JP2006023378A - Projector - Google Patents

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Shunji Uejima
俊司 上島
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector capable of displaying a fine image by reducing the occurrence of moire. <P>SOLUTION: The projector has a spatial optical modulator 17R equipped with aperture parts 61 being a plurality of pixel parts arrayed in a matrix state and modulating incident light in accordance with an image signal, a screen 30 equipped with a lenticular lens 33 being a structural body arranged in a prescribed cycle and transmitting light from the spatial optical modulator 17R, and a prism group 25 being a low-pass filter provided in an optical path between the spatial optical modulator 17R and the screen 30. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プロジェクタ、特に、画像信号に応じて変調された光をスクリーンに透過させることによって画像を表示するリアプロジェクタの技術に関する。   The present invention relates to a projector, and more particularly, to a technology of a rear projector that displays an image by transmitting light modulated in accordance with an image signal through a screen.

従来、画像信号に応じて変調された光をスクリーンに透過させることによって画像を表示する、いわゆるリアプロジェクタが提案されている。リアプロジェクタは大画面化が比較的容易であることから、近年、リアプロジェクタの普及に対する期待が高まりつつある。リアプロジェクタのスクリーンには、例えば、広い視野角を得るためのレンチキュラーレンズやマイクロレンズ等の光学素子が設けられる。アレイ状に配置された光学素子をスクリーンに設ける場合、光学素子を設けることによるスクリーンの周期構造と空間光変調装置の画素構造とが重なり合うことでモアレが発生することがある。モアレは、リアプロジェクタ内の構成要素における周期構造どうしによって起きる以外に、リアプロジェクタにおける周期構造と、画像の模様とが重なり合うことで起きる場合もある。モアレは、本来画像信号に無い色彩や模様を出現させることにより画質の低下を引き起こす。従来、モアレを低減する技術としては、例えば、特許文献1及び2に提案されているものがある。   Conventionally, a so-called rear projector has been proposed that displays an image by transmitting light modulated in accordance with an image signal to a screen. Since rear projectors are relatively easy to increase in screen size, in recent years, expectations for the spread of rear projectors are increasing. The screen of the rear projector is provided with optical elements such as a lenticular lens and a microlens for obtaining a wide viewing angle, for example. When the optical elements arranged in an array are provided on the screen, moire may occur due to the overlap of the periodic structure of the screen and the pixel structure of the spatial light modulator provided by the optical elements. In addition to the occurrence of moiré due to the periodic structures in the components in the rear projector, the moiré may also occur due to the overlapping of the periodic structure in the rear projector and the image pattern. Moire causes degradation of image quality by causing colors and patterns that are not originally included in the image signal to appear. Conventionally, as a technique for reducing moire, for example, there are techniques proposed in Patent Documents 1 and 2.

特開平8−289234号公報JP-A-8-289234 特開2002−139799号公報JP 2002-139799 A

特許文献1及び2に提案されている技術は、いずれもスクリーンの構成によって光の干渉を防ぐものである。特許文献1及び2に提案されている技術によると、スクリーンは、構造上、光の干渉を防止可能とするための制約を受けざるを得ない。このような制約は、リアプロジェクタにより精細な画像を表示するための構成、あるいはコストを削減可能な構成を実現する上での障害になる場合がある。さらに、リアプロジェクタのスクリーンとして、光射出面に遮光部と開口部とを交互に設ける技術が提案されている。遮光部は、外光の反射を防ぐことでコントラストの低下を軽減するための構成である。リアプロジェクタのスクリーンは、遮光部と開口部とが周期構造をなすことによってさらにモアレ発生の頻度が増加してしまう。このように、従来のリアプロジェクタは、モアレの発生を低減して精細な画像を得ることが困難であるという問題がある。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、モアレの発生を低減して精細な画像を表示可能なプロジェクタを提供することを目的とする。   The techniques proposed in Patent Documents 1 and 2 both prevent light interference by the configuration of the screen. According to the techniques proposed in Patent Documents 1 and 2, the screen must be constrained to prevent light interference due to its structure. Such a restriction may be an obstacle to realizing a configuration for displaying a fine image by the rear projector or a configuration capable of reducing the cost. Further, as a screen for a rear projector, a technique has been proposed in which light-shielding portions and openings are alternately provided on the light exit surface. The light shielding unit is configured to reduce a decrease in contrast by preventing reflection of external light. The screen of the rear projector further increases the frequency of moiré due to the periodic structure of the light shielding portion and the opening. Thus, the conventional rear projector has a problem that it is difficult to obtain a fine image by reducing the occurrence of moire. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a projector that can display a fine image by reducing the occurrence of moire.

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、行列状に配列される複数の画素部を備え、入射光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、所定の周期で配置される構造体を備え、空間光変調装置からの光を透過するスクリーンと、空間光変調装置とスクリーンとの間の光路中に設けられるローパスフィルタと、を有す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。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a spatial light modulation device that includes a plurality of pixel units arranged in a matrix and modulates incident light according to an image signal, and a predetermined And a screen that transmits light from the spatial light modulation device, and a low-pass filter that is provided in an optical path between the spatial light modulation device and the screen. A projector can be provided.

ローパスフィルタは、屈折面を有するプリズム素子、回折格子、水晶板等の光学素子を備える。空間光変調装置からの光がローパスフィルタを透過することにより、画素部の像は、複数に分割してスクリーンに投影される。画素部の像を複数に分割することで、行列状に画素部を配列することによる周期性、及び規則的な模様等の周期性を弱めることとなる。また、スクリーンには、例えば、レンチキュラーレンズ等の光学素子や遮光部等の構造体が所定の周期で配置される。投写光の周期性を弱めてスクリーンに入射することにより、周期構造を有するスクリーンを用いる場合であっても光の干渉効果が低減される。このようにして、ローパスフィルタを設けることによってモアレを低減することが可能となる。本発明によると、空間光変調装置とスクリーンとの間の光路中にローパスフィルタを設けるため、スクリーンは、構造上光の干渉効果に関する制約を必要としない。スクリーンは、精細な画像を表示可能、あるいはコストを削減可能な構成とすることができる。これにより、モアレの発生を低減して精細な画像を表示可能なプロジェクタを得られる。   The low-pass filter includes a prism element having a refractive surface, a diffraction grating, an optical element such as a quartz plate. When the light from the spatial light modulator passes through the low-pass filter, the image of the pixel portion is divided into a plurality of images and projected onto the screen. By dividing the image of the pixel portion into a plurality, the periodicity due to the arrangement of the pixel portions in a matrix and the periodicity such as a regular pattern are weakened. In addition, on the screen, for example, optical elements such as a lenticular lens and structures such as a light shielding portion are arranged at a predetermined period. By weakening the periodicity of the projected light and entering the screen, the light interference effect is reduced even when a screen having a periodic structure is used. In this way, it is possible to reduce moire by providing a low-pass filter. According to the present invention, since the low-pass filter is provided in the optical path between the spatial light modulation device and the screen, the screen does not need a restriction on the light interference effect structurally. The screen can be configured to display a fine image or to reduce costs. As a result, it is possible to obtain a projector that can reduce the occurrence of moire and display a fine image.

また、本発明の好ましい態様によれば、ローパスフィルタは、少なくとも屈折面を備えるプリズム素子からなるプリズム群を有し、前記プリズム素子は、照明光学系又は投写光学系で定められる単位面積内に3周期以上の周期で設けられ、屈折面は、一の画素部からの光を所定方向へ屈折することが望ましい。一の画素部からの光は、プリズム群に入射する。プリズム群に入射した光は、プリズム素子の屈折面で屈折して、光路を所定方向へ折り曲げられる。一の画素部からの光を所定方向へ折り曲げることにより、画素部の像を分割してスクリーンに投影する。画素部の像は、プリズム素子に備える屈折面の数に応じて複数に分割することができる。これにより、画素部の像を複数に分割することができる。   According to a preferred aspect of the present invention, the low-pass filter has a prism group including prism elements each having at least a refracting surface, and the prism elements are 3 in a unit area defined by the illumination optical system or the projection optical system. It is desirable that the refractive surface be provided with a period equal to or greater than the period and refract the light from one pixel portion in a predetermined direction. Light from one pixel portion enters the prism group. The light incident on the prism group is refracted by the refracting surface of the prism element, and the optical path is bent in a predetermined direction. By bending light from one pixel portion in a predetermined direction, an image of the pixel portion is divided and projected onto a screen. The image of the pixel portion can be divided into a plurality according to the number of refractive surfaces provided in the prism element. Thereby, the image of a pixel part can be divided | segmented into plurality.

プリズム群のプリズム素子は、単位面積内において3個以上、又は3周期以上の周期で設けることで、略均一な画像を得られる。単位面積は、空間光変調装置に入射する照明光により規定されるFナンバー、又はスクリーンに光を投写する投写光学系で規定することができる。ここで、プリズム素子の周期は、プリズム素子がマトリクス状に設けられている場合に、プリズム素子どうしの境界を形成する境界線の数で定義できる。   A substantially uniform image can be obtained by providing three or more prism elements or three or more periods in the unit area. The unit area can be defined by an F number defined by illumination light incident on the spatial light modulator or a projection optical system that projects light onto a screen. Here, the period of the prism elements can be defined by the number of boundary lines forming the boundary between the prism elements when the prism elements are provided in a matrix.

好ましくは、プリズム群のプリズム素子は、単位面積内において5個以上、又は5周期以上の周期で設けることが望ましい。これにより、画像の端部においても略均一な投写像を得ることができる。このように、単位面積内に適度な数のプリズム素子を配置することにより、略均一な画像を得ることができる。また、プリズム素子を周期的に設けることで回折光を生じると、画像のコントラストを低下させる原因となり得る。プリズム素子は、単位面積内において15個以下、又は15周期以下の周期で設けることで、回折現象の発生を低減し、良好な画像を得ることができる。さらに、プリズム素子は、単位面積内において12個以下、又は12周期以下の周期で設けるのが望ましい。これにより、さらに回折現象の発生を低減し良好なコントラストの画像を得られる。   Preferably, the prism elements of the prism group are provided in a unit area with 5 or more, or 5 cycles or more. Thereby, a substantially uniform projected image can be obtained even at the edge of the image. As described above, a substantially uniform image can be obtained by arranging an appropriate number of prism elements in a unit area. Further, if diffracted light is generated by periodically providing prism elements, it may cause a decrease in image contrast. By providing 15 or less prism elements in a unit area, or less than 15 periods, the occurrence of diffraction phenomenon can be reduced and a good image can be obtained. Furthermore, it is desirable that the prism elements are provided with a period of 12 or less or 12 periods or less within the unit area. As a result, the occurrence of the diffraction phenomenon is further reduced, and an image with good contrast can be obtained.

従って、プリズム群は、単位面積内において3個以上15個以下、又は3周期以上15周期以下の周期でプリズム素子を設けることが望ましい。さらに、プリズム群は、単位面積内において5個以上12個以下、又は5周期以上12周期以下の周期でプリズム素子を設けることが望ましい。これにより、略均一な強度の光をスクリーンに投写し、モアレの低減及びコントラスト低下の低減によってさらに良好な画像を得ることができる。   Accordingly, it is desirable that the prism group is provided with a prism element in a unit area of 3 to 15 or less, or 3 to 15 cycles. Furthermore, it is desirable that the prism group is provided with prism elements at a cycle of 5 to 12 or 5 cycles to 12 cycles within a unit area. Thereby, light with substantially uniform intensity can be projected onto the screen, and a better image can be obtained by reducing moire and reducing contrast.

また、本発明の好ましい態様によれば、プリズム素子は、画素部からの光を透過する平坦部を有し、屈折面と光軸との交点で平坦部から最も離れた位置において光軸に略垂直方向に形成される面を基準面とする場合に、基準面から平坦部までの距離をd、入射光の波長をλ、プリズム素子の屈折率をnとそれぞれするとき、以下の条件式(1)又は(2)を満足することが望ましい。
d<0.95×λ/{2×(n−1)} (1)
d>1.05×λ/{2×(n−1)} (2)
According to a preferred aspect of the present invention, the prism element has a flat portion that transmits light from the pixel portion, and is substantially aligned with the optical axis at a position farthest from the flat portion at the intersection of the refractive surface and the optical axis. When the surface formed in the vertical direction is used as a reference surface, when the distance from the reference surface to the flat portion is d, the wavelength of incident light is λ, and the refractive index of the prism element is n, the following conditional expression ( It is desirable to satisfy 1) or (2).
d <0.95 × λ / {2 × (n−1)} (1)
d> 1.05 × λ / {2 × (n−1)} (2)

プリズム群は、屈折面による屈折光と共に、プリズム群を構成する各プリズム素子の深さに起因して回折光を生ずる。基準面から平坦部までの距離dが条件式(A)
d=λ/{2×(n−1)} (A)
の条件を満足する場合、プリズム群は、回折効果を向上させてしまう。回折光は、周期構造を有するスクリーンにおいて光が干渉することによるモアレを引き起こす場合がある。本発明では、モアレを発生する原因となる回折光を生じさせないこと、又は回折光が生じても観察者がモアレを認識しない程度であることが望ましい。本発明では、上記の条件式(1)又は(2)を満足することで、深さdを、上記の条件式(A)で規定される数値と異なる数値とすることができる。上記の条件式(1)又は(2)を満足することにより、プリズム群における回折光の発生を低減することができる。これにより、モアレの発生を低減することができる。
The prism group generates diffracted light due to the refracted light from the refractive surface and the depth of each prism element constituting the prism group. The distance d from the reference surface to the flat portion is the conditional expression (A)
d = λ / {2 × (n−1)} (A)
When the above condition is satisfied, the prism group improves the diffraction effect. Diffracted light may cause moiré due to light interference on a screen having a periodic structure. In the present invention, it is desirable that diffracted light that causes moiré is not generated, or that the observer does not recognize moiré even when diffracted light is generated. In the present invention, when the conditional expression (1) or (2) is satisfied, the depth d can be set to a numerical value different from the numerical value defined by the conditional expression (A). By satisfying the above conditional expression (1) or (2), generation of diffracted light in the prism group can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of a moire can be reduced.

好ましくは、以下の条件式(3)又は(4)を満足することが望ましい。
d<0.9×λ/{2×(n−1)} (3)
d>1.1×λ/{2×(n−1)} (4)
さらに好ましくは、以下の条件式(5)又は(6)を満足することが望ましい。
d<0.7×λ/{2×(n−1)} (5)
d>1.3×λ/{2×(n−1)} (6)
上記条件式(3)〜(6)のいずれかを満足することで、プリズム素子からの回折光の強度をさらに小さくすることができる。これにより、さらにモアレの発生を低減することができる。
It is preferable that the following conditional expression (3) or (4) is satisfied.
d <0.9 × λ / {2 × (n−1)} (3)
d> 1.1 × λ / {2 × (n−1)} (4)
More preferably, it is desirable to satisfy the following conditional expression (5) or (6).
d <0.7 × λ / {2 × (n−1)} (5)
d> 1.3 × λ / {2 × (n−1)} (6)
By satisfying any one of the conditional expressions (3) to (6), the intensity of the diffracted light from the prism element can be further reduced. Thereby, generation | occurrence | production of a moire can be reduced further.

また、本発明の好ましい態様としては、プリズム素子は、画素部からの光を透過する平坦部を有し、光軸に対し略垂直でありプリズム群が形成されている基板の一方の面を基準面とする場合に、基準面から平坦部までの距離と、基準面から屈折面上の所定位置までの距離と、がそれぞれ非周期的となるように形成されていることが望ましい。   In a preferred aspect of the present invention, the prism element has a flat portion that transmits light from the pixel portion, is substantially perpendicular to the optical axis, and is based on one surface of the substrate on which the prism group is formed. In the case of a surface, it is desirable that the distance from the reference surface to the flat portion and the distance from the reference surface to a predetermined position on the refracting surface are aperiodic.

プリズム群により回折光が生ずる構造の一つとして、プリズム素子の周期的な構造を挙げることができる。プリズム群は、基準面から平坦部までの距離と、基準面とから屈折面上の所定位置までの距離と、がそれぞれ非周期的となるように形成されている。プリズム群を非周期的となるように形成することにより、プリズム素子の周期的構造に起因する回折光の発生を低減することができる。これにより、モアレの発生を低減することができる。   One of the structures in which diffracted light is generated by the prism group is a periodic structure of prism elements. The prism group is formed such that the distance from the reference surface to the flat portion and the distance from the reference surface to a predetermined position on the refractive surface are aperiodic. By forming the prism group to be aperiodic, generation of diffracted light due to the periodic structure of the prism element can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of a moire can be reduced.

また、本発明の好ましい態様としては、プリズム素子は、前記単位面積内において15周期以下の周期で設けられることが望ましい。プリズム群により回折光が生ずる構造の一つとして、プリズム素子の配列の周期的な構造を挙げることができる。プリズム群は、単位面積あたりに15周期以下の周期でプリズム素子を設けるように構成する。プリズム素子の周期は、プリズム素子がマトリクス状に設けられている場合に、プリズム素子どうしの境界を形成する境界線の数で定義できる。プリズム素子の周期を15周期以下とすることにより、プリズム素子の配列の周期的構造に起因する回折光の発生を低減することができる。これにより、モアレの発生を低減することができる。また、好ましくは、プリズム素子は、単位面積あたりに10〜12周期で設けられることが望ましい。さらに好ましくは、プリズム素子は、単位面積あたりに7〜9周期で設けられることが望ましい。これにより、さらにモアレの発生を低減することができる。   As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the prism elements are provided with a period of 15 periods or less within the unit area. One of the structures in which diffracted light is generated by the prism group is a periodic structure of an array of prism elements. The prism group is configured to provide prism elements with a period of 15 periods or less per unit area. The period of the prism elements can be defined by the number of boundary lines forming the boundary between the prism elements when the prism elements are provided in a matrix. By setting the period of the prism elements to 15 periods or less, generation of diffracted light due to the periodic structure of the arrangement of the prism elements can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of a moire can be reduced. Moreover, it is preferable that the prism elements are provided in 10 to 12 cycles per unit area. More preferably, it is desirable that the prism elements are provided in a period of 7 to 9 per unit area. Thereby, generation | occurrence | production of a moire can be reduced further.

また、本発明の好ましい態様としては、ローパスフィルタは、一の前記画素部からの光のうち1次回折光を所定方向へシフトした位置に入射させる位相回折格子素子を有し、位相回折格子素子は、単位面積内において5周期以上の周期で設けられることが望ましい。一の画素部からの光は、位相回折格子素子に入射する。位相回折格子素子は、回折光を所定方向へ進行させる。例えば、位相回折格子素子は、入射光を0次光と1次光とに分離することにより、入射光を複数に分割する。これにより、画素部の像を複数に分割することができる。また、位相回折格子素子は、単位面積内において5周期以上の周期で設けることにより、略均一な強度の回折光を得ることができる。   As a preferred aspect of the present invention, the low-pass filter has a phase diffraction grating element that makes the first-order diffracted light incident on a position shifted in a predetermined direction out of the light from the one pixel unit, In addition, it is desirable to provide at a period of 5 cycles or more in the unit area. Light from one pixel portion enters the phase diffraction grating element. The phase diffraction grating element advances diffracted light in a predetermined direction. For example, a phase diffraction grating element divides incident light into a plurality of parts by separating incident light into zero-order light and first-order light. Thereby, the image of a pixel part can be divided | segmented into plurality. In addition, the phase diffraction grating element can provide diffracted light with substantially uniform intensity by providing it with a period of 5 cycles or more in the unit area.

また、本発明の好ましい態様としては、ローパスフィルタは、一の画素部からの光のうち一部の光を所定方向へ屈折して分離する複屈折部であることが望ましい。一の画素部からの光は、複屈折部に入射する。複屈折部は、例えば複屈折部の結晶方位に対応して、入射光を2つの直線偏光に分離する。複数の複屈折部を用いることにより、一の画素部からの光を複数に分割することができる。これにより、画素部の像を複数に分割することができる。   As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the low-pass filter is a birefringent portion that refracts and separates a part of light from one pixel portion in a predetermined direction. Light from one pixel part enters the birefringent part. The birefringent portion separates incident light into two linearly polarized light, for example, corresponding to the crystal orientation of the birefringent portion. By using a plurality of birefringent portions, light from one pixel portion can be divided into a plurality of portions. Thereby, the image of a pixel part can be divided | segmented into plurality.

さらに、本発明の好ましい態様としては、複屈折部の入射側に、さらに位相板を有することが望ましい。例えば、空間光変調装置として透過型の液晶表示装置を用いる場合、画像信号に応じて変調された光は、特定の振動方向を有する直線偏光である。直線偏光は、例えばλ/4位相板を透過することにより、円偏光に変換される。複屈折部は、変調光を円偏光に変換することにより、変調光のうちの一部の光を所定方向へ屈折して分離することができる。これにより、変調光のうちの一部の光を所定方向へ屈折して分離することができる。   Furthermore, as a preferred embodiment of the present invention, it is desirable to further have a phase plate on the incident side of the birefringent portion. For example, when a transmissive liquid crystal display device is used as the spatial light modulator, the light modulated according to the image signal is linearly polarized light having a specific vibration direction. Linearly polarized light is converted into circularly polarized light by passing through, for example, a λ / 4 phase plate. The birefringence unit can refract and separate a part of the modulated light in a predetermined direction by converting the modulated light into circularly polarized light. Thereby, a part of the modulated light can be refracted and separated in a predetermined direction.

また、本発明の好ましい態様としては、ローパスフィルタは、スクリーンにおいて、複数の画素部のピッチの略2分の1以下の距離の位置へ画素部の投影像を導くことが望ましい。複数の画素部のピッチとは、隣り合う画素部どうしにおける画素部の中心位置間の距離をいう。各画素について、画素ピッチの略2分の1以下の距離の位置へ画素部の投影像を導くことにより、スクリーンへ入射する光の周期性を有効に低減することができる。これにより、モアレの発生を効果的に低減すると共に高精細な映像を得ることができる。   Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the low-pass filter guides the projected image of the pixel portion to a position at a distance of approximately one half or less of the pitch of the plurality of pixel portions on the screen. The pitch of a plurality of pixel portions refers to the distance between the center positions of the pixel portions between adjacent pixel portions. For each pixel, the periodicity of light incident on the screen can be effectively reduced by guiding the projected image of the pixel portion to a position at a distance of approximately one half or less of the pixel pitch. Thereby, generation | occurrence | production of a moire can be reduced effectively and a high definition image | video can be obtained.

また、本発明の好ましい態様としては、スクリーンは、周期構造を有することが望ましい。また、周期構造は、遮光部及び開口部であることが望ましい。スクリーンの周期構造と空間光変調装置の画素構造とが重なり合うことで、モアレが発生する場合がある。また、モアレは、リアプロジェクタ内の構成要素における周期構造と画像の模様とが重なり合うことで起きる場合もある。本発明のプロジェクタは、周期構造を有するスクリーンを用いても、モアレの発生を低減し、高品質な画像を得られる。   As a preferred embodiment of the present invention, the screen desirably has a periodic structure. The periodic structure is preferably a light shielding portion and an opening. Moire may occur when the periodic structure of the screen and the pixel structure of the spatial light modulator overlap. In addition, moire may occur when the periodic structure of the components in the rear projector and the image pattern overlap. The projector of the present invention can reduce the generation of moire and obtain a high-quality image even when a screen having a periodic structure is used.

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係るプロジェクタ10の概略構成を示す。本発明のプロジェクタ10は、画像信号に応じて変調された光をスクリーン30に透過させることによってスクリーン30に画像を表示する、いわゆるリアプロジェクタである。光源部である超高圧水銀ランプ11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。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a projector 10 according to Embodiment 1 of the present invention. The projector 10 according to the present invention is a so-called rear projector that displays an image on the screen 30 by transmitting light modulated in accordance with an image signal to the screen 30. The ultra-high pressure mercury lamp 11 that is a light source unit includes red light (hereinafter referred to as “R light”) that is first color light, green light (hereinafter referred to as “G light”) that is second color light, and third light. Light including blue light (hereinafter referred to as “B light”) that is colored light is supplied.

インテグレータ12は、超高圧水銀ランプ11からの光の照度分布を略均一にする。照度分布が均一化された光は、偏光変換素子13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14Rに入射する。R光透過ダイクロイックミラー14R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14Rを透過したR光は、反射ミラー15に入射する。反射ミラー15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、R光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置17Rに入射する。空間光変調装置17R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、空間光変調装置17Rに入射するR光は、s偏光光のままの状態である。   The integrator 12 makes the illuminance distribution of the light from the extra-high pressure mercury lamp 11 substantially uniform. The light having a uniform illuminance distribution is converted by the polarization conversion element 13 into polarized light having a specific vibration direction, for example, s-polarized light. The light converted into the s-polarized light is incident on the R light transmitting dichroic mirror 14R constituting the color separation optical system. The R light transmitting dichroic mirror 14R transmits R light and reflects G light and B light. The R light transmitted through the R light transmitting dichroic mirror 14 </ b> R enters the reflection mirror 15. The reflection mirror 15 bends the optical path of the R light by 90 degrees. The R light whose optical path is bent is incident on a spatial light modulator 17R that modulates the R light according to an image signal. The spatial light modulator 17R is a transmissive liquid crystal display device that modulates R light according to an image signal. Note that even if the light passes through the dichroic mirror, the polarization direction of the light does not change. Therefore, the R light incident on the spatial light modulation device 17R remains as s-polarized light.

空間光変調装置17Rに入射したs偏光光は、p偏光光に変換された後、不図示の液晶パネルに入射する。液晶パネルは、2つの透明基板の間に、画像表示のための液晶層を封入している。液晶パネルに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調によりs偏光光に変換される。空間光変調装置17Rは、変調によりs偏光光に変換されたR光を射出する。このようにして、空間光変調装置17R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18に入射する。   The s-polarized light incident on the spatial light modulator 17R is converted into p-polarized light and then incident on a liquid crystal panel (not shown). In the liquid crystal panel, a liquid crystal layer for image display is sealed between two transparent substrates. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The spatial light modulator 17R emits R light converted into s-polarized light by modulation. In this way, the R light modulated by the spatial light modulator 17R is incident on the cross dichroic prism 18 which is a color synthesis optical system.

R光透過ダイクロイックミラー14Rで反射されたG光及びB光は、光路を90度折り曲げられる。光路を折り曲げられたG光及びB光は、B光透過ダイクロイックミラー14Gに入射する。B光透過ダイクロイックミラー14G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14Gで反射されたG光は、G光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置17Gに入射する。空間光変調装置17G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。   The G light and B light reflected by the R light transmitting dichroic mirror 14R have their optical paths bent 90 degrees. The G light and B light whose optical paths are bent enter the B light transmitting dichroic mirror 14G. The B light transmitting dichroic mirror 14G reflects the G light and transmits the B light. The G light reflected by the B light transmitting dichroic mirror 14G is incident on a spatial light modulation device 17G that modulates the G light according to an image signal. The spatial light modulator 17G is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal.

空間光変調装置17Gに入射するG光は、s偏光光に変換されている。空間光変調装置17Gに入射したs偏光光は、そのまま液晶パネルに入射する。液晶パネルに入射したs偏光光は、画像信号に応じた変調によりp偏光光に変換される。空間光変調装置17Gは、変調によりp偏光光に変換されたG光を射出する。このようにして、空間光変調装置17Gで変調されたG光は、クロスダイクロイックプリズム18に入射する。   The G light incident on the spatial light modulator 17G is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the spatial light modulator 17G is incident on the liquid crystal panel as it is. The s-polarized light incident on the liquid crystal panel is converted into p-polarized light by modulation according to the image signal. The spatial light modulator 17G emits G light converted into p-polarized light by modulation. Thus, the G light modulated by the spatial light modulation device 17G enters the cross dichroic prism 18.

B光透過ダイクロイックミラー14Gを透過したB光は、2枚のリレーレンズ16と、2枚の反射ミラー15とを経由して、B光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置17Bに入射する。空間光変調装置17B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16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16を用いることにより、B光透過ダイクロイックミラー14Gを透過したB光を、そのまま空間光変調装置1
7Bに導くことができる。
The B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 14G enters the spatial light modulation device 17B that modulates the B light according to the image signal via the two relay lenses 16 and the two reflection mirrors 15. To do. The spatial light modulator 17B is a transmissive liquid crystal display device that modulates B light according to an image signal. The reason why the B light passes through the relay lens 16 is that the optical path length of the B light is longer than the optical path lengths of the R light and the G light. By using the relay lens 16, the B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 14G is directly used as the spatial light modulation device 1.
7B.

空間光変調装置17Bに入射するB光は、s偏光光に変換されている。空間光変調装置17Bに入射したs偏光光は、p偏光光に変換された後液晶パネルに入射する。液晶パネルに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調によりs偏光光に変換される。空間光変調装置17Bは、変調によりs偏光光に変換されたB光を射出する。このようにして、空間光変調装置17B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18に入射する。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14RとB光透過ダイクロイックミラー14Gとは、超高圧水銀ランプ11から供給される光を、R光、G光、B光に分離する。   The B light incident on the spatial light modulator 17B is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the spatial light modulator 17B is converted into p-polarized light and then incident on the liquid crystal panel. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The spatial light modulator 17B emits B light converted into s-polarized light by modulation. In this way, the B light modulated by the spatial light modulator 17B enters the cross dichroic prism 18 which is a color synthesis optical system. The R light transmitting dichroic mirror 14R and the B light transmitting dichroic mirror 14G constituting the color separation optical system separate light supplied from the ultrahigh pressure mercury lamp 11 into R light, G light, and B light.

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム18は、2つのダイクロイック膜18a、18b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18aは、B光を反射し、R光、G光を透過する。ダイクロイック膜18b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18は、空間光変調装置17R、17G、17Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。   The cross dichroic prism 18 which is a color synthesizing optical system is configured by arranging two dichroic films 18a and 18b perpendicularly to an X shape. The dichroic film 18a reflects B light and transmits R light and G light. The dichroic film 18b reflects R light and transmits B light and G light. Thus, the cross dichroic prism 18 combines the R light, G light, and B light modulated by the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B, respectively.

なお、上述のように、空間光変調装置17R及び空間光変調装置17Bからクロスダイクロイックプリズム18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、空間光変調装置17Gからクロスダイクロイックプリズム18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18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18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18a、18b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18a、18b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18a、18bを透過するG光をp偏光光としている。   As described above, the light incident on the cross dichroic prism 18 from the spatial light modulator 17R and the spatial light modulator 17B is set to be s-polarized light. The light incident on the cross dichroic prism 18 from the spatial light modulator 17G is set to be p-polarized light. Thus, by making the polarization direction of the light incident on the cross dichroic prism 18 different, the light emitted from the spatial light modulators for each color light in the cross dichroic prism 18 can be effectively combined. The dichroic films 18a and 18b are generally excellent in the reflection characteristics of s-polarized light. For this reason, R light and B light reflected by the dichroic films 18a and 18b are s-polarized light, and G light transmitted through the dichroic films 18a and 18b is p-polarized light.

投写レンズ20は、クロスダイクロイックプリズム18で合成された光を反射ミラー21の方向へ投写する。図2に示すように、投写レンズ20は、複数の凹レンズや凸レンズを光軸上に並列して構成されている。投写レンズ20は、絞りの共役位置である瞳位置にローパスフィルタであるプリズム群25が配置されている。プリズム群25は、空間光変調装置17R、17G、17Bとスクリーン30との間の光路中に設けられている。プリズム群25の構成の詳細については、後述する。   The projection lens 20 projects the light combined by the cross dichroic prism 18 toward the reflection mirror 21. As shown in FIG. 2, the projection lens 20 includes a plurality of concave lenses and convex lenses arranged in parallel on the optical axis. In the projection lens 20, a prism group 25, which is a low-pass filter, is disposed at the pupil position, which is the conjugate position of the stop. The prism group 25 is provided in the optical path between the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B and the screen 30. Details of the configuration of the prism group 25 will be described later.

図1に戻って、反射ミラー21は、投写レンズ20からの投写光をスクリーン30の方向へ反射する。スクリーン30は、フレネルレンズ30a、視野角調整部30b、図示しない前面板から構成されている。反射ミラー21から視野角調整部30bの方向へ反射した光は、フレネルレンズ30aを透過した後スクリーン30に入射する。フレネルレンズ30aは、入射する光を略平行な光に変換して射出する。フレネルレンズ30aで平行光に変換された光は、視野角調整部30bに入射する。スクリーン30は、投写光を透過させることにより観察者OBS側の面に投写像を表示する透過型スクリーンである。フレネルレンズ30aは、同心円状の周期構造を有している。   Returning to FIG. 1, the reflection mirror 21 reflects the projection light from the projection lens 20 toward the screen 30. The screen 30 includes a Fresnel lens 30a, a viewing angle adjustment unit 30b, and a front plate (not shown). The light reflected from the reflection mirror 21 in the direction of the viewing angle adjustment unit 30b passes through the Fresnel lens 30a and then enters the screen 30. The Fresnel lens 30a converts incident light into substantially parallel light and emits it. The light converted into parallel light by the Fresnel lens 30a is incident on the viewing angle adjustment unit 30b. The screen 30 is a transmissive screen that displays a projection image on the surface on the side of the observer OBS by transmitting the projection light. The Fresnel lens 30a has a concentric periodic structure.

図3は、スクリーン30の要部斜視構成を示す。スクリーン30は、投写レンズ20からの投写光が入射する面に、視野角調整部30bであるレンチキュラーレンズシート32を有する。レンチキュラーレンズ33は、投写光の入射側に凸面を有する形状をなしている。また、レンチキュラーレンズ33は、観察者から見て上下方向であるY方向に長手方向を有し、かつY方向に略垂直なX方向に関して曲率をもつ円筒形状の一部のような曲面を有する。レンチキュラーレンズシート32は、複数のレンチキュラーレンズ33がX方向に配列して構成されている。なお、レンチキュラーレンズシート32は、X方向に長手方向を有するレンチキュラーレンズ33を、Y方向に配列して構成しても良い。   FIG. 3 shows a perspective configuration of a main part of the screen 30. The screen 30 has a lenticular lens sheet 32 that is a viewing angle adjustment unit 30b on the surface on which the projection light from the projection lens 20 is incident. The lenticular lens 33 has a shape having a convex surface on the incident side of the projection light. The lenticular lens 33 has a curved surface such as a part of a cylindrical shape having a longitudinal direction in the Y direction that is the vertical direction when viewed from the observer and a curvature in the X direction substantially perpendicular to the Y direction. The lenticular lens sheet 32 includes a plurality of lenticular lenses 33 arranged in the X direction. The lenticular lens sheet 32 may be configured by arranging lenticular lenses 33 having a longitudinal direction in the X direction in the Y direction.

図4は、スクリーン30の要部断面構成を示す。スクリーン30の光射出面には、複数の遮光部34と、複数の開口部41とが設けられている。遮光部34及び開口部41は、図5に示すように、所定幅のストライプを形成するように所定の周期で配置される構造体である。スクリーン30の光入射面には、複数のレンチキュラーレンズ33からなるレンチキュラーレンズシート32が設けられている。レンチキュラーレンズ33は、開口部41に対応する位置に設けられている。レンチキュレーレンズ33も、遮光部34及び開口部41と同様に、所定の周期で配置される構造体である。このように、スクリーン30は、投写光の入射側と射出側とに、それぞれ規則性を持ったパターンの周期構造を有する。なお、レンチキュラーレンズ33を設ける所定の周期は、例えば、空間光変調装置17R、17G、17Bの画素部像の幅に対応して決定することができる。また、開口部41及び遮光部34を配置する所定の周期は、レンチキュラーレンズ33の配置に対応して決定することができる。   FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of the main part of the screen 30. A plurality of light shielding portions 34 and a plurality of openings 41 are provided on the light exit surface of the screen 30. As shown in FIG. 5, the light shielding part 34 and the opening part 41 are structures that are arranged at a predetermined period so as to form a stripe having a predetermined width. A lenticular lens sheet 32 made up of a plurality of lenticular lenses 33 is provided on the light incident surface of the screen 30. The lenticular lens 33 is provided at a position corresponding to the opening 41. The lenticular lens 33 is also a structure that is arranged at a predetermined cycle, like the light shielding portion 34 and the opening portion 41. As described above, the screen 30 has a periodic structure with a regular pattern on the incident side and the emission side of the projection light. In addition, the predetermined period which provides the lenticular lens 33 can be determined corresponding to the width of the pixel portion images of the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B, for example. In addition, the predetermined period in which the opening 41 and the light shielding part 34 are arranged can be determined corresponding to the arrangement of the lenticular lens 33.

レンチキュラーレンズ33は、対応する開口部41に入射光を集光する。レンチキュラーレンズ33を設けることにより、投写光が遮光部34で遮られることを回避し、投写光の損失を低減することができる。遮光部34は、開口部41どうしの間に設けられる。遮光部34は、観察者側からスクリーン30の方向へ進行する外光、例えば照明器具からの照明光や室外からの太陽光を吸収する。スクリーン30は、遮光部34を設けることにより外光の反射を低減し、画像のコントラストを向上することができる。   The lenticular lens 33 condenses incident light in the corresponding opening 41. By providing the lenticular lens 33, it is possible to avoid the projection light from being blocked by the light shielding portion 34, and to reduce the loss of the projection light. The light shielding part 34 is provided between the openings 41. The light shielding unit 34 absorbs external light traveling from the observer side toward the screen 30, for example, illumination light from a lighting fixture or sunlight from outside the room. The screen 30 can reduce reflection of external light and improve the contrast of the image by providing the light shielding portion 34.

図6は、空間光変調装置17Rにおける周期構造を説明するものである。空間光変調装置17Rの液晶パネルは、2つの透明基板の間に、画像表示のための液晶層を封入している。液晶層の光入射側には、遮光のためのブラックマトリックス部62が設けられている。ブラックマトリックス部62は、超高圧水銀ランプ11から入射したR光を遮光することにより、スクリーン30側へ射出しない。また、ブラックマトリックス部62に囲まれている矩形状の領域は開口部61を形成する。   FIG. 6 illustrates a periodic structure in the spatial light modulation device 17R. In the liquid crystal panel of the spatial light modulator 17R, a liquid crystal layer for image display is sealed between two transparent substrates. On the light incident side of the liquid crystal layer, a black matrix portion 62 for light shielding is provided. The black matrix portion 62 blocks the R light incident from the ultra high pressure mercury lamp 11 so as not to be emitted to the screen 30 side. The rectangular area surrounded by the black matrix portion 62 forms an opening 61.

開口部61は、超高圧水銀ランプ11からのR光を通過させる。開口部61を透過するR光は、基板及び液晶層を透過する。空間光変調装置17Rに入射したR光は、液晶層において偏光成分が変調される。このように、投写された画像における画素を形成するのは、液晶層で変調されて開口部61を透過した光である。開口部61は、画素を形成する光を透過する画素部である。空間光変調装置17Rは、画素部である開口部61を複数備え、行列状に配列している。   The opening 61 allows the R light from the extra-high pressure mercury lamp 11 to pass through. The R light that passes through the opening 61 passes through the substrate and the liquid crystal layer. The polarization component of the R light incident on the spatial light modulator 17R is modulated in the liquid crystal layer. Thus, the pixels in the projected image are formed by the light modulated by the liquid crystal layer and transmitted through the opening 61. The opening 61 is a pixel portion that transmits light that forms the pixel. The spatial light modulation device 17R includes a plurality of openings 61, which are pixel portions, and is arranged in a matrix.

空間光変調装置17Rは、開口部61と、開口部61の周辺のブラックマトリックス部62とからなる矩形の周期領域が配列しているとみなすことができる。隣接する周期領域は、隙間なく周期的に繰り返して配列している。このように、空間光変調装置17Rは、変調光の射出側に、規則性を持ったパターンの周期構造を有する。なお、空間光変調装置17G、17Bの構成は、いずれも空間光変調装置17Rと同様である。   The spatial light modulation device 17R can be regarded as a rectangular periodic region composed of the opening 61 and the black matrix portion 62 around the opening 61 is arranged. Adjacent periodic regions are periodically and repeatedly arranged without gaps. As described above, the spatial light modulator 17R has a periodic structure of a regular pattern on the emission side of the modulated light. Note that the configurations of the spatial light modulators 17G and 17B are the same as those of the spatial light modulator 17R.

空間光変調装置17R、17G、17Bは、いずれも同様の構成を有することから、各空間光変調装置17R、17G、17Bの開口部61からの光は、ちょうど重なり合うようにして投写される。そのため、プリズム群25を設けない場合、各空間光変調装置17R、17G、17Bからの光により、周期領域が繰り返し配列するパターンの像がそのままスクリーン30に形成される。以下、本発明の構成は、適宜スクリーン30に投写された投写像を用いて説明を行う。   Since the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B all have the same configuration, the light from the openings 61 of the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B is projected so as to overlap each other. Therefore, when the prism group 25 is not provided, an image of a pattern in which periodic regions are repeatedly arranged is formed on the screen 30 as it is by the light from each of the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described using a projection image appropriately projected on the screen 30.

図7は、プリズム群25の斜視構成を示す。複数のプリズム素子71からなるプリズム群25は、硝子又は透明樹脂からなる透明プレート70の射出側表面に形成されている。空間光変調装置17Rと投写レンズ20内のプリズム群25とは、図8に示す関係で配置される。理解を容易にするため、図8では、空間光変調装置17Rとプリズム群25とを除く反射ミラー21等の他の構成部の図示を省略する。   FIG. 7 shows a perspective configuration of the prism group 25. The prism group 25 including a plurality of prism elements 71 is formed on the exit side surface of the transparent plate 70 made of glass or transparent resin. The spatial light modulation device 17R and the prism group 25 in the projection lens 20 are arranged in the relationship shown in FIG. For easy understanding, illustration of other components such as the reflection mirror 21 excluding the spatial light modulator 17R and the prism group 25 is omitted in FIG.

一の画素部である開口部61を透過したR光は、円錐形状の発散光となって進行する。そして、このR光は、プリズム群25のうち、少なくとも一部のプリズム群25に入射する。プリズム群25は、少なくとも屈折面72と、平坦部73とを備えるプリズム素子71から構成されている。平坦部73は、開口部61が形成されている面80aに略平行な面である。プリズム素子71は、いずれも、幅PT、屈折面72どうしの稜線から平坦面73までの深さHが略同一である。従って、プリズム群25は、複数のプリズム素子71が一定周期で規則的に配列されて構成されている。   The R light transmitted through the opening 61 which is one pixel portion proceeds as a conical divergent light. The R light is incident on at least some of the prism groups 25 in the prism group 25. The prism group 25 includes a prism element 71 having at least a refracting surface 72 and a flat portion 73. The flat part 73 is a surface substantially parallel to the surface 80a on which the opening 61 is formed. In each of the prism elements 71, the width PT and the depth H from the ridge line between the refracting surfaces 72 to the flat surface 73 are substantially the same. Accordingly, the prism group 25 is configured by regularly arranging a plurality of prism elements 71 at a constant period.

平坦部73は、開口部61からのR光をそのまま透過させる。また、屈折面72は、開口部61からのR光を屈折させて透過させる。屈折面72は、スクリーン30において、開口部61像をブラックマトリックス部62像上へ導くような屈折面72の向き、及び傾斜角度を有する。屈折面72は、一の開口部61からの光をブラックマトリックス部62像上へ導くような所定方向へ屈折する。この結果、スクリーン30において、ブラックマトリックス部62像の領域に重畳的に開口部61像が形成される。   The flat part 73 transmits the R light from the opening 61 as it is. The refracting surface 72 refracts and transmits the R light from the opening 61. The refracting surface 72 has an orientation and an inclination angle of the refracting surface 72 that guides the opening 61 image onto the black matrix 62 image on the screen 30. The refracting surface 72 is refracted in a predetermined direction that guides light from one opening 61 onto the black matrix 62 image. As a result, on the screen 30, the opening 61 image is formed so as to overlap with the region of the black matrix 62 image.

図9−1、9−2、9−3は、開口部61とプリズム群25との位置関係を示す平面図である。各プリズム素子71は、図9−3に示すように、略正方形形状をしている。そして、図9−1で示す帯状のブラックマトリックス部62の中心線CLの方向に対して、図9−2に示すように各プリズム素子71の辺部71aに沿った方向とが略45°をなすように構成されている。上述したように、一の開口部61を透過した光は、複数のプリズム素子71からなる一部のプリズム群25へ入射する。   9A, 9B, and 9C are plan views showing the positional relationship between the opening 61 and the prism group 25. FIG. Each prism element 71 has a substantially square shape as shown in FIG. Then, with respect to the direction of the center line CL of the belt-shaped black matrix portion 62 shown in FIG. 9A, the direction along the side portion 71a of each prism element 71 is about 45 ° as shown in FIG. It is configured to make. As described above, the light transmitted through one opening 61 is incident on a part of the prism group 25 including the plurality of prism elements 71.

図10は、プリズム群25を拡大して示す。プリズム群25とスクリーン30との間の媒質(例えば空気)は屈折率n1、プリズム群25を構成する部材は屈折率n2を有する場合を考える。また、屈折面72は、平坦部73を延長した基準面73aに対して角度θとなるように形成されている。以下、角度θを傾斜角度という。投写レンズ20を透過する光のうち、光軸方向の光は、平坦部73に対して略垂直に入射する。平坦部73に対して垂直に入射した光は、平坦部73で屈折作用を受けることなく、そのまま直進してスクリーン30上に投写像を形成する。   FIG. 10 shows the prism group 25 in an enlarged manner. Consider a case where a medium (for example, air) between the prism group 25 and the screen 30 has a refractive index n1, and members constituting the prism group 25 have a refractive index n2. The refracting surface 72 is formed to have an angle θ with respect to a reference surface 73 a obtained by extending the flat portion 73. Hereinafter, the angle θ is referred to as an inclination angle. Of the light transmitted through the projection lens 20, the light in the optical axis direction enters the flat portion 73 substantially perpendicularly. The light perpendicularly incident on the flat portion 73 goes straight without being refracted by the flat portion 73 and forms a projected image on the screen 30.

これに対して、屈折面72に入射した光は、以下に示す条件式を満足するように屈折される。
n1・sinβ=n2・sinα
ここで、角度αは屈折面72の法線Nを基準とする入射角度、角度βは射出角度である。また、プリズム群25と距離Lだけ離れたスクリーン30において、直進した光の位置と屈折された光の位置との間の距離Sは、次式で表される。
In contrast, the light incident on the refracting surface 72 is refracted so as to satisfy the following conditional expression.
n1 · sinβ = n2 · sinα
Here, the angle α is an incident angle with respect to the normal line N of the refracting surface 72, and the angle β is an exit angle. In addition, the distance S between the position of the light that travels straight and the position of the refracted light on the screen 30 that is separated from the prism group 25 by the distance L is expressed by the following equation.

S=L×Δβ
Δβ=β−α
このように、屈折面72のプリズム傾斜角度θを制御することで、スクリーン30における開口部像61Pの移動量である距離Sを任意に設定することができる。また、図10から明らかなように、光線LL2が屈折される方向は屈折面72の向きに依存している。換言すると、開口部61に対して屈折面72の向きを制御することで、スクリーン30において開口部像61Pを形成する方向を任意に設定できる。
S = L × Δβ
Δβ = β-α
Thus, by controlling the prism inclination angle θ of the refracting surface 72, the distance S that is the amount of movement of the opening portion image 61P on the screen 30 can be arbitrarily set. As is clear from FIG. 10, the direction in which the light beam LL2 is refracted depends on the direction of the refracting surface 72. In other words, by controlling the direction of the refracting surface 72 with respect to the opening 61, the direction in which the opening image 61P is formed on the screen 30 can be arbitrarily set.

上述した構成の空間光変調装置17Rを用いた場合に、スクリーン30に投写されるR光による投写像について図11−1〜図11−4を参照して説明する。図11−1は、スクリーン30における一つの周期領域像63Pを示す。プリズム素子71の平坦部73に略垂直に入射した光は、平坦部73で屈折作用を受けずに直進する。直進した光は、スクリーン30で、周期領域像63Pの中央部に開口部像(直接透過像)61Pを形成する。   When the spatial light modulation device 17R having the above-described configuration is used, a projected image by the R light projected on the screen 30 will be described with reference to FIGS. 11-1 to 11-4. FIG. 11A shows one periodic region image 63 </ b> P on the screen 30. The light incident on the flat portion 73 of the prism element 71 substantially perpendicularly travels straight without being refracted by the flat portion 73. The straightly traveling light forms an opening image (direct transmission image) 61P at the center of the periodic region image 63P on the screen 30.

次に、プリズム素子71の屈折面72aに入射した光を考える。屈折面72aに入射した光は、屈折面72aの向き、傾斜角度θ、面積P1にそれぞれ対応した屈折方向、屈折量、屈折光量による屈折作用を受ける。上述のように、プリズム素子71は、ブラックマトリックス部62の中心線CLに対して辺部71aが略45°をなすように構成されている。このため、例えば、屈折面72aで屈折された光は、図11−1で示すように、開口部像(直接透過像)61Pから矢印方向に上述した距離Sだけ離れた位置に開口部像61Paを形成する。なお、以下全ての説明において、投写レンズ20の結像作用による像の上下左右の反転は無いものとする。   Next, consider the light incident on the refractive surface 72 a of the prism element 71. The light incident on the refracting surface 72a is refracted by the direction of refraction, the inclination angle θ, and the refraction direction, the amount of refraction, and the amount of light refracted corresponding to the area P1. As described above, the prism element 71 is configured such that the side portion 71 a forms approximately 45 ° with respect to the center line CL of the black matrix portion 62. Therefore, for example, the light refracted by the refracting surface 72a is, as shown in FIG. 11A, the opening portion image 61Pa at a position away from the opening portion image (direct transmission image) 61P by the distance S described above in the arrow direction. Form. In all of the following description, it is assumed that there is no upside-down and left-right inversion of the image due to the imaging action of the projection lens 20.

同様に、屈折面72bで屈折された光は、図11−2で示す位置に開口部像61Pbを形成する。屈折面72cで屈折された光は、図11−3で示す位置に開口部像61Pcを形成する。屈折面72dで屈折された光は、図11−4で示す位置に開口部像61Pdを形成する。図11−1〜図11−4は、同一の周期領域像63Pについて、各開口部像61Pa、61Pb、61Pc、61Pdを分けて説明したものである。   Similarly, the light refracted by the refractive surface 72b forms an opening image 61Pb at the position shown in FIG. The light refracted by the refracting surface 72c forms an opening image 61Pc at the position shown in FIG. The light refracted by the refracting surface 72d forms an opening image 61Pd at the position shown in FIG. 11-4. FIGS. 11A to 11D illustrate the opening region images 61Pa, 61Pb, 61Pc, and 61Pd separately for the same periodic region image 63P.

実際は、これら4つの開口部像61Pa、61Pb、61Pc、61Pdが重なって、図12に示すように投写される。このように、プリズム素子71は、4つの屈折面72を備えることにより、開口部61の開口部像61Pを4つの開口部像61Pa、61Pb、61Pc、61Pdに分割してスクリーン30に投影する。開口部像61Pを複数に分割することで、行列状に開口部61を配列することによる投写光の周期性を弱めることとなる。また、開口部像61Pを複数に分割することにより、画像における規則的な模様等の周期性を弱めることも可能である。スクリーン30に入射する投写光の周期性を弱めることにより、周期構造を有するスクリーン30を用いる場合であっても光の干渉効果が低減される。また、プロジェクタ10によって表示解像度よりも細かい(解像度の高い)画像を表示する場合であっても、プロジェクタ10における周期構造と画像の周期性とに起因する光の干渉を低減することもできる。   Actually, these four opening images 61Pa, 61Pb, 61Pc, and 61Pd are superimposed and projected as shown in FIG. As described above, the prism element 71 includes the four refracting surfaces 72, thereby dividing the opening image 61P of the opening 61 into the four opening images 61Pa, 61Pb, 61Pc, and 61Pd and projecting them onto the screen 30. By dividing the opening portion image 61P into a plurality of portions, the periodicity of the projection light by arranging the opening portions 61 in a matrix is weakened. Further, the periodicity such as a regular pattern in the image can be weakened by dividing the opening portion image 61P into a plurality of portions. By weakening the periodicity of the projection light incident on the screen 30, the light interference effect is reduced even when the screen 30 having a periodic structure is used. Further, even when an image finer (higher resolution) than the display resolution is displayed by the projector 10, light interference caused by the periodic structure in the projector 10 and the periodicity of the image can be reduced.

このようにして、ローパスフィルタであるプリズム群25を設けることによって、モアレの発生を低減することができる。空間光変調装置17R、17G、17Bとスクリーン30との間の光路中にプリズム群25を設ける構成とすることにより、スクリーン30の構成によらず光の干渉を低減可能であることから、スクリーン30は、光の干渉を低減するための構成とする必要が無くなる。スクリーン30は、光の干渉を防止可能とするための構造上の制約を受けること無く、精細な画像の表示や、コストの削減が可能な構成とすることができる。これにより、モアレの発生を低減して精細な画像を表示できるという効果を奏する。   Thus, by providing the prism group 25 that is a low-pass filter, it is possible to reduce the occurrence of moire. Since the prism group 25 is provided in the optical path between the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B and the screen 30, interference of light can be reduced regardless of the configuration of the screen 30. Eliminates the need for a configuration for reducing light interference. The screen 30 can be configured to display a fine image and to reduce costs without being restricted in structure for preventing light interference. Thereby, there is an effect that the generation of moire can be reduced and a fine image can be displayed.

特に、本実施例では、周期領域像63P内を隙間なく開口部像61Pa、61Pb、61Pc、61Pdで埋めている。このように、プリズム素子71は、ブラックマトリックス部像62Pの中心線像CLPの交点CPa、CPb、CPc、CPdと、開口部像(直接透過像)61Pの一の角部とが略一致するように、屈折面72の向き及び傾斜角度θを設定する。このため、スクリーン30への投写光のムラを低減し、投写光の周期性を低減することができる。   In particular, in the present embodiment, the periodic region image 63P is filled with the opening images 61Pa, 61Pb, 61Pc, and 61Pd without a gap. Thus, in the prism element 71, the intersection points CPa, CPb, CPc, CPd of the center line image CLP of the black matrix portion image 62P substantially coincide with one corner portion of the opening portion image (direct transmission image) 61P. Then, the direction of the refracting surface 72 and the inclination angle θ are set. For this reason, the nonuniformity of the projection light to the screen 30 can be reduced, and the periodicity of the projection light can be reduced.

図9−3に戻って、正方形のプリズム素子71の一辺は長さLa、平坦部73の一辺は長さLbを有するものとする。プリズム群25のうち一のプリズム素子71が占める面積La×Laを単位面積とする。平坦部73は面積FS=Lb×Lbを有する。また、4つの屈折面72a、72b、72c、72dは各々面積P1、P2、P3、P4を有する。ここで、平坦部73を透過して直進した光の光量は、単位面積に占める平坦部73の面積FSに対応する。同様に、4つの屈折面72a、72b、72c、72dで屈折される光の総光量は、単位面積に占める屈折面72a、72b、72c、72dの総面積P1+P2+P3+P4に対応する。ここで、4つの屈折面72a、72b、72c、72dの面積P1、P2、P3、P4はそれぞれ略同一の大きさとすると、総面積P1+P2+P3+P4=4×P1となる。換言すると、平坦部73又は屈折面72の面積を制御することで、直進させる光の光量と、屈折させる光の光量を任意に設定できる。   9-3, it is assumed that one side of the square prism element 71 has a length La and one side of the flat portion 73 has a length Lb. An area La × La occupied by one prism element 71 in the prism group 25 is defined as a unit area. The flat part 73 has an area FS = Lb × Lb. The four refracting surfaces 72a, 72b, 72c and 72d have areas P1, P2, P3 and P4, respectively. Here, the amount of light that has traveled straight through the flat portion 73 corresponds to the area FS of the flat portion 73 occupying the unit area. Similarly, the total amount of light refracted by the four refractive surfaces 72a, 72b, 72c, 72d corresponds to the total area P1 + P2 + P3 + P4 of the refractive surfaces 72a, 72b, 72c, 72d occupying the unit area. Here, if the areas P1, P2, P3, and P4 of the four refracting surfaces 72a, 72b, 72c, and 72d are approximately the same size, the total area is P1 + P2 + P3 + P4 = 4 × P1. In other words, by controlling the area of the flat portion 73 or the refracting surface 72, the amount of light to be straightly moved and the amount of light to be refracted can be arbitrarily set.

モアレを効果的に低減するためには、平坦部73を透過して直進した投写像(直接透過像)の光量と、屈折面72で屈折された投写像の光量とが同等であることが望ましい。例えば、長さLa=1.0、長さLb=0.707とすると、プリズム素子71の単位面積は1.0(=1.0×1.0)、平坦部73の面積FSは0.5(=0.707×0.707)となる。また、それぞれ等しい面積を有する4つの屈折面72a、72b、72c、72dを合計した総面積(4×P1)は0.5(=1.0−0.5)である。このようにプリズム素子71を設計すると、平坦部73を透過して直進した光の光量と、4つの屈折面72a、72b、72c、72dで屈折した光の総光量とを等しくすることができる。このように、プリズム面の面積比を所望の比に設計することで光線強度比を自由に設計できる。   In order to effectively reduce moiré, it is desirable that the amount of light of the projected image (directly transmitted image) transmitted straight through the flat portion 73 is equal to the amount of light of the projected image refracted by the refracting surface 72. . For example, if the length La = 1.0 and the length Lb = 0.707, the unit area of the prism element 71 is 1.0 (= 1.0 × 1.0), and the area FS of the flat portion 73 is 0.00. 5 (= 0.707 × 0.707). The total area (4 × P1) of the four refracting surfaces 72a, 72b, 72c and 72d having the same area is 0.5 (= 1.0−0.5). When the prism element 71 is designed in this way, the amount of light that passes straight through the flat portion 73 and the total amount of light refracted by the four refractive surfaces 72a, 72b, 72c, and 72d can be made equal. Thus, the light intensity ratio can be freely designed by designing the prism surface area ratio to a desired ratio.

ローパスフィルタであるプリズム群25は、空間光変調装置17R、17G、17Bとスクリーン30との間の光路中に配置する構成であれば良い。例えば、図13に示すプロジェクタ130のように、クロスダイクロイックプリズム18の射出面にプリズム群135を設ける構成としても良い。クロスダイクロイックプリズム18で合成した各色光をプリズム群135に入射する構成とすることにより、プリズム群135を1つにでき、プロジェクタ130を簡易な構成にできる。なお、各空間光変調装置17R、17G、17Bとクロスダイクロイックプリズム18との間に、それぞれプリズム群25を設ける構成としても良い。色光ごとにプリズム群25を設ける構成とすると、各波長に対応した屈折角度設定を行うことができる。さらに好ましい実施の形態としては、図2に示す通り、光路の瞳位置に挿入することで投写光が高密度に集光する位置にローパスフィルタを挿入することでローパスフィルタの小型化と光強度の均一化とを両立できる。   The prism group 25 that is a low-pass filter may be arranged in the optical path between the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B and the screen 30. For example, a prism group 135 may be provided on the exit surface of the cross dichroic prism 18 as in the projector 130 shown in FIG. By adopting a configuration in which each color light synthesized by the cross dichroic prism 18 is incident on the prism group 135, the prism group 135 can be made one, and the projector 130 can be simplified. Note that a prism group 25 may be provided between each of the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B and the cross dichroic prism 18. When the prism group 25 is provided for each color light, the refraction angle can be set corresponding to each wavelength. As a more preferable embodiment, as shown in FIG. 2, the low-pass filter can be reduced in size and light intensity by inserting the low-pass filter at a position where the projection light is condensed at a high density by inserting it at the pupil position of the optical path. It is possible to achieve both uniformity.

スクリーン30の構成は、上記のものに限らず、規則性を持ったパターンの周期構造を有する構成であれば良い。例えば、スクリーン30は、遮光部34を設けない構成としても良い。プロジェクタ10は、スクリーン30に遮光部34を設けない場合も、レンチキュラーレンズ33を規則的に配置することに起因するモアレの発生を低減する効果を得ることができる。また、遮光部34を設けない構成であれば、レンチキュラーレンズシート32は、スクリーン30の観察者側へ設ける構成としても良い。レンチキュラーレンズシート32は、スクリーン30の観察者側に設けることにより、スクリーン30の視野角を広げる役割を果たす。この場合も、プリズム群25を用いることでモアレの発生を低減することができる。   The configuration of the screen 30 is not limited to the above, and any configuration having a periodic structure with a regular pattern may be used. For example, the screen 30 may have a configuration in which the light shielding portion 34 is not provided. The projector 10 can obtain an effect of reducing the occurrence of moire due to the regular arrangement of the lenticular lenses 33 even when the light shielding portion 34 is not provided on the screen 30. In addition, as long as the light shielding portion 34 is not provided, the lenticular lens sheet 32 may be provided on the viewer side of the screen 30. The lenticular lens sheet 32 serves to widen the viewing angle of the screen 30 by being provided on the viewer side of the screen 30. Also in this case, generation of moire can be reduced by using the prism group 25.

また、スクリーン30は、レンチキュラーレンズシート32に代えて、マイクロレンズアレイを設ける構成としても良い。マイクロレンズアレイとしては、例えば円形のマイクロレンズ素子をマトリックス状に配置するものを用いることができる。さらに、例えば光を略均一にする複数のロッドインテグレータを規則的に配置する場合や、光を散乱させる構造物を規則的に配置する場合においても、プリズム群25を用いることでモアレの発生を低減することができる。   Further, the screen 30 may be configured to include a microlens array instead of the lenticular lens sheet 32. As the microlens array, for example, an array in which circular microlens elements are arranged in a matrix can be used. Further, for example, when a plurality of rod integrators that make light substantially uniform are regularly arranged, or when a structure that scatters light is regularly arranged, the use of the prism group 25 reduces the occurrence of moire. can do.

本実施例のスクリーン30は、フレネルレンズ30a及びレンチキュラーレンズシート32の双方を有する。本発明は、周期構造を持つ空間光変調装置と、周期性を持つスクリーンの構造物とに起因するモアレを低減することを目的としている。このため、本発明は、スクリーン30内にフレネルレンズ30a及びレンチキュラーレンズシート32の双方を有するプロジェクタ100のほか、スクリーン内に少なくとも1つの周期構造を有するプロジェクタに有効である。   The screen 30 of this embodiment includes both a Fresnel lens 30a and a lenticular lens sheet 32. An object of the present invention is to reduce moire caused by a spatial light modulator having a periodic structure and a screen structure having periodicity. Therefore, the present invention is effective not only for the projector 100 having both the Fresnel lens 30a and the lenticular lens sheet 32 in the screen 30, but also for the projector having at least one periodic structure in the screen.

また、空間光変調装置としては透過型液晶表示装置を用いる場合に限られない。液晶表示装置としては、反射型液晶表示装置を用いても良い。例えばティルトミラーデバイスであるDMDは、マイクロミラーを行列状に配置する構造を有する。このため、空間光変調装置としてDMDを用いる場合であっても、液晶表示装置を用いる場合と同様にもモアレを低減することができる。また、自発光素子、例えば有機EL素子を用いる場合も、画素の周期構造に起因するモアレの発生を低減することができる。   Further, the spatial light modulator is not limited to the case where a transmissive liquid crystal display device is used. As the liquid crystal display device, a reflective liquid crystal display device may be used. For example, a DMD that is a tilt mirror device has a structure in which micromirrors are arranged in a matrix. For this reason, even when DMD is used as the spatial light modulator, moire can be reduced as in the case of using a liquid crystal display device. In addition, when using a self-luminous element such as an organic EL element, it is possible to reduce the occurrence of moire due to the periodic structure of the pixel.

図14は、プリズム群25を設けることによる投写光の強度分布の変化を説明するものである。図14に示すグラフは、いずれも縦軸を投写光の強度I、横軸をX方向における距離x(I、xはいずれも任意単位)としている。開口部像61Pの移動量である距離S(図10参照)は、プリズム群25の屈折面72の傾斜角度θにより複数の開口部61のピッチの略2分の1以下の距離である。ここで、複数の開口部61のピッチとは、隣り合う開口部61の中心位置間の距離をいう。   FIG. 14 illustrates changes in the intensity distribution of the projection light caused by providing the prism group 25. In each graph shown in FIG. 14, the vertical axis represents the intensity I of the projection light, and the horizontal axis represents the distance x in the X direction (I and x are arbitrary units). The distance S (see FIG. 10), which is the amount of movement of the opening portion image 61P, is a distance that is approximately half or less of the pitch of the plurality of opening portions 61 due to the inclination angle θ of the refractive surface 72 of the prism group 25. Here, the pitch of the plurality of openings 61 refers to the distance between the center positions of the adjacent openings 61.

スクリーン30においてx=0、20、40のそれぞれの位置を中心として画素部である開口部61の像が3つ配列しているとする。プリズム群25を設けない場合、投写光A1は、開口部61像の中心をピークとする強度分布を示す。また、開口部61像がそのままスクリーン30に投影されるため、ブラックマトリックス部62の像が形成されるx=10、30の位置は、投写光の強度Iが略ゼロになる。投写光の強度Iの最大値と最小値と差ΔIが大きいほど投写光の周期性が強められ、モアレが発生し易い状態になる。   It is assumed that three images of the opening 61 that is a pixel portion are arranged around the respective positions of x = 0, 20, and 40 on the screen 30. When the prism group 25 is not provided, the projection light A1 exhibits an intensity distribution having a peak at the center of the aperture 61 image. Further, since the image of the opening 61 is projected as it is onto the screen 30, the intensity I of the projection light becomes substantially zero at the position of x = 10, 30 where the image of the black matrix portion 62 is formed. The greater the difference ΔI between the maximum and minimum values of the intensity I of the projection light, the stronger the periodicity of the projection light, and the more likely moire occurs.

開口部61のピッチの略2分の1の距離の位置に開口部61像を形成するプリズム群25を設ける場合、開口部61からの光は、屈折する光と直進する光とに分離される。開口部61から直進する光B2の強度は、光A1と比較して、一部の光を分離した分弱められる。プリズム群25で屈折した光は、半ピッチずれた位置であるx=10、30の位置をピークとする強度の光C2となる。プリズム群25を直進する光B2と屈折する光C2を合わせた光A2は、光A1と比較して強度差ΔIを小さくすることができる。   When the prism group 25 that forms the image of the opening 61 is provided at a position that is approximately a half of the pitch of the opening 61, the light from the opening 61 is separated into light that is refracted and light that travels straight. . The intensity of the light B2 that travels straight from the opening 61 is weakened as much as part of the light is separated compared to the light A1. The light refracted by the prism group 25 becomes light C2 having a peak at the positions of x = 10 and 30, which are positions shifted by a half pitch. The intensity difference ΔI of the light A2 that is a combination of the light B2 that travels straight through the prism group 25 and the light C2 that is refracted can be reduced compared to the light A1.

開口部61のピッチの略4分の1の距離の位置に開口部像を形成するプリズム群25を設ける場合、開口部61からの光は、直進する光B3と、4分の1ピッチずれた位置をピークとする光C3、D3とに分離される。光B3、C3、D3を合わせた光A3は、光A1と比較して強度差ΔIを小さくすることができる。強度差ΔIを小さくすると、画素構造に起因する投写光の規則性を弱め、スクリーン30の周期構造における光の干渉を低減できる。また、プロジェクタ10における周期構造と、画像の模様との重なり合いによる光の干渉も低減できる。このように、画素部である開口部61のピッチの略2分の1以下の距離の位置へ開口部61の投影像を導くようなプリズム群25を設けることにより、モアレの発生を低減することができる。   When the prism group 25 that forms an aperture image is provided at a position that is approximately a quarter of the pitch of the aperture 61, the light from the aperture 61 is shifted by a quarter pitch from the light B3 that travels straight. It is separated into light C3 and D3 having a peak at the position. The light A3 obtained by combining the lights B3, C3, and D3 can reduce the intensity difference ΔI compared to the light A1. When the intensity difference ΔI is reduced, the regularity of the projection light due to the pixel structure is weakened, and the light interference in the periodic structure of the screen 30 can be reduced. Further, light interference due to the overlap between the periodic structure in the projector 10 and the pattern of the image can be reduced. In this way, the generation of moire can be reduced by providing the prism group 25 that guides the projected image of the opening 61 to a position at a distance of approximately one half or less of the pitch of the opening 61 that is the pixel portion. Can do.

ここでは、開口部61の投影像をX方向にシフトする例を用いて説明したが、X方向に限らず、Y方向についても、開口部61のピッチの略2分の1以下の距離の位置へ開口部61の投影像を導くこととしても良い。さらに、開口部61の投影像を斜め方向の位置にシフトする場合において、複数の開口部61の斜め方向のピッチの略2分の1以下の距離の位置へ投写像を導くこととしても良い。   Here, the example in which the projected image of the opening 61 is shifted in the X direction has been described. However, the position is not limited to the X direction and is about a half or less of the pitch of the opening 61 in the Y direction. It is also possible to guide the projection image of the opening 61. Further, when the projection image of the opening 61 is shifted to a position in the oblique direction, the projection image may be guided to a position having a distance of approximately one half or less of the pitch in the oblique direction of the plurality of openings 61.

プリズム群25は、屈折面72の向きや傾斜角度に応じて開口部61像の位置を適宜設定することができる。例えば、図15−1に示すように、開口部像151Pを矢印で示す斜め45°方向に距離Sだけ離れた位置に分離する。そして、4つの開口部像151Pa、151Pb、151Pc、151Pdにより新たな開口部像150Pを形成しても良い。また、図15−2に示すように、開口部像152Pを距離Sだけ離れた位置に分離し、2つの開口部像152Pa、152Pbを重ね合わせることで新たな開口部像153Pを形成しても良い。   In the prism group 25, the position of the opening 61 image can be set as appropriate in accordance with the direction and inclination angle of the refracting surface 72. For example, as shown in FIG. 15A, the opening portion image 151P is separated into a position separated by a distance S in an oblique 45 ° direction indicated by an arrow. Then, a new opening image 150P may be formed by the four opening images 151Pa, 151Pb, 151Pc, and 151Pd. Further, as shown in FIG. 15B, the new aperture image 153P is formed by separating the aperture image 152P at a position separated by the distance S and superimposing the two aperture images 152Pa and 152Pb. good.

図16−1〜16−4は、プリズム素子の形状の様々なバリエーションの例を示す。例えば、図16−1は、屈折面161aと平坦部161bとを有する台形形状のプリズム素子が所定の間隔で設けられたプリズム群161を示す。図16−2は、屈折面162aと平坦部162bとを有し、台形形状のプリズム素子が隙間無く設けられたプリズム群162を示す。図16−3は、屈折面163aと平坦部163bとを有し、三角形形状のプリズム素子が所定の間隔で設けられたプリズム群163を示す。図16−4は、屈折面164aのみからなるブレーズ型のプリズム群164を示す。このように、屈折面の向き、傾斜角度、面積をパラメータとして様々なバリエーションをとることができる。   FIGS. 16-1 to 16-4 show examples of various variations of the shape of the prism elements. For example, FIG. 16A shows a prism group 161 in which trapezoidal prism elements each having a refractive surface 161a and a flat portion 161b are provided at a predetermined interval. FIG. 16-2 shows a prism group 162 having a refracting surface 162a and a flat portion 162b, in which trapezoidal prism elements are provided without gaps. FIG. 16C shows a prism group 163 having a refracting surface 163a and a flat portion 163b, and triangular prism elements provided at predetermined intervals. FIG. 16-4 shows a blazed prism group 164 composed only of the refractive surface 164a. As described above, various variations can be made using the direction of the refracting surface, the inclination angle, and the area as parameters.

図17は、プリズム群の他の形態の一部を拡大した概略構成を示す。プリズム群210は、四角錐形状の第1のプリズム素子211と、四角錐形状の第2のプリズム素子212とから構成されている。第1のプリズム素子211は、その一辺が中心線CLに略45°をなすように形成されている。第2のプリズム素子212は、その一辺が中心線CLに略平行となるように形成されている。さらに、第1のプリズム素子211と、第2のプリズム素子212との周囲には平坦部215が設けられている。   FIG. 17 shows a schematic configuration in which a part of another form of the prism group is enlarged. The prism group 210 includes a first prism element 211 having a quadrangular pyramid shape and a second prism element 212 having a quadrangular pyramid shape. The first prism element 211 is formed so that one side thereof forms approximately 45 ° with respect to the center line CL. The second prism element 212 is formed so that one side thereof is substantially parallel to the center line CL. Further, a flat portion 215 is provided around the first prism element 211 and the second prism element 212.

図18に示すように、平坦部215を透過した光により、開口部像(直接透過像)220Pが形成される。そして、第1のプリズム素子211の屈折面213により、中心線像CLPに対して45°方向へ開口部像213Pが形成される。第2のプリズム素子212の屈折面214により、中心線像CLPに平行な方向へ開口部像214Pが形成される。そして、これらの投写像がブラックマトリックス部62像を隙間なく埋めるように屈折面の向き、傾斜角度を設定する。これにより、投写像の強度ムラを少なくすることができる。また、プリズム群210と同様の屈折作用を生じさせるプリズム群の形状は様々な変形をとることができる。例えば、図19に示すような屈折面231と平坦部232とを有するプリズム群230を用いることもできる。このように、プリズム屈折面と平坦面を所望の面積比で任意の形状で形成することが可能である。   As shown in FIG. 18, an aperture image (direct transmission image) 220P is formed by the light transmitted through the flat portion 215. Then, an opening portion image 213P is formed in the 45 ° direction with respect to the center line image CLP by the refractive surface 213 of the first prism element 211. The refraction surface 214 of the second prism element 212 forms an opening image 214P in a direction parallel to the center line image CLP. Then, the direction of the refracting surface and the inclination angle are set so that these projected images fill the black matrix portion 62 image without any gap. Thereby, unevenness in intensity of the projected image can be reduced. Further, the shape of the prism group that causes the same refraction action as that of the prism group 210 can be variously modified. For example, a prism group 230 having a refracting surface 231 and a flat portion 232 as shown in FIG. 19 can be used. In this way, it is possible to form the prism refracting surface and the flat surface in an arbitrary shape with a desired area ratio.

図20は、実施例2に係るローパスフィルタであるプリズム群240の要部斜視構成を示す。本実施例のプリズム群240は、上記の実施例1のプロジェクタ10に適用することができる。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。プリズム群240は、2組のプリズム素子241a、241bとから構成されている。プリズム素子241aは、第1の方向であるy軸方向における断面形状が略台形形状である。また、プリズム素子241aは、第1の方向であるy軸方向に略直交する第2の方向であるx軸方向に長手方向を有している。プリズム素子241aのy軸方向における断面形状の台形形状のうち、2つの斜面Y1、Y2は屈折面として機能する。また、プリズム素子241aのy軸方向における断面形状のうち、上面Y0は平坦部として機能する。このため、斜面Y1又は斜面Y2に入射した光は、斜面の角度に対応する方向へ屈折する。屈折した光により屈折透過像が形成される。また、上面Y0に入射した光は、そのまま透過する。そのまま透過した光により直接透過像が形成される。   FIG. 20 illustrates a perspective configuration of a main part of a prism group 240 that is a low-pass filter according to the second embodiment. The prism group 240 of this embodiment can be applied to the projector 10 of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The prism group 240 includes two sets of prism elements 241a and 241b. The prism element 241a has a substantially trapezoidal cross-sectional shape in the y-axis direction that is the first direction. The prism element 241a has a longitudinal direction in the x-axis direction, which is a second direction substantially orthogonal to the y-axis direction, which is the first direction. Of the trapezoidal shape having a cross-sectional shape in the y-axis direction of the prism element 241a, the two inclined surfaces Y1 and Y2 function as refractive surfaces. Of the cross-sectional shape of the prism element 241a in the y-axis direction, the upper surface Y0 functions as a flat portion. For this reason, the light incident on the slope Y1 or the slope Y2 is refracted in a direction corresponding to the angle of the slope. A refracted transmission image is formed by the refracted light. Further, the light incident on the upper surface Y0 is transmitted as it is. A direct transmission image is formed by the light transmitted as it is.

プリズム素子241bは、プリズム素子241aと同様の構成である。プリズム素子241bのx軸方向における断面形状のうち、2つの斜面X1、X2は屈折面として機能する。また、プリズム素子241bのx軸方向における断面形状のうち、上面X0は平坦部として機能する。そして、2組のプリズム素子241a、241bは、それぞれの長手方向どうしが略直交するように設けられている。   The prism element 241b has the same configuration as the prism element 241a. Of the cross-sectional shape of the prism element 241b in the x-axis direction, the two inclined surfaces X1 and X2 function as refractive surfaces. Of the cross-sectional shape of the prism element 241b in the x-axis direction, the upper surface X0 functions as a flat portion. The two sets of prism elements 241a and 241b are provided so that their longitudinal directions are substantially orthogonal to each other.

本実施例のプリズム群240は、プリズム素子241aの平面側と、プリズム素子241bの平面側とを向かい合わせて固着している。しかし、これに限られず、以下の(1)〜(3)のいずれの構成でも良い。
(1)プリズム素子241aの斜面Y1、Y2等が形成されている面と、プリズム素子241bの斜面X1、X2等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。
(2)プリズム素子241aの斜面Y1、Y2等が形成されている面と、プリズム素子241bの平面側とを向かい合わせて固着する構成。
(3)プリズム素子241aの平面側と、プリズム素子241bの斜面X1、X2等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。
なお、図20ではプリズム面が接する構成で説明しているが、両面が空気と接する構成でもよい。
In the prism group 240 of this embodiment, the plane side of the prism element 241a and the plane side of the prism element 241b face each other and are fixed. However, the present invention is not limited to this, and any of the following configurations (1) to (3) may be used.
(1) A configuration in which the surface on which the slopes Y1, Y2, etc. of the prism element 241a are formed and the surface on which the slopes X1, X2, etc. of the prism element 241b are formed face each other and are fixed.
(2) A configuration in which the surface on which the slopes Y1, Y2, etc. of the prism element 241a are formed and the plane side of the prism element 241b face each other and are fixed.
(3) A configuration in which the flat surface side of the prism element 241a and the surface on which the inclined surfaces X1, X2, etc. of the prism element 241b are formed face each other and are fixed.
Although FIG. 20 illustrates the configuration in which the prism surfaces are in contact, a configuration in which both surfaces are in contact with air may be employed.

図21は、プリズム群240による入射光の分岐を示す。図21において、向かって左側から右側へ向かって入射光XYが進行する。なお、図21の一部では、説明の便宜上、斜面Y0、Y1、Y2の符号を用いて光線を特定する。入射光XYは、点線で示すプリズム素子241aにより、斜面で屈折する光線Y1、Y2と、上面をそのまま透過する光線Y0との3つの光線に分岐される。分岐された3つの光線Y0、Y1、Y2は、さらにプリズム素子241bにより、それぞれ3つの光線に分岐される。この結果、入射光XYは、9つの光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X0、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2に分岐される。   FIG. 21 shows the splitting of incident light by the prism group 240. In FIG. 21, incident light XY travels from the left side toward the right side. In addition, in a part of FIG. 21, for convenience of explanation, the light beam is specified by using the signs of the slopes Y0, Y1, and Y2. Incident light XY is split into three light beams, a light beam Y1 and Y2 refracted on the slope and a light beam Y0 that is transmitted through the upper surface as it is, by a prism element 241a indicated by a dotted line. The three branched light beams Y0, Y1, and Y2 are further branched into three light beams by the prism element 241b. As a result, the incident light XY is branched into nine light beams Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X0, Y0X2, Y2X1, Y2X0, and Y2X2.

次に、分岐された9つの光線の投影面における位置を、図22を用いて説明する。光線Y0X0による直接透過像の領域を太い枠で囲って示す。屈折した光による画素部の投影像は、プリズム素子241a、241bの長手方向に対してそれぞれ直交する方向へ形成することができる。プリズム群240は、2組のプリズム素子241a、241bの長手方向どうしが略直交するように構成されている。これにより、光線Y0X0による直接透過像の領域の周辺に、8つの光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2による屈折透過像の領域が形成される。図22では、それぞれの領域に光線の符号を付して示す。また、光線Y0X0による直接透過像は、複数の開口部61の位置に対応して周期的に隣接して形成される。プリズム群240は、プリズム素子241a、241bにより、光線Y0X0による直接透過像どうしの間の領域に屈折透過像を形成する。これにより、投写光の周期性を低減することができる。   Next, the positions of the nine branched light beams on the projection plane will be described with reference to FIG. A region of a direct transmission image by the light ray Y0X0 is shown surrounded by a thick frame. Projected images of the pixel portion by the refracted light can be formed in directions orthogonal to the longitudinal directions of the prism elements 241a and 241b. The prism group 240 is configured such that the longitudinal directions of the two sets of prism elements 241a and 241b are substantially orthogonal to each other. As a result, a region of a refracted transmission image by the eight light beams Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X2, Y2X1, Y2X0, and Y2X2 is formed around the region of the direct transmission image by the light beam Y0X0. In FIG. 22, each region is shown with a light beam symbol. Further, the direct transmission image by the light beam Y0X0 is formed periodically adjacent to the positions of the plurality of openings 61. The prism group 240 forms a refracted transmission image in a region between the direct transmission images of the light beam Y0X0 by the prism elements 241a and 241b. Thereby, the periodicity of the projection light can be reduced.

また、プリズム群240は、平坦面であるプリズム素子241aの上面Y0、プリズム素子241bの上面X0を経由した光強度の総和をPW0、屈折面である斜面Y1、Y2、X1、X2を経由した光強度の総和をPW1とそれぞれしたとき、
PW0≧PW1
を満足している。なお、PW0、PW1は、いずれもスクリーン30における光強度である。
The prism group 240 has a total light intensity of PW0 via the upper surface Y0 of the prism element 241a that is a flat surface and the upper surface X0 of the prism element 241b, and light that passes through the inclined surfaces Y1, Y2, X1, and X2 that are refractive surfaces. When the total strength is PW1,
PW0 ≧ PW1
Is satisfied. PW0 and PW1 are the light intensities on the screen 30.

光線Y0X0による直接透過像の光強度の総和は、平坦部である上面Y0、X0の面積に対応する。また、光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2による屈折透過像の光強度の総和は、屈折面である斜面Y1、Y2、X1、X2の面積に対応する。ここで、光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2による屈折透過像の光強度の総和PW1が、直接透過像の光強度の総和PW0よりも大きくなってしまうと、観察者は、例えばゴーストのような二重の画像を認識する場合がある。   The sum of the light intensities of the directly transmitted image by the light beam Y0X0 corresponds to the areas of the upper surfaces Y0 and X0 which are flat portions. Further, the sum of the light intensities of the refracted transmission images by the light rays Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X2, Y2X1, Y2X0, and Y2X2 corresponds to the areas of the inclined surfaces Y1, Y2, X1, and X2 that are refracting surfaces. Here, if the total light intensity PW1 of the refracted transmission image by the light rays Y1X1, Y1X0, Y1X2, Y0X1, Y0X2, Y2X1, Y2X0, Y2X2 becomes larger than the total light intensity PW0 of the direct transmission image, the observer May recognize double images such as ghosts, for example.

本実施例では、PW0≧PW1を満足するように構成されている。このため、上記実施例1と同様にモアレの発生を低減することができる。また、好ましくは、PW0>PW1を満足することが望ましい。さらに好ましくは、PW0>0.9×PW1を満足することが望ましい。これにより、画素配列による光強度分布を均一化しつつ元の画素情報を維持できることで、モアレを低減でき、さらに高精細な投写像が得られる。   In the present embodiment, PW0 ≧ PW1 is satisfied. For this reason, generation | occurrence | production of a moire can be reduced similarly to the said Example 1. FIG. Moreover, it is preferable that PW0> PW1 is satisfied. More preferably, it is desirable to satisfy PW0> 0.9 × PW1. As a result, the original pixel information can be maintained while uniforming the light intensity distribution by the pixel arrangement, so that moire can be reduced and a higher definition projection image can be obtained.

図23−1は、スクリーン30における投写像の光強度分布を示す。図23−1の横軸はスクリーン30上の位置座標、縦軸は任意の強度単位をそれぞれ示す。説明の簡単のため、図22に示す直接透過像の領域Iと、隣接する直接透過像の領域Kと、これらの領域の間の領域Jとの3つの領域の略中心を通るBB断面について説明する。即ち、図23−1の横軸の符号Iで示す部分は図22の領域Iに相当し、符号Jで示す部分は図22の領域Jに相当し、符号Kで示す部分は図22の領域Kに相当する。   FIG. 23A shows the light intensity distribution of the projected image on the screen 30. In FIG. 23-1, the horizontal axis represents position coordinates on the screen 30, and the vertical axis represents arbitrary intensity units. For the sake of simplicity of explanation, the BB cross section passing through the approximate center of the three regions of the direct transmission image region I shown in FIG. 22, the adjacent direct transmission image region K, and the region J between these regions will be described. To do. That is, the part indicated by reference numeral I on the horizontal axis in FIG. 23-1 corresponds to the area I in FIG. 22, the part indicated by reference numeral J corresponds to the area J in FIG. 22, and the part indicated by reference numeral K is the area in FIG. Corresponds to K.

図23−1に示すように、スクリーン30において、平坦部である上面Y0、X0からの光により形成される開口部61の投影像の領域I、領域Kの強度分布の第1のピーク値Paは、屈折面である斜面Y1、Y2、X1、X2を経由した光により形成される開口部61の投影像の領域Jの強度分布の第2のピーク値Pbよりも大きい。例えば、第2のピーク値Pbは、第1のピーク値Paの略半分のパワー配分に設定する。この光強度のパワー配分は、プリズム素子241a、241bの上面Y0、X0と、斜面Y1、Y2、X1、X2との面積比に応じて制御できる。さらに、第1のピーク値Paと第2のピーク値Pbとの間の領域については、所定の強度分布曲線CVに応じた光強度となる。これにより、投写光の周期性を低減し、モアレの発生を低減することができる。   As shown in FIG. 23A, in the screen 30, the first peak value Pa of the intensity distribution in the region I and the region K of the projected image 61 of the opening 61 formed by light from the upper surfaces Y0 and X0 which are flat portions. Is larger than the second peak value Pb of the intensity distribution of the region J of the projected image of the opening 61 formed by light passing through the inclined surfaces Y1, Y2, X1, and X2 that are refractive surfaces. For example, the second peak value Pb is set to a power distribution that is approximately half of the first peak value Pa. The power distribution of the light intensity can be controlled according to the area ratio between the upper surfaces Y0 and X0 of the prism elements 241a and 241b and the inclined surfaces Y1, Y2, X1 and X2. Further, the region between the first peak value Pa and the second peak value Pb has a light intensity corresponding to a predetermined intensity distribution curve CV. Thereby, the periodicity of the projection light can be reduced, and the occurrence of moire can be reduced.

光強度分布の変形例を図23−2、23−3、23−4にそれぞれ示す。図23−2において、領域I、領域Kの光強度分布のそれぞれ2つの第1のピーク値Pcは、領域Jの第2のピーク値Pcよりも大きい。図23−3において、領域I、領域Kの光強度分布の第1のピーク値Peは、領域Jの2つの第2のピーク値Pfよりも大きい。図23−4において、領域I、領域Kの光強度分布のそれぞれの第1のピーク値Pgは、領域Jの第2のピーク値Pgと略同じ大きさである。これらのパワー配分のとき、投写光の周期性を低減し、モアレの発生を低減することができる。   Modified examples of the light intensity distribution are shown in FIGS. 23-2, 23-3, and 23-4, respectively. In FIG. 23-2, each of the two first peak values Pc of the light intensity distributions of the region I and the region K is larger than the second peak value Pc of the region J. In FIG. 23C, the first peak value Pe of the light intensity distribution in the region I and the region K is larger than the two second peak values Pf in the region J. In FIG. 23-4, the first peak values Pg of the light intensity distributions in the region I and the region K are substantially the same as the second peak value Pg in the region J. In these power distributions, the periodicity of the projection light can be reduced, and the occurrence of moiré can be reduced.

図24は、実施例3に係るローパスフィルタであるプリズム群280の要部断面構成を示す。本実施例のプリズム群280は、上記の実施例1のプロジェクタ10に適用することができる。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。プリズム群280は、2つの屈折面280aが周期的なV字形状の溝を形成している。屈折面280aと光軸AXとの交点で平坦部280bから最も離れた位置において光軸AXに略垂直方向に形成される基準面281と、平坦部280bとは距離dだけ離れている。距離dはV字形状の溝の深さに対応する。以下、適宜、距離dのことを深さdと呼ぶ。そして、距離dは、条件式(1)又は(2)を満足している。
d<0.95×λ/{2×(n−1)} (1)
d>1.05×λ/{2×(n−1)} (2)
FIG. 24 illustrates a cross-sectional configuration of a main part of a prism group 280 that is a low-pass filter according to the third embodiment. The prism group 280 of the present embodiment can be applied to the projector 10 of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the prism group 280, two refracting surfaces 280a form periodic V-shaped grooves. The reference surface 281 formed in the direction substantially perpendicular to the optical axis AX at the position farthest from the flat portion 280b at the intersection of the refracting surface 280a and the optical axis AX is separated from the flat portion 280b by a distance d. The distance d corresponds to the depth of the V-shaped groove. Hereinafter, the distance d will be appropriately referred to as the depth d. The distance d satisfies the conditional expression (1) or (2).
d <0.95 × λ / {2 × (n−1)} (1)
d> 1.05 × λ / {2 × (n−1)} (2)

ここで、プリズム群280を構成する部材の屈折率をn、プリズム群280へ入射する光の波長をλとそれぞれする。本実施例では、距離d(深さ)を1100nmとしている。V字形状の溝の深さが条件式(A)、
d=λ/{2×(n−1)} (A)
の条件を満足すると、プリズム群280による回折効果が向上してしまう。
Here, the refractive index of the members constituting the prism group 280 is n, and the wavelength of light incident on the prism group 280 is λ. In this embodiment, the distance d (depth) is 1100 nm. The depth of the V-shaped groove is conditional expression (A),
d = λ / {2 × (n−1)} (A)
If the above condition is satisfied, the diffraction effect by the prism group 280 is improved.

本実施例では、入射光として超高圧水銀ランプ11からの光のうち可視光領域の光を用いる。例えば、入射光の波長λ=480nm、プリズム群280の屈折率n=1.46の場合、条件式(A)より、
d=480/{2×(1.46−1)}
=522nm
となる。
In this embodiment, light in the visible light region is used as the incident light among the light from the ultrahigh pressure mercury lamp 11. For example, when the wavelength λ of incident light is 480 nm and the refractive index n of the prism group 280 is 1.46, from the conditional expression (A),
d = 480 / {2 × (1.46-1)}
= 522nm
It becomes.

同様に、入射光の波長λ=650nm、プリズム群280の屈折率n=1.46の場合、条件式(A)より、
d=650/{2×(1.46−1)}
=707nm
となる。
Similarly, when the wavelength λ of incident light is 650 nm and the refractive index n of the prism group 280 is 1.46, from the conditional expression (A),
d = 650 / {2 × (1.46-1)}
= 707nm
It becomes.

このように、入射光の波長λが480nmの場合、V字形状の溝の深さdが522nmの時に回折光が有効に生じてしまう。また、入射光の波長λが650nmの場合、V字形状の溝の深さdが707nmの時に回折光が有効に生じてしまう。回折光は、周期構造を有するスクリーン30で光が干渉することにより、モアレを引き起こす場合がある。本実施例では、V字溝の深さdが回折光を生じさせないこと、又は回折光が生じても観察者が認識しない程度であることが望ましい。   Thus, when the wavelength λ of the incident light is 480 nm, diffracted light is effectively generated when the depth d of the V-shaped groove is 522 nm. Further, when the wavelength λ of the incident light is 650 nm, diffracted light is effectively generated when the depth d of the V-shaped groove is 707 nm. The diffracted light may cause moiré when the light interferes with the screen 30 having a periodic structure. In the present embodiment, it is desirable that the depth d of the V-shaped groove does not cause diffracted light or that the observer does not recognize even when diffracted light is generated.

このため、本実施例では、条件式(1)又は(2)を満足することで、条件式(A)で規定される距離d(深さ)と異ならせることができる。例えば、本実施例において、波長λ=480nmの場合、条件式(1)より、
d<0.95×λ/{2×(n−1)}
=0.95×480/{2×(1.46−1)}
=496nm
条件式(2)より、
d>1.05×λ/{2×(n−1)}
=1.05×480/{2×(1.46−1)}
=548nm
となる。
For this reason, in the present embodiment, the distance d (depth) defined by the conditional expression (A) can be made different from satisfying the conditional expression (1) or (2). For example, in this embodiment, when the wavelength λ = 480 nm, from the conditional expression (1),
d <0.95 × λ / {2 × (n−1)}
= 0.95 × 480 / {2 × (1.46-1)}
= 496nm
From conditional expression (2),
d> 1.05 × λ / {2 × (n−1)}
= 1.05 × 480 / {2 × (1.46-1)}
= 548nm
It becomes.

さらに、波長λ=650nmで、同様の計算を行うと、条件式(1)より、
d<0.95×λ/{2×(n−1)}
=0.95×650/{2×(1.46−1)}
=671nm
条件式(2)より、
d>1.05×λ/{2×(n−1)}
=1.05×650/{2×(1.46−1)}
=742nm
となる。本実施例では、上述のように深さd=1100nmとしている。これにより、何れの波長λにおいても条件式(2)を満足するため、プリズム群における回折光の発生を低減することができる。これにより、モアレの発生を低減することができるという効果を奏する。
Further, when the same calculation is performed at the wavelength λ = 650 nm, from the conditional expression (1),
d <0.95 × λ / {2 × (n−1)}
= 0.95 × 650 / {2 × (1.46-1)}
= 671nm
From conditional expression (2),
d> 1.05 × λ / {2 × (n−1)}
= 1.05 × 650 / {2 × (1.46-1)}
= 742nm
It becomes. In this embodiment, the depth d is 1100 nm as described above. Thereby, since the conditional expression (2) is satisfied at any wavelength λ, generation of diffracted light in the prism group can be reduced. Thereby, there exists an effect that generation | occurrence | production of a moire can be reduced.

本実施例において、好ましくは、以下の条件式(3)又は(4)を満足することが望ましい。
d<0.9×λ/{2×(n−1)} (3)
d>1.1×λ/{2×(n−1)} (4)
さらに好ましくは、以下の条件式(5)又は(6)を満足することが望ましい。
d<0.7×λ/{2×(n−1)} (5)
d>1.3×λ/{2×(n−1)} (6)
上記条件式(3)〜(6)のいずれかを満足することで、プリズム群280からの回折光の強度をさらに小さくすることができる。これにより、さらにモアレの発生を低減することができる。
In the present embodiment, it is preferable that the following conditional expression (3) or (4) is satisfied.
d <0.9 × λ / {2 × (n−1)} (3)
d> 1.1 × λ / {2 × (n−1)} (4)
More preferably, it is desirable to satisfy the following conditional expression (5) or (6).
d <0.7 × λ / {2 × (n−1)} (5)
d> 1.3 × λ / {2 × (n−1)} (6)
By satisfying any one of the conditional expressions (3) to (6), the intensity of the diffracted light from the prism group 280 can be further reduced. Thereby, generation | occurrence | production of a moire can be reduced further.

図25は、本実施例の変形例1に係るローパスフィルタであるプリズム群290の要部断面構成を示す。上記のプリズム群280と同一の部分については、重複する説明を省略する。本変形例では、基準面291から平坦部290bまでの距離d1、d3、d5と、基準面291から屈折面290a上の所定位置までの距離d2、d4、d6と、がそれぞれ非周期的となるように形成されている。基準面291は、光軸AXに対し略垂直でありプリズム群290が形成されている基板の一方の面である。ここで、屈折面290a上の所定位置とは、屈折面290aのうち最も基準面291に近い位置をいう。   FIG. 25 illustrates a cross-sectional configuration of a main part of a prism group 290 that is a low-pass filter according to the first modification of the present embodiment. About the same part as said prism group 280, the overlapping description is abbreviate | omitted. In this modification, the distances d1, d3, d5 from the reference surface 291 to the flat portion 290b and the distances d2, d4, d6 from the reference surface 291 to a predetermined position on the refractive surface 290a are aperiodic. It is formed as follows. The reference surface 291 is one surface of the substrate that is substantially perpendicular to the optical axis AX and on which the prism group 290 is formed. Here, the predetermined position on the refracting surface 290a means a position closest to the reference surface 291 among the refracting surfaces 290a.

プリズム群290により回折光が生ずる構造の一つとして、プリズム素子の周期的な構造を挙げることができる。本実施例では上述の非周期的な構成により、プリズム素子の周期的構造に起因する回折光の発生を低減することができる。プリズム群における回折光の発生を低減することにより、モアレの発生を低減することができる。   One of the structures in which diffracted light is generated by the prism group 290 is a periodic structure of prism elements. In the present embodiment, the generation of diffracted light due to the periodic structure of the prism element can be reduced by the above-described aperiodic configuration. By reducing the generation of diffracted light in the prism group, it is possible to reduce the occurrence of moire.

図26は、本実施例の変形例2に係るローパスフィルタであるプリズム群300の要部斜視構成を示す。上記のプリズム群280と同一の部分については、重複する説明を省略する。本変形例では、プリズム群300のプリズム素子301は、略直線La1、La2、La3、La4、La5の形状に沿って、透明プレート302上に配列されている。そして、略直線La1、La2、La3、La4、La5の数が単位面積aφあたりに5本である。なお、略直線La1、La2、La3、La4、La5の数は、単位面積あたり15本以下であれば良い。プリズム素子301は、単位面積あたり15周期以下の周期で設けられている。単位面積aφの説明は、後述する。   FIG. 26 illustrates a perspective configuration of a main part of a prism group 300 that is a low-pass filter according to the second modification of the present embodiment. About the same part as said prism group 280, the overlapping description is abbreviate | omitted. In this modification, the prism elements 301 of the prism group 300 are arranged on the transparent plate 302 along the shapes of substantially straight lines La1, La2, La3, La4, and La5. The number of the substantially straight lines La1, La2, La3, La4, La5 is five per unit area aφ. The number of the substantially straight lines La1, La2, La3, La4, and La5 may be 15 or less per unit area. The prism elements 301 are provided with a cycle of 15 cycles or less per unit area. The unit area aφ will be described later.

図27は、単位面積aφ近傍の正面図である。略直線La1、La2、La3、La4、La5に略直交して、略直線Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、Lb5、Lb6の6つの直線が形成されている。直線Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、Lb5、Lb6についても、単位面積あたり15本以下であれば良い。このように、プリズム群300のプリズム素子301は、略直交する格子状に形成されている。   FIG. 27 is a front view of the vicinity of the unit area aφ. Six straight lines Lb1, Lb2, Lb3, Lb4, Lb5, and Lb6 are formed substantially orthogonal to the substantially straight lines La1, La2, La3, La4, and La5. The straight lines Lb1, Lb2, Lb3, Lb4, Lb5, and Lb6 may also be 15 or less per unit area. Thus, the prism elements 301 of the prism group 300 are formed in a substantially orthogonal lattice shape.

図28は、単位面積aφを説明するための超高圧水銀ランプ11からスクリーン30までの光路を示す。図28では、説明の簡便のため、光学系としては、照明系ILLを構成する超高圧水銀ランプ11とインテグレータ12、及び投写系PLを構成する投写レンズ20のみを示し、他の色分解光学系などの図示を省略する。また、便宜上、投写レンズ20は、両凸形状の単レンズとして示している。図28において、投写レンズ20と投写系PLとは一致している。また、便宜上、空間光変調装置17Rを透過する光について示している。   FIG. 28 shows an optical path from the ultrahigh pressure mercury lamp 11 to the screen 30 for explaining the unit area aφ. In FIG. 28, for convenience of explanation, only an ultrahigh pressure mercury lamp 11 and an integrator 12 constituting the illumination system ILL and the projection lens 20 constituting the projection system PL are shown as optical systems, and other color separation optical systems are shown. Such illustration is omitted. For convenience, the projection lens 20 is shown as a biconvex single lens. In FIG. 28, the projection lens 20 and the projection system PL coincide. For the sake of convenience, the light transmitted through the spatial light modulation device 17R is shown.

超高圧水銀ランプ11からの照明光はインテグレータ12に入射する。インテグレータ12は、超高圧水銀ランプ11からの照明光を重畳させて空間光変調装置17Rを照明する。インテグレータ12からの照明光は、所定の角度分布をもって空間光変調装置17Rに入射する。空間光変調装置17R上の位置OBJは、様々な入射角度の光により重畳的に照明される。そして、位置OBJからの光は、照明系ILLのFナンバーで空間的に拡がりながらプリズム群300に入射する。空間光変調装置17Rを射出した光は、プリズム群300を透過して投写レンズ20へ入射する。   Illumination light from the ultra-high pressure mercury lamp 11 enters the integrator 12. The integrator 12 illuminates the spatial light modulator 17R by superimposing illumination light from the ultrahigh pressure mercury lamp 11. The illumination light from the integrator 12 enters the spatial light modulator 17R with a predetermined angular distribution. The position OBJ on the spatial light modulator 17R is illuminated in a superimposed manner with light of various incident angles. Then, the light from the position OBJ enters the prism group 300 while spatially spreading at the F number of the illumination system ILL. The light emitted from the spatial light modulator 17R passes through the prism group 300 and enters the projection lens 20.

空間光変調装置17Rの変調面とスクリーン30とは共役関係にある。このため、空間光変調装置17R上の位置OBJは、スクリーン30上の位置IMGに結像する。このとき、空間光変調装置17R上の位置OBJからの光は、投写レンズ20のFナンバーと同一、又は小さいFナンバーの光が、投写レンズ20によりスクリーン30に投写される。照明系ILLのFナンバーと投写系PLのFナンバーとは、以下の3通りの関係(B)、(C)、(D)が考えられる。
(B) 照明系ILLのFナンバー>投写系PLのFナンバー
(C) 照明系ILLのFナンバー=投写系PLのFナンバー
(D) 照明系ILLのFナンバー<投写系PLのFナンバー
The modulation surface of the spatial light modulation device 17R and the screen 30 are in a conjugate relationship. For this reason, the position OBJ on the spatial light modulator 17R forms an image at the position IMG on the screen 30. At this time, the light from the position OBJ on the spatial light modulator 17R is projected onto the screen 30 by the projection lens 20 with the F number that is the same as or smaller than the F number of the projection lens 20. The following three relationships (B), (C), and (D) are conceivable between the F number of the illumination system ILL and the F number of the projection system PL.
(B) F number of illumination system ILL> F number of projection system PL (C) F number of illumination system ILL = F number of projection system PL (D) F number of illumination system ILL <F number of projection system PL

何れの関係においても、空間光変調装置17R上で、照明系ILL又は投写系PLの小さいほうのFナンバーで規定される角度範囲の光だけが有効にスクリーン30に投写される。例えば、関係(B)又は(C)の場合、次式が成立する。
1/(2FILL)=sinθa
ここで、FILLは投写系PLのFナンバー、θaは位置OBJから射出した光の光軸とのなす角度、である。
In any relationship, only the light in the angular range defined by the smaller F number of the illumination system ILL or the projection system PL is effectively projected on the screen 30 on the spatial light modulator 17R. For example, in the case of the relationship (B) or (C), the following equation is established.
1 / (2FILL) = sin θa
Here, FILL is the F number of the projection system PL, and θa is the angle formed with the optical axis of the light emitted from the position OBJ.

空間光変調装置17Rから空間的な拡がり角度θaで射出した光は、プリズム群300上の円形領域である単位面積aφを照射する。このように、プリズム群300上の単位面積aφのからの光は、全て投写レンズ20でスクリーン30に投写される。また、これに対して、上記関係条件式(D)の場合、照明系ILLのFナンバーでスクリーン30に有効に投写されるプリズム群300上の単位面積aφが規定される。   The light emitted from the spatial light modulator 17R at the spatial spread angle θa irradiates a unit area aφ which is a circular area on the prism group 300. Thus, all the light from the unit area aφ on the prism group 300 is projected onto the screen 30 by the projection lens 20. On the other hand, in the case of the relational expression (D), the unit area aφ on the prism group 300 that is effectively projected onto the screen 30 is defined by the F number of the illumination system ILL.

従って、何れの関係(B)、(C)、(D)においても、プリズム群300上の単位面積aφからの光は、投写レンズ20により有効にスクリーン30に投写される。上述したように、プリズム群300により回折光が生ずる構造の一つとして、プリズム素子の配列の周期的な構造を挙げることができる。本変形例では、プリズム群300が単位面積aφあたりに略直線La1〜La5、Lb1〜Lb6の形状に沿って配列されている。このため、略直線の数が単位面積aφあたりに15本以下である。これにより、プリズム素子の配列の周期的構造に起因する回折光の発生を低減し、モアレの発生を低減することができる。また、プリズム素子は、単位面積aφ内に3周期以上の周期で設けることで、略均一な画像を得ることができる。   Accordingly, in any of the relationships (B), (C), and (D), the light from the unit area aφ on the prism group 300 is effectively projected on the screen 30 by the projection lens 20. As described above, one of the structures in which diffracted light is generated by the prism group 300 is a periodic structure in which prism elements are arranged. In this modification, the prism group 300 is arranged along the shapes of substantially straight lines La1 to La5 and Lb1 to Lb6 per unit area aφ. For this reason, the number of substantially straight lines is 15 or less per unit area aφ. Thereby, generation | occurrence | production of the diffracted light resulting from the periodic structure of the arrangement | sequence of a prism element can be reduced, and generation | occurrence | production of a moire can be reduced. In addition, the prism elements can be provided with a period of three or more in the unit area aφ to obtain a substantially uniform image.

さらに、単位面積aφあたりの、所定の方向に屈折させる屈折面72の面積の総和、及び平坦部73の面積の総和は、何れの単位面積においても同一の値としても良い。これにより、投写される画像は回折光が低減され、かつ、プリズム群300から所定距離だけ離れたスクリーン30において、ブラックマトリックス部62の投影像の領域に重畳的に開口部61の投影像が形成される。従って、スクリーン30への投写光のムラを低減し、投写光の周期性を低減することができる。   Further, the total area of the refracting surfaces 72 refracted in a predetermined direction and the total area of the flat portion 73 per unit area aφ may be the same value in any unit area. Thereby, the diffracted light is reduced in the projected image, and the projection image of the opening 61 is formed on the screen 30 that is separated from the prism group 300 by a predetermined distance so as to be superimposed on the region of the projection image of the black matrix portion 62. Is done. Therefore, unevenness of the projection light on the screen 30 can be reduced, and the periodicity of the projection light can be reduced.

また、本変形例で好ましくは、プリズム群は、単位面積aφあたり3個以上15個以下、又は3周期以上15周期以下の周期でプリズム素子を設けることが望ましい。さらに好ましくは、プリズム群は、単位面積aφあたり5個以上12個以下、又は5周期以上12周期以下の周期でプリズム素子を設けることが望ましい。これにより、プリズム素子の配列の周期的構造に起因する回折光の発生を確実に低減し、モアレを確実に低減することができると共に均一な映像が得られる。   In the present modification, it is preferable that the prism group is provided with prism elements at a period of 3 to 15 per unit area aφ, or 3 to 15 cycles. More preferably, in the prism group, it is desirable to provide the prism elements at a period of 5 or more and 12 or less, or 5 or more and 12 or less per unit area aφ. Accordingly, the generation of diffracted light due to the periodic structure of the arrangement of the prism elements can be surely reduced, moire can be surely reduced, and a uniform image can be obtained.

図29−1は、プリズム群330を硝子で構成する場合の要部断面構成を示す。この場合、深さd1=約30nm、基準面331に対する角度θ1=約0.06°である。また、図29−2は、プリズム群330をアクリル又はゼオネックス(商品名)で構成する場合の要部断面構成を示す。プリズム群330上には、さらに光学的に透明な樹脂基板332と硝子基板333とを形成する。この場合、深さd2=約1μm、角度θ2=約0.97°である。このように、図29−1の構成に比較して、深さ、角度ともに大きくなるため、プリズム群330の製造が容易となる。   FIG. 29A shows a cross-sectional configuration of a main part when the prism group 330 is made of glass. In this case, the depth d1 = about 30 nm and the angle θ1 with respect to the reference plane 331 = about 0.06 °. FIG. 29-2 shows a cross-sectional configuration of a main part when the prism group 330 is made of acrylic or ZEONEX (trade name). An optically transparent resin substrate 332 and glass substrate 333 are formed on the prism group 330. In this case, the depth d2 = about 1 μm and the angle θ2 = about 0.97 °. Thus, since both the depth and the angle are larger than the configuration of FIG. 29-1, the prism group 330 can be easily manufactured.

図30は、本実施例の変形例3に係るローパスフィルタであるプリズム群340の要部断面構成を示す。上記のプリズム群280と同一の部分については、重複する説明を省略する。本変形例のプリズム群340は、3つのプリズム素子341a、341b、341cを交互に配列して光学的接着剤で固着して構成されている。図31に示すように、プリズム素子341a、341cは、互いに屈折面351a、352cの傾斜する方向が反対に形成されている帯状のプリズム素子である。また、プリズム素子341bは、平坦部351bが形成されている平行平板である。そして、プリズム素子341a、341b、341cを一組として、複数の組を配列してプリズム群340を構成する。さらに、プリズム群340を略直交する2方向に重ねて設ける。これにより、平坦部351bと、略直交する2方向に屈折させる屈折面351a、351cとを有するプリズム群と同様の機能を有する。   FIG. 30 illustrates a cross-sectional configuration of a main part of a prism group 340 that is a low-pass filter according to Modification 3 of the present embodiment. About the same part as said prism group 280, the overlapping description is abbreviate | omitted. The prism group 340 of this modification is configured by alternately arranging three prism elements 341a, 341b, and 341c and fixing them with an optical adhesive. As shown in FIG. 31, the prism elements 341a and 341c are band-shaped prism elements formed so that the directions of inclination of the refracting surfaces 351a and 352c are opposite to each other. The prism element 341b is a parallel plate on which a flat portion 351b is formed. Then, the prism elements 341a, 341b, and 341c are set as one set, and a plurality of sets are arranged to constitute the prism group 340. Further, the prism group 340 is provided so as to overlap in two directions substantially orthogonal to each other. Thereby, it has a function similar to that of the prism group having the flat portion 351b and the refracting surfaces 351a and 351c that are refracted in two substantially orthogonal directions.

本変形例では、略平板状のプリズム素子341a、341b、341cを製造すれば良い。このため、極めて簡便にプリズム群340を製造することができる。また、単位面積aφあたりに、プリズム素子341a、341b、341cを15本以下配列することで、回折光を低減できる。   In this modification, substantially flat prism elements 341a, 341b, and 341c may be manufactured. For this reason, the prism group 340 can be manufactured very simply. In addition, diffracted light can be reduced by arranging 15 or less prism elements 341a, 341b, and 341c per unit area aφ.

図32は、本実施例の変形例4に係るローパスフィルタであるプリズム群360の要部上面構成を示す。上記のプリズム群280と同一の部分については、重複する説明を省略する。本変形例のプリズム群360は、プリズム素子361a、361b、361cの位置、深さ、がそれぞれ非周期(ランダム)に単位面積aφ内に配列されている。これにより、回折光を低減できる。また、単位面積aφあたりの、所定の方向に屈折させる屈折面362の面積の総和、及び平坦部363の面積の総和は、何れの単位面積aφにおいても同一の値としても良い。なお、本発明は、本実施例で述べた各構成に限られない。プリズム群が、回折光を生じさせない構成、又は回折光を生じていても観察者が認識しない構成は、本実施例の各構成を任意に組み合わせる構成でも良い。   FIG. 32 shows a top view of a main part of a prism group 360 that is a low-pass filter according to the fourth modification of the present embodiment. About the same part as said prism group 280, the overlapping description is abbreviate | omitted. In the prism group 360 of this modification, the positions and depths of the prism elements 361a, 361b, and 361c are arranged in the unit area aφ in a non-periodic (random) manner. Thereby, diffracted light can be reduced. Further, the total area of the refracting surfaces 362 refracted in a predetermined direction and the total area of the flat portion 363 per unit area aφ may be the same value in any unit area aφ. Note that the present invention is not limited to each configuration described in this embodiment. The configuration in which the prism group does not generate diffracted light, or the configuration in which the observer does not recognize even when diffracted light is generated may be a configuration in which the configurations of the present embodiment are arbitrarily combined.

図33は、実施例4に係るローパスフィルタである位相回折格子素子370の要部斜視構成を示す。本実施例の位相回折格子素子370は、上記の実施例1のプロジェクタ10に適用することができる。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。位相回折格子素子370は、透明プレート372の表面に、略正方形の凹部371を市松模様状に配置して構成されている。実施例1と同様に、位相回折格子素子370を設けない場合、空間光変調装置17R、17G、17Bからの光により、周期領域が繰り返し配列するパターンの像がそのままスクリーン30に投写される。位相回折格子素子370は、一の画素部からの光のうち1次回折光を所定方向へシフトした位置に入射させる。   FIG. 33 illustrates a perspective configuration of a main part of a phase diffraction grating element 370 that is a low-pass filter according to the fourth embodiment. The phase diffraction grating element 370 according to the present embodiment can be applied to the projector 10 according to the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The phase diffraction grating element 370 is configured by arranging substantially square recesses 371 in a checkered pattern on the surface of the transparent plate 372. Similarly to the first embodiment, when the phase diffraction grating element 370 is not provided, an image of a pattern in which periodic regions are repeatedly arranged is projected onto the screen 30 as it is by the light from the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B. The phase diffraction grating element 370 causes the first-order diffracted light out of the light from one pixel unit to enter a position shifted in a predetermined direction.

図34は、空間光変調装置17R、位相回折格子素子370及びスクリーン30の関係を示す。理解を容易にするため、空間光変調装置17R、位相回折格子素子370、及びスクリーン30を除く反射ミラー21等他の構成部の図示を省略する。一の画素部である開口部61を透過したR光は、円錐形状の発散光となって進行する。そして、このR光は、位相回折格子素子370のうちの一部に入射する。   FIG. 34 shows the relationship among the spatial light modulator 17R, the phase diffraction grating element 370, and the screen 30. In order to facilitate understanding, illustration of other components such as the spatial light modulator 17R, the phase diffraction grating element 370, and the reflection mirror 21 excluding the screen 30 is omitted. The R light transmitted through the opening 61 which is one pixel portion proceeds as a conical divergent light. The R light is incident on a part of the phase diffraction grating element 370.

位相回折格子素子370の凹部371、及び凹部371の周辺の凸部は、空間光変調装置17Rの射出面に略平行な面を有する。光軸方向の光は、空間光変調装置17Rに略平行な位相回折格子素子370の面に対して略垂直に入射する。位相回折格子素子370に対して略垂直に入射した光は、位相回折格子素子370で屈折作用を受けることなく、そのまま0次光となって直進する。   The concave portion 371 of the phase diffraction grating element 370 and the convex portion around the concave portion 371 have a surface substantially parallel to the exit surface of the spatial light modulator 17R. The light in the optical axis direction is incident substantially perpendicular to the surface of the phase diffraction grating element 370 that is substantially parallel to the spatial light modulator 17R. The light incident substantially perpendicularly to the phase diffraction grating element 370 does not receive a refraction action at the phase diffraction grating element 370 and goes straight as it is as the 0th order light.

位相回折格子素子370は、0次光の他に回折光を生じさせる。位相回折格子素子370で生じる回折光のうち、1次回折光は、強度が最大である。本実施例の位相回折格子素子370は、回折光のうち強度が大きい1次回折光を用いて開口部61像を形成する構成としている。位相回折格子素子370へ入射する光の入射角αと回折角βとの関係は、位相回折格子素子370のピッチd1及び入射光の波長λにより、以下に示す条件式で表すことができる。   Phase diffraction grating element 370 generates diffracted light in addition to zero-order light. Of the diffracted light generated by the phase diffraction grating element 370, the first-order diffracted light has the maximum intensity. The phase diffraction grating element 370 of the present embodiment is configured to form the aperture 61 image using first-order diffracted light having high intensity among diffracted light. The relationship between the incident angle α and the diffraction angle β of the light incident on the phase diffraction grating element 370 can be expressed by the following conditional expression depending on the pitch d1 of the phase diffraction grating element 370 and the wavelength λ of the incident light.

mλ=d1(sinα+sinβ)
ここで、mは回折光の次数である。1次回折光を利用することから、
λ=±d1(sinα+sinβ)
である。
mλ = d1 (sin α + sin β)
Here, m is the order of the diffracted light. From using the first-order diffracted light,
λ = ± d1 (sin α + sin β)
It is.

回折方向に関して、ある角度差Δθだけ異なる一対の光線のうちの一方を直進させ、他方を回折させて同一位置に入射させる場合、
d1=λ/{sinα−sin(α−Δθ)}
となる。空間光変調装置17Rを射出する光束が略平行光であるとすると、α≒0°であるから、
d1≒λ/sinθ
となる。
In the diffraction direction, when one of a pair of light beams that differ by a certain angle difference Δθ goes straight, and the other is diffracted and incident at the same position,
d1 = λ / {sin α−sin (α−Δθ)}
It becomes. If the light beam emitted from the spatial light modulator 17R is substantially parallel light, α≈0 °.
d1≈λ / sinθ
It becomes.

位相回折格子素子370からの0次光は、位相回折格子素子370から直進して開口部61像を形成する。位相回折格子素子370と距離Lだけ離れたスクリーン30において、0次光の入射位置と1次回折光の入射位置との距離Sは、次式で表される。
S=L×Δθ
従って、
S≒(λ×L)/d1
となる。
The 0th-order light from the phase diffraction grating element 370 travels straight from the phase diffraction grating element 370 to form the opening 61 image. On the screen 30 that is separated from the phase diffraction grating element 370 by a distance L, the distance S between the incident position of the zeroth-order light and the incident position of the first-order diffracted light is expressed by the following equation.
S = L × Δθ
Therefore,
S≈ (λ × L) / d1
It becomes.

位相回折格子素子370の凹部371のピッチd1を制御することで、スクリーン30における開口部像61Pの移動量である距離Sを任意に設定することができる。位相回折格子素子370の凹部371のピッチd1は、例えば400〜700nmとすることができる。また、1次回折光の入射位置をシフトさせる方向は、位相回折格子素子370の向きを制御することで任意に設定できる。   By controlling the pitch d1 of the concave portions 371 of the phase diffraction grating element 370, the distance S that is the amount of movement of the opening portion image 61P on the screen 30 can be arbitrarily set. The pitch d1 of the concave portions 371 of the phase diffraction grating element 370 can be set to 400 to 700 nm, for example. The direction in which the incident position of the first-order diffracted light is shifted can be arbitrarily set by controlling the direction of the phase diffraction grating element 370.

位相回折格子素子370の凹部371の深さd2は、位相回折格子素子370の屈折率がnである場合、次式で表される。
d2=λ/{2(n−1)}
この場合、特定の透過波長λに対して理論上70パーセント程度の1次回折光を取り出すことができる。
The depth d2 of the concave portion 371 of the phase diffraction grating element 370 is expressed by the following equation when the refractive index of the phase diffraction grating element 370 is n.
d2 = λ / {2 (n−1)}
In this case, about 70% of the first order diffracted light can be extracted theoretically with respect to the specific transmission wavelength λ.

位相回折格子素子370で生じた0次光は、位相回折格子素子370で屈折せずそのまま直進して開口部61像を形成する。また、位相回折格子素子370で生じた1次光は、所定方向へシフトした位置に入射することで、ブラックマトリックス部62像の上に開口部61像を形成する。このようにして、位相回折格子素子370は、上記実施例1のプリズム群25と同様に、開口部61の像を複数に分割してスクリーン30に投影する。これにより、モアレの発生を低減して精細な画像を表示できるという効果を奏する。このとき単位面積内に5周期以上のパターンを有することで略均一な強度の回折光が得られる。   The 0th-order light generated by the phase diffraction grating element 370 is not refracted by the phase diffraction grating element 370 but goes straight to form an aperture 61 image. Further, the primary light generated by the phase diffraction grating element 370 is incident on a position shifted in a predetermined direction, thereby forming an opening 61 image on the black matrix portion 62 image. In this manner, the phase diffraction grating element 370 divides the image of the opening 61 into a plurality of images and projects the image onto the screen 30 as in the prism group 25 of the first embodiment. Thereby, there is an effect that the generation of moire can be reduced and a fine image can be displayed. At this time, diffracted light having substantially uniform intensity can be obtained by having a pattern of five cycles or more in a unit area.

なお、位相回折格子素子370は、矩形の位相格子パターンを設ける構成に限らず、正弦波形状、ブレーズ型、台形型、三角形等の位相格子パターンを設ける構成としても良い。位相回折格子素子370によって投影する開口部61像のパターンは、上記実施例1のプリズム群25の場合と同様に、位相回折格子素子370の設計に応じて適宜設定することができる。また、位相回折格子素子370は、上記実施例1のプリズム群25と同様に、投写レンズ20の瞳に設ける構成に限らず、クロスダイクロイックプリズム18の射出面に設けても良い。   The phase diffraction grating element 370 is not limited to a configuration in which a rectangular phase grating pattern is provided, and may be configured to have a phase grating pattern such as a sine wave shape, a blazed shape, a trapezoidal shape, or a triangle. The pattern of the image of the opening 61 projected by the phase diffraction grating element 370 can be appropriately set according to the design of the phase diffraction grating element 370 as in the case of the prism group 25 of the first embodiment. Further, the phase diffraction grating element 370 is not limited to the configuration provided on the pupil of the projection lens 20 as in the prism group 25 of the first embodiment, and may be provided on the exit surface of the cross dichroic prism 18.

図35は、実施例5に係るローパスフィルタである複屈折部390の要部斜視構成を示す。本実施例の複屈折部390は、上記の実施例1のプロジェクタ10に適用することができる。上記実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。複屈折部390は、水晶板392、394を有する。また、各水晶板392、394の入射側には、それぞれλ/4位相板391、393が設けられている。水晶板392、394は、光の振動面の向きによって異なる屈折率を示す、いわゆる異方性媒質である。各水晶板392、394は、1つの入射光をそれぞれ異なる振動方向を有する2つの偏光光に分離する。   FIG. 35 shows a perspective configuration of a main part of a birefringent portion 390 that is a low-pass filter according to the fifth embodiment. The birefringent portion 390 of the present embodiment can be applied to the projector 10 of the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The birefringent portion 390 includes crystal plates 392 and 394. Further, λ / 4 phase plates 391 and 393 are provided on the incident side of the quartz plates 392 and 394, respectively. The quartz plates 392 and 394 are so-called anisotropic media that exhibit different refractive indexes depending on the direction of the vibration plane of light. Each quartz plate 392 and 394 separates one incident light into two polarized lights each having a different vibration direction.

図36は、複屈折部390における光の偏光状態を示す。実施例1で説明したように、各空間光変調装置17R、17G、17Bから射出する変調光は、特定の振動方向を有する直線偏光である。また、水晶板392から射出する光も、それぞれ特定の振動方向を有する直線偏光である。各水晶板392、394は、単一の振動方向の直線偏光のみがそのまま入射する場合は、入射光を2つに分離することができない。   FIG. 36 shows the polarization state of light in the birefringent portion 390. As described in the first embodiment, the modulated light emitted from each of the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B is linearly polarized light having a specific vibration direction. The light emitted from the quartz plate 392 is also linearly polarized light having a specific vibration direction. Each crystal plate 392 and 394 cannot separate incident light into two when only linearly polarized light in a single vibration direction is incident as it is.

水晶板392の入射側に設けられたλ/4位相板391は、各空間光変調装置17R、17G、17Bからの直線偏光を円偏光に変換する。入射光を円偏光に変換することにより、水晶板392は、入射光を2つに分離することができる。また、水晶板392は、互いに振動方向が直交する直線偏光を射出する。水晶板394の入射側に設けられたλ/4位相板393は、水晶板392からの直線偏光をそれぞれ円偏光に変換する。入射光を円偏光に変換することにより、水晶板394は、それぞれの入射光をさらに2つに分離することができる。   A λ / 4 phase plate 391 provided on the incident side of the crystal plate 392 converts linearly polarized light from each of the spatial light modulators 17R, 17G, and 17B into circularly polarized light. By converting the incident light into circularly polarized light, the quartz plate 392 can separate the incident light into two. The quartz plate 392 emits linearly polarized light whose vibration directions are orthogonal to each other. A λ / 4 phase plate 393 provided on the incident side of the crystal plate 394 converts each linearly polarized light from the crystal plate 392 into circularly polarized light. By converting incident light into circularly polarized light, the quartz plate 394 can further separate each incident light into two.

複屈折部390は、入射側から水晶板391、λ/4位相板392、水晶板393、λ/4位相板394の順で構成することで、所望の方向に変調光を2つに分離することができる。なお、複屈折部390は、水晶板392、394、λ/4位相板391、393を互いに間隔を設けて配置する場合に限らず、互いに重ね合わせる構成としても良い。   The birefringence unit 390 is configured in the order of the crystal plate 391, the λ / 4 phase plate 392, the crystal plate 393, and the λ / 4 phase plate 394 from the incident side, thereby separating the modulated light into two in a desired direction. be able to. The birefringent portion 390 is not limited to the case where the quartz plates 392 and 394 and the λ / 4 phase plates 391 and 393 are arranged with a space therebetween, and may be configured to overlap each other.

なお、例えば空間光変調装置としてDMDを用いる場合、画像信号に応じた変調は、偏光光の振動方向とは何ら関わり無く行われる。この場合、変調光が単一の振動方向の直線偏光のみとはならないことから、変調光を直接複屈折部390に入射することができる。従って、DMDのように、偏光とは関わり無く変調を行う空間光変調装置を用いる場合、水晶板392の入射側のλ/4位相板391が不要となる。   For example, when a DMD is used as a spatial light modulator, modulation according to an image signal is performed regardless of the vibration direction of polarized light. In this case, since the modulated light is not only linearly polarized light in a single vibration direction, the modulated light can be directly incident on the birefringent portion 390. Therefore, when a spatial light modulation device that performs modulation regardless of polarization, such as DMD, a λ / 4 phase plate 391 on the incident side of the crystal plate 392 is not required.

図37は、水晶板392、394による光の分離を説明するものである。ここでは、λ/4位相板391、393の図示を省略して説明を行う。水晶板392は、結晶方位に対する回転角が0°となるように設けられているとする。例えば、光線Aのうち鉛直方向に振動する直線偏光である光線Bは、水晶板392においてあたかも等方性媒質中を進行するかのようにふるまう。例えば、光線Bは、水晶板392において所定の屈折率による屈折作用を受けて進行する。   FIG. 37 explains the separation of light by the quartz plates 392 and 394. Here, the illustration of the λ / 4 phase plates 391 and 393 is omitted. It is assumed that the crystal plate 392 is provided so that the rotation angle with respect to the crystal orientation is 0 °. For example, the light beam B, which is linearly polarized light that vibrates in the vertical direction, of the light beam A behaves as if it travels in an isotropic medium on the crystal plate 392. For example, the light beam B travels by being refracted by a predetermined refractive index on the quartz plate 392.

これに対して、水晶板392は、光線Aのうち光線Bの振動方向に略直交する方向に振動する光線Cについて、光線Bの場合とは異なる屈折率を示す。このため、光線Cは、水晶板392において光線Bとは異なる方向へ進行するような屈折作用を受ける。水晶板392は、このようにして単独の光線Aを、互いに振動方向が略直交する2つの直線偏光である光線B及び光線Cに分離する。なお、図において点B、点Cはそれぞれ光線B、光線Cを示し、それぞれに付した両矢印は、それぞれの直線偏光の振動方向を示す。   On the other hand, the crystal plate 392 exhibits a refractive index different from that of the light beam B with respect to the light beam C that vibrates in a direction substantially orthogonal to the vibration direction of the light beam B among the light beams A. For this reason, the light beam C is refracted so as to travel in a different direction from the light beam B on the quartz plate 392. In this way, the quartz plate 392 separates the single light beam A into two light beams B and C, which are two linearly polarized light beams whose vibration directions are substantially orthogonal to each other. In the figure, points B and C indicate the light beam B and the light beam C, respectively, and the double-headed arrows indicate the vibration directions of the respective linearly polarized light.

水晶板392を射出する光線B及び光線Cの間隔、即ち光線の分離幅p1は、水晶板392の厚みt1によって決定される。水晶板による光線の分離幅pは、水晶板の厚みtを用いて、次式により簡易的に決定することができる。
d=5.9×10-3×t
The distance between the light beam B and the light beam C exiting the crystal plate 392, that is, the light beam separation width p1 is determined by the thickness t1 of the crystal plate 392. The separation width p of the light beam by the quartz plate can be easily determined by the following equation using the thickness t of the quartz plate.
d = 5.9 × 10 −3 × t

水晶板394は、結晶方位に対して角度θだけ回転させて配置されているとする。水晶板394は、例えば、入射光のうち、水平面に対して角度θをなす直線の方向に振動する直線偏光を屈折する。例えば、光線Bのうちの一部である光線Eは、水晶板394においてあたかも等方性媒質中を進行するかのようにふるまう。光線Eは、水平面に対して角度θをなす面に対して、略垂直な方向に振動する直線偏光である。例えば、光線Eは、水晶板394において所定の屈折率による屈折作用を受けて進行する。   It is assumed that the crystal plate 394 is arranged by being rotated by an angle θ with respect to the crystal orientation. The quartz plate 394 refracts, for example, linearly polarized light that oscillates in the direction of a straight line that forms an angle θ with respect to the horizontal plane among incident light. For example, the light beam E, which is a part of the light beam B, behaves as if it travels in an isotropic medium on the crystal plate 394. The light beam E is linearly polarized light that oscillates in a direction substantially perpendicular to a plane that forms an angle θ with the horizontal plane. For example, the light ray E travels by being refracted by a predetermined refractive index on the quartz plate 394.

これに対して、水晶板394は、光線Bのうち光線Eの振動方向に略直行する方向、即ち水平面に対して角度θをなす方向に振動する光線Fについて、光線Eの場合とは異なる屈折率を示す。このため、光線Fは、水晶板394において光線Eとは異なる屈折作用を受け、光線Eとは異なる方向へ進行する。水晶板394は、このようにして単独の光線Bを、互いに振動方向が略直交する2つの直線偏光である光線E及び光線Fに分離する。光線Cは、光線Bの場合と同様に、光線Gと光線Hとに分離される。水晶板394による光線の分離幅p2は、水晶板394の厚みt2によって決定される。   On the other hand, the crystal plate 394 is different from the light E in the light beam F that vibrates in a direction substantially perpendicular to the vibration direction of the light beam E of the light beam B, that is, in a direction that forms an angle θ with respect to the horizontal plane. Indicates the rate. For this reason, the light beam F undergoes a refraction action different from that of the light beam E on the quartz plate 394 and travels in a direction different from that of the light beam E. In this way, the crystal plate 394 separates the single light beam B into two light beams E and F, which are two linearly polarized light beams whose vibration directions are substantially orthogonal to each other. As in the case of the light beam B, the light beam C is separated into the light beam G and the light beam H. The separation width p2 of the light beam by the crystal plate 394 is determined by the thickness t2 of the crystal plate 394.

このようにして、水晶板392、394は、光線Aを4つの光線F、G、E、Hに分離する。光線F、G、E、Hは、光軸に垂直な平面において、角度θを有する平行四辺形の頂点に位置するように分離されている。水晶板392、394による光線の分離パターンは、各水晶板392、394の厚みt1、t2と、結晶方位に対する角度とによって、適宜設定することができる。   In this way, the quartz plates 392 and 394 separate the light beam A into four light beams F, G, E, and H. The rays F, G, E, and H are separated so as to be located at the apex of the parallelogram having an angle θ in a plane perpendicular to the optical axis. The light beam separation pattern by the quartz plates 392 and 394 can be set as appropriate depending on the thicknesses t1 and t2 of the quartz plates 392 and 394 and the angle with respect to the crystal orientation.

複屈折部390は、1つの開口部61像から4個の開口部61像を投影することが可能となる。複屈折部390に入射した光のうち一部の光は、所定方向へ屈折することで、ブラックマトリックス部62像の上に開口部61像を形成する。このようにして、複屈折部390は、上記実施例1のプリズム群25と同様に、開口部61の像を複数に分割してスクリーン30に投影する。これにより、モアレの発生を低減して精細な画像を表示できるという効果を奏する。1つの光線は、単独の水晶板によって2つの光線に分離可能である。このため、複屈折部390に設ける水晶板の数に応じて、1つの開口部61像から分割して投影する開口部61像の数を適宜設定することが可能である。   The birefringent portion 390 can project four opening 61 images from one opening 61 image. Part of the light incident on the birefringent portion 390 is refracted in a predetermined direction, thereby forming an aperture 61 image on the black matrix portion 62 image. In this manner, the birefringent portion 390 divides the image of the opening 61 into a plurality of images and projects the same onto the screen 30 as in the prism group 25 of the first embodiment. Thereby, there is an effect that the generation of moire can be reduced and a fine image can be displayed. One light beam can be separated into two light beams by a single quartz plate. For this reason, according to the number of crystal plates provided in the birefringence part 390, it is possible to appropriately set the number of the opening 61 images to be divided and projected from one opening 61 image.

入射光の偏光成分に偏りがある場合、複屈折部390によって分割された光の強度に偏りを生じる場合がある。この場合、例えば偏光解消板を用いることにより、偏光成分の偏りを解消し、分割された光の強度の偏りを低減することができる。これにより、一の開口部61からの光によって分割された各開口部61像の光強度を略同一とし、投写光の周期性を有効に低減することができる。   When the polarization component of incident light is biased, the intensity of the light divided by the birefringence unit 390 may be biased. In this case, for example, by using a depolarizing plate, it is possible to eliminate the bias of the polarization component and reduce the bias of the intensity of the divided light. Thereby, the light intensity of each opening 61 image divided by the light from one opening 61 can be made substantially the same, and the periodicity of the projection light can be effectively reduced.

図38は、複屈折部390を設けることによる投写光の強度分布の変化を説明するものである。図38に示すグラフは、いずれも縦軸を投写光の強度I、横軸をX方向における距離x(I、xはいずれも任意単位)としている。上記実施例1と同様に、複屈折部390での屈折による開口部61像の移動量は、複数の開口部61のピッチの略2分の1以下の距離である。   FIG. 38 illustrates changes in the intensity distribution of the projected light due to the provision of the birefringent portion 390. In each graph shown in FIG. 38, the vertical axis represents the intensity I of the projection light, and the horizontal axis represents the distance x in the X direction (I and x are both arbitrary units). Similar to the first embodiment, the amount of movement of the image of the opening 61 due to refraction at the birefringent portion 390 is a distance of approximately one half or less of the pitch of the plurality of openings 61.

スクリーン30においてx=0、20、40のそれぞれの位置を中心として画素部である開口部61の像が3つ配列しているとする。複屈折部390を設けない場合、投写光は、各開口部61像の中心をピークとする強度の光A1となる。また、開口部61の像がそのままスクリーン30に投影されるため、ブラックマトリックス部62の像が形成されるx=10、30の位置は、投写光の強度Iが略ゼロになる。投写光の強度Iの最大値と最小値との差ΔIが大きいほど、投写光の周期性が強められてモアレが発生し易いこととなる。   It is assumed that three images of the opening 61 that is a pixel portion are arranged around the respective positions of x = 0, 20, and 40 on the screen 30. When the birefringent portion 390 is not provided, the projection light becomes light A1 having an intensity with the peak at the center of each opening 61 image. Further, since the image of the opening 61 is projected as it is onto the screen 30, the intensity I of the projection light is substantially zero at the position of x = 10, 30 where the image of the black matrix 62 is formed. As the difference ΔI between the maximum value and the minimum value of the intensity I of the projection light is larger, the periodicity of the projection light is strengthened and moire tends to occur.

開口部61のピッチの略2分の1の距離の位置に開口部61像を形成する複屈折部390を設ける場合、開口部61からの光は、屈折する光と直進する光とに分離される。開口部61から直進する光B5の強度は、光A1と比較して、一部の光を分離した分弱められる。複屈折部390で屈折した光は、半ピッチずれた位置であるx=10、30の位置をピークとする強度の光C5となる。複屈折部390を直進する光B5と屈折する光C5とを合わせた光A5は、光A1と比較して強度差ΔIを小さくすることができる。   When the birefringent portion 390 that forms the image of the opening 61 is provided at a position that is approximately a half of the pitch of the opening 61, the light from the opening 61 is separated into light that is refracted and light that goes straight. The The intensity of the light B5 that travels straight from the opening 61 is weakened as much as part of the light is separated compared to the light A1. The light refracted by the birefringent portion 390 becomes light C5 having an intensity having a peak at a position of x = 10, 30 that is a position shifted by a half pitch. The light A5 that is a combination of the light B5 that travels straight through the birefringent portion 390 and the light C5 that is refracted can have a smaller intensity difference ΔI than the light A1.

強度差ΔIを小さくすると、画素構造に起因する投写光の規則性を弱め、スクリーン30の周期構造における光の干渉を低減できる。また、プロジェクタ10における周期構造と、画像の模様との重なり合いによる光の干渉も低減できる。このように、画素部である開口部61のピッチの略2分の1以下の距離の位置へ開口部61の投影像を導くような複屈折部390を設けることにより、モアレの発生を低減することができる。   When the intensity difference ΔI is reduced, the regularity of the projection light due to the pixel structure is weakened, and the light interference in the periodic structure of the screen 30 can be reduced. Further, light interference due to the overlap between the periodic structure in the projector 10 and the pattern of the image can be reduced. As described above, by providing the birefringent portion 390 that guides the projected image of the opening 61 to a position that is approximately one-half or less of the pitch of the opening 61 that is the pixel portion, the occurrence of moire is reduced. be able to.

複屈折部390によって投影する開口部61像のパターンは、上記実施例1のプリズム群25の場合と同様に、複屈折部390の設計に応じて適宜設定することができる。特に、複屈折部390は、開口部61の像を分割する数に応じて、水晶板の枚数を変更することができる。複屈折部390は、上記実施例1のプリズム群25と同様に、投写レンズ20の瞳に設ける構成に限らず、クロスダイクロイックプリズム18の射出面に設けても良い。また、複屈折部390は、異方性媒質として水晶を用いる構成に限らず、他の光学結晶、例えばニオブ酸リチウムや方解石を用いることができる。   The pattern of the image of the opening 61 projected by the birefringent portion 390 can be appropriately set according to the design of the birefringent portion 390, as in the case of the prism group 25 of the first embodiment. In particular, the birefringent portion 390 can change the number of crystal plates according to the number of divisions of the image of the opening 61. Similar to the prism group 25 of the first embodiment, the birefringence unit 390 is not limited to the configuration provided on the pupil of the projection lens 20 but may be provided on the exit surface of the cross dichroic prism 18. In addition, the birefringent portion 390 is not limited to a configuration using quartz as an anisotropic medium, and other optical crystals such as lithium niobate and calcite can be used.

なお、上記のプロジェクタ10において、各実施例のローパスフィルタを冷却する冷却部を設ける構成としても良い。ローパスフィルタを冷却可能な構成とすることにより、熱によるローパスフィルタの劣化を低減し、モアレの発生を確実に低減することができる。また、上記のプロジェクタ10は、光源部として超高圧水銀ランプ11を用いているが、例えば、レーザ光源や、発光ダイオード素子(LED)等の固体発光素子を用いても良い。   In the projector 10 described above, a cooling unit that cools the low-pass filter of each embodiment may be provided. By making the low-pass filter coolable, deterioration of the low-pass filter due to heat can be reduced, and generation of moire can be reliably reduced. The projector 10 uses the ultra-high pressure mercury lamp 11 as the light source unit. However, for example, a laser light source or a solid light emitting element such as a light emitting diode element (LED) may be used.

以上のように、本発明に係るプロジェクタは、高画質な画像を用いるプレゼンテーションや高精細の動画を鑑賞する場合に有用である。   As described above, the projector according to the present invention is useful for viewing presentations using high-quality images and viewing high-definition moving images.

本発明の実施例1に係るプロジェクタの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to a first embodiment of the invention. プリズム群の配置位置の説明図。Explanatory drawing of the arrangement position of a prism group. スクリーンの要部斜視構成図。The principal part perspective block diagram of a screen. スクリーンの要部断面構成図。The principal part cross-section block diagram of a screen. スクリーンの要部平面構成図。The principal part plane block diagram of a screen. 空間光変調装置における周期構造の説明図。Explanatory drawing of the periodic structure in a spatial light modulator. プリズム群の斜視構成図。The perspective block diagram of a prism group. 空間光変調装置とプリズム群との関係の説明図。Explanatory drawing of the relationship between a spatial light modulator and a prism group. 開口部とプリズム群との位置関係の説明図。Explanatory drawing of the positional relationship between an opening part and a prism group. 開口部とプリズム群との位置関係の説明図。Explanatory drawing of the positional relationship between an opening part and a prism group. 開口部とプリズム群との位置関係の説明図。Explanatory drawing of the positional relationship between an opening part and a prism group. プリズム群の構成の説明図。Explanatory drawing of a structure of a prism group. 開口部像の説明図。Explanatory drawing of an opening part image. 開口部像の説明図。Explanatory drawing of an opening part image. 開口部像の説明図。Explanatory drawing of an opening part image. 開口部像の説明図。Explanatory drawing of an opening part image. 開口部像を重畳したときの投写像の説明図。Explanatory drawing of a projection image when an opening part image is superimposed. プリズム群の配置位置の説明図。Explanatory drawing of the arrangement position of a prism group. プリズム群による投写光の強度分布の変化を説明する図。The figure explaining the change of the intensity distribution of the projection light by a prism group. 開口部像を重畳したときの投写像の説明図。Explanatory drawing of a projection image when an opening part image is superimposed. 開口部像を重畳したときの投写像の説明図。Explanatory drawing of a projection image when an opening part image is superimposed. プリズム素子のバリエーションの説明図。Explanatory drawing of the variation of a prism element. プリズム素子のバリエーションの説明図。Explanatory drawing of the variation of a prism element. プリズム素子のバリエーションの説明図。Explanatory drawing of the variation of a prism element. プリズム素子のバリエーションの説明図。Explanatory drawing of the variation of a prism element. プリズム群の要部上面構成図。The principal part upper surface block diagram of a prism group. 開口部像を重畳したときの投写像の説明図。Explanatory drawing of a projection image when an opening part image is superimposed. プリズム群の要部上面構成図。The principal part upper surface block diagram of a prism group. 実施例2に係るプリズム群の要部斜視構成図。FIG. 6 is a perspective configuration diagram of a main part of a prism group according to a second embodiment. プリズム群による入射光の分岐を説明する図。The figure explaining the branching of the incident light by a prism group. 分岐された光による投写像の説明図。Explanatory drawing of the projection image by the branched light. 投写像の光強度分布を示す図。The figure which shows light intensity distribution of a projection image. 投写像の光強度分布を示す図。The figure which shows light intensity distribution of a projection image. 投写像の光強度分布を示す図。The figure which shows light intensity distribution of a projection image. 投写像の光強度分布を示す図。The figure which shows light intensity distribution of a projection image. 実施例3に係るプリズム群の要部断面構成図。FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram of a main part of a prism group according to a third embodiment. 実施例3の変形例1に係るプリズム群の要部断面構成図。FIG. 10 is a cross-sectional configuration diagram of main parts of a prism group according to a first modification of the third embodiment. 実施例3の変形例2に係るプリズム群の要部斜視構成図。FIG. 10 is a perspective configuration diagram of a main part of a prism group according to a second modification of the third embodiment. 単位面積を説明する図。The figure explaining a unit area. 単位面積を説明する図。The figure explaining a unit area. プリズム群のバリエーションの説明図。Explanatory drawing of the variation of a prism group. プリズム群のバリエーションの説明図。Explanatory drawing of the variation of a prism group. 実施例3の変形例3に係るプリズム群の要部断面構成図。FIG. 10 is a cross-sectional configuration diagram of main parts of a prism group according to a third modification of the third embodiment. プリズム素子の断面構成図。The cross-sectional block diagram of a prism element. 実施例3の変形例4に係るプリズム群の要部上面構成図。FIG. 10 is a top configuration diagram of a main part of a prism group according to a fourth modification of the third embodiment. 実施例4に係る位相回折格子素子の要部斜視構成図。FIG. 10 is a perspective view of a principal part of a phase diffraction grating element according to a fourth embodiment. 空間光変調装置、位相回折格子素子及びスクリーンの関係の説明図。Explanatory drawing of the relationship between a spatial light modulator, a phase diffraction grating element, and a screen. 実施例5に係る複屈折部の要部斜視構成図。FIG. 10 is a perspective view of a main part of a birefringent portion according to a fifth embodiment. 複屈折部における光の偏光状態を示す図。The figure which shows the polarization state of the light in a birefringent part. 水晶板による光の分離の説明図。Explanatory drawing of isolation | separation of the light by a quartz plate. 複屈折部による投写光の強度分布の変化を説明する図。The figure explaining the change of the intensity distribution of the projection light by a birefringence part.

符号の説明Explanation of symbols

10 プロジェクタ、11 超高圧水銀ランプ、12 インテグレータ、13 偏光変換素子、14R R光透過ダイクロイックミラー、14G B光透過ダイクロイックミラー、15 反射ミラー、16 リレーレンズ、17R、17G、17B 各空間光変調装置、18 クロスダイクロイックプリズム、18a、18b ダイクロイック膜、20 投写レンズ、21 反射ミラー、25 プリズム群、30 スクリーン、30a フレネルレンズ、30b 視野角調整部、32 レンチキュラーレンズシート、33 レンチキュラーレンズ、34 遮光部、41 開口部、61 開口部、61P、61Pa、61Pb、61Pc、61Pd 開口部像、62 ブラックマトリックス部、62P ブラックマトリックス部像、63P 周期領域像、70 透明プレート、71 プリズム素子、71a 辺部、72、72a、72b、72c、72d 屈折面、73 平坦部、73a 基準面、80a 面、CL 中心線、CLP 中心線像、130 プロジェクタ、135 プリズム群、150P、151P、151Pa、152P、152Pa、153P 開口部像、161、162、163、164 プリズム群、161a、162a、163a、164a 屈折面、161b、162b、163b 平坦部、210 プリズム群、211、212 プリズム素子、213、214 屈折面、213P、214P、220P 開口部像、215 平坦部、230 プリズム群、231 屈折面、232 平坦部、240 プリズム群、241a、241b プリズム素子、280 プリズム群、280a 屈折面、280b 平坦部、281 基準面、AX 光軸、290 プリズム群、290a 屈折面、290b 平坦部、291 基準面、300 プリズム群、301 プリズム素子、302 透明プレート、ILL 照明系、PL 投写系、330 プリズム群、331 基準面、332 樹脂基板、333 硝子基板、340 プリズム群、341a、341b、341c プリズム素子、351a、351c 屈折面、351b 平坦部、360 プリズム群、361a、361b、361c プリズム素子、362 屈折面、363 平坦部、370 位相回折格子素子、371 凹部、372 透明プレート、390 複屈折部、391、393 λ/4位相板、392、394 水晶板   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projector, 11 Super high pressure mercury lamp, 12 Integrator, 13 Polarization conversion element, 14R R light transmission dichroic mirror, 14GB light transmission dichroic mirror, 15 Reflection mirror, 16 Relay lens, 17R, 17G, 17B Each spatial light modulation device, 18 cross dichroic prism, 18a, 18b dichroic film, 20 projection lens, 21 reflection mirror, 25 prism group, 30 screen, 30a Fresnel lens, 30b viewing angle adjustment unit, 32 lenticular lens sheet, 33 lenticular lens, 34 light shielding unit, 41 Aperture, 61 Aperture, 61P, 61Pa, 61Pb, 61Pc, 61Pd Aperture image, 62 Black matrix portion, 62P Black matrix portion image, 63P Periodic region image, 70 through Plate, 71 Prism element, 71a Side, 72, 72a, 72b, 72c, 72d Refraction surface, 73 Flat part, 73a Reference surface, 80a surface, CL center line, CLP center line image, 130 projector, 135 prism group, 150P , 151P, 151Pa, 152P, 152Pa, 153P Aperture image, 161, 162, 163, 164 Prism group, 161a, 162a, 163a, 164a Refractive surface, 161b, 162b, 163b Flat part, 210 Prism group, 211, 212 prism Element, 213, 214 refracting surface, 213P, 214P, 220P Aperture image, 215 flat portion, 230 prism group, 231 refracting surface, 232 flat portion, 240 prism group, 241a, 241b prism element, 280 prism group, 280a refracting surface 280b Flat part, 281 Reference plane, AX optical axis, 290 prism group, 290a refracting surface, 290b Flat part, 291 Reference plane, 300 prism group, 301 prism element, 302 Transparent plate, ILL illumination system, PL projection system, 330 prism Group, 331 Reference surface, 332 Resin substrate, 333 Glass substrate, 340 Prism group, 341a, 341b, 341c Prism element, 351a, 351c Refractive surface, 351b Flat part, 360 Prism group, 361a, 361b, 361c Prism element, 362 Refraction Surface, 363 flat portion, 370 phase diffraction grating element, 371 concave portion, 372 transparent plate, 390 birefringence portion, 391, 393 λ / 4 phase plate, 392, 394 quartz plate

Claims (11)

行列状に配列される複数の画素部を備え、入射光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
所定の周期で配置される構造体を備え、前記空間光変調装置からの光を透過するスクリーンと、
前記空間光変調装置と前記スクリーンとの間の光路中に設けられるローパスフィルタと、を有することを特徴とするプロジェクタ。
A spatial light modulator that includes a plurality of pixel units arranged in a matrix and modulates incident light according to an image signal;
A screen having a structure disposed at a predetermined cycle, and transmitting light from the spatial light modulator;
A projector comprising: a low-pass filter provided in an optical path between the spatial light modulator and the screen.
前記ローパスフィルタは、少なくとも屈折面を備えるプリズム素子からなるプリズム群を有し、
前記プリズム素子は、照明光学系又は投写光学系で定められる単位面積内において3周期以上の周期で設けられ、
前記屈折面は、一の前記画素部からの光を所定方向へ屈折することを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。
The low-pass filter has a prism group composed of prism elements having at least a refractive surface,
The prism element is provided with a period of three or more periods within a unit area determined by an illumination optical system or a projection optical system,
The projector according to claim 1, wherein the refracting surface refracts light from the one pixel unit in a predetermined direction.
前記プリズム素子は、前記画素部からの光を透過する平坦部を有し、
前記屈折面と光軸との交点で前記平坦部から最も離れた位置において前記光軸に略垂直方向に形成される面を基準面とする場合に、
前記基準面から前記平坦部までの距離をd、
前記入射光の波長をλ、
前記プリズム素子の屈折率をnとそれぞれするとき、以下のいずれかの条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタ。
d<0.95×λ/{2×(n−1)}
d>1.05×λ/{2×(n−1)}
The prism element has a flat portion that transmits light from the pixel portion,
When a surface formed in a direction substantially perpendicular to the optical axis at a position farthest from the flat portion at the intersection of the refracting surface and the optical axis is a reference plane,
The distance from the reference plane to the flat portion is d,
The wavelength of the incident light is λ,
The projector according to claim 2, wherein when the refractive index of the prism element is n, one of the following conditional expressions is satisfied.
d <0.95 × λ / {2 × (n−1)}
d> 1.05 × λ / {2 × (n−1)}
前記プリズム素子は、前記画素部からの光を透過する平坦部を有し、
光軸に対し略垂直であり前記プリズム群が形成されている基板の一方の面を基準面とする場合に、
前記基準面から前記平坦部までの距離と、前記基準面から前記屈折面上の所定位置までの距離と、がそれぞれ非周期的となるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタ。
The prism element has a flat portion that transmits light from the pixel portion,
When one surface of the substrate that is substantially perpendicular to the optical axis and on which the prism group is formed is a reference surface,
The distance from the reference surface to the flat portion and the distance from the reference surface to a predetermined position on the refractive surface are formed so as to be aperiodic, respectively. The projector described.
前記プリズム素子は、前記単位面積内において15周期以下の周期で設けられることを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 2, wherein the prism elements are provided with a cycle of 15 cycles or less within the unit area. 前記ローパスフィルタは、一の前記画素部からの光のうち1次回折光を所定方向へシフトした位置に入射させる位相回折格子素子を有し、
前記位相回折格子素子は、前記単位面積内において5周期以上の周期で設けられることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。
The low-pass filter has a phase diffraction grating element that makes the first-order diffracted light incident on a position shifted in a predetermined direction out of light from the one pixel unit,
The projector according to claim 1, wherein the phase diffraction grating element is provided with a period of 5 periods or more in the unit area.
前記ローパスフィルタは、一の前記画素部からの光のうち一部の光を所定方向へ屈折して分離する複屈折部であることを特徴とする請求項1に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 1, wherein the low-pass filter is a birefringence unit that refracts and separates a part of light from one pixel unit in a predetermined direction. 前記複屈折部の入射側に、さらに位相板を有することを特徴とする請求項7に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 7, further comprising a phase plate on an incident side of the birefringent portion. 前記ローパスフィルタは、前記スクリーンにおいて、前記複数の画素部のピッチの略2分の1以下の距離の位置へ前記画素部の投影像を導くことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のプロジェクタ。   The said low-pass filter guides the projection image of the said pixel part to the position of the distance of about 1/2 or less of the pitch of these pixel parts on the said screen. The projector according to item. 前記スクリーンは、周期構造を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 1, wherein the screen has a periodic structure. 前記周期構造は、遮光部及び開口部であることを特徴とする請求項10に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 10, wherein the periodic structure is a light shielding part and an opening part.
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