JP2003248181A - Reflective spatial light modulator - Google Patents

Reflective spatial light modulator

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JP2003248181A
JP2003248181A JP2002048010A JP2002048010A JP2003248181A JP 2003248181 A JP2003248181 A JP 2003248181A JP 2002048010 A JP2002048010 A JP 2002048010A JP 2002048010 A JP2002048010 A JP 2002048010A JP 2003248181 A JP2003248181 A JP 2003248181A
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Keishin Aisaka
Kenji Kameyama
Ikuo Kato
Kazuya Miyagaki
Takeshi Namie
Atsushi Takaura
Yasuyuki Takiguchi
健司 亀山
幾雄 加藤
一也 宮垣
健史 浪江
康之 滝口
敬信 逢坂
淳 高浦
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Ricoh Co Ltd
株式会社リコー
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To operate an image display device of a high resolution using an optical axis shift element and a reflective light valve by reducing unevenness in a surface with reliability at a lower cost. <P>SOLUTION: A pixel as a spatial light modulation element has a reflective concave surface structure 1, an embedded layer 2 made of a translucent member, a liquid crystal layer 4, a reflecting electrode 6 provided between the structure 1 and the layer 2 so that a planarized layer 3 in which the upper surface is planarized is provided on the layer 2. An incident luminous flux 10 is incident on a concave reflecting mirror 1 through the layer 4 and the layer 3, reflected and condensed by the mirror 1 to form a new contracted pixel 12 in which a condensed state, i.e., a reduced pixel size of the pixel is formed near a focus (f). <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、高い空間周波数の光変調を実現する空間光変調装置に関し、また、この空間光変調装置を用いた光通信用の光交換スイッチ、画像表示用のプロジェクタやヘッドマウンテッドディスプレイ、さらには、この空間光変調装置を用いた光情報処理装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a spatial light modulator to provide an optical modulation high spatial frequencies, also for optical communication using the spatial light modulator optical switching switch, a projector or a head mounted display for image display, and further relates to an optical information processing apparatus using the spatial light modulator. 【0002】 【従来の技術】現在、画像表示装置(ディスプレイ)として、CRT、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、プロジェクタなどがある。 2. Description of the Related Art Currently, image display device (display), CRT, liquid crystal display, a plasma display, a projector and the like. これらの画像表示装置には、写真のような自然画あるいは文字を主体としたテキスト等の画像をより高精細化に表示すること、またより大画面での表示が求められている。 These the image display device, it displays an image of text consisting mainly of natural images or characters, such as pictures with higher resolution, and more displayed on a large screen has been demanded. 【0003】これは、市場における画像表示装置の性能を表す尺度である画素数、画面サイズに現れている。 [0003] This is the number of pixels is a measure of the performance of the image display device in the market, it appears to the screen size.
今、画素数はXGA(1024x768ドット)、SX Now, the number of pixels XGA (1024x768 dots), SX
GA(1260x1024ドット)、SXGA+(14 GA (1260x1024 dots), SXGA + (14
00x1050ドット)、QXGA(1600x120 00x1050 dot), QXGA (1600x120
0ドット)と増大する傾向にある。 0 tends to increase with the dot). また、画面サイズに関しても、画素数の増大と共に、現在主流の14、15 Further, with regard screen size, with increasing number of pixels, the current mainstream 14,15
インチのものから20インチ、24インチといった大型化に向っている。 20 inches from those inches are towards the size such 24 inches. 高精細で、大画面のディスプレイには、画素サイズがより小さいこと、また、全画素数が多いことが求められている。 In high definition, in the large-screen display, it pixel size smaller, also, it is required the total number of pixels is large. 【0004】ディスプレイのうちプロジェクタは、液晶による空間光変調を利用した液晶空間光変調素子(液晶ライトバルブ)と呼ばれる微細な画素を多数配列させた画像表示装置により画像を形成し、これを投射レンズによりスクリーンに投射する方式を用いるものである。 [0004] The projector of the display, the image formed by the liquid crystal image display device of the fine pixels, called a liquid crystal spatial light modulator (liquid crystal light valve) was arrayed using spatial light modulation by the projection lens so it is to use a method for projecting on a screen by. 画素の形状は正方形あるいは矩形をしており、サイズは1 The shape of the pixel is of a square or rectangle, the size 1
辺が数十μmから10数μm、数十μmである。 Sides 10 several [mu] m from several tens [mu] m, is several tens [mu] m. この画素サイズが画像の高精細化を決定しており、画素が微細である程、より高精細な画像が実現できる。 And determining the high definition of the pixel size image, the more pixels are fine, it can be realized higher definition images. また大画面化に対応するには画素数を増大させる必要がある。 Also corresponding to the large screen, it is necessary to increase the number of pixels. 【0005】液晶ライトバルブは透過型ライトバルブと反射型ライトバルブに大別される。 [0005] The liquid crystal light valve is divided into the reflection type light valve and the transmission type light valve. 透過型ライトバルブでは、画素を微細化するときに、薄膜トランジスタ(T The transmissive light valve, when refining the pixel thin film transistor (T
FT)等の画像形成に寄与しない部分が微細化できず、 FT) portion which does not contribute to image formation, such as can not be miniaturized,
画素を微細化してもこれらの画素に占める面積が相対的に大きくなり、開口率が低下する問題がある。 Be miniaturized pixels becomes relatively large area occupied in these pixels, the aperture ratio is a problem to decrease. これに対して、反射型ライトバルブでは、画素電極(反射電極) In contrast, in the reflection type light valve, the pixel electrode (reflective electrode)
の下に配線部を形成することが可能であるため開口率あるいは反射率を向上させることができる。 It is possible to improve the aperture ratio or reflectivity because it is possible to form the wiring portion under. 【0006】しかしながら、液晶層がスイッチングするためには、強誘電性液晶を用いて表面安定化構造とした場合や、ネマチック液晶を用いて垂直配向モードや1次のTN構造とした場合において、液晶層の厚さとしては1ミクロン程度が必要であり、10ミクロン程度の画素サイズを実現はできるが、コントラストや階調性や均一性を高品質に保持したまま、それより小さい5〜7ミクロン以下の画素サイズの実現は非常に困難である。 However, since the liquid crystal layer is switched is useful when you have a passivation structure using a ferroelectric liquid crystal, in the case of a vertical alignment mode and first-order TN structure using a nematic liquid crystal, the liquid crystal the thickness of the layer is required to be about 1 micron, although the pixel size of about 10 microns realized can, while maintaining the contrast and gradation and uniformity in quality, it smaller 5-7 microns the realization of the pixel size is very difficult. また、液晶ライトバルブ自体のサイズを増大させて、画素数を増大する方法もあるが、これは液晶ライトバルブのコストが指数的に増大すると同時に、光学系の大きさも増大し、より一層高コストの画像表示装置となる。 Also, by increasing the size of the liquid crystal light valve itself, there is a method of increasing the number of pixels, which is at the same time cost of the liquid crystal light valve increases exponentially, also increases the size of the optical system, more costly the image display device. 【0007】このため、液晶ライトライトバルブを投射するときに、光軸をシフトする素子を設けることにより、時分割で画素を増加させ高解像度を実現する画像表示装置が、特開平4−113308号公報(日本電信電話株式会社、特許第2939826号)に開示されており、偏光方向を旋回できる光学素子と複屈折効果を有する透明素子を光軸シフト方向を直交させて2組用いることにより、縦2倍、横2倍で合計4倍の高解像度化する装置が示されている。 [0007] Therefore, when projecting a liquid crystal light light valves, by providing a device for shifting the optical axis, the image display device to realize high resolution being divided by increasing the pixel time is, JP-A-4-113308 Publication (Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Patent No. 2,939,826) are disclosed in, by using two sets of transparent element having an optical element and the birefringent effect of turning the direction of polarization are perpendicular to the optical axis shift direction, vertical twice, apparatus for resolution of a total of four times at double the horizontal is shown. また、特開平5−289044号公報(松下電気産業株式会社)、特開平6−32432 Further, JP-A-5-289044 discloses (Matsushita Electrical Industrial Co., Ltd.), JP-A-6-32432
0号公報(ソニー株式会社)にインターレス駆動の場合に走査線を補間する縦方向の2倍の高密度化する装置が示されている。 0 No. (Sony Corporation) apparatus for densification of 2 times in a machine direction for interpolating the scanning lines in the case of interlace driving is shown. また、特開平9−230329号公報には、光軸シフトによりΔ(デルタ)配列が実現できる装置が示されている。 JP-A-9-230329, the optical axis shift delta (delta) arrangement can be realized device is shown. 【0008】光軸シフト素子に偏光方向を旋回できる光学素子と複屈折効果を有する透明素子以外を用いるものとしては、直接に揺動機構を用いて表示パネル(ライトバルブまたは空間光変調器)をシフトさせる特開平5− [0008] as using non-transparent element having an optical axis optical element and the birefringent effect of turning the polarization direction in the shift device includes a display panel in direct with rocking mechanism (light valve or spatial light modulator) JP-shifting 5-
313116号公報(日本電信電話株式会社)、円周方向で角度の異なる回転板を用いる特開平6−20834 313116 JP (Nippon Telegraph and Telephone Corporation), JP-A using different rotating plate angles in the circumferential direction 6-20834
5号公報(日本ビクター株式会社)、レンズやミラー等の光学部品を振動させる特開平6−324320号公報(ソニー株式会社)等がある。 5 No. (Victor Company of Japan, Limited), JP-A-6-324320 discloses vibrating the optical components such as lenses and mirrors (Sony Corporation), and the like. 【0009】また、特開平09−054554号公報には、光軸シフトをして高解像度化を行う場合に、集光レンズにより透過型液晶パネルの比較的大きい開口より小さく集光する方法が開示されている。 Further, JP-A-09-054554, a case where the optical axis shift performing high resolution, relatively large opening than a small condensing method of the transmission type liquid crystal panel is disclosed by the condenser lens It is. 具体的には、特定の開口を有する透過型液晶ライトバルブと、この画素に対向してアクティブ素子により制約されて生じる小さな開口よりもさらに画素サイズを縮小する円形外形状を有するマイクロレンズが示されている。 Specifically, a transmission type liquid crystal light valve having a certain opening, the microlens having a circular outer shape to further reduce the pixel size than the small opening caused is constrained by an active element to face the pixel is shown ing. 【0010】また、前記特開平09−054554号公報には、液晶ライトバルブと、光軸シフト素子を用いた投射拡大装置により、一方向に2倍の高解像度化を行った場合の動作、作用が従来の例と比較して示されており、従来の構成例の場合は、アクティブ素子により、画素ピッチよりも小さい開口により必然的に画素が若干縮小されているが、この場合のビームプロファイルは矩形形状であり、このような画素で、光軸シフトにより高解像度化を図っても、シフトした画素同士が重なり、重なり部分の輝度がステップ的に増大して、解像度が向上しない。 [0010] wherein the Hei 09-054554 discloses a liquid crystal light valve, the projection enlargement device using the optical axis shift element, operation in the case of performing 2 times higher resolution in one direction, acting There is shown in comparison with the conventional example, in the case of the conventional configuration example, the active elements, but inevitably pixels are reduced somewhat by the opening smaller than the pixel pitch, the beam profile in this case a rectangular shape, in such a pixel, even working to high resolution by the optical axis shift, overlap between pixels shifted, the luminance of the overlapping portions are stepped to increase, does not improve resolution. これに対して、該特開平09−054554号公報に記載の発明では、集光された画素となる円形形状の場合に対応した、矩形形状のビームプロファイルが示されており、これが画素ピッチよりも小さいことにより、 In contrast, in the invention described in Japanese Patent 該特 No. 09-054554, corresponding to a circular shape which is focused pixel, there is shown a beam profile of the rectangular shape, which is than the pixel pitch that by small,
光軸シフト素子を用いた場合に、光軸シフトした場合に画素の重なりがなくなり解像度が向上する。 In the case of using the optical axis shift element, the overlap of the pixel is eliminated to improve the resolution when shifting the optical axis. 【0011】図16は、前記特開平09−054554 [0011] Figure 16, the Patent 09-054554
号公報に記載の表示装置の一例を説明するための概略構成図で、図示の形態例では、モザイク状表示装置103 A schematic diagram for explaining an example of a display device according to JP, in the illustrated embodiment, a mosaic-like display device 103
の表示ピント面の入射光ビーム101側(バックライト側)に、集光光学系(マイクロレンズ、フレネルレンズ等)102が配置されており、この集光光学系102には、モザイク状表示装置103の各表示画素開口部10 To display the focal plane incident light beam 101 side (backlight side), the converging optical system (microlens, a Fresnel lens or the like) 102 is arranged, on the condensing optical system 102, a mosaic-like display device 103 each display pixel openings 10 of the
3aに対応させた微小レンズ部102aが配列されている。 Micro lens portion 102a which is corresponding to 3a are arranged. この微小レンズ部102aは、バックライト側からの入射光ビーム101を、モザイク状表示装置103の表示ピント面において、表示画素開口部103aより小さい集光画素サイズ101aに絞り込んで、出射光ビーム104を観察者側もしくはスクリーン側に出射させるようにしている。 The micro lens portion 102a is an incident light beam 101 from the backlight side, the display focal plane of the mosaic display device 103, to narrow down the display pixel opening 103a smaller condensing pixel size 101a, the outgoing light beam 104 the viewer side or screen side thereof so as to emit. 【0012】図17は、図16に示した表示装置を実施しないハーフライン・ノンインターレース表示を光学ウォブリングを用いてフルライン・インタレース表示とした輝度状態を示す図で、横軸は輝度レベル、縦軸は画素位置を示す。 [0012] Figure 17 is a diagram showing a luminance state in which the full line interlaced display by using the half-line non-interlaced display optical wobbling is not performed the display device shown in FIG. 16, the horizontal axis represents luminance levels, the vertical axis indicates the pixel position. 表示信号としては、ライン毎の白黒の繰り返し横すじパターンを想定している。 The display signal assumes a black and white repeated transverse stripe pattern for each line. ハーフラインなのでODDフィールドは白レベル、EVENフィールドは黒レベルとなる。 Because half line ODD field white level, EVEN field becomes black level. 輝度レベル0の部分は画素と画素の間のマスク部分で、ラインごとの白黒繰り返し信号が、ハーフライン・ノンインタレース表示の場合に比べて再現していることがわかる。 Portion of the luminance level 0 is the mask portion between adjacent pixels, black and white repeat signal for each line, it can be seen that the reproducibility in comparison with the case of the half-line non-interlaced display. 輝度向上等のため開口部がマスク部分よりも広く形成されている場合、元のフィールドの画素とウォブリングされたフィールドの画素とが一部重なって見え、このため、垂直解像度が半分になっている。 If the opening for the brightness enhancement is formed wider than the mask portion, visible overlap with pixels of the fields that are pixels and wobbling of the original field part, Therefore, the vertical resolution is halved . 【0013】図18は、図16に示した集光光学系を用いて集光画素サイズを絞った場合の輝度状態を示す図で、図17の場合に比して、集光画素サイズが絞られて表示画素サイズが小さくなるため、表示画素間の重なりがなくなり、解像度が向上し、輝度レベルも向上してコントラストが良くなる。 [0013] Figure 18 is a diagram showing a luminance state in which focused light collecting pixel size using a condensing optical system shown in FIG. 16, as compared with the case of FIG. 17, the diaphragm focused pixel size is because the display pixel size becomes smaller, there is no overlap between the display pixels, better resolution, contrast is improved by improving the luminance level. 従って、フルライン倍速表示と同等の解像度、コントラストの画質が得られる。 Thus, full line speed display equivalent resolution, the image quality of contrast is obtained. 動き画像も考えると、光学ウォブリングによりインタレースしているので、画質はフルライン倍速表示よりも良い。 Given also the motion picture, because it is interlaced by an optical wobbling, the image quality is better than a full-line speed display. 【0014】しかしながら、前記特開平09−0545 [0014] However, the JP 09-0545
54号公報に示される構成は、表示画素数の集光機能部分を配列した集光光学系となるマイクロレンズアレイを、表示画素の光源側に配置されることを特徴としており、これは透過型の液晶パネルに対して用いることができる方式ではあるが、反射型のライトバルブの通常の構成においては、入射の際にマイクロレンズアレイにより集光された照明光が、出射の際には同一のマイクロレンズアレイにより拡大されるために、画素を縮小することができない。 Configuration is shown in 54 discloses a microlens array comprising a converging optical system having an array of light collecting function part of the number of display pixels, and characterized in that it is arranged on the light source side of the display pixel, which is transmissive of albeit in a manner can be used for the liquid crystal panel, in a typical configuration of a reflective light valve, illumination light condensed by the microlens array when the incident is identical to the time of emission to be magnified by the microlens array, it is not possible to reduce the pixel. 特開平09−054554号公報には、このような反射型ライトバルブで生じる問題点に関しては考慮されておらず、またその解決に関しては一切記述されていない。 JP-A-09-054554, no consideration with respect to problems caused by such a reflective light valve, also not described in any way with regard to its resolution. 【0015】一方、反射型ライトバルブにおいて、光利用効率を向上させるために、各画素ごとにマイクロレンズを設ける画像表示装置は、特開平11−258585 Meanwhile, in the reflection type light valve, in order to improve the light utilization efficiency, an image display device provided with a microlens for each pixel, JP 11-258585
号公報、特開2001−215531号公報等に記載されている。 JP, described in JP-A No. 2001-215531 Publication. 特開平11−258585号公報では、反射電極上にマイクロレンズを設け、かつその焦点距離とマイクロレンズと画素との距離に着目した反射型ライトバルブの従来例が開示されている。 In JP-A 11-258585, JP-provided micro lens, and the conventional example of the reflection type light valve focused on the distance between the focal length and the microlens and the pixel is disclosed on the reflective electrode. この発明では、特開2 In the present invention, JP 2
001−215531号公報と同様にディスクリネーションの影響を低減すると同時に、画素の実効的な反射面積率を100%に近付け光利用効率を向上し、より高輝度、高品位の画像を実現することを目的としている。 As with 001-215531 JP simultaneously to reduce the influence of disclination, it the effective reflection area of ​​the pixel to improve the close light use efficiency of 100%, to achieve higher brightness, high-quality image It is an object. 特開平11−258585号公報においては、マイクロレンズの焦点距離f、マイクロレンズと反射電極との距離をtとしたとき、f>tが高輝度、高品位の画像実現の好条件であり、さらに、f=2tが最も好ましいとされている。 In JP-A 11-258585, JP-when the focal length f of the microlens, the distance between the micro lens and the reflective electrode and the t, f> t is favorable for high brightness, high-definition images realized, further , f = 2t is the most preferred. これは、この条件を満たす構成が、効率良く投写レンズに取り込まれ、マイクロレンズからの出射光を生成し、利用効率を向上させるためである。 This satisfies this condition configuration, taken in efficiently projection lens to produce a light emitted from the microlens, is to improve the use efficiency. また、f= In addition, f =
2tの条件では、反射電極上ではマイクロレンズ(正方形)の1辺の1/2のサイズのスポットが形成されると記述されている。 Under the conditions of 2t, it is described as one side half of the size of the spot of the microlens (square) is formed on the reflective electrode. 【0016】図19は、特開平11−258585号公報に記載された表示装置の一例を示す図で、光源111 [0016] Figure 19 is a diagram showing an example of the a display device described in JP-A-11-258585, a light source 111
からの光はビームスプリッタ112により液晶表示装置113へ入射し、該液晶表示装置113がオン状態にある時は、反射電極114により反射され、ビームスプリッタ112を通して投影レンズ115に達し、スクリーン116上に投影される。 Light incident on the liquid crystal display device 113 by the beam splitter 112 from when the liquid crystal display device 113 is in the ON state is reflected by the reflective electrode 114 to reach the projection lens 115 through the beam splitter 112, on the screen 116 It is projected. 【0017】しかしながら、上記特開平11−2585 [0017] However, the above-mentioned JP-A-11-2585
85号公報に記載の発明は、光利用効率の向上を目的としており、光軸シフト素子を組み合わせた場合の画素サイズ縮小素子に関しては一切考慮しておらず、この構成で光軸シフト素子を用いて高解像度の画像表示装置とすることはできない。 The invention described in 85 JP is for the purpose of improving the light use efficiency, not considered at all with respect to the pixel size reduction elements of combining the optical axis shift element, with an optical axis shift element in this configuration It can not be a high-resolution image display device Te. なぜならば、特開平11−2585 This is because, JP-A-11-2585
85号公報では、画素が等倍に結像されるように、照明系のF値=マイクロレンズのF値=投射レンズのF値を満たすFの範囲が最適であるとしている。 The 85 discloses, as imaged on the magnification pixels, the range of F satisfying F value of F value = projection lens F value = microlenses of the illumination system is to be optimal. さらに、f= In addition, f =
2tの関係が成立し、マイクロレンズと反射電極との間の屈折率が1であり、反射電極に入射する照明光が最初に入射するとき、マイクロレンズはほぼフィールドレンズとして作用する。 Relationship 2t is satisfied, the refractive index between the micro lens and the reflective electrode 1, when the illumination light incident on the reflective electrode is first incident, the microlenses acts as a substantially field lens. このため、入射した照明光が画素となる反射電極で反射されて反対方向に出射、再びマイクロレンズに入射するときに、この反射光をマイクロレンズの大きさである開口にほぼ100%の大きさで、光のロスもなく透過させることができる。 Therefore, emitted in the opposite direction is reflected by the reflecting electrode illumination light incident is a pixel, when entering again the microlens, the size is almost 100% in size to the opening of the reflected light microlenses in, it can be transmitted without any loss of light. つまり、画素縮小を全く行っていない。 In other words, do not go at all the pixel reduction. 【0018】このような光学構成においては、3つのF [0018] In such an optical configuration, three F
値をほぼ一致させたために、投射レンズのF値をより小さくする必要がない代りに、画素を縮小する効果が生ぜず、出射した映像光がマイクロレンズに再入射した際の画素の大きさは、マイクロレンズとほぼ同じ、つまりは等倍であり、光軸シフト素子と組み合わせた場合の画素縮小に関する効果を何等、考慮検討したものではない。 To almost matched the value, instead it is not necessary to further reduce the F number of the projection lens without developing the effect of reducing the pixel size of the pixel when the emergent image light is re-incident on the microlens , about the same as the micro-lens, that is equal magnification, effect what concerning pixel reduction when combined with the optical axis shift element, do not consider examined.
何故ならば、光軸シフトを行わない場合には、画素縮小を行って、画素と画素の間に隙間が生じると、かえって映像の滑らかさが低減されてしまうからである。 This is because, in the case of no optical axis shift is performed pixel reduction, the gap is formed between pixels, because rather smoothness of the image from being reduced. 【0019】また、反射型ライトバルブにおいて光利用効率を向上させるために、各画素ごとにその光源側にマイクロレンズを設けると同時に、それに加えて基板側にもマイクロレンズまたはマイクロ集光鏡を設ける画像表示装置が、特開平9−90310号公報に開示されている。 Further, in order to improve the light use efficiency in the reflection type light valve, in that the light source side for each pixel at the same time providing the microlens is provided a micro-lens or micro condensing mirror to the substrate side in addition to image display apparatus is disclosed in JP-a-9-90310. 【0020】図20は、上記特開平09−90310号公報に記載の反射型液晶装置の一例を説明するための斜視構成図、図21は断面構成図で、121は第1の集光性手段であるマイクロレンズ121aを有する前方光入射側透光性基板、122は画素電極122aを有する後方光入射側透光性基板で、これらは、図21に示すように、接着剤125により接合されている。 [0020] FIG. 20 is a perspective diagram for describing an example of a reflective liquid crystal device according to JP-A Hei 09-90310, FIG. 21 is a cross-sectional view, a first light converging means 121 forward light incident side light-transmissive substrate having a microlens 121a is, 122 in the backward light incident side light-transmitting substrate having a pixel electrode 122a, which are, as shown in FIG. 21, are bonded by an adhesive 125 there. 123は第2 123 second
の集光性手段である反射電極123aを有する反射電極で、液晶を主たる構成要素とする電気光学機能層124 A reflective electrode having a reflective electrode 123a is light-collecting means, electro-optical functional layer 124 of the liquid crystal as a main component
に接するか又は近接される面に前記透明電極122aが形成されている。 The transparent electrode 122a is formed on or near the surface to contact with. 【0021】この特開平09−90310号公報に開示された光利用効率を向上させる反射型ライトバルブにおいては、レンズ121が、入射時と出射時の2回とも特定の照明角の照明に対してフィールドレンズ的に構成すると同時に、さらには液晶層に対してこのレンズ121 [0021] In the reflection type light valve to improve the light use efficiency is disclosed in Japanese Patent 09-90310 discloses a lens 121, the illumination of a particular illumination angle both times at the exit as the incoming field lens to simultaneously constitute, furthermore the lens with respect to the liquid crystal layer 121
と反対側に設けたマイクロレンズまたはマイクロ集光鏡123をリレーレンズ的な構成とすることにより、光のロスと、照明角に対する出射角の広がりがほとんどなく、画素ごとに対応したマイクロレンズを構成することができるとしている。 Constituted by a micro-lens or micro condensing mirror 123 provided on the opposite side of the relay lens arrangement, and light loss, almost no divergence of the emission angle with respect to the illumination angle, a microlens corresponding to each pixel and It has to be able to. 【0022】しかしながら、前記特開平09−9031 [0022] However, the JP-A-09-9031
0号公報においては、光利用効率を向上させるために、 In 0 JP, in order to improve the light use efficiency,
入射する照明角と出射角をほぼ同じにすることと、レンズの大きさを絞りとする光学系でのケラレがないことが重要となるので、レンズ121の大きさ一杯に反射された出射光が透過することを考慮しており、光軸シフト素子を用いた場合に画素サイズを縮小することは一切考慮しているものではない。 And that the almost same exit angle and the illumination angle to be incident, since it is important there is no vignetting at the optical system to stop the size of the lens, the emitted light reflected by the magnitude of a cup of the lens 121 and considering that the transmission, reducing the pixel size in the case of using the optical axis shift element is not being considered at all. このため、マイクロ集光鏡12 For this reason, micro-light-collecting mirror 12
3も、リレーレンズとして焦点距離の約2倍の位置にフィールドレンズとなるレンズ121を配置した構成となっており、これは等倍結像であるので、光軸シフト素子による高解像度化や画素サイズを縮小することを、一切考慮しているものではない。 3 also has a configuration of arranging the lens 121 serving as a field lens to approximately 2 times the position of the focal length as a relay lens, since this is a magnification imaging, high resolution, pixel by the optical axis shift element to reduce the size, it does not take into account at all. 【0023】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、光軸シフト素子と反射型ライトバルブを用いた高解像度の画像表示装置を実現する場合に、従来の画素を駆動する回路と反射面を有する基板とマイクロレンズを有する対向基板を張り合わせた反射型ライトバルブと光軸シフト素子を用いた高解像度画像表示装置よりも、より低コストでより信頼性があると同時に面内での不均一をより減少させることができる画像表示装置を提供でき、さらには、従来のマイクロレンズを照射光の経路においてスイッチング層の透過よりも先に作用させていた画像表示装置よりも、より高解像度でより明るい視認性に優れた画像表示装置を提供することにある。 [0023] The present invention invention is to solve the above has been made in view of the above problems, to realize a high-resolution image display device using the optical axis shift element a reflection type light valve in, than the high-resolution image display device using a reflection type light valve and an optical axis shift element bonded to a counter substrate having a substrate and a microlens having a circuit and a reflective surface for driving the conventional pixel, more at lower cost If there is reliable to provide an image display device capable of more reducing the non-uniformity in the plane at the same time, further, it has a conventional microlens previously reacted than the transmittance of the switching layer in the path of the irradiation light than the image display device is to provide an image display apparatus excellent in brighter visibility at higher resolution. 【0024】 【課題を解決するための手段】本発明は、従来の光軸シフト素子を用いた高解像度画像表示装置で必要であった駆動回路と反射面を有する基板と画素プロファイルを変形するマイクロレンズを有する対向基板との間における高精度の位置合わせを、マイクロレンズを有する対向基板からマイクロレンズをなくしかつ駆動する回路と反射面を有する基板上に反射すると同時に画素プロファイルを変形する光学素子を設けることにより、対向基板と回路を有する基板とをアライメントフリーとし、また、従来のマイクロレンズからなる画素プロファイル変形素子を照射光の経路においてスイッチング層の透過よりも先に作用させるかわりに、画素プロファイル変形素子を照射光の経路においてスイッチング層の最初の透過の後に作用 [0024] According to an aspect of the present invention, micro deforming a conventional substrate as the pixel profile having a drive circuit was required reflective surface with a high-resolution image display device using the optical axis shift element the high precision alignment between the opposite substrate having a lens, an optical element is deformed at the same time pixel profile when reflected on a substrate having a from the counter substrate and the circuit for eliminating and drives the micro-lens reflective surface having a micro-lens by providing, a substrate having a counter substrate and a circuit as alignment free, also in place to act before the transmission of the switching layer pixel profile deformation element consisting of conventional microlens in the path of the irradiation light, the pixel profile effect after the first transmission of the switching layer in the path of the irradiation light deformation element させることにより解決した。 It was solved by. 【0025】第1の発明は、光を放出する光源と、該光源からの光を整形して照射光とする照射光学素子と、入射した前記照射光を光変調するとともに該照射光を反射して出射せしめる略同一の平面上に配列された複数の光変調素子と、該複数の光変調素子から出射された出射光の光路を空間座標的に変調させる光路変調素子とを有する反射型空間光変調装置において、前記光変調素子が、 [0025] A first aspect of the present invention reflects a light source to emit light, and illumination optics for the illumination light to shape the light from the light source, the 該照 Shako with optical modulation of the incident the irradiation light reflective spatial light having a plurality of light modulating elements arranged on substantially the same plane, the optical path modulation element to the optical path space coordinates to modulated the light emitted from the plurality of light modulator elements allowed to exit Te in the modulation device, the light modulation element,
該光変調素子ごとに照射光を反射するとともに該反射により出射された出射光の光束プロファイルを変形させる反射型光束プロファイル変形素子を有していることを特徴としたものである。 Is obtained is characterized in that a reflective light beam profile deformation elements for deforming the light beam profile of the light emitted by the reflection while reflecting the illumination light for each light-modulating elements. 【0026】第2の発明は、第1の発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子が、凹形状を有する鏡面を有する光学素子であることを特徴としたものである。 [0026] The second invention is the first invention, the reflective light beam profile deformation element, in which is characterized in that an optical element having a mirror surface having a concave shape. 【0027】第3の発明は、第1の発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子が、曲面を有する凹形状の鏡面を有する光学素子であることを特徴としたものである。 The third invention is the first invention, the reflective light beam profile deformation element, in which is characterized in that an optical element having a concave mirror surface having a curved surface. 【0028】第4の発明は、第1又は第2又は第3の発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子の前記凹形状の鏡面の入出射側に、屈折率nが1.6以上の透明部材でかつ前記鏡面に埋め込まれる形状となる埋め込み部材を有することを特徴としたものである。 The fourth invention is, in the first or second or third invention, the in incident and exit side of said concave mirror surface of the reflection type beam profile deformation element, the refractive index n is 1.6 or more transparent it is obtained by further comprising a buried member a shape that is embedded in the member a and the mirror surface. 【0029】第5の発明は、第1乃至第4のいずれかの発明において、前記反射光束プロファイル変形素子の前記曲面を有する凹形状の鏡面の口径をdとし、前記凹形状の鏡面の平均曲率をrとしたときに、2.2/(m/ [0029] The fifth aspect of the invention, in the first to fourth invention of any one of the concave mirror aperture having a curved surface of the reflected light beam profile deformation element is d, the average curvature of the concave mirror the when the r, 2.2 / (m /
2)<r/d<17.9/(m/2)(ただし、mは光路変調素子の変調ステップ数)であることを特徴としたものである。 2) <r / d <17.9 / (m / 2) (however, m is obtained by being a modulation step number) of the optical path modulator element. 【0030】第6の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、前記反射光束プロファイル変形素子の前記曲面を有する凹形状の鏡面のF値をFr値としたときに、1.1/(m/2)<n×Fr<8.9/(m/2) [0030] According to a sixth aspect, in any of the first to fifth, a concave F value of the mirror surface with the curved surface of the reflected light beam profile deformation element when the Fr value, 1.1 /(m/2)<n×Fr<8.9/(m/2)
(ただし、nは埋め込み部材の屈折率、mは光路変調素子の変調ステップ数)であることを特徴としたものである。 (Where, n is the refractive index of the embedded member, m is the modulation step number of the optical path modulator device) is obtained by being a. 【0031】第7の発明は、第1乃至第6のいずれかの発明において、前記反射光束プロファイル変形素子の前記曲面を有する凹形状の鏡面のF値をFr値とし、前記空間光変調素子へ入射する前記照射光のF値をFi値としたときに、0.27/(m/2)<n×(Fr/F [0031] According to a seventh invention, in any of the first to sixth, a concave F value of the mirror surface with the curved surface of the reflected light beam profile deformation element and Fr value, to the spatial light modulator when the F value of the illumination light incident to the Fi values, 0.27 / (m / 2) <n × (Fr / F
i)<2.2/(m/2)(ただし、nは埋め込み部材の屈折率、mは光路変調素子の変調ステップ数)であることを特徴としたものである。 i) <2.2 / (m / 2) (where, n is the refractive index of the embedded member, m is obtained by being a modulation step number) of the optical path modulator element. 【0032】第8の発明は、第1乃至第7のいずれかの発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子が、鏡面とマイクロレンズとが一体化された光学素子を有することを特徴としたものである。 [0032] Advantageously, in any of the first to seventh, which the reflective light beam profile deformation element and comprising an optical element in which the mirror surface and a microlens integrated it is. 【0033】第9の発明は、第8の発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子のマイクロレンズが、 [0033] A ninth aspect of the eighth invention, the micro-lens of the reflective light beam profile deformation element,
曲面を有するマイクロレンズであることを特徴としたものである。 It is obtained by being a microlens having a curved surface. 【0034】第10の発明は、第8の発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子の前記マイクロレンズが、屈折率分布部材を有するマイクロレンズを有することを特徴としたものである。 [0034] In a tenth aspect based on the eighth aspect, the microlenses of the reflective light beam profile deformation element is obtained by further comprising a microlens having a refractive index distribution member. 【0035】第11の発明は、第1乃至第10のいずれかの発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子が、鏡面とマイクロプリズムとが一体化された光学素子であることを特徴としたものである。 [0035] An eleventh aspect of the invention, in any of the first to tenth, which the reflective light beam profile deformation element and characterized in that the mirror surface and the micro prism is an optical element which is integrated it is. 【0036】第12の発明は、第4又は第9の発明において、前記反射型光束プロファイル変形素子の前記マイクロレンズまたは前記マイクロプリズムが、回折格子を有することを特徴としたものである。 The twelfth aspect of the present invention, in the fourth or ninth, the microlenses or the microprisms of the reflective light beam profile deformation element, in which is characterized by having a diffraction grating. 【0037】第13の発明は、第1乃至第12のいずれかの発明において、前記光変調素子が、透過率変化または偏向角変化により光を変調する光変調層を有し、前記光変調層に対して照射光の入射方向と反対側に前記反射型光束プロファイル変形素子を有することを特徴としたものである。 [0037] A thirteenth invention, in any of the first to twelfth, the optical modulator has a light modulation layer for modulating light by transmittance change or the deflection angle changes, the light modulating layer is obtained is characterized by having the reflective light beam profile deformation element on the side opposite to the incident direction of the illumination light with respect. 【0038】第14の発明は、第13の発明において、 [0038] A fourteenth aspect of the present invention is, in the invention of the thirteenth,
前記反射型光束プロファイル変形素子と前記光変調層との間に、平坦化層を有することを特徴としたものである。 Between the light modulating layer and the reflective light beam profile deformation element is obtained by further comprising a planarization layer. 【0039】第15の発明は、第14の発明において、 The fifteenth aspect of the present invention based on the fourteenth,
前記反射型光束プロファイル変形素子の前記平坦化層と前記光変調層との間に導電層を有することを特徴としたものである。 It is obtained by further comprising a conductive layer between the light modulating layer and the planarizing layer of the reflective light beam profile deformation element. 【0040】第16の発明は、第1乃至第12のいずれかの発明において、前記光変調素子が、透過率変化または偏向角変化により光を変調する光変調層を有し、前記反射型光束プロファイル変形素子が前記光変調層と一体化されていることを特徴としたものである。 [0040] A sixteenth aspect of the invention, in any of the first to twelfth, the optical modulator has a light modulation layer for modulating light by transmittance change or the deflection angle changes, the reflective light beam in which profile modifications element is characterized in that it is integrated with the light modulation layer. 【0041】第17の発明は、第1乃至第15のいずれかの発明において、前記光変調素子が、開口を有する遮光層を有することを特徴としたものである。 [0041] A seventeenth invention, in any of the first to fifteenth, the light modulation element, is obtained by further comprising a light shielding layer having openings. 【0042】第18の発明は、第1乃至第17のいずれかの発明において、前記光変調素子から出射された出射光の光束プロファイルの半値全幅が元の前記光変調素子のピッチよりも小さくかつ前記光変調素子の光変調層の位置とは異なる位置の出射光を結像する結像レンズを有することを特徴としたものである。 The eighteenth aspect of the present invention, in any of the first to seventeenth, the full width at half maximum of the light beam profile of the light emitted from the light modulating element and smaller than the pitch of the original of the optical modulation element the position of the light modulating layer of the optical modulator is obtained by further comprising a focusing lens for focusing the light emitted at different positions. 【0043】第19の発明は、第1乃至第17のいずれかの発明において、前記光変調素子から出射された出射光の光束プロファイルの半値全幅が元の前記光変調素子のピッチよりも小さくかつ前記光変調素子の光変調層の位置とは異なる位置の出射光の虚像を形成する虚像形成レンズを有することを特徴としたものである。 [0043] A nineteenth invention, in any of the first to seventeenth, the full width at half maximum of the light beam profile of the light emitted from the light modulating element and smaller than the pitch of the original of the optical modulation element the position of the light modulating layer of the optical modulator is obtained is characterized by having a virtual image formation lens for forming a virtual image of the light emitted from the different positions. 【0044】 【発明の実施の形態】(実施例1)図1は、本発明の実施例1を説明するための図であり、光軸シフト素子を用いて元の反射型ライトバルブの解像度を増大する反射型画像表示装置の、画素プロファイ変形素子となる凹面鏡を画素ごとに有する反射型ライトバルブの断面の模式図である。 [0044] PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention, by using the optical axis shift element of the original resolution of the reflection type light valve of increasing the reflection type image display device is a schematic view of a cross section of the reflection type light valve having a concave mirror as a pixel profile deformation element for each pixel. 図1には、基本構成のみ示されており、空間光変調素子となる画素は、反射凹面構造1、透光性の部材からなる層である埋め込み層2、液晶層4、からなり、 FIG 1, there is shown only the basic configuration, the pixel serving as the spatial light modulator, the reflection concave structure 1, the buried layer 2 is a layer made of a light-transmitting member, the liquid crystal layer 4 made of,
反射凹面構造1と埋め込み層2との間には反射電極6が設けてあり、埋め込み層2の上には上面を平坦化された平坦化層3を有し、この平坦化層3の上部でかつ液晶層4の下には別途透明な電極7がある。 Between the reflective concave structure 1 a buried layer 2 is provided with a reflective electrode 6, on the buried layer 2 has a flat layer 3 which is flattened at the top, at the top of the planarization layer 3 and below the liquid crystal layer 4 is separately transparent electrode 7. また、液晶層4の上には対向基板5が設けてあり、この対向基板5の液晶側には別途透明な電極8が設けてある。 Further, on the liquid crystal layer 4 is is provided with a counter substrate 5, are separately transparent electrode 8 on the liquid crystal side of the counter substrate 5 is provided. また、透明電極7および反射電極6は図示はされていないが画素ごとに分離しており、それぞれスルーホール充填部材9により電気的に接続されている。 Further, the transparent electrode 7 and the reflective electrode 6 is shown not but are separated for each pixel, they are electrically connected by the through-hole filling member 9, respectively. ここで凹面反射板1の曲率半径をr、また埋め込み層2の屈折率をnとする。 Here the radius of curvature of the concave reflecting plate 1 r, also the refractive index of the buried layer 2 and n. 反射凹面鏡1の基板にはSi、高温pSi付きSiO 2基板等が使用される。 The substrate of the reflective concave mirror 1 Si, with hot pSi SiO 2 substrate or the like is used. また反射電極6にはAl等の金属の薄膜が、また透明な電極7にはITO等の薄膜が使われる。 The thin film of metal such as Al is the reflective electrode 6, also a transparent electrode 7 is used is a thin film such as ITO. 【0045】図2は、図1に示した実施例1の場合の動作概要を説明するための図で、図2は、実施例1の図1 [0045] Figure 2 is a diagram for explaining the outline of operation of the first embodiment shown in FIG. 1, FIG. 2 of Example 1 Fig 1
における照射光の動作と反射凹面鏡により画素の像が形成される様子を示す図で、図2においては、入射光束1 In view showing how the image of the pixel by the operation and the reflection concave mirror of the irradiation light is formed in, in Figure 2, the incident light beam 1
0は平行光のみが示されている。 0 is shown only parallel light. 入射光束10が、液晶層4、透光性平坦化層3を透過し反射凹面鏡1に入射し、該反射凹面鏡1により、反射、集光され、焦点f付近11で画素の集光状態つまりは画素サイズが縮小された新たなる縮小画素12を形成する。 Incident light beam 10 is transmitted through the liquid crystal layer 4, the light-transmissive planarization layer 3 is incident on the reflective concave mirror 1, by the reflective concave mirror 1, reflecting, is condensed, condensed state, that of the pixel in the vicinity of the focus f 11 is forming the a new reduced pixel 12 pixel size is reduced. 図2で、縮小画素12が広がっているのは、実際には、光束には光源、或いは装置による広がり、すなわち照明角(発散角)θi In Figure 2, the reduced pixel 12 is spread, in fact, the light beam source, or spread by the device, i.e. the illumination angle (divergence angle) .theta.i
n(図3参照)があるためである。 n (see FIG. 3) and there is a. 幾何学的に考えると、縮小画素の大きさは、照明角と焦点距離に応じた大きさを持つ。 Geometrically considered, the size of the reduced pixel has a magnitude corresponding to the illumination angle and focal length. また、収差に応じて、縮小画素はさらに大きくなる。 Further, according to the aberration, reduced pixel is further increased. さらに、この変形された縮小画素の画素プロファイルを、投射レンズを用いてスクリーンに投射する場合には、投射レンズの伝達関数に対応してさらなる画素プロファイルの変形を受ける。 Further, the pixel profile of the modified reduced pixel, when projected onto a screen by using a projection lens undergoes deformation further pixel profile corresponding to the transfer function of the projection lens. しかしながら、これらを最適化することにより、反射凹面鏡1の焦点位置付近11に、画素からの出射光が画素縮小された集光状態を形成することができる。 However, by optimizing them, the focal position vicinity 11 of the reflective concave mirror 1, the light emitted from the pixels can form a condensed state that is reduced pixel. 【0046】図3は、画素への入射時の最大角θinと出射時の最大角θoutとの関係を示す図である。 [0046] Figure 3 is a diagram showing the relationship between the maximum angle θout during emission maximum angle θin at injection into the pixel. θi θi
nは照射光学系によって決定され、その照射する入射光に関しては一定の値であるが、θoutはn及びrにより変化する。 n is determined by the irradiation optical system, is a constant value with respect to incident light the irradiation, .theta..sub.out varies with n and r. 図3で、θoutは、光束の広がりの約半分の角度としているが、画素サイズを縮小して約1/2 In Figure 3, .theta..sub.out is it has about half the angle of the light beam spread about by reducing the pixel size 1/2
にした場合には、この約2倍の角度(±θout)となる。 When it is to become the approximately 2-fold angle (± θout). このため、光軸シフト素子と画素縮小素子を用いて、画素サイズを約1/2にした場合に光利用効率を保持したまま高解像度化を行うには、投射レンズで反射型ライトバルブからの出射光を投射するときに、従来よりも約1/2倍のF値の投射レンズを用いることが好ましい。 Therefore, by using the optical axis shift elements and pixel reduction device, when the pixel size to about 1/2 while maintaining the light use efficiency to do high resolution is from the reflection type light valve in a projection lens when projecting the emitted light, it is preferable to use a projection lens of approximately half the F value than before. 【0047】また、図3に示すように、画素サイズが縮小された集光状態の画素プロファイルは光学素子の焦点付近であるので、画素への照射光の角度分布も大きく影響する。 Further, as shown in FIG. 3, pixel profile of the condensed state in which the pixel size is reduced is because it is near the focus of the optical element, also greatly affects the angular distribution of the illumination light to the pixel. さらには、画素自体の外形形状、凹面鏡の曲率プロファイル、投射レンズの特性および位置関係等によっても大きく画素の縮小率が異なり、これらを最適化することが好ましい。 Furthermore, the outer shape of the pixel itself, the curvature profile of the concave mirror, different reduction ratio of greater pixel also by the characteristics of the projection lens and positional relationship, it is preferable to optimize them. 【0048】また、凹面鏡により出射光を画素縮小する場合に、単にその画素サイズを1/2にする必要はない。 [0048] Also, in the case of the pixel reduces the emitted light by the concave mirror, not merely have to the pixel size to 1/2. 光軸シフト素子を用いて高解像度化を行うときの、 When performing a high resolution by using the optical axis shift element,
変形された画素プロファイルは、単に画素の縮小率で、 Modified pixel profile was simply at a reduction ratio of the pixel
画像の解像度やなめらかさ等の視認性が決定されるわけではなく、同じ画素縮小率においても、画素プロファイルが異なるならば、大きく異なる視認性となる場合もある。 Does not mean visibility of such resolution and smoothness of the image is determined, even in the same pixel reduction ratio, if the pixel profiles are different in some cases differ significantly from visibility. また、画素サイズが1/2でなくとも、視認性に大きな差が認められない場合もある。 Also, without the pixel size is 1/2, there is a case where a large difference in visibility is not observed. 【0049】図4は、本発明の実施例2を説明するための図であり、実施例1のおける反射型ライトバルブにより反射凹面鏡から出射する(画素から出射する)画素プロファイルが変形され、画素サイズが縮小された画素が光路を変調(空間的にシフト)する素子により、画素数(画素の像)を増大させる動作を示す。 [0049] Figure 4 is a diagram for explaining Example 2 of the present invention, the reflection type light valve definitive Example 1 emitted from the reflection concave mirror (emitted from pixels) pixel profile is deformed, the pixel the device pixel size is reduced is to modulate the optical path (spatially shifted) shows an operation for increasing the number of pixels (image pixels). この例では、空間光変調素子21の画素から出射した光の光路を変調させる手段として、ピエゾ素子22,23を用いている(光軸に垂直に見たものである)。 In this example, as a means for modulating the optical path of the light emitted from the pixels of the spatial light modulator 21, (it is viewed perpendicular to the optical axis) which is using the piezoelectric elements 22 and 23. これは、ピエゾ素子22,23を用いて、空間変調素子21自体を機械的に動かすものである。 It uses a piezoelectric element 22, 23 is intended to move the spatial light modulator 21 itself mechanically. 素子自体が動くため、画素も動くことになる。 Since the device itself moves, so that also moved pixels. ピエゾ素子を用いれば画素サイズが10数μ Several pixels size 10 by using the piezoelectric element μ
m以下であっても、それ以下の光路のシフトを行うことができる。 Even m or less, it can be done following the shift of the optical path. これは、空間光変調素子21と治具24に縦(y軸方向)25及び横(x軸方向)26にピエゾ素子22,23を設置し、周期的に動かせばよい。 This piezoelectric element 22, 23 is placed on the vertical (y-axis direction) 25 and the horizontal (x-axis direction) 26 to the spatial light modulator 21 and the jig 24, should be moved periodically. なお、z In addition, z
軸は紙面に垂直な方向で、光軸と一致している。 Axis in a direction perpendicular to the plane is coincident with the optical axis. 【0050】図5は、図1の実施例1における反射型ライトバルブにより反射凹面鏡から出射する画素プロファイルが変形され、画素サイズを縮小された画素が、図4 [0050] Figure 5 is a pixel profile emerging from the reflective concave mirror by reflection type light valve is deformed in the first embodiment of FIG. 1, pixels that are reduced in pixel size, 4
の実施例2における光軸シフト素子によりスクリーンに時分割で投射されて、高解像度の画像となる動作を示す図である。 The projection in time division on the screen by the optical axis shift element in Example 2, illustrates the operation of a high resolution image. ここで、マイクロレンズアレイによる画素サイズの縮小率αは1/2とする。 Here, the reduction rate of the pixel size due to the microlens array α is 1/2. 空間光変調素子の画素が正方形であり、理想的に縮小されたとして、正方形の縮小像となっている。 Pixels of the spatial light modulator is square, as is ideally reduced, has a square reduced image. はじめ、動いていない初期状態を(A)、次に、y方向に空間光変調素子の画素サイズの1/2シフトさせた状態を(B)とすると、例えば、画素サイズを14μmとすれば7μm=Δx、Δyである。 First, an initial state is not moving (A), then when the state of being half shifting the pixel size of the spatial light modulator in the y direction (B), and for example, if the pixel size and 14 [mu] m 7 [mu] m = Δx, a Δy. (B)から、x方向に画素サイズの1/2シフトさせた状態が(C)、続いて、(B)とは反対の方向(マイナス、−で表示)に画素サイズの1/2シフトさせた状態が(D)、続いて、(C)とは、反対の方向にシフトさせた状態が(E)、最後に、y方向に画素サイズの1/2シフトさせた状態が(F)で、次いで、(A)の状態にもどる。 From (B), a state of being half shifting the pixel size in the x-direction (C), followed by a direction opposite to the (B) - is half pixel shift size (negative display) state is (D), followed by a (C), while being shifted in the opposite direction (E), finally, in a state of being half shifting the pixel size in the y direction (F) and then, it returns to the state (a). この結果、これらのシフトの周期が早ければ画像のちらつき、フリッカーを感じることなしに、 As a result, flickering early as image cycle of these shifts, without feel flicker,
画素の一辺のサイズが1/2、密度が4倍の高精細化画像(G)が実現できる。 The size of one side of the pixel is 1/2, the density is four times higher resolution image (G) can be realized. また、この例では、空間光変調素子と光路変調手段が一つのデバイスとなるため、光学系を拡張し光路変調装置を挿入する必要がなくなるため、装置の小型化につながる。 Further, in this example, since the spatial light modulator and the optical path modulation means is a device, it is not necessary to insert the extension of the optical system optical path modulator is eliminated, leading to miniaturization of the apparatus. 上記の例はx、yの2方向に動かしているが、xあるいはyのいずれかのみの方向のシフトであってもかまわない。 The above example x, but is moving in two directions of y, it may be a direction of the shift of only one of x or y. この場合、画素は2 In this case, the pixel 2
倍増加する。 Fold increase. また、αを1/3として、シフト量を1/ Further, the 1/3 alpha, the shift amount 1 /
3とすれば、3x3で9倍の画素数増加が見込める。 If 3, the number of pixels increased 9 fold 3x3 can be expected. 【0051】また、図4の光軸シフト素子は、光路を空間座標的にシフトする素子であればよく、直接に機械的に反射型ライトバルブを移動させる以外にも、複屈折材料である液晶を用いた光学素子を用いて、光軸を平行シフトさせたり、光軸を偏向させたり、または光軸の平行シフトと光軸の偏向を同時に行ってもよい。 [0051] Further, the liquid crystal optical axis shift element of FIG. 4 may be any element that shifts the optical path space coordinates manner, in addition to directly move the mechanical reflection type light valve, a birefringent material using an optical element using, or to parallel shift of the optical axis, or to deflect the optical axis, or the deflection of the parallel shift and the optical axis of the optical axes may be performed simultaneously. また、クサビ形状や斜めに配置した光路長の異なる透明部材を機械的に変位させてもよい。 Further, it may be mechanically displaced optical path lengths of different transparent member disposed in wedge-shaped or diagonally. 【0052】図6は、図5で示した動作に基づき、図1 [0052] Figure 6 is based on the operation shown in FIG. 5, FIG. 1
の実施例1のおける反射型ライトバルブにより反射凹面鏡から出射する画素プロファイルを、変形され画素サイズを縮小された画素が、図4の実施例2における光軸シフト素子によるスクリーンに時分割で投射されて、高解像度の画像表示を実現する画像表示装置の構成となる実施例3であり、前記高精細化画像表示装置を用いた高精細化画像投射装置(プロジェクタ)に関するものである。 The pixel profile emitted from the reflective concave mirror by the reflective light valves definitive example 1, modified pixels which are reduced pixel size, is projected by time division on the screen by the optical axis shift element in the second embodiment of FIG. 4 Te, a third embodiment which is a configuration of an image display device to realize an image display of high resolution, it relates to high definition image projection apparatus using the high-definition image display apparatus (projector). 一例として、反射型の空間光変調素子を一枚用いている単板式プロジェクタの例を示す。 As an example, an example of a single-plate type projector that uses one of the reflection type spatial light modulator. 白色光源31を出た光は、まず、フライアイレンズ等の均一化光学素子(光インテグレータ)32により、その照度が均一化される。 Light emitted a white light source 31, first, by homogenizing optical element (optical integrator) 32, such as a fly-eye lens, the illuminance is made uniform. 次に、カラーホイール等の色分離装置33により、赤、緑、青の3色に分離される。 Next, the color separation device 33 such as a color wheel, the red, green, is separated into three colors of blue. カラーホイールを用いた場合、同時に、赤、緑、青に分離されるのではなく、時系列に赤、緑、青に分離される。 If using a color wheel, at the same time, red, green, rather than being separated into blue, red in the time series, green, is separated into blue. 次に各色ごとに偏光ビームスプリッター35に入り、空間光変調素子(反射型液晶ライトバルブ)34の画素で反射され、偏光ビームスプリッター35を抜け、最終的に、投射レンズ36により投影され、スクリーン37に高精細画像が形成される。 Then enters the polarization beam splitter 35 for each color, it is reflected by the pixels of the spatial light modulator (reflective liquid crystal light valves) 34, passes through the polarization beam splitter 35, finally, is projected by the projection lens 36, a screen 37 high definition image is formed on. 【0053】空間光変調素子としては、図1の実施例1 [0053] The spatial light modulator, the first embodiment of FIG. 1
に記載の反射型ライトバルブであるLCOS以外にも、 Besides LCOS is a reflection type light valve according to,
DMDのようにMEMS技術を用いて反射型偏向素子を用いてもよい。 It may be a reflection type deflecting element using MEMS technology as DMD. また、空間光変調素子を用いる方式は図6の単板式に限られるものではなく、3板式、2板式であてもよい。 Further, not the method of using the spatial light modulator is not limited to the single plate of FIG. 6, three-chip may be addressed in two-plate type. 空間光変調素子は、光軸シフト素子と組み合わせるので高速応答のものであることが好ましい。 Spatial light modulator, it is preferable that the high-speed response because it combines with the optical axis shift element. 【0054】また、図6に示すプロジェクタのように画素プロファイルが変形された縮小画素を、投射レンズを用いて、共役の関係を満たす結像により拡大した高解像度の画像を表示する装置以外にも、ルーペのような虚像表示が可能な虚像形成用の拡大レンズを用いて、虚像として拡大することにより、画像を拡大させて表示する画像表示装置でもよい。 [0054] Further, the reduction pixel pixel profile is modified as the projector shown in FIG. 6, using the projection lens, in addition to apparatus for displaying a high-resolution image obtained by enlarging the image satisfying the conjugate relationship using a virtual image magnifying lens for display capable virtual image formation such as a loupe, by enlarging as a virtual image, it may be an image display device for displaying by enlarge. これにより、ビデオカメラのファインダー、ヘッドマウンテッドディスプレイ、セルラーフォン用の小型ディスプレイ等が実現できる。 Thus, a video camera viewfinder, head mounted display, small display, such as for cellular phones can be realized. 【0055】本発明における光軸シフト素子と反射型ライトバルブを組み合わせてかつ反射型の画素縮小素子を用いて高解像度の表示を行った場合に、従来の対向基板上のマイクロレンズでの画素縮小を用いた場合と比較した場合の作用の違いに関して、以下に説明する。 [0055] When performing the display of high resolution by using the optical axis shift element and the reflection type light by combining the valve and reflective pixel reduction device of the present invention, pixel reduction in a conventional microlens on the counter substrate on differences of action when compared with the case of using, it is described below. 実施例1の図1および図4、図6に示す構成で、反射型ライトバルブにおいて画素プロファイルの変形を行った場合、 1 and 4 of Example 1, the configuration shown in FIG. 6, in the case of performing the deformation of pixel profile in a reflection type light valve,
従来のマイクロレンズを光源側に設ける場合と異なり、 Unlike the case of providing a conventional microlens on the light source side,
反射電極を有するシリコン基板と対向する基板に位置あわせの必要な光学素子を設けていないので、対向基板と張り合わせる際に位置調整の必要がなくなりアライメントフリーとなるので、組み付け時に高額な重ね合わせ装置や防振設備を用いる必要がなくなり、また組み付けの歩留まりも大きく向上することにより、非常に低コスト化できる。 Since not provided the necessary optical element aligned with the substrate to a silicon substrate and a counter having a reflective electrode, the necessary alignment eliminates the alignment free when laminating a counter substrate, expensive overlay during assembly device it is not necessary to use and anti-vibration equipment, and by also greatly improves yield of the assembly, can be very low cost. また、組み付け後に対向基板との水平方向の位置ずれが生じても、画素プロファイルが変化しないので、非常に信頼性に優れるようになる。 Further, even if the horizontal positional displacement between the opposing substrate after the assembly occurs, since the pixel profile does not change, so that very excellent reliability. また、対向基板として通常用いるガラス基板とシリコン基板とでは、膨張係数に差があるために、作製時のプロセス温度および製品としての使用環境に大きな制約があった。 Further, in the normal glass substrate using a silicon substrate as a counter substrate, due to the difference in expansion coefficients, there is a large restriction on the use environment as process temperature and product during production. 対角1インチのシリコン基板と通常の光学ガラスとにおいては、 In the silicon substrate and the ordinary optical glass diagonal 1 inch
10度の温度変化でも端どうしでは数ミクロンの位置ズレ分の膨張差を生じ、さらには接着硬化の120〜15 Resulting differential expansion of the positional deviation amount of a few microns at the end each other even at a temperature change of 10 degrees, further adhesive curing 120-15
0度の工程での、100度の温度変化では10ミクロン以上の位置ズレ分の膨張差があった。 At 0 ° steps, there is differential expansion of more than 10 microns of misalignment min at a temperature change of 100 degrees. これらは、直接に位置ズレとなったり、液晶スペーサを損傷したり、反りとなって反射型ライトバルブの特性を劣化していた。 They may become directly positional displacement, or damage the liquid crystal spacer, had deteriorated the characteristics of the reflection type light valve becomes warped. しかし、位置ズレの影響を解消することができ、より低コストにで作製できると同時に、寒冷地や夏の車内等の厳しい環境下での信頼性を大きく向上することができるようになる。 However, it is possible to eliminate the influence of the positional deviation, so that more and at the same time can be produced at a low cost, it is possible to greatly improve the reliability in harsh environments such as cold climates or summer of the car. さらには、大型の2インチの反射型ライトバルブを用いても、その絶対的な位置ズレが増大するにもかかわらず、その影響がないので、反射型ライトバルブを大型にすることでも、より解像度を向上することができるようになる。 Further, even when using a reflective light valve 2 inch large, despite the absolute positional deviation thereof is increased, since there is no such effect, even by the reflection type light valve in a large, more resolution it is possible to improve. 【0056】また、実施例1の図1および図4、図6に示す構成で、反射型ライトバルブにおいて画素プロファイルの変形を行った場合、従来のマイクロレンズを光源側に設ける場合と異なり、シリコン基板側に画素プロファイルを変形する素子を設けているので、別途偏光分離素子と組み合わせて偏光回転によりスイッチングする液晶層を開口として、最初に照明光がそのまま透過した後に、画素プロファイルを変形する光学素子の作用を受け、その後に再び液晶層を透過している。 [0056] Further, FIGS. 1 and 4 of Example 1, the configuration shown in FIG. 6, in the case of performing the deformation of pixel profile in a reflection type light valve, unlike the case where the conventional microlens on the light source side, a silicon since there is provided a device for transforming the pixel profile on the substrate side, the opening of the liquid crystal layer to be switched by the polarization rotation in combination with the separately polarization separating element, after the illumination light is transmitted as it initially, an optical element for deforming the pixel profiles under the action of, and again transmitted through the liquid crystal layer thereafter. このため、従来の光源側のマイクロレンズが、最初の画素プロファイルを縮小しようと集光機能を付与しても、帰りに拡大されてしまう場合があり縮小できない場合がある。 Thus, conventional light source side of the microlenses, be imparted to light condensing function attempts to shrink the first pixel profile, may not be reduced may become enlarged on the way back. また、 Also,
マイクロレンズの焦点距離を変化させて、1枚のレンズを往路と復路とで両方効果的に作用させて画素縮小を行うこともできるが、照明角や基板の厚さ、マイクロレンズの構造の制限等を受けやすく、また1枚のレンズなので、往路と復路でのレンズのパワーが必然的に同じであるために、画素プロファイルを変化させる場合の解像度や光利用率が十分ではなく、またより明るい照明角やより暗い投射レンズ等を用いることもできない。 By changing the focal length of the microlens, but the one lens forward and return both to effectively act may be performed pixel reduction in illumination angle or the thickness of the substrate, limiting the structure of microlenses susceptible to such, and because a single lens, the lens power in the forward path and the backward path in order are necessarily the same, not is sufficient resolution and optical efficiency when changing the pixel profile, also brighter can not be used illumination angle and darker projection lens. 【0057】これに対して、本発明のマイクロレンズは、往路の最初の液晶層までは作用せずに、それ以後の光路で作用することができるので、画素プロファイルの変形をより解像度がでて、かつ光利用効率が向上するように設計するようになる。 [0057] In contrast, the micro lenses of the present invention, without acting until the forward first liquid crystal layer, it is possible to act in subsequent optical path, out more resolution the deformation of pixel profile and so light use efficiency is designed to improve. また、従来の対向基板に設けたマイクロレンズによる画素プロファイル変形では実現できない形状の画像プロファイルを実現することもできるようになり、さらなる高解像度化を実現することができる。 Also, now it is also possible to realize a shape image profile can not be realized in the pixel profile deformation by micro lenses provided on the conventional counter substrate, it is possible to achieve higher resolution. また、透過型のマイクロレンズで、とくにF値が非常に小さい単レンズの大きな色収差を、反射鏡の場合は皆無とすることができるので、この点でも画素プロファイルの色によるばらつきを大きく低減でき、従来より高解像度を実現することができるようになる。 Further, a transmission of the microlens, in particular a large chromatic aberration of the F value is very small single lens, since the case of the reflection mirror can be completely eliminated, also greatly reduce the variations due to the color of the pixel profile in this respect, it is possible to realize a higher resolution than before. 【0058】また、光学系としての実効的な開口が、従来の方法は対向基板のマイクロレンズであったのに対して、本発明は液晶層の画素の大きさそのものが開口となる。 [0058] Also, the effective aperture of the optical system, whereas the conventional method was microlens counter substrate, the present invention is the size itself of the pixels of the liquid crystal layer is opened. このため、従来は、対向基板に設けたマイクロレンズの周辺および隣接部分の特性に隣接間のクロストークが大きく影響され解像度が低減していたのに対し、液晶自体の隣接どうしの画素のクロストークを減少させることにより解像度を向上できるので、電極パターンや遮光層を設けることで隣接する画像のクロストークを容易に減少できるようになり、より高解像度の画像を実現することができるようになる。 Therefore, conventionally, the characteristics of the peripheral and adjacent portions of the microlenses provided on the counter substrate while the resolution is crosstalk greatly influence between neighboring was reduced, crosstalk of pixels adjacent to each other in the liquid crystal itself because can improve resolution by reducing, to be able to reduce crosstalk between adjacent images by providing an electrode pattern or the light-shielding layer easily, it is possible to realize a high resolution image. 【0059】また、図1において、凹面鏡は、球面鏡に限定されるものではなく、非球面鏡または自由曲面鏡でもよい。 [0059] Further, in FIG. 1, the concave mirror is not limited to the spherical mirror, it may be non-spherical mirror or free curved surface mirror. また、曲面を有しない平面鏡を複数枚組み合わせて用いてもよい。 Also, the plane mirror having no curved surfaces may be used in combination plurality of. 2枚で対称にV字型に斜めに対向した鏡面に用いることにより、水平または垂直方向のどちらか1方向の画素プロファイルを変形して画素を縮小することができる。 By using a mirror surface facing obliquely V-shape symmetrically by two, it is possible to reduce the pixel by modifying the pixel profile of either one direction in the horizontal or vertical direction. また、3枚以上用いると、画素をより効果的に縮小することができて好ましい。 Moreover, the use three or more, preferably be able to reduce the pixel more effectively. さらには、逆ピラミッド構造のように2方向に斜めに対向した4枚の鏡面を用いることにより、水平および垂直の2方向に画素を縮小することができる。 Furthermore, by using a four mirror facing obliquely in two directions as inverted pyramid structure, it is possible to reduce the pixel in the two directions of the horizontal and vertical. さらに、鏡面の枚数を増やすことにより、画素を効果的に縮小することができる。 Further, by increasing the number of mirror, it is possible to effectively reduce the pixel.
これらは、曲面構造を形成する必要がないので、鏡面の枚数が数枚程度の場合には、MEMS技術を用いて比較的容易に製作でき、より低コストである。 These, it is not necessary to form a curved structure, when the number of mirror surface of several sheets can relatively easily fabricated using MEMS technology, a lower cost. 【0060】図1において、埋め込み層2を有することにより、凹面形状に液晶層4を形成する必要がないので、対向基板に凸形状を設ける必要がなくなり、位置合わせ等も不要となり、組み付けが非常に容易となる。 [0060] In FIG. 1, by having a buried layer 2, since the concave is not necessary to form the liquid crystal layer 4, it is not necessary to provide a convex shape on the counter substrate, also becomes unnecessary such as alignment, assembling very it is easy to. さらに、空気層とせずに、透明の誘電体材料を埋め込むことにより、その屈折率は、少なくとも1.3以上となるので、凹面鏡の焦点距離f(絶対値)は曲率rと直径d Furthermore, without the air layer, by embedding a transparent dielectric material, the refractive index thereof, since at least 1.3 or more, the focal length f (absolute value) of the concave mirror curvature r and the diameter d
と屈折率によりf=r/(nd)で与えられるので、凹面鏡の焦点距離を同じ曲率であっても空気層に対して3 Since it is given by f = r / (nd) by the refractive index and, 3 to the air layer even with the same curvature focal length of the concave mirror
割以上小さくすることができ、凹面鏡の軸上の球面収差や、軸外の非点収差、コマ収差等の諸収差を大きく減少することができるようになり、画素の縮小率を大きく低減することにより、より高解像度化できるようになる。 It can be reduced split more, and spherical aberration on the axis of the concave mirror, off-axis astigmatism, will be able to reduce significantly the various aberrations such as coma, possible to greatly reduce the reduction ratio of the pixel Accordingly, it becomes possible to higher resolution. 【0061】また、図1において、埋め込み層2の上部に、別の透明材料からなる平坦化層3を設けてあり、この平坦化層3は、上面を化学研磨によって平坦化処理されている。 [0061] Further, in FIG. 1, the upper portion of the buried layer 2, is provided with a planarization layer 3 made of another transparent material, the planarization layer 3 is planarized to the top surface by chemical polishing. この平坦化層3の上には、透明電極、配向膜を形成したのち、液晶層を形成してあり、これにより液晶層の厚さをプラスマイナス1ミクロン以内にすることを実現でき、良好なコントラストとさらにはその面内の均一性が実現でき、さらにはパネル内での均一性が向上する。 On this planarization layer 3, after forming the transparent electrode, an alignment film, Yes to form a liquid crystal layer, can be realized that thereby the thickness of the liquid crystal layer within plus or minus 1 micron, good contrast and further can achieve uniformity in the surface, and further improves the uniformity in the panel. 平坦化層3は、埋め込み層2を一体化して埋め込み層自体を平坦化層として用いてもよい。 Planarizing layer 3 may be a buried layer itself by integrating buried layer 2 as a planarization layer. 【0062】液晶に電界を印加する場合には、透明な電極7を設けずに、直接に反射電極6により電界を印加することもでき、構造が単純であるので低コストで信頼性にすぐれる。 [0062] When an electric field is applied to the liquid crystal, without providing the transparent electrode 7 directly can apply an electric field by the reflective electrode 6, excellent since the structure is simple reliable low cost . しなしながら、凹面鏡の曲率が小さいとき、または画素ピッチが大きいときには、凹面形状部材1の凹凸差が大きくなり、液晶層4に均一に電界を印加できない場合が生じる。 While Shinashi, when the curvature of the concave mirror is small, or when the pixel pitch is large, unevenness difference of the concave-shaped member 1 is large, when it is not possible to apply a uniform electric field to the liquid crystal layer 4 occurs. このため、図1に示すように、 Therefore, as shown in FIG. 1,
平坦化層3の上に別途透明な電極7を設けることにより、液晶層に画素内で均一な電界を印加することができるようになり、画像のコントラストを向上することができるようになる。 By providing a separate transparent electrode 7 is formed on the planarization layer 3, will be able to apply a uniform electric field in the pixel on the liquid crystal layer, it is possible to improve the contrast of the image. 透明な電極7と反射電極6とはスルーホール充填部材を用いて電気的に接触する以外に、埋め込み層2を薄くして、反射電極6のエッジ部分で直接に透明電極7と電気的に接触してもよい。 In addition to electrical contact with the through-hole filling member from the transparent electrode 7 and the reflective electrode 6, by thinning the buried layer 2, directly to the transparent electrode 7 and the electrical contact at the edge portions of the reflective electrode 6 it may be. 【0063】図1の実施例1の構成において、画素プロファイルの特性を定量的に評価するために、以下の評価値、すなわち、(1)CTF(Contrast Tr [0063] In the configuration of Embodiment 1 of FIG. 1, in order to quantitatively evaluate the characteristics of the pixel profile, the following evaluation value, namely, (1) CTF (Contrast Tr
ansfer Function)、(2)縮小率: ansfer Function), (2) reduction rate:
α、及び、(3)利用効率;ηを用いた。 alpha, and, (3) efficiency; using eta. 【0064】図7は、CTFを説明するための図で、図7(A)は、画素縮小素子により画素プロファイルが元の正方形から縮小され、変形された場合の外径形状の概要図あり、図7(B)は、図7(A)の紙面水平方向の断面図である画素プロファイルとなる光強度分布図である。 [0064] Figure 7 is a diagram for explaining the CTF, FIG. 7 (A) is a pixel profile by pixel reduction element is reduced from the original square, there outline view of the outer diameter shape when it is deformed, Figure 7 (B) is a light intensity distribution diagram as a pixel profile is a cross-sectional view of the paper horizontal direction in FIG. 7 (a). 図7(A)に示すように、測定または視認される3 Figure 7, as shown in (A), 3 to be measured or visually
つの画素41は、実際に定量的に評価すると、図7 One of the pixel 41, when actually quantitatively evaluating, 7
(B)に示されるように、完全な矩形形状の画素プロファイルではなく連続的な画素プロファイルであると同時に、0以外の最小値MINを有する。 As shown (B), the both a continuous pixel profile rather than pixel profile of the complete rectangular shape and have a minimum value MIN other than 0. このとき、この画素プロファイルの最大値MAXと最小値MINとで、式(1)に示すように定義される。 In this case, at the maximum value MAX and the minimum value MIN of the pixel profile, it is defined as shown in Equation (1). CTF=(MAX−MIN)/(MAX+MIN)…式(1) 【0065】ただし、通常のMTFが正弦波の伝達関数であるのに対して、ここではその最初の波形を、反射型ライトバルブの画素矩形波としている。 CTF = (MAX-MIN) / (MAX + MIN) ... Equation (1) [0065] However, with respect to the normal MTF that the transfer function of the sine wave, the first waveform where the reflection type light valve It is the pixel rectangular wave. このため、画素縮小した場合のCTFであるので、空間周波数は、元の画素のピッチの逆数がそのまま対応する空間周波数となる。 Therefore, since it is CTF in the case of reduced pixel, the spatial frequency is the inverse of the pitch of the original pixel becomes as corresponding spatial frequency. ただし、このCTFは矩形波の伝達関数であるので、対応する空間周波数以外のより高周波数およびより低周波数のMTF特性によりCTFが決定されるので、 However, since the CTF is a transfer function of the square wave, because CTF is determined by the MTF characteristic of the higher frequencies and lower frequencies than the corresponding spatial frequency,
特定の空間周波数のMTFと一義的に対応するものではない。 It does not uniquely correspond with MTF of specific spatial frequency. しかしながら、解像限界という視点からは、MT However, from the viewpoint of the resolution limit, MT
Fとほぼ同様であって、通常は少なくとも20%以上、 A substantially similar to F, usually at least 20% or more,
好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上の値がよい。 Preferably 30% or more, and more preferably a value of 50% or more. また、65%以上であれば、視認性としてはほぼ元の矩形波と同様に認識される。 Further, if 65% or more, is recognized as with almost original rectangular wave as visibility. 【0066】これらのCTFの測定は、プリズム型ビームスプリッタを介して、顕微鏡対物レンズとCCD受光素子を組み合わせることによって行った。 [0066] Measurement of these CTF through a prism-type beam splitter, was performed by combining the microscope objective lens and the CCD receiving element. また、顕微鏡対物レンズのかわりにMTF特性の異なる投射レンズを用いて、共役となるスクリーンを配置する面にCCDを直接に配置して行った。 Moreover, using different projection lenses MTF characteristics in place of the microscope objective was performed by placing the CCD directly to the surface to place the screen as a conjugate. 顕微鏡対物レンズは、ニコンの長作動距離のSLWD20倍、40倍を、必要により開口を設けて取り込みNAを制御して用いた。 Microscope objective, SLWD20 times Nikon long working distance, a 40-fold and used to control the NA uptake an opening necessary. 投射レンズは、自作のものを用いた。 Projection lens used was a self-made. CCDのダークノイズ分は除去して計算した。 CCD of the dark noise component was calculated to remove. 【0067】矩形形状の画素プロファイルに対して、理想光学系を用いれば、スクリーン上に投射される画像は矩形であり、かちっとした明瞭な画像を実現できる。 [0067] For the rectangular pixel profile, the use of the ideal optical system, the image projected on the screen is rectangular, it can be realized clear images into place. しかしながら、このような画像は、従来の低解像度の表示で画像情報が少ないデータプロジェクタの場合には主観評価で良好な結果を得るが、従来の倍以上の高解像度の表示で画像の「なめらかさ」を実現しようとする画像表示装置や動画像の映像表示が主な画像情報の画像表示装置においては、「ジャギー」感や「階調性の不連続性」 However, such images, "smoothness conventional but get good results in subjective evaluation when the image information on the display of low-resolution is less data projectors, for twice or more high-resolution display with images the image display device of the video display main image information of the image display apparatus or a moving image to be realized "is" jaggies "feel or" gradation discontinuities "
感が主観評価により生じ、必ずしも優れた画像品質を与えるとは限らない。 Feeling is caused by subjective evaluation, it does not necessarily give a good image quality. これらは、開口率と対応する以下に述べる縮小率とも組み合わされて画像品質に影響する。 These may combine to affect the image quality and reduction ratio described below and the corresponding aperture ratio. 【0068】縮小率は、CTFを評価する光学系と同様の構成で、半値全幅を用いて評価した。 [0068] reduction ratio, the same configuration as the optical system for evaluating the CTF, was evaluated using the full width at half maximum. 縮小率αは、以下の式(2)で定義される。 Reduction ratio α is defined by the following equation (2). α=画素プロファイルの半値全幅/空間光変調素子の画素サイズ…式(2) ただし、拡大光学系を用いている場合には、その拡大率で正規化して、縮小率αが1.0または100%のときに縮小なしの等倍とした。 alpha = pixel size Expression of FWHM / spatial light modulator pixel profile (2) However, in the case of using a magnifying optical system is normalized by its magnification, reduction ratio alpha is 1.0, or 100 % was equal to that of no reduction at the time of the. この縮小率が画像の高精細化の基準として、CTFとともに重要である。 As reference the reduction ratio of the high definition of the image, it is important with CTF. 画素縮小による高精細化画像という観点からは、αが1.0の場合、全く縮小されておらず高精細化画像にはなり得ないが、逆に値が小さ過ぎても、今度はプロファイル以外の隙間が顕著となり、高精細画像とはなり得ない過縮小の状態であることがわかった。 From the viewpoint of high definition image by pixel reduction, if α is 1.0, but not become totally reduced not high definition images, even inverse the value is too small, other than the profile in turn the gap becomes significant, it was found that the state of over-reduction of not be a high-definition image. 【0069】そこで、光軸シフト素子を用いて画像をシフトした場合の、縮小率と画像品質との関係を、主観評価により実験した。 [0069] Therefore, in the case of shifting the image by using the optical axis shift element, the relationship between the reduction ratio and the image quality was studied by subjective evaluation. 縮小率は、光軸シフト素子を用いて高解像化した場合に、画像品質に大きく影響する。 Reduction ratio, when high-resolution Zoka with optical axis shift element, greatly affects the image quality. 図7 Figure 7
(A)に示したようなプロファイルをもとにした画像の主観的評価から縮小率と画像の高精細化に関して表1に示す結果を得た。 With the results shown in Table 1 for high definition of the reduction ratio and image profiles as shown in (A) from the subjective evaluation of the image which is based. ここでは、上記で述べた画素数の増加に関しては、4倍(縦2倍、横2倍)とした。 Here, with regard to the increase in the number of pixels described above, and four times (two vertical fold, horizontal 2-fold). 画像は、 Image,
αの異なる画像プロファイルを有する画素からなる画像を評価した。 It was evaluated image composed of pixels having different image profile of alpha. 【0070】 【表1】 [0070] [Table 1] 【0071】ここで、○は良、△は可、×は不可を意味し、10人の観察者に対して系列範疇法である5段階の尺度をもとに行い、4以上を○、3を△、2以下を×とした。 [0071] In this case, ○ is good, △ is allowed, × means impossible, conducted on the basis of the scale of 5 stages is a series category method for the 10 observers, ○ more than 4, 3 the △, was 2 or less and ×. 5段階の尺度としては、非常によい、よい、普通、悪い、非常に悪い、の尺度を用い、階調、先鋭度、 The 5-point scale of very good, good, usually poor, with very bad measure of gradation, sharpness,
ノイズに関する複数の評価を行った。 A plurality of evaluation about the noise went. 【0072】α'が1.0の時、画素像は全く縮小されず高精細化画像とは言えない。 [0072] alpha 'is the time of 1.0, the pixel image is not a high-definition image is not at all reduced. α'が0.8では効果は顕著ではないが、1.0の時と比較すると差があり、よって、α'の上限は0.9前後と考えられる。 'Although the effect is not as pronounced in 0.8, there is a difference when compared with the time of 1.0, thus, alpha' alpha limit is considered to longitudinal 0.9. しかし、 But,
好ましくは0.35前後から0.8前後であり、より好ましくは0.4前後から0.7前後である。 Preferably 0.8 longitudinal front and rear 0.35, more preferably 0.7 longitudinal front and rear 0.4. 画素縮小による画像の高精細化のみの場合、α'は適当に小さければよいが、画素数を増加させるときには、縮小率は増加率に応じた値でなければならない。 For only the high resolution image by the pixel reduction, alpha 'is may be suitably small, when increasing the number of pixels must be a value corresponding to the reduction ratio increasing rate. 上記例のように、画素数を4倍(2×2)にした場合は、α'は0.5前後がより適切であるが、しかし、画素数を9倍(縦3倍、横3 As in the above example, if you the number of pixels four times (2 × 2), α 'is a more appropriate around 0.5, however, nine times the number of pixels (vertical 3-fold, three horizontal
倍)にした場合、この値では大きい。 If you double), large in this value. なぜなら、プロファイルが裾野を引いた形状であるため、画素間で重なりが生じ、CTFが劣化、画質が劣化するからである。 This is because the profile has a shape obtained by subtracting the horizons, overlap occurs between the pixels, CTF deterioration, because the image quality is deteriorated. 【0073】光軸シフト素子により光軸をシフトする水準が、2つ以外で、3つ以上のn個である場合は、0. [0073] When the level shifting the optical axis by the optical axis shift element, other than two, a three or more of n is 0.
8*2/3倍の画素サイズ縮小率であることが好ましい。 8 * is preferably 2/3 times the pixel size reduction ratio. これにより、2倍の光軸シフトと同様のコンボルーションの画像を得ることができ、3倍および4倍の光軸シフトにおいても、隣接する画素間のクロストークによる解像度の劣化を低減することができる。 Thus, it is possible to obtain a duplicate of the same image convolution and the optical axis shift, even at 3-fold and 4-fold of the optical axis shift, reducing the resolution degradation due to crosstalk between adjacent pixels it can. より具体的には、3倍のときには、0.23以上0.53以下が好ましく、さらには0.23以上0.46以下がさらにはより好ましい。 More specifically, when the 3 times, preferably 0.23 or more 0.53 or less, further still more preferably 0.23 or more 0.46 or less. α'は0.33程度がより最適値でであるとある。 α 'is with it in a more optimal value is about 0.33. 【0074】また、画像が高精細であっても、像が暗くては良好な画像品質とはならず、利用効率も重要である。 [0074] Also, an image of high resolution, in dark image does not become good image quality, utilization efficiency is also important. これをはかる尺度として、一画素に関する利用効率ηを定義した。 As a measure to achieve this, we define the efficiency η for one pixel. これは、空間光変調素子の画素アレイ上の一画素から出射したエネルギが画素縮小された位置およびこれと共役な位置で結像関係にあるスクリーンに投射された1画素に相当する領域にどれだけ到達したかの比である。 This is much in a region corresponding to one pixel energy emitted from a pixel on the pixel array of the spatial light modulator is projected onto the screen in the imaging relationship in reduced position and this position conjugate with the pixel is one of the ratio has been reached. 式(3)に、スクリーンに投射した場合の効率の定義を示す。 In Equation (3) shows the definition of efficiency when projected on a screen. η=スクリーン上の一画素相当領域に到達するエネルギ(W)/ライトバルブ上の一画素が反射するエネルギ(W) …式(3) 【0075】単純に遮光層のみの開口を用いて画素サイズを縮小した場合には、1/2倍の画素縮小の場合、つまりはα=0.5の場合の光利用効率は、0.25つまりは25%であるので、少なくともこれ以上であることが好ましい。 eta = energy to reach a pixel corresponding area on the screen (W) / write energy one pixel on the valve is reflected (W) ... Equation (3) [0075] pixel size using simple opening of only the light-shielding layer when reduced in the case of 1/2-fold pixel reduction, that is, the light use efficiency in the case of alpha = 0.5, since 0.25 clogging is 25%, it is at least no more preferable. 光軸シフト素子を用いた高解像度化に関しては、上記のCTF、α、ηの値を適切に向上することが必要である。 For the high resolution using an optical axis shift element, the above CTF, alpha, it is necessary to appropriately increase the value of eta. 【0076】(作製、評価手段)本発明の実施例1の反射型ライトバルブの作製は、以下のように製作できる。 [0076] (Preparation, evaluation means) Preparation of the reflection type light valve of Example 1 of the present invention can be manufactured as follows.
通常のLCOS用のシリコン基板バックプレーンをそのまま用い、このアルミニウム金属反射電極上に透明誘電体層を約2ミクロンの厚さで成膜する。 Used as an ordinary silicon substrate backplane for LCOS, forming a transparent dielectric layer on the aluminum metal reflective electrode to a thickness of about 2 microns. 成膜は、PCV Film formation, PCV
DによりSiO 2層、SiON層、SiN層、EB蒸着およびスパッタによるAl 23層、TiO 2層、ZnO SiO 2 layer by D, SiON layer, SiN layer, Al 2 O 3 layer formed by EB vapor deposition and sputtering, TiO 2 layer, ZnO
層等を成膜する。 Depositing a layer or the like. この後、画素のエッジ部分にコンタクト用のスルーホールを形成したのち、この部分にアルミニウム金属を電鋳により込む。 Thereafter, after forming the through hole for the contact to the edge portion of the pixel, Komu more aluminum metal electroforming in this portion. また、階調性マスクで転写用凹面形状レジスト層を形成したのち、ドレイエッチングにより約0.5〜2ミクロンの凹面形状を形成する。 Further, after the tone mask to form a concave resist layer transfer, to form a concave shape of about 0.5 to 2 microns by drain etching. この後、全面にアルミニウム電極を成膜した後、画素間のコンタクトを防ぐために周辺部分をエッチングにより除去する。 Then, after forming an aluminum electrode on the entire surface, the peripheral portion is removed by etching in order to prevent contact between the pixels. その後、再び、このアルミニウム金属反射電極上に透明誘電体層を約2ミクロンの厚さで成膜する。 Then again, forming a transparent dielectric layer on the aluminum metal reflective electrode to a thickness of about 2 microns. 成膜は、PCVDによりSiO 2層、SiON層、 Deposition, SiO 2 layer by PCVD, SiON layer,
SiN層、EB蒸着およびスパッタによるAl 2 SiN layer, Al by EB vapor deposition and sputtering 2 O 3層、 3-layer,
TiO 2層、ZnO層等を成膜する。 TiO 2 layer, forming a ZnO layer and the like. 【0077】その後、画素のエッジ部分にコンタクト用の2箇所目のスルーホールを形成したのち、この部分にアルミニウム金属を電鋳により込む。 [0077] Then, after forming the two places second through holes for contact with the edge portion of the pixel, Komu more aluminum metal electroforming in this portion. その後、化学研磨をした後、全面にITO電極を成膜した後、画素間のコンタクトを防ぐために周辺部分をドライエッチングにより除去する。 Then, after the chemical polishing, after forming an ITO electrode on the entire surface, the peripheral portion is removed by dry etching in order to prevent contact between the pixels. さらに、このITO膜の上にポリイミドの配向膜を塗布する。 Furthermore, applying a polyimide orientation film of the ITO film. この後は、通常のLCOSと同様の対向基板との重ね合わせ、組み付け、注液、シールを行うことで作製することができる。 After this, superposition of the ordinary same counter substrate and LCOS, assembly, pouring, can be manufactured by performing sealing. 【0078】本発明の実施例1の反射型ライトバルブは、前述の図6に示したような構成で投射画像を、スクリーン面の代用として顕微鏡で拡大した面に配置したC [0078] reflection type light valve of Example 1 of the present invention, the projection image in the configuration shown in FIG. 6 above, was placed on the surface being enlarged by a microscope as a substitute of the screen surface C
CDカメラと、さらには投射されたスクリーン面での評価に光学設計評価ツールを用いて評価した。 And CD camera, more were evaluated using the optical design evaluation tool for the evaluation of a screen surface that is projected. 光学設計評価ツールとしては、米国オプチカルリーサチアソシエーション社のノンシーケンシャル光線追跡解析が可能なライツールズ(第3版)を用い、光線数は約20万本とした(1GHzのCPUを用いて約50分間の計算量)。 The optical design evaluation tool, using the US Opti Cal Lee Sachi Association's non-sequential ray tracing analysis can lie Tools (3rd edition), about Rays are used was about 200,000 (1 GHz of CPU 50 minutes of the calculated amount).
光線追跡は、計算の負担を減じるために、特定の領域の複数の画素についてのみ実行し、別途の計算ツ−ルによりコンボルーションすることによりスクリーン面での広い領域での光強度分布を計算し、評価した。 Ray tracing, in order to reduce the computational burden, only run for a plurality of pixels of a particular area, a separate calculation tool - a light intensity distribution in a wide area of ​​the screen surface is calculated by convolution by Le ,evaluated. 高圧水銀ランプは、ウシオ社の150W級のDC放電ランプの値を用いた。 High pressure mercury lamp was used the value of Ushio Inc. 150W grade DC discharge lamp. 照明角は、5×8のフライアイレンズにより、 Illumination angle, the fly's eye lens 5 × 8,
垂直方向の照明角が7度となるように設計作製した。 Were prepared designed to illuminate angle in the vertical direction is 7 degrees. また、投射レンズはF2.4の高解像のものに相当する開口を設置した。 Further, the projection lens was placed an opening corresponding to that of the high resolution of F2.4. 【0079】表2は、図1の構成における、画素縮小の評価値である実施例5、実施例6を示す。 [0079] Table 2 shows the arrangement of FIG. 1, Example 5 is an evaluation value of the pixel shrink, Example 6. 実施例5は、 Example 5,
埋め込み層2の屈折率n=1.83、r=150ミクロンであり、実施例6は、埋め込み層2の屈折率n=1. Refractive index n = 1.83 of the buried layer 2 is r = 0.99 microns, Example 6, the refractive index of the buried layer 2 n = 1.
83、r=190ミクロンである。 83, it is r = 190 microns. 画素ピッチは14ミクロンである。 Pixel pitch is 14 microns. 【0080】 【表2】 [0080] [Table 2] 【0081】また、マイクロレンズを用いた場合の比較例1を表3に、比較例2を表4に示す。 [0081] Also, Comparative Example 1 using the micro-lens in Table 3, showing a comparative example 2 in Table 4. ただし、屈折率は凸形状を有する部材の屈折率であり、凹形状を有する部材は、フッ素系の光硬化性接着剤で、屈折率はn= However, the refractive index is the refractive index of the member having a convex shape, a member having a concave shape, a fluorine-based photocurable adhesives, the refractive index n =
1.4であり、厚さtは、凸形状を有する部材の凸部と液晶層との距離であり、このフッ素系の光硬化性接着剤の平均厚み4ミクロンを含む。 1.4, the thickness t is the distance between the convex portion of the member and the liquid crystal layer having a convex shape, including an average thickness 4 microns of the fluorine-based photocurable adhesives. 厚さtは、中間基板の厚さにより不均一になりやすく、面内の均一性を優先した場合には、少なくとも20ミクロン以上であることが好ましい。 The thickness t is the intermediate thickness of the substrate tends to become uneven, in a case where priority is given to uniformity in the plane is preferably at least 20 microns or greater. 画素ピッチは14ミクロンである。 Pixel pitch is 14 microns. 【0082】 【表3】 [0082] [Table 3] 【0083】 【表4】 [0083] [Table 4] 【0084】実施例5、6および比較例1、2を比較してわかるように、反射鏡を用いた場合のほうが、CT [0084] As can be seen by comparing Examples 5 and 6 and Comparative Examples 1 and 2, is better in the case of using a reflecting mirror, CT
F、η、αのうちの少なくとも2以上の評価値を同時に向上し、かつ残りの評価値の低減を最小限とすることができることがわかる。 F, eta, and at the same time improved at least two evaluation values ​​of alpha, and the reduction of the remaining evaluation value it can be seen that it is possible to minimize. 【0085】図8に、曲率rを100ミクロンに固定した場合に埋め込み層の屈折率を変化させた場合の、図1 [0085] Figure 8, in the case of changing the refractive index of the buried layer in case of fixing the curvature r to 100 microns, 1
の場合の画素縮小の評価値となる実施例7を示す。 It shows an embodiment 7 to be evaluated value of the pixel reduction in the case of. 図8 Figure 8
に示すように、埋め込み層の屈折率は、より大きい方が好ましく、1.6以上(n>=1.6)であれば、光利用効率が90%以上と、10分の1以下の損失となる非常に高い光利用効率となる。 As shown in, the refractive index of the buried layer is more it is preferably greater, as long as 1.6 or more (n> = 1.6), and the light use efficiency of 90% or more, less than one loss of 10 minutes a very high light utilization efficiency to be. さらには、1.7以上であればほぼ97%以上の一定な光利用効率となりより好ましい。 Furthermore, preferable becomes almost 97% of the constant light utilization efficiency if 1.7 or more. さらには、高屈折率になるほど、縮小率はほぼ変化しないものの、光利用効率が低下してくることと、屈折率2.2以下であるならば、種々の透明誘電体材料がP Furthermore, as becomes high refractive index, although the reduction ratio does not substantially change, and the light use efficiency is lowered, if it is less refractive index 2.2, various transparent dielectric material P
CVD、EB蒸着、スパッタ等により成膜でき、かつ、 CVD, EB vapor deposition, can deposited by sputtering or the like, and,
これらの屈折率2.2以下の材料はドレイエッチングもしやすいので、屈折率は1.7以上2.2以下であることが特に好ましい。 These following materials refractive index 2.2 is also easy to drain the etching, it is particularly preferred refractive index is 1.7 to 2.2. 【0086】実施例7に示すように、通常の1.4以上で1.6未満のSiO 2 、BK7、アクリルポリマー、サイトップ、1737ガラス(コーニング社)等の透明材料よりも、屈折率1.6以上の材料が好ましいのは、前述のように、凹面鏡の焦点距離f(絶対値)は曲率rと直径dと屈折率nによりf=r/(nd)で与えられるので、高屈折率になるほど、凹面鏡の軸上の球面収差や、軸外の非点収差、コマ収差等の諸収差を大きく減少することができるようになる以外にも、同様の動作ではあるが入射した照明角が平坦化層部分で屈折されてスネルの法則によりその入射角度が小さくなることより、投射レンズでのケラれによる光束となる反射光が小さくなることによる。 [0086] As shown in Example 7, SiO 2, BK7 of less than 1.6 in the normal 1.4 or more, the acrylic polymer, CYTOP, also of a transparent material 1737 glass (Corning) or the like, the refractive index 1 .6 more materials is preferred because, as described above, the focal length f (absolute value) of the concave mirror so is given by f = r / (nd) by the refractive index n of curvature r and the diameter d, the high refractive index as it becomes, and the spherical aberration on the axis of the concave mirror, off-axis astigmatism, in addition to it is possible to reduce greatly the various aberrations such as coma, lighting angle is but incident in the same operation is refracted at the flat Kaso portion than to its incident angle by Snell's law is reduced, due to the reflected light becomes a light flux by the eclipse of the projection lens is reduced. 【0087】図9、図10に、図1の構成における凹面鏡の曲率を変化させた場合の画素縮小の評価値である実施例8を示す。 [0087] Figure 9, Figure 10 shows an embodiment 8 is an evaluation value of a pixel reduction in the case of varying the curvature of the concave mirror in the configuration of FIG. 実施例8は、埋め込み層の屈折率n= Example 8, the refractive index of the buried layer n =
1.6で、画素ピッチは14ミクロンである。 1.6, the pixel pitch is 14 microns. 図9に示すように、縮小率は曲率半径が30ミクロンより大きく250ミクロンより小さいことが好ましく、より好ましくは、50ミクロン以上200ミクロン以下である。 As shown in FIG. 9, the reduction rate is preferably the radius of curvature is less than 250 microns greater than 30 microns, more preferably less than 50 microns 200 microns. また、図10に示すように、CTFは急激に変化し、図9 Further, as shown in FIG. 10, CTF is rapidly changed, FIG. 9
と同様に、曲率半径が30ミクロンより大きく250ミクロンより小さいことが好ましく、より好ましくは、5 Similarly, it is preferable that the radius of curvature is less than 250 microns greater than 30 microns and, more preferably, 5
0ミクロン以上200ミクロン以下である。 0 microns to 200 microns or less. このとき、 At this time,
縮小率は40%以上50%以下であり、過縮小でもなく、かつ解像度を劣化させる縮小でもなく、かつ矩形形状ではないので、さらには50%以上のCTFが確保できており、このように画素プロファイルを変形した縮小画素に対して光軸シフト素子を用いることにより、画像の解像度となめらかさを同時に実現できる非常に高品位の画像を実現する画像表示装置を実現できる。 Reduction ratio is 50% or less than 40% nor over-reduction, and neither reduced deteriorating the resolution, and it is not a rectangular shape, further has secured more than 50% of the CTF, pixels thus the use of optical axis shift element on the reduced pixels obtained by modifying the profile, can realize an image display device which realizes very high quality image can be realized resolution and smoothness of the image simultaneously. 【0088】実施例8における画素ピッチは14ミクロンであり、画素ピッチで曲率半径を正規化することができ、また光軸シフト素子の変位ステップ数を考慮して、 [0088] pixel pitch in Example 8 is 14 microns, it is possible to normalize the curvature radius in pixel pitch, also taking into account the number of displacement steps of the optical axis shift element,
上記の非常に高品位の解像度を実現する範囲は、2.2 Range to achieve a very high quality resolution described above, 2.2
/(m/2)<r/d<17.9/(m/2)(ただし、nは埋め込み部材の屈折率、mは光路変調素子の変調ステップ数)となる。 / (M / 2) <r / d <17.9 / (m / 2) (where, n is the refractive index of the embedded member, m is the number of modulation steps optical path modulation element) it becomes. また、これを1.6以上の埋め込み層の屈折率を考慮することにより、凹形状の鏡面のF値をFr値としたときに、1.1/(m/2)<n× Moreover, by considering the refractive index of which 1.6 or more embedded layers, the F value of the concave mirror when the Fr value, 1.1 / (m / 2) <n ×
Fr<8.9/(m/2)(ただし、nは埋め込み部材の屈折率、mは光路変調素子の変調ステップ数)が好ましい範囲であり、さらには、照明角7度であるF値としての4を考慮し、さらに好ましい範囲は、照明径のF値をFi値としたときに、0.27/(m/2)<n× Fr <8.9 / (m / 2) (where the refractive index of the n embedding member, m is the number of modulation steps optical path modulation element) is a preferred range, furthermore, as a F value is an illumination angle of 7 degrees 4 considering, still more preferably in the range of, when the F number of the illumination diameter is Fi values, 0.27 / (m / 2) <n ×
(Fr/Fi)<2.2/(m/2)(ただし、nは埋め込み部材の屈折率、mは光路変調素子の変調ステップ数)となる。 (Fr / Fi) <2.2 / (m / 2) (where, n is buried refractive index of the member, m is the number of modulation steps optical path modulation element) becomes. 【0089】図11に、マイクロレンズと鏡面が一体となった場合の構成例となる本発明の第9の実施例を示す。 [0089] FIG. 11 shows a ninth embodiment of the present invention that the micro-lens and the mirror surface is configuration example of a case where an integrated manner. 図11において、51は上面反射電極を有するバックプレーン、52はマイクロレンズ、53は平坦化層、 11, 51 backplane having an upper surface reflective electrode, 52 is a micro lens, 53 the planarization layer,
54は液晶層、55は対向基板である。 54 liquid crystal layer, 55 is a counter substrate. 図示はしていないが、図1と同様に液晶層を挟むITO電極、コンタクトホール等が形成されている。 Shown not but, ITO electrodes sandwiching the liquid crystal layer in the same manner as FIG. 1, a contact hole or the like is formed. このとき、反射電極とマイクロレンズが一体となり、かつ液晶層に対して光源側と反対側に配置されることにより、ほぼ図1と同様の画素プロファイルの変形を行うことができると同時に、反射鏡を平面で構成できるので、作製がより容易となり、 At this time, the reflective electrode and the microlenses come together, and by being arranged on the side opposite to the light source side with respect to the liquid crystal layer, to be able to perform the deformation of the same pixel profile almost 1 simultaneously, reflector since the can a plane, making becomes easier,
歩留まりも向上し低コストとすることができるようになる。 Yield is improved so that it is possible to lower cost. マイクロレンズの形状も、同じ箇所で同時に2回作用できるので曲率が小さくてよいのでプロセスも簡単となり、収差も小さくなる。 The shape of the micro lenses, since it has a small curvature because it acts twice simultaneously in the same location process also becomes simpler, aberration is also reduced. 高屈折率の凸形状のマイクロレンズを低屈折率の材料で埋め込んで平坦化する以外に、低屈折率の凹形状のマイクロレンズを高屈折率の材料で埋め込んで形成してもよい。 The micro lens convex shape of the high refractive index in addition to flattening is embedded in a low refractive index material may be formed by embedding a concave microlens low refractive index of high refractive index material. 【0090】図12に、マイクロレンズと鏡面が一体となった場合の別の構成例となる本発明の第10の実施例を示す。 [0090] FIG. 12 shows a tenth embodiment of the present invention that the micro-lens and the mirror surface is another structure in which an integrated manner. 図12において、51は上面反射電極を有するバックプレーン、61はマイクロレンズ下部層、62はマイクロレンズ、53は平坦化層、54は液晶層、55 12, 51 backplane having an upper surface reflective electrode, 61 is the microlens lower layer, 62 is a micro lens, 53 the planarization layer, 54 a liquid crystal layer, 55
は対向基板である。 It is a counter substrate. 図示はしていないが、図1と同様に液晶層を挟むITO電極、コンタクトホール等が形成されている。 Shown not but, ITO electrodes sandwiching the liquid crystal layer in the same manner as FIG. 1, a contact hole or the like is formed. このとき、マイクロレンズは凹面形状材料と下部層61により分離されているが、光学的な作用としては、液晶層の反対側にあることにより、図11と同様に反射電極とマイクロレンズが一体となった場合と同様である。 At this time, although the micro lenses are separated by a concave surface material and the lower layer 61, as the optical effect, by on the opposite side of the liquid crystal layer, similarly reflective electrode and the micro lens and FIG. 11 To integrally the same as is the case became. この場合には、レンズの面数を増加できるので、レンズの収差をより低減して、より画素プロファイルを制御することにより高解像度の画像表示を行うことができる。 In this case, it is possible to increase the number of faces of the lens, and further reduce the aberrations of the lens, it is possible to perform high-resolution image display by controlling more pixel profile. また、レンズの厚さを薄くすることにより、 Moreover, by reducing the thickness of the lens,
凹凸構造に対応したストレスにより生じる研磨の際の平坦化層の厚さのばらつきの絶対値を減少することもでき、よりギャップが均一でコントラストの高い、面内ばらつきの少ない画像表示装置を提供することができる。 It is possible to reduce the absolute value of the variation in the thickness of the planarization layer during polishing resulting from the stress corresponding to the concavo-convex structure, to provide a higher gap uniform contrast, the image display device with less in-plane variation be able to. 【0091】図13は、マイクロプリズムと鏡面が一体となった場合の構成例となる本発明の第11の実施例を示す。 [0091] Figure 13 shows an eleventh embodiment of the present invention having a configuration example when the micro prism and mirror are integrated. 図13において、51は上面反射電極を有するバックプレーン、71はマイクロレンズ、53は平坦化層、54は液晶層、55は対向基板である。 13, 51 backplane having an upper surface reflective electrode, 71 is a micro lens, 53 the planarization layer, 54 is a liquid crystal layer, 55 is a counter substrate. 図示はしていないが、図1と同様に液晶層を挟むITO電極、コンタクトホール等が形成されている。 Shown not but, ITO electrodes sandwiching the liquid crystal layer in the same manner as FIG. 1, a contact hole or the like is formed. このとき、図11と同様に、反射電極とマイクプリズムが一体となり、かつ液晶層に対して光源側と反対側に配置されることにより、ほぼ図1と同様の画素プロファイルの変形を行うことができると同時に、反射鏡およびプリズムを平面で構成できるので、作製がより容易となり、歩留まりも向上し低コストとすることができるようになる。 In this case, similarly to FIG. 11, the reflective electrode and the microphone prism come together, and by being arranged on the side opposite to the light source side with respect to the liquid crystal layer, is possible to deform the same pixel profile substantially 1 can at the same time, since the reflecting mirror and the prism can be a plane, making becomes easier, yield is improved so that it is possible to lower cost. 【0092】図14は、変調層と凹鏡面が一体となった場合の構成例となる本発明の第12の実施例を示す。 [0092] Figure 14 shows a twelfth embodiment of the present invention the modulation layer and the concave mirror surface is configuration example of a case where an integrated manner. 図14において、81はSRAMを有するバックプレーン、82はひんじピラー、83a、83bは凹面鏡可動部、84a、84bは凹面鏡の平坦化層である。 14, 81 backplane having a SRAM, 82 hinge pillar, 83a, 83 b is a concave mirror moving unit, 84a, 84b is planar layer of the concave mirror. 83 83
a、83bは、MEMS技術により作製した、偏向制御により光変調を行う変調層であり、83a、84aの状態と、83b、84bの状態の2つの状態において、反射光を0値と1値のデジタル変調を行う反射型素子である。 a, 83 b was made by MEMS technology, a modulation layer for performing optical modulation by the deflection control, 83a, and the state of the 84a, 83 b, in the two states 84b state, the reflected light of the 0 value and the value 1 a reflective element which performs digital modulation. このとき、この可動鏡となる部分に凹面鏡構造を形成することにより、図1または図11とほぼ同様の画素プロファイルの変形を行うことができると同時に、従来のマイクロレンズ対向基板では不可能であった、偏向型光変調素子における画素縮小を実現できるので、偏向型光変調素子の高いコントラストを実現できると同時に、 At this time, by forming a concave structure to the portion serving as the movable mirror, and at the same time it is possible to perform the deformation of substantially the same pixel profile as in FIG. 1 or FIG. 11, not possible with conventional microlens counter substrate and, it is possible to realize a pixel reduction in a deflection-type light modulation element, when a high contrast deflection type light modulator can be realized at the same time,
MEMS構造により制限のある画素ピッチの制約を、光軸シフトにより解決し、高解像度の画像表示装置を実現することができる。 Constraints pixel pitch with a limited by MEMS structure, solved by the optical axis shift, it is possible to realize the image display apparatus of high resolution. また、平坦化層は、凹面鏡の焦点距離を小さくできるので効果的である。 Further, the planarization layer is effective since the focal length of the concave mirror can be reduced. また、凹面鏡構造以外にも、平面鏡上にマイクロレンズを構成してもよい。 In addition to the concave mirror structure may constitute a micro-lens on the plane mirror. 【0093】図15に、空間光変調素子に遮光層を用いた場合の構成例となる本発明の第13の実施例を示す。 [0093] FIG. 15 shows a thirteenth embodiment of the present invention having the configuration example in which a light-shielding layer in the spatial light modulator.
図15において、51は上面反射電極を有するバックプレーン、52はマイクロレンズ、53は平坦化層、54 15, 51 backplane having an upper surface reflective electrode, 52 is a micro lens, 53 the planarization layer, 54
は液晶層、55は対向基板であり、91a、91b、9 The liquid crystal layer is 55 is the opposing substrate, 91a, 91b, 9
1c、91dは凹面鏡の周辺に格子状に設けたブラックマトリックス層である。 1c, 91d is a black matrix layer provided in a grid pattern around the concave mirror. . 図示はしていないが、図1と同様に液晶層を挟むITO電極、コンタクトホール等が形成されている。 Shown not but, ITO electrodes sandwiching the liquid crystal layer in the same manner as FIG. 1, a contact hole or the like is formed. このとき、ブラックマトリックス層9 In this case, the black matrix layer 9
1a〜91dは、凹面鏡のエッジ付近の散乱光を低減することができ、コントラストを向上すると同時に、凹面鏡の収差の大きい部分をマスキングすることにより画素サイズをより縮小することができ、より高解像度の画像表示装置を実現できる。 1a~91d can reduce the scattered light near the concave mirror of the edge, at the same time to improve the contrast, it is possible to further reduce the pixel size by masking a large portion of the aberration of the concave mirror, the higher resolution an image display device can be realized. 【0094】なお、図1の反射型ライトバルブは、上記画像表示装置に限定されるものではなく、光通信用の空間型光交換スイッチとして用いてもよいし、また、平面型受光素子や、演算回路、平面型発光素子、マイクロレンズ多段アレイ等を組み合わせることにより、光情報処理回路装置を構成してもよい。 [0094] The reflection type light valve of Figure 1 is not intended to be limited to the above image display device, may be used as the spatial optical exchange switch for optical communication, also or planar type light-receiving device, arithmetic circuits, flat light emitting element, by combining the microlens multistage array, etc., may constitute an optical information processing circuit apparatus. 【0095】 【発明の効果】本発明によると、光軸シフト素子と反射型ライトバルブを用いた高解像度の画像表示装置を実現する場合に、従来の光軸シフト素子を用いた高解像度画像表示装置で必要であった駆動する回路と反射面を有する基板と画素プロファイルを変形するマイクロレンズを有する対向基板との間における高精度の位置合わせを、 [0095] According to the present invention, when realizing a high resolution image display using the optical axis shift element a reflection type light valve, the high-resolution image display using a conventional optical axis shift element the high precision alignment between the opposite substrate having a micro-lens to deform the substrate and the pixel profile with a circuit and a reflective surface for driving which was required in the apparatus,
マイクロレンズを有する対向基板からマイクロレンズをなくしかつ駆動する回路と反射面を有する基板上に反射すると同時に画素プロファイルを変形する光学素子を設けているので、対向基板と回路を有する基板とをアライメントフリーとすることにより、より低コストでより高信頼性であると同時に面内での不均一をより減少させることができる画像表示装置を提供できる。 Since it is provided an optical element which is deformed at the same time pixel profile when reflected on a substrate having a circuit and a reflective surface for eliminating and drives the microlens from a counter substrate having a micro-lens, alignment free of a substrate having a counter substrate and a circuit and by that, it is possible to provide an image display apparatus with the can be more reduced uneven in the plane at the same time in a more reliable at a lower cost. また、従来のマイクロレンズからなる画素プロファイル変形素子を照射光の経路においてスイッチング層の透過よりも先に作用させるかわりに、画素プロファイル変形素子を照射光の経路においてスイッチング層の最初の透過の後に作用させることにより、往路の液晶層に対する作用を無視できる光学素子の設計ができるようになり、この従来のマイクロレンズを照射光の経路においてスイッチング層の透過よりも先に作用させていた画像表示装置よりも、より高解像度でより明るい視認性に優れた画像表示装置を提供することができる。 Further, instead of to act before the transmission of the switching layer in the path of the pixel profile deformation element consisting of conventional microlens irradiation light effect after the first transmission of the switching layer pixel profile deformation element in the path of the irradiation light by, will be able to design the optical elements negligible effect on the forward liquid crystal layer, from the image display apparatus was allowed to act before the transmission of the switching layer the conventional micro lenses in the path of the irradiation light also, it is possible to provide an image display apparatus excellent in brighter visibility at higher resolution.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明による反射型ライトバルブの断面模式図である。 It is a schematic cross-sectional view of the reflection type light valve BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] [Figure 1] present invention. 【図2】 図1に示した反射型ライトバルブの動作概要を説明するための図で、照射光の動作と反射凹面鏡により画素の像が形成される様子を示す図である。 [2] a diagram for explaining an operation outline of the reflection type light valve shown in FIG. 1 is a diagram showing how the image of pixels is formed by operating the reflection concave mirror of the irradiation light. 【図3】 画素への入射時の最大角θinと出射時の最大角θoutとの関係を示す図である。 3 is a diagram showing the relationship between the maximum angle θout during emission maximum angle θin at injection into the pixel. 【図4】 反射型ライトバルブにより出射される画素プロファイルを変形させ、画素数を増大させる動作を説明するための図である。 [4] deforming the pixel profiles emitted by the reflection type light valve is a diagram for explaining an operation of increasing the number of pixels. 【図5】 反射型ライトバルブにより反射凹面鏡から出射する縮小画素を、スクリーンに時分割で投射する動作を説明するための図である。 [5] The reduced pixel emitted from the reflective concave mirror by reflecting light valve, which is a diagram for explaining the operation for projecting in a time division on the screen. 【図6】 本発明が適用された高精細プロジェクタの一例を説明するための全体構成図である。 6 is an overall configuration diagram for explaining an example of a high-definition projector to which the present invention is applied. 【図7】 CTFを説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the CTF. 【図8】 埋め込み層の屈折率を変化させた場合の画素縮小の評価値を示す図である。 8 is a graph showing evaluation values ​​of pixels reduced in the case of changing the refractive index of the buried layer. 【図9】 凹面鏡の曲率を変化させた場合の画素縮小の評価値である縮小率を示す図である。 9 is a diagram showing a reduction ratio which is an evaluation value of the reduction of the pixel when changing the curvature of the concave mirror. 【図10】 凹面鏡の曲率を変化させた場合の画素縮小の評価値であるCTFを示す図である。 10 is a diagram showing the CTF is an evaluation value of a pixel reduction in the case of varying the curvature of the concave mirror. 【図11】 マイクロレンズと鏡面が一体となった場合の実施例を示す図である。 [11] microlens and specular is a diagram showing an embodiment in which an integrated manner. 【図12】 マイクロレンズと鏡面が一体となった場合の他の実施例を示す図である。 [12] microlens and specular is a diagram showing another embodiment in which an integrated manner. 【図13】 マイクロプリズムと鏡面が一体となった場合の他の実施例を示す図である。 [13] microprisms and specular is a diagram showing another embodiment in which an integrated manner. 【図14】 変調層と凹鏡面が一体となった場合の実施例を示す図である。 [14] modulation layer and the concave mirror surface is a diagram showing an embodiment in which an integrated manner. 【図15】 空間光変調素子に遮光層を用いた場合の構成例となる本発明の実施例を示す図である。 15 is a diagram showing an embodiment of the present invention which is a configuration example in which a light-shielding layer in the spatial light modulator. 【図16】 特開平9−54554号公報に記載の表示装置の一例を説明するための図である。 16 is a diagram for explaining an example of a display device disclosed in JP-A-9-54554. 【図17】 図16に示した表示装置を用いない場合の輝度状態を示す図である。 17 is a diagram showing a luminance state of a case of not using the display device shown in FIG. 16. 【図18】 図16に示した表示装置を用いた場合の輝度状態を示す図である。 18 is a diagram showing the luminance state in the case of using the display device shown in FIG. 16. 【図19】 特開平11−258585号公報に記載された表示装置の一例を示す図である。 19 is a diagram showing an example of the a display device described in JP-A-11-258585. 【図20】 特開平9−90310号公報に記載された表示装置の一例を示す図である。 20 is a diagram showing an example of the a display device described in JP-A-9-90310. 【図21】 特開平09−90310号公報に記載の反射型液晶装置の一例を説明するため断面構成図である。 21 is a cross-sectional configuration diagram for explaining one example of the reflection type liquid crystal device disclosed in JP-A-09-90310. 【符号の説明】 1…反射凹面構造、2…埋め込み層、3…平坦化層、4 [Reference Numerals] 1 ... reflective concave structure, 2 ... buried layer, 3 ... planarization layer, 4
…液晶層、5…対向基板、6…反射電極、7,8…透明電極、9…スルーホール充填部材、10…入射光束、1 ... liquid crystal layer, 5 ... counter substrate, 6 ... reflective electrode, 7,8 ... transparent electrode, 9 ... through hole filling member, 10 ... incident light beam 1
1…焦点付近、12…縮小画素、21…空間光変調素子、22,23…ピエゾ素子、24…治具、31…白色光源、32…均一化光学素子、33…色分離装置、34 1 ... vicinity of the focal point, 12 ... reduced pixel, 21 ... spatial light modulator, 22, 23 ... piezoelectric element, 24 ... jig, 31 ... white light source, 32 ... uniformizing optics, 33 ... color separation system, 34
…反射型液晶ライトバルブ、35…偏光ビームスプリッター、36…投射レンズ、37…スクリーン、41…画素、51…バックプレーン、52…マイクロレンズ、5 ... reflective liquid crystal light valves, 35 ... polarizing beam splitter, 36 ... projection lens 37 ... screen, 41 ... pixels, 51 ... backplane, 52 ... microlenses 5
3…平坦化層、54…液晶層、55…対向基板、61… 3 ... planarization layer, 54 ... liquid crystal layer, 55 ... counter substrate 61 ...
マイクロレンズ下部層、62…マイクロレンズ、71… Microlens lower layer, 62 ... microlens, 71 ...
マイクロレンズ、81…バックプレーン、82…ひんじピラー、83a,83b…凹面鏡可動部、84a,84 Microlenses 81 ... backplane, 82 ... hinge pillar, 83a, 83 b ... concave mirror moving unit, 84a, 84
b…凹面鏡の平坦化層、91a,91b,91c,91 b ... planarization layer of the concave mirror, 91a, 91b, 91c, 91
d…ブラックマトリックス層。 d ... black matrix layer.

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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 光を放出する光源と、該光源からの光を整形して照射光とする照射光学素子と、入射した前記照射光を光変調するとともに該照射光を反射して出射せしめる略同一の平面上に配列された複数の光変調素子と、 A light source emitting Patent Claims 1 light, and illumination optics for the illumination light to shape the light from the light source, the 該照 Shako with optical modulation of the incident the irradiation light a plurality of optical modulation elements arranged on substantially the same plane allowed to reflected and emitted,
    該複数の光変調素子から出射された出射光の光路を空間座標的に変調させる光路変調素子とを有する反射型空間光変調装置において、前記光変調素子が、該光変調素子ごとに照射光を反射するとともに該反射により出射された出射光の光束プロファイルを変形させる反射型光束プロファイル変形素子を有していることを特徴とする反射型空間光変調装置。 In the reflection type spatial light modulator having an optical path modulation element to the optical path of light emitted from the plurality of light modulator elements spatial coordinates to modulated, the light modulation element, the illumination light for each light-modulating elements reflective spatial light modulating device, characterized in that a reflective light beam profile deformation elements for deforming the light beam profile of the light emitted by the reflection as well as reflective. 【請求項2】 前記反射型光束プロファイル変形素子が、凹形状を有する鏡面を有する光学素子であることを特徴とする請求項1に記載の反射型空間光変調装置。 Wherein said reflective optical beam profile deformation element, the reflective spatial light modulating device according to claim 1, characterized in that an optical element having a mirror surface having a concave shape. 【請求項3】 前記反射型光束プロファイル変形素子が、曲面を有する凹形状の鏡面を有する光学素子であることを特徴とする請求項1に記載の反射型空間光変調装置。 Wherein the reflective optical beam profile deformation element, the reflective spatial light modulating device according to claim 1, characterized in that an optical element having a concave mirror surface having a curved surface. 【請求項4】 前記反射型光束プロファイル変形素子の前記凹形状の鏡面の入出射側に、屈折率nが1.6以上の透明部材でかつ前記鏡面に埋め込まれる形状となる埋め込み部材を有することを特徴とする請求項1又は2又は3に記載の反射型空間光変調装置。 Wherein the incident and exit side of said concave mirror surface of the reflection type beam profile deformation element, the refractive index n has an embedded member a shape that is embedded in a and the mirror surface 1.6 or more transparent members reflective spatial light modulating device according to claim 1 or 2 or 3, characterized in. 【請求項5】 前記反射光束プロファイル変形素子の前記曲面を有する凹形状の鏡面の口径をdとし、前記凹形状の鏡面の平均曲率をrとしたときに、2.2/(m/ 5. and the concave mirror aperture having a curved surface of the reflected light beam profile deformation element d, the mean curvature of the concave mirror when the r, 2.2 / (m /
    2)<r/d<17.9/(m/2)(ただし、mは光路変調素子の変調ステップ数)であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 2) <r / d <17.9 / (m / 2) (however, m is reflective spatial according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the modulation step number) of the optical path modulator element optical modulation device. 【請求項6】 前記反射光束プロファイル変形素子の前記曲面を有する凹形状の鏡面のF値をFr値としたときに、1.1/(m/2)<n×Fr<8.9/(m/2) 6. A F value of the concave mirror having the curved surface of the reflected light beam profile deformation element when the Fr value, 1.1 / (m / 2) <n × Fr <8.9 / ( m / 2)
    (ただし、nは埋め込み部材の屈折率、mは光路変調素子の変調ステップ数)であることを特徴とする請求項1 (Where, n is buried refractive index of the member, m is the number of modulation steps optical path modulation element) claims, characterized in that one
    乃至5のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 To reflective spatial light modulating device according to any one of 5. 【請求項7】 前記反射光束プロファイル変形素子の前記曲面を有する凹形状の鏡面のF値をFr値とし、前記空間光変調素子へ入射する前記照射光のF値をFi値としたときに、0.27/(m/2)<n×(Fr/F 7. The concave shape of the F value of the mirror surface with the curved surface of the reflected light beam profile deformation element and Fr value, when the F value of the illumination light incident to the spatial light modulator was Fi values, 0.27 / (m / 2) <n × (Fr / F
    i)<2.2/(m/2)(ただし、nは埋め込み部材の屈折率、mは光路変調素子の変調ステップ数)であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 i) <2.2 / (m / 2) (where, n is buried refractive index of the member, m is according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a modulation step number) of the optical path modulator element reflective spatial light modulating device. 【請求項8】 前記反射型光束プロファイル変形素子が、鏡面とマイクロレンズとが一体化された光学素子を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 Wherein said reflective optical beam profile deformation element, the reflective spatial light modulating device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it has an optical element in which the mirror surface and a microlens integrated . 【請求項9】 前記反射型光束プロファイル変形素子のマイクロレンズが、曲面を有するマイクロレンズであることを特徴とする請求項8に記載の反射型空間光変調装置。 9. microlens of the reflective light beam profile deformation element, the reflection type spatial light modulator according to claim 8, characterized in that the micro-lens having a curved surface. 【請求項10】 前記反射型光束プロファイル変形素子の前記マイクロレンズが、屈折率分布部材を有するマイクロレンズを有することを特徴とする請求項8に記載の反射型空間光変調装置。 Wherein said the micro-lens of the reflective light beam profile deformation element, the reflection type spatial light modulator according to claim 8, characterized in that it comprises a micro-lens having a refractive index distribution member. 【請求項11】 前記反射型光束プロファイル変形素子が、鏡面とマイクロプリズムとが一体化された光学素子であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 Wherein said reflective optical beam profile deformation element, the reflective spatial light modulating device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the mirror surface and the micro prism is an optical element which is integrated . 【請求項12】 前記反射型光束プロファイル変形素子の前記マイクロレンズまたは前記マイクロプリズムが、 12. The method of claim 11, wherein the microlenses or the microprisms of the reflective light beam profile deformation element,
    回折格子を有することを特徴とする請求項4又は9に記載の反射型空間光変調装置。 Reflective spatial light modulating device according to claim 4 or 9, wherein a diffraction grating. 【請求項13】 前記光変調素子が、透過率変化または偏向角変化により光を変調する光変調層を有し、前記光変調層に対して照射光の入射方向と反対側に前記反射型光束プロファイル変形素子を有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 Wherein said optical modulator has a light modulation layer for modulating light by transmittance change or the deflection angle changes, the reflective light beam on the side opposite to the incident direction of the illumination light to the light modulating layer reflective spatial light modulating device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it has a profile deformation element. 【請求項14】 前記反射型光束プロファイル変形素子と前記光変調層との間に、平坦化層を有することを特徴とする請求項13に記載の反射型空間光変調装置。 14. between the light modulating layer and the reflective light beam profile deformation element, the reflection type spatial light modulator according to claim 13, characterized in that it comprises a planarization layer. 【請求項15】 前記反射型光束プロファイル変形素子の前記平坦化層と前記光変調層との間に導電層を有することを特徴とする請求項14に記載の反射型空間光変調装置。 15. The reflective spatial light modulating device according to claim 14, characterized in that a conductive layer between the planarization layer and the light modulating layer of the reflective light beam profile deformation element. 【請求項16】 前記光変調素子が、透過率変化または偏向角変化により光を変調する光変調層を有し、前記反射型光束プロファイル変形素子が前記光変調層と一体化されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 16. The light modulator, the transmittance change or deflection angle variation has a light modulation layer for modulating light, said reflective optical beam profile deformation element is integral with said light modulation layer reflective spatial light modulating device according to any one of claims 1 to 12, wherein. 【請求項17】 前記光変調素子が、開口を有する遮光層を有することを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 17. The light modulator, the reflection type spatial light modulator according to any one of claims 1 to 15, wherein a light shielding layer having openings. 【請求項18】 前記光変調素子から出射された出射光の光束プロファイルの半値全幅が元の前記光変調素子のピッチよりも小さくかつ前記光変調素子の光変調層の位置とは異なる位置の出射光を結像する結像レンズを有することを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 Out of a position different from the 18. The position of the light modulating layer of small and the light modulation element than the pitch of the full width at half maximum original of the light modulator of the light flux profile of the light light emitted from the modulating device reflective spatial light modulating device according to any one of claims 1 to 17, characterized in that it has an imaging lens for forming an Shako. 【請求項19】 前記光変調素子から出射された出射光の光束プロファイルの半値全幅が元の前記光変調素子のピッチよりも小さくかつ前記光変調素子の光変調層の位置とは異なる位置の出射光の虚像を形成する虚像形成レンズを有することを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載の反射型空間光変調装置。 Out of a position different from the 19. The position of the light modulating layer of small and the light modulation element than the pitch of the full width at half maximum original of the light modulator of the light flux profile of the light light emitted from the modulating device reflective spatial light modulating device according to any one of claims 1 to 17, characterized in that it has a virtual image formation lens for forming a virtual image of Shako.
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