JP2023009847A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成で投射画像の画素間の隙間を埋めることができる画像投射装置を提供する。【解決手段】光源（１０）と、前記光源（１０）から出射された光を変調し、格子状のブラックマトリックス部（ＢＭ）で仕切られた複数の画素開口部（ＰＡ）から、入力画像情報に応じて変調された光を透過させる光学変調装置（２）と、前記画素開口部と前記ブラックマトリックス部に対応する、複数の画素領域と、ブラックマトリックス対応領域とからなる画像を投射する投射光学装置（５）と、前記光学変調装置（２）と前記投射光学装置（５）との間、または前記投射光学装置（５）の出射面側に配置され、前記画素開口部を透過した光を、０次光と、１次光と、に分離する偏光回折格子（６）とを備え、前記０次光を前記画素領域に投射し、前記１次光を前記ブラックマトリックス対応領域の少なくとも一部に投射する、画像投射装置（１）とする。【選択図】図１

Description

本発明は、画像投射装置に関し、より詳細には偏光回折格子を備える画像表示用の画像投射装置に関する。

従来、光源から出射された光を変調して入力画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射することが可能な画像投射装置が知られている。この種の画像投射装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１の記載の画像投射装置は、空間光変調素子と、位相回折格子素子とを備える。この空間光変調素子は、投射画像を形成すべく２次元格子状に配列された複数の略矩形の画素領域と、当該画素領域の間を覆うブラックマトリックス領域とを有する。前記位相回折格子素子は、空間光変調素子から当該空間光変調素子の光軸方向に関して所定距離だけ離間して配置される。この位相回折格子素子は、画素領域からの１次回折光を、当該画素領域の周囲を均等に含んで前記空間光変調素子上に隙間なく繰り返し配列される矩形の周期領域の角に対応するブラックマトリックス領域上の芯点の投射点を含む領域に入射させる。

特許文献１に記載の画像投射装置によれば、被投射面上のブラックマトリックスに対応する領域に位相回折格子素子の１次回折光を入射させることができるので、画素間の隙間を低減することができると考えられる。

特開２００４－２０５６３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像投射装置では、位相回折格子素子の表面に、四角形の凹部を市松模様状に配置した矩形型の位相格子パターンを精度よく形成する必要があり、複雑な加工が要求され、製造コストを抑えることが難しい。また、一般的に、位相回折格子素子に入射した光は、多くの次数の回折光（以下、１次光、２次光等と記載する）に分かれて出射するので、次数が大きい回折光が隣接する画素に入射する等して、画像に滲みが生じる場合があった。

本発明の目的は、シンプルな構成で、被投射面に投射される投射画像の画素間の隙間を埋めることができ、画像に滲みが生じる虞も少ない、画像投射装置を提供することにある。

本発明の第１の構成は、
光源と、
前記光源から出射された光を変調する光学変調装置であって、変調された光を入力画像情報に応じて透過させる、２次元マトリックス状に配列された複数の画素開口部と、隣接する前記画素開口部の間を仕切り、光を遮蔽する２次元格子状のブラックマトリックス部と、を有する光学変調装置と、
前記複数の画素開口部と対応する、複数の画素領域と、前記ブラックマトリックスに対応するブラックマトリックス対応領域とからなる画像を外部に投射する投射光学装置と、
前記光源から前記投射光学装置までの光軸（光路）上において、前記光学変調装置と前記投射光学装置との間、または前記投射光学装置の出射面側に配置され、前記画素開口部を透過した光を、０次光と、１次光（１次回折光）とに分離する偏光回折格子とを備え、
前記０次光を前記画素領域に投射し、前記１次光を前記ブラックマトリックス対応領域の少なくとも一部に投射する、
画像投射装置である。

上記構成の投射装置によれば、スクリーン等の被投射面において、光学変調装置の画素開口部に対応する位置には、０次光が入射するとともに、ブラックマトリックスに対応する位置には、１次光（１次回折光）が入射するので、投射（投映）される画像（以下、投射画像という）において、明るい画素間の暗い隙間を低減し、滑らかな投射画像を提供すことができる。

前記画像投射装置において、１つの画素開口部を透過し前記偏光回折格子で回折された回折光は、隣接する画素開口部を透過し前記偏光回折格子を透過した０次光が投射される画素領域に入射しないように設定することが好ましい。

本発明に係る画像投射装置では、偏光回折格子により高次の回折光（±２次光、±３次光など）は実質的に発生しないので、投射画像の滲みおよびぼやけを防止することができる。その際、１次回折光も、０次光が形成する１つの画素領域に隣接するブラックマトリックス対応領域のみに入射し、隣接する画素領域には入射しない設定とすることにより、滑らかでかつシャープな投射画像を提供することができる。

前記画像投射装置において、
前記偏光回折格子は、
液晶性材料からなるフィルムを有し、
前記フィルムの光学軸が格子ベクトル方向に向かって前記フィルム面内で連続的に回転する異方性構造を有し、
前記フィルム面内における、複屈折の大きさが一様である、
投射装置であってもよい。

上記構成の画像投射装置によれば、シンプルな構成で投射画像における画素間の隙間を低減することができ、滑らかな投射画像を提供できる。

上記画像投射装置において、
前記偏光回折格子は、
それぞれが前記フィルムを有し前記異方性構造を有する、第１の偏光回折格子および第２の偏光回折格子を有し、
前記第１の偏光回折格子と前記第２の偏光回折格子とは、互いの前記格子ベクトルが６０°から９０°の角度をなすように、前記光軸に沿って２枚重ねに組み合わされている、画像投射装置であってもよい。

上記構成の画像投射装置によれば、個々の画素領域を取り囲むブラックマトリックス対応領域の複数の位置に、１次光を入射させることができる。これによって画素間の隙間を上下方向においても左右方向においても低減することができ、滑らかな投射画像を提供できる。

本発明によれば、シンプルな構成で、被投射面に投射される投射画像の画素間の隙間を精度よく埋めることができ、画像に滲みが生じる虞も少ない、画像投射装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像投射装置を示す概略図である。 光学変調装置の構成を示す断面図である。 画素の構成を概念的に示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る投射装置が備える偏光回折格子を示す斜視図である。 偏光回折格子を偏光顕微鏡で撮像したクロスニコル像である。 本発明の第２実施形態に係る投射装置に備えられる偏光回折格子を示す分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る投射装置に備えられる偏光回折格子を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像投射装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像投射装置を示す概略図である。 偏光回折格子の構成の一例を概念的に示す断面図である。 偏光回折格子の構成の別の一例を概念的に示す断面図である。 偏光回折格子の製造に用いられる光学系の一例を示す概略図である。 円偏光の干渉露光による液晶性分子の配向を説明するための模式図である。 第１実施形態に係る偏光回折格子にレーザーポインタからの光を入射させたときに、この偏光回折格子から出射される光が分離される様子を示す図である。 偏光回折格子有りでレイアウトした画像投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示す図であり、左は投射画像の図、右は前記投射画像を部分的に拡大した図である。 偏光回折格子無しでレイアウトした画像投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示す図であり、左は投射画像の図、右は前記投射画像を部分的に拡大した図である。 第２実施形態に係る偏光回折格子にレーザーポインタからの光を入射させたときに、この偏光回折格子から出射される光が分離される様子を示す図である。 偏光回折格子有りでレイアウトした投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示す図であり、左は投射画像の図、右は前記投射画像を部分的に拡大した図である。 偏光回折装置無しでレイアウトした投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示す図であり、左は投射画像の図、右は前記投射画像を部分的に拡大した図である。 第３実施形態に係る偏光回折格子にレーザーポインタからの光を入射させたときに、この偏光回折格子から出射される光が分離される様子を示す図である。

従来の投射装置では、ブラックマトリックス部の存在に起因して、スクリーン等の被投射面に映し出される投射画像において、画素間の隙間（ブラックマトリックス対応領域）に光が入射せず、画像が滑らかに表示されない場合があった。

発明者は、投射装置の光学系の光軸（光路の主軸）上において、光学変調装置と投射光学装置との間、又は投射光学装置の出射面側に、特有の光学構造を有する偏光回折格子を配置することにより、ブラックマトリックス部の存在に起因する画素間の隙間を低減し、かつ滲みの発生を抑制した、滑らかな投射画像を提供できることを見出した。

［第１実施形態］
［投射装置の概略構成］
以下では、本発明の例示的な１実施形態に係る投射装置１について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る投射装置１の構成を説明するための模式図である。本実施形態に係る投射装置１は、光源１０から出射された光を変調して入力画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像を、投射光学装置５（例えば投射レンズ）を介して、スクリーン等の被投射面１００上に拡大投射して表示する画像表示装置である。この画像投射装置１は、光源１０からの光軸（光路の主軸）上において、光学変調装置２と投射光学装置５の間、または投射光学装置５の出射面５ａ側、すなわち投射光学装置５と被投射面１００との間に配置される偏光回折格子６を備える点に特徴の１つを有する。

本実施形態の画像投射装置１は、図１に示すように、光源１０と、ダイクロイックミラー１１，１２と、反射ミラー１３，１４，１５と、光学変調装置２と、クロスダイクロイックプリズム４と、投射光学装置５とを備える。図示は省略するが、画像投射装置１はこの他に、画像投射装置１の動作を制御する制御部、入力された画像情報を記憶する記憶部、および画像投射装置１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置などを備える。

光源１０は、光学変調装置２に入射される光を出射するものである。光源１０には、公知の様々な構成を採用し得るが、例えば、ＬＤ（Laser Diode）あるいはＬＥＤ（Light Emitting Diode）のような固体光源と、固体光源から出射された光の波長を変換する波長変換装置とを備えるものとしてもよい。

光源１０から出射された光は、まず第１ダイクロイックミラー１１に入射する。第１ダイクロイックミラー１１を透過した赤色の光は、反射ミラー１４を経て、第１光学変調装置２に入射する。第１ダイクロイックミラー１１で反射され、かつ第２ダイクロイックミラー１２で反射された緑色の光は、第２光学変調装置２に入射する。第１ダイクロイックミラー１１で反射されたが第２ダイクロイックミラー１２を透過した青色の光は、反射ミラー１３，１５を経て、第３光学変調装置２に入射する。赤色の光は第１光学変調装置２で、緑色の光は第２光学変調装置２で、青色の光は第３光学変調装置２でそれぞれ変調された後、これら３色の光が合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４で合成される。クロスダイクロイックプリズム４から出射した合成光は、投射光学装置５に入射する。

クロスダイクロイックプリズム４は、各光学変調装置２によって変調された色光を合成して、有色の画像を形成する。なお、本実施形態では、合成光学系として１つのクロスダイクロイックプリズム４が設けられているが、これに代えて合成光学系が複数のダイクロイックミラーにより構成されているものとしてもよい。

投射光学装置５は、クロスダイクロイックプリズム４から入射される画像を、スクリーン等の被投射面１００上に拡大投射する。投射光学装置５には、公知の様々な構成を採用し得るが、例えば、複数のレンズと、複数のレンズを収容する鏡筒とを有する組レンズ（投射レンズ）としてもよい。

ダイクロイックミラー１１～１２、反射ミラー１３～１５、光学変調装置２、プリズム４、及び投射光学装置５、並びに後述する偏光回折格子６は、設計上の光路の主軸である光軸上における所定位置に、配置されている。

［光学変調装置の構成］
図２は、光学変調装置２の例示的構造を示す概略断面図である。第１～３光学変調装置２は、いずれも同様の構造を有し得るので、以下では、１つの光学変調装置２のみに着目して説明する。なお、図２に示される各構成の厚みや幅の比は、実際の構造を反映するものではない。

光学変調装置２は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）を備えたアクティブマトリックス型の液晶装置であり、入射光を変調する変調領域に、複数の画素がマトリックス状に配列された構成を有する。

光学変調装置２は、図２に示すように、液晶層ＬＣの両側に素子基板（ＴＦＴ基板２０）と、対向基板２１とを有する。なお、光学変調装置２は、矢印で示すように、光が対向基板２１側から入射して液晶層ＬＣを透過し、素子基板２０側から出射されることを前提に構成されている。対向基板２１と液晶層ＬＣの間には、ブラックマトリックス部ＢＭと、画素開口部ＰＡが設けられたブラックマトリックス層２２が配置されている。

以下の説明において、対向基板２１側から素子基板２０側に向かう方向、すなわち光学変調装置２を通過する光の進行方向を＋Ｚ方向とし、図示を省略するが、＋Ｚ方向とは反対方向を－Ｚ方向とする。また、＋Ｚ方向に対してそれぞれ直交し、互いに直交する二方向を＋Ｘ方向および＋Ｙ方向とする。図示を省略するが、＋Ｘ方向とは反対方向を－Ｘ方向とし、＋Ｙ方向とは反対方向を－Ｙ方向とする。
また、本明細書では、光入射側（－Ｚ方向側）から観察対象を見ることを「平面視」という。

液晶層ＬＣは、素子基板２０および対向基板２１の間に形成されており、正又は負の誘電異方性を有する液晶（液晶分子）によって構成されている。対向電極２１と、素子基板２０が含む画素電極（図示せず）の間に印加される電圧で液晶分子の配向状態を変化させることにより、対向基板２１側から光学変調装置２に入射した光を変調し、諧調表示を行うことができる。変調された光は、画素開口部ＰＡを透過して、素子基板２０側から出射する。

図３は、ブラックマトリックス層２２の構成を概念的に示す平面図である。ブラックマトリックス層２２には、２次元格子状のブラックマトリックス部ＢＭが設けられる。詳細には、ブラックマトリックス部ＢＭは、＋Ｘ方向に延在する延在部ＢＭＸと、＋Ｙ方向に延在する延在部ＢＭＹと、これら延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの交差部ＢＭＣとによる格子状の遮光領域である。ブラックマトリックス部ＢＭに囲まれた矩形の開口部が、画素開口部ＰＡとなり、それぞれの画素ＰｘＡを画定している。画素開口部ＰＡを透過した光が投射画像における画素領域を形成する。

図示しないが、光学変調装置２は、上述の構成に加え、防塵用の透光性フィルムで覆われていてもよく、画素開口部に対応する位置に入射光を集光するマイクロレンズアレイを備えていてもよい。ブラックマトリックスＢＭは、ブラックマトリックス層２２に形成されるものとして説明したが、素子電極２０および／または対向電極２１中に遮光領域として設けられていてもよい。

［偏光回折格子］
本実施形態では、図１に示す偏光回折格子６が、光路上、投射光学装置５の外側、すなわち投射光学装置５と被投射面１００との間に配置されている（図１を参照）。偏光回折格子６は、（例えば矩形の）板状であり、後述する光学軸の分布した板面を－Ｚ方向側に向けて、投射光学装置５から出射した光が板面に当たるように配置される。

図４は、本発明の一実施形態に係る偏光回折格子６の板面における、光学軸の方向の分布を説明するための概念図である。偏光回折格子６は、光学軸が格子ベクトル方向に向かって連続的に回転する異方性構造を有する。すなわち、偏光回折格子６は、光学軸が一定の方向となる略線状の部位が、等間隔で周期的に配列される格子状の光学構造を呈し、その間の部位では、光学軸が上記格子状構造の格子ベクトルの方向に向かって連続的に回転している。このような光学構造を有する偏光回折格子６は、入射した光を０次光および±１次光として出射する。なお、この偏光回折格子６では、高次回折光は、実質的に発生しない。例えば、２次光の強度は、１次光の強度に対し、１．０％以下、より好ましくは０．３％以下とすることができる。

図５は、後述する実施例１で作製された偏光回折格子６の偏光顕微鏡によるクロスニコル像であり、上記の格子状の光学構造により、消光位となる部分（暗い部分）が周期的に（縞状に）現れている。互いに直交する光学軸方向が消光位となるので、同じ光学軸方向の消光位は、１つおきの暗い部位として現れる。消光位に対し、光学軸が回転している部位は、クロスニコル像では明るく見えている。

偏光回折格子６は、液晶性を有する材料に対し、基板上で、光学軸が同一方向となる部位が周期的に等間隔で格子状に現れ、その格子ベクトル方向に向かって光学軸が連続的に回転するように配向させ、その配向（以下、周期的配向性と記載する）を固定することによって実現することができる。このような製法で形成された偏光回折格子は全領域で屈折率が同じである。すなわち、屈折率が不連続な領域が生じることがないため、散乱などの光学的な問題は生じない。

このような構成の偏光回折格子６を、光源１０からの光路上において、ダイクロイックプリズム４と被投射面１００との間に配置することにより、ダイクロイックプリズム４から偏光回折格子６に入射した光を、０次光と±１次光とに分離することができる。この偏光回折格子６の配置位置および回折角を適宜設定することにより、投射画像において画素ＰｘＡに対応する画素領域に０次光を、この画素領域に隣接するブラックマトリックス領域に±１次光を入射させることができる。これによれば、投射画像の画素領域間の隙間を埋めることができ、シームレスな投射画像を得ることができる。

ブラックマトリックス対応領域の暗部を低減するには、隣りあう二つの画素開口部ＰＡを透過した光（画素光）が、それぞれ偏光回折格子６で回折してブラックマトリックス対応領域に入射するようにすればよい。そこで、被投射面上で対応する画素領域に隣接するブラックマトリックス領域（延在部ＢＭＸ，ＢＭＹに対応する領域）の幅の半分から幅分だけ光線が入射するように、画素光を回折させればよい。
偏光回折格子６において、回折角θは、回折させる光の波長をλ、格子ピッチをｄとすると、以下の式で表される。
θ＝aｓｉｎ（λ／ｄ）
そこで、回折角は、使用する光の波長λと偏光回折格子のピッチｄとを適宜に設定することにより、調整できる。

上記の偏光回折格子６では、２次、３次等の高次の回折光は生じない。そのため、光変調装置２の１つの画素開口部ＰＡを透過し偏光回折格子６を透過した０次光が形成する１つの画素領域に、隣接する画素開口部ＰＡを透過した光が高次回折光として入射することはない。したがって、上記の偏光回折格子６を用いることによって、投射画像に滲みやぼやけが発生することを抑制することができる。さらに、偏光回折格子６を配置する位置や、回折角の設定により、１つの画素開口部ＰＡを透過し、１つの画素領域を形成する光は、１次光も隣接する画素領域に入射しないものとすることが好ましい。これによって、さらにシャープな投射画像を得ることができる。

なお、光学変調素子２における、画素ＰｘＡのサイズが、ブラックマトリックス部ＢＭの幅（ＢＭＸ、ＢＭＹの幅）と比較して十分に大きい場合、偏光回折格子６は０次光の無くなるものであってもよいが、画素ＰｘＡのサイズがブラックマトリックス部ＢＭの幅と同等または、これよりも小さい場合、０次光を透過させるために、偏光回折格子の異方性の大きさ（レタデーション）は、λ／２より大、またはλ／２より小とすることが好ましい。

図３に示すように、光学変調素子２の画素ＰｘＡは、格子状のブラックマトリックス部ＢＭに取り囲まれている。従って、投射画像において、ブラックマトリックス対応領域が暗くなるのを防ぎ、滑らかな投射画像を得るためには、回折光を複数の方向で取り出すことが好ましい。これは、偏光回折格子６を２枚重ねで用いることにより達成できる。その場合、回折光の方向を分散させるため、２枚の偏光回折格子６の格子ベクトルがなす角度は、６０°～９０°とすることが好ましい。以下、角度９０°の場合を第２実施形態、６０°の場合を第３実施形態として説明する。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る画像投射装置１について、図１および図６を参照して簡単に説明する。第２実施形態では、偏光回折格子６が、第１偏光回折格子６Ｆと第２回折格子６Ｇとを光軸に沿って２枚重ねに組み合わせてなる点で、第１実施形態とは異なっている。

第１偏光回折格子６Ｆおよび第２偏光回折格子６Ｇは共に、第１実施形態に係る偏光回折格子６と同様の構成を有する。第１偏光回折格子６Ｆと第２偏光回折格子６Ｇとはいずれも、－Ｚ方向側に液晶材料からなるフィルムを向けた状態で、重ね合わされる。ただし、第１偏光回折格子６Ｆと第２偏光回折格子６Ｇとは、図６に示すように、互いの格子ベクトルが９０°の角度をなす状態で、重ね合わされる。

このような偏光回折格子６によれば、第１偏光回折格子６Ｆに入射した光は、－１次光、０次光、＋１次に分離されて出射される。そして、第２偏光回折格子６Ｇに入射したこれらの複数の次数の光は、第１偏光回折格子６Ｆからの－１次光は０次光と－１次光に、第１偏光回折格子６Ｆからの０次光は－１次光と０次光と＋１次光に、第１偏光回折格子６Ｆからの１次光は０次光と＋１次光に、分離されて出射される。このように、第２実施形態に係る偏光回折格子６によれば、入射した光を、０次光を中心として周囲に６つの１次光が分布する７つの回折光に分離することができる。斯かる偏光回折格子６を用いれば、画素の＋Ｘ方向の隙間も、＋Ｙ方向の隙間も、埋めることができ、よりシームレスな投射画像が得られる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る画像投射装置１について、図１および図７を参照して簡単に説明する。第３実施形態では、偏光回折格子６が、第１偏光回折格子６Ｆと第３回折格子６Ｈとを光軸に沿って２枚重ねに組み合わせてなる点で、第１実施形態とは異なっている。

第１偏光回折格子６Ｆの構成は、第２実施形態に示したものと同様である。第３偏光回折格子６Ｈは、格子ベクトル方向が第１偏光回折格子６Ｆの格子ベクトル方向に対して６０°の角度をなすように形成されている点で、第２実施形態に係る第２偏光回折格子６Ｇとは異なっている。第１偏光回折格子６Ｆと第３偏光回折格子６Ｈとは、図７に示すように、互いの格子ベクトルが６０°の角度をなす状態で、重ね合わされる。

このような偏光回折格子６によれば、第１偏光回折格子６Ｆに入射した光は、－１次光、０次光、＋１次に分離されて出射される。そして、第３偏光回折格子６Ｈに入射したこれらの複数の次数の光は、第１偏光回折格子６Ｆからの－１次光は０次光と－１次光に、第１偏光回折格子６Ｆからの０次光は－１次光と０次光と＋１次光に、第１偏光回折格子６Ｆからの１次光は０次光と＋１次光に、分離されて出射される。このように、第３実施形態に係る偏光回折格子６によれば、入射した光を、０次光を中心として周囲に６つの１次光が分布する７つの光線に分離することができる。しかも、この実施例によれば、０次光の周囲に配置される６つの１次光を、周方向に略等間隔に配置することができる。斯かる偏光回折格子６を用いれば、対応する画素領域に隣接するブラックマトリックス領域のうち、ブラックマトリックス部ＮＭの延在部ＢＭＸ，ＢＭＹに対応する領域だけではなく、これら延在部ＢＭＸ，ＢＭＹの交差部ＢＭＣ（画素を取り囲む４隅の交差部ＢＭＣ）に対応する領域にも、１次光を入射させることができ、より一層、シームレスな投射画像を得やすくなる。

なお、本発明の画像投射装置１は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、図１では、偏光回折素子６を投射光学装置５の出射面側、すなわち投射光学装置と、被投射面１００との間に配置しているが、投射光学装置５の入射面側、すなわち投射光学装置５とクロスダイクロイックプリズム４との間に配置してもよい。

上記の実施形態で示した画像投射装置では、色分離装置としてダイクロイックミラー１１～１２、反射ミラー１３～１５が設けられるとしたが、これらのレイアウトは例示に過ぎず、他のレイアウトを採用してもよい。

上記の実施形態で示した光学変調装置２の構造は例示に過ぎず、光学変調装置は、画素開口部と、ブラックマトリックス部とを有するものである限り、公知の様々な構造を採用することができる。

上記の実施形態では、光学変調装置２が透過型液晶方式である画像投射装置を例にとって説明したが、画像投射装置の構成はこれに限定されるものではなく、上記に代えて、光学変調装置を反射型液晶方式、例えばＬＣＯＳ－ＳＬＭ（Liquid Crystal On Silicon-Spatial Light Modulator）方式としたり、ＤＬＰ（digital light processing）方式としたりすることもできる。

図８には、光学変調装置としてＬＣＯＳ方式のものを備える場合の、画像投射装置１の構成を示している。光源１０からの光は、ダイクロイックミラー７２，７４および全反射ミラー７３により、赤色の光と緑色の光と青色の光とに分離される。各色の光は、偏光ビームスプリッタ７１によって反射されるとともに、変調される。変調後の各色の光は、ダイクロイックプリズム４で合成されて有色の画像とされ、投射光学装置５により拡大され、被投射面１００に投射される。斯かる構成の場合にも、例えば、光源１０からの光軸におけるダイクロイックプリズム４と被投射面１００との間に、偏光回折格子６を備えることとしてもよい。

図９には、光学変調装置としてＤＬＰ方式のものを備える場合の、画像投射装置１の構成を示している。光源１０からの光は、カラーフィルタ８１に入射される。カラーフィルタ８１から出射した光は、リレーレンズ部８２を透過した後、デジタルマイクロミラーデバイス８３に入射される。デジタルマイクロミラーデバイス８３には、１ピクセルごとにミラーが配列されており、対応するミラーからの光だけが投射光学装置（投影レンズ）８５に向かって照射し、それ以外の光は光吸収板８４により吸収される。投射光学装置８５に入射した光は、被投射面１００に投射される。斯かる構成の場合にも、例えば、光源１０からの光軸における投射光学装置８５と被投射面１００との間に、偏光回折格子６を備えることとしてもよい。

画像投射装置１は、近距離から被投射面１００に画像を投射する短焦点型のものであっても、非短焦点型のものであってもよい。偏光回折格子６を投射光学装置５，８５の出射面側に配置する場合には、市販の画像投射装置１に、アダプターのようなもので、偏光回折格子６を装着してもよい。

［偏光回折格子の製造方法］
上記の画像投射装置１に使用される光学構造を有する偏光回折格子６は、例えば、以下の方法によって製造することができる。
［方法１］
基材上に光配向性を有する液晶性材料を塗布し、その塗膜上に右回り円偏光と、左回り円偏光を照射し、２光束の干渉露光によって生じた配向性を固定することにより、光学軸が格子ベクトル方向に向かって連続的に回転する光学的異方性構造を有する偏光回折格子を作製する方法。
［方法２］
基材上に光配向性を有する液晶性材料を塗布し、その塗膜上に右回り円偏光と、左回り円偏光を照射し、２光束の干渉露光によって配向膜を形成し、その配向膜上に重合性結晶組成物などを塗布して配向膜の配向性に従って配向させ、その配向性を固定することにより、光学軸が格子ベクトル方向に向かって連続的に回転する光学的異方性構造を有する偏光回折格子を作製する方法。

図１０Ａ，Ｂは、上記の方法に従って製造される偏光回折格子６の断面図である。なお、これらの図で各層の厚みは実際の厚み比を限定するものではない。方法１で製造された場合、偏光回折格子６は、図１０Ａに示すように、基材６ａ上に、光配向性の液晶性材料が周期的配向性を示す層６ｂが形成される。方法２で製造された場合には、図１０Ｂに示すように、基材６ａ上に、光配向性の液晶性材料が周期的配向性を示す配向膜６ｃが形成され、その上に重合性液晶組成物が、配向膜６ｃの配向性に従って周期的配向性を示す層６ｄが形成される。

偏光回折格子６は、基材６ａを備えた状態で使用してもよい。その場合、基材６ａは光学的等方体であってもよく、あるいは偏光回折格子６と組み合わせる別の光学部材であってもよい。必要に応じ、基材６ａを剥離したものを偏光回折格子６として使用してもよい。本発明の偏光回折格子６の厚みは特に限定されないが、薄型化が容易であり、例えば、基材６ａ上のフィルムの膜厚が１ｍｍ以下、好ましくは５０μｍ以下でも、偏光回折格子６として使用することができる。例えば、図１０Ａに示す偏光回折格子６では、層６ｂを１～３０μｍ程度の厚みとしてもよく、図１０Ｂに示す偏光回折格子６では、層６ｃを０．０６～１０μｍ程度、層６ｄを１～３０μｍ程度の厚みとしてもよい。基材６ａの厚みは、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。

［干渉露光装置］
図１１は、上記の製造方法において、干渉露光のために使用し得る装置の光学系を示す上面図である。図１１中のＭ１～Ｍ４は光路の方向調整のために設けられる全反射ミラーであり、これらについては簡略化のため、説明を省略する。光源１１０から出射された光は、偏光ビームスプリッタ１２０によって第１の光路Ｐ１を通るｐ波と、第２の光路Ｐ２を通るｓ波とに分離される。

ｐ波は、第１の光路Ｐ１に配置された１／２波長板１３０および１／４波長板１４０を通過して左回り円偏光に変換され、拡大光学系１５０で拡大されてサンプルＳに照射される。ｓ波は第２の光路Ｐ２に配置された１／２波長板１６０および１／４波長板１７０を通過して右回り円偏光に変換され、拡大光学系１８０で拡大されてサンプルＳに照射される。この左回り円偏光ＬＣＰと、右回り円偏光ＲＣＰの干渉露光に対し、光配向性を示す液晶分子が図１２に模式的に示すように方位を変えながら周期的に配列し、本発明の偏光回折格子６の光学特性を獲得する。

光源１１０としては、例えば、紫外線レーザー光源を使用してもよい。光学系の寸法は特に限定されない。光学系を適宜調整することにより、干渉露光により形成される干渉縞の間隔を調整し、また偏光回折格子における格子ベクトルの大きさを調整することができる。例えば、干渉露光を行う際に、全反射ミラーＭ３，Ｍ４とサンプルＳの距離を変化させることにより、格子ベクトルの大きさを変化させることができる。

なお、光配向性を示す液晶性材料に周期的配向性を付与する方法であれば、上記以外の方法を用いることも可能である。例えば、図１０Ａに示す層６ｂまたは、図１０Ｂに示す層６ｃを、直線偏光レーザー光を用い、偏光方向を変えながら走査する方法や、偏光の方向、およびマスク位置を変えながら、直線偏光をマスク露光する方法によって形成してもよい。

［光配向性を示す液晶性材料］
上記の製造方法で使用される、光配向性を示す液晶性材料としては、例えば、少なくとも一部の側鎖に感光性基を含み、下記式１から３のいずれか一つの化学式で示される側鎖を有する重合体で少なくとも構成される、液晶性材料を用いることができる。

前記化学式１、２のそれぞれにおいて独立に、ｎは１～１２、ｍは１～１２の整数をそれぞれ示し、Ｘ、Ｙは、ｎｏｎｅ、－ＣＯＯ、－ＯＣＯ－、－Ｎ=Ｎ－、－Ｃ=Ｃ－または－Ｃ_６Ｈ₄－をそれぞれ表し、Ｗ_１、Ｗ_２はシンナモイルオキシ基、カルコン基、シンナミリデンキ基、ビフェニルアクリロイルオキシ基、フリルアクリロイルオキシ基、ナフチルアクリロイルオキシ基もしくはそれらの誘導体を表すか、または、－Ｈ、－ＯＨ、もしくは－ＣＮを表し、前記化学式３において、ｓは０または１を表し、ｔは１～３の整数を表し、ＲはＨ、アルキル基，アルキルオキシ基またはハロゲンを表す。

上記の液晶性材料を用いれば、感光性基を有する側鎖が、左円偏ＬＣＰと右円偏光ＲＣＰの干渉露光により、図１２に示すように、周期的に配向方向を変化させながら配向する。液晶性材料が感光性基を持たない側鎖を含んでいても、これらは加熱・冷却の過程で、近傍の配向した側鎖に従って配向し、周期的配向性がサンプルに固定される。具体的な工程は、以下の条件で行うことができる。

［塗膜の形成］
上記の化学式１～３で表わされる側鎖を有するモノマー単位から形成される液晶性ポリマー、必要により、上記の液晶性ポリマーに低分子化合物、その他の成分（重合触媒など）を加え、これらを適当な溶剤に溶解して調製される塗布液を基材上に塗布し、溶剤を除去することにより液晶性ポリマー層を基材上に形成することができる。

溶剤としては、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、トルエン、テトラヒドロフラン、ｏ－ジクロロベンゼン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられ、これらの溶媒は、単独または混合して用いられる。

支持体は、ガラス基板の他、種々の高分子フィルムの中から適宜選択して用いられる。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのポリエステル系フィルム、ジアセチルセルロースおよびトリアセチルセルロースなどのセルロース系フィルム、ビスフェノールＡ・炭酸共重合体などのポリカーボネート系フィルム、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびエチレン・プロピレン共重合体などの直鎖または分枝状ポリオレフィン系フィルム、ポリアミド系フィルム、イミド系ポリマーフィルム、スルホン系ポリマーフィルムなどが挙げられる。

［干渉露光］
塗布液を支持体上に塗布して溶剤が除去される程度に乾燥した後、例えば図１１で説明した装置を使用して塗膜上に左円偏光と、右円偏光を結像することにより、周期的配向層を形成することができる。

干渉露光は、乾燥途中（完全に乾燥する前）に行ってもよい。干渉露光後、試料を８０～１３０℃、好ましくは１００～１２０℃に加熱し、その後冷却することが好ましい。

（重合性液晶性材料を用いた周期的配向層の形成）
場合により、上記化学式１～３で示される光配向性を有する液晶性材料に左円偏光と右円偏光を干渉露光して周期的配向性を誘起した後、これを下地の配向膜（図１０Ｂの層６ｃ）として、その上の重合性液晶性材料からなる周期的配向層（図１０Ｂの層６ｄ）を形成してもよい。本発明の説明において、重合性液晶性材料は、それ自体、光配向性を有する液晶性材料は含まないものとする。この周期的配向層は、配向膜上に、重合性液晶性材料を溶媒に溶解し溶液として、塗布し、塗布後乾燥し、加熱処理を行うことにより重合性液晶性材料の配向を誘起させ、ついで、非偏光性の紫外線を照射して、この配向を固定することにより形成することができる。

［重合性液晶性材料］
本発明において、配向膜上で配向させる重合性液晶性材料は、液晶性ポリマーからなるものであっても、液晶性モノマーからなるものであってもよい。光や熱により重合する官能基を有する重合性液晶性材料や、イソシアネート材料、エポキシ材料などの架橋剤により、液晶性を損なわない程度に架橋構造を導入した液晶性ポリマーであっても、液晶性モノマーであってもよい。また、低分子材料として下記の２官能性の低分子材料を加えて塗布し、重合性液晶性材料を配向させた後、重合させ架橋性ポリマーを含有するようにしてもよい。必要に応じ、光重合開始剤、熱重合開始剤や増感剤を混合してもよい。このような液晶化性材料を配向膜上で配向させその配向を固定することにより、配向膜上に偏光回折格子の特性を有する光学異方性層を形成できる。

重合性液晶としては、シッフ塩基系、ビフェニル系、ターフェニル系、エステル系、チオエステル系、スチルベン系、トラン系、アゾキシ系、アゾ系、フェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系、トリメシン酸系、トリフェニレン系、トルクセン系、フタロシアニン系、ポルフィリン系分子骨格を有する液晶化合物、またはこれら化合物の混合物等が挙げられ、架橋性基の導入あるいは適宜な架橋剤のブレンドによって、液晶状態あるいは液晶転移温度以下に冷却した状態で、熱架橋あるいは光架橋等の手段により配向固定化できるものが含まれる。重合性液晶としては、ネマチック性の液晶相を示す化合物を用いることが好ましい。

また、重合性液晶は、架橋性基の導入あるいは適宜な架橋剤のブレンドによって、液晶状態あるいは液晶転移温度以下に冷却した状態で、熱架橋あるいは光架橋等の手段により配向固定化できる液晶ポリマーでもよく、メソゲン形成性基で構成されたユニットを有する限り特に限定されない。前記ユニットを液晶ポリマーの主鎖に有していてもよく、側鎖に有していてもよい。主鎖型液晶ポリマーとしては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベンズイミダゾール系、ポリベ
ンズオキサゾール系、ポリベンズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステルアミド系、ポリエステルカーボネート系、ポリエステルイミド系の液晶ポリマー、またはこれらの混合物等が挙げられる。また側鎖型液晶性ポリマーとしては、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネート系等の直鎖状又は環状構造の骨格鎖を有する高分子に側鎖としてメソゲン基が結合した液晶ポリマー、またはこれらの混合物等が挙げられる。液晶ポリマーとしては、ネマチック性の液晶相を示すポリマーを用いることが好ましい。

架橋性基としては、ビニル基、ビニルオキシ基、１－クロロビニル基、イソプロペニル基、４－ビニルフェニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、オキシラニル基、オキセタニル基等が挙げられる。中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、オキシラニル基及びオキセタニル基が好ましく、アクリロイルオキシ基がより好ましい。

重合性液晶としては、市販の液晶性化合物を用いることができる。例えばBASF社のＬＣ２４２などを用いてもよい。これらの液晶化合物は、化学式１～３で示すような光配向性を有する液晶化合物に比して安価であるため、偏光回折格子を光配向性を有する液晶化合物のみを用いて形成した場合に比べ、偏光回折格子製造のコスト（ひいては画像投射装置の製造コスト）を低減することができる。

光重合開始剤としては、イルガキュア（Irgacure）９０７、イルガキュア１８４、イルガキュア６５１、イルガキュア８１９、イルガキュア２５０、イルガキュア３６９（以上、全てチバ・ジャパン（株）製）、セイクオールＢＺ、セイクオールＺ、セイクオールＢＥＥ（以上、全て精工化学（株）製）、カヤキュアー（kayacure）ＢＰ１００（日本化薬（株）製）、カヤキュアーＵＶＩ－６９９２（ダウ社製）、アデカオプトマーＳＰ－１５２又はアデカオプトマーＳＰ－１７０（以上、全て（株）ＡＤＥＫＡ製）、ＴＡＺ－Ａ、ＴＡＺ－ＰＰ（以上、日本シイベルヘグナー社製）及びＴＡＺ－１０４（三和ケミカル社製）など、市販の光重合開始剤も用いることができる。

熱重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物；過酸化水素、過硫酸塩、過酸化ベンゾイル等の過酸化物等が挙げられる。
重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物（または重合性液晶ポリマー）１００質量部に対して、０．１～３０質量部が好ましく、０．５～１０質量部がより好ましく、０．５～８質量部がさらに好ましい。上記範囲内であれば、重合性液晶化合物の配向を乱すことなく重合させることができる。

重合開始剤として光重合開始剤を用いる場合、光増感剤を併用してもよい。光増感剤としては、例えば、キサントン及びチオキサントン等のキサントン化合物（例えば、２，４－ジエチルチオキサントン、２－イソプロピルチオキサントン等）；アントラセン及びアルコキシ基含有アントラセン(例えば、ジブトキシアントラセン等)等のアントラセン化合物；フェノチアジン；ルブレン等が挙げられる。

必要に応じ、配向層を形成するために用いられる重合性液晶性材料中に、該重合性液晶性材料の液晶性を乱さない程度の量で感光性を有する化合物を添加してもよい。この場合、感光性基は、下地となる配向膜を形成する感光性基を有する液晶性材料の感光性基と化学構造が同一または類似するものを用いることが好ましい。例えば、上記化学式１～３で示される光配向性を有する液晶性材料を、重合性液晶化合物（または重合性液晶ポリマー）１００質量部に対して、０．５～１０質量部程度混合してもよい。

［配向膜の形成］
配向膜の形成は、上記の光配向性を有する液晶性材料による周期的配向層の形成プロセスと同様にして行うことができる。すなわち、上記の化学式１～３で表わされる側鎖を有するモノマー単位から形成される液晶性ポリマー、必要により、上記の液晶性ポリマーに低分子化合物、その他の成分（重合触媒など）を加え、これらを適当な溶剤に溶解して調製される塗布液を基材上に塗布し、溶剤を除去することにより液晶性ポリマー層を基材上に形成する。ここで溶剤や基材としては、上述の物を用いることができる。次いで、例えば図１１で説明した装置を使用して塗膜上に左円偏光と右円偏光を干渉露光することにより、塗膜に周期的配向性を付与する。干渉露光後、試料を８０～１３０℃、好ましくは１００～１２０℃に加熱し、その後冷却してもよい。但し、試料の加熱・冷却は、重合性液晶性材料を塗布した後に行ってもよい。

［重合性液晶性材料層の形成］
基材上に配向膜を形成した後、配向膜上に上記の重合性液晶性材料を塗布、乾燥することにより、下地の配向膜の配向性に従い、重合性液晶性材料に配向性が誘起される。

［非偏光性の紫外線照射］
配向膜上に重合性液晶性材料を塗布、配向膜の配向性に従って配向させた後、非偏光性の紫外線を照射するのが好ましい。非偏光性紫外線を照射すると、重合性液晶性材料中の重合性基が反応して配向が固定され、安定した周期的配向層が形成されるともに、配向膜の配向性も固定される。また、配向膜と重合性液晶性材料層との界面において、配向膜を形成している液晶性材料の感光性基と重合性液晶性材料中に含まれる感光性基との間に光反応が生じ、両層間の高い密着性に寄与していると考えられる。

以上のようにして、配向膜を利用して、その上に直接積層した重合性液晶性材料を配向させることにより、本発明の偏光回折格子６を形成することができる。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。

（単量体１）
ｐ－クマル酸と６－クロロ－１－ヘキサノールを、アルカリ条件下で加熱することにより、４－（６－ヒドロキシヘキシルオキシ）桂皮酸を合成した。この生成物にｐ－トルエンスルホン酸の存在下でメタクリル酸を大過剰加えてエステル化反応させ、下記化学式に示される単量体１を合成した。

（単量体２）
４－ヒドロキシ安息香酸と６－クロロ－１－ヘキサノールを、アルカリ条件下で加熱することにより、４－（６－ヒドロキシヘキシルオキシ）安息香酸を合成した。次いでこの生成物にｐ－トルエンスルホン酸の存在下でメタクリル酸を大過剰加えてエステル化反応させ、下記化学式に示される単量体２を合成した。

（共重合体１）
単量体１と単量体２のモル比が単量体１：単量体２＝３：７となるように単量体１と単量体２をジオキサン中に溶解し、反応開始剤としてＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を添加して、７０℃で２４時間重合することにより共重合体１を得た。この共重合体１は液晶性を呈した。

（実施例１）
共重合体１と桂皮酸を重量比９５：５の割合でテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、溶液を調製した。この溶液をカバーガラス基板上にスピンコーターを用いて３μｍの厚さになるよう塗布して、２５℃で乾燥させた。乾燥後の塗膜に、図１１に示す干渉露光光学系で、光源に用いたＤＰＳＳレーザーから射出された３６０ｎｍの紫外レーザー光を左円偏光と右円偏光として干渉露光（照射量２００ｍＪ／ｃｍ^２）した。続いて、１３０℃で３分間加熱し、室温まで冷却することにより配向を誘起した。この配向は、干渉露光により各領域に露光された光の偏光方向に伴い、塗膜内に軸選択的な光反応した側鎖が生成し、続く、加熱による分子運動によって、未反応の側鎖が反応した側鎖に沿って並ぶことによる。このようして得られた塗膜は、光学軸が格子ベクトル方向に向かって連続的に回転するよう配向した塗膜となった。この方法により、本発明に係る偏光回折格子が得られた。

偏光回折格子の異方性は、偏光顕微鏡を用いたセナルモン法により測定した。格子ピッチは、クロスニコル下での格子周期幅を測定することにより決めた。回折角は、０次光と±１次光のなす角度で偏光回折格子から特定距離にて、０次光と±１次光の回折幅を測定し、三角関数により求めた。回折強度の比は、パワーメーターで０次光と±１次光をそれぞれ測定して求めた。

実施例１で得られた偏光回折格子の光学特性を調べたところ、異方性の大きさは５５０ｎｍで１３０ｎｍ程度、格子ピッチは４５０μｍ、５３２ｎｍでの回折角は０．０７°であった。また、５３２ｎｍでの回折強度の比は、－１次光：０次光：＋１次光＝１：２：１程度であった。なお、実施例１で得られた偏光回折格子に単一のレーザーポインタからの光を入射させたときに、偏光回折格子から出射された光を撮像した写真を図１３に示す。図１３に示すように、偏光回折格子から出射される光において、高次回折光（±２次光、±３次光）は視認できなかった。

（実施例２）
第１実施形態に係る偏光回折格子６を画像投射装置に搭載したときに、投射画像の画素間の隙間を埋める効果があるか否かを評価するために、図１のように画像投射装置（短焦点型）内に偏光回折格子（回折角０．０５８°）を配置した（レイアウト１）。また、比較のために、偏光回折格子を配置しない以外は図１と同様に各部を配置した画像投射装置（短焦点型）を用意した（レイアウト２）。

レイアウト１とレイアウト２のそれぞれにおいて、画像投射装置に同一の入力画像情報を入力し、被投射面に投射される投射画像をカメラで撮像した。また、この投射画像の前記領域の一部を同一の倍率に拡大したものを、カメラで撮像した。図１４Ａは、レイアウト１の画像投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示しており、左は投射画像の写真、右は投射画像を部分的に拡大した写真である。一方、図１４Ｂは、レイアウト２の画像投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示しており、左は投射画像の写真、右は投射画像を部分的に拡大した写真である。

図１４Ａの右と、図１４Ｂの右とを比較すると、偏光回折格子を配置した方が、偏光回折格子無しとした場合と比べて、画素間の隙間が目立たないことが見て取れる。すなわち、図１４Ａの右では、図１４Ｂの右と比べて、画素間の隙間が埋められており、また、画素間に滲みおよびぼやけ等の発生は確認できなかった。これは、偏光回折格子から出射した±１次光が、投射画像の対応する画素に隣接するブラックマトリックス部対応領域のみに照射されたためと考えられる。このように、画像投射装置に偏光回折格子を配置することで、画素間の隙間を低減することができ、滑らか（シームレス）な投射画像が得られることが分かった。

（実施例３）
実施例１と同様の方法で、第１偏光回折格子６Ｆおよび第２偏光回折格子６Ｇを作製し、図６に示すように第１偏光回折格子６Ｆと第２偏光回折格子６Ｇとを重ね合わせて、第２実施形態に係る偏光回折格子を得た。なお、実施例３で得られた（２枚重ねの）偏光回折格子６に単一のレーザーポインタからの光を入射させたときに、偏光回折格子から出射された光を撮像した写真を図１５に示す。

（実施例４）
第２実施形態に係る偏光回折格子を画像投射装置に搭載したときに、投射画像の画素間の隙間を埋める効果があるか否かを評価するために、図１のように（非短焦点型の）画像投射装置内に偏光回折格子（０．０２９°）を配置した（レイアウト１）。また、比較のために、偏光回折格子を配置しない以外は図１と同様に各部を配置した（非短焦点型の）画像投射装置を用意した（レイアウト２）。

レイアウト１とレイアウト２のそれぞれにおいて、画像投射装置に同一の入力画像情報を入力し、被投射面に投射される投射画像をカメラで撮像した。また、この投射画像の前記領域の一部を同一の倍率に拡大したものを、カメラで撮像した。図１６Ａは、レイアウト１の画像投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示しており、左は投射画像の写真、右は投射画像を部分的に拡大した写真である。一方、図１６Ｂは、レイアウト２の画像投射装置において、投射画像をカメラで撮像した様子を示しており、左は投射画像の写真、右は投射画像を部分的に拡大した写真である。

図１６Ａの右と、図１６Ｂの右とを比較すると、偏光回折格子を配置した方が、偏光回折格子を配置しなかった場合と比べて、画素間の隙間がはるかに目立たないことが見て取れる。これは、偏光回折格子から出射した１次光が、投射画像の対応する画素に隣接するブラックマトリックス部対応領域のみに照射されたためと考えられる。

図１５に示すように、本実施例の偏光回折格子によれば、入射した光を、０次光を中心として周囲に６つの１次光が分布する７つの回折光に分離することができた。また、斯かる偏光回折格子を画像投射装置に適用したところ、画素の行方向の隙間も、列方向の隙間も、埋めることができ、よりシームレスな投射画像が得られた。

（実施例５）
実施例１と同様の方法で、第１偏光回折格子６Ｆおよび第３偏光回折格子６Ｈを作製し、図７に示すように第１偏光回折格子６Ｆと第３偏光回折格子６Ｈとを重ね合わせて、第３実施形態に係る偏光回折格子を得た。なお、第４実施例で得られた（２枚重ねの）偏光回折格子に単一のレーザーポインタからの光を入射させたときに、偏光回折格子から出射された光を撮影した写真を図１７に示す。

図１７に示すように、本実施例の偏光回折格子によれば、入射した光を、０次光を中心として周囲に６つの１次光が分布する７つの光線に分離することができた。しかも、この実施例によれば、０次光の周囲に配置される６つの１次光を、周方向に略等間隔に配置することができた。斯かる偏光回折格子を画像投射装置に適用すると、画素の行方向の隙間も、列方向の隙間も、埋めることができ、よりシームレスな投射画像が得られると考えられる。

実施例５と、実施例３～４との、差異について考察すると、実施例５においては、対応する画素に隣接するブラックマトリックス領域のうち、延在部（ＢＭＸ，ＢＭＹ）に対応するブラックマトリックス領域だけではなく、これら延在部の交差部（画素を取り囲む４隅の交差部ＢＭＣ）に対応する領域にも、±１次光を入射させることができると推察されるため、実施例４よりも一層、シームレスな投射画像を得やすくなると考えられる。

上記の実施形態で示した光学変調装置２の構造は例示に過ぎず、光学変調装置は、画素開口部と、ブラックマトリックス部とを有するものである限り、公知の様々な構造を採用することができる。

以上、実施形態に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像投射装置
２ 光学変調装置
５ 投射光学装置
６ 偏光回折格子
６Ｆ 第１偏光回折格子
６Ｇ 第２偏光回折格子
６Ｈ 第３偏光回折格子
１０ 光源
ＬＣ 液晶層
ＰＡ 画素開口部ＰＡ）
ＢＭ ブラックマトリックス部
１００ 被投射面

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を変調する光学変調装置であって、変調された光を入力画像情報に応じて透過させる、２次元マトリックス状に配列された複数の画素開口部と、隣接する前記画素開口部の間を仕切り、光を遮蔽する２次元格子状のブラックマトリックス部と、を有する光学変調装置と、
   前記複数の画素開口部と対応する、複数の画素領域と、前記ブラックマトリックスに対応するブラックマトリックス対応領域とからなる画像を投射する投射光学装置と、
   前記光源から前記投射光学装置までの光軸上において、前記光学変調装置と前記投射光学装置との間、または前記投射光学装置の出射面側に配置され、前記画素開口部を透過した光を、０次光と、１次光とに分離する偏光回折格子とを備え、
   前記０次光を前記画素領域に投射し、前記１次光を前記ブラックマトリックス対応領域の少なくとも一部に投射する、
   画像投射装置。
2. 請求項１に記載の画像投射装置において、
   １つの前記画素開口部を透過し前記偏光回折格子で回折された回折光は、隣接する画素開口部を透過し前記偏光回折格子を透過した０次光が投射される画素領域に入射しないように設定されている、
   画像投射装置。
3. 請求項１または２に記載の画像投射装置であって、
   前記偏光回折格子は、
   液晶性材料からなるフィルムを有し、
   前記フィルムの光学軸が格子ベクトル方向に向かって前記フィルム面内で連続的に回転する異方性構造を有し、
   前記フィルム面内における、複屈折の大きさが一様である、
   画像投射装置。
4. 請求項３に記載の画像投射装置であって、
   前記偏光回折格子は、
   それぞれが前記フィルムを有し前記異方性構造を有する、第１偏光回折格子および第２の偏光回折格子を有し、
   前記第１偏光回折格子と前記第２偏光回折格子とは、互いの前記格子ベクトルが６０°から９０°の角度をなすように、前記光軸に沿って２枚重ねに組み合わされている、画像投射装置。

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