JP2004361821A - 空間光変調装置及びプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】入射光を効率良く偏向させて使用することができる空間光変調装置、及び明るく高コントラストな投写像を得られるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】複数のマイクロプリズム素子２１１を配列したマイクロプリズムアレイ２１０と、複数の開口部２０３ａとを有し、開口部２０３ａは基準中心位置Ｃ２と開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ３とが対応するように配置され、マイクロプリズム素子２１１は、基準平面２０２ａに対して略平行な平面からなる平坦面Ｓ１と、平坦面Ｓ１の周辺に設けられ基準平面２０２ａに対して所定角度をなす平面からなる傾斜面Ｓ２とを有し、平坦面Ｓ１は、基準平面２０２ａに対して略垂直な方向に進行する入射光を開口部２０３ａの方向に透過し、傾斜面Ｓ２は、基準平面２０２ａに対して略垂直な方向に進行する入射光を屈折作用により開口部２０３ａの方向に偏向する。
【選択図】 図４
【解決手段】複数のマイクロプリズム素子２１１を配列したマイクロプリズムアレイ２１０と、複数の開口部２０３ａとを有し、開口部２０３ａは基準中心位置Ｃ２と開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ３とが対応するように配置され、マイクロプリズム素子２１１は、基準平面２０２ａに対して略平行な平面からなる平坦面Ｓ１と、平坦面Ｓ１の周辺に設けられ基準平面２０２ａに対して所定角度をなす平面からなる傾斜面Ｓ２とを有し、平坦面Ｓ１は、基準平面２０２ａに対して略垂直な方向に進行する入射光を開口部２０３ａの方向に透過し、傾斜面Ｓ２は、基準平面２０２ａに対して略垂直な方向に進行する入射光を屈折作用により開口部２０３ａの方向に偏向する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間光変調装置及びプロジェクタ、特に液晶型の空間光変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空間光変調装置、特に液晶型の空間光変調装置では、画像表示領域内に、データ線、走査線、容量線等の各種配線や、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と称す）、薄膜ダイオード等の各種電子素子が形成されている。このため、各画素において、実際に表示に寄与する光が透過又は反射する領域は、各種配線や電子素子等の存在により限定される。ここで、各画素の開口率は、各画素について、全領域に対する、実際に表示に寄与する光が透過又は反射する領域（即ち、各画素の開口領域）の比率である。そして、各画素の開口率は、例えば７０％程度である。そして、空間光変調装置に入射した全光量のうち、有効に変調されるのは、各画素の開口率に応じた光量である。
【０００３】
そこで従来は、各画素に対応する複数のマイクロレンズ素子を有するマイクロレンズアレイを対向基板に形成することが行われている。マイクロレンズ素子は、各画素において、開口領域の周辺の上述の配線等が存在している非開口領域に向かって進行する光を、各画素単位で集光する機能を有する。マイクロレンズ素子で集光された光は、空間光変調装置の液晶層を透過するときに、各画素の開口領域内に導かれる。空間光変調装置にマイクロレンズアレイを利用することは、例えば、本出願人により、すでに提案されている（例えば、特願２００２−１７１８９２）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタにおいて、空間光変調装置は、変調された光を投写するための投写光学系と共に使用される。投写光学系は、その開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ。以下、「ＮＡ」という。）に応じた入射角度の光のみを透過させる。また、マイクロレンズアレイのマイクロレンズ素子は、集光作用によって、所定のＮＡの光を射出する。開口領域に入射した光は、例えば液晶部で画像信号に応じて変調された後、略入射時と同じ所定のＮＡの光として射出する。投写光学系には、空間光変調装置からの所定のＮＡの光が入射する。
【０００５】
従来のマイクロレンズアレイには、主に球面形状のマイクロレンズ素子を用いる。マイクロレンズ素子が球面形状である場合、マイクロレンズ素子の集光作用により、入射光を開口領域に入射させることができる。しかし、マイクロレンズ素子の集光作用により、マイクロレンズ素子からの光において、光軸に対して角度をもった光の割合が増加してしまう。このため、球面形状のマイクロレンズ素子を用いると、空間光変調装置からの光の射出側のＮＡが投写光学系の入射側のＮＡよりも大きくなることにより、空間光変調装置からの光が投写光学系でけられてしまう場合がある。
【０００６】
このように、マイクロレンズアレイを用いる空間光変調装置では、光源部からの光を開口領域に効率的に導いた場合でも、変調光が投写光学系でけられてしまい光量を損失してしまうという問題を生ずることがある。光量損失の問題は、マイクロレンズアレイで集光させる光のＮＡが大きい場合、及び投写光学系のＮＡを小さくする場合に投写光学系でけられる光量が多くなるためさらに顕著となる。
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、入射光を効率良く偏向させて使用することができる空間光変調装置、及び明るく高コントラストな投写像を得られるプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、所定領域を有する基準平面上に、複数のマイクロプリズム素子を略直交する格子状に配列したマイクロプリズムアレイと、前記マイクロプリズム素子の位置に対応して設けられている複数の開口部を有し、前記マイクロプリズムアレイからの光を画像信号に応じて変調する変調部と、を有し、前記マイクロプリズム素子が設けられている領域の略中心位置を基準中心位置とするとき、前記開口部は、前記基準中心位置と、前記開口部の領域の略中心位置とが対応するように配置され、前記マイクロプリズム素子は、前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上近傍に設けられ前記基準平面に対して略平行な平面からなる平坦面と、前記平坦面の周辺に設けられ前記基準平面に対して所定角度をなす平面からなる傾斜面と、を有し、前記平坦面は、前記基準平面に対して略垂直な方向に進行する入射光を、前記開口部の方向に透過し、前記傾斜面は、前記基準平面に対して略垂直な方向に進行する入射光を、屈折作用により、前記開口部の方向に偏向することを特徴とする空間光変調装置を提供することができる。
【０００９】
空間光変調装置への入射光は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光の成分が大きい。このため、光軸の方向に略平行な方向に進行する光をより多く開口部に照射させることにより、光利用効率は向上する。また、上述のように、空間光変調装置からの射出光のＮＡが投写光学系のＮＡより大きくなると、投写光学系でけられる光の光量が増加する。このため、空間光変調装置からの射出光のＮＡが大きくなることを防止できるため、高い光利用効率を得られる。本発明の空間光変調装置のマイクロプリズム素子は、基準平面に対して略平行な平坦面と、平坦面の周辺に傾斜面とを有する。平坦面は、基準中心位置を通過する基準平面の垂線上近傍に設けられ、基準平面に略平行な平面である。平坦面は、基準平面に対して略垂直な方向に進行する光を、集光することなく開口部の方向にそのまま透過することができる。空間光変調装置を光軸に対して略垂直に配置すると、平坦面は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を、開口部に入射させることができる。傾斜面は、平坦面の周辺に設けられ、基準平面に対して所定角度をなす平面である。傾斜面は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を開口部の方向に偏向することができる。このようにして、マイクロプリズム素子は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く開口部に入射させる。また、平坦面と傾斜面とはいずれも平面であることから、平坦面及び傾斜面は、開口部に入射させる入射光について、屈折作用による焦点を形成しない。このように、入射光をレンズ作用により集光させないため、空間光変調装置の射出光のＮＡが大きくなることを防止できる。従って、変調光のＮＡが投写光学系の入射側のＮＡより大きくなることを防止し、さらに変調光が投写光学系でけられることを低減できる。このように、光源部からの光を開口領域に効率的に導いて、かつ、投写光学系でけられないようにすることができる。これにより、入射光を効率良く偏向させて使用できる空間光変調装置を得られる。空間光変調装置としては、液晶型の空間光変調装置を用いることができる。このとき、液晶の特性として、光を開口部に対してより垂直に近い方向から入射させるほど、投写像のコントラストは高くなる。本発明では、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を平坦面から開口部にそのまま入射させることにより、高コントラストな投写像を得られる。さらに、本発明の空間光変調装置のマイクロプリズム素子は、入射光を極端に集光させないため、液晶や配向膜等の劣化、ひいては空間光変調装置の劣化を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロプリズム素子は、前記平坦面が前記傾斜面に対して前記入射光の入射側に設けられた凸型の形状を有することが望ましい。平坦面が傾斜面に対して入射光の入射側に設けられた凸型の形状とすることにより、基準平面に対して略垂直な方向に進行する光を集光することなく、開口部の方向に透過することができる。このため、投写光学系でけられる光量を低減することができる。また、マイクロプリズム素子は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く開口部に入射させることができる。これにより、入射光を効率良く偏向させて使用することができる空間光変調装置を得られる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロプリズム素子は、前記平坦面が前記傾斜面に対して前記入射光の射出側に設けられた凹型の形状を有することが望ましい。平坦面が傾斜面に対して入射光の射出側に設けられた凹型の形状とすることにより、基準平面に対して略垂直な方向に進行する光を集光することなく、開口部の方向に透過することができる。このため、投写光学系でけられる光量を低減することができる。また、マイクロプリズム素子は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く開口部に入射させることができる。さらに、開口部により近い位置にマイクロプリズム素子の平坦面を設けることとなるため、光軸の方向に略平行な方向以外の方向に進行する光についても、入射角度に依存する拡散（発散）を低減することができる。このため、マイクロプリズム素子は、入射光を効率良く開口部に入射させることができる。これにより、入射光を効率良く使用できる空間光変調装置を得られる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、前記傾斜面が、前記基準平面に対してなす前記所定角度は、０°より大きく、かつ６０°以下であることが望ましい。これにより、入射光を効率良く偏向させて使用することができ、かつ、投写像のコントラスト比を少なくとも４００：１にできる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロミラー素子の前記平坦面の面積は、前記開口部の領域の面積より小さいか、又は略同一であることが望ましい。平坦面の面積を、開口部の領域の面積より小さいか、又は略同一とすることにより、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面を透過した光をそのまま開口部に入射させることができる。これにより、入射光を効率良く利用できる空間光変調装置を得られる。なお、「開口部の領域の面積より小さいか、又は略同一」とは、開口部の領域の面積より若干大きいものも含む。平坦面の面積が開口部の領域の面積より大きい場合でも平坦面を透過した入射光を効率良く開口部に入射できる構成であれば、入射光を効率良く利用することができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロミラー素子の前記傾斜面は、前記基準平面に略平行な底面と前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上に頂点とを有する多角錐形状の側面部分であることが望ましい。多角錐形状は、基準平面に略平行な底面と、基準中心位置を通過する基準平面の垂線上に頂点とを有する。この多角錐形状を、基準平面に対して略平行な平面で切断することにより、マイクロプリズム素子の平坦面を得ることができる。また、傾斜面は、多角錐形状の側面部分によって得ることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロミラー素子の前記傾斜面は、前記基準平面に略平行な底面と前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上に頂点とを有する円錐形状の側面部分であることが望ましい。円錐形状は、基準平面に略平行な底面と基準中心位置を通過する基準平面の垂線上に頂点とを有する。この円錐形状を、基準平面に対して略平行な平面で切断することにより、マイクロプリズム素子の平坦面を得ることができる。また、傾斜面は、円錐形状の側面部分によって得ることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、前記平坦面の形状と、前記開口部の領域の形状とは、略相似することが望ましい。マイクロプリズム素子の平坦面の形状を、開口部の領域の形状に略相似なものとすることにより、平坦面を透過した光を開口部領域の略全体に照射させることとなる。これにより、平坦面を透過した光を効率良く開口部に入射させることができる。
【００１７】
さらに、本発明によれば、第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給する光源部と、前記光源部から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離する色分離光学系と、前記第１色光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置と、前記第１色光用空間光変調装置、前記第２色光用空間光変調装置、及び前記第３色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とを合成する色合成光学系と、前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写光学系と、を有し、前記第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とは、上記の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【００１８】
本発明は上述の空間光変調装置を用いているため、光源部からの光を効率良く利用し、また、投写像を高コントラストにすることができる。さらに、変調光のＮＡが投写光学系の入射側のＮＡより大きくなることを防止できるため、変調光が投写光学系でけられることを低減できる。これにより、光を効率良く利用でき、明るく高コントラストな投写像のプロジェクタを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を説明する。次に、図２以降を参照して、本実施形態の特徴的な構成を説明する。図１において、光源部である超高圧水銀ランプ１０１は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第２色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。インテグレータ１０４は、超高圧水銀ランプ１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
【００２０】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ／２位相差板１２３Ｒ、硝子板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。液晶パネル１２０Ｒの詳細な構成については後述する。λ／２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性の硝子板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ／２位相差板１２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００２１】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、硝子板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２２Ｒから射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２２】
次に、Ｇ光について説明する。Ｇ光とＢ光とは、Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射されることにより、光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。液晶パネル１２０Ｇの詳細に関しては後述する。
【００２３】
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｇに入射する。液晶パネル１２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２４】
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、第３色光であるＢ光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
【００２５】
なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ／２位相差板１２３Ｂ、硝子板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、硝子板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０１から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００２７】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｒ光とＧ光とを透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｂ光とＧ光とを透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写光学系１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投写する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００２８】
なお、上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｓ偏光光となるように設定される。また、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム１１２において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過するＧ光をｐ偏光光としている。
【００２９】
次に、図２を用いて液晶パネルの詳細について説明する。図１で説明したプロジェクタ１００では、３つの液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを備えている。これら３つの液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本的構成は同一である。このため、液晶パネル１２０Ｒを代表例にして以後の説明を行う。
【００３０】
図２は、液晶パネル１２０Ｒの斜視断面を示す。超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光は、図２の上側から液晶パネル１２０Ｒに入射し（入射光Ｌｉｎ）、下側からスクリーン１１６の方向へ射出する（射出光Ｌｏｕｔ）。防塵硝子である入射側防塵硝子２００の内側には、接着層２０１を介してカバー硝子２０２が固着されている。カバー硝子２０２の射出側には、遮光のためのブラックマトリクス形成層２０３が設けられている。ブラックマトリクス形成層２０３には、開口部２０３ａとブラックマトリクス部２０３ｂとが設けられている。さらに、対向基板２０４には対向電極が形成されている。
【００３１】
また、射出側防塵硝子２０８の内側には、接着層２０７を介してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や透明電極２０６ａ等を有するＴＦＴ基板２０６が形成されている。そして、対向基板２０４とＴＦＴ基板２０６とを対向させて、入射側防塵硝子２００と射出側防塵硝子２０８とを貼り合わせる。対向基板２０４とＴＦＴ基板２０６との間には、画像表示のための液晶層２０５が封入されている。
【００３２】
入射側防塵硝子２００には、複数のマイクロプリズム素子２１１からなるマイクロプリズムアレイ２１０が形成されている。マイクロプリズムアレイ２１０の構成及び作用の詳細については後述する。なお、図１で示した構成では、第１偏光板１２１Ｒ、第２偏光板１２２Ｒを、液晶パネル１２０Ｒに対して別体に設けている。しかし、これに代えて、入射側防塵硝子２００と対向基板２０４との間、射出側防塵硝子２０８とＴＦＴ基板２０６との間などにも偏光板を設けることもできる。さらに、マイクロプリズムアレイ２１０は、第１偏光板１２１Ｒに形成してもよい。
【００３３】
図３は、液晶パネル１２０Ｒの断面構成を示す。マイクロプリズム素子２１１は、カバー硝子２０２の所定面２０２ａ上に、接着層２０１を介して設けられている。ブラックマトリクス形成層２０３は、開口部２０３ａとブラックマトリクス部２０３ｂとが設けられている。開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子２１１の位置に対応して設けられている。開口部２０３ａは、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光を通過させる。開口部２０３ａを透過するＲ光は、対向基板２０４と、液晶層２０５と、ＴＦＴ基板２０６とを透過する。そして、Ｒ光は、液晶層２０５において、画像信号に応じて偏光成分が変調される。このように、投写像の画素を形成するのは、開口部２０３ａと、液晶層２０５と、ＴＦＴ基板２０６とを透過して変調を受けた光である。換言すると、開口部２０３ａと、液晶層２０５と、ＴＦＴ基板２０６とは、入射光Ｌｉｎを画像信号に応じて変調する変調部を構成する。
【００３４】
図４（ａ）に、液晶パネル１２０Ｒの断面構成の一部と、図４（ｂ）に、液晶表示パネル１２０Ｒの入射光Ｌｉｎ側から目視した様子とを示す。マイクロプリズム素子２１１は、平坦面Ｓ１と、傾斜面Ｓ２と、平面Ｓ３とを有する。平坦面Ｓ１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。傾斜面Ｓ２は、平坦面Ｓ１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ１をなしている。平面Ｓ３は、接着層２０１に接している。平面Ｓ３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ２とすると、平坦面Ｓ１は、基準中心位置Ｃ２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。図４（ａ）、（ｂ）に示すマイクロプリズム素子２１１は、平坦面Ｓ１の領域の略中心位置が所定面２０２ａの垂線Ａ上に位置している。マイクロプリズム素子２１１は、平面Ｓ３を底面とし、所定面２０２ａの垂線Ａ上に頂点Ｃ１を有する四角錐を、平坦面Ｓ１において切断した形状を有する。傾斜面Ｓ２は、平坦面Ｓ１で切断された四角錐形状の側面部分である。従って、マイクロプリズム素子２１１は、図４（ｂ）に示すように、正方形形状の平坦面Ｓ１と４つの傾斜面Ｓ２とを有している。また、マイクロプリズム素子２１１は、平坦面Ｓ１が、傾斜面Ｓ２に対して入射光Ｌｉｎの入射側に設けられた凸型の形状を有する。なお、マイクロプリズム素子２１１は、入射側防塵硝子２００の屈折率より大きい屈折率の材質から形成されている。
【００３５】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子２１１の基準中心位置Ｃ２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ３とが対応するように配置されている。図４（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ２を一辺とする正方形形状を有する。マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１は、辺Ｗ１を一辺とする正方形形状を有する。このように、平坦面Ｓ１と開口部２０３ａの領域とは、略相似形状をなしている。また、辺Ｗ１が辺Ｗ２より小さいため、平坦部Ｓ１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。
【００３６】
図５を用いて、入射光Ｌｉｎが開口部２０３ａに入射する様子について説明する。図５（ａ）は、本実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１が入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに入射させる様子を示す。また、図５（ｂ）は、従来のマイクロレンズ素子が入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに入射させる様子を示す。液晶パネル１２０Ｒへの入射光Ｌｉｎは、光軸の方向に略平行な方向に進行する光の成分が大きい。このため、図５（ａ）、（ｂ）には、光軸の方向に沿う方向に進行する光について図示している。図５（ｂ）に示すマイクロレンズアレイ５１０は、各画素に対応する複数のマイクロレンズ素子５１１を有している。マイクロレンズ素子５１１は、入射光Ｌｉｎの入射側に、略球面形状の面を有する。各画素において入射光Ｌｉｎは、マイクロレンズ素子５１１の集光作用により開口部２０３ａに集光される。しかし、マイクロレンズ素子５１１は、その集光作用によって、光軸に対して角度を有する光の割合を増加させてしまう。光軸に対して角度を有する光が増加すると、液晶パネル１２０Ｒからの変調光のＮＡが、投写光学系１１４（図１参照）の入射側のＮＡよりも大きくなる場合がある。変調光のＮＡが投写光学系１１４の入射側のＮＡよりも大きくなると、変調光が投写光学系１１４でけられてしまい光量を損失してしまうという問題を生じる。大口径のレンズは高価であること、プロジェクタの小型化の要請等から、投写光学系１１４のＮＡは小さく抑えられる傾向にある。光量損失の問題は、マイクロレンズアレイ５１０で集光させる光のＮＡが大きい場合のみならず、投写光学系１１４のＮＡを小さく抑える場合にも、投写光学系１１４でけられる光量が多くなるためさらに顕著となる。
【００３７】
従来、光効率向上のために非球面形状の面を有するマイクロレンズ素子を用いたマイクロレンズアレイも知られている。非球面形状の面とは、例えば、楕円形状の面等である。非球面形状の面を有するマイクロレンズ素子を使用することにより、球面形状の面を有するマイクロレンズ素子を使用する場合に比較して、光利用効率を向上させることができる。しかし、非球面形状の面を有するマイクロレンズ素子は、一般的に製造が容易でなく、高コストであるという問題がある。
【００３８】
図５（ａ）に、本発明の空間光変調装置である液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１が入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに入射させる様子を示す。マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１は、所定面２０２ａに対して略垂直な方向に進行する入射光Ｌｉｎを、開口部２０３ａの方向に透過する。液晶パネル１２０Ｒは光軸に対して略垂直に配置されているため、平坦面Ｓ１は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を開口部２０３ａに入射させることができる。また、光軸の方向に略平行な方向に進行し傾斜面Ｓ２に入射した光は、屈折作用により、開口部２０３ａの方向に偏向される。このため、傾斜面Ｓ２は、入射光Ｌｉｎのうち光軸の方向に略平行な方向に進行する光を、開口部２０３ａに入射させることができる。このようにして、マイクロプリズム素子２１１は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く偏向させ、開口部２０３ａに入射させることができる。
【００３９】
さらに、マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１と傾斜面Ｓ２とは、いずれも平面である。平坦面Ｓ１は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を、進行する方向を変化させることなくそのまま透過させる。また、平坦面Ｓ１と傾斜面Ｓ２とは、光軸の方向に略平行な方向に進行する光に限らず開口部２０３ａに入射させる入射光Ｌｉｎについて、屈折作用による焦点を形成しない。このように、マイクロプリズム素子２１１において入射光Ｌｉｎを極端に集光させないため、液晶パネル１２０Ｒの射出光ＬｏｕｔのＮＡが大きくなることを防止できる。従って、変調光のＮＡを投写光学系１１４の入射側のＮＡと略同じとすること、又は入射側のＮＡより小さくすることが容易となり、変調光が投写光学系１１４でけられることを低減できる。このように、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く偏向させて使用することができるという効果を奏する。特に、投写光学系１１４のＮＡが小さい（Ｆナンバーが大きい）場合に、変調光を効率良く利用することができる。
【００４０】
図６は、開口部２０３ａへの光の入射角度と、投写像のコントラスト比との関係を示す。液晶の特性により、投写像のコントラスト比は、入射角度が小さいほど高くなる。従って、光を開口部２０３ａに対してより垂直に近い方向から入射させるほど、コントラスト比を高くすることができる。液晶パネル１２０Ｒは、マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１により、垂直入射に近い入射光Ｌｉｎを角度変化させず利用することができる。このため、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を平坦面Ｓ１から開口部２０３ａに入射させることにより、高コントラストな投写像を得られるという効果を奏する。
【００４１】
図５（ａ）に戻って、マイクロプリズム素子２１１は、図５（ｂ）に示す従来のマイクロレンズ素子５１１と比較すると、入射光ＬｉｎがＴＦＴ基板２０６（図３参照）等の付近において極端に集光されていないことがわかる。このように、マイクロプリズム素子２１１は入射光Ｌ１について屈折作用による焦点の形成を行わないため、開口部２０３ａにおいて入射光Ｌ１を均一に照射することができる。開口部２０３において入射光Ｌ１を均一に照射させることにより局所的なエネルギー集中を低減し、液晶層２０５や配向膜等の劣化を低減することができる。これにより、液晶パネル１２０Ｒの劣化を低減することができる。
【００４２】
一般に、ホームシアターでプロジェクタを使用する場合、最低必要なコントラスト比は４００：１といわれている。傾斜面Ｓ２と所定面２０２ａとがなす角度θ１が大きくなるに従い、投写光学系１１４からの投写像のコントラストは低下する。このため、傾斜面Ｓ２が所定面２０２ａに対してなす角度θ１を０°より大きく、かつ６０°以下とすることにより、コントラスト比を４００：１以上にすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く偏向させて使用することができ、かつ、投写像のコントラスト比を少なくとも４００：１にできるという効果を奏する。
【００４３】
図４に戻って、平坦面Ｓ１の面積と開口部２０３ａの領域の面積とについて説明する。上述のように、平坦面Ｓ１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。平坦面Ｓ１の面積を開口部２０３ａの領域の面積より小さくすると、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く利用することができるという効果を奏する。なお、平坦面Ｓ１の面積を開口部２０３ａの領域の面積より小さくするのみならず、平坦面Ｓ１の面積と開口部２０３ａの領域の面積とを略同一としても良い。さらに、平坦面Ｓ１の面積を、開口部２０３ａの領域の面積より若干大きいものとしても良い。平坦面Ｓ１の面積と開口部２０３ａの領域の面積と略同一、又は平坦面Ｓ１の面積Ｓ１が開口部２０３ａの領域の面積より若干大きい場合でも、平坦面Ｓ１を透過した入射光Ｌｉｎを効率的に開口部２０３ａに入射できる構成であれば、入射光Ｌｉｎを効率良く利用することができる。
【００４４】
開口部２０３ａの領域とマイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１とは、略相似する正方形形状を有する。平坦面Ｓ１の形状を、開口部２０３ａの領域の形状に略相似なものとすることにより、平坦面Ｓ１を透過した光は、開口部２０３ａの領域の略全体を照射することとなる。これにより、平坦面Ｓ１を透過した光を効率良く開口部２０３ａに入射させることができるという効果を奏する。
【００４５】
次に、マイクロプリズムアレイ２１０の製造方法について説明する。マイクロプリズムアレイ２１０の代表的な製造方法としては、以下の（１）〜（５）に掲げる方法を挙げることができる。（１）〜（５）に掲げる方法のいずれも、従来の非球面形状のマイクロレンズ素子を有するマイクロレンズアレイに比較して、容易にマイクロプリズムアレイ２１０を製造することができる。これにより、製造コストを低減することができる。
（１）専用のバイトを製造し、このバイトで透明硝子を切削してマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（２）切削法又はフォトリソグラフィ法で型を製造し、この型を転写してマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（３）エッチングの速度が遅くなるような所定のイオンを透明硝子中にドーピング（打ち込む）する。イオンをドーピングされた領域は、他の領域に比較してエッチングの速度が遅くなる。このエッチング速度の差異を利用して、透明硝子をウエットエッチングすることによりマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（４）透明硝子にレーザを照射し、透明硝子を溶解、気化させるレーザアブレーションによりマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（５）透明硝子にレーザを照射し、照射領域を改質させる。そして、改質領域と他の領域とのエッチング速度の差異を利用して、透明硝子をエッチングすることによりマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
特に、マイクロプリズム素子２１１は、エッチング又は切削により容易に形成することができる。これにより、液晶パネル１２０Ｒの製造において、マイクロプリズムアレイ２１０の製造工程に要する時間を短縮することができる。
【００４６】
なお、マイクロプリズム素子２１１は、四角錐を平坦面Ｓ１により切断した形状に限られない。図７（ａ）は、マイクロプリズム素子２１１とは異なる形状のマイクロプリズム素子６１１を入射光Ｌｉｎの入射側から見た図とマイクロプリズム素子６１１の側面図とを示す。マイクロプリズム素子６１１は、八角錐を平坦面Ｓ１１により切断した形状を有する。マイクロプリズム素子６１１の平坦面Ｓ１１は、図７（ａ）の入射側から見た図に示すような八角形の形状を有する。８つの傾斜面Ｓ１２は、平坦面Ｓ１１の周辺に配置されている。図７（ｂ）に示す開口部６０３ａは、マイクロプリズム素子６１１と対応するように配置されている。また、開口部６０３ａの形状は、平坦面Ｓ１１の形状に略相似する八角形を有する。これにより、平坦面Ｓ１１を透過した光を効率良く開口部６０３ａに入射させることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る空間光変調装置の特徴部分の概略構成を示す。上記第１実施形態の液晶パネル１２０Ｒと同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置である液晶表示パネル７２０Ｒは、複数のマイクロプリズム素子７１１を配列したマイクロプリズムアレイ７１０を有する。マイクロプリズム素子７１１は、平坦面Ｓ２１と、傾斜面Ｓ２２と、平面Ｓ２３とを有する。マイクロプリズム素子７１１は、平坦面Ｓ２１が、傾斜面Ｓ２２に対して入射光Ｌｉｎの入射側に設けられた凸型の形状を有する。平坦面Ｓ２１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。傾斜面Ｓ２２は、平坦面Ｓ２１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ２をなしている。平面Ｓ２３は、接着層２０１に接している。平面Ｓ２３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ２２とすると、平坦面Ｓ２１は、基準中心位置Ｃ２２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。マイクロプリズム素子７１１は、平面Ｓ２３を底面とし、所定面２０２ａの垂線Ａ上に頂点Ｃ２１を有する円錐を、平坦面Ｓ２１において切断した形状を有する。傾斜面Ｓ２２は、平坦面Ｓ２１において切断された円錐形状の側面部分である。従って、マイクロプリズム素子７１１は、円形状の平坦面Ｓ２１と円錐曲面である傾斜面Ｓ２２とを有している。さらに、マイクロプリズム素子７１１は、平面Ｓ２３が略正方形形状となるように切り取られた形状をなしている。なお、マイクロプリズム素子７１１は、上記の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１と同様、入射側防塵硝子２００の屈折率より大きい屈折率の材質から形成されている。
【００４８】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子７１１の基準中心位置Ｃ２２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ２３とが対応するように配置されている。また、図８（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ２２を一辺とする正方形形状を有する。また、マイクロプリズム素子７１１の平坦面Ｓ２１は、直径Ｗ２１の円形状を有する。直径Ｗ２１と辺Ｗ２２とは略同一の長さであるから、マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ２１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。このため、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ２１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く利用することができる。また、上記の空間光変調装置のマイクロプリズム素子２１１と同様、平坦面Ｓ２１と傾斜面Ｓ２２とにより、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００４９】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る空間光変調装置の特徴部分の概略構成を示す。上記第１実施形態のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置である液晶表示パネル８２０Ｒは、複数のマイクロプリズム素子８１１を配列したマイクロプリズムアレイ８１０を有する。マイクロプリズム素子８１１は、平坦面Ｓ３１と、傾斜面Ｓ３２と、平面Ｓ３３とを有する。マイクロプリズム素子８１１は、平坦面Ｓ３１が傾斜面Ｓ３２に対して入射光Ｌｉｎの射出側に設けられた凹型の形状を有することを特徴とする。平坦面Ｓ３１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。平面Ｓ３３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ３２とすると、平坦面Ｓ３１は、基準中心位置Ｃ３２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。傾斜面Ｓ３２は、平坦面Ｓ３１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ３をなしている。平面Ｓ３３は、接着層２０１に接している。マイクロプリズム素子８１１は、上記第１実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１の凹凸を逆にしたような形状を有する。傾斜面Ｓ３２は、所定面２０２ａに略平行な底面Ｓ３４と所定面２０２ａの垂線Ａ上の頂点Ｃ３１とからなる四角錐が平坦面Ｓ３１で切断された形状の、側面部分に相当する。従って、マイクロプリズム素子８１０は、正方形形状の平坦面Ｓ３１と４つの傾斜面Ｓ３２とを有する。なお、マイクロプリズム素子８１１は、上記のマイクロプリズム素子２１１とは異なり、入射側防塵硝子２００の屈折率より小さい屈折率の材質から形成されている。
【００５０】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子８１１の基準中心位置Ｃ３２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ３３とが対応するように配置されている。図９（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ３２を一辺とする正方形形状を有する。また、マイクロプリズム素子８１１の平坦面Ｓ３１は、辺Ｗ３１を一辺とする正方形形状を有する。辺Ｗ３１は辺Ｗ３２より小さいことから、平坦面Ｓ３１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。従って、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ３１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。また、光軸の方向に略平行な方向に進行し傾斜面Ｓ３２に入射した光は、屈折作用により、開口部２０３ａの方向に偏向される。傾斜面Ｓ３２は、入射光Ｌｉｎのうち光軸の方向に略平行な方向に進行する光を開口部２０３ａに入射させることができる。さらに、マイクロプリズム素子８１１の平坦面Ｓ３１と傾斜面Ｓ３２とは平面からなるため、上記実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１と同様、変調光が投写光学系１１４（図１参照）でけられることを低減できる。このようにして、マイクロプリズム素子８１１は、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００５１】
さらに、マイクロプリズム素子８１１を凹型の形状とすることにより、平坦面Ｓ３１を開口部２０３ａにより近接して設けることができる。平坦面Ｓ３１と開口部２０３ａとをより近接して設けることにより、光軸に沿った方向以外の方向に進行する光についても、入射角度に依存する拡散（発散）を低減することができる。このため、マイクロプリズム素子８１１は、入射光を効率良く開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光を効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００５２】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態に係る空間光変調装置の特徴部分の概略構成を示す。上記第１実施形態のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置である液晶表示パネル９２０Ｒは、複数のマイクロプリズム素子９１１を配列したマイクロプリズムアレイ９１０を有する。マイクロプリズム素子９１１は、平坦面Ｓ４１と、傾斜面Ｓ４２と、平面Ｓ４３とを有する。マイクロプリズム素子９１１は、上記第３実施形態のマイクロプリズム素子８１１と同様、平坦面Ｓ４１が傾斜面Ｓ４２に対して入射光Ｌｉｎの射出側に設けられた凹型の形状を有する。平坦面Ｓ４１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。平面Ｓ４３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ４２とすると、平坦面Ｓ４１は、基準中心位置Ｃ４２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。傾斜面Ｓ４２は、平坦面Ｓ４１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ４をなしている。平面Ｓ４３は、接着層２０１に接している。マイクロプリズム素子９１１は、上記第２実施形態のマイクロプリズム素子７１１の凹凸を逆にしたような形状を有する。傾斜面Ｓ４２は、所定面２０２ａに略平行な底面Ｓ４４と所定面２０２ａの垂線Ａ上の頂点Ｃ４１とからなる円錐が平坦面Ｓ４１で切断された形状の、側面部分に相当する。従って、マイクロプリズム素子９１１は、円形状の平坦面Ｓ４１と円錐曲面である傾斜面Ｓ４２とを有している。なお、マイクロプリズム素子９１１は、上記のマイクロプリズム素子８１１と同様、入射側防塵硝子２００の屈折率より小さい屈折率の材質から形成されている。
【００５３】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子９１１の基準中心位置Ｃ４２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ４３とが対応するように配置されている。また、図１０（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ４２を一辺とする正方形形状を有する。また、マイクロプリズム素子９１１の平坦面Ｓ４１は、直径Ｗ４１の円形状を有する。直径Ｗ４１は辺Ｗ４２より小さいことから、平坦面Ｓ４１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。従って、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ４１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率的に利用することができる。また、上記第１実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１と同様、平坦面Ｓ４１と傾斜面Ｓ４２とにより、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率的に使用することができるという効果を奏する。また、上記第３実施形態の液晶パネル８２０Ｒのマイクロプリズム素子８１１と同様、平坦面Ｓ４１と開口部２０３ａとをより近接して設けることにより、入射光Ｌｉｎの入射角度に依存する拡散（発散）を低減することができる。これにより、入射光を効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００５４】
なお、上記の実施形態はいずれも透過型の液晶パネルについて説明しているが、これに限られない。例えば、反射型の液晶パネルに上記のマイクロプリズムアレイを用いても、透過型の液晶パネルと同様、効率良く入射光を偏向させて使用することができる。また、反射型の液晶パネルに限らず、他の反射型空間光変調素子に上記のマイクロプリズムアレイを使用することもできる。例えば、複数の可動ミラー素子を有するティルトミラーデバイスと上記のマイクロプリズムアレイとを組み合わせて使用することとしても良い。さらに、プロジェクタ以外の光学装置に上記のマイクロプリズムアレイを用いても良い。例えば、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサ等の映像受光素子と上記のマイクロプリズム素子とを対応して設けることにより、高感度な光学装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】液晶パネルの概略構成を示す図。
【図３】液晶パネルの断面図。
【図４】マイクロプリズム素子の概略構成を示す図。
【図５】マイクロプリズム素子が開口部に光を入射させる様子を示す図。
【図６】開口部への光の入射角度と、コントラスト比との関係を示す図。
【図７】マイクロプリズム素子の他の構成例を示す図。
【図８】第２実施形態のプロジェクタのマイクロプリズム素子を示す図。
【図９】第３実施形態のプロジェクタのマイクロプリズム素子を示す図。
【図１０】第４実施形態のプロジェクタのマイクロプリズム素子を示す図。
【符号の説明】
１００ プロジェクタ、１０１ 超高圧水銀ランプ、１０４ インテグレータ、１０５ 偏光変換素子、１０６Ｒ Ｒ光透過ダイクロイックミラー、１０６Ｇ Ｂ光透過ダイクロイックミラー、１０７ 反射ミラー、１０８ リレーレンズ、１１０Ｒ 第１色光用空間光変調装置、１１０Ｇ 第２色光用空間光変調装置、１１０Ｂ 第３色光用空間光変調装置、１１２ クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ ダイクロイック膜、１１２ｂ ダイクロイック膜、１１４ 投写光学系、１１６ スクリーン、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ，７２０Ｒ，８２０Ｒ，９２０Ｒ 液晶パネル、１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ，１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ 偏光板、１２３Ｒ，１２３Ｂ 位相差板、１２４Ｒ，１２４Ｂ 硝子板、２００ 入射側防塵硝子、２０１，２０７ 接着層、２０２ カバー硝子、２０２ａ 所定面、２０３ ブラックマトリクス形成層、２０３ａ，６０３ａ 開口部、２０３ｂ ブラックマトリクス部、２０４ 対向基板、２０５ 液晶層、２０６ ＴＦＴ基板、２０６ａ 透明電極、２０８ 射出側防塵硝子、２１０，７１０，８１０，９１０ マイクロプリズムアレイ、２１１，６１１，７１１，８１１，９１１ マイクロプリズム素子、５１０ マイクロレンズアレイ、５１１ マイクロレンズ素子、Ａ 垂線、Ｃ１，Ｃ２１，Ｃ３１，Ｃ４１ 頂点、Ｃ２，Ｃ２２，Ｃ３２，Ｃ４２ 基準中心位置、Ｃ３，Ｃ２３，Ｃ３３，Ｃ４３ 略中心位置、Ｌｉｎ 入射光、Ｌｏｕｔ 射出光、Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ４１ 平坦面、Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２ 傾斜面、Ｓ３，Ｓ２３，Ｓ３３，Ｓ４３ 平面、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ２２，Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ４２ 辺、Ｗ２１，Ｗ４１ 直径、θ１，θ２，θ３，θ４ 角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間光変調装置及びプロジェクタ、特に液晶型の空間光変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空間光変調装置、特に液晶型の空間光変調装置では、画像表示領域内に、データ線、走査線、容量線等の各種配線や、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と称す）、薄膜ダイオード等の各種電子素子が形成されている。このため、各画素において、実際に表示に寄与する光が透過又は反射する領域は、各種配線や電子素子等の存在により限定される。ここで、各画素の開口率は、各画素について、全領域に対する、実際に表示に寄与する光が透過又は反射する領域（即ち、各画素の開口領域）の比率である。そして、各画素の開口率は、例えば７０％程度である。そして、空間光変調装置に入射した全光量のうち、有効に変調されるのは、各画素の開口率に応じた光量である。
【０００３】
そこで従来は、各画素に対応する複数のマイクロレンズ素子を有するマイクロレンズアレイを対向基板に形成することが行われている。マイクロレンズ素子は、各画素において、開口領域の周辺の上述の配線等が存在している非開口領域に向かって進行する光を、各画素単位で集光する機能を有する。マイクロレンズ素子で集光された光は、空間光変調装置の液晶層を透過するときに、各画素の開口領域内に導かれる。空間光変調装置にマイクロレンズアレイを利用することは、例えば、本出願人により、すでに提案されている（例えば、特願２００２−１７１８９２）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタにおいて、空間光変調装置は、変調された光を投写するための投写光学系と共に使用される。投写光学系は、その開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ。以下、「ＮＡ」という。）に応じた入射角度の光のみを透過させる。また、マイクロレンズアレイのマイクロレンズ素子は、集光作用によって、所定のＮＡの光を射出する。開口領域に入射した光は、例えば液晶部で画像信号に応じて変調された後、略入射時と同じ所定のＮＡの光として射出する。投写光学系には、空間光変調装置からの所定のＮＡの光が入射する。
【０００５】
従来のマイクロレンズアレイには、主に球面形状のマイクロレンズ素子を用いる。マイクロレンズ素子が球面形状である場合、マイクロレンズ素子の集光作用により、入射光を開口領域に入射させることができる。しかし、マイクロレンズ素子の集光作用により、マイクロレンズ素子からの光において、光軸に対して角度をもった光の割合が増加してしまう。このため、球面形状のマイクロレンズ素子を用いると、空間光変調装置からの光の射出側のＮＡが投写光学系の入射側のＮＡよりも大きくなることにより、空間光変調装置からの光が投写光学系でけられてしまう場合がある。
【０００６】
このように、マイクロレンズアレイを用いる空間光変調装置では、光源部からの光を開口領域に効率的に導いた場合でも、変調光が投写光学系でけられてしまい光量を損失してしまうという問題を生ずることがある。光量損失の問題は、マイクロレンズアレイで集光させる光のＮＡが大きい場合、及び投写光学系のＮＡを小さくする場合に投写光学系でけられる光量が多くなるためさらに顕著となる。
【０００７】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、入射光を効率良く偏向させて使用することができる空間光変調装置、及び明るく高コントラストな投写像を得られるプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、所定領域を有する基準平面上に、複数のマイクロプリズム素子を略直交する格子状に配列したマイクロプリズムアレイと、前記マイクロプリズム素子の位置に対応して設けられている複数の開口部を有し、前記マイクロプリズムアレイからの光を画像信号に応じて変調する変調部と、を有し、前記マイクロプリズム素子が設けられている領域の略中心位置を基準中心位置とするとき、前記開口部は、前記基準中心位置と、前記開口部の領域の略中心位置とが対応するように配置され、前記マイクロプリズム素子は、前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上近傍に設けられ前記基準平面に対して略平行な平面からなる平坦面と、前記平坦面の周辺に設けられ前記基準平面に対して所定角度をなす平面からなる傾斜面と、を有し、前記平坦面は、前記基準平面に対して略垂直な方向に進行する入射光を、前記開口部の方向に透過し、前記傾斜面は、前記基準平面に対して略垂直な方向に進行する入射光を、屈折作用により、前記開口部の方向に偏向することを特徴とする空間光変調装置を提供することができる。
【０００９】
空間光変調装置への入射光は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光の成分が大きい。このため、光軸の方向に略平行な方向に進行する光をより多く開口部に照射させることにより、光利用効率は向上する。また、上述のように、空間光変調装置からの射出光のＮＡが投写光学系のＮＡより大きくなると、投写光学系でけられる光の光量が増加する。このため、空間光変調装置からの射出光のＮＡが大きくなることを防止できるため、高い光利用効率を得られる。本発明の空間光変調装置のマイクロプリズム素子は、基準平面に対して略平行な平坦面と、平坦面の周辺に傾斜面とを有する。平坦面は、基準中心位置を通過する基準平面の垂線上近傍に設けられ、基準平面に略平行な平面である。平坦面は、基準平面に対して略垂直な方向に進行する光を、集光することなく開口部の方向にそのまま透過することができる。空間光変調装置を光軸に対して略垂直に配置すると、平坦面は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を、開口部に入射させることができる。傾斜面は、平坦面の周辺に設けられ、基準平面に対して所定角度をなす平面である。傾斜面は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を開口部の方向に偏向することができる。このようにして、マイクロプリズム素子は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く開口部に入射させる。また、平坦面と傾斜面とはいずれも平面であることから、平坦面及び傾斜面は、開口部に入射させる入射光について、屈折作用による焦点を形成しない。このように、入射光をレンズ作用により集光させないため、空間光変調装置の射出光のＮＡが大きくなることを防止できる。従って、変調光のＮＡが投写光学系の入射側のＮＡより大きくなることを防止し、さらに変調光が投写光学系でけられることを低減できる。このように、光源部からの光を開口領域に効率的に導いて、かつ、投写光学系でけられないようにすることができる。これにより、入射光を効率良く偏向させて使用できる空間光変調装置を得られる。空間光変調装置としては、液晶型の空間光変調装置を用いることができる。このとき、液晶の特性として、光を開口部に対してより垂直に近い方向から入射させるほど、投写像のコントラストは高くなる。本発明では、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を平坦面から開口部にそのまま入射させることにより、高コントラストな投写像を得られる。さらに、本発明の空間光変調装置のマイクロプリズム素子は、入射光を極端に集光させないため、液晶や配向膜等の劣化、ひいては空間光変調装置の劣化を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロプリズム素子は、前記平坦面が前記傾斜面に対して前記入射光の入射側に設けられた凸型の形状を有することが望ましい。平坦面が傾斜面に対して入射光の入射側に設けられた凸型の形状とすることにより、基準平面に対して略垂直な方向に進行する光を集光することなく、開口部の方向に透過することができる。このため、投写光学系でけられる光量を低減することができる。また、マイクロプリズム素子は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く開口部に入射させることができる。これにより、入射光を効率良く偏向させて使用することができる空間光変調装置を得られる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロプリズム素子は、前記平坦面が前記傾斜面に対して前記入射光の射出側に設けられた凹型の形状を有することが望ましい。平坦面が傾斜面に対して入射光の射出側に設けられた凹型の形状とすることにより、基準平面に対して略垂直な方向に進行する光を集光することなく、開口部の方向に透過することができる。このため、投写光学系でけられる光量を低減することができる。また、マイクロプリズム素子は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く開口部に入射させることができる。さらに、開口部により近い位置にマイクロプリズム素子の平坦面を設けることとなるため、光軸の方向に略平行な方向以外の方向に進行する光についても、入射角度に依存する拡散（発散）を低減することができる。このため、マイクロプリズム素子は、入射光を効率良く開口部に入射させることができる。これにより、入射光を効率良く使用できる空間光変調装置を得られる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、前記傾斜面が、前記基準平面に対してなす前記所定角度は、０°より大きく、かつ６０°以下であることが望ましい。これにより、入射光を効率良く偏向させて使用することができ、かつ、投写像のコントラスト比を少なくとも４００：１にできる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロミラー素子の前記平坦面の面積は、前記開口部の領域の面積より小さいか、又は略同一であることが望ましい。平坦面の面積を、開口部の領域の面積より小さいか、又は略同一とすることにより、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面を透過した光をそのまま開口部に入射させることができる。これにより、入射光を効率良く利用できる空間光変調装置を得られる。なお、「開口部の領域の面積より小さいか、又は略同一」とは、開口部の領域の面積より若干大きいものも含む。平坦面の面積が開口部の領域の面積より大きい場合でも平坦面を透過した入射光を効率良く開口部に入射できる構成であれば、入射光を効率良く利用することができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロミラー素子の前記傾斜面は、前記基準平面に略平行な底面と前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上に頂点とを有する多角錐形状の側面部分であることが望ましい。多角錐形状は、基準平面に略平行な底面と、基準中心位置を通過する基準平面の垂線上に頂点とを有する。この多角錐形状を、基準平面に対して略平行な平面で切断することにより、マイクロプリズム素子の平坦面を得ることができる。また、傾斜面は、多角錐形状の側面部分によって得ることができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、前記マイクロミラー素子の前記傾斜面は、前記基準平面に略平行な底面と前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上に頂点とを有する円錐形状の側面部分であることが望ましい。円錐形状は、基準平面に略平行な底面と基準中心位置を通過する基準平面の垂線上に頂点とを有する。この円錐形状を、基準平面に対して略平行な平面で切断することにより、マイクロプリズム素子の平坦面を得ることができる。また、傾斜面は、円錐形状の側面部分によって得ることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、前記平坦面の形状と、前記開口部の領域の形状とは、略相似することが望ましい。マイクロプリズム素子の平坦面の形状を、開口部の領域の形状に略相似なものとすることにより、平坦面を透過した光を開口部領域の略全体に照射させることとなる。これにより、平坦面を透過した光を効率良く開口部に入射させることができる。
【００１７】
さらに、本発明によれば、第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給する光源部と、前記光源部から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離する色分離光学系と、前記第１色光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置と、前記第１色光用空間光変調装置、前記第２色光用空間光変調装置、及び前記第３色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とを合成する色合成光学系と、前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写光学系と、を有し、前記第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とは、上記の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタを提供することができる。
【００１８】
本発明は上述の空間光変調装置を用いているため、光源部からの光を効率良く利用し、また、投写像を高コントラストにすることができる。さらに、変調光のＮＡが投写光学系の入射側のＮＡより大きくなることを防止できるため、変調光が投写光学系でけられることを低減できる。これにより、光を効率良く利用でき、明るく高コントラストな投写像のプロジェクタを得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を説明する。次に、図２以降を参照して、本実施形態の特徴的な構成を説明する。図１において、光源部である超高圧水銀ランプ１０１は、第１色光である赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、第２色光である緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び第３色光である青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光を供給する。インテグレータ１０４は、超高圧水銀ランプ１０１からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子１０５にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒに入射する。以下、Ｒ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒは、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０７に入射する。反射ミラー１０７は、Ｒ光の光路を９０度折り曲げる。光路を折り曲げられたＲ光は、第１色光であるＲ光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射するＲ光は、ｓ偏光光のままの状態である。
【００２０】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ／２位相差板１２３Ｒ、硝子板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。液晶パネル１２０Ｒの詳細な構成については後述する。λ／２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性の硝子板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ／２位相差板１２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。
【００２１】
第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、硝子板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２２Ｒから射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２２】
次に、Ｇ光について説明する。Ｇ光とＢ光とは、Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射されることにより、光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。液晶パネル１２０Ｇの詳細に関しては後述する。
【００２３】
第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射するＧ光は、ｓ偏光光に変換されている。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射したｓ偏光光は、第１偏光板１２１Ｇをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｇに入射する。液晶パネル１２０Ｇに入射したｓ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｇ光がｐ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｇの変調により、ｐ偏光光に変換されたＧ光が、第２偏光板１２２Ｇから射出される。このようにして、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２４】
次に、Ｂ光について説明する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０８と、２枚の反射ミラー１０７とを経由して、第３色光であるＢ光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。
【００２５】
なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ／２位相差板１２３Ｂ、硝子板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ／２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、硝子板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０１から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。
【００２７】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｒ光とＧ光とを透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｂ光とＧ光とを透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写光学系１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投写する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。
【００２８】
なお、上述のように、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｓ偏光光となるように設定される。また、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇからクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光は、ｐ偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム１１２に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム１１２において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂで反射されるＲ光及びＢ光をｓ偏光光とし、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過するＧ光をｐ偏光光としている。
【００２９】
次に、図２を用いて液晶パネルの詳細について説明する。図１で説明したプロジェクタ１００では、３つの液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂを備えている。これら３つの液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本的構成は同一である。このため、液晶パネル１２０Ｒを代表例にして以後の説明を行う。
【００３０】
図２は、液晶パネル１２０Ｒの斜視断面を示す。超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光は、図２の上側から液晶パネル１２０Ｒに入射し（入射光Ｌｉｎ）、下側からスクリーン１１６の方向へ射出する（射出光Ｌｏｕｔ）。防塵硝子である入射側防塵硝子２００の内側には、接着層２０１を介してカバー硝子２０２が固着されている。カバー硝子２０２の射出側には、遮光のためのブラックマトリクス形成層２０３が設けられている。ブラックマトリクス形成層２０３には、開口部２０３ａとブラックマトリクス部２０３ｂとが設けられている。さらに、対向基板２０４には対向電極が形成されている。
【００３１】
また、射出側防塵硝子２０８の内側には、接着層２０７を介してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や透明電極２０６ａ等を有するＴＦＴ基板２０６が形成されている。そして、対向基板２０４とＴＦＴ基板２０６とを対向させて、入射側防塵硝子２００と射出側防塵硝子２０８とを貼り合わせる。対向基板２０４とＴＦＴ基板２０６との間には、画像表示のための液晶層２０５が封入されている。
【００３２】
入射側防塵硝子２００には、複数のマイクロプリズム素子２１１からなるマイクロプリズムアレイ２１０が形成されている。マイクロプリズムアレイ２１０の構成及び作用の詳細については後述する。なお、図１で示した構成では、第１偏光板１２１Ｒ、第２偏光板１２２Ｒを、液晶パネル１２０Ｒに対して別体に設けている。しかし、これに代えて、入射側防塵硝子２００と対向基板２０４との間、射出側防塵硝子２０８とＴＦＴ基板２０６との間などにも偏光板を設けることもできる。さらに、マイクロプリズムアレイ２１０は、第１偏光板１２１Ｒに形成してもよい。
【００３３】
図３は、液晶パネル１２０Ｒの断面構成を示す。マイクロプリズム素子２１１は、カバー硝子２０２の所定面２０２ａ上に、接着層２０１を介して設けられている。ブラックマトリクス形成層２０３は、開口部２０３ａとブラックマトリクス部２０３ｂとが設けられている。開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子２１１の位置に対応して設けられている。開口部２０３ａは、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光を通過させる。開口部２０３ａを透過するＲ光は、対向基板２０４と、液晶層２０５と、ＴＦＴ基板２０６とを透過する。そして、Ｒ光は、液晶層２０５において、画像信号に応じて偏光成分が変調される。このように、投写像の画素を形成するのは、開口部２０３ａと、液晶層２０５と、ＴＦＴ基板２０６とを透過して変調を受けた光である。換言すると、開口部２０３ａと、液晶層２０５と、ＴＦＴ基板２０６とは、入射光Ｌｉｎを画像信号に応じて変調する変調部を構成する。
【００３４】
図４（ａ）に、液晶パネル１２０Ｒの断面構成の一部と、図４（ｂ）に、液晶表示パネル１２０Ｒの入射光Ｌｉｎ側から目視した様子とを示す。マイクロプリズム素子２１１は、平坦面Ｓ１と、傾斜面Ｓ２と、平面Ｓ３とを有する。平坦面Ｓ１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。傾斜面Ｓ２は、平坦面Ｓ１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ１をなしている。平面Ｓ３は、接着層２０１に接している。平面Ｓ３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ２とすると、平坦面Ｓ１は、基準中心位置Ｃ２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。図４（ａ）、（ｂ）に示すマイクロプリズム素子２１１は、平坦面Ｓ１の領域の略中心位置が所定面２０２ａの垂線Ａ上に位置している。マイクロプリズム素子２１１は、平面Ｓ３を底面とし、所定面２０２ａの垂線Ａ上に頂点Ｃ１を有する四角錐を、平坦面Ｓ１において切断した形状を有する。傾斜面Ｓ２は、平坦面Ｓ１で切断された四角錐形状の側面部分である。従って、マイクロプリズム素子２１１は、図４（ｂ）に示すように、正方形形状の平坦面Ｓ１と４つの傾斜面Ｓ２とを有している。また、マイクロプリズム素子２１１は、平坦面Ｓ１が、傾斜面Ｓ２に対して入射光Ｌｉｎの入射側に設けられた凸型の形状を有する。なお、マイクロプリズム素子２１１は、入射側防塵硝子２００の屈折率より大きい屈折率の材質から形成されている。
【００３５】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子２１１の基準中心位置Ｃ２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ３とが対応するように配置されている。図４（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ２を一辺とする正方形形状を有する。マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１は、辺Ｗ１を一辺とする正方形形状を有する。このように、平坦面Ｓ１と開口部２０３ａの領域とは、略相似形状をなしている。また、辺Ｗ１が辺Ｗ２より小さいため、平坦部Ｓ１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。
【００３６】
図５を用いて、入射光Ｌｉｎが開口部２０３ａに入射する様子について説明する。図５（ａ）は、本実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１が入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに入射させる様子を示す。また、図５（ｂ）は、従来のマイクロレンズ素子が入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに入射させる様子を示す。液晶パネル１２０Ｒへの入射光Ｌｉｎは、光軸の方向に略平行な方向に進行する光の成分が大きい。このため、図５（ａ）、（ｂ）には、光軸の方向に沿う方向に進行する光について図示している。図５（ｂ）に示すマイクロレンズアレイ５１０は、各画素に対応する複数のマイクロレンズ素子５１１を有している。マイクロレンズ素子５１１は、入射光Ｌｉｎの入射側に、略球面形状の面を有する。各画素において入射光Ｌｉｎは、マイクロレンズ素子５１１の集光作用により開口部２０３ａに集光される。しかし、マイクロレンズ素子５１１は、その集光作用によって、光軸に対して角度を有する光の割合を増加させてしまう。光軸に対して角度を有する光が増加すると、液晶パネル１２０Ｒからの変調光のＮＡが、投写光学系１１４（図１参照）の入射側のＮＡよりも大きくなる場合がある。変調光のＮＡが投写光学系１１４の入射側のＮＡよりも大きくなると、変調光が投写光学系１１４でけられてしまい光量を損失してしまうという問題を生じる。大口径のレンズは高価であること、プロジェクタの小型化の要請等から、投写光学系１１４のＮＡは小さく抑えられる傾向にある。光量損失の問題は、マイクロレンズアレイ５１０で集光させる光のＮＡが大きい場合のみならず、投写光学系１１４のＮＡを小さく抑える場合にも、投写光学系１１４でけられる光量が多くなるためさらに顕著となる。
【００３７】
従来、光効率向上のために非球面形状の面を有するマイクロレンズ素子を用いたマイクロレンズアレイも知られている。非球面形状の面とは、例えば、楕円形状の面等である。非球面形状の面を有するマイクロレンズ素子を使用することにより、球面形状の面を有するマイクロレンズ素子を使用する場合に比較して、光利用効率を向上させることができる。しかし、非球面形状の面を有するマイクロレンズ素子は、一般的に製造が容易でなく、高コストであるという問題がある。
【００３８】
図５（ａ）に、本発明の空間光変調装置である液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１が入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに入射させる様子を示す。マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１は、所定面２０２ａに対して略垂直な方向に進行する入射光Ｌｉｎを、開口部２０３ａの方向に透過する。液晶パネル１２０Ｒは光軸に対して略垂直に配置されているため、平坦面Ｓ１は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を開口部２０３ａに入射させることができる。また、光軸の方向に略平行な方向に進行し傾斜面Ｓ２に入射した光は、屈折作用により、開口部２０３ａの方向に偏向される。このため、傾斜面Ｓ２は、入射光Ｌｉｎのうち光軸の方向に略平行な方向に進行する光を、開口部２０３ａに入射させることができる。このようにして、マイクロプリズム素子２１１は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を効率良く偏向させ、開口部２０３ａに入射させることができる。
【００３９】
さらに、マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１と傾斜面Ｓ２とは、いずれも平面である。平坦面Ｓ１は、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を、進行する方向を変化させることなくそのまま透過させる。また、平坦面Ｓ１と傾斜面Ｓ２とは、光軸の方向に略平行な方向に進行する光に限らず開口部２０３ａに入射させる入射光Ｌｉｎについて、屈折作用による焦点を形成しない。このように、マイクロプリズム素子２１１において入射光Ｌｉｎを極端に集光させないため、液晶パネル１２０Ｒの射出光ＬｏｕｔのＮＡが大きくなることを防止できる。従って、変調光のＮＡを投写光学系１１４の入射側のＮＡと略同じとすること、又は入射側のＮＡより小さくすることが容易となり、変調光が投写光学系１１４でけられることを低減できる。このように、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く偏向させて使用することができるという効果を奏する。特に、投写光学系１１４のＮＡが小さい（Ｆナンバーが大きい）場合に、変調光を効率良く利用することができる。
【００４０】
図６は、開口部２０３ａへの光の入射角度と、投写像のコントラスト比との関係を示す。液晶の特性により、投写像のコントラスト比は、入射角度が小さいほど高くなる。従って、光を開口部２０３ａに対してより垂直に近い方向から入射させるほど、コントラスト比を高くすることができる。液晶パネル１２０Ｒは、マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１により、垂直入射に近い入射光Ｌｉｎを角度変化させず利用することができる。このため、光軸の方向に略平行な方向に進行する光を平坦面Ｓ１から開口部２０３ａに入射させることにより、高コントラストな投写像を得られるという効果を奏する。
【００４１】
図５（ａ）に戻って、マイクロプリズム素子２１１は、図５（ｂ）に示す従来のマイクロレンズ素子５１１と比較すると、入射光ＬｉｎがＴＦＴ基板２０６（図３参照）等の付近において極端に集光されていないことがわかる。このように、マイクロプリズム素子２１１は入射光Ｌ１について屈折作用による焦点の形成を行わないため、開口部２０３ａにおいて入射光Ｌ１を均一に照射することができる。開口部２０３において入射光Ｌ１を均一に照射させることにより局所的なエネルギー集中を低減し、液晶層２０５や配向膜等の劣化を低減することができる。これにより、液晶パネル１２０Ｒの劣化を低減することができる。
【００４２】
一般に、ホームシアターでプロジェクタを使用する場合、最低必要なコントラスト比は４００：１といわれている。傾斜面Ｓ２と所定面２０２ａとがなす角度θ１が大きくなるに従い、投写光学系１１４からの投写像のコントラストは低下する。このため、傾斜面Ｓ２が所定面２０２ａに対してなす角度θ１を０°より大きく、かつ６０°以下とすることにより、コントラスト比を４００：１以上にすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く偏向させて使用することができ、かつ、投写像のコントラスト比を少なくとも４００：１にできるという効果を奏する。
【００４３】
図４に戻って、平坦面Ｓ１の面積と開口部２０３ａの領域の面積とについて説明する。上述のように、平坦面Ｓ１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。平坦面Ｓ１の面積を開口部２０３ａの領域の面積より小さくすると、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く利用することができるという効果を奏する。なお、平坦面Ｓ１の面積を開口部２０３ａの領域の面積より小さくするのみならず、平坦面Ｓ１の面積と開口部２０３ａの領域の面積とを略同一としても良い。さらに、平坦面Ｓ１の面積を、開口部２０３ａの領域の面積より若干大きいものとしても良い。平坦面Ｓ１の面積と開口部２０３ａの領域の面積と略同一、又は平坦面Ｓ１の面積Ｓ１が開口部２０３ａの領域の面積より若干大きい場合でも、平坦面Ｓ１を透過した入射光Ｌｉｎを効率的に開口部２０３ａに入射できる構成であれば、入射光Ｌｉｎを効率良く利用することができる。
【００４４】
開口部２０３ａの領域とマイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ１とは、略相似する正方形形状を有する。平坦面Ｓ１の形状を、開口部２０３ａの領域の形状に略相似なものとすることにより、平坦面Ｓ１を透過した光は、開口部２０３ａの領域の略全体を照射することとなる。これにより、平坦面Ｓ１を透過した光を効率良く開口部２０３ａに入射させることができるという効果を奏する。
【００４５】
次に、マイクロプリズムアレイ２１０の製造方法について説明する。マイクロプリズムアレイ２１０の代表的な製造方法としては、以下の（１）〜（５）に掲げる方法を挙げることができる。（１）〜（５）に掲げる方法のいずれも、従来の非球面形状のマイクロレンズ素子を有するマイクロレンズアレイに比較して、容易にマイクロプリズムアレイ２１０を製造することができる。これにより、製造コストを低減することができる。
（１）専用のバイトを製造し、このバイトで透明硝子を切削してマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（２）切削法又はフォトリソグラフィ法で型を製造し、この型を転写してマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（３）エッチングの速度が遅くなるような所定のイオンを透明硝子中にドーピング（打ち込む）する。イオンをドーピングされた領域は、他の領域に比較してエッチングの速度が遅くなる。このエッチング速度の差異を利用して、透明硝子をウエットエッチングすることによりマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（４）透明硝子にレーザを照射し、透明硝子を溶解、気化させるレーザアブレーションによりマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
（５）透明硝子にレーザを照射し、照射領域を改質させる。そして、改質領域と他の領域とのエッチング速度の差異を利用して、透明硝子をエッチングすることによりマイクロプリズム素子２１１を形成する製造方法。
特に、マイクロプリズム素子２１１は、エッチング又は切削により容易に形成することができる。これにより、液晶パネル１２０Ｒの製造において、マイクロプリズムアレイ２１０の製造工程に要する時間を短縮することができる。
【００４６】
なお、マイクロプリズム素子２１１は、四角錐を平坦面Ｓ１により切断した形状に限られない。図７（ａ）は、マイクロプリズム素子２１１とは異なる形状のマイクロプリズム素子６１１を入射光Ｌｉｎの入射側から見た図とマイクロプリズム素子６１１の側面図とを示す。マイクロプリズム素子６１１は、八角錐を平坦面Ｓ１１により切断した形状を有する。マイクロプリズム素子６１１の平坦面Ｓ１１は、図７（ａ）の入射側から見た図に示すような八角形の形状を有する。８つの傾斜面Ｓ１２は、平坦面Ｓ１１の周辺に配置されている。図７（ｂ）に示す開口部６０３ａは、マイクロプリズム素子６１１と対応するように配置されている。また、開口部６０３ａの形状は、平坦面Ｓ１１の形状に略相似する八角形を有する。これにより、平坦面Ｓ１１を透過した光を効率良く開口部６０３ａに入射させることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る空間光変調装置の特徴部分の概略構成を示す。上記第１実施形態の液晶パネル１２０Ｒと同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置である液晶表示パネル７２０Ｒは、複数のマイクロプリズム素子７１１を配列したマイクロプリズムアレイ７１０を有する。マイクロプリズム素子７１１は、平坦面Ｓ２１と、傾斜面Ｓ２２と、平面Ｓ２３とを有する。マイクロプリズム素子７１１は、平坦面Ｓ２１が、傾斜面Ｓ２２に対して入射光Ｌｉｎの入射側に設けられた凸型の形状を有する。平坦面Ｓ２１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。傾斜面Ｓ２２は、平坦面Ｓ２１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ２をなしている。平面Ｓ２３は、接着層２０１に接している。平面Ｓ２３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ２２とすると、平坦面Ｓ２１は、基準中心位置Ｃ２２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。マイクロプリズム素子７１１は、平面Ｓ２３を底面とし、所定面２０２ａの垂線Ａ上に頂点Ｃ２１を有する円錐を、平坦面Ｓ２１において切断した形状を有する。傾斜面Ｓ２２は、平坦面Ｓ２１において切断された円錐形状の側面部分である。従って、マイクロプリズム素子７１１は、円形状の平坦面Ｓ２１と円錐曲面である傾斜面Ｓ２２とを有している。さらに、マイクロプリズム素子７１１は、平面Ｓ２３が略正方形形状となるように切り取られた形状をなしている。なお、マイクロプリズム素子７１１は、上記の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１と同様、入射側防塵硝子２００の屈折率より大きい屈折率の材質から形成されている。
【００４８】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子７１１の基準中心位置Ｃ２２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ２３とが対応するように配置されている。また、図８（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ２２を一辺とする正方形形状を有する。また、マイクロプリズム素子７１１の平坦面Ｓ２１は、直径Ｗ２１の円形状を有する。直径Ｗ２１と辺Ｗ２２とは略同一の長さであるから、マイクロプリズム素子２１１の平坦面Ｓ２１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。このため、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ２１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く利用することができる。また、上記の空間光変調装置のマイクロプリズム素子２１１と同様、平坦面Ｓ２１と傾斜面Ｓ２２とにより、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００４９】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る空間光変調装置の特徴部分の概略構成を示す。上記第１実施形態のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置である液晶表示パネル８２０Ｒは、複数のマイクロプリズム素子８１１を配列したマイクロプリズムアレイ８１０を有する。マイクロプリズム素子８１１は、平坦面Ｓ３１と、傾斜面Ｓ３２と、平面Ｓ３３とを有する。マイクロプリズム素子８１１は、平坦面Ｓ３１が傾斜面Ｓ３２に対して入射光Ｌｉｎの射出側に設けられた凹型の形状を有することを特徴とする。平坦面Ｓ３１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。平面Ｓ３３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ３２とすると、平坦面Ｓ３１は、基準中心位置Ｃ３２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。傾斜面Ｓ３２は、平坦面Ｓ３１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ３をなしている。平面Ｓ３３は、接着層２０１に接している。マイクロプリズム素子８１１は、上記第１実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１の凹凸を逆にしたような形状を有する。傾斜面Ｓ３２は、所定面２０２ａに略平行な底面Ｓ３４と所定面２０２ａの垂線Ａ上の頂点Ｃ３１とからなる四角錐が平坦面Ｓ３１で切断された形状の、側面部分に相当する。従って、マイクロプリズム素子８１０は、正方形形状の平坦面Ｓ３１と４つの傾斜面Ｓ３２とを有する。なお、マイクロプリズム素子８１１は、上記のマイクロプリズム素子２１１とは異なり、入射側防塵硝子２００の屈折率より小さい屈折率の材質から形成されている。
【００５０】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子８１１の基準中心位置Ｃ３２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ３３とが対応するように配置されている。図９（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ３２を一辺とする正方形形状を有する。また、マイクロプリズム素子８１１の平坦面Ｓ３１は、辺Ｗ３１を一辺とする正方形形状を有する。辺Ｗ３１は辺Ｗ３２より小さいことから、平坦面Ｓ３１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。従って、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ３１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。また、光軸の方向に略平行な方向に進行し傾斜面Ｓ３２に入射した光は、屈折作用により、開口部２０３ａの方向に偏向される。傾斜面Ｓ３２は、入射光Ｌｉｎのうち光軸の方向に略平行な方向に進行する光を開口部２０３ａに入射させることができる。さらに、マイクロプリズム素子８１１の平坦面Ｓ３１と傾斜面Ｓ３２とは平面からなるため、上記実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１と同様、変調光が投写光学系１１４（図１参照）でけられることを低減できる。このようにして、マイクロプリズム素子８１１は、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００５１】
さらに、マイクロプリズム素子８１１を凹型の形状とすることにより、平坦面Ｓ３１を開口部２０３ａにより近接して設けることができる。平坦面Ｓ３１と開口部２０３ａとをより近接して設けることにより、光軸に沿った方向以外の方向に進行する光についても、入射角度に依存する拡散（発散）を低減することができる。このため、マイクロプリズム素子８１１は、入射光を効率良く開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光を効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００５２】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態に係る空間光変調装置の特徴部分の概略構成を示す。上記第１実施形態のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置である液晶表示パネル９２０Ｒは、複数のマイクロプリズム素子９１１を配列したマイクロプリズムアレイ９１０を有する。マイクロプリズム素子９１１は、平坦面Ｓ４１と、傾斜面Ｓ４２と、平面Ｓ４３とを有する。マイクロプリズム素子９１１は、上記第３実施形態のマイクロプリズム素子８１１と同様、平坦面Ｓ４１が傾斜面Ｓ４２に対して入射光Ｌｉｎの射出側に設けられた凹型の形状を有する。平坦面Ｓ４１は、所定面２０２ａに略平行な平面である。平面Ｓ４３の領域の略中心位置を基準中心位置Ｃ４２とすると、平坦面Ｓ４１は、基準中心位置Ｃ４２を通過する所定面２０２ａの垂線Ａ上近傍に設けられている。傾斜面Ｓ４２は、平坦面Ｓ４１の周辺に設けられ、所定面２０２ａに対して所定の角度θ４をなしている。平面Ｓ４３は、接着層２０１に接している。マイクロプリズム素子９１１は、上記第２実施形態のマイクロプリズム素子７１１の凹凸を逆にしたような形状を有する。傾斜面Ｓ４２は、所定面２０２ａに略平行な底面Ｓ４４と所定面２０２ａの垂線Ａ上の頂点Ｃ４１とからなる円錐が平坦面Ｓ４１で切断された形状の、側面部分に相当する。従って、マイクロプリズム素子９１１は、円形状の平坦面Ｓ４１と円錐曲面である傾斜面Ｓ４２とを有している。なお、マイクロプリズム素子９１１は、上記のマイクロプリズム素子８１１と同様、入射側防塵硝子２００の屈折率より小さい屈折率の材質から形成されている。
【００５３】
開口部２０３ａは、マイクロプリズム素子９１１の基準中心位置Ｃ４２と、開口部２０３ａの領域の略中心位置Ｃ４３とが対応するように配置されている。また、図１０（ｂ）に示すように、開口部２０３ａの領域は、辺Ｗ４２を一辺とする正方形形状を有する。また、マイクロプリズム素子９１１の平坦面Ｓ４１は、直径Ｗ４１の円形状を有する。直径Ｗ４１は辺Ｗ４２より小さいことから、平坦面Ｓ４１の面積は、開口部２０３ａの領域の面積より小さい。従って、光軸の方向に略平行な方向に進行し平坦面Ｓ４１を透過した入射光Ｌｉｎを、そのまま開口部２０３ａに入射させることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率的に利用することができる。また、上記第１実施形態の液晶パネル１２０Ｒのマイクロプリズム素子２１１と同様、平坦面Ｓ４１と傾斜面Ｓ４２とにより、入射光Ｌｉｎを開口部２０３ａに効率的に導いて、かつ、投写光学系１１４でけられないようにすることができる。これにより、入射光Ｌｉｎを効率的に使用することができるという効果を奏する。また、上記第３実施形態の液晶パネル８２０Ｒのマイクロプリズム素子８１１と同様、平坦面Ｓ４１と開口部２０３ａとをより近接して設けることにより、入射光Ｌｉｎの入射角度に依存する拡散（発散）を低減することができる。これにより、入射光を効率良く使用することができるという効果を奏する。
【００５４】
なお、上記の実施形態はいずれも透過型の液晶パネルについて説明しているが、これに限られない。例えば、反射型の液晶パネルに上記のマイクロプリズムアレイを用いても、透過型の液晶パネルと同様、効率良く入射光を偏向させて使用することができる。また、反射型の液晶パネルに限らず、他の反射型空間光変調素子に上記のマイクロプリズムアレイを使用することもできる。例えば、複数の可動ミラー素子を有するティルトミラーデバイスと上記のマイクロプリズムアレイとを組み合わせて使用することとしても良い。さらに、プロジェクタ以外の光学装置に上記のマイクロプリズムアレイを用いても良い。例えば、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサ等の映像受光素子と上記のマイクロプリズム素子とを対応して設けることにより、高感度な光学装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】液晶パネルの概略構成を示す図。
【図３】液晶パネルの断面図。
【図４】マイクロプリズム素子の概略構成を示す図。
【図５】マイクロプリズム素子が開口部に光を入射させる様子を示す図。
【図６】開口部への光の入射角度と、コントラスト比との関係を示す図。
【図７】マイクロプリズム素子の他の構成例を示す図。
【図８】第２実施形態のプロジェクタのマイクロプリズム素子を示す図。
【図９】第３実施形態のプロジェクタのマイクロプリズム素子を示す図。
【図１０】第４実施形態のプロジェクタのマイクロプリズム素子を示す図。
【符号の説明】
１００ プロジェクタ、１０１ 超高圧水銀ランプ、１０４ インテグレータ、１０５ 偏光変換素子、１０６Ｒ Ｒ光透過ダイクロイックミラー、１０６Ｇ Ｂ光透過ダイクロイックミラー、１０７ 反射ミラー、１０８ リレーレンズ、１１０Ｒ 第１色光用空間光変調装置、１１０Ｇ 第２色光用空間光変調装置、１１０Ｂ 第３色光用空間光変調装置、１１２ クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ ダイクロイック膜、１１２ｂ ダイクロイック膜、１１４ 投写光学系、１１６ スクリーン、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ，７２０Ｒ，８２０Ｒ，９２０Ｒ 液晶パネル、１２１Ｒ，１２１Ｇ，１２１Ｂ，１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂ 偏光板、１２３Ｒ，１２３Ｂ 位相差板、１２４Ｒ，１２４Ｂ 硝子板、２００ 入射側防塵硝子、２０１，２０７ 接着層、２０２ カバー硝子、２０２ａ 所定面、２０３ ブラックマトリクス形成層、２０３ａ，６０３ａ 開口部、２０３ｂ ブラックマトリクス部、２０４ 対向基板、２０５ 液晶層、２０６ ＴＦＴ基板、２０６ａ 透明電極、２０８ 射出側防塵硝子、２１０，７１０，８１０，９１０ マイクロプリズムアレイ、２１１，６１１，７１１，８１１，９１１ マイクロプリズム素子、５１０ マイクロレンズアレイ、５１１ マイクロレンズ素子、Ａ 垂線、Ｃ１，Ｃ２１，Ｃ３１，Ｃ４１ 頂点、Ｃ２，Ｃ２２，Ｃ３２，Ｃ４２ 基準中心位置、Ｃ３，Ｃ２３，Ｃ３３，Ｃ４３ 略中心位置、Ｌｉｎ 入射光、Ｌｏｕｔ 射出光、Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ４１ 平坦面、Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２ 傾斜面、Ｓ３，Ｓ２３，Ｓ３３，Ｓ４３ 平面、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ２２，Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ４２ 辺、Ｗ２１，Ｗ４１ 直径、θ１，θ２，θ３，θ４ 角度
Claims (9)
- 所定領域を有する基準平面上に、複数のマイクロプリズム素子を略直交する格子状に配列したマイクロプリズムアレイと、
前記マイクロプリズム素子の位置に対応して設けられている複数の開口部を有し、前記マイクロプリズムアレイからの光を画像信号に応じて変調する変調部と、を有し、
前記マイクロプリズム素子が設けられている領域の略中心位置を基準中心位置とするとき、
前記開口部は、前記基準中心位置と、前記開口部の領域の略中心位置とが対応するように配置され、
前記マイクロプリズム素子は、前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上近傍に設けられ前記基準平面に対して略平行な平面からなる平坦面と、前記平坦面の周辺に設けられ前記基準平面に対して所定角度をなす平面からなる傾斜面と、を有し、
前記平坦面は、前記基準平面に対して略垂直な方向に進行する入射光を、前記開口部の方向に透過し、
前記傾斜面は、前記基準平面に対して略垂直な方向に進行する入射光を、屈折作用により、前記開口部の方向に偏向することを特徴とする空間光変調装置。 - 前記マイクロプリズム素子は、前記平坦面が前記傾斜面に対して前記入射光の入射側に設けられた凸型の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の空間光変調装置。
- 前記マイクロプリズム素子は、前記平坦面が前記傾斜面に対して前記入射光の射出側に設けられた凹型の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の空間光変調装置。
- 前記傾斜面が、前記基準平面に対してなす前記所定角度は、０°より大きく、かつ６０°以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調装置。
- 前記マイクロミラー素子の前記平坦面の面積は、前記開口部の領域の面積より小さいか、又は略同一であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空間光変調装置。
- 前記マイクロミラー素子の前記傾斜面は、前記基準平面に略平行な底面と前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上に頂点とを有する多角錐形状の側面部分であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空間光変調装置。
- 前記マイクロミラー素子の前記傾斜面は、前記基準平面に略平行な底面と前記基準中心位置を通過する前記基準平面の垂線上に頂点とを有する円錐形状の側面部分であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空間光変調装置。
- 前記平坦面の形状と、前記開口部の領域の形状とは、略相似することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空間光変調装置。
- 第１色光、第２色光、及び第３色光を含む光を供給する光源部と、
前記光源部から供給される光を前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とに分離する色分離光学系と、
前記第１色光を画像信号に応じて変調する第１色光用空間光変調装置と、
前記第２色光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置と、
前記第３色光を画像信号に応じて変調する第３色光用空間光変調装置と、
前記第１色光用空間光変調装置、前記第２色光用空間光変調装置、及び前記第３色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第１色光と、前記第２色光と、前記第３色光とを合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写光学系と、を有し、
前記第１色光用空間光変調装置と、前記第２色光用空間光変調装置と、前記第３色光用空間光変調装置とは、請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003162339A JP2004361821A (ja) | 2003-06-06 | 2003-06-06 | 空間光変調装置及びプロジェクタ |
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2003
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