JP3447895B2 - 投射型表示装置におけるパラメータの設定方法 - Google Patents

投射型表示装置におけるパラメータの設定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投射型表示装置に係
り、特に回折効果を利用した空間光変調素子を用いた投
射型表示装置におけるパラメータの設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネルを空間光変調素子に用いた投
射型表示装置は、１００〜２００インチの画面サイズの
表示が可能であり、ＴＶ映像の表示、さらにはコンピュ
ータ用の表示装置として実用化され、広く普及しつつあ
る。液晶パネルを投射型表示装置に用いると、ＣＲＴを
用いた場合に比較して装置の小型・軽量化、低消費電力
化、低価格化が可能となる。
【０００３】液晶パネルを用いた表示装置は、このよう
に種々の利点を有する反面、光源からの光の利用効率が
数％と低く、表示される像が暗いという欠点がある。こ
の問題は部屋を暗くすることで解決できるので、映画観
賞などの目的でＴＶ映像表示に用いる場合にはあまり問
題とならないが、コンピュータ画面を表示するデータプ
ロジェクタは、明るいところで使うことが多く、明るい
画像を表示できることが必須となっている。
【０００４】液晶パネルを用いた投射型表示装置におい
て光の利用効率を下げている要因としては、光の変調に
偏光を利用しているために、液晶パネルに入射する光の
半分を捨てていることが大きい。そこで、明るい像の表
示を実現するために、偏光を利用しない変調方式が研究
されている。その一つが回折効果を利用した空間光変調
素子（回折型空間光変調素子と呼ぶ）を用いる方式であ
る。
【０００５】図２０に、回折型空間光変調素子を用いた
投射型表示装置の光学系の概要を示す。この光学系は、
基本的には光源１０１からの光によって回折型空間光変
調素子１０５を照明し、この空間光変調素子１０５上の
像を投射レンズ１０６によりスクリーン１０９に投射す
るものである。すなわち、照明光学系では光源１０１か
ら出射した白色光をコンデンサレンズ１０２によって集
光し、その集光位置に配置された光源側開口絞り１０３
によって開口制限を行った後、コリメートレンズ１０４
によりほぼ平行な光束にして、空間光変調素子１０５に
照射する。
【０００６】空間光変調素子１０５を照明する光は、光
源側開口絞り１０３とコリメートレンズ１０４の働きに
よって、空間光変調素子１０５に対する最大入射角（ま
たは広がり角）が制限された光、つまり指向性が強めら
れた光となっている。空間光変調素子１０５では、入射
光はある画素ではそのまま通過するが、ある画素では空
間的周期構造を持った複素振幅変調を受け、特定の方向
に回折される。
【０００７】投射側の光学系では、空間光変調素子１０
５上の像を投射レンズ１０６によってスクリーン１０９
上に投射する。この光学系の例では、空間光変調素子１
０５の画素で回折されなかった光は、遮光板１０７によ
って反射あるいは吸収され、回折された光だけがスクリ
ーン１０９に到達する。その結果として、光が回折され
た画素と回折されなかった画素との間で投射像の明るさ
に差が生じ、コントラストを持った表示が可能となる。
【０００８】回折型空間光変調素子１０５としては、例
えばY.Horiらの報告 (IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON
DEVICES,Vol.ED-26,No.11(1979) 以下、公知文献１とい
う）に示されているように、ストライプ状の透明電極を
設けた第１の基板と全面に透明電極を設けた第２の基板
との間に液晶を挟んだ構造の素子が用いられる。２枚の
基板上の透明電極間に電圧を印加していないときには、
液晶は一様に配向しており、この素子は光学的には平板
と同じに見えるが、電圧を印加したときには、ストライ
プ状透明電極に沿って液晶の配向状態が変わり、回折格
子としての効果が現れる。従って、印加電圧のオン・オ
フによって白黒の表示が可能となる。なお、公知文献１
に示された素子構成では、回折効果は入射光の偏光方向
に依存することが予想されるが、電極の構成等を工夫す
ることにより液晶の配向状態を制御し、偏光に対する依
存性を低減できると考えられ、それによって明るい表示
が実現できる可能性がある。
【０００９】このような回折型空間光変調素子１０５を
用いた投射型表示装置では、明るくコントラストの高い
像をスクリーン１０９上に表示するためには、光源１０
１として形状が小さく輝度の高いものを用い、また投射
側の遮光板１０７の大きさを光源１０１の大きさ、ある
いは光源側開口絞り１０３の大きさに合わせて最適化す
れば良いとされている。
【００１０】しかし、実際には十分な明るさを持った光
源は発光点がある程度以上の大きさを持っており、また
光源１０１の光を効率良く伝えるためには、光源側開口
絞り１０３の大きさもあまり小さくできず、これらに合
わせて投射側の遮光板１０７の大きさを決めても、スク
リーン１０９上に表示される像の明るさとコントラスト
を両立させることができない。すなわち、この構成によ
って回折型でない通常の空間光変調素子を用いる投射型
表示装置に対して明るさのメリットを損なわないように
すると、コントラストは公知文献１によれば１０〜２０
程度しか得られず、著しく不十分である。
【００１１】図２０に示した光学系は、空間光変調素子
１０５で回折された光をスクリーン１０６上に投射する
系であり、暗視野投射光学系と呼ばれている。この暗視
野投射光学系では、黒の表示を十分暗くでき、表示コン
トラストを高くすることができる。そこで、回折型光変
調素子を用いた投射型表示装置では、この系の方が一般
的に用いられている。
【００１２】この暗視野投射光学系では、前述のように
白の表示が空間光変調素子１０５の画素で回折が起こる
場合に対応するため、白を表示する時の光の利用効率が
光変調素子１０７上の回折格子の形状や照明光の波長帯
域幅などに強く依存し、高い効率を得るためには回折格
子形状の厳密な管理が必要である。従って、光の利用効
率を高くとれるような空間光変調素子の製作が困難であ
った。また、表示の明るさの一様性が回折格子形状の均
一性に依存することから、光の利用効率が高く、かつ、
均一な表示を実現することが困難であった。さらに、こ
の光学系では回折光を投射に使用するため、投射レンズ
１０６としてＦ値の小さいレンズが必要であり、投射レ
ンズが大きくコスト高になりがちで、小型で低コストの
装置を作ることが困難であった。
【００１３】これに対して、逆に投射側遮光素子３０の
代わりに、この位置に光軸付近だけ光を通すような開口
制限素子を置き、回折された光を遮光し、回折されなか
った光だけをスクリーンへ投射する光学系（明視野投射
光学系）を用いることも可能である。この系では、光軸
付近を通る光を投射に用いるため投射レンズのＦナンバ
ーが比較的大きくても良く、小型で低コストの投射レン
ズを用いることが可能である。また、白の表示が画素で
の回折が起こらないときに対応するため、白を表示する
時の光の利用効率が回折格子の形状や波長帯域幅などに
依存せず、光の利用効率が高く明るさが均一な表示を実
現することも容易である。しかし、この系では、黒を表
示する場合に、黒が十分暗くならないためコントラスト
が低くなってしまうという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、回折
型空間光変調素子は偏光に依存しない光変調が可能な素
子の一つであり、原理的に明るい表示が可能であるが、
投射型表示装置の光学系に組み込んで実際に使用可能な
光源と組み合わせると、像の明るさや一様性とコントラ
ストを両立させることが難しくなる。
【００１５】従来では、この問題の解決のために光源あ
るいは光源側開口絞りの開口の大きさと投射側の遮光板
の遮光面の大きさの関係を最適化することが試みられて
きたが、この構成で通常の空間光変調素子を用いた投射
型表示装置と比較したときの像の明るさというメリット
を維持しようとすると、コントラストが犠牲になってし
まうという問題点があった。
【００１６】本発明の目的は、回折型空間光変調素子を
用いつつ、実際に使用可能な光源を用いた場合にも、明
るさとコントラストを両立することができる投射型表示
装置におけるパラメータの設定方法を提供することにあ
る。
【００１７】
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は回折型空間光変調素子を用いた投射型表示
装置において、空間光変調素子上の光の複素振幅変調の
空間的周期と投射側光束制限素子の開口または遮光面の
大きさとの関係を適切に設定し、さらには空間光変調素
子の画素の幅と空間光変調素子への照明光の最大入射角
との関係を適切に設定することにより、表示される像の
明るさとコントラストの両立を図るようにしたものであ
る。
【００１９】すなわち、本発明は入射光に対して各画素
内で所定の方向に周期的に複素振幅変調を行う空間光変
調素子を用い、この空間光変調素子に照明光を入射さ
せ、空間光変調素子からの出射光を空間光変調素子の近
傍に配置された集光レンズにより集光し、この集光レン
ズの集光点近傍に配置された光束制限素子および投射レ
ンズをスクリーン上に投射する第１の投射型表示装置、
あるいは入射光に対して各画素内で所定の方向に周期的
に複素振幅変調を行う空間光変調素子を用い、この空間
光変調素子に照明光を入射させ、空間変調素子からの出
射光を投射レンズおよび該投射レンズの焦点近傍に配置
された光束制限素子を順次介してスクリーン上に投射す
る第２の投射型表示装置におけるパラメータの設定方法
であって、前記パラメータとして、空間光変調素子にお
ける複素振幅変調の空間的周期をｐ、入射光の中心波長
をλ、集光レンズまたは投射レンズから見た光束制限素
子の制限側端縁の見込み角の半角値であって所定の方向
に沿った面に含まれる方向の角度をθasx とするとき、 ０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６ なる条件を満たすように前記ｐ、λ及びθasx を設定す
ることを特徴とする。
【００２０】ここで、光束制限素子は例えば中央に開口
を有する開口絞りまたは中央部に遮光面を有する遮光板
により構成され、開口絞りの場合は開口の端縁、遮蔽板
の場合は遮蔽面の端縁がそれぞれ制限側端縁となる。
【００２１】空間変調素子の各画素で複素振幅変調を受
けた光の回折角は、複素振幅変調の空間的周期ｐに依存
する。本発明では、この周期ｐと光束制限素子を構成す
る開口絞りの開口の大きさや遮光板の遮光面の大きさと
の関係を最適化することで、回折された光と回折されな
い光との分離が最適な条件で行われ、表示される像の明
るさとコントラストの両立が可能になる。具体的には、
周期ｐと光束制限素子を構成する開口絞りの開口または
遮光板の遮光面の大きさとの関係が上の式の条件を満た
すように構成することにより、表示される像は実用上要
求される１００以上のコントラストが確保され、かつ光
の利用効率は６０％以上となることで、像の明るさも十
分に確保される。
【００２２】また、本発明は上記投射型表示装置におい
て、前記パラメータとして、さらに空間光変調素子の各
画素の所定の方向の寸法をＷｘ、空間光変調素子に入射
する照明光の最大入射角であって所定の方向に沿った面
に含まれる方向の角度をθLxとするとき、 ０．８＜θLx＋arctan（λ／Ｗｘ）＜θasx ＜１．３ なる条件をさらに満たすように前記ｐ、λ、θasx 、Ｗ
ｘ及びθLxを設定することを特徴とする。
【００２３】空間光変調素子上の画素を通過した光の広
がりは、複素振幅変調による回折の影響のみならず、照
明光の広がり角の大きさ（θLx）と空間光変調素子の各
画素の所定の方向の幅Ｗｘ（画素開口による回折）にも
依存する。そこで、これらを全て考慮して上記二つの条
件を満たすようにすることにより、複素振幅変調による
回折光と変調を受けなかった光をより完全に分離でき、
かつ照明光の広がり角の許容範囲が広くなるため、コン
トラストを犠牲にすることなく明るい表示を得ることが
可能となる。
【００２４】さらに、本発明は上記投射型表示装置にお
いて、前記パラメータとして、さらに集光レンズまたは
投射レンズから見た光束制限素子の制限側端縁の見込み
角の半角値であって所定の方向に直交しかつ空間光変調
素子の面に直交する面に含まれる方向の角度をθasy と
するとき、 θasx ≦θasy なる条件を満たすように前記θasx 及びθasy を設定す
ることを特徴とする。
【００２５】さらに、本発明は上記投射型表示装置にお
いて、前記パラメータとして、さらに空間光変調素子に
入射する照明光の最大入射角であって、所定の方向に沿
った面に含まれる方向の角度をθLx、所定の方向に直交
しかつ空間光変調素子の面に直交する面に含まれる方向
の角度をθLyとするとき、 θLx≦θLy なる条件を満たすようにθLx及びθLyを設定することを
特徴とする。
【００２６】さらに、本発明は上記投射型表示装置にお
いて、前記パラメータとして、さらに空間光変調素子の
各画素の所定の方向に直交する方向の寸法をＷｙ、空間
光変調素子に入射する照明光の最大入射角であって所定
の方向に直交しかつ空間光変調素子の面に直交する面に
含まれる方向の角度をθLy、集光レンズまたは投射レン
ズから見た光束制限素子の制限側端縁の見込み角の半角
値であって所定の方向に対して直交しかつ空間光変調素
子の面に直交する面に含まれる方向の角度をθasy とす
るとき、 θLy＋arctan（λ／Ｗｙ）≦θasy なる条件を満たすように前記Ｗｙ、θLy及びθasy を設
定することを特徴とする。
【００２７】すなわち、空間変調素子の各画素内の複素
振幅変調によって回折の起こる方向とそれに直交する方
向とで、照明光の広がり角の最大値や、光束制限素子を
構成する開口絞りの開口や遮光板の遮光面の大きさを変
える、具体的には後者の方向の照明光の広がりや開口ま
たは遮光面の大きさを前者より大きくとることによっ
て、表示される像の明るさの向上を図るものである。画
素内での光の複素振幅変調が１次元的であれば、回折が
起こる方向が決まり、それに直交する方向では光の広が
りや開口の大きさを大きくしても、像のコントラストに
は影響がほとんど現れない。そこで、回折の起こる方向
と直交する方向の照明光の広がりの角や開口や遮光面の
大きさを回折が起こる方向のそれらと比べて大きくなる
ように設定することで、表示される像のコントラストを
損なわずに明るさを上げることが可能になる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。 （第１の実施形態）図１に、本発明の一実施形態に係る
投射型表示装置の光学系の構成を示す。この光学系は光
源１１と、反射鏡１２と、光源側開口絞り１３と、コリ
メートレンズ１４と、回折型空間変調素子１５と、集光
レンズ１６と、投射側開口絞り１７と、投射レンズ１８
およびスクリーン１９によって構成される。
【００３３】光源１１から出射した白色光は反射鏡１２
で反射されることにより集光され、集光位置つまり反射
鏡１２の幾何学的焦点位置に配置された光束制限素子で
ある光源側開口絞り１３により光束が制限された後、コ
リメートレンズ１４でほぼ平行な光束とされ、回折型空
間光変調素子１５に照明光として入射する。光源１１に
は、メタルハライドランプのような発光部が小さく発光
効率が高いランプが用いられ、反射鏡１２には回転楕円
体形状のミラーが用いられる。
【００３４】空間光変調素子１５では、入射する照明光
はある画素では特別な変調を受けずに透過し、また別の
ある画素では空間的周期構造を持った複素振幅変調を受
けて特定の方向に回折される。空間光変調素子１５上の
像は投射レンズ１８によってスクリーン１９上に投射さ
れる。この場合、空間光変調素子１５の画素で回折され
た光は、光束制限素子である投射側開口絞り１７によっ
て反射あるいは吸収され、回折を受けなかった光だけが
スクリーン１９に到達する。その結果として、光が回折
された画素と回折されなかった画素との間でスクリーン
１９上に表示される像の明るさに差が生じ、コントラス
トを持った表示が可能となる。
【００３５】図２に、回折型空間光変調素子１５の構成
例を示す。図２において（ａ）はＸ−Ｘ′断面図、
（ｂ）は平面図、（ｃ）は等価回路図であり、１画素分
の構成を示している。この例では入射光に対して空間的
周期構造を持った複素振幅変調を行うため、画素電極と
して櫛形透明電極２２が形成された第１の基板２１と、
全面に共通透明電極２４が形成された第２の基板２３と
の間に液晶層２５が挟まれている。また、液晶層２５と
基板２１，２３との間には透明配向層２６，２７がそれ
ぞれ配置されている。第１の基板２１上にはｘ方向に沿
ってデータ線２８、ｙ方向に沿って走査線２９が形成さ
れ、さらにＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３０が形成され
ている。ＴＦＴ３０のゲート電極はデータ線２８に接続
され、ソース電極は走査線２９に接続され、ドレイン電
極は櫛形透明電極２２と液晶層２５および共通透明電極
２４で構成される画素３１とキャパシタ３２に接続され
ている。データ線２８には画像信号に応じた電圧が印加
され、走査線２９には走査電圧が順次印加される。
【００３６】液晶層２５の分子配向を櫛形透明電極２２
の櫛の歯に対して平行な平行配向（ホモジニアス配向）
にしておくと、電極２２，２４間に電圧を印加していな
いときには、画素３１は光学的には平板と同じに見える
が、電圧を印加したときには、櫛形透明電極２２の櫛の
歯に当たる部分で、電極形状に沿って液晶層２５の配向
状態が変わり、回折格子としての効果、すなわち空間的
に周期構造を持った光の複素振幅変調効果が現れる。櫛
の歯に平行な方向の振幅を持った光に対しては、櫛形透
明電極２２の部分の空間的周期ｐｄがそのまま光に対す
る位相変調の周期ｐとなる。このような構成の空間変調
素子では、回折効果の偏光方向に対する依存性が残る
が、櫛形透明電極２２の構成や液晶層２５の配向等を工
夫することで、動作時の液晶層２５の配向状態を制御し
て、偏光に対する依存性を低減あるいは全く無くするこ
とも可能である。
【００３７】なお、回折型空間光変調素子１５は図２の
ような構成に限られるものでなく、要は画素の大きさと
光の複素振幅変調の空間的周期が後述する条件を満たし
ていれば良い。
【００３８】次に、本発明の第１のポイントである回折
型空間光変調素子１５のパラメータと投射側開口絞り１
７との関係について説明する。
【００３９】以下の説明のために、図１に示す光学系の
断面図と図２に示す空間光変調素子１５の向きの関係を
決めておく。図１は、投射光学系を空間光変調素子１５
による光の複素振幅変調の変調方向、すなわち図２にお
ける画素３１内の電極櫛形電極２２の櫛歯の配列方向ｘ
に沿った面（図２の紙面に垂直で直線Ｘ−Ｘ′を含む
面）で切断した断面図である。従って、画素３１内の周
期的複素振幅変調による光の回折は、図１のθｘ方向に
起こるものとする。
【００４０】まず、図１の光学系で光源側開口絞り１３
の開口を十分小さく絞った場合、すなわち光源１１がほ
ぼ点光源とみなせる場合を考える。このとき、空間光変
調素子１５のある１画素を透過して、投射側開口絞り１
７の面に達する光の強度分布を考えると、その画素がＯ
ＦＦ、つまりその画素の透過光が特別に複素振幅変調を
受けない場合には、図３（ａ）のように画素の大きさを
持った開口による回折で決まる広がり角θmwx （半角
値）を持った分布となる。ただし、θmwx は θmwx ＝arctan（λ／Ｗｘ） （１） λ：照明光の波長 Ｗｘ：空間光変調素子１５の画素の変調方向の寸法 で与えられる。なお、図３で横軸は図１におけるθｘ方
向の集光レンズ１６の位置から見たときの見込み角を示
しており、強度分布は簡単のためメインローブのみを示
している。
【００４１】一方、画素がＯＮ、つまりその画素の透過
光が空間的周期構造を持つ複素振幅変調を受ける場合に
は、図３（ｂ）のように画素内の光の複素振幅変調の空
間的周期（複素振幅変調の基本周期）ｐで決まる方向θ
ｄに一次の回折光が現れる。ただし、θｄは θｄ＝arcsin（λ／ｐ） （２） λ：照明光の波長 ｐ：画素内の光の複素振幅変調の空間的周期 で与えられる。
【００４２】回折型空間変調素子１５のパネル全体であ
る画面内には、表示すべき画像に応じてＯＮとＯＦＦの
画素が多数混在しているので、実際には図３（ａ）
（ｂ）の成分が同時に存在するわけであるが、この両者
のいずれかを選択的にスクリーン１９へ投射すること
で、コントラストを持った表示が可能になる。図１の光
学系は、投射側開口絞り１７によって図３（ｂ）の成分
を遮光し、図３（ａ）の成分を投射する明視野投射系で
あるので、以下ではこの例に限定して説明する。ただ
し、図３（ａ）の成分を遮光し、図３（ｂ）の成分を投
射する図１２に示したような暗視野投射の光学系に対し
ても本発明は有効である。
【００４３】図１の明視野投射の光学系では、前述のよ
うに画素のＯＮとＯＦＦを区別するために、図３（ｂ）
の光を投射側開口絞り１７で遮光し、図３（ａ）の光を
投射する。そこで、投射側開口絞り１７の開口の大きさ
のうち、図１の上下方向ｘ（空間光変調素子１５の画素
内の複素振幅変調の変調方向）の幅を集光レンズ１６か
ら投射側開口絞り１７の開口端縁を見た見込み角の半角
値（開口半幅という）θasx が θasx ＝θｄ／２ （３） となるように決める。
【００４４】このようにすることで、図３（ａ）（ｂ）
の光を互いに分離するための開口の大きさのマージンを
最も大きく確保することができる。この条件は、後に述
べる光源側開口絞り１３をある程度開いた場合、つまり
光源１１が点光源でなく広がりを持っている場合にも、
スクリーン１９上に表示される像のコントラストを確保
するための最適の設定条件となる。
【００４５】実際には、（３）式の成り立つ近傍が開口
の大きさのマージンがとれる領域の許容範囲となる。そ
こで、投射側開口絞り１７の開口の大きさの許容範囲を
求めるために行ったシミュレーション結果について説明
する。表１に、シミュレーション条件を示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】光学系は図１の系を用い、光源１１から出
射する光の光源側開口絞り１３面上での光強度の分布と
して円形で強度が一様な分布を仮定した。円の半径は、
コリメートレンズ１４の位置から見た見込み角（θLr）
が３°となる大きさであると仮定した。また、空間光変
調素子１５の画素の設定および照明光の再代入射角は表
１に示すように仮定した。
【００４８】図４および図５は、このシミュレーション
結果であり、投射側開口絞り１７の開口の大きさθasx
と、コントラストおよび光の利用効率との関係をそれぞ
れ示している。（３）式は、（２）式に代入すると、θ
asx ／arcsin（λ／ｐ）＝０．５とかけるので、横軸に
はθasx をarcsin（λ／ｐ）で割った値を用いた。一般
的に、コントラストは１００以上であることが要求され
るので、図４からθasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６で
あることが必要である。一方、光の利用効率について
は、偏光板を用いない方式としての像の明るさというメ
リットを保つためには、６０％以上であることが望まし
い。図５からθasx ／arcsin（λ／ｐ）が０．３５以下
では光の利用効率が急速に低下して０．６以下に低下す
るので、０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）であるこ
とが望ましい。なお、光の利用効率は光源側開口絞り１
３で遮られる前の光の総量に対する投射側開口絞り１７
を通過した光の総量の比で定義される。
【００４９】以上のシミュレーション結果から、スクリ
ーン１９上に表示される像のコントラストを実用上要求
される１００以上確保し、かつ光の利用効率を６０％以
上確保して十分な像の明るさを得るためには、 ０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６ （４） なる条件を満たせばよいことが分かる。
【００５０】次に、本発明の第２のポイントである空間
光変調素子１５のパラメータと光源側開口絞り１３との
関係について説明する。
【００５１】空間光変調素子１５に対する照明光の最大
入射角は、図１のような光学系では光源側開口絞り１３
の開口の大きさとコリメートレンズ１４の焦点距離で規
定される。そこで、光源側開口絞り１３の開口の大きさ
のうち、図１の上下方向ｘ、すなわち空間光変調素子１
５の画素内の複素振幅変調の変調方向の幅をｘ１とし、
コリメートレンズ１４の焦点距離をｆ１とすると、コリ
メートレンズ１４から見た光源側開口絞り１３の開口の
大きさ、すなわち空間光変調素子１５に入射する照明光
の図１の上下方向ｘの最大入射角θLxは、 θLx＝arctan（ｘ１／ｆ１） （５） と表される。
【００５２】説明を簡単にするために、光源側開口絞り
１３の中心と図１の上下方向の両端点（光軸から±ｘ１
離れた位置）に点線で示すように点光源を置いたモデル
を考える。このとき、投射側開口絞り１７の面での光の
強度分布は図６および図７に示したようになる。図６と
図７の違いは、光源側開口絞り１３の開口の大きさｘ１
である。投射型開口絞り１７の開口の大きさは、前述の
ように決められ、ここでは最適値である（３）式に示し
たθasx ＝θｄ／２の条件を満たす場合を例にとる。
【００５３】この光源側開口絞り１３の開口の大きさｘ
１が大きめの場合には、空間光変調素子１５のＯＦＦの
画素を通った図７（ａ）の光とＯＮの画素を通った図７
（ｂ）の光との分離が不完全になり、表示される像のコ
ントラストが低下する。
【００５４】画素内で特別な複素振幅の変調を受けない
ＯＦＦの画素を通った光は、図７（ａ）に示す分布をと
る。図７（ａ）中のメインローブ７１は光軸上の点光源
からでた光であり、メインローブ７２，７３は光源側開
口端の点光源から出た光を表している。投射側開口絞り
１７の開口は、光軸を中心として全角で２θasx ＝θｄ
の幅しか持たないので、本来全てスクリーン１９へ投射
されるべき図７（ａ）の光の一部が投射側開口絞り１７
で遮られてしまい、投射光量が落ちてしまう。
【００５５】一方、画素内で空間的周期構造を持った複
素振幅変調を受けるＯＮの画素を通った光は、図７
（ｂ）の分布をとる。この光は逆に全て投射側開口絞り
１７で遮られるべきであるが、やはり一部の光が投射側
開口側絞り１７の開口を通過し、投射レンズ１８によっ
てスクリーン１９上に投射されてしまう。
【００５６】このように光源側開口絞り１３の開口の大
きさｘ１が大きいと、表示される像の明るさとコントラ
ストの両方が低下することになる。これを防ぐために
は、光源側開口絞り１３の開口の大きさと空間光変調素
子１５の画素内の光の複素振幅変調の空間的周期との関
係を図６に示すように限定すればよい。このときの条件
は、式で表すと θLx＋θmwx ＝θasx （６） となる。この条件の下では、ＯＦＦの画素を通った図６
（ａ）の光とＯＮの画素を通った図６（ｂ）の光は完全
に分離され、表示される像のコントラストは高く保たれ
る。コントラストが高く保たれる条件の下で照明光の広
がり角も最大値をとっているため、光源１１からの光を
できる限り使っている条件となっており、表示される像
の明るさも確保できる。なお、実際には（６）式の条件
を厳密には満たしていなくとも、近い条件となっていれ
ば実用的効果が得られる。
【００５７】そこで、光源側開口絞り１３の開口の大き
さの許容範囲を求めるために行ったシミュレーション結
果について説明する。光学系と光源の仮定は、表１のシ
ミュレーション条件に示したものと同じである。また、
空間光変調素子１５の画素の設定および照明光の最大入
射角等は、表２のシミュレーション条件に示すように仮
定した。
【００５８】
【表２】
【００５９】図８および図９は、このシミュレーション
結果であり、光源側開口絞り１３の大きさとコンラスト
および光の利用率との関係をそれぞれ示している。前述
したように、コントラストは一般的に１００以上である
ことが要求されるので、図８からθLx＋arctan（λ／Ｗ
ｘ）／θasx ＜１．３であることが必要である。一方、
偏光板を用いない方式としての像の明るさのメリットを
保つために光の利用効率を６０％以上確保するには、
０．８＜θLx＋arctan（λ／Ｗｘ）／θasx であること
が要求される。
【００６０】以上の結果から、コントラストを実用上要
求される１００以上確保し、かつ光の利用効率を６０％
以上確保するためには、 ０．８＜｛θLx＋arctan（λ／Ｗｘ）｝／θasx ＜１．３ （７） なる条件を満たせばよいことが分かる。
【００６１】以上の説明では、光源側開口絞り１３や投
射側開口絞り１７の開口の大きさについて、特に画素内
の光の複素振幅の変調方向（回折の起こる方向）θｘに
限って説明してきた。これは主に、回折された光と回折
されなかった光との分離が表示される像のコントラスト
を保つ上でポイントとなるからである。
【００６２】一方、回折の起こる方向と直交する方向で
は、光源側開口絞り１３や投射側開口絞り１７の開口の
大きさは像のコントラストにはほとんど影響しないが、
使用する光源１１との組み合わせ次第では、像の明るさ
を左右する要因になると考えられる。以下では、回折の
起こる方向に直交する方向での開口絞り１３，１７の開
口の大きさについて説明し、開口絞り１３，１７の具体
的な開口形状の実施形態について述べる。
【００６３】表示される像のコントラストを確保するた
めには、θｘ方向では投射側開口絞り１７の開口の大き
さθasx や、回折型光変調素子１５に入射する照明光の
最大入射角、つまり光源側開口絞り１３の開口の回折型
光変調素子１５から見た見込み角θLxをある範囲に限定
することが必要である。しかし、θｘ方向と直交するθ
ｙ方向では、θｘ方向ほど厳しい制限条件は要求されな
い。そこで、本発明ではθLyをθLxより大きくとり、こ
れに合わせてθasy をθasx より大きくとる、すなわち θLx≦θLy θasx ≦θasy とする。このようにすることで、表示される像のコント
ラストを損なわずに、より明るい表示が可能になる。
【００６４】まず、光源側開口絞り１３の設定例につい
て説明する。図１に示すように、反射鏡１２として回転
楕円体のミラーを用い、その第２焦点位置にメタルハラ
イドランプのように直線状の発光部を持つ光源１１を置
くと、光源側開口絞り１３の位置（反射鏡１２の第２焦
点面）では、光のエネルギは円形の領域に分布する。こ
の円形領域の半径をＲL 、これをコリメートレンズ１４
の位置から見た時の見込み角をθLxとすると、 θLx＝arctan（ＲＬ／ｆ１） （８） で与えられる。この光源１１の広がりに対して、 θLr＜θLx （９） が成り立つ場合には、光源１１の大きさを気にする必要
はないわけで、問題はない。しかし、一般的には θLx≦θLr （１０） である場合が多く、この場合には光源側開口絞り１３の
設定が像の明るさやコントラストを最適化する上で必要
になる。本発明では、 θLx≦θLr≦θLy （１１） つまり、 θLx≦θLy （１２） となるように、θLyを決める。
【００６５】次に、投射側開口絞り１７の設定例につい
て説明する。θｙ方向では、開口の大きさθasy は回折
を受けた光の選択には直接は関与しないため、ある程度
自由に設定することが可能である。そこで、サイドロー
ブまで投射に利用できるようにθasx を決める。光源１
１として点光源を仮定すると、θｙ方向では各画素を通
過した光の投射側開口絞り１７の面上での広がりは、メ
インローブの広がり角θmwy （半角値）で表すと、 θmwy ＝arctan（λ／Ｗｙ） （１３） λ：照明光の波長 Ｗｙ：空間光変調素子の画素の幅のうち画素内の複素振
幅変調の方向に直交する方向の寸法 と書くことができる。これに、さらに照明光の広がり角
θLyを考慮して、回折型空間光変調素子１５を照明する
光が有効に投射に用いられるようにするために、以下の
式を満たすようにθasy を決める。
【００６６】θLy＋θmwy ≦θasy すなわち、 θLy＋arctan（λ／Ｗｙ）≦θasy （１４） （１４）式で等号が成り立つ場合に、メインローブが完
全に投射側開口絞り１７の開口内に収まり、光源１１か
ら出射される光を有効に投射に利用できる。また、（１
４）式で不等号が成り立つ場合には、さらにサイドロー
ブも投射側開口絞り１７の開口に入るようになり、より
明るい表示が可能になる。
【００６７】図１０に、以上のようにして決まる光源側
開口絞り１３および投射側開口絞り１７の形状の具体例
を示す。図１０では、開口と遮光面の境界の座標をθｘ
方向とθｙ方向のそれぞれについてθbxとθbyとしてい
るが、光源側開口絞り１３ではθbxとθbyをθLxとθLy
に、また投射側開口絞り１７ではθasx とθasy にそれ
ぞ置き換えればよい。開口の形状は、図１０（ａ）に示
す円形状のほかに、（ｂ）に示す楕円状、（ｃ）に示す
長方形状、（ｄ）に示すスリット状、（ｅ）に示すよう
な円の一部を削った形状等が有効である。
【００６８】また、暗視野投射型の光学系では、投射側
光束制限素子として図１０の投射側開口絞り１３の反転
形状、すなわち図１０の開口を遮光面に置き換えた図１
１（ａ）〜（ｅ）に示す遮光板を用いることによって同
様の効果が得られる。
【００６９】最後に、本発明の数値例を示す。まず、θ
ｘ方向の設定例として第１の数値例を表３に示す。
【００７０】
【表３】
【００７１】また、前述の各条件式と表３に示した第１
の数値例における諸数値との関係を表４に示す。
【００７２】
【表４】
【００７３】なお、ここでは投射光つまり回折型空間光
変調素子１３を照明する光の中心波長は、白黒表示（Ｂ
＆Ｗ）のときは０．５５（μｍ）と仮定した、実際に
は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色でそれぞれ条
件が異なるが、表４に示すように、各色での中心波長を
考慮し条件を比較しても、各条件の評価値はそれほど中
心値からずれておらず、十分許容範囲内にあると考えら
れる。
【００７４】表３に示した第１の数値例で、回折型空間
光変調素子１５として図２の構成を用いた場合には、前
述のように櫛形透明電極２２の歯の部分の空間的周期ｐ
ｄがそのまま光に対する位相変調の周期ｐとなるので、
ｐｄを８（μｍ）とすれば良い。このとき、櫛の歯の部
分の電極幅は周期の半分の４（μｍ）程度とすれば良
い。これらの数値は、従来の製造技術で十分対応可能な
範囲である。
【００７５】表５に、表３に示した第１の数値例よりも
照明光最大入射角の許容値を大きくとった第２の数値例
を示す。
【００７６】
【表５】
【００７７】この第２の数値例では、複素振幅変調の周
期が小さいので、線幅の広い電極でこれを実現する技術
や電極を微細に加工する技術が必要であるが、照明光の
最大入射角の許容範囲を大きくとることができる利点が
ある。従って、発光点の大きな光源に対しても光を有効
に投射に使うことが可能であり、より明るい表示を可能
とすることができる。
【００７８】表６に、表３に示した第１の数値例よりも
照明光最大入射角の許容値を大きくとった第３の数値例
を示す。
【００７９】
【表６】
【００８０】この第３の数値例は、前述のシミュレーシ
ョンに用いたものである。この数値例では画素が大きい
ので、光変調素子全体の大きさも大きくなるが、微細加
工技術を用いずに照明光の最大入射角の許容範囲を大き
くとることができるという利点がある。
【００８１】次に、θｙ方向の設定例を表７に示す。
【００８２】
【表７】
【００８３】この設定に当たり、光源１１にはアーク長
５ｍｍのメタルハライドランプを用い、反射鏡１２には
焦点距離ｆｒ１＝２０ｍｍ、ｆｒ２＝１００ｍｍの回転
楕円体ミラーを用いるものとした。また、コリメートレ
ンズ１４には焦点距離２００ｍｍのものを用いるものと
した。
【００８４】これらの条件を満たす照明光を用いると、
光源側開口絞り１３の面上で実質的に光のエネルギが集
まる領域の半径ＲL は１５ｍｍ程度となる。これはθLx
に換算すると、４．３（ｄｅｇ）となる。これを、第１
および第２の数値例におけるθLxと比較すると、いずれ
の場合もθLrのほうが大きい。そこで、θLyはさらにこ
れより大きくなるように決めた。θasx は、このθLyと
Ｗｙから既に述べた条件を満たすように決定した。
【００８５】本発明の他の実施形態として、光学系とし
て従来用いられてきた図１１の構成に本発明を適用する
ことも可能である。図１１の光学系は暗視野投射型であ
り、特に図１の光学系における集光レンズ１６とスクリ
ーン１９の役割を投射レンズ１０６に兼ねさせた構成と
なっている。この光学系においては、回折型空間光変調
素子１０５における光の複素振幅変調の周期と画素幅、
遮光板１０７の遮光面の幅および空間光変調素子１０５
を照明する光の最大入射角を前述の数値例のように設定
することにより、先の実施形態と同様の効果が得られ
る。
【００８６】このように本発明の投射型表示装置では、
回折型空間光変調素子の画素内の光の複素振幅変調の空
間的周期と投射側開口絞りの大きさとの関係を適切に設
定することで、表示コントラストを高く保ちつつ、空間
光変調素子を照明する光の広がりに対してマージンを最
大にとることが可能となる。また、投射側開口絞りの開
口の大きさと空間光変調素子の画素の幅、空間光変調素
子を照明する光の最大入射角との関係を限定すること
で、表示像のコントラストを損なうこと無く、許容範囲
いっぱいの入射角の光を投射に用いることができ、明る
い画像の表示が可能となる。
【００８７】なお、以上の実施形態の説明では、空間光
変調素子の画素内の複素振幅変調の空間的周期から投射
側開口絞りの開口の大きさを決め、光源側開口絞りの大
きさを決めるというような手順を示したが、本発明で
は、各々のパラメータの関係を規定することが重要であ
り、パラメータの決定順序は異なっていても構わない。
画素内の光の複素振幅変調の空間的周期が比較的自由に
決められる場合には、光源側絞りの大きさを基準に画素
の大きさや光の複素振幅変調の空間的周期を決めていく
ことも可能である。
【００８８】さらに、上述の説明では空間光変調素子へ
の照明光の最大入射角を規定するものとして光源側開口
絞りを用いたが、これは必須の要素ではない。照明系の
光学素子の有効径を決める外縁がこの役割を果たすこと
もあれば、光源の発光点そのものの大きさが照明光の最
大入射角を決める要因になる場合もある。このような場
合に対しても、本発明の有効性は変わらない。
【００８９】（第２の実施形態）次に、本発明に係る空
間変調素子の好ましい実施形態について説明する。図１
２は、本実施形態に係る空間光変調素子の原理説明図で
あり、図示しない光源からの光ビーム４０が空間光変調
素子４１に入射したとき、空間光変調素子４１の出射光
における０次回折光４２および±１次回折光４３，４４
がスクリーン４５上に到達する様子を示している。本実
施形態では、同図の右側にスクリーン４５上における±
１次回折光４３，４４の振幅分布を示したように、＋１
次回折光４３と−１次回折光４４が０次回折光４２の存
在する領域で弱め合うように空間光変調素子４１の各画
素における複素振幅変調パターンが定められている。以
下、この点について詳細に説明する。
【００９０】まず、空間光変調素子４１の画素構成と±
１次回折光４３，４４の位相差との関係について詳細に
述べる。例として、光軸上にある幅Ｗｘの画素で正弦波
状の複素振幅変調をかける場合を考える。簡単のため、
光源は点光源であると仮定する。複素振幅変調のパター
ンとして仮定する正弦波の周期をΛ、初期位相をφとす
ると、画素を通過した光の複素振幅分布波形ｆ（ｘ）
は、次式のように表すことができる。
【００９１】
【数１】
【００９２】ｒｅｃｔ関数とｓｉｎｃ関数は、それぞれ
次式で定義される関数である。
【００９３】
【数２】
【００９４】この光の図示しない投射側開口制限素子面
までの伝播は、フラウンホーファー回折で近似でき、投
射側開口絞り面上での光の振幅分布ｈ（ｆ（ｘ））は、
次式で表される。
【００９５】
【数３】
【００９６】ここで、Ｆ｛ｆ（ｘ）｝はｆ（ｘ）のフー
リエ変換、＊は畳み込み積分（コンボリューション）、
ｊは虚数単位をそれぞれ表す。
【００９７】この式（１８）から、±１次の回折光４
３，４４はそれぞれｆｘ＝±１／Λの位置に幅２／Ｗｘ
のメインローブを持ち、両者の位相差はπ＋２φである
ことが分かる。
【００９８】ここで、画素の有効開口幅が画素内の複素
振幅変調の空間的周期の整数倍である場合、つまり、Ｗ
ｘ＝ｎΛ（ｎは整数：以下の説明では、特にｎ＝２の場
合を仮定する）である場合を考える。この場合には、回
折光の投射側開口制限素子面上の分布は図１３（ａ）ま
たは図１４（ａ）に示すようになる。図１３（ａ）は複
素振幅変調パターンが画素内で対称である場合、例えば
φ＝π／２の場合の例であり、図１４（ａ）は複素振幅
変調パターンが画素内で対称となる位置に対して変調周
期の４分の１だけずれた場合（特に、特定の複素振幅変
調パターンに対しては画素内で複素振幅変調パターンが
反対称となる場合）、例えばφ＝０の場合の例を示して
いる。
【００９９】これらの図１３（ａ）および図１４（ａ）
から、空間光変調素子の画素の有効開口幅が画素内の複
素振幅変調の空間的周期の整数倍である場合には、本発
明に基づき図１３（ａ）に示すように画素の開口内で複
素振幅変調パターンが対称になるように画素を構成する
と、光軸付近で±１次の光の振幅の符号が逆になり、±
１次回折光が互いに弱め合って光軸中心付近が十分暗く
なることが分かる。逆に、図１４（ａ）に示すように複
素振幅変調パターンがずれていると、光軸付近で±１次
回折光の振幅の符号が一致してしまい、±１次回折光が
互いに強め合うため、光軸中心付近が十分暗くはならな
い。
【０１００】次に、画素の有効開口幅が画素内の複素振
幅変調の空間的周期の半分の長さの奇数倍である場合、
つまりＷｘ＝（ｎ−１／２）Λ（ｎは整数：以下の説明
では特にｎ＝２の場合を仮定する）を考える。この場合
には、回折光の投射側開口制限素子面上の分布は図１３
（ｂ）または図１４（ｂ）に示すようになる。図１４
（ｂ）は複素振幅変調パターンが画素内で対称である場
合、例えばφ＝π／２の場合の例であり、図１３（ｂ）
は複素振幅変調パターンが画素内で対称となる位置に対
して変調周期の４分の１だけずれた場合（特に、特定の
複素振幅変調パターンに対しては画素内で複素振幅変調
パターンが反対称となる場合）、例えばφ＝０の場合の
例を示している。
【０１０１】これらの図１３（ｂ）および図１４（ｂ）
から、空間光変調素子４１の画素の有効開口幅が画素内
の光の変調の空間的周期の半分の長さの奇数倍である場
合には、本発明に基づき図１３（ｂ）に示すように画素
の開口内で複素振幅変調パターンが対称となる位置に対
して変調周期の４分の１だけずれるように（特に、特定
の複素振幅変調パターンに対しては画素内で複素振幅変
調パターンが反対称となるように）画素を構成すると、
光軸付近で±１次の光が弱め合って、その近辺が十分暗
くなることが分かる。逆に、図１４（ｂ）に示すように
複素振幅変調パターンが画素内で対称になるようにする
と、光軸付近で±１次の光の振幅の符号が一致してしま
い、±１次の光が互いに強め合うため、光軸中心付近が
十分暗くはならない。
【０１０２】このように本実施形態によると、空間光変
調素子４１の画素内で複素振幅変調を受けた光の開口制
限素子面上での回折パターンの光軸付近の光強度を十分
落すことによって、明視野投射型の光学系を用いた場合
の黒レベルを十分暗くし、高いコントラストを確保する
ことができる。
【０１０３】次に、本発明の空間光変調素子による画素
での複素振幅変調パターンの具体的な実施形態を示す。
以下の実施形態を示す図では、１つの画素に光強度分布
が一様な平面波が入射した場合の画素の透過光の複素振
幅分布の変調方向に沿った断面のパターンを示してい
る。図の紙面の奥行き方向については、ＴＦＴ等の開口
を制限するものの影響を除くと、図と同じ複素振幅変調
パターンが画素の端まで続いているものとする。
【０１０４】図１５に、複素振幅変調パターンの第１の
実施形態を示す。これは１画素の有効開口幅が複素振幅
変調パターンの周期Λの整数倍（この例では４倍）で、
かつ複素振幅変調パターンが画素内で対称になるように
した例である。特に、図１５（ａ）は複素振幅変調パタ
ーンとして正弦的な振幅変調あるいは位相変調を用いた
もので、（ｂ）は正弦波が歪んだパターン、（ｃ）は矩
形波状のパターンを用いた例である。
【０１０５】図１６に、複素振幅変調パターンの第２の
実施形態を示す。これは１画素の有効開口幅が複素振幅
変調パターンの周期Λの半分の長さの奇数倍（この例で
は７倍）で、かつ複素振幅変調パターンが画素内で対称
になる位置に対して変調方向に変調周期Λの４分の１ず
れた位置となるように設定した例である。
【０１０６】図１７に、複素振幅変調パターンの第３の
実施形態を示す。本発明では、変調波形の一周期分のパ
ターンとして反対称なパターンを取り得る場合には、１
画素の有効開口幅が複素振幅変調パターンの周期Λの半
分の長さの奇数倍（この例では７倍）で、かつ複素振幅
変調パターンが画素内で反対称になるようにしても良
い。
【０１０７】次に、上述した複素振幅変調パターンを実
現する空間光変調素子の具体的構成例を図１８に示す。
図１８（ａ）（ｂ）は、それぞれ１個分の画素の平面図
と断面図であり、（ｃ）は画素での光の複素振幅変調の
様子を示す図である。なお、この空間光変調素子の等価
回路図は、図２（ｃ）と同様である。
【０１０８】この空間光変調素子は、基本的には図２に
示した素子と同様に透明電極を設けた２枚の基板の間に
液晶層２５を挟んだ構造となっている。図２の素子と異
なるのは電極の構造であり、第１の基板２１上に設けら
れる透明電極３３と、第２の基板２３上に設けられる透
明電極３４の両方とも櫛形透明電極とし、かつ両電極３
３，３４の位置関係は、櫛の歯の部分が互い違いになる
ようにしている。画素３１の有効開口幅Ｗｘを３２μｍ
にすると、櫛の歯の部分の周期Ｐｄは１６μｍとなり、
これを上下で８μｍずらして重ね合わせることになる。
この程度の精度であれば、現在の技術でも十分に対応可
能である。液晶層２５と基板２１，２３との間には、透
明配向層２６，２７がそれぞれ配置されている。
【０１０９】第１の基板２１上には図２と同様、ｘ方向
に沿ってデータ線２８、ｙ方向に沿って走査線２９が形
成され、さらにＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成され
ている。ＴＦＴのゲート電極はデータ線２８に接続さ
れ、ソース電極は走査線２９に接続され、ドレイン電極
は櫛形透明電極３３と液晶２５および櫛形透明電極３４
で構成される画素３１と図示しないキャパシタに接続さ
れている。データ線２８には画像信号に応じた電圧が印
加され、走査線２９には走査電圧が順次印加される。
【０１１０】データ線２８と走査線２９を介して櫛形透
明電極３３，３４間に電圧を印加していないときには、
液晶層２５内の液晶分子は全て同じ方向、例えば櫛歯に
平行な方向を向いており、画素３１は光学的には平板と
同じに見える。一方、櫛形透明電極３３，３４間に電圧
を印加したときには、両電極３３，３４間に櫛の歯の間
の領域で強い電場が生じ、液晶分子がそれに沿うように
配列する。一方、電極３３，３４の櫛の歯の真上または
真下では、電場の影響が小さいため、液晶分子の配列は
ほとんど変らない。これにより、図中に示しているよう
な液晶分子の配列が実現される。
【０１１１】液晶層２５に用いる液晶材料として、例え
ば分子の長軸方向の屈折率（Ｎｅ）がこれと直交する方
向の屈折率（Ｎｏ）より大きい材料を用いると、画素３
１に入射する光のうちｘ方向の偏光成分に対して、画素
３１はｘ方向に周期的に屈折率が変化しているように見
えるため、画素３１を透過したｘ偏光成分は、図１８
（ｃ）図中の曲線３８に示すような周期構造を持った位
相分布を示す。同様に、ｙ偏光成分は、曲線３７に示す
ような周期構造を持った位相分布を示す。すなわち、
ｘ，ｙ両偏光成分に対して同時に図１５（ａ）に示した
分布に相当する位相の複素振幅変調パターンを実現する
ことができる。
【０１１２】なお、画素３１の周辺付近では、データ線
２８やＴＦＴ等の影響で液晶分子の配列が不定になる領
域もある。図中に領域３６として模式的に示した領域が
それに該当し、この領域３６では安定した複素振幅変調
パターンが得られないと考えられる。しかし、データ線
２８や走査線２９の無い側の基板２１上の櫛形透明電極
３３を他方の基板２３上の櫛形透明電極３４よりもデー
タ線２８あるいは走査線２９に近い位置に配置するよう
な電極構成をとれば、この領域を画素３１の有効開口３
９の外側にもっていくことができ、不安定な変調の影響
を抑えることができる。
【０１１３】次に、本実施形態による空間光変調素子を
図１に示した明視野投射型光学系の投射型表示装置に適
用した実施形態について説明する。図１において、光源
１１にはアーク長が３ｍｍ程度のメタルハライドランプ
を用い、反射鏡１２には焦点距離ｆｒ１＝２０ｍｍ，ｆ
ｒ２＝１００程度の回転楕円体ミラーを用いた。光源１
１から出射した白色光は反射鏡１２により一旦集光さ
れ、集光位置近傍で半径１０ｍｍ程度の円形領域に光が
集中する。この位置に光源側開口絞り１３を配置し、図
の紙面内方向で光束を制限する。光源側開口絞り１３の
開口の大きさは、空間光変調素子１５での複素振幅変調
パターンの周期Λに応じて決めることが望ましい。先に
示した例（Λ＝Ｐｄ／２＝８μｍ）の場合には、空間光
変調素子１５への照明光の最大入射角θLxが１．０°と
なる程度がよい。
【０１１４】光源側開口絞り１３で開口制限を受けた照
明光は、コリメートレンズ１４でほぼ平行な光束とさ
れ、照明光として空間光変調素子１５に入射する。コリ
メートレンズ１４に、例えば焦点距離ｆｃ＝２００ｍｍ
程度の平凸レンズを用いる。
【０１１５】空間光変調素子１５としては、前述したよ
うな画素３１の有効開口３９の幅がＷｘ＝３２μｍで、
画素３１内で周期Λ＝８μｍの正弦波状の位相変調がか
かり、かつ複素振幅変調パターンが画素３１の有効開口
３９内で対称となるような素子を用いる。
【０１１６】空間光変調素子１５の画素３１に入射した
光は、電圧の印加されているＯＮの画素では周期的な位
相変調を受けて特定の方向に強く回折され、電圧の印加
されていないＯＦＦの画素ではそのまま通過する。これ
らの光は集光レンズ１６によって集められ、集光面に空
間光変調素子１５のフラウンホーファー回折パターンを
形成する。この集光レンズ１６の集光面に投射側開口絞
り１７を配置し、ＯＮの画素で回折された光を遮り、Ｏ
ＦＦの画素を素通りした光をスクリーン１９上に投射す
ることによって、像の明暗が表示される。
【０１１７】本実施形態の空間光変調素子を用いると、
前述したようにＯＮの画素からの回折光が光軸付近で非
常に弱くなる。従って、ＯＮの画素を十分暗くすること
ができ、コントラストの高い表示が可能になる。なお、
像の明るさを確保するためにＯＦＦの画素の光の透過率
をある程度確保することと、ＯＮの画素を暗くすること
を両立させるためには、投射側開口絞り１７の開口の大
きさは、その開口部を集光レンズ１６の位置から見た場
合の見込み角の半角θasx ２．０°程度となるようにす
るとよい。
【０１１８】次に、本実施形態に示した投射型表示装置
で得られるコントラストを計算機シミュレーションで見
積もった結果について説明する。シミュレーションにお
いては、計算を容易にするため、光源側開口絞り１３面
上での光強度の分布として円形で強度が一様な分布を仮
定した。円の半径は、コリメートレンズ１４の位置から
見た見込み角（θLr）が３°であると仮定した。また、
光源１１から出射する光を代表するものとして単一波長
の光を仮定した。空間光変調素子１５への照明光の最大
入射角、画素の設定および投射側開口絞り１７等の条件
は、表８にまとめた通りである。
【０１１９】
【表８】
【０１２０】なお、表８中で照明光の最大入射角θLxと
投射側開口絞り１７の開口の大きさθasx は、共に図の
紙面内方向の角度であり、また図１８の空間光変調素子
面上のｘ方向は、図１では紙面内にあるものとした。
【０１２１】コントラストの計算結果を図１９に示す。
横軸は画素での位相変調の最大振幅を示し、縦軸はコン
トラストを示している。図中の実線７１は既に説明した
本発明の条件を満たす設定の場合の計算結果であり、破
線７２は基本的には同様の設定を用い、複素振幅変調パ
ターンの空間的位相（位置）がパターンが画素内で反対
称になるようにずらした場合（本発明によらない場合）
の計算結果である。
【０１２２】この結果から、位相変調の最大振幅を０．
３８程度に設定すると、コントラストを最も高くとるこ
とができるが、本発明による実線７１の場合と本発明に
よらない破線７２の場合とでは、得られるコントラスト
に大きな差があることが分かる。一般的には、コントラ
ストは少なくとも１００以上必要で、２００程度あるこ
とが望ましいとされている。本発明の条件を満たさない
場合には、得られるコントラストは５０程度と低く、十
分な性能が得られないが、本発明の条件を満たす場合に
は、３８０程度と十分高いコントラストが得られること
が分かる。
【０１２３】このように本実施形態による空間光変調素
子および投射型表示装置では、空間光変調素子の画素の
有効開口幅と光の複素振幅変調の空間的周期との関係、
および画素内での光の複素振幅変調パターンの位置を適
切に設定することで、ＯＮの画素からの回折光の光軸付
近での強度を十分弱くすることが可能であり、図１に示
したような明視野型投射光学系を用いてコントラストの
高い表示を実現することができる。従って、低コストで
明るくコントラストの高い投射型表示装置を実現するこ
とが可能となる。
【０１２４】なお、本実施形態では空間光変調素子の画
素の具体的構成も示したが、本発明の主旨は複素振幅変
調パターンの特徴を規定することであるので、複素振幅
変調パターンを発生させる具体的手段は異なっていても
構わない。すなわち、櫛形電極の歯の数や形状が異なっ
ていても、あるいは電極の形状が櫛形でなくとも構わな
い。また、空間光変調素子が本実施形態で示したような
透過型の素子であっても、２枚の基板のうちの一方の近
くに反射膜を設けた反射型の素子であっても、光の変調
に液晶を用いるものでも用いないものでも構わない。要
するに、空間光変調素子を透過した光の複素振幅変調パ
ターンが本実施形態で示した条件を満たしていれば良
い。
【０１２５】また、本実施形態で説明した空間光変調素
子は、第１の実施形態で示した種々の条件、すなわち ０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６ ０．８＜θLx＋arctan（λ／Ｗｘ）＜θasx ＜１．３ θasx ≦θasy θLx≦θLy θLy＋arctan（λ／Ｗｙ）≦θasy の一つまたはいくつかの条件を同時に満たすようにする
ことも可能である。
【０１２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
折型空間光変調素子の画素内での光の複素振幅変調の空
間的周期と、投射側光束制限素子を構成する開口絞りの
開口や遮光板の遮光面の大きさ、空間光変調素子を照明
する光の最大入射角との関係を最適化することによっ
て、投射型表示装置に実用上使用可能な光源と空間光変
調素子を用いた際に、表示される像のコントラストを損
なうこと無く明るさを十分に確保することができる。
【０１２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の光
学系の構成を示す断面図
【図２】同実施形態における回折型空間光変調素子の画
素の構成例を示す断面図と平面図および等価回路図
【図３】同実施形態における光源側開口絞りを十分絞っ
たときの投射側開口絞り面での光強度分布の例を示す図
【図４】同実施形態における投射側開口絞りの大きさと
コントラストとの関係についてのシミュレーション結果
を示す図
【図５】同実施形態における投射側開口絞りの大きさ光
の利用率との関係についてのシミュレーション結果を示
す図
【図６】図１の光学系で点光源を照明側開口絞りの開口
の中心と端点に置いたときの投射側開口絞り面での光強
度分布の例を示す図
【図７】図６と同じ系で光源側開口絞りの開口を大きく
したときの投射側開口絞り面での光強度分布の例を示す
図
【図８】同実施形態における光源側開口絞りの大きさと
コントラストとの関係についてのシミュレーション結果
を示す図
【図９】同実施形態における光源側開口絞りの大きさ光
の利用率との関係についてのシミュレーション結果を示
す図
【図１０】同実施形態で用いる光源側開口絞りおよび投
射側開口絞りの具体的な形状の例を示す図
【図１１】本発明の他の実施形態で用いる投射側遮光板
の具体的な形状の例を示す図
【図１２】本発明の好ましい実施形態に係る空間光変調
素子による回折光の様子を模式的に示す図。
【図１３】同実施形態に係る空間光変調素子による回折
光のファーフィールドでの振幅分布の例を示す図
【図１４】本発明の条件を満たさない空間光変調素子に
よる回折光のファーフィールドでの振幅分布の例を示す
図
【図１５】画素での光の位相または振幅の変調の様子の
第１の例を示す図
【図１６】画素での光の位相または振幅の変調の様子の
第２の例を示す図
【図１７】画素での光の位相または振幅の変調の様子の
第３の例を示す図
【図１８】同実施形態に係る空間光変調素子の画素の構
成を示す断面図と平面図および画素を透過した光の複素
振幅を示す図
【図１９】同実施形態に係る空間光変調素子を図１の投
射型表示装置に用いた場合のコントラストの計算結果を
示す図
【図２０】回折型空間光変調素子を用いた投射型表示装
置の暗視野投射型の光学系の構成を示す図
【符号の説明】
１１…光源 １２…反射鏡 １３…光源側開口絞り（光源側光束制限素子） １４…コリメートレンズ １５…回折型空間光変調素子 １６…集光レンズ １７…投射側開口絞り（投射側光束制限素子） １８…投射レンズ １９…スクリーン ２１…第１の基板 ２２…櫛形透明電極 ２３…第２の基板 ２４…共通透明電極 ２５…液晶層 ２６，２７…透明配向層 ２８…データ線 ２９…走査線 ３０…ＴＦＴ ３１…画素 ３２…キャパシタ ３３，３４…櫛形透明電極 ３５…液晶分子のモデル ３９…画素の有効開口 ４０…光ビーム ４１…空間光変調素子 ４２…０次回折光 ４３…＋１次回折光 ４４…−１次回折光 ５１…スクリーン４５上の＋１次回折光振幅分布 ５２…スクリーン４５上の−１次回折光振幅分布 １０１…光源 １０２…コンデンサレンズ １０３…光源側開口絞り（光源側光束制限素子） １０４…コリメートレンズ １０５…回折型空間光変調素子 １０６…投射レンズ １０７…投射側遮光板（投射側光束制限素子） １０９…スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−5979（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−138469（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232429（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−323305（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−328722（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−11281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−21001（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03B 21/00 - 21/30 G02F 1/13 G02F 1/1335 - 1/13363 G02B 27/18

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明光を出射する光源と、複数の画素を
    有し、前記光源から出射された照明光を入射し、該入射
    光に対して各画素内で所定方向に周期的に複素振幅変調
    を行う空間光変調素子と、前記空間光変調素子の近傍に
    配置され、該空間光変調素子からの出射光を集光する集
    光レンズと、前記集光レンズからの光をスクリーン上に
    投射する投射レンズと、前記集光レンズの焦点近傍に配
    置され、前記集光レンズから前記投射レンズに至る光の
    光束を制限する光束制限素子とを備える投射型表示装置
    におけるパラメータの設定方法であって、 前記パラメータとして、 前記空間光変調素子における前
    記複素振幅変調の空間的周期をｐ、前記入射光の中心波
    長をλ、前記集光レンズから見た前記光束制限素子の制
    限側端縁の見込み角の半角値であって前記所定の方向に
    沿った面に含まれる方向の角度をθasx とするとき、 ０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６ なる条件を満たすように前記ｐ、λ及びθasx を設定す
    ることを特徴とする投射型表示装置におけるパラメータ
    の設定方法。
  2. 【請求項２】 照明光を出射する光源と、複数の画素を
    有し、前記光源から出射された照明光を入射し、該入射
    光に対して各画素内で所定方向に周期的に複素振幅変調
    を行う空間光変調素子と、前記空間光変調素子からの出
    射光をスクリーン上に投射する投射レンズと、前記投射
    レンズの焦点近傍に配置され、前記投射レンズから前記
    スクリーンに至る光の光束を制限する光束制限素子とを
    備える投射型表示装置におけるパラメータの設定方法で
    あって、 前記パラメータとして、 前記空間光変調素子における前
    記複素振幅変調の空間的周期をｐ、前記入射光の中心波
    長をλ、前記投射レンズから見た前記光束制限素子の制
    限側端縁の見込み角の半角値であって前記所定の方向に
    沿った方向の角度をθasx とするとき、 ０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６ なる条件を満たすようにｐ、λ及びθasx を設定するこ
    とを特徴とする投射型表示装置におけるパラメータの設
    定方法。
  3. 【請求項３】 照明光を出射する光源と、複数の画素を
    有し、前記光源から出射された照明光を入射し、該入射
    光に対して各画素内で所定方向に周期的に複素振幅変調
    を行う空間光変調素子と、前記空間光変調素子の近傍に
    配置され、該空間光変調素子からの出射光を集光する集
    光レンズと、前記集光レンズからの光をスクリーン上に
    投射する投射レンズと、前記集光レンズの焦点近傍に配
    置され、前記集光レンズから前記投射レンズに至る光の
    光束を制限する光束制限素子とを備える投射型表示装置
    におけるパラメータの設定方法であって、 前記パラメータとして、 前記空間光変調素子における前
    記複素振幅変調の空間的周期をｐ、前記入射光の中心波
    長をλ、前記集光レンズから見た前記光束制限素子の制
    限側端縁の見込み角の半角値であって前記所定の方向に
    沿った面に含まれる方向の角度をθasx 、前記空間光変
    調素子の各画素の有効開口の前記所定の方向の寸法をＷ
    ｘ、該空間光変調素子に入射する照明光の最大入射角で
    あって該所定の方向に沿った面に含まれる方向の角度を
    θLxとするとき、 ０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６ ０．８＜｛θLx＋arctan（λ／Ｗｘ）｝／θasx ＜１．
    ３ なる条件を満たすように前記ｐ、λ、θasx 、Ｗｘ及び
    θLxを設定することを特徴とする投射型表示装置におけ
    るパラメータの設定方法。
  4. 【請求項４】 照明光を出射する光源と、複数の画素を
    有し、前記光源から出射された照明光を入射し、該入射
    光に対して各画素内で所定方向に周期的に複素振幅変調
    を行う空間光変調素子と、前記空間光変調素子からの出
    射光をスクリーン上に投射する投射レンズと、前記投射
    レンズの焦点近傍に配置され、前記投射レンズから前記
    スクリーンに至る光の光束を制限する光束制限素子とを
    備える投射型表示装置におけるパラメータの設定方法で
    あって、 前記パラメータとして、 前記空間光変調素子における前
    記複素振幅変調の空間的周期をｐ、前記入射光の中心波
    長をλ、前記投射レンズから見た前記光束制限素子の制
    限側端縁の見込み角の半角値であって前記所定の方向に
    沿った方向の角度をθasx 、前記空間光変調素子の各画
    素の有効開口の前記所定の方向の寸法をＷｘ、該空間光
    変調素子に入射する照明光の最大入射角であって該所定
    の方向に沿った面に含まれる方向の角度をθLxとすると
    き、 ０．３５＜θasx ／arcsin（λ／ｐ）＜０．６ ０．８＜｛θLx＋arctan（λ／Ｗｘ）｝／asx ＜１．３ なる条件を満たすように前記ｐ、λ、θasx 、Ｗｘ及び
    θLxを設定することを特徴とする投射型表示装置におけ
    るパラメータの設定方法。
  5. 【請求項５】 前記パラメータとして、さらに前記集光
    レンズから見た前記光束制限素子の制限側端縁の見込み
    角の半角値であって前記所定の方向に直交しかつ該空間
    光変調素子の面に直交する面に含まれる方向の角度をθ
    asy とするとき、 θasx ≦θasy なる条件を満たすように前記θasx 及びθasy を設定す
    ることを特徴とする請求項１または３記載の投射型表示
    装置におけるパラメータの設定方法。
  6. 【請求項６】 前記パラメータとして、さらに前記投射
    レンズから見た前記光束制限素子の制限側端縁の見込み
    角の半角値であって前記所定の方向に直交しかつ該空間
    光変調素子の面に直交する面に含まれる方向の角度をθ
    asy とするとき、 θasx ≦θasy なる条件を満たすように前記θasx 及びθasyを設定す
    ることを特徴とする請求項２または４記載の投射型表示
    装置におけるパラメータの設定方法。
  7. 【請求項７】 前記パラメータとして、さらに前記空間
    光変調素子に入射する照明光の最大入射角であって、前
    記所定の方向に沿った面に含まれる方向の角度をθLx、
    該所定の方向に直交しかつ該空間光変調素子の面に直交
    する面に含まれる方向の角度をθLyとするとき、 θLx≦θLy なる条件を満たすようにθLx及びθLyを設定することを
    特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の投射型表
    示装置におけるパラメータの設定方法。
  8. 【請求項８】 前記パラメータとして、さらに前記空間
    光変調素子の各画素の前記所定の方向に直交する方向の
    寸法をＷｙ、該空間光変調素子に入射する照明光の最大
    入射角であって前記所定の方向に直交しかつ該空間光変
    調素子の面に直交する面に含まれる方向の角度をθLy、
    前記集光レンズから見た前記光束制限素子の制限側端縁
    の見込み角の半角値であって前記所定の方向に対して直
    交しかつ該空間光変調素子の面に直交する面に含まれる
    方向の角度をθasy とするとき、 θLy＋arctan（λ／Ｗｙ）≦θasy なる条件を満たすように前記Ｗｙ、θLy及びθasy を設
    定することを特徴とする請求項１または３記載の投射型
    表示装置におけるパラメータの設定方法。
  9. 【請求項９】 前記パラメータとして、さらに前記空間
    光変調素子の各画素の前記所定の方向に直交する方向の
    寸法をＷｙ、該空間光変調素子に入射する照明光の最大
    入射角であって前記所定の方向に直交しかつ該空間光変
    調素子の面に直交する面に含まれる方向の角度をθLy、
    前記投射レンズから見た前記光束制限素子の制限側端縁
    の見込み角の半角値であって前記所定の方向に対して直
    交しかつ該空間光変調素子の面に直交する面に含まれる
    方向の角度をθasy とするとき、 θLy＋arctan（λ／Ｗｙ）≦θasy なる条件を満たすように前記Ｗｙ、θLy及びθasy を設
    定することを特徴とする請求項２または４記載の投射型
    表示装置におけるパラメータの設定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11194297A (ja) * 1997-12-27 1999-07-21 Canon Inc 投影装置
JP2001326171A (ja) * 2000-05-18 2001-11-22 Canon Inc 照明装置
JP4545297B2 (ja) * 2000-09-01 2010-09-15 大日本印刷株式会社 光学素子およびその製造方法
US6947025B2 (en) * 2001-10-09 2005-09-20 Seiko Epson Corporation Lighting apparatus and projection type display, and driving method therefore
US6577429B1 (en) * 2002-01-15 2003-06-10 Eastman Kodak Company Laser projection display system
US7095568B2 (en) 2003-12-19 2006-08-22 Victor Company Of Japan, Limited Image display apparatus
JP4504037B2 (ja) * 2004-02-02 2010-07-14 大日本印刷株式会社 光学素子
JP4951209B2 (ja) * 2004-03-31 2012-06-13 パナソニック株式会社 色分離装置及び撮像装置
WO2010146590A1 (en) * 2009-06-18 2010-12-23 Xtellus Ltd. Liquid crystal wavelength selective router
US10788742B2 (en) 2016-09-21 2020-09-29 Nec Corporation Display system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3259014A (en) * 1961-06-30 1966-07-05 Bell Telephone Labor Inc Light modulator using a variable spacing diffraction grating
JPS5521001A (en) * 1978-06-20 1980-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Liquid crystal light bulb type projector
US4848879A (en) * 1982-10-09 1989-07-18 Canon Kabushiki Kaisha Light modulating device
JPH04328722A (ja) * 1991-04-30 1992-11-17 Canon Inc 散乱型液晶デバイス
JPH0511281A (ja) * 1991-07-05 1993-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶パネルおよびそれを用いた液晶投写型テレビ
JP3235163B2 (ja) * 1992-02-21 2001-12-04 セイコーエプソン株式会社 液晶表示素子及び液晶表示素子を備えた液晶プロジェクター
JPH05323305A (ja) * 1992-05-21 1993-12-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 表示装置およびそれを用いた液晶投写型テレビ
JP3058378B2 (ja) * 1992-10-27 2000-07-04 松下電器産業株式会社 液晶パネル及びそれを用いた液晶投写型テレビ
JPH085979A (ja) * 1994-06-21 1996-01-12 A G Technol Kk フィルタを備えた投射型表示装置

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