜组上。入射到棱镜组上的光在 棱镜元件的折射面上折射使光路向指定方向折转。这时,可以根据折射面

角)。在本发明中,构成为在距离折射部指定距离的投影面上,将折射的 光形成的像素部的投影像引导到遮光部的投影像上。结果,在距离折射部 指定距离的投影面上,在遮光部的投影像的区域重叠地形成像素部的投影 像。因此,在投影面上,观察者不会识别出遮光部,从而可以观察到光滑

的粗糙感减小的图像。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地当以上述棱镜组中的i个上

述棱镜元件所占的面积为单位面积时,上述折射面的面积与上述单位面积 之比与上述像素部的上述投影像的光强度对应。来自l个4象素部的光成为 例如圆锥状的发散光入射到由多个棱镜元件构成的棱镜组上。这里,考虑 圆锥状的发散光中向l个棱镜元件入射的光。以l个棱镜元件的区域面积 作为基准的单位面积。用单位面积除特定的折射面的面积而获得的值、即 面积比与单位面积的入射的光量和在特定的折射面折射的光量之比对应。 这样,通过适当地设定折射面的面积可以控制折射面折射的光量。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地上述像素部具有矩形形状; 上述遮光部具有指定宽度的带状部排列成格子状的形状;上述折射部的上

述棱镜组由多角锥形的棱镜元件构成。在一般的点矩阵图^^显示装置中,

矩形形状的像素部配置成纵横的矩阵状。并且,在相邻的像素部彼此之间 的区域设置了黑色矩阵部等的遮光部。在此,当将棱镜元件采用多角锥形 状时,可以使折射面的朝向成为各种各样的朝向。因此,可以将像素部的 投影^象向各种各样的方向形成。另外,折射面的角度、面积也可以任意设

定。结果,也可以控制像素部的投影像的位置和光量。另外,所谓"多角 锥形状",除了底面形成多边形的锥体形状外,也包含在锥体的顶角部附 近具有平面部的形状等。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地上述折射部的上述棱镜组由 四角锥形的棱镜元件构成。通过将棱镜元件采用四角锥形,可以将像素部 的投影〗象向与棱镜元件的底边正交的方向形成。因此,在像素部为矩形形 状时,可以更有效地使像素部的投影像与遮光部的投影像重叠地形成。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地像素部具有大致矩形形状; 遮光部具有指定宽度的带状部排列成格子状的形状;折射部的上述棱镜组 由第1方向的剖面形状为梯形的、在与第1方向正交的第2方向具有长度 方向的2组棱镜元件构成;2组棱镜元件设置成其各自的长度方向彼此相 互正交;梯形的斜面与折射面对应。棱镜元件的第1方向的剖面形状为大 致梯形形状。梯形的斜面起折射面的作用。因此,可以将由斜面折射的光 形成的像素部的投影像向与棱镜元件的长度方向正交的方向形成。在本方 式中,进一步构成为2组棱镜元件的长度方向相互正交。这样,当4象素部 为矩形形状时,可以更有效地使像素部的投影像与像素部的周边的遮光部 的投影像重叠地形成。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地上述折射部进一步具有与形 成了上述像素部的面大致平行的平坦部;来自上述像素部的光中从上述平 坦部透过或反射的光大致直线传播而形成上述投影像。来自像素部的光中 入射到棱镜元件的折射面上的光根据折射面的朝向、角度和面积而折射。 在此,当折射面的一部分是与形成了像素部的面大致平行的平坦部时,入 射到平坦部上的光不折射,仍然直线传播而透过。下面,在本说明书中将 由在平坦部直线传播而透过的光形成的像素部的投影像称为"直接透过

像",将由透过棱镜而折射的光形成的像素部的投影像称为"折射透过像"。 通过形成像素部的直接透过像,除了本来的像素部的投影像外,还可以形 成光路折转的像素部的投影像。

其中,棱镜元件的大小被设置为,通过在从配置在空间调制元件上的

遮光部的某一点开始的光的传播方向的前方由照明光或投射透镜的F值 (f-number)定义的光发散角(呑办込办角)内配置1个或1个以上的按面 积比分配的棱镜元件,可以获得由按直接透过像和折射透过像的面积分配 的光量比构成的像素。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地上述棱镜元件具有使排列成 上述格子状的上述遮光部像的中心线的交点与上述像素部的上述投影像的 1个角部大致一致的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。这样, 在遮光部的投影像的所有的区域中,可以重叠地形成像素部的投影像。因 此,可以获得具有光滑的图像质量的图像。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地上述棱镜元件具有使在上述 遮光部的投影像上相邻的上述像素部的上述投影像彼此至少 一部分重叠的 上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。这样,对于相邻的像素部彼 此来说,例如在第1像素部和与第1像素部相邻的第2像素部的投影像重 复形成的区域中,可以根据第1像素部和第2像素部的图像信息形成新的 第3像素部的投影像。结果,可以提高投影的像素数的密度。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地上述棱镜元件具有使在上述 遮光部的投影像上相邻的上述像素部的上述投影像彼此大致全体的区域重 叠的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。这样,对于相邻的像素 部彼此来说,例如使第1像素部和与第1像素部相邻的第2像素部的投影 像大致一致并重复地形成。结果,可以更有效地根据第l像素部和第2像 素部的图像信息形成新的第3像素部的投影像。结果,可以提高投影的像 素数的密度。

另外,按照本发明的优选的方式,当分别地设来自投影面的平坦部的 光的强度的总和为PW0、经由投影面的上述折射面的光的强度的总和为PW1时,则满足,

PW0>PW1。

直接透过像的光强度的总和与平坦部的面积对应。另外,折射透过像 的光强度的总和与折射面的面积对应。在投影面上,折射透过像在直接透 过像的周边形成。这里,当着眼于l个像素部时,当折射透过像的光强度 的总和大于直接透过像的光强度的总和时,有时观察者会看到例如重影那 样的双重图像。因此,投影像的图像质量劣化。对此,在本实施例中,构

成为满足PW0》PW1。因此,观察者不会在作为本来的像素部的投影像的

直接透过像的周边识别出遮光部,而可以观察到无缝隙的光滑的扭睃感减

小的图像。另外,在本实施例中,优选满足PW0〉PW1。进一步优选满足 PWO〉0. 9xpwi。这样,可以进一步地实现无缝隙的减小粗糙感的图像。 另外,按照本发明的优选的方式,优选地在投影面上,由来自平坦部 的光形成的像素部的投影像的强度分布的第1嶂^值大于由经由折射面的光 形成的像素部的投影像的强度分布的第2峰值,第1峰值与第2峰值间的 区域具有与指定的强度分布曲线对应的光强度。这样,观察者在直接透过 像与相邻的直接透过像之间的区域便看到适度的光强度分布。因此,观察 者不会识別出遮光部,而可以观察到光滑的粗糙感减小的而JL^观上高析 像度的像。

另外,本发明提供的投影机,其特征在于,具有:供给包括第1色光、 第2色光和第3色光的光的光源部;才艮据图〗象信号调制上述第1色光的第 1色光用空间光调制装置;根据图像信号调制上述第2色光的第2色光用 空间光调制装置;根据图像信号调制上述第3色光的第3色光用空间光调 制装置;将由上述第1色光用空间光调制装置、上述第2色光用空间光调 制装置和上述第3色光用空间光调制装置分别调制的上述第1色光、上述 第2色光和上述第3色光合成的色合成光学系统;以及投影由上述色合成 光学系统合成的光的投影透镜;其中,上述第1色光用空间光调制装置、 上述第2色光用空间光调制装置和上述第3色光用空间光调制装置是上述 的空间光调制装置。这里,当不具有后面所述的色分离光学系统时,作为

光源部,可以使用分别供给第1色光、第2色光和第3色光的发光二极管、 半导体激光器等的固体发光元件。

这样,在投影到屏幕上的图像中,与遮光部的投影像的区域重叠地形 成像素部的投影像。因此,在屏幕上,观察者不会识别出遮光部的像,而 可以观察到光滑的粗糙感减小的图像。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地第1色光用空间光调制装置、 第2色光用空间光调制装置和上述第3色光用空间光调制装置分别具有上 述折射部。光在折射面上折射的角度取决于光的波长。例如,当不同的波 长区域的多个光入射到同一折射面上时,根据各个波长区域折射的角度不 同。在本方式中,第1色光用空间光调制装置、第2色光用空间光调制装 置和上述第3色光用空间光调制装置分别具有上述折射部。这样,就可以 设定适合于各色光的波长的折射面的角度。结果,可以将像素部的投影像 准确地形成在指定的位置上。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地在上述色合成光学系统的入 射侧或射出侧设置上述折射部。也可以在十字分色棱镜等的色合成光学系 统的入射侧或射出侧设置1个折射部来代替在每种色光用空间光调制装置 设置折射部。这样,由于使用l个折射部即可,所以结构变得简单,也可 以降低制造费用。虽然以上对棱镜元件的配置位置举出了 2个例子,但经 验证通过配置在从黑色矩阵形成层位置到成像屏幕或观察者的视觉成像点 之间也可以获得同样的效果。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地进一步具有将从上述光源部 供给的光分离为上述第1色光、上述第2色光和上述第3色光的色分离光 学系统。例如,光源部有时如超高压水银灯等那样供给第1色光、第2色 光、第3色光和所有的波长区域的光。在本实施例中,这时可以由色分离 光学系统将来自光源部的光分离为第1色光、第2色光和第3色光并根据 图像信号调制各色光。

另外,本发明提供的微细结构元件的制造方法,其特征在于,包括: 将加工区域分割为5个或5个以上的子区域的分割工序;在任意1个上述

子区域形成第1形状的第1形状形成工序;以l个子区域为基准,在比与 1个子区域相邻的子区域远的位置上的子区域形成第2形状的第2形状形 成工序;以形成了第2形状的子区域为新的基准,反复地进行第2形状形 成工序的反复工序。

在现有技术的制造方法中,在加工区域中,使加工位置从开始进行加 工的位置连续地移动,顺序地进行切削等加工。在这样的制造方法中,外 界干扰的影响将直接反映到加工结果中。对此,在本发明中,首先将加工 区域分割为5个或5个以上的多个子加工区域。其次,在任意的l个子区 域形成第l形状。在形成第l形状之后,在与形成了第l形状的子区域不 相邻的至少隔开1个子区域位置上的子区域形成第2形状。此外,在形成 第2形状之后,进而在与形成了第2形状不相邻的至少隔开1个子区域的 其它的子区域形成第2形状。反复地进行这样的工序直至在全部的子区域 进行了形状加工。这样,就可以使由于外部环境(外界干扰)的影响引起 的加工位置的变化务歉。结杲,不论外部环境如何都可以准确地制造所期 望的孩史细结构元件。

另外,按照本发明的优选的方式,优选第l形状和第2形状是相同的 形状。这样,可以用足够高的精度形成所期望的单一形状。

另外,按照本发明的优选的方式,优选第1形状和第2形状是不同的 形状。这样,即使是不规则的形状,也可以用足够高的精度形成所期望的 微细形状。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地微细结构元件的制造方法, 其特征在于,包括:对与加工区域不同的试加工区域根据加工数据形成第 l形状的试加工工序;测定由试加工工序形成的第l形状的形状测定工序; 以及将由形状测定工序获得的测定数据与加工数据的差反馈给加工数据而 修正加工数据的反馈工序;并且根据〗务正的加工数据进行第1形状形成工

序和反复工序。微细形状元件根据加工数据而形成。并且,由于外界干扰、 加工刀具与加工工件的相对位置的设定不良等的影响,将不能按照加工数 振形成形状,从而发生不能获得所期望的加工精度的现象。在本方式中,

预先在试加工区域实际地测定加工的第1形状。优选地微细形状的测定使 用原子力显微镜或激光显微镜。并且,将测定的微细形状元件的测定数据 与原来的加工数据进行比较而计算两个数据之差。计算出的差值反馈给加 工数据。其次,根据修正了差值量的加工数据进行第1形状形成工序和反 复工序。由此,可以进行减小了外界干扰等影响的形状加工。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地试加工工序、第l形状形成

工序和反复工序包括在同一位置进行2次或2次以上的形状加工的工序。 这样,例如即使在同一位置切削刀具的角度摆动而加工微细形状时,也可 以获得所期望的微细形状。

另外,按照本发明的优选的方式,优选地在形状测定工序中,测定第 1形状的间距、角度、深度和平坦面粗糙度中的至少1个数据。这样,可 以准确地形成微细结构元件的间距、角度、深度和平坦面粗糙度。

另外,按照本发明,可以提供利用上述微细结构元件的制造方法制造 的微细结构元件。这样,就可以制造单一形状或不规则形状的微细结构元 件,例如由多个微型棱镜元件构成的棱镜组。

另外,按照本发明,可以提供具有上述微细结构元件的空间光调制装 置。例如,可以获得具有由微透镜元件构成的棱镜组的透过型的液晶型空 间光调制装置。通过光透过形成了所期望的形状的棱镜组,可以4吏射出光 的方向准确地向指定方向折射而偏转。因此,可以使来自像素的光折射而 将其引导到空间光调制装置的像素间的黑色矩阵部的投影^T上。结果,不 会识别出黑色矩阵部,从而可以获得高质量的图像。

另外,按照本发明提供的投影机,其特征在于,具有:供给照明光的 光源;根据图傳J言号调制照明光的上述的空间光调制装置;投影调制的光 的投影透镜。在本发明中,由于具有上述的空间光调制装置,所以可以获 得高质量的投影像。

附图说明

图1是本发明实施例1的投影机的概要结构图。

图2是实施例1的液晶面板的概要结构图。

图3是实施例1的黑色矩阵部的概要图。

图4是实施例1的黑色矩阵部像的概要图。

图5是实施例1的液晶面板的剖面图。

图6A是实施例1的开口部的配置图。

图6B是实施例1的棱镜组的配置图。

图6C是表示实施例1的棱镜的形状的图。

图7是说明实施例1的棱镜元件的折射的图。

图8A是说明实施例1的投影像的图。

图8B是说明实施例1的投影像的另一幅图。

图8C是说明实施例1的投影像的再另一幅图。

图8D是说明实施例1的投影像的图。

图9是说明实施例1的投影像的另 一幅图。

图IO是实施例1的超高压水银灯的辉线光诿的概要图。

图11是本发明实施例2的投影机的概要结构图。

图12是实施例2的棱镜组的概要结构图。

图13是实施例2的棱镜组的概要剖面结构图。

图14是实施例3的投影像的概要图。

图15是实施例4的投影像的概要图。

图16A是棱镜组的变化的剖面结构图。

图16B是棱镜组的变化的另一剖面结构图。

图16C是棱镜组的变化的再另一剖面结构图。

图16D是棱镜组的变化的剖面结构图。

图17A是实施例5的开口部的配置图。

图17B是实施例5的棱镜组的配置图。

图17C是表示实施例5的棱镜的形状的图。

图18是实施例5的投影像的概要图。

图19A是实施例6的开口部的配置图。 图19B是实施例6的棱镜组的配置图。

图19C是表示实施例6的棱镜的形状的图。

闺20是实施例6的投影像的概要图。

图21是实施例7的棱镜组的概要图。

图22是实施例7的投影4象的概要图。

图23是棱镜组的变形例的概要图。

图24是实施例8的液晶面板的概要结构图。

图25是实施例8的棱镜组的概要结构图。

图26是说明由于折射引起光线分支的图。

图27是折射的投影像的概要图。

图28A是表示投影像的光强度分布的图。

图28B是表示投影像的其它的光强度分布的图。

图28C是表示投影像的其它的光强度分布的图。

图28D是表示投影像的光强度分布的图。

图29是实施例9的棱镜组的概要图。

图30是实施例10的棱镜组的概要图。

图31A是棱镜组的制造方法的说明图。

图31B是棱镜组的制造方法的另一说明图。

图32是实施例11的棱镜組的制造方法的流程图。

图33A、图33B是棱镜组的制造方法的说明图。

图34A、图34B、图34C是实施例12的V形沟的制造方法的说明图。

图35是实施例13的棱镜组的制造方法的流程图。

图36A、图36B是实施例14的棱镜组的制造方法的说明图。

图37A、图37B是实施例14的棱镜组的制造方法的说明图。

图38是实施例15的空间光调制装置的立体结构图。

图39是现有技术的棱镜组的结构图。

具体实施方式

下面,参照附图详细地说明本发明的最佳的实施例。 实施例1.

投影机的整体说明.

首先,参照图l说明本发明的实施例1的投影机的概要结构。其次,

参照图2以后的图说明本实施例的特征结构。首先,在图1中,作为光源 部的超高压水银灯101供给包含作为第1色光的红色光(以下称为"R光")、 作为第2色光的绿色光(以下称为"G光,,)和作为第3色光的蓝色光(以 下称为"B光,,)的光。积分器104使来自超高压水银灯101的光的照度 分布均匀化。照度分布被均匀化的光由偏振变换元件105变换为具有特定 的振动方向的偏振光例如s偏振光。变换为s偏振光的光入射到构成色分 离光学系统的R光透过分色镜106R上。下面,对R光进行说明。R光透 过分色镜106R透过R光而反射G光和B光。透过R光透过分色镜106R 的R光入射到反射镜107上。反射镜107使R光的光路折转卯度。光路 折转后的R光入射到根据图像信号调制作为第1色光的R光的第1色光用 空间光调制装置IIOR上。第1色光用空间光调制装置IIOR是根据图像信 号调制R光的透过型的液晶显示装置。另外,由于即使透过分色镜,光的 偏振方向也不变化,所以入射到第1色光用空间光调制装置IIOR上的R 光仍然保持s偏振光的状态。

笫1色光用空间光调制装置IIOR具有入/ 2相位差片123R、玻璃板 124R、笫l偏振片121R、液晶面板120R和第2偏振片122R。关于液晶 面板120R的详细结构在后面说明。入/ 2相位差片123R和第1偏振片 121R以与不使偏振方向变化的透光性的玻璃板124R接触的状态配置。由 此,第l偏振片121R和入/2相位差片123R就可以避免由于发热而引起 变形的问题。另外,在图1中,虽然第2偏振片122R独立地设置,但也 可以以与液晶面板120R的射出面或十字分色棱镜112的入射面接触的状 态配置。

入射到第l色光用空间光调制装置110R上的s偏振光由入/2相位差 片123R变换为p偏振光。变换为p偏振光的R光直接地透itt璃板124R和第l偏振片121R,入射到液晶面板120R上。入射到液晶面板120R上 的p偏振光通过根据图像信号的调制,R光变换为s偏振光。通过液晶面 板120R的调制变换为s偏振光的R光从第2偏振片122R射出。这样,由 第1色光用空间光调制装置IIOR调制的R光入射到作为色合成光学系统 的十字分色棱镜112上。

下面,对G光进行说明。由R光透过分色镜106R反射的G光和B 光的光路折转卯度。光路折转了卯度的G光和B光入射到B光透过分 色镜106G上。B光透过分色镜106G反射G光而透过B光。由B光透过 分色镜106G反射的G光入射到根据图像信号调制作为第2色光的G光的 第2色光用空间光调制装置110G上。第2色光用空间光调制装置110G是 根据图像信号调制G光的透过型的液晶显示装置。第2色光用空间光调制 装置110G具有液晶面板120G、第1偏振片121G和第2偏振片122G。 关于液晶面板120G的详细情况在后面说明。

入射到第2色光用空间光调制装置IIOG上的G光已变换为s偏振光。 入射到第2色光用空间光调制装置110G上的s偏振光直接地透过第1偏 振片121G入射到液晶面板120G上。入射到液晶面板120G上的s偏振光 通过根据图像信号的调制G光变换为p偏振光。通过液晶面板120G的调 制变换为p偏振光的G光从第2偏振片122G射出。这样,由第2色光用 空间光调制装置IIOG调制的G光入射到作为色合成光学系统的十字分色 棱镜112上。

下面,对B光进行说明。透过B光透过分色镜106G的B光经由2个 中继透镜108和2个反射镜107入射到才艮据图傳?f言号调制作为第3色光的 B光的第3色光用空间光调制装置110B上。第3色光用空间光调制装置 110B是根据图像信号调制B光的透过型的液晶显示装置。

另夕卜,使B光经由中继透镜108的原因是B光的光路长度比R光和G 光的光路长度长。通过使用中继透镜108可以将透过B光透过分色镜106G 的B光直接地引导到第3色光用空间光调制装置110B上。第3色光用空 间光调制装置IIOB具有入/2相位差片123B、玻璃板124B、第1偏振片

121B、液晶面板120B和第2偏振片122B。另外,由于第3色光用空间光 调制装置110B的结构与上述第1色光用空间光调制装置110R的结构一 样,所以省略详细的说明。

入射到第3色光用空间光调制装置110B上的B光已变换为s偏振光。 入射到第3色光用空间光调制装置110B上的s偏振光由入/2相位差片 123B变换为p偏振光。变换为p偏振光的B光直接地透过玻璃板124B和 第1偏振片121B而入射到液晶面板120B上。入射到液晶面板120B上的 p偏振光通过根据图像信号的调制,B光变换为s偏振光。通过液晶面板 120B的调制,变换为s偏振光的B光从第2偏振片122B射出。由笫3色 光用空间光调制装置110B调制的B光入射到作为色合成光学系统的十字 分色棱镜112上。这样,构成色分离光学系统的R光透过分色镜106R和 B光透过分色镜106G将从超高压7jC银灯101供给的光分离为作为第1色 光的R光、作为第2色光的G光和作为第3色光的B光。

作为色合成光学系统的十字分色棱镜112是由将2个分色膜112a、 112b以X形正交地配置而构成。分色膜112a反射B光而透过R光和G 光。分色膜112b反射R光而透过B光和G光。这样,十字分色棱镜112 将由第1色光用空间光调制装置IIOR、第2色光用空间光调制装置110G 和第3色光用空间光调制装置110B分别调制的R光、G光和B光合成。 投影透镜114将由十字分色棱镜112合成的光投影到屏幕116上。这样, 在屏幕116上便可获得全彩色图像。

另外,如上所述,从第1色光用空间光调制装置IIOR和第3色光用 空间光调制装置110B入射到十字分色棱镜112上的光^Li殳定成为s偏振 光。另外,从第2色光用空间光调制装置110G入射到十字分色棱镜112 上的光设定成为p偏振光。这样,通过使入射到十字分色棱镜112上的光 的偏振方向不同,在十字分色棱镜112中可将从各个色光用空间光调制装 置射出的光有效地合成。分色膜112a、 112b通常对s偏振光的反射特性优 异。因此,将由分色膜112a、 112b反射的R光和B光采用s偏振光,将 透过分色膜112a、 112b的G光采用p偏振光。

液晶面板的结构.

下面,使用图2对液晶面板进行详细的说明。用图1说明的投影机100 具有3个液晶面板120R、 120G、 120B。这3个液晶面板120R、 120G、

120B只是调制的光的波长区域不同,而基本的结构是相同的。因此,在下 面以液晶面板120R为代表例进行说明。

图2是液晶面板120R的立体剖面图。来自超高压水银灯101的R光 从图2的下侧入射到液晶面板120R上,从上侧向屏幕116的方向射出。 在入射侧防尘透明板201的内侧形成了具有透明电极等的对置基板202。 另外,在射出侧防尘透明板206的内侧形成了具有TFT (薄膜晶体管)或 透明电极等的TFT基板205。并且,使对置基板202与TFT基板205相 对地将入射侧防尘透明板201和射出侧防尘透明板206粘合。在对置J4! 202与TFT皿205之间封入了用于图像显示的液晶层204。另外,在液 晶层204的入射光侧设置了用于遮光的黑色矩阵形成层203。

在射出侧防尘透明板206的射出侧表面上形成了由多个棱镜元件211 构成的棱镜组210。棱镜组210的结构和作用的详细情况在后面说明。另 外,在图1所示的结构中,将第l偏振片121R、第2偏振片122R相对于 液晶面板120R分体设置。但是,代替此也可以将偏振片设置在入射侧防 尘透明板201与对置基板202之间和射出侧防尘透明板206与TFT • 205之间。此外,棱镜组210也可以在第2偏振片122R上形成或在十字分 色棱镜112的R光的入射面上形成。

与像素部对应的开口部的结构.

图3是黑色矩阵形成层203的平面图。作为遮光部的黑色矩阵部220 将M高压7JC银灯101入射的R光遮挡使之不向屏幕116侧射出。黑色矩 阵部220具有指定宽度W1、 W2,在正交方向上形成格子状。另外,由黑 色矩阵部220包围的矩形区域形成开口部230。开口部230使来自超高压 水银灯101的R光通过。透过开口部230的R光如图2所示,透过对置基 板202、液晶层204和TFT基板205。并且,R光在液晶层204中才艮据图 像信号偏振成分被调制。这样,形成投影的图像的像素部的是透过开口部

230、液晶层204和TFT 205而受到调制的光。由于该光是透过开口 部230的光,所以开口部230的位置、大小与像素部的位置、大小分别对 应。另外,用点划线表示带状的黑色矩阵部220的中心线CL。下面,为 了便于说明,将由中心线CL包围的图中用粗线表示的区域称为周期区域 240。由图可知,相邻的周期区域240无间隙地周期地重复排列。 开口部的投影像.

图4是将由现有技术的投影机投影到屏幕116上的图^i文大表示的图。 投影由带状的黑色矩阵部像220包围的开口部像230P。另外,与周期区域 240对应地投影在图4中由粗线包围的周期区域像240P。此外,设中心线 像CLP彼此相交的位置为交点CP。另外,包括本实施例在内,在以下所 有的实施例的说明中,使用由投影透镜114投影到屏幕116上的像进行说 明。在此,当将第1色光用空间光调制装置IIOR本身取出考虑时,不存 在投影透镜114。这时,可以看作投影到距离作为折射部的棱镜组210指 定距离的虚拟的投影面上的投影像来处理。投影机100的投影像与第1色 光用空间光调制装置110R单体的投影像只是像的倍率不同,实质上是相 同的。因此,下面,以投影到屏幕116上的投影像为例进行说明。

棱镜组与开口部的位置关系.

图5是表示黑色矩阵形成层203与作为折射部的棱镜组210的关系的 剖面图。这里,为了容易理解,除了黑色矩阵形成层203和棱镜组210外, 省略其它结构部的图示。透过与1个像素部对应的开口部230的R光成为 圓锥形的发散光进行传播。并且,该R光入射到棱镜组210中的至少一部 分的棱镜组210上。棱镜组210由至少具有折射面212和平坦部213的棱 镜元件211构成。平坦部213是与形成与像素部对应的开口部230的面230a 大致平行的面。多个棱镜元件211按一定周期有规则地排列而构成棱镜组 210。

图6A、图6B、图6C是表示开口部230与棱镜组210的位置关系的 平面图。如图6C所示,各棱镜元件211大致呈正方形。并且,如图6B所 示,相对于图6A所示的黑色矩阵形成层203的中心线CL的方向,沿各

棱镜元件211的边部211a的方向成约45°角。如上所述,透过1个开口 部230的光入射到由多个棱镜元件211构成的一部分的棱镜组210上。 折射角度、折射方向的说明.

下面,参照图7说明按上述结构透过开口部230的光折射的角度量。 图7是将作为折射部的棱镜组210附近放大表示的图。在此考虑棱镜组210 与屏幕116之间的介质(例如空气)具有折射率nl、构成棱镜组210的部 件具有折射率n2的情况。另外,折射面212相对于将平坦部213延长的基 准面213a成角度6。下面,将角度6称为倾斜角度。

为了简单,对来自开口部230的光之中的平行光进行说明。入射到平 坦部213上的光线相对于平坦部213垂直地入射。因此,在平坦部213不 会受到折射作用而直接地传播,在屏幕116上形成投影像。对此,入射到 折射面212上的光满足以下所示的条件式而被折射。

<formula>formula see original document page 21</formula>.

其中,角度cx是以折射面212的法线N为基准的入射角度,角度p是 射出角度。

另外,在距离棱镜组210的距离为L的屏幕116上,直线传播的光的 位置与折射的光的位置以^J巨离S可以用下式表示。 S=Lx△p

△ P = P — a

这样,通过控制折射面212的棱镜倾斜角度6,可以任意地设定屏幕 116上作为开口部像230P的移动量的距离S。

此外,由图7可知,光线LL2折射的方向取决于折射面212的朝向。 换言之,通过控制相对于开口部230的折射面212的朝向,可以在屏幕116 上任意地设定形成开口部像230P的方向

4斤射面的面积比.

返回到图6C,设正方形的棱镜元件211的一边的长度为La、平坦部 213的一边的长度为Lb。设棱镜组210中的1个棱镜元件211所占的面积 LaxLa为单位面积。平坦部213具有面积FS = Lb x Lb。另夕卜,4个折射

面212a、 212b、 212c、 212d分别具有面积Pl、 P2、 P3、 P4。在此,透过 平坦部213直线传4番的光的光量与按单位面积所占的平坦部213的面积FS 对应。同样,由4个折射面212a、 212b、 212c、 212d折射的光的总光量与 按单位面积所占的折射面212a、 212b、 212c、 212d的总面积Pl + P2 + P3 十P4对应。在此,当设4个折射面212a、 212b、 212c、 212d的面积Pl、 P2、 P3、 P4大致相等时,则总面积Pl + P2 + P3 + P4-4xpi。换言之, 通过控制平坦部213或折射面212的面积,可以在屏幕116上任意地设定 通过棱镜元件210直线传播或折射的光的光量。

当考虑屏幕116的光量时,期望透过平坦部213直线传播的投影像(直 接透过像)的光量与折射面212折射的投影像的光量相等。例如,设长度 La - 1. 0、长度Lb = 0. 707时,棱镜元件211的单位面积为1. 0 ( = 1. 0 xl. 0)、平坦部213的面积FS为0. 5 (=0. 707x0. 707)。另外, 分别具有相等面积的4个折射面212a、 212b、 212c、 212d的合计总面积(4 xpi)为O. 5 ( =1. 0—0. 5)。这样,可以使透过平坦部213直线传播 的光的光量与由4个折射面212a、 212b、 212c、 212d折射的光的总光量相 等。

投影像的内容.

下面,参照图8A〜图8D说明使用上述结构的液晶面板120R时投影 到屏幕116上的R光的投影像。图8A表示屏幕116上的1个周期区域像 240P。大致垂直地入射到棱镜元件211的平坦部213上的光,在平坦部213 不受到折射作用而直线传播。直线传播的光在屏幕116上在周期区域240P 的中央部形成开口部l象(直接透过〗象)230P。

下面,考虑入射到棱镜元件210的折射面212a上的光。入射到折射面 212a上的光以与折射面212a的朝向、倾斜角度6、面积P1分别对应的折 射方向、折射量、折射光量受到折射作用。如上所述,沿棱镜元件211的 边部211a的方向与黑色矩阵形成层203的中心线CL的方向形成约45。 角。因此,如图8A所示,例如由折射面212a折射的光在沿箭头方向距离 开口部像(直接透过像)230P为上^J巨离S的位置形成开口部像230Pa。

另外,在以下的所有的说明中,为了简单设不存在投影透镜114的成像作 用引起的像的上下左右的颠倒。另外,设观察者总是>^^见察作为光源部的 超高压永锒灯101的古向进衧观察。例如,设投影到屏幕116上的困像也 是从屏幕116的背面侧看超高压7jc银灯101的方向(光照射来的方向)进 行观察。

同样,由折射面212b折射的光也在图8B所示的位置形成开口部像 230Pb。由折射面212c折射的光在图8C所示的位置形成开口部像230Pc。 由折射面212d折射的光在图8D所示的位置形成开口部像230Pd。图8A~ 图8D是对同一周期区域240P分开说明各开口部像230Pa、 230Pb、 230Pc、 230Pd的图。

实际上,4个开口部i象230Pa、 230Pb、 230Pc、 230Pd相互重叠如图9 所示的那样投影。这样,折射面212在距离作为折射部的棱镜组210为指 定距离L的作为投影面的屏幕116上具有将与像素部对应的开口部230的 开口部像230Pa、 230Pb、 230Pc、 230Pd引导到作为遮光部的黑色矩阵部 220的投影像的黑色矩阵部像220P上的折射面212的朝向和倾斜角度6 。 结果,在屏幕116上,在黑色矩阵部像220P的区域重叠地形成开口部像 230Pa、 230Pb、 230Pc、 230Pd。因此,在屏幕116上,观察者不会识别出 黑色矩阵部像220P。

特别是,在本实施例中,由开口部像230Pa、 230Pb、 230Pc、 230Pd 无间隙地填充到周期区域像240P内。这样,棱镜元件211具有使排列成 格子状的作为遮光部像的黑色矩阵部像220P的中心线像CLP的交点CPa、 CPb、 CPc、 CPd与作为^象素部的开口部230的开口部4象(直接透过像) 230P的1个角部大致一致的折射面212的朝向和折射面212的倾斜角度6 。 因此,可以获得像素部间渗透少的所谓的无缝隙的图 <象和光滑的粗糙感降 低的图4象。

棱镜组的制造方法.

下面,返回到图2说明棱镜组210的制造方法。棱镜组210与射出侧 防尘透明板206的射出面形成为一体。射出侧防尘透明板206是透明的平 行平板坡璃。在平行平板玻璃的一方的面上利用光刻技术形成棱镜组210。 具体而言,在平行平板玻璃上使用灰色标度法使光敏抗蚀剂层成为所期望 ^梭鐃形抉、刺如四角雉形抉地进軒團形化^形咸棬模。棘居,剎用使用 了 CHF3等的氟类气体的RIE (活性离子蚀刻)法形成棱镜组210。另夕卜, 棱镜组210也可以利用使用氢氟酸的湿蚀刻法形成。这样,在一方的面上 形成了棱镜组210的作为平行平板玻璃的射出侧防尘透明板206在液晶面 板120R的制造工序中组装到射出侧的最外侧。

此外,说明棱镜组210的其它制造方法。在平行平板玻璃的一方的面 上涂布光学环氧树脂。其次,准备具有凹凸与所期望的棱镜形状颠倒的图 形的模具。然后,通过使该模具挤压环氧树脂而进行模型复制。最后,向

光学环氧树脂照射紫外线使之硬化,从而形成棱镜组210。

另夕卜,在进行模型复制时也可以采用其它方法。将平行平板玻璃加热, 使之软化到模型复制所需要的程度。然后,使上述模具挤压软化的平行平 板玻璃的一方的表面而进行模型复制。由此,也可以在平行平板玻璃上形 成棱镜组210。

另夕卜,棱镜组210不限于与射出侧防尘透明板206 —体地形成的情况。 例如,预先用热压法另外作为图形片制造所期望的棱镜形状的棱镜组210。 然后,将图形片裁剪成所需要的大小。其次,使用光学透明的粘接剂将裁 剪的图形片粘贴到平行平板玻璃的射出面侧。由此,也可以在平行平板玻 璃上形成棱镜组210。

此外,优选地防止尘埃等附着到棱镜组210的表面。为此,在棱镜组 210的射出侧面上形成由折射率低的透明树脂等构成的涂层。例如,棱镜 組210由折射率n = 1. 56的光学环氧高折射率树脂形成。涂层由例如折射 率=1. 38的光学环氧低折射率树脂形成。另外,也可以使构成棱镜组210 的部件的折射率与涂层的折射率大致一致。这样,可以减少由于折射面212 的制造误差的偏差等引起的折射的光在屏幕116上的位置偏移。

下面,参照图2说明配置的棱镜元件的大小。关于棱镜元件211a的大 小,优选地在从配置在空间调制元件120R中的作为遮光部的黑色矩阵形

成层203的某一点开始的光的传播方向的前方的由照明光或投影透镜的F 值定义的光发散角内,即当设投影透镜的F值为f、光发散角度为6 、从 黑色矩阵形成层到棱镜组210之间的距离为L时,蕞夫妓徺的夫小的i径

①小于等于下式所示的尺寸。 ①=2><L (Asin (1/2f))

因此,按面积比分配的棱镜元件211a的大小被限制在直径①范围内, 在直径①范围内,通过使平坦部面积和各个棱镜角度投影面积之比与设计 值大致一致,可以获得按直接透过像和折射透过像的面积分配的光量比构 成的像素。

另外,进而优选地为了提高在屏幕116上获得的图像的均匀性而采用 在直径O范围内配置10个或10个以上的棱镜元件211a的结构。 波长与棱镜元件形状的关系.

在上述说明中,以R光为代表例进行了说明。而对于G光的笫2色光 用空间光调制装置IIOG的液晶面板120G和对于B光的第3色光用空间 光调制装置110B的液晶面板120B的基本结构也与R光的相同。具体而言, 第1色光用空间光调制装置IIOR、第2色光用空间光调制装置IIOG、第 3色光用空间光调制装置110B分别具有作为折射部的棱镜组210。

这里,由折射面212折射的角度随光的波长而不同。因此,在屏幕116 上,优选地当准确地控制折射而投影的像的位置时,考虑折射的光的波长。 例如,作为光源部的超高压水^L灯101具有图IO所示的发光光谱分布。图 IO的横轴为波长,纵轴为任意的强度单位。并且,将辉线光i普的峰值波长 约为440nm附近的光作为B光使用,将约550nm附近的光作为G光使用。 另外,将光量积分值的中央波长的约650mn附近的光作为R光^:用。当 这些波长的光在折射面212折射时,控制折射面212的倾斜角度6等以使 在屏幕116上形成指定的投影像。由此,在屏幕116上可以获得色偏差少 的高质量的图像。

数值例.

具体而言,当设图5所示的棱镜元件211的间距PT为lmm时,最佳

高度(深度)H约为45. 5jim。

此外,在液晶面板120R、 120G、 120B的射出侧面、例如当在石英基 板面上分别形成棱镜组210时,举出棱镜元件211的倾斜角度e的数值例。 例如,设作为屏幕116上的移动量的距离S-8. 5jim。这时,R光、G 光、B光的各个棱镜元件211的倾斜角度6分别为0. 31° 、 0. 31° 、 0. 30 。。各色的倾斜角度之所以不同,如上所述,是由于构成棱镜组210的部 件的折射率随波长而不同的原因。另外,当将各色用的棱镜组210设置在 十字分色棱镜112的各色光的入射面上时,R光、G光、B光的各棱镜元 件211的倾斜角度6分别为0. 10° 、 0. 10° 、 0. 099。。

这样,由于倾斜角度e是^艮小的值,所以难以通过例如切削加工而形

成棱镜组210。因此,在棱镜组210的界面上,用模具形成具有与构成棱

镜组210的部件的折射率相近的折射率的材料。由此,可以4吏倾斜角度e

增大而容易地制造棱镜组210。例如,设构成棱镜组210的部件与用模具 形成的材料的折射率差为0. 3。这时,当在液晶面板120R、 120G、 120B 的射出侧面上分别形成棱镜组210时,设屏幕116上的移动量为距离S = 8. 5pm,则R光、G光、B光的倾斜角度6分别为1. 16° 、 1. 17° 、 1. 18° 。另外,在这种情况下,当将各色用的棱镜组210设置在十字分色 棱镜112的各色光的入射面上时,则R光、G光、B光的各棱镜元件211 的倾斜角度6分别为0. 31° 、 0. 31° 、 0. 31° 。 实施例2.

图11表示本发明实施例2的投影机1100的概要结构。另外,对于与 上述实施例1相同的部分标以相同的符号并省略重复的说明。在本实施例 中,作为折射部的棱镜组1110设置在作为色合成光学系统的十字分色棱镜 112的射出侧面上。

图12是将十字分色棱镜112放大表示的立体图。在十字分色棱镜112 向屏幕116的射出侧面上,使用上述的制造方法中的任意一种制造方法形 成后面所述的结构的棱镜组1110。这样,由于只要l个棱镜组即可,所以 结构变得简单而也可以降低制造费用。另夕卜,棱镜组1110也可以i更置在十

字分色棱镜112的入射侧面上。这样,由于可以进行与各波长对应的折射 角度的设定,所以可以实现折射像的最佳化。 棱镜元件的制造方法.

图13是从图12的AA剖面看到的棱镜組1110的图。棱镜组1110由 第1折射层1120和设置在第1折射层的射出侧的第2折射层1130构成。 在第1折射层1120和第2折射层1130上分别形成了棱镜元件1140和1150。 另外,第2折射层1130上形成的棱镜元件1150,由于看到的是沿其长度 方向的剖面,所以折射面的形状未表示出。

下面,说明棱镜元件1140、 1150的制造方法。首先,在十字分色棱镜 112的射出侧面上适量地涂布具有折射率n = 1. 56的光学环氧树脂。并且, 使用橡皮滚子沿与图面大致垂直的方向形成与棱镜元件1140的形状对应 的大致正弦波状的凹凸部。然后,通过照射紫外线使光学环氧树脂硬化而 形成下侧高折射率层1120a。进而,在下侧高折射率层1120a上适量地涂 布具有折射率n = 1. 38的光学环氧树脂。使用平坦橡皮刮板使涂布的光学 环氧树脂的表面平坦化。然后,照射紫外线使光学环氧树脂硬化而形成下

側低折射率层1120b。其次,在下侧低折射率层1120b上适量地涂布具有 高折射率的光学环氧树脂。同样,使用橡皮滚子形成与在图面横向延伸的

棱镜元件1150的形状对应的大致正弦波状的凹凸部。然后,照射紫外线使 光学环氧树脂硬化而形成上侧高折射率层1130a。在上侧高折射率层1130a 的上侧进而适量地涂布具有低折射率的光学环氧树脂。4吏用平坦橡皮刮板 使涂布的光学环氧树脂的表面平坦化。然后,照射紫外线使光学环氧树脂 硬化而形成上侧低折射率层1130b。

在此,优选具有高折射率的光学环氧树脂具有可以维持指定的棱镜元 件的凹凸形状的粘度。例如,优选具有高折射率的光学环氧树脂具有约7~ 25Pa • s (等于7000 ~ 25000cps )左右的粘度。另外,为了进行平坦化, 优选具有低折射率的光学环氧树脂是低粘度的树脂。例如,优选具有低折 射率的光学环氧树脂的粘度约为0. 3~6Pa 's(等于300〜6000cps)左右。 另外,下侧低折射率层1120b和上侧低折射率层1130b也可以通过旋涂、喷涂等形成。

另外,棱镜组1U0也可以采用与上述实施例1的棱镜组210相同的结 构。当采用這秤结构时,利用加热板法等预先将与棱镜元件的形状对应的 图形形成图形片。然后,将图形片适当地裁剪成所需要的大小。利用光学 透明的粘接剂将裁剪的图形片粘合到十字分色棱镜112的射出面侧。

数值例.

在本实施例中,在屏幕116上也可以获得图9所示的投影像。特别是 由于棱镜元件1140具有正弦波状的形状,所以可以使不折射而直线传播的 光的光量与折射的光的光量为1比1的比率,即相等。另外,作为具体的 数值例,可以设棱镜元件1140的最佳高度(深度)=45. 5jam。这样, 与上述实施例l一样,可以观察到像素部间渗透少的所谓的无缝隙的图像 和光滑的减小了粗糙感的图像。

另外,当作为屏幕116上的移动量的距离S = 8. 5jim时,倾斜角度 6=0. Oldeg。这样,由于倾斜角度e是很小的值,所以难以通过例如切 削加工而形成棱镜组1110。因此,在棱镜组1110的界面用模具形成具有 与构成棱镜组1110的部件的折射率相近的折射率的材料。这样,可以使倾

斜角度e增大而容易制造棱镜组iiio。例如,设构成棱镜组iiio的部件

与用模具形成的材料的折射率差为0. 3。这时,设屏幕116上的移动量为 3巨离S-8. 5pm,则倾斜角度e为O. 07° 。 实施例3.

图14是表示实施例3的投影机的屏幕116上的投影像的图。在本实施 例以后的说明中,由于投影机的结构与在上述实施例1或实施例2中说明 的结构相同,所以省略重复的说明。本实施例与上述实施例1或实施例2 不同的地方是棱镜元件211、 1140、 1150的折射面的朝向、倾斜角度e和 面积比。这样,在本实施例以后的实施例中,以折射面的朝向、倾斜角度 6、面积比的各种各样的组合为中心进行说明。

如图14所示,本实施例的投影像形成为,由在棱镜元件1140、 1150 的平坦部没有折射而直线传播的光形成的开口部像1400P (直接透过像)

和相对于开口部像1400P在箭头所示的45。方向上离开距离S的位置上形 成的开口部像1400Pa、 1400Pb、 1400Pc、 1400Pd。由此,可以由开口部 像晃间隙地填充周期区域像240P的肉部。此外,末实施例的特征是4个 相邻的开口部像1400Pa、 1400Pb、 1400Pc、 1400Pd彼此至少一部分在黑 色矩阵部像220P上重叠而形成新的开口部〗象1410P。

这样,在相邻的像素部像1400P彼此重复地形成的区域某一新的开口 部像1410P至少可以根据相邻的第1开口部像1400Pa和第2开口部像 1400Pb的图像信息形成新的第3开口部像。结果,可以提高投影的像素数 的密度。

实施例4.

图15是表示实施例4的投影机的屏幕116上的投影像的图。如图15 所示,本实施例的投影像形成为,例如由在棱镜元件1140、 1150的平坦部 没有折射而直线传播的光形成的开口部像(直接透过像)1500P和相对于 开口部4象1500P在箭头所示的45。方向上离开距离S的位置上形成的开口 部像1500Pa、 1500Pb。这样,可以由开口部像无间隙地填充周期区域像 240P的内部。此外,本实施例的特征是2个相邻的开口部像1500Pa 、 1500Pb 彼此大致整个区域在黑色矩阵部像220P上重叠而形成新的开口部像 1510P„这样,可以根据相邻的第1开口部像1500Pa和第2开口部像1500Pb 的图像信息形成新的第3开口部像。结果,可以提高投影的像素数的密度。

棱镜形状的变化.

图16A-图16D是表示棱镜元件的形状的各种各样的变化的例子的 图。例如,图16A表示具有折射面1610a和平坦部1610b的梯形的棱镜组 1610。图16B表示具有折射面1620a和平坦部1620b的三角形的棱镜组 1620。图16C表示具有折射面1630a和平坦部1630b的三角形的棱镜组 1630。图16D表示仅由折射面1640a构成的火焰型的棱镜组1640。这样, 可以将折射面的朝向、倾斜角度、面积作为参数进行各种各样的变化。

实施例5.

图17A、图17B、图17C是表示开口部1700与棱镜组1710的位置关

系的平面图。如图17B所示,沿各棱镜元件1711的边部1711a的方向与 图17A所示的黑色矩阵形成层203的中心线CL的方向构成约45。角。如 上所述,透过1个开口部1700的光八射到由多个梭镜元件1711构成的一 部分的棱镜组1710上。

如图17C所示,各棱镜元件1711大致呈正方形。棱镜元件1711是多 角锥形的棱镜元件,具有例如四角锥形的折射面1712a、 1712b、 1712c、 1712d。另外,在折射面1712a、 1712b、 1712c、 1712d的周围设置了平坦 部1713。

下面,根据图18说明本实施例的屏幕116上的投影像。通过透过棱镜 元件1711的平坦部1713的光形成开口部像(直接透过像)。并且,通过 各折射面1712a、 1712b、 11712c、 1712d向相对于中心线像CLP呈45。 角方向形成作为投影像的开口部像1720P。在本实施例中,M射面1712a、 1712b、 1712c、 1712d的倾斜角度使来自4个相邻的开口部1700的4个投 影像在以4个相邻的开口部像1700P的中央的交点CP为中心的位置上重 叠而形成新的开口部〗象1720P。这样,通过形成新的开口部《象1720P,可 以虛拟地将表观上的析像度提高到1. 25倍。

另外,棱镜元件1711具有单位面积T。并且,"l^f射面1712a、 1712b、 1712c、 1712d分别具有面积T/8,平坦部1713具有面积4T/8。这时, 在屏幕116上,开口部像(直接透过像)1700P的光量与4T/8-T/2成 比例。此外,形成新的开口部^f象1720P的光的光量与4x (T/8) -T/2 成比例。这样,通过控制棱镜元件1711的各面的面积,可以任意地设定各 投影像的亮度,例如本实施例可以使备投影像的亮度大致相同。由此,可 以获得光滑的图像。

实施例6.

图19A、图19B、图19C是表示开口部1卯0与棱镜组1910的位置关 系的平面图。如图19B所示,沿各棱镜元件1911的边部1911a的方向与 图19A所示的黑色矩阵形成层203的中心线CL的方向成约45。角。如上 所述,透过1个开口部l卯0的光入射到由多个棱镜元件1911构成的一部 分的棱镜《且1910上。

如图19C所示,各棱镜元件1911大致呈正方形。棱镜元件1911是多 角锥形的棱镜元件,例如具有四角锥形的折射面1912a、 1912b、 1912c、 1912d。另外,没有形成平坦部。

下面,根据图20说明本实施例的屏幕116上的投影像。通过各折射面 1912a、 1912b、 1912c、 1912d向相对于中心线像CLP为45°方向形成投 影像。在本实施例中,各折射面1912a、 1912b、 1912c、 1912d的倾斜角度 使作为来自开口部l卯O的4个投影像的开口部像1912Pa、 1912Pb、 1912Pc、 1912Pd不重复而投影在周期区域像240P内。这时,棱镜元件1911不具有 平坦部。因此,没有形成由于直接透过棱镜元件1911的成分产生的投影像 (在图20中用虛线表示)。这样,黑色矩阵部像完全不存在,从而可以获 得无缝隙的光滑的图像。

另夕卜,棱镜元件1911具有单位面积T。并且,^4斤射面1912a、 1912b、 1912c、 1912d分别具有面积T/4。这时,在屏幕116上,开口部像1912Pa、 1912Pb、 1912Pc、 1912Pd分别相等,从而可以采用与面积T/4成比例的 光量。这样,可以获得光滑的图像。

实施例7.

图21是将实施例7的棱镜组2100的一部分放大表示的概要结构。棱 镜组2100由四角锥形的第1棱镜元件2110和四角锥形的第2棱镜元件 2120构成。第1棱镜元件2110形成为其一边与中心线CL成约45。角。 第2棱镜元件2120形成为其一边与中心线CL大致平行。此外,在第l棱 镜元件2110和第2棱镜元件2120的周围设置了平坦部2130。

下面,根据图22说明本实施例的屏幕116上的投影像。通过透过平坦 部2130的光形成开口部像(直接透过像)2200P。并且,通过第l棱镜元 件2110的折射面2111向相对于中心线像CLP为45°的方向形成开口部 像2111P。通过第2棱镜元件2120的折射面2121向与中心线像CLP平行 的方向形成开口部像2121P。并且,设定折射面的朝向和倾斜角度以使这 些投影像无间隙地掩盖黑色矩阵部像。由此,可以获得光滑的图像。另夕卜,

可以进行成倍密度的显示。

相对于单位面积T,折射面的面积比分别设定为折射面2111的面积T /16、折射面2121的面积2T/16、平坦部的面积4T/16。由此,可以使 投影像的各自的光量大致相等。另外,产生与本实施例相同的折射作用的 棱镜组的形状可以进行各种各样的变形。例如,也可以使用具有图23所示 的折射面2310和平坦部2320的棱镜组2300。

实施例8.

图24是实施例8的空间光调制装置的液晶面板120R的立体剖面图。 本实施例的棱镜组2400的结构与实施例1的结构不同。对于与上述实施例 1相同的部分标以相同的符号并省略重复的说明。棱镜组2400的入射侧通 过粘接层2401粘合在TFT基板205上。另外,棱镜组2400的射出侧通过 粘接层2402粘合在盖板玻璃2403上。

图25表示本实施例的棱镜组2400的结构。折射部的棱镜组2400由2 組的棱镜元件2410a、 2410b构成。棱镜元件2410a在作为第1方向的y 轴方向的剖面形状大致呈梯形形状。另外,棱镜元件2410a在作为与第1 方向的y轴方向正交的第2方向的x轴方向具有长度方向。棱镜元件2410a 的y轴方向的剖面形状的梯形形状中的2个斜面Yl、 Y2作为折射面发挥 作用。另外,棱镜元件2410a的y轴方向的剖面形状中的上面YO作为平 坦部发挥作用。因此,入射到斜面Yl或斜面Y2上的光向与斜面的角度对 应的方向折射。通过折射的光形成折射透过像。另外,入射到上面YO上 的光直接地透过。由直接地透过的光形成直接透过像。

棱镜元件2410b的结构与棱镜元件2410a相同。棱镜元件2410b的x 轴方向的剖面形状中的2个斜面X1、 X2作为折射面发挥作用。另外,棱 镜元件2410b的x轴方向的剖面形状中的上面XO作为平坦部发挥作用。 并且,2组的棱镜元件2410a、 2410b被设定为各自的长度方向彼此正交。

此外,在本实施例中,使棱镜元件2410a的平面侧与棱镜元件2410b 的平面侧相互相对地粘合。但是,不限于此种情况,也可以采用以下的(1)~ (3)中的任意的结构。

(1) 使形成棱镜元件2410a的斜面Yl、 Y2等的面与形成棱镜元件 2410b的斜面XI、 X2等的面相互相对地粘合的结构;

(2) 使形成棱镜元件2410a的斜面Yl、 Y2等的面与棱镜元件2410b 的平面侧相互相对地粘合的结构;

(3 )〗吏棱镜元件2410a的平面侧与形成棱镜元件2410b的斜面XI、 X2等的面相互相对地粘合的结构。

另外,图24、图25是以棱镜面接触的结构进行了说明,但也可以是 两面与空气接触的结构。

图26表示由于棱镜组2400引M射光的分支。在图26中,入射光 XY从对着的左侧向右侧传播。另外,在图26的一部分,为了便于说明, 使用斜面Y0、 Yl、 Y2的符号特定光线。入射光XY通过用虛线表示的棱 镜元件2410a分支成由斜面折射的光线Yl、 Y2和直接地透过上面的光线 Y0的3条光线。分支的3条光线Y0、 Yl、 Y2进而通过棱镜元件2410b 各自地分支成3条光线。结果,入射光XY分支成9条光线Y1X1、 Y1X0、 Y1X2、 Y0X1、 Y0X0、 Y0X2、 Y2X1、 Y2X0、 Y2X2。

下面,使用图27说明分支的9条光线在投影面上的位置。以粗框包围 来表示由光线Y0X0形成的直接透过像的区域。由折射的光形成的像素部 的投影像可以分别向与棱镜元件2410a、 2410b的长度方向正交的方向形 成。在本实施例中,构成为2组的棱镜元件2410a、 2410b的长度方向彼此 大致正交。由此,在由光线Y0X0形成的直接透过像的区域的周边形成由 8条光线Y1X1、 Y1X0、 Y1X2、 Y0X1、 Y0X2、 Y2X1、 Y2X0、 Y2X2产 生的折射透过像的区域。在图27中,对各个区域标以光线的符号进行表示。 另外,由光线YOXO形成的直接透过像,与图3所示的那样的多个开口部 230的位置对应地周期地相邻而形成。在本实施例中,通过棱镜元件2410a、 2410b在由光线Y0X0形成的直接透过像之间的区域形成折射透过像。由 此,观察者不会识别出作为遮光部的黑色矩阵部像220P (图4)。

另外,在本实施例中,当分别设屏幕116(图l)上的来自作为平坦部 的棱镜元件2410a的上面Y0和棱镜元件2410b的上面X0的光强度的总和

为PWO、经由作为折射面的斜面Yl、 Y2、 XI、 X2的光强度的总和为PW1 时,则满足: PW(PFW1。

由光线YOXO形成的直接透过像的光强度的总和与作为平坦部的上面 YO、 XO的面积对应。另夕卜,由光线Y1X1、 Y1X0、 Y1X2、 Y0X1、 Y0X2、 Y2X1、 Y2X0、 Y2X2形成的折射透过像的光强度的总和与作为折射面的斜 面Y1、 Y2、 XI、 X2的面积对应。其中,当由光线Y1X1、 Y1X0、 Y1X2、 Y0X1、 Y0X2、 Y2X1、 Y2X0、 Y2X2形成的折射透过像的光强度的总和 PW1大于直接透过像的光强度的总和PWO时,观察者将看到例如重影那 样的双重的图像。因此,投影像的图像质量劣化。

在本实施例中,构成为满足PW0〉PW1。因此,观察者不会在作为本 来的像素部的投影像的直接透过像的周边识别出遮光部,而可以观察到无 缝隙、光滑的粗糙感减小的图像。此外,观察者也不会看到重影像等的劣 化的图4象。另外,优选地满足PW0〉PW1。进而优选地满足PWO>0. 9 xPWl。由此,可以进一步地实现无缝隙并且减小粗糙感。

下面,说明本实施例的作为投影面的屏幕116(图l)上的l个剖面的 光强度分布。图28A表示屏幕116上的投影像的光强度分布。图28A的横 轴表示屏幕116上的位置坐标,纵轴表示任意的强度单位。为了说明简单, 对通过图27所示的直接透过像的区域I、相邻的直接透过像的区域K和上 述两个区域之间的区域J的3个区域的大致中心的BB剖面进行说明。即, 由图28A的横轴的符号I表示的部分与图27的区域I相当,由符号J表示 的部分与图27的区域J相当,由符号K表示的部分与图27的区域K相当。

如图28A所示,在屏幕116上,由来自作为平坦部的上面YO、 XO的 光形成的像素部的投影像的区域I、区域K的强度分布的第1峰值Pa大于 由经由作为折射面的斜面Yl、 Y2、 XI、 X2的光形成的像素部的投影像的 区域J的强度分布的第2峰值Pb。例如,第2峰值Pb设定为第l峰值Pa 的约一半的功率分配。该光强度的功率分配可以根据棱镜元件2410a、 2410b的上面Y0、 X0与斜面Y1、 Y2、 XI、 X2的面积比进行控制。

此外,第l峰值Pa与第2峰值Pb之间的区域是与指定的强度分布曲 线CV对应的光强度。由此,观察者在直接透过像与相邻的直接透过像之

间的区域就看到逆度的光强度分布。闺此,通过在相邻的俸素俸间产生逸 度的光强度的强弱,可以获得表观上高析像度的像。因此,观察者不会识 别出遮光部,而可以观察到光滑的、减小粗糙感的、具有锐度的投影像。

图28B、图28C、图28D分别表示光强度分布的变形例。在图28B中, 区域I、区域K的光强度分布的2个第l峰值Pc大于区域J的第2峰值 Pc。在图28C中,区域I、区域K的光强度分布的第l峰值Pe大于区域J 的2个笫2峰值Pf。在图28D中,区域I、区域K的光强度分布的第l峰 值Pg与区域J的第2峰值Pg大小大致相同。当进行这些的功率分配时, 可以减小黑色矩阵部像220P (图4)的识别程度,从而可以获得无缝隙且 自然的投影^象。此外,通过改变上面YO、 X0与斜面Y1、 Y2、 XI、 X2的 面积比使光强度分布成为所期望的分布曲线,例如,也可以获得具有紧凑 的锐利感的投影像。当使用具有本实施例的液晶面板120R等的投影机投 影例如照片图像、文字或曲线等文本图像两种图像时,观察者可以以良好 的图像质量观察这两种图像。

实施例9.

下面,说明实施例9的微细结构元件的制造方法。在此使用作为微细 结构元件制造上述实施例1的棱镜組210的例子。另外,由于液晶面板的 基本的结构与上述实施例l相同,所以对于相同的部分标以相同的符号并 省略重复的说明。图29表示制造棱镜组210时从斜视方向看到的中间过程 状态的棱镜组210的结构。另外,在以下所有的说明中为了简便,使用与 图2所示的棱镜组210凹凸相反的形状进行说明。即使是凹凸相反的形状 的棱镜组,其光学的作用效果与图2所示的棱镜组也是基本上相同的。

射出侧防尘透明板206是长方形的平行平板玻璃。并且,在平行平板 玻璃的一方的面上,用后面所述的方法形成棱镜元件211。首先,说明加 工步骤。将作为加工区域的射出侧防尘透明板206的一方的面分割为6个 条状的子区域SB1、 SB2、 SB3、 SB4、 SB5、 SB6。另夕卜,分割数只要大于

等于5个即可。

在任意一个子区域SB1形成作为第1形状的平坦部311a和折射面 311b。由2个析射面311b形成V形沟。共次,以1个子区域SB1为基准, 在比与1个子区域SB1相邻的子区域SB2远的位置上的子区域SB3形成 作为第2形状的平坦部313a和折射面313b。接着,以形成了第2形状的 子区域SB3为基准,在比与形成了第2形状的子区域SB3相邻的子区域 SB4远的位置上的子区域SB5形成作为第2形状的平坦部315a和折射面 315b。然后,反复地进行同样的步骤,依次地在子区域SB2、子区域SB4、 子区域SB6形成由平坦部和折射面构成的V形沟。

由此,可以使由于外部环境(外界干扰)的影响引起的加工位置的变 化分散。其结果,不论外界干扰如何,都可以正确地制造所期望的作为微 细结构元件的棱镜元件211。然后,在与V形沟的长度方向正交的方向进 行与上述相同的步骤的加工。其结果,可以制造由排列成大致正交的格子 状的多个棱镜元件211构成的棱镜组210。

另外,连续地形成平坦部311a和折射面311b。并且,将平坦部311a 和折射面311b作为1个单元形状来处理。这样,在本实施例中,第1形状 和第2形状相同。在上述工序中,将多个单元形状以相邻的加工不连续的 方式在离散的随机的位置上形成微细形状。这样,通过将平坦部311a和折 射面311b作为1个单元形状,可以使与V形沟的斜面对应的折射面311b 的面积相对固定。

此外,优选地总是在隔开指定间隔的位置的子区域加工微细形状。例 如,将加工区域分割为25个子区域SB1~SB25。并且,当以子区域SB1 为起点进行加工后,加工隔开4个子区域的位置上的子区域SB6。以后同 样,依次地对子区域SBll、子区域SB16、子区域SB21进行加工。接下 来,返回到子区域SB2,以此处为起点进行加工。接着,加工隔开4个子 区域的位置上的子区域SB7。以后同样,依次地对子区域SB12、子区域 SB17、子区域SB22进行加工。再返回到子区域SB3进行加工。反复地进 行该步骤,直至对所有25个子区域进行加工为止。这样,可以使外界干扰

等的影响均等地分散到加工面上。

实施例10.

囝30表示本发明实施例10的棱镜組410的剖面结构。在上迷实施例 9中,V形沟具有大致相同的间距和大致相同的深度。当采用这样的结构 时,有时由于棱镜组的结构的周期性引起衍射光的产生。而衍射光将使投 影像的质量劣化。

在本实施例中,使第1形状与第2形状不同。并且,微细形状的加工 步骤是在切削加工某一 V形沟之后,使用随机数设定数据使得与上述实施 例9一样不对相邻的子区域连续地进行加工。根据设定的数据依次地切削 加工V形沟。在沿与指定的方向平行的直线的V形沟的切削加工结束之后, 在与指定的方向大致正交的方向上同样地形成V形沟。并且,在正交的2 个方向上的V形沟的加工结束之后,接着进行平坦部411a的切削加工。 当1个平坦部411a的加工结束后,进行预先设定的位置上的其它平坦部的 加工。这样,通过按随机的顺序进行切削加工,可以防止外界干扰的影响 集中到指定的区域。因此,可以按均匀的精度在所有的区域形成作为微细 结构元件的棱镜组410。另外,通过用随机的微细形状构成棱镜组410,可 以减少衍射光。其结果,观察者可以观察到高质量的投影像。

另夕卜,根据图1所示的积分器104的F值和投影透镜114的F值决定 有效地投影到屏幕116上的液晶面板120R上的单位面积。具体而言,当 积分器104的F值与投影透镜114的F值不同时,用小的F值规定单位面 积。此外,当积分器104的F值与投影透镜114的F值相同时,就用相同 的F值规定单位面积。

液晶面板120R由积分器104重叠地照明。因此,液晶面板120R的单

折射光的光量比对应。在本实施例中,构成为液晶面板120R上的各单位 面积的朝向指定方向的折射面的面积和与平坦部的面积和相同。由此,可 以使来自液晶面板120R上的各单位面积的折射光与直接透过光的光量相 同。其结果,观察者不会识别出黑色矩阵形成层203的黑色矩阵部,从而

可以观察到高质量的投影像。

v形沟的制造方法.

下面,根据闺31A、闺31B说明V形沟的制造方法。由2个折射面 311b构成V形沟。在形成V形沟时,如图31A所示,使用具有角度6v 的刀具500对于射出侧防尘透明板206从大致垂直的方向进行加工。这时, 切削的深度采用比本来棱镜元件211所需要的深度d0大的深度dl。对于 本来所需要的深度d0将加工«由于外界干扰的影响产生的加工变化量 加到切削深度上。这样,当加工机械受到外界干扰的影响时,也可以减少 产生未加工的区域。另外,在形成平坦部311a时,如图31B所示,4吏刀 具500相对射出侧防尘透明板206倾斜角度6 v / 2进行切削加工。

实施例11.

制造方法的流程图.

下面,参照图32说明本发明的实施例11的V形沟的制造步骤。首先, 在步骤S601中,操作人员将用于形成所期望的微细形状的加工位置、加工 角度、加工深度、刀具转数、加工速度等加工数据输入加工机械的控制部。 然后,将所需要的形状的刀具安装到加工机械的刀架上。在步骤S602中, 将作为#1加工物的工件设置到加工机械的支架上。工件是例如平行平板玻 璃。在步骤S603中,对平行平板玻璃的与形成棱镜组的区域不同的试加工 区域进行作为第1形状的例如V形沟的试加工。试加工区域可以使用平行 平板玻璃的周边区域等。

在步骤S604中,不将平行平板玻璃从工件支架上取下,在该状态下 使用激光显樹:镜或原子力显微镜(Atomic Force Microscope)测定试加工 的V形沟的孩i细形状。优选测定数据的参数为间距、角度、深度和平坦面 粗糙度中的至少1个。

在步骤S605中,将测定数据与加工数据的差反馈给加工数据。在步 骤S606中,根据反馈的差值修正加工数据。具体而言,修正刀具的加工角 度、切削深度、间距、平坦面加工用的参数等。例如,加工角度、切削深 度、沟间距、平坦面加工用的参数的修正分别通过刀具的角度修正、刀具

的深度修正、进给间距修正而进行。至此,试加工的工序结束。接下来,

如图31B所示,根据修正的数据在步骤S607中使刀具5OO倾斜0v/2角 度而形成平坦部311a。如图31A所示,在步骤S608中形成由折射面311b 构成的V形沟。

在步骤S609中,判断V形沟的加工是否已结束。当判断结杲是伪时, 在步骤S610中按上述步骤移动保持刀具500的加工头的位置。然后,反复 地进行步骤S607、 S608的加工。当步骤S609的判断结果为真时,结束加工。

如上所述,由于外界干扰、加工刀具与加工工件的相对位置设定不良 等的影响,会发生不能形成加工数据要求的形状而不能获得所期望的加工 精度的现象。在本实施例的制造方法中,实际地测定预先在试加工区域加 工的第1形状。并且,将测定的微细形状元件的测定数据与原来的加工数 据进行比较而计算两个数据的差。计算出的差值^L^馈给加工数据。接着, 根据修正了差值量的加工数据进行第1形状形成工序和反复工序。由此, 可以进行减小了外界干扰等的影响的形状加工。

构成射出侧防尘透明板的平行平板不限于玻璃部件,例如也可以是丙 烯酸等的透明树脂。此外,也可以对形成了微细形状的平行平板进行电镀 处理而制造模具。为了直接地制造模具,也可以用上述方法加工重合金(高 密度合金heavy alloy )(商品名)等的硬质部件。然后,将加工的硬质部 件作为^t具通过复制工序制造棱镜组210。在通过复制而形成的棱镜组中, 模具上的单位面积和复制的棱镜组的每单位面积的平坦部的面积、折射面 的面积相同。因此,即使形状的凹凸相反,作为光学元件的作用也是相同 的。

实施例12.

下面,参照图33A、图33B说明本发明的实施例12的孩t细结构元件 的V形沟的制造方法。刀具700具有角度6v的开角度。如图33A所示, 使用刀具700的V形部切削加工V形沟。这就是所谓的称为弹性(heal) 加工的方法。下面,使用图34A、图34B、图34C说明切削加工V形沟的

步骤。例如,考虑通过2次切削加工形成V形沟的情况。在图34A中,使 用刀具700在第1位置800a的状态下进行1次切削加工。接着,以V形 的顶点倬置Ca为中心使刀具700移动到萃2位置训0b。更详细地说明, 如图34B所示,在顶点位置Cb的状态下进^f亍第1次的切削加工。这时, 与作为平行平板的射出侧防尘透明板206大致正交的中心轴AX与刀具700 的一方的折射面711b成角度6b。接着,如图34C所示,在顶点位置Cc 的状态下进^f亍第2次的切削加工。在该状态下,中心轴AX与另一方的折 射面711b成角度6c。并且,控制刀具70(H吏顶点位置Cb、顶点位置Cc 和顶点位置Ca—致。此外,控制刀具700使V形沟的顶点角度6v等于 角度6b与角度6c之和。在切削加工由2个折射面711b构成的V形沟之 后,如图33B所示,加工平坦部711a。平坦部711a的加工,是将刀具尖 端部的进给间距设定为微米数量级。这样,可以达到约Rz3/100微米左 右的Rz平坦度。

形成V形沟的步骤与上述实施例11不同的地方是,在试加工工序中 包括对同一位置Ca进行图34B、图34C所示的2次或2次以上的形状加 工的工序。与上述实施例11相同的步骤由于重复所以省略。在本实施例中, 首先,在第1位置800a的试切削加工之后,用激光显微镜或AFM测定角 度6b。接着,在第2位置800b的试切削加工之后测定角度6c。这样,便 可按下式计算形成V形沟的斜面的角度6v (图34A)。

6v= 6b+ 6c

另外,在2次试切削加工中,测定顶点位置6b和顶点位置6c,修正 加工数据使这些位置与顶点位置6a—致。此外,对于平坦部711a测定平 坦面粗糙度。另外,优选测定数据的参数是间距、角度、深度中的至少1 个。这样,在本实施例中,加工角度、顶点位置、平坦面粗糙度的修正分 别通过刀具角度修正、刀具的虚拟顶点位置的修正、进给间距的修正来进 行。这样,即使在同一位置切削刀具的角度发生摆动而加工微细形状时, 也可以获得所期望的微细形状。

实施例13.

下面,参照图35说明实施例13的微细结构元件的制造步骤。在本实 施例中,与上述各实施例不同的地方是,在随机的位置加工V形沟之后加 工平坦部。首先,在步骤S卯1中,操作人员向加工机械的控制部输入用于 形成所期望的微细形状的加工位置、加工角度、加工深度、刀具的转数、 加工速度等加工数据。然后,将所需形状的刀具安装到加工机械的刀架上。 在步骤S902中,将作为^皮加工物的工件设置到加工机械的支架上。工件是 例如平行平板玻璃。在步骤S903中,在与形成平行平板玻璃的棱镜组的区 域不同的试加工区域进行构成作为第1形状的例如V形沟的折射面711b 和平坦部711a的试加工。试加工区域可以使用平行平板玻璃的周边区域 等。在步骤S卯4中,不将工件从加工机械上取下,在该状态下进行与上述 各实施例相同的测定。

在步骤S905中,将测定数据与加工数据的差反馈给加工数据。在步 骤S906中,根据反馈的差值修正加工数据。具体而言,修正刀具的顶点位 置、加工角度、切削深度、间距、平坦面加工用的参数等。其次,结束试 加工进行棱镜组的加工。在步骤S907中,根据由反馈而修正的加工数据进 行V形沟的切削加工。例如,V形沟的深度用附加上加工装置的误差量的 深度进行切削加工。接着,在步骤S908中,将加工头向随机的位置移动。 在步骤S909中,判断V形沟的切削加工是否已结束。当步骤S909的判断 结果为伪时,进而切削加工V形沟。例如,在沿第1直线形成V形沟之后, 移动加工头沿与第1直线平^亍且不相邻的第2直线形成V形沟。并且,如 果一个方向的V形沟的加工全部结束,就对与该一个方向大致正交的方向 重复进行同样的步骤而随机地形成V形沟。这样,通过在随机的位置形成 V形沟,可以使切削深度的偏差、即V形斜面的面积的偏差在平行平板上 均匀地分散。

当步骤S卯9的判断结果为真时,在步骤S910中切削加工平坦部711a。 然后,在步骤S911中,判断所有的平坦部711a的切削加工是否已结束。 当步骤S911的判断结果为伪时,在步骤S912中^f吏保持刀具700的加工头 向预先随机地设定的位置移动。并且,重复地进行步骤S910的切削加工。

当步骤S911的判断结果为真时结束加工。 实施例14.

图36A表示本发明的实施例14的微细结构元件的制造方法。加工磨 具1000的尖端部具有与由2个折射面1011构成的V形沟的顶点角度6v 相同的角度6v。并且,加工磨具1000—边以轴AX1为中心旋转, 一边在 作为平行平板的射出侧防尘透明板206的z方向上形成指定的深度。如上 所述,指定的深度是在V形沟的深度上附加了加工枳械的精度的偏差幅度 的深度。

图36B表示用加工磨具1000形成平坦部1011a的方法。在使加工磨 具1000旋转的状态下向z方向移动指定量。然后,使其在平坦部101 la的 位置停止并沿y方向切削加工平坦部1011a。这样,如图37A所示,首先, 按上述实施例9所述的步骤反复地形成构成V形沟的折射面1011b。接着, 按同样的步骤形成平坦部1011a。图37B表示作为由本实施例制造的微细 结构元件的棱镜组3710的剖面结构。与上述各实施例一样,可以按所期望 的精度切削加工由折射面1011b构成的V形沟和平坦部1011a。

另外,对按上述各实施例的制造方法获得的微细结构元件,也可以使 用非电解电镀制造Ni模具。然后,利用Ni模具形成复制的复制品,可以 很容易地制造廉价的微细结构元件。

实施例15.

图38表示本发明的实施例15的空间光调制装置1200的立体剖面。空 间光调制装置1200是透过型的液晶型空间光调制装置。另外,图38M 示出了主要的结构,省略了偏振片等的图示。作为无机的垂直取向层的上 述V形沟组1202用光学的透明粘接剂粘合在对置1411201上。在V形沟 组1202的V形的沟部形成了 ITO膜等的透明电极1203。同样,V形沟组 1206也通过光学的透明粘接剂粘合在TFT基板1208上,并且,V形沟部 形成透明电极1205。另夕卜,在TFT基板1208上形成了薄膜晶体管(TFT) 部1207。在对置基板1201与TFT基板1208之间封入液晶1204。

在透明电极间未施加电压的状态下,液晶分子沿作为取向膜的V形沟

排列。对此,当将电压施加到透明电极间时,如图38所示,液晶分子与电 压成比例地一致地排列在垂直的方向上。由此,可以根据施加电压控制透 过光量。

另夕卜,本发明的微细结构元件可以应用于例如背投式的投影机的屏幕。 为了将光有效地导向观察者的方向,背投式的投影机的屏幕需要具有菲涅 耳透镜的功能以及光的散射功能。因此,通过在屏幕面上形成本发明的微 细结构元件,可以使入射光散射而向观察者的方向射出。这样,本发明不 局限于上述实施例,在不脱离本发明的宗旨的范围内可以采用各种各样的 变形例。

如上所述,本发明的空间光调制装置、特别是对液晶空间光调制装置 是非常有用的。

Claims (10)

1.一种空间光调制装置,该空间光调制装置具有根据图像信号调制并射出入射光的调制部和设置在上述调制部的射出侧的使来自上述调制部的光折射的折射部,其特征在于: 上述调制部具有排列成矩阵状的多个像素部和设置在上述多个像素部之间的遮光部; 上述折射部具有由至少包括折射面和与形成有上述像素部的面大致平行的平坦部的棱镜元件构成的棱镜组; 来自上述多个像素部中的1个上述像素部的光入射到上述多个棱镜组中的至少一部分的上述棱镜组上; 上述折射面具有在距离上述折射部指定距离的投影面上将上述像素部的投影像引导到上述遮光部的投影像上的上述折射面的朝向和上述折射面与相对于光轴在大致垂直方向上形成的基准面所成的角度; 来自上述像素部的光中在上述平坦部透过或反射的光大致直线前进而形成上述投影像; 当以上述棱镜组中的1个上述棱镜元件所占的面积为单位面积时,上述折射面的面积与上述单位面积之比与上述像素部的上述投影像的光强度对应; 上述平坦部的面积与上述折射面的面积构成为:当将上述投影面的来自上述平坦部的光的强度的总和设为PW0、将上述投影面上的经由上述折射面的光的强度的总和设为PW1时,则满足:PW0≥PW1。
2. 如权利要求l所述的空间光调制装置,其特征在于:上述像素部是大致矩形形状; 上述遮光部是指定宽度的带状部排列成格子状的形状;构成为相对于所述遮光部的中心线的方向,沿所迷棱镜元件的边部的 方向成45°角。
3. 如权利要求i或2所述的空间光调制装置,其特征在于:  上述像素部是大致矩形形状;上述遮光部是指定宽度的带状部排列成格子状的形状; 上迷折射部的上述棱镜组由在锥体的顶角部附近具有平面部的多角锥 形的棱镜元件构成。
4. 如权利要求3所述的空间光调制装置,其特征在于:上述像素部是大致矩形形状;上述折射部的上述棱镜组由在锥体的顶角部附近具有平面部的大致四 角锥形的棱镜元件构成。
5. 如权利要求l所迷的空间光调制装置,其特征在于: 上述像素部是大致矩形形状;上述遮光部是指定宽度的带状部排列成格子状的形状;上述折射部的上述棱镜组由第1方向的剖面形状为大致梯形的、在与上述第1方向大致正交的第2方向具有长度方向的2组棱镜元件构成; 上述2组棱镜元件被设置成其各自的上述长度方向彼此相互大致正上述梯形的斜面与上述折射面对应。
6. 如权利要求i所述的空间光调制装置,其特征在于: 在上述投影面上,由来自上迷平坦部的光形成的上述像素部的投影像的强度分布的第i峰值大于由经由上述折射面的光形成的上述像素部的投影像的强度分布的第2确,值,第l峰值与第2峰值之间的区域具有与指定 的强度分布曲线对应的光强度。
7. —种投影机,其特征在于:具有供给包括第1色光、第2色光和第3色光的光的光源部; 根据图像信号调制上述笫1色光的第1色光用空间光调制装置; 冲艮据图像信号调制上述笫2色光的第2色光用空间光调制装置; 根据图像信号调制上述第3色光的第3色光用空间光调制装置; 将由上述第1色光用空间光调制装置、上述第2色光用空间光调制装 置和上述第3色光用空间光调制装置分别调制的上迷第1色光、上述第2 色光和上述第3色光合成的色合成光学系统;以及投影由上述色合成光学系统合成的光的投影透镜;其中,上述第1色光用空间光调制装置、上述第2色光用空间光调制 装置和上述第3色光用空间光调制装置是权利要求1所述的空间光调制装置。
8. 如权利要求7所述的投影机,其特征在于:上述第1色光用空间光调制装置、上述第2色光用空间光调制装置和 上述第3色光用空间光调制装置分别具有上述折射部。
9. 如权利要求7所述的投影机,其特征在于:在上述色合成光学系统的入射侧或射出侧设置上述折射部。
10. 如权利要求7所述的投影机,其特征在于:进一步具有将从上述光源部供给的光分离为上述第1色光、上述第2色光和上述第3色光的色分离光学系统。
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