JP2005283827A - 空間光変調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラックマトリックス像の認識を低減でき、スムーズでシームレスな良好な画像を得ることができる空間光変調装置を提供すること。
【解決手段】投写光を射出するプロジェクタ１００と投写光が投影されるスクリーン１１６との間の光路中に配置される空間光変調装置１３０であって、プロジェクタ１００の開口部４０１とブラックマトリックス部４０２とを有する変調部からの光を屈折する斜面３３２と、変調部からの光を透過させる平坦面３３１とを有し、斜面３３２は、斜面３３２から所定距離Ｌだけ離れたスクリーン１１６において、開口部４０１の投影像をブラックマトリックス部４０２の投影像上へ導くような斜面３３２の向き、及び斜面３３２と光軸ＡＸに対し略垂直方向に形成される透明基板３３３とのなす角度θを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空間光変調装置、特に既存のプロジェクタに後付けして用いられる空間光変調装置に関するものである。

画像表示装置として、液晶パネル（液晶表示装置）、ＣＲＴ表示装置、プラズマディスプレイ装置等のドットマトリックス画像表示装置が多く用いられている。ドットマトリックス画像表示装置は、二次元的に周期的に配列された多数の画素によって画像を表現する。この時、この周期的配列構造に起因する、いわゆるサンプリングノイズが発生し、画質が劣化する（画像がざらついて見える）現象がみられる。そして、画質が劣化する現象を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１２２７０９号公報

しかしながら、ドットマトリックス画像表示装置においては、画素と画素との間の領域は、不要光を低減するためにブラックマトリックスと呼ばれる遮光部が設けられている。近年、画像表示装置の使用態様として、大画面を比較的近距離から観察する場合が多くなってきている。このため、観察者がブラックマトリックスの像を認識してしまう場合がある。このように、従来のドットマトリックス画像表示装置は、ブラックマトリックスの像のため、スムーズさの少ない画像、又はざらつきを有する画像等のように画質が劣化するという問題点を有している。上述の特許文献１では、光学的ローパスフィルタの標本化周波数を、空間的光変調装置の画素の配列の基本周波数ベクトルによって定めている。しかしながら、ブラックマトリックス像の中心部分にまで屈折光を到達させることができない。このため、特許文献１の構成では、ブラックマトリックスの像に起因する画質の劣化を低減することは困難である。

特に、既存のドットマトリックス画像表示装置、例えばブラックマトリックス像の認識を低減するための構成を備えていないプロジェクタに対しては、あとから投写像の画質の劣化を低減することは困難である。さらに、観察者は、投写する画像の種類、例えば、文字画像や動画像等の種類に応じて、スムーズさの程度やシームレスの程度を所望の値に選択したいときがある。このようなとき、従来技術の構成では、既存のプロジェクタに対して、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択できない点、及びスムーズさの程度やシームレスの程度を調整することはできない点が問題である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ブラックマトリックス像の認識を低減でき、スムーズでシームレスな良好な画像を得ることができる空間光変調装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、投写光を射出するプロジェクタと投写光が投影される投影面との間の光路中に配置される空間光変調装置であって、プロジェクタの画素部と遮光部とを有する変調部からの光を屈折する屈折面と、前記変調部からの光を透過させる平坦面とを有し、屈折面は、屈折面から所定距離だけ離れた投影面において、変調部の画素部の投影像を遮光部の投影像上へ導くような屈折面の向き、及び屈折面と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、を有することを特徴とする空間光変調装置を提供できる。

一の画素部からの光は屈折面又は平坦面に入射する。屈折面に入射した光は、屈折面で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、屈折面の向き、及び屈折面と基準面とのなす角度に応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ（屈折角）とを制御できる。本発明では、屈折面から所定距離だけ離れた投影面において、屈折された光が形成する画素部の投影像が、遮光部の投影像上へ導かれるように構成されている。この結果、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像が形成される。従って、投影面において、観察者が遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。特に、本空間光変調装置は、投写光を射出するプロジェクタと投写光が投影される投影面との間の光路中に配置される。このため、既存のドットマトリックス画像表示装置、例えばブラックマトリックス像の認識を低減するための構成を備えていないプロジェクタに対して、本空間光変調装置を配置することで、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択すること、及びスムーズさの程度やシームレスの程度を調整することできる。従って、ブラックマトリックス像の認識を低減でき、スムーズでシームレスな良好な画像を得ることができる空間光変調装置を提供できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、屈折面は、円錐形状の斜面であることが望ましい。投影面において遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像を形成するためには、画素部と屈折面とのアライメントが必要となる。円錐形状の斜面は、その中心軸に対して回転対称な形状である。このため、画素部に対して、アライメントを行わなくとも、所定方向に画素部の投影像を形成できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、屈折面は、多角錐形状の斜面であることが望ましい。多角錐形状は、３角錐、４角錐、５角錐、６角錐などの任意の形状とすることができる。多角錐形状の斜面の方向と角度とを制御することで、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像が形成される。従って、投影面において、観察者が遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、プロジェクタは、投写光を投写するための投写レンズを有し、空間光変調装置は、投写レンズに着脱自在に取り付けられる着脱部を有することが望ましい。本空間光変調装置を、投写レンズに取り付けることにより、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、空間光変調装置は、プロジェクタの本体部に着脱自在に取り付けられる着脱部を有することが望ましい。本空間光変調装置を、プロジェクタ本体に取り付けることにより、後から投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、空間光変調装置は、プロジェクタの本体部から離れた光路内に挿脱自在に配置できる挿脱部を有することが望ましい。本空間光変調装置を、プロジェクタの本体から離れた投写光の光路内に単に配置することにより、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。

以下に、本発明に係る空間光変調装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る空間光変調装置１３０の概略構成を示す。図１では、空間光変調装置１３０をプロジェクタ１００に用いたときの構成を示す。後述するプロジェクタ１００は、投写レンズ１１４から投写光を射出する。射出された投写光は、スクリーン１１６に投写される。そして、空間光変調装置１３０はスタンド台部１３１上に固着されている。空間光変調装置１３０は、投写光を射出するプロジェクタ１００と投写光が投影される投影面であるスクリーン１１６との間の光路中に配置されている。空間光変調装置１３０とスクリーン１１６とは所定距離Ｌだけ隔てられている。なお、空間光変調装置１３０の構成については、図３を用いて後述する。

図２は、空間光空変調装置１３０を用いるプロジェクタ１００の概略構成を示す。まず、プロジェクタ１００の説明を先にして、次に、プロジェクタ１００との関係において空間光変調装置１３０の説明をする。

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。

第１色光用空間光変調装置１１０Ｒは、λ/２位相差板１２３Ｒ、ガラス板１２４Ｒ、第１偏光板１２１Ｒ、液晶パネル１２０Ｒ、及び第２偏光板１２２Ｒを有する。液晶パネル１２０Ｒの詳細な構成については後述する。λ/２位相差板１２３Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板１２４Ｒに接する状態で配置される。これにより、第１偏光板１２１Ｒ及びλ/２位相差板１２３Ｒが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図１において、第２偏光板１２２Ｒは独立して設けられているが、液晶パネル１２０Ｒの射出面や、クロスダイクロイックプリズム１１２の入射面に接する状態で配置しても良い。

第１色光用空間光変調装置１１０Ｒに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板１２３Ｒによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＲ光は、ガラス板１２４Ｒ及び第１偏光板１２１Ｒをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｒに入射する。液晶パネル１２０Ｒに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｒ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｒの変調により、ｓ偏光光に変換されたＲ光が、第２偏光板１２２Ｒから射出される。このようにして、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。

次に、Ｇ光について説明する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｒで反射された、Ｇ光とＢ光とは光路を９０度折り曲げられる。光路を折り曲げられたＧ光とＢ光とは、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇで反射されたＧ光は、第２色光であるＧ光を画像信号に応じて変調する第２色光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。第２色光用空間光変調装置１１０ＧはＧ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第２色光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１２０Ｇ、第１偏光板１２１Ｇ及び第２偏光板１２２Ｇを有する。液晶パネル１２０Ｇの詳細に関しては後述する。

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。

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。

なお、Ｂ光にリレーレンズ１０８を経由させるのは、Ｂ光の光路の長さがＲ光及びＧ光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ１０８を用いることにより、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇを透過したＢ光を、そのまま第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに導くことができる。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂは、λ/２位相差板１２３Ｂ、ガラス板１２４Ｂ、第１偏光板１２１Ｂ、液晶パネル１２０Ｂ、及び第２偏光板１２２Ｂを有する。なお、第３色光用空間光変調装置１１０Ｂの構成は、上述した第１色光用空間光変調装置１１０Ｒの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。

第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射するＢ光は、ｓ偏光光に変換されている。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂに入射したｓ偏光光は、λ/２位相差板１２３Ｂによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換されたＢ光は、ガラス板１２４Ｂ及び第１偏光板１２１Ｂをそのまま透過し、液晶パネル１２０Ｂに入射する。液晶パネル１２０Ｂに入射したｐ偏光光は、画像信号に応じた変調により、Ｂ光がｓ偏光光に変換される。液晶パネル１２０Ｂの変調により、ｓ偏光光に変換されたＢ光が、第２偏光板１２２Ｂから射出される。第３色光用空間光変調装置１１０Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。このように、色分離光学系を構成するＲ光透過ダイクロイックミラー１０６ＲとＢ光透過ダイクロイックミラー１０６Ｇとは、超高圧水銀ランプ１０1から供給される光を、第１色光であるＲ光と、第２色光であるＧ光と、第３色光であるＢ光とに分離する。

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂをＸ字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜１１２ａは、Ｂ光を反射し、Ｒ光、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、Ｒ光を反射し、Ｂ光、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、第１色光用空間光変調装置１１０Ｒ、第２色光用空間光変調装置１１０Ｇ、及び第３色光用空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ１１４は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１１６に投写する。これにより、スクリーン１１６上でフルカラー画像を得ることができる。そして、スクリーン１１６とプロジェクタ１００との間の光路中に空間光変調装置１３０が配置されている。

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。

図３−１は、空間光変調装置１３０をスクリーン１１６側からみた正面構成を示す。透明基板３３３上に複数の円錐形状が形成されている。各円錐形状は、上部に平坦面３３１を有する台形円錐形状である。また、円錐形状の斜面３３２は、屈折面の機能を有する。

図３−２は、空間光変調装置１３０の斜視構成を示す。屈折面である斜面３３２は、液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの変調部からの光を屈折する。また、平坦面３３１は、液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの変調部からの光を、そのまま透過する。

図４−１は、液晶パネル１２０Ｒを正面から見た平面構成を示す。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。遮光部であるブラックマトリックス部４０２は、超高圧水銀ランプ１０１から入射したＲ光を遮光することにより、スクリーン１１６側へ射出しない。ブラックマトリックス部４０２は、略直交する方向に格子状に形成されている。また、ブラックマトリックス部４０２に囲まれている矩形状の領域は開口部４０１を形成する。開口部４０１は、超高圧水銀ランプ１０１からのＲ光を通過させる。投写された画像における画素部を形成するのは、開口部４０１と、液晶パネル１２０Ｒの液晶層やＴＦＴ基板を透過して変調を受けた光である。この光は、開口部４０１を透過する光であるので、開口部４０１の位置、大きさと、画素部の位置、大きさとはそれぞれ対応している。また、図４−１からも明らかなように、開口部４０１とブラックマトリックス部４０２とは、周期的に繰り返して配列している。

図４−２は、スクリーン１１６における投影像を示す。屈折面である斜面３３２は、斜面３３２から所定距離Ｌ（図１参照）だけ離れた投影面であるスクリーン１１６において、変調部の画素部の投影像である屈折開口部像４０１Ｐａをブラックマトリックス部４０２の投影像上へ導くような斜面３３２の向き、及び斜面３３２と光軸ＡＸに対し略垂直方向に形成される基準面である透明基板３３３とのなす角度θを有する。

これにより、一の画素部である開口部４０１から平坦面３３１に入射した光は、そのまま透過する。そのまま、透過した光は、スクリーン１１６上に直接透過開口部像４０１Ｐを形成する。また、一の画素部である開口部４０１から屈折面である斜面３３２に入射した光は、斜面３３２で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、斜面３３２の向き、及び斜面３３２と基準面である透明基板３３３とのなす角度θに応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ（屈折角）とを制御できる。

本実施例では、上述したように、斜面３３２から所定距離Ｌだけ離れたスクリーン１１６において、屈折された光が形成する開口部４０１の屈折開口部像４０１Ｐａが、ブラックマトリックス部４０２の投影像上へ導かれるように構成されている。従って、斜面３３２から所定距離Ｌだけ離れたスクリーン１１６において、ブラックマトリックス部４０２の投影像の領域に重畳的に開口部の屈折開口部像４０１Ｐａが形成される。このため、スクリーン１１６において、観察者が遮光部であるブラックマトリックス部４０２の像を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。

空間光変調装置１３０は、プロジェクタ１００の本体部から離れた光路内に挿脱自在に配置できる挿脱部であるスタンド台部１３１を有している。従って、空間光変調装置１３０を、プロジェクタ１００の本体から離れた投写光の光路内に単に配置することにより、後から投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。

このように、空間光変調装置１３０は、投写光を射出するプロジェクタ１００と投写光が投影されるスクリーン１１６との間の光路中に配置される。このため、既存のドットマトリックス画像表示装置、例えばブラックマトリックス像の認識を低減するための構成を備えていないプロジェクタ１００に対して、空間光変調装置１００を配置することで、あとから投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択すること、及びスムーズさの程度やシームレスの程度を調整することできる。従って、ブラックマトリックス像の認識を低減でき、スムーズでシームレスな良好な画像を得ることができる。

さらに、スクリーン１１６においてブラックマトリックス部４０２の投影像の領域に重畳的に開口部４０１の投影像を形成するためには、開口部４０１と斜面３３２とのアライメントが必要となる場合がある。円錐形状の斜面３３２は、光軸ＡＸに平行な中心軸Ｃに対して回転対称な形状である。このため、図４−２に示すように、屈折開口部像４０１Ｐａは、直接透過開口部像４０１Ｐの周囲へ拡がるように形成される。従って、本実施例では、開口部４０１と斜面３３２とのアライメントを行わなくとも、解像度を小さくせずにブラックマトリックス部４０２像の認識を低減できる。

なお、平坦面３３１と斜面３３２との面積比が、スクリーン１１６における、直接透過開口部像４０１Ｐの強度と屈折開口部像４０１Ｐａの強度との比に対応する。

また、空間光変調装置１３０を配置する位置を変えることで、シームレスやスムーズさの程度を調整できる。空間光変調装置１３０と、プロジェクタ１００内の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの変調面との間隔を変えることにより、スクリーン１１６における屈折光の到達位置が異なってくる。従って、空間光変調装置１３０を配置する位置を変えることで、スムーズさの程度やシームレスの程度を所望の量に設定できる。

さらに、空間光変調装置１３０の大きさは、投写レンズ１１４からの投写光を過不足なく屈折及び直接透過できる領域があれば十分である。このため、空間光変調装置１３０の大きさは、プロジェクタ１００の本体の形状や投写レンズ１１４の形状には依存しない。

図５は、実施例２に係る空間光変調装置５３０の概略構成を示す。図５では、空間光変調装置５３０を上述したプロジェクタ１００に用いたときの構成を示す。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。空間光変調装置５３０は、プロジェクタ１００の本体部に着脱自在に取り付けられる着脱部５０１を有する。着脱部５０１と空間光変調装置５３０とは、枠体５００を介して一体的に形成されている。また、空間光変調装置５３０とスクリーン１１６とは所定距離Ｌだけ隔てられている。これにより、空間光変調装置５３０を、プロジェクタ１００の本体に取り付けることにより、後から投写像のスムーズさの効果やシームレスの効果を得ることができる。

図６−１は、空間光変調装置５３０をスクリーン１１６側からみた正面構成を示す。透明基板５３３上に複数の４角錐形状が形成されている。各４角錐形状は、上部に平坦面５３１を有する台形４角錐形状である。また、４角錐形状の斜面５３２は、屈折面の機能を有する。

図６−２は、空間光変調装置５３０の斜視構成を示す。屈折面である斜面５３２は、液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの変調部からの光を屈折する。また、平坦面５３１は、液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの変調部からの光を、そのまま透過する。

図７は、スクリーン１１６における投影像を示す。屈折面である斜面５３２は、斜面５３２から所定距離Ｌ（図１参照）だけ離れた投影面であるスクリーン１１６において、変調部の画素部の投影像である屈折開口部像５０１Ｐａをブラックマトリックス部４０２の投影像上へ導くような斜面５３２の向き、及び斜面５３２と光軸ＡＸに対し略垂直方向に形成される基準面である透明基板５３３とのなす角度θ（図６−２）を有する。

これにより、一の画素部である開口部４０１から平坦面５３１に入射した光は、そのまま透過する。そのまま、透過した光は、スクリーン１１６上に直接透過開口部像５０１Ｐを形成する。また、一の画素部である開口部４０１から屈折面である斜面５３２に入射した光は、斜面５３２で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、斜面５３２の向き、及び斜面５３２と基準面である透明基板５３３とのなす角度θに応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ（屈折角）とを制御できる。

本実施例では、実施例１と同様に、斜面５３２から所定距離Ｌだけ離れたスクリーン１１６において、屈折された光が形成する開口部４０１の屈折開口部像５０１Ｐａが、ブラックマトリックス部４０２の投影像上へ導かれるように構成されている。従って、斜面５３２から所定距離Ｌだけ離れたスクリーン１１６において、ブラックマトリックス部４０２の投影像の領域に重畳的に開口部の屈折開口部像５０１Ｐａが形成される。

実施例１では、図４−２で説明したように、円錐形状の斜面３３２を屈折面として用いているため、屈折開口部像４０１Ｐａは、直接透過開口部像４０１Ｐの周囲に同心円状に拡がるように形成されている。これに対して、本実施例では、図７に示すように、屈折開口部像４０１Ｐａは、矩形の直接透過開口部像４０１Ｐの周囲に隣接するように形成されている。これにより、スクリーン１１６において、観察者が遮光部であるブラックマトリックス部４０２の像を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。

また、空間光変調装置５３０と、液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの変調面とのアライメントを行うことが望ましい。４角錐形状の配列方向と、格子状のブラックマトリックス部４０２の方向とを一致させておくと、最も投写像のシームレスやスムーズな効果を得られる。例えば、プロジェクタ１００の筐体からなる本体の筐体と変調面のブラックマトリックス部４０２との位置合わせが予め行われている場合を考える。この場合、プロジェクタ１００の本体の筐体に対して、図５で示すように着脱部５０１で挟み込むように固定する。これにより、容易に空間光変調装置５３０と変調面のブラックマトリックス部４０２とのアライメントを行うことができる。

また、空間光変調装置５３０を光軸ＡＸに沿った方向へスライドできるように構成しても良い。空間光変調装置５３０と、プロジェクタ１００内の液晶パネル１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂの変調面との間隔を変えることにより、スクリーン１１６における屈折光の到達位置が異なってくる。従って、空間光変調装置５３０を光軸ＡＸに沿ってスライドさせることで、スムーズさの程度やシームレスの程度を所望の量に設定できる。

さらに好ましくは、枠体５００にねじ式の微調整機構を設けることが望ましい。そして、ねじを調整することで、変調面と空間光変調装置５３０との相対的なアライメント、特に光軸ＡＸ周りの回転方向のアライメントの微調整を行うことができる。

なお、本実施例では、４角錐形状を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、３角錐、５角錐、６角錐などの多角錐形状や、台形円錐形状でも良い。なお、実施例１で述べたような台形円錐形状の斜面を用いるときは、光軸ＡＸ周りの回転方向のアライメントは不要である。

次に、図１に戻って、実施例１のスタンド型の空間光変調装置１３０に、角錐形状の斜面を用いて上述のアライメントが必要となったときの構成を説明する。通常、プロジェクタ１００は、例えば、観察者にとって横長の画面の水平方向、垂直方向がスクリーン１１６の辺と平行となるように設置面ＧＮＤに置かれる。そして、空間光変調装置１３０は、設置面ＧＮＤ又はこれに平行な面に配置する。このとき、空間光変調装置１３０は、光軸ＡＸに対して平坦面５３１（図６−２）が略垂直となるように、例えば重りを用いて鉛直方向をキャリブレーションできるように構成する。これにより、実施例１において、実施例２のような角錐形状を用いたときのアライメントを容易に行うことができる。

図８は、空間光変調装置５３０の変形例を示す。本変形例の空間光変調装置５３０は、断面形状がＬ字型形状をしている。空間光変調装置５３０は、Ｌ字型形状のうち着脱部８０１をプロジェクタ１００の本体の下部に差し込むようにして設置面ＧＮＤに対して配置する。空間光変調装置５３０の斜面５３２と平坦面５３１と、着脱部８０１との位置関係を予め設定しておく。また、プロジェクタ１００の本体も設置面ＧＮＤに対して、略水平に配置されている。これにより、容易に空間光変調装置５３０と変調面のブラックマトリックス部４０２とのアライメントを行うことができる。

図９−１は、本発明の実施例３に係る空間光変調装置９３０の斜視構成を示す。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の空間光変調装置９３０は、着脱部である爪部９０１で投写レンズ１１４に着脱自在に設けられる。図９−１は、空間光変調装置９０１を投写レンズ１１４に対して取り付ける前の状態を示す。

図９−２は、空間光変調装置９３０を正面から見た構成を示す。着脱部である爪部９０１は、空間光変調装置９３０の円形状のマウント枠９０２の略１／４ずつに等分した位置に形成されている。４つの爪部９０１は、投写レンズ１１４のレンズ鏡筒の内周部分に係合する。これにより、空間光変調装置９３０は、投写レンズ１１４に装着して固着される。また、図９−２に示すように、時計における１２時の位置に黒色の三角印で示す位置合わせマークが形成されている。空間光変調装置９３０が、実施例２のような多角錐形状のとき、位置合わせマークと、投写レンズ１１４の所定位置とを一致させるように、空間光変調装置９３０を投写レンズ１１４に装着する。これにより、不図示のプロジェクタ本体の変調面と空間光変調装置５３０との相対的なアライメント、特に光軸ＡＸ周りの回転方向のアライメントを行うことができる。

例えば、スムーズさの効果やシームレスの効果をあまり必要としない投写像のときは、空間光変調装置９３０を投写レンズ１１４から外しておく。スムーズさの効果やシームレスの効果を必要とする投写像のときは、空間光変調装置９３０を投写レンズ１１４に装着する。これにより、観察者は、容易に、スムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択できる。なお、実施例１で述べたような台形円錐形状の斜面を用いるときは、光軸ＡＸ周りの回転方向のアライメントは不要である。

図１０は、本実施例の変形例を示す。空間光変調装置１０３０は、円形のマウント枠１００２には、実施例３と同様に着脱部である爪部１００１が形成されている。爪部１００１は、投写レンズ１１４のレンズ鏡筒に対して外側から係合するように構成されている。これにより、観察者は、容易に、スムーズさの効果やシームレスの効果の有無を選択できる。なお、上記各実施例では、空間光変調装置として液晶パネルを用いるプロジェクタに本発明を適用する例について説明している。しかしながら、本発明はこれに限られず、例えば、空間光変調装置としてテキサスインスツルメント社製のＤＭＤ（商標）を用いるプロジェクタにも適用することができる。

実施例１に係る空間光変調装置の概略構成を示す図。 実施例１に係る空間光変調装置の概略構成を示す他の図。 実施例１の空間光変調装置の正面構成図。 実施例１の空間光変調装置の斜視構成図。 液晶パネルの正面構成図。 実施例１のスクリーンにおける投写像の図。 実施例２に係る空間光変調装置の概略構成を示す図。 実施例２の空間光変調装置の正面構成図。 実施例２の空間光変調装置の斜視構成図。 実施例２のスクリーンにおける投写像の図。 実施例２の変形例に係る空間光変調装置の概略構成を示す図。 実施例３の空間光変調装置の斜視構成図。 実施例３の空間光変調装置の正面構成図。 実施例３の変形例の空間光変調装置の斜視構成図。

符号の説明

１００ プロジェクタ、１１４ 投写レンズ、１１６ スクリーン、１３１ スタンド台部、ＡＸ 光軸、ＧＮＤ 設置面、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、１０７ 反射ミラー、１０８ リレーレンズ、１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ 各色光用空間光変調装置、１１２ クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ、１１２ｂ ダイクロイック膜、１２１Ｒ、１２１Ｇ、１２１Ｂ 第１偏光板、１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ 液晶パネル、１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ 第２偏光板、１３０ 空間光変調装置、３３１ 平坦面、３３２ 斜面、３３３ 透明基板、θ 角度、Ｃ 軸、４０１ 開口部、４０２ ブラックマトリックス部、４０１Ｐ 直接透過開口部像、４０１Ｐａ 屈折開口部像、５００ 枠体、５０１ 着脱部、５３０ 空間光変調装置、５３１ 平坦面、５３２ 斜面、５３３ 透明基板、５０１Ｐ 直接透過開口部像、５０１Ｐａ 屈折開口部像、８０１ 着脱部、９３０ 空間光変調装置、９０１ 爪部、９０２ マウント枠、１００１ 爪部、１００２ マウント枠、１０３０ 空間光変調装置

Claims (6)

1. 投写光を射出するプロジェクタと前記投写光が投影される投影面との間の光路中に配置される空間光変調装置であって、
   前記プロジェクタの画素部と遮光部とを有する変調部からの光を屈折する屈折面と、前記変調部からの光を透過させる平坦面とを有し、
   前記屈折面は、前記屈折面から所定距離だけ離れた前記投影面において、前記変調部の画素部の投影像を前記遮光部の投影像上へ導くような前記屈折面の向き、及び前記屈折面と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、を有することを特徴とする空間光変調装置。
2. 前記屈折面は、円錐形状の斜面であることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調装置。
3. 前記屈折面は、多角錐形状の斜面であることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調装置。
4. 前記プロジェクタは、前記投写光を投写するための投写レンズを有し、
   前記空間光変調装置は、前記投写レンズに着脱自在に取り付けられる着脱部を有す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。
5. 前記空間光変調装置は、前記プロジェクタの本体部に着脱自在に取り付けられる着脱部を有す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。
6. 前記空間光変調装置は、前記プロジェクタの本体部から離れた前記光路内に挿脱自在に配置できる挿脱部を有す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。

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