JP4492067B2 - projector - Google Patents

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Description

本発明は、空間光変調装置及びプロジェクタ、特に、液晶型空間光変調装置に関するものである。   The present invention relates to a spatial light modulation device and a projector, and more particularly to a liquid crystal type spatial light modulation device.

画像表示装置として、液晶パネル(液晶表示装置)、CRT表示装置、プラズマディスプレイ装置等のドットマトリックス画像表示装置が多く用いられている。ドットマトリックス画像表示装置は、二次元的に周期的に配列された多数の画素によって画像を表現する。この時、この周期的配列構造に起因する、いわゆるサンプリングノイズが発生し、画質が劣化する(画像がざらついて見える)現象がみられる。そして、画質が劣化する現象を低減する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As an image display device, a dot matrix image display device such as a liquid crystal panel (liquid crystal display device), a CRT display device, or a plasma display device is often used. The dot matrix image display device expresses an image by a large number of pixels arranged two-dimensionally and periodically. At this time, a so-called sampling noise is generated due to the periodic arrangement structure, and a phenomenon in which the image quality is deteriorated (the image looks rough) is observed. And the method of reducing the phenomenon in which an image quality deteriorates is proposed (for example, refer patent document 1).

特開平8−122709号公報JP-A-8-122709

ドットマトリックス画像表示装置においては、画素と画素との間の領域には、不要光を低減するためにブラックマトリックスと呼ばれる遮光部が設けられている。近年、画像表示装置の使用態様として、大画面を比較的近距離から観察する場合が多くなってきている。このため、観察者がブラックマトリックスの像を認識してしまう場合がある。このように、従来のドットマトリックス画像表示装置は、ブラックマトリックスの像のため、スムーズさの少ない画像、又はざらつきを有する画像等のように画質が劣化するという問題点を有している。上述の特許文献1では、ブラックマトリックスの像に起因する画質の劣化を低減することは困難である。   In the dot matrix image display device, a light blocking portion called a black matrix is provided in a region between pixels in order to reduce unnecessary light. In recent years, as a usage mode of an image display device, a large screen is often observed from a relatively short distance. For this reason, the observer may recognize the black matrix image. As described above, the conventional dot matrix image display device has a problem that the image quality is deteriorated due to the black matrix image, such as an image with less smoothness or an image having roughness. In the above-mentioned Patent Document 1, it is difficult to reduce image quality degradation caused by a black matrix image.

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、観察者がブラックマトリックス等の遮光部の像を認識することなく、容易に製造でき、スムーズな画質を得ることができる空間光変調装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a space that allows an observer to easily manufacture and obtain smooth image quality without recognizing an image of a light-shielding portion such as a black matrix. An object is to provide a light modulation device and a projector.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第1の発明は、入射光を画像信号に応じて変調して射出する変調部を有する空間光変調装置であって、変調部は、行列状に配列されている複数の画素部と、複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部とを有し、変調部の射出側に設けられ、変調部からの光を屈折する短冊状の屈折部と、変調部からの光を透過又は反射する平坦面とをさらに有し、屈折部は、短冊状の長手方向に沿って傾斜する傾斜面を有し、屈折面は、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、画素部の投影像を遮光部の投影像上へ導くような屈折面の向きと、屈折面と平坦面とのなす角度と、を有することを特徴とする空間光変調装置を提供できる。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the first invention is a spatial light modulation device having a modulation unit that modulates incident light according to an image signal and emits the light, and the modulation unit is a matrix. A strip having a plurality of pixel portions arranged in a shape and a light shielding portion provided between the plurality of pixel portions, provided on the emission side of the modulation portion, and refracting light from the modulation portion And a flat surface that transmits or reflects light from the modulation unit, the refraction unit has an inclined surface that is inclined along the longitudinal direction of the strip, and the refraction surface is from the refraction unit. A space characterized by having an orientation of a refracting surface that guides a projection image of a pixel portion onto a projection image of a light shielding portion and an angle formed by the refracting surface and a flat surface on a projection surface that is separated by a predetermined distance. An optical modulation device can be provided.

これにより、一の画素部からの光は屈折部に入射する。屈折部に入射した光は、屈折部の屈折面で屈折されて光路を所定方向へ折り曲げられる。このとき、屈折面の向き、及び平坦面と屈折面とのなす角度(以下、「傾斜角度」という。)に応じて、光路が折り曲げられる方向と、その大きさ(屈折角)とを制御できる。本発明では、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、屈折された光が形成する画素部の投影像が、遮光部の投影像上へ導かれるように構成されている。この結果、屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、遮光部の投影像の領域に重畳的に画素部の投影像が形成される。従って、投影面において、観察者が遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。また、屈折面は短冊状の長手方向に沿って傾斜している。このため、屈折面の傾斜角度が微小な場合でも、屈折部の端部では屈折部の高さ(深さ)を十分に得ることができる。この結果、屈折部を容易に製造することができる。   Thereby, the light from one pixel part enters the refracting part. The light incident on the refracting portion is refracted by the refracting surface of the refracting portion and the optical path is bent in a predetermined direction. At this time, the direction in which the optical path is bent and its size (refraction angle) can be controlled according to the direction of the refracting surface and the angle between the flat surface and the refracting surface (hereinafter referred to as “tilt angle”). . In the present invention, the projection image of the pixel portion formed by the refracted light is guided onto the projection image of the light shielding portion on the projection surface that is separated from the refracting portion by a predetermined distance. As a result, a projection image of the pixel portion is formed in a superimposed manner on the projection image region of the light shielding portion on the projection plane that is separated from the refracting portion by a predetermined distance. Therefore, on the projection surface, it is possible to observe a smooth image with a reduced feeling of roughness without the observer recognizing the light shielding portion. The refracting surface is inclined along the longitudinal direction of the strip. For this reason, even when the inclination angle of the refracting surface is small, the height (depth) of the refracting portion can be sufficiently obtained at the end of the refracting portion. As a result, the refracting part can be easily manufactured.

また、本発明の好ましい態様によれば、屈折部は、短冊状の長手方向に沿って第1の方向へ傾斜する第1の傾斜面と、第1の方向とは反対の第2の方向へ傾斜する第2の傾斜面とを有することが望ましい。これにより、画素部の投影像を第1の方向と第2の方向との2方向へ形成することができる。   Further, according to a preferred aspect of the present invention, the refracting portion is in a first inclined surface that is inclined in the first direction along the strip-shaped longitudinal direction, and in a second direction opposite to the first direction. It is desirable to have an inclined second inclined surface. Thereby, the projected image of the pixel portion can be formed in two directions, the first direction and the second direction.

また、本発明の好ましい態様によれば、第1の傾斜面と第2の傾斜面とを有する屈折部を、略直交する方向に2つ設けることが望ましい。これにより、画素部の投影像を略直交する2方向に沿って形成することができる。   Moreover, according to a preferable aspect of the present invention, it is desirable to provide two refracting portions each having a first inclined surface and a second inclined surface in a substantially orthogonal direction. Thereby, the projection image of a pixel part can be formed along two directions substantially orthogonal.

また、本発明の好ましい態様によれば、変調部へ入射光を供給する照明光学系の開口数と、変調部からの変調された射出光が入射する投写光学系の開口数とにより定まる単位面積において、平坦面の面積と屈折面の面積との比は、画素部の前記投影像の光強度に比例することが望ましい。これにより、空間光変調装置の単位面積内の領域から射出した光は、すべて投写光学系により投写される。そして、単位面積内において、平坦面の面積と屈折面の面積との比率を制御することで、平坦面を透過又は反射する光量と屈折面で屈折される光量とを所望の値に設定することができる。これにより、投影面において、ブラックマトリックス等の遮光部の像を認識することなく、かつ均一な明るさの投写像を得ることができる。   According to a preferred aspect of the present invention, the unit area determined by the numerical aperture of the illumination optical system that supplies incident light to the modulation unit and the numerical aperture of the projection optical system that receives the modulated emission light from the modulation unit The ratio of the area of the flat surface to the area of the refracting surface is preferably proportional to the light intensity of the projected image of the pixel portion. Thereby, all the light emitted from the area within the unit area of the spatial light modulator is projected by the projection optical system. Then, by controlling the ratio of the area of the flat surface and the area of the refracting surface within the unit area, the amount of light transmitted or reflected through the flat surface and the amount of light refracted by the refracting surface is set to a desired value. Can do. Thereby, a projection image with uniform brightness can be obtained without recognizing an image of a light shielding part such as a black matrix on the projection surface.

また、第2の発明によれば、光を供給する光源と、上述の空間光変調装置と、空間光変調装置からの光を投写するための投写光学系と、を有することを特徴とするプロジェクタを提供できる。これにより、スクリーンに投写された画像において、遮光部の投写像の領域に重畳的に画素部の投写像が形成される。従って、スクリーンにおいて、観察者が遮光部の像を認識することなく、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。   According to a second aspect of the invention, the projector includes: a light source that supplies light; the spatial light modulation device described above; and a projection optical system that projects light from the spatial light modulation device. Can provide. Thereby, in the image projected on the screen, the projection image of the pixel portion is formed so as to be superimposed on the region of the projection image of the light shielding portion. Therefore, on the screen, it is possible to observe a smooth image with a reduced feeling of roughness without the observer recognizing the image of the light shielding portion.

以下に、本発明に係る空間光変調装置及びプロジェクタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。   Embodiments of a spatial light modulation device and a projector according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this Example.

(プロジェクタ全体説明)
初めに図1を参照して、本発明の実施例1に係るプロジェクタの概略構成を説明する。次に、図2以降を参照して、本実施例の特徴的な構成を説明する。まず、図1において、光源部である超高圧水銀ランプ101は、第1色光である赤色光(以下、「R光」という。)、第2色光である緑色光(以下、「G光」という。)、及び第3色光である青色光(以下、「B光」という。)を含む光を供給する。インテグレータ104は、超高圧水銀ランプ101からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子105にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばs偏光光に変換される。s偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するR光透過ダイクロイックミラー106Rに入射する。以下、R光について説明する。R光透過ダイクロイックミラー106Rは、R光を透過し、G光、B光を反射する。R光透過ダイクロイックミラー106Rを透過したR光は、反射ミラー107に入射する。反射ミラー107は、R光の光路を90度折り曲げる。光路を折り曲げられたR光は、第1色光であるR光を画像信号に応じて変調する第1色光用空間光変調装置110Rに入射する。第1色光用空間光変調装置110Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第1色光用空間光変調装置110Rに入射するR光は、s偏光光のままの状態である。
(Explanation of the entire projector)
First, a schematic configuration of a projector according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. Next, a characteristic configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, in FIG. 1, an ultra-high pressure mercury lamp 101 as a light source unit includes red light (hereinafter referred to as “R light”) as first color light and green light (hereinafter referred to as “G light”) as second color light. And blue light (hereinafter referred to as “B light”) which is the third color light. The integrator 104 uniformizes the illuminance distribution of the light from the ultrahigh pressure mercury lamp 101. The light whose illuminance distribution is made uniform is converted into polarized light having a specific vibration direction, for example, s-polarized light by the polarization conversion element 105. The light converted into the s-polarized light is incident on the R light transmitting dichroic mirror 106R constituting the color separation optical system. Hereinafter, the R light will be described. The R light transmitting dichroic mirror 106R transmits R light and reflects G light and B light. The R light transmitted through the R light transmitting dichroic mirror 106R is incident on the reflection mirror 107. The reflection mirror 107 bends the optical path of the R light by 90 degrees. The R light whose optical path is bent enters the spatial light modulator for first color light 110R that modulates the R light as the first color light according to the image signal. The spatial light modulator for first color light 110R is a transmissive liquid crystal display device that modulates R light according to an image signal. Since the polarization direction of the light does not change even if it passes through the dichroic mirror, the R light incident on the first color light spatial light modulator 110R remains as s-polarized light.

第1色光用空間光変調装置110Rは、λ/2位相差板123R、ガラス板124R、第1偏光板121R、液晶パネル120R、及び第2偏光板122Rを有する。液晶パネル120Rの詳細な構成については後述する。λ/2位相差板123R及び第1偏光板121Rは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板124Rに接する状態で配置される。これにより、第1偏光板121R及びλ/2位相差板123Rが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図1において、第2偏光板122Rは独立して設けられているが、液晶パネル120Rの射出面や、クロスダイクロイックプリズム112の入射面に接する状態で配置しても良い。   The first color light spatial light modulator 110R includes a λ / 2 phase difference plate 123R, a glass plate 124R, a first polarizing plate 121R, a liquid crystal panel 120R, and a second polarizing plate 122R. The detailed configuration of the liquid crystal panel 120R will be described later. The λ / 2 phase difference plate 123R and the first polarizing plate 121R are arranged in contact with a light-transmitting glass plate 124R that does not change the polarization direction. Thereby, the problem that the first polarizing plate 121R and the λ / 2 phase difference plate 123R are distorted by heat generation can be avoided. In FIG. 1, the second polarizing plate 122R is provided independently. However, the second polarizing plate 122R may be disposed in contact with the exit surface of the liquid crystal panel 120R or the entrance surface of the cross dichroic prism 112.

第1色光用空間光変調装置110Rに入射したs偏光光は、λ/2位相差板123Rによりp偏光光に変換される。p偏光光に変換されたR光は、ガラス板124R及び第1偏光板121Rをそのまま透過し、液晶パネル120Rに入射する。液晶パネル120Rに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調により、R光がs偏光光に変換される。液晶パネル120Rの変調により、s偏光光に変換されたR光が、第2偏光板122Rから射出される。このようにして、第1色光用空間光変調装置110Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。   The s-polarized light incident on the first color light spatial light modulator 110R is converted into p-polarized light by the λ / 2 phase difference plate 123R. The R light converted into p-polarized light passes through the glass plate 124R and the first polarizing plate 121R as it is and enters the liquid crystal panel 120R. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel 120R is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The R light converted into s-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120R is emitted from the second polarizing plate 122R. In this way, the R light modulated by the first color light spatial light modulator 110R is incident on the cross dichroic prism 112 which is a color synthesis optical system.

次に、G光について説明する。R光透過ダイクロイックミラー106Rで反射された、G光とB光とは光路を90度折り曲げられる。光路を折り曲げられたG光とB光とは、B光透過ダイクロイックミラー106Gに入射する。B光透過ダイクロイックミラー106Gは、G光を反射し、B光を透過する。B光透過ダイクロイックミラー106Gで反射されたG光は、第2色光であるG光を画像信号に応じて変調する第2色光用空間光変調装置110Gに入射する。第2色光用空間光変調装置110GはG光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第2色光用空間光変調装置110Gは、液晶パネル120G、第1偏光板121G及び第2偏光板122Gを有する。液晶パネル120Gの詳細に関しては後述する。   Next, the G light will be described. The light paths of the G light and the B light reflected by the R light transmitting dichroic mirror 106R are bent by 90 degrees. The G light and the B light whose optical paths are bent enter the B light transmitting dichroic mirror 106G. The B light transmitting dichroic mirror 106G reflects the G light and transmits the B light. The G light reflected by the B light transmitting dichroic mirror 106G is incident on the second color light spatial light modulator 110G that modulates the G light, which is the second color light, according to the image signal. The spatial light modulator for second color light 110G is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal. The second color light spatial light modulator 110G includes a liquid crystal panel 120G, a first polarizing plate 121G, and a second polarizing plate 122G. Details of the liquid crystal panel 120G will be described later.

第2色光用空間光変調装置110Gに入射するG光は、s偏光光に変換されている。第2色光用空間光変調装置110Gに入射したs偏光光は、第1偏光板121Gをそのまま透過し、液晶パネル120Gに入射する。液晶パネル120Gに入射したs偏光光は、画像信号に応じた変調により、G光がp偏光光に変換される。液晶パネル120Gの変調により、p偏光光に変換されたG光が、第2偏光板122Gから射出される。このようにして、第2色光用空間光変調装置110Gで変調されたG光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。   The G light incident on the second color light spatial light modulator 110G is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the second color light spatial light modulator 110G passes through the first polarizing plate 121G as it is and enters the liquid crystal panel 120G. The s-polarized light incident on the liquid crystal panel 120G is converted into p-polarized light by modulation according to the image signal. The G light converted into p-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120G is emitted from the second polarizing plate 122G. Thus, the G light modulated by the second color light spatial light modulator 110G enters the cross dichroic prism 112, which is a color synthesis optical system.

次に、B光について説明する。B光透過ダイクロイックミラー106Gを透過したB光は、2枚のリレーレンズ108と、2枚の反射ミラー107とを経由して、第3色光であるB光を画像信号に応じて変調する第3色光用空間光変調装置110Bに入射する。第3色光用空間光変調装置110Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。   Next, the B light will be described. The B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 106G passes through the two relay lenses 108 and the two reflection mirrors 107, and the third light that modulates the B light as the third color light in accordance with the image signal. The light enters the color light spatial light modulator 110B. The spatial light modulator for third color light 110B is a transmissive liquid crystal display device that modulates B light according to an image signal.

なお、B光にリレーレンズ108を経由させるのは、B光の光路の長さがR光及びG光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ108を用いることにより、B光透過ダイクロイックミラー106Gを透過したB光を、そのまま第3色光用空間光変調装置110Bに導くことができる。第3色光用空間光変調装置110Bは、λ/2位相差板123B、ガラス板124B、第1偏光板121B、液晶パネル120B、及び第2偏光板122Bを有する。なお、第3色光用空間光変調装置110Bの構成は、上述した第1色光用空間光変調装置110Rの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。   The reason why the B light passes through the relay lens 108 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 108, it is possible to guide the B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 106G directly to the third color light spatial light modulator 110B. The spatial light modulator for third color light 110B includes a λ / 2 phase difference plate 123B, a glass plate 124B, a first polarizing plate 121B, a liquid crystal panel 120B, and a second polarizing plate 122B. Note that the configuration of the spatial light modulation device 110B for the third color light is the same as the configuration of the spatial light modulation device 110R for the first color light described above, and thus detailed description thereof is omitted.

第3色光用空間光変調装置110Bに入射するB光は、s偏光光に変換されている。第3色光用空間光変調装置110Bに入射したs偏光光は、λ/2位相差板123Bによりp偏光光に変換される。p偏光光に変換されたB光は、ガラス板124B及び第1偏光板121Bをそのまま透過し、液晶パネル120Bに入射する。液晶パネル120Bに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調により、B光がs偏光光に変換される。液晶パネル120Bの変調により、s偏光光に変換されたB光が、第2偏光板122Bから射出される。第3色光用空間光変調装置110Bで変調されたB光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。このように、色分離光学系を構成するR光透過ダイクロイックミラー106RとB光透過ダイクロイックミラー106Gとは、超高圧水銀ランプ101から供給される光を、第1色光であるR光と、第2色光であるG光と、第3色光であるB光とに分離する。   The B light incident on the spatial light modulator for third color light 110B is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the third color light spatial light modulator 110B is converted into p-polarized light by the λ / 2 phase difference plate 123B. The B light converted into p-polarized light passes through the glass plate 124B and the first polarizing plate 121B as it is, and enters the liquid crystal panel 120B. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel 120B is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The B light converted into the s-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120B is emitted from the second polarizing plate 122B. The B light modulated by the third color light spatial light modulator 110B is incident on the cross dichroic prism 112 which is a color synthesis optical system. As described above, the R light transmissive dichroic mirror 106R and the B light transmissive dichroic mirror 106G constituting the color separation optical system convert the light supplied from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 to the R light that is the first color light and the second light. The light is separated into G light, which is colored light, and B light, which is third color light.

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112は、2つのダイクロイック膜112a、112bをX字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜112aは、B光を反射し、R光、G光を透過する。ダイクロイック膜112bは、R光を反射し、B光、G光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム112は、第1色光用空間光変調装置110R、第2色光用空間光変調装置110G、及び第3色光用空間光変調装置110Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写レンズ114は、クロスダイクロイックプリズム112で合成された光をスクリーン116に投写する。これにより、スクリーン116上でフルカラー画像を得ることができる。   The cross dichroic prism 112, which is a color synthesis optical system, is configured by arranging two dichroic films 112a and 112b perpendicularly to an X shape. The dichroic film 112a reflects B light and transmits R light and G light. The dichroic film 112b reflects R light and transmits B light and G light. As described above, the cross dichroic prism 112 has the R light and G light modulated by the first color light spatial light modulation device 110R, the second color light spatial light modulation device 110G, and the third color light spatial light modulation device 110B, respectively. And B light. The projection lens 114 projects the light combined by the cross dichroic prism 112 onto the screen 116. Thereby, a full color image can be obtained on the screen 116.

なお、上述のように、第1色光用空間光変調装置110R及び第3色光用空間光変調装置110Bからクロスダイクロイックプリズム112に入射される光は、s偏光光となるように設定される。また、第2色光用空間光変調装置110Gからクロスダイクロイックプリズム112に入射される光は、p偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム112に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム112において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜112a、112bは、通常、s偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜112a、112bで反射されるR光及びB光をs偏光光とし、ダイクロイック膜112a、112bを透過するG光をp偏光光としている。   As described above, the light incident on the cross dichroic prism 112 from the first color light spatial light modulator 110R and the third color light spatial light modulator 110B is set to be s-polarized light. The light incident on the cross dichroic prism 112 from the second color light spatial light modulator 110G is set to be p-polarized light. In this way, by changing the polarization direction of the light incident on the cross dichroic prism 112, the light emitted from the spatial light modulators for the respective color lights in the cross dichroic prism 112 can be effectively combined. The dichroic films 112a and 112b are usually excellent in the reflection characteristics of s-polarized light. For this reason, R light and B light reflected by the dichroic films 112a and 112b are s-polarized light, and G light transmitted through the dichroic films 112a and 112b is p-polarized light.

(液晶パネルの構成)
次に、図2を用いて液晶パネルの詳細について説明する。図1で説明したプロジェクタ100では、3つの液晶パネル120R、120G、120Bを備えている。これら3つの液晶パネル120R、120G、120Bは変調する光の波長領域が異なるだけであり、基本的構成は同一である。このため、液晶パネル120Rを代表例にして以後の説明を行う。
(Configuration of LCD panel)
Next, details of the liquid crystal panel will be described with reference to FIG. The projector 100 described with reference to FIG. 1 includes three liquid crystal panels 120R, 120G, and 120B. These three liquid crystal panels 120R, 120G, and 120B differ only in the wavelength region of light to be modulated, and have the same basic configuration. Therefore, the following description will be made with the liquid crystal panel 120R as a representative example.

図2は液晶パネル120Rの斜視断面図である。超高圧水銀ランプ101からのR光は、図2の下側から液晶パネル120Rに入射し、上側からスクリーン116の方向へ射出する。入射側防塵透明プレート201の内側には、透明電極等を有する対向基板202が形成されている。また、射出側には、後述する第1の屈折光学素子210aと第2の屈折光学素子210bとが光学的接着剤により接合されている。第2の屈折光学素子210bの内側にはTFT(薄膜トランジスタ)や透明電極等を有するTFT基板205が形成されている。第1の屈折光学素子210aと第2の屈折光学素子210bとは射出側防塵透明プレートの機能を兼用する。そして、対向基板202とTFT基板205とを対向させて、入射側防塵透明プレート201と屈折光学素子210a、210bとを貼り合わせる。対向基板202とTFT基板205との間には、画像表示のための液晶層204が封入されている。また、液晶層204の入射光側には遮光のためのブラックマトリックス形成層203が設けられている。   FIG. 2 is a perspective sectional view of the liquid crystal panel 120R. The R light from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 is incident on the liquid crystal panel 120R from the lower side of FIG. A counter substrate 202 having a transparent electrode and the like is formed inside the incident side dust-proof transparent plate 201. Further, a first refractive optical element 210a and a second refractive optical element 210b, which will be described later, are bonded to the exit side by an optical adhesive. A TFT substrate 205 having a TFT (thin film transistor), a transparent electrode, and the like is formed inside the second refractive optical element 210b. The first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b also serve as the exit-side dustproof transparent plate. Then, the opposite substrate 202 and the TFT substrate 205 are opposed to each other, and the incident side dust-proof transparent plate 201 and the refractive optical elements 210a and 210b are bonded together. A liquid crystal layer 204 for image display is sealed between the counter substrate 202 and the TFT substrate 205. In addition, a black matrix forming layer 203 is provided on the incident light side of the liquid crystal layer 204 for shielding light.

なお、図1で示した構成では、第1偏光板121R、第2偏光板122Rを、液晶パネル120Rに対して別体に設けている。しかし、これに代えて、入射側防塵透明プレート201と対向基板202との間、屈折光学素子210a、210bとTFT基板205との間などにも偏光板を設けることもできる。さらに、第1と第2の屈折光学素子210a、210bは、第2偏光板122Rに形成すること、又はクロスダイクロイックプリズム112のR光の入射面に形成することの何れでもよい。加えて、第1の屈折光学素子210aと、第2の屈折光学素子210bとは、それぞれ光軸に対して略垂直に設けることが望ましい。   In the configuration shown in FIG. 1, the first polarizing plate 121R and the second polarizing plate 122R are provided separately from the liquid crystal panel 120R. However, instead of this, a polarizing plate may be provided between the incident-side dust-proof transparent plate 201 and the counter substrate 202, between the refractive optical elements 210a and 210b, and the TFT substrate 205, or the like. Further, the first and second refractive optical elements 210a and 210b may be formed on the second polarizing plate 122R or formed on the R light incident surface of the cross dichroic prism 112. In addition, the first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b are preferably provided substantially perpendicular to the optical axis.

(屈折光学素子)
図3−1、3−2は、それぞれ第1の屈折光学素子210a、第2の屈折光学素子210bの斜視構成を示す。図3−1に示すように、第1の屈折光学素子210aは、硝子の平行平板の一方の面に、短冊状の屈折部である第1の傾斜面211と、平坦面212(斜線を付して示す)と、短冊状の屈折部である第2の傾斜面213とが繰り返し交互に形成されている。平坦面212は、平行平板の他方の面214に対して略平行である。
(Refractive optical element)
FIGS. 3A and 3B show perspective configurations of the first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b, respectively. As shown in FIG. 3A, the first refractive optical element 210a includes a first inclined surface 211, which is a strip-shaped refracting portion, and a flat surface 212 (with diagonal lines) on one surface of a parallel plate of glass. And the second inclined surface 213 which is a strip-shaped refracting portion are repeatedly formed alternately. The flat surface 212 is substantially parallel to the other surface 214 of the parallel plate.

第1の傾斜面211は、短冊状の長手方向に沿って第1の方向である−(マイナス)x方向に低くなるように傾斜している。これに対して、第2の傾斜面213は、第1の方向である−x方向とは反対の+(プラス)x方向へ低くなるように傾斜している。第1の傾斜面211と第2の傾斜面213との間に平坦面212が形成されている。図3−1では、繰り返して形成されている屈折光学素子の一部分を拡大して示している。また、第2の屈折光学素子210bは、第1の屈折光学素子210aと同一の構成である。第2の屈折光学素子210bは、図3−2に示すように、第1の屈折光学素子210aに対して略直交する方向に設けられている。   The first inclined surface 211 is inclined so as to decrease in the − (minus) x direction, which is the first direction, along the longitudinal direction of the strip. On the other hand, the second inclined surface 213 is inclined so as to be lowered in the + (plus) x direction opposite to the −x direction which is the first direction. A flat surface 212 is formed between the first inclined surface 211 and the second inclined surface 213. FIG. 3A shows an enlarged part of a refractive optical element that is repeatedly formed. The second refractive optical element 210b has the same configuration as the first refractive optical element 210a. As shown in FIG. 3-2, the second refractive optical element 210b is provided in a direction substantially orthogonal to the first refractive optical element 210a.

図4−1は、第1の屈折光学素子210aを上面から見た構成を示す。第1の傾斜面211(右下がりの斜線を付す)と、平坦面212と、第2の傾斜面213(左下がりの斜線を付す)と、平坦面212とが、この順番で繰り返し形成されている。図4−2、4−3、4−4は、それぞれ第1の傾斜面211、第2の傾斜面213、平坦面212の断面構成を示す。図4−2、4−3から明らかなように、第1の傾斜面211が傾斜する第1の方向(−x方向)と、第2の傾斜面213が傾斜する第2の方向(+x方向)とは反対の方向である。第1の屈折光学素子210aの断面構成は、図4−5に示すように、第1の傾斜面211と第2の傾斜面213と平坦面212とを合わせたものとなる。また、第1の傾斜面211の長手方向の長さと、第2の傾斜面213の長手方向の長さとは、液晶パネル120Rの一辺の長さと略等しいことが望ましい。   FIG. 4A shows a configuration of the first refractive optical element 210a as viewed from above. A first inclined surface 211 (with a right-down oblique line), a flat surface 212, a second inclined surface 213 (with a left-down oblique line), and a flat surface 212 are repeatedly formed in this order. Yes. FIGS. 4-2, 4-3, and 4-4 show cross-sectional configurations of the first inclined surface 211, the second inclined surface 213, and the flat surface 212, respectively. As is clear from FIGS. 4-2 and 4-3, the first direction (−x direction) in which the first inclined surface 211 is inclined and the second direction (+ x direction) in which the second inclined surface 213 is inclined. ) Is the opposite direction. The cross-sectional configuration of the first refractive optical element 210a is a combination of the first inclined surface 211, the second inclined surface 213, and the flat surface 212, as shown in FIG. 4-5. Further, it is desirable that the length in the longitudinal direction of the first inclined surface 211 and the length in the longitudinal direction of the second inclined surface 213 are substantially equal to the length of one side of the liquid crystal panel 120R.

(画素部に対応する開口部の構成)
図5は、ブラックマトリックス形成層203の平面図である。遮光部であるブラックマトリックス部220は、超高圧水銀ランプ101から入射したR光を遮光することにより、スクリーン116側へ射出しない。ブラックマトリックス部220は、所定幅W1、W2を有し、直交する方向に格子状に形成されている。また、ブラックマトリックス部220に囲まれている矩形状の領域は開口部230を形成する。開口部230は、超高圧水銀ランプ101からのR光を通過させる。開口部230を透過するR光は、図2に示したように対向基板202と、液晶層204と、TFT基板205とを透過する。そして、R光は画像信号に応じて液晶層204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部を形成するのは、開口部230と、液晶層204と、TFT基板205とを透過して変調を受けた光である。この光は、開口部230を透過する光であるので、開口部230の位置、大きさと、画素部の位置、大きさとはそれぞれ対応している。また、帯状のブラックマトリックス部220の中心線CLを一点鎖線で示す。以下、説明の便宜のため、中心線CLで囲まれた図中太線で示す領域を周期領域240という。図からも明らかなように、隣接する周期領域240は、隙間なく周期的に繰り返して配列している。
(Configuration of the opening corresponding to the pixel portion)
FIG. 5 is a plan view of the black matrix forming layer 203. The black matrix portion 220 which is a light shielding portion shields the R light incident from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 so as not to be emitted to the screen 116 side. The black matrix portion 220 has predetermined widths W1 and W2, and is formed in a lattice shape in the orthogonal direction. A rectangular region surrounded by the black matrix portion 220 forms an opening 230. The opening 230 allows the R light from the extra-high pressure mercury lamp 101 to pass through. The R light transmitted through the opening 230 passes through the counter substrate 202, the liquid crystal layer 204, and the TFT substrate 205 as shown in FIG. The polarization component of the R light is modulated in the liquid crystal layer 204 in accordance with the image signal. In this way, the pixel portion in the projected image is formed by the light that has been modulated by being transmitted through the opening 230, the liquid crystal layer 204, and the TFT substrate 205. Since this light is light transmitted through the opening 230, the position and size of the opening 230 correspond to the position and size of the pixel portion, respectively. Further, the center line CL of the belt-like black matrix portion 220 is indicated by a one-dot chain line. Hereinafter, for convenience of description, a region indicated by a thick line surrounded by the center line CL is referred to as a periodic region 240. As is apparent from the figure, the adjacent periodic regions 240 are periodically and repeatedly arranged without gaps.

(開口部の投写像)
図6は、従来技術のプロジェクタによりスクリーン116に投写された画像を拡大して示すものである。帯状のブラックマトリックス部像220Pに囲まれて開口部像230Pが投写されている。また、周期領域240に対応して、図6において太線で囲まれている周期領域像240Pが投写される。さらに、中心線像CLPどうしが交わる位置を交点CPとする。なお、本実施形態を含めて以下全ての実施形態の説明において、投写レンズ114によりスクリーン116に投写された像を用いて説明する。ここで、第1光用空間光変調装置110R自体を取り出して考えた場合は、投写レンズ114は介在しない。この場合は、屈折部である第1の傾斜面211から所定距離だけ離れた仮想的な投影面に投影された投影像として扱うことができる。プロジェクタ100による投写像と、第1色光用空間光変調装置110R単体による投影像とは、像倍率が異なるだけで実質的に同一のものである。このため、以下、スクリーン116に投写された投写像を例に説明を行う。
(Projected image of aperture)
FIG. 6 is an enlarged view of an image projected on the screen 116 by a projector according to the prior art. An aperture image 230P is projected by being surrounded by a belt-like black matrix image 220P. Further, corresponding to the periodic region 240, a periodic region image 240P surrounded by a thick line in FIG. 6 is projected. Further, a position where the center line images CLP intersect is defined as an intersection CP. In the following description of all embodiments including the present embodiment, description will be made using an image projected on the screen 116 by the projection lens 114. Here, when the first spatial light modulator for light 110R itself is taken out and considered, the projection lens 114 is not interposed. In this case, it can be handled as a projection image projected on a virtual projection plane that is a predetermined distance away from the first inclined surface 211 that is a refraction part. The projected image by the projector 100 and the projected image by the first spatial light modulator for the first color light 110R are substantially the same with only the image magnification being different. For this reason, hereinafter, a description will be given by taking a projected image projected on the screen 116 as an example.

(傾斜面と開口部との位置関係)
図7は、ブラックマトリックス形成層203と、屈折部である第1の傾斜面211との関係を示す断面図である。ここで、理解を容易にするため、ブラックマトリックス形成層203と、第1の傾斜面211とを除く他の構成部の図示を省略する。一の画素部に対応する開口部230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、第1の傾斜面211と平坦面212と第2の傾斜面213とが繰り返し形成されている領域のうち、少なくとも一部の第1の傾斜面211に入射する。
(Positional relationship between inclined surface and opening)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the relationship between the black matrix forming layer 203 and the first inclined surface 211 that is a refracting portion. Here, in order to facilitate understanding, the illustration of the other components excluding the black matrix forming layer 203 and the first inclined surface 211 is omitted. The R light transmitted through the opening 230 corresponding to one pixel portion travels as a conical divergent light. The R light is incident on at least a part of the first inclined surface 211 in a region where the first inclined surface 211, the flat surface 212, and the second inclined surface 213 are repeatedly formed.

(傾斜角度と屈折量)
次に、上記構成により、液晶層204を透過した光が、屈折される角度量について図8を参照して説明する。図8は、第1の屈折光学素子210aのうち第1の傾斜面211近傍を拡大して示す図である。第1の屈折光学素子210aとスクリーン116との間の媒質(例えば空気)は屈折率n1、屈折光学素子210aを構成する部材、例えば硝子は屈折率n2を有する場合を考える。また、第1の傾斜面211は、平坦面212に平行な面212a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。また、図8においては、第1の傾斜面211とスクリーン116とのみを示し、クロスダイクロイックプリズム112、投写レンズ114の図示を省略する。
(Inclination angle and amount of refraction)
Next, the amount of angle by which the light transmitted through the liquid crystal layer 204 is refracted with the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged view showing the vicinity of the first inclined surface 211 in the first refractive optical element 210a. Consider a case where a medium (for example, air) between the first refractive optical element 210a and the screen 116 has a refractive index n1, and a member constituting the refractive optical element 210a, for example, a glass has a refractive index n2. The first inclined surface 211 is formed so as to have an angle θ with respect to a surface 212 a parallel to the flat surface 212. Hereinafter, the angle θ is referred to as an inclination angle. In FIG. 8, only the first inclined surface 211 and the screen 116 are shown, and the illustration of the cross dichroic prism 112 and the projection lens 114 is omitted.

簡単のため、液晶層204からの光のうち平行光について説明する。平坦面212に入射する光線は、平坦面212に対して垂直に入射する。このため、平坦面212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116上に投写像を形成する。これに対して、第1の傾斜面211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は第1の傾斜面211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。
For simplicity, parallel light out of the light from the liquid crystal layer 204 will be described. Light rays incident on the flat surface 212 are incident perpendicular to the flat surface 212. For this reason, without being refracted by the flat surface 212, it proceeds straight as it is to form a projected image on the screen 116. On the other hand, the light incident on the first inclined surface 211 is refracted so as to satisfy the following conditional expression.
n1 × sin β = n2 × sin α
Here, the angle α is an incident angle based on the normal line N of the first inclined surface 211, and the angle β is an emission angle.

また、第1の傾斜面211と距離Lだけ離れたスクリーン116において、直進した光の位置と屈折された光の位置と距離Sは、次式で表される。
S=L×Δβ
Δβ=β−α
このように、第1の傾斜面211の傾斜角度θを制御することで、スクリーン116における液晶層204を透過した開口部像の移動量である距離Sを任意に設定することができる。さらに、図8から明らかなように、光線LL2が屈折される方向は第1の傾斜面211の傾斜する向きに依存している。換言すると、液晶層204の開口部に対して第1の傾斜面211の向きを制御することで、スクリーン116において開口部像を形成する方向を任意に設定できる。
Further, on the screen 116 that is separated from the first inclined surface 211 by a distance L, the position of the light that travels straight, the position of the refracted light, and the distance S are expressed as follows.
S = L × Δβ
Δβ = β-α
In this way, by controlling the inclination angle θ of the first inclined surface 211, the distance S, which is the amount of movement of the aperture image transmitted through the liquid crystal layer 204 on the screen 116, can be arbitrarily set. Further, as apparent from FIG. 8, the direction in which the light beam LL2 is refracted depends on the direction in which the first inclined surface 211 is inclined. In other words, by controlling the direction of the first inclined surface 211 with respect to the opening of the liquid crystal layer 204, the direction in which the opening image is formed on the screen 116 can be arbitrarily set.

(投写像の内容)
上述した第1の傾斜面211によりスクリーン116に投写されるR光による投写像について図9を参照して説明する。図9は、スクリーン116における一つの周期領域像240Pを示す。屈折光学素子210aの平坦面212に略垂直入射した光は、平坦面212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116で、周期領域像240Pの中央部に開口部像(直接透過像)230Pを形成する。
(Contents of the projected image)
A projected image by the R light projected onto the screen 116 by the first inclined surface 211 will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows one periodic region image 240 </ b> P on the screen 116. The light that is substantially perpendicularly incident on the flat surface 212 of the refractive optical element 210a travels straight without being refracted by the flat surface 212. The straightly traveling light forms an opening image (direct transmission image) 230P at the center of the periodic region image 240P on the screen 116.

次に、屈折光学素子210aの第1の傾斜面211に入射した光を考える。第1の傾斜面211に入射した光は、第1の傾斜面211の向き、傾斜角度θ、面積にそれぞれ対応した屈折方向、屈折量、屈折光量でもって屈折作用を受ける。第1の傾斜面211の長手に沿った方向(x軸方向)とブラックマトリックス形成層203の中心線CLの方向が略平行となるように構成されている。このため、例えば、第1の傾斜面211又は第2の傾斜面213で屈折された光は、図9で示すように、開口部像(直接透過像)230Pから矢印方向に上述した距離SAだけ離れた位置に開口部像230Paを形成する。なお、以下全ての説明において簡単のために、投写レンズ114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。また、観察者は常に光源部である超高圧水銀ランプ101を見る方向から観察するものとする。例えば、スクリーン116に投写された画像も、スクリーン116の背面側から超高圧水銀ランプ101を見る方向(向かってくる光を見る方向)から観察するものとする。   Next, consider the light incident on the first inclined surface 211 of the refractive optical element 210a. The light incident on the first inclined surface 211 is refracted by the refraction direction, the amount of refraction, and the amount of refracted light corresponding to the direction of the first inclined surface 211, the inclination angle θ, and the area. A direction along the length of the first inclined surface 211 (x-axis direction) and the direction of the center line CL of the black matrix forming layer 203 are configured to be substantially parallel. Therefore, for example, the light refracted by the first inclined surface 211 or the second inclined surface 213 is only the distance SA described above in the direction of the arrow from the opening image (direct transmission image) 230P as shown in FIG. An opening image 230Pa is formed at a distant position. In the following description, for the sake of simplicity, it is assumed that there is no up / down / left / right reversal of the image due to the image forming action of the projection lens 114. Further, it is assumed that the observer always observes from the direction of viewing the ultrahigh pressure mercury lamp 101 that is the light source unit. For example, it is assumed that the image projected on the screen 116 is also observed from the back side of the screen 116 from the direction of viewing the ultra high pressure mercury lamp 101 (the direction of viewing the incoming light).

同様に、第1の屈折光学素子210aに対して略直交するように図10−1で示す第2の屈折光学素子210bで屈折された光を考える。第2の屈折光学素子210bで屈折された光は、図10−2で示すようにy軸方向に開口部像230Pから距離SBだけ離れた位置に開口部像230Pbを形成する。そして、第1の屈折光学素子210aと第2の屈折光学素子210bとを略直交させて組み合わせて設けると、図11に示すように、開口部像(直接透過像)230Pは、第1の屈折光学素子210aによりx軸方向に屈折され、さらに第2の屈折光学素子210bによりy軸方向に屈折される。これにより、画素部の投影像を略直交する2方向に沿って形成することができる。   Similarly, consider light refracted by the second refractive optical element 210b shown in FIG. 10-1 so as to be substantially orthogonal to the first refractive optical element 210a. The light refracted by the second refractive optical element 210b forms an opening image 230Pb at a position away from the opening image 230P in the y-axis direction by a distance SB as shown in FIG. 10-2. When the first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b are provided so as to be substantially orthogonal to each other, as shown in FIG. 11, the opening portion image (direct transmission image) 230P becomes the first refractive light. The light is refracted in the x-axis direction by the optical element 210a, and further refracted in the y-axis direction by the second refractive optical element 210b. Thereby, the projection image of a pixel part can be formed along two directions substantially orthogonal.

(単位面積における傾斜面の面積比)
次に、単位面積における傾斜面の面積比について説明する。まず、単位面積について説明する。図12は、単位面積aφを説明するための超高圧水銀ランプ101からスクリーン116までの光路を示す。なお、図12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101とインテグレータ104、及び投写系PLを構成する投写レンズ114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114は、両凸形状の単レンズとして示している。このため、図12において、投写レンズ114と投写系PLとは一致している。
(Area ratio of inclined surface in unit area)
Next, the area ratio of the inclined surface in the unit area will be described. First, the unit area will be described. FIG. 12 shows an optical path from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 to the screen 116 for explaining the unit area aφ. In FIG. 12, for the sake of simplicity of explanation, only the ultrahigh pressure mercury lamp 101 and the integrator 104 that constitute the illumination system ILL and the projection lens 114 that constitutes the projection system PL are shown as optical systems, and other color separations are shown. Illustration of the optical system and the like is omitted. For convenience, the projection lens 114 is shown as a biconvex single lens. For this reason, in FIG. 12, the projection lens 114 and the projection system PL coincide.

光源である超高圧水銀ランプ101からの照明光はインテグレータ104に入射する。インテグレータ104は、超高圧水銀ランプ101からの照明光を重畳させて液晶パネル120Rを照明する。インテグレータ104からの照明光は、所定の角度分布をもって液晶パネル120Rに入射する。液晶パネル120R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第1の屈折光学素子210aに入射する。液晶パネル120Rを射出した光は、第1の屈折光学素子210aを透過して投写レンズ114へ入射する。液晶パネル120Rの変調面とスクリーン116とは共役関係にある。このため、液晶パネル120R上の位置OBJは、スクリーン116上の位置IMGに結像する。このとき、液晶パネル120R上の位置OBJからの光は、投写レンズ114のFナンンバーと同一、又は小さいFナンバーの光が、投写レンズ114によりスクリーン116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とおりの関係(A)、(B)、(C)が考えられる。
(A) 照明系ILLのFナンバー>投写系PLのFナンバー、
(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。
Illumination light from the ultra-high pressure mercury lamp 101 as a light source enters the integrator 104. The integrator 104 illuminates the liquid crystal panel 120R by superimposing illumination light from the ultrahigh pressure mercury lamp 101. The illumination light from the integrator 104 enters the liquid crystal panel 120R with a predetermined angular distribution. The position OBJ on the liquid crystal panel 120R is illuminated in a superimposed manner with light of various incident angles. The light from the position OBJ is incident on the first refractive optical element 210a while spatially spreading at the F number of the illumination system ILL. The light emitted from the liquid crystal panel 120R passes through the first refractive optical element 210a and enters the projection lens 114. The modulation surface of the liquid crystal panel 120R and the screen 116 are in a conjugate relationship. Therefore, the position OBJ on the liquid crystal panel 120R forms an image at the position IMG on the screen 116. At this time, the light from the position OBJ on the liquid crystal panel 120R is projected onto the screen 116 by the projection lens 114 as light having the same or smaller F number as the F number of the projection lens 114. The following three relationships (A), (B), and (C) can be considered between the F number of the illumination system ILL and the F number of the projection system PL.
(A) F number of illumination system ILL> F number of 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.

何れの関係においても、液晶パネル120R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116に投写される。例えば、関係(A)又は(B)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 angle range defined by the smaller F number of the illumination system ILL or the projection system PL is effectively projected on the screen 116 on the liquid crystal panel 120R. For example, in the case of the relationship (A) or (B), the following equation is established.
1 / (2FILL) = sin θa
Here, FILL is the F number of the projection system PL,
θa is an angle formed with the optical axis of the light emitted from the position OBJ.

液晶パネル120Rから空間的な拡がり角度θaで射出した光は、第1の屈折光学素子210a上の円形領域である単位面積aφを照射する。このように、第1の屈折光学素子210a上の単位面積aφのからの光は、全て投写レンズ114でスクリーン116に投写される。また、これに対して、上記関係式(C)の場合、照明系ILLのFナンバーでスクリーン116に有効に投写される第1の屈折光学素子210a上の単位面積aφが規定される。   Light emitted from the liquid crystal panel 120R at a spatial expansion angle θa irradiates a unit area aφ that is a circular area on the first refractive optical element 210a. Thus, all the light from the unit area aφ on the first refractive optical element 210 a is projected onto the screen 116 by the projection lens 114. On the other hand, in the case of the relational expression (C), the unit area aφ on the first refractive optical element 210a that is effectively projected on the screen 116 by the F number of the illumination system ILL is defined.

従って、何れの関係(A)、(B)、(C)においても、第1の屈折光学素子210a上の単位面積aφからの光は、投写レンズ114により有効にスクリーン116に投写される。単位面積aφあたりの、所定の方向に屈折させる第1の傾斜面211の面積の総和、第2の傾斜面213の面積の総和、及び平坦面212の面積の総和は、何れの単位面積においても同一の値である。そして、スクリーン116に投写される画像の光量は、単位面積aφにおける、これらの面積比に比例する。図13に、単位面積aφにおける、第1の屈折光学素子210aと第2の屈折光学素子210bとを同一図に記載した正面構成を示す。   Accordingly, in any relationship (A), (B), or (C), the light from the unit area aφ on the first refractive optical element 210a is effectively projected onto the screen 116 by the projection lens 114. The total area of the first inclined surface 211 refracted in a predetermined direction per unit area aφ, the total area of the second inclined surface 213, and the total area of the flat surface 212 are the same in any unit area. It is the same value. The light amount of the image projected on the screen 116 is proportional to the area ratio of the unit area aφ. FIG. 13 shows a front configuration in which the first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b in the unit area aφ are shown in the same drawing.

例えば、図13において、単位面積aφ内の第1の屈折光学素子210a及び第2の屈折光学素子210bの平坦面212と、第1の傾斜面211と、第2の傾斜面213との面積比を1/2:1/4:1/4とする。この場合、スクリーン116上での各投写像の光量の比率は図14に示すように分布する。そして、隣接する周期領域像240Pは、ブラックマトリックス部220の投影像であるブラックマトリックス部像220P(図6)が相互に重なるように形成されている。このため、最終的にスクリーン116に投写される画像の光量は、周期領域像240Pにおいて全て1/4となる。また、各屈折部による投影像は隣接する直接透過像からの光の足し合わせとなるため、隣接する直接投影像間の中間調となる新しい画素を形成するような状態になる。従って、スクリーン116において、観察者がブラックマトリックス部220を認識することなく、均一な明るさで、かつスムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。また、本実施例では、傾斜角度θが微小な場合でも、短冊状の長手方向に沿って傾斜しているため、容易に傾斜面を形成することができる。第1の屈折光学素子210aと第2の屈折光学素子210bとの製造方法は、例えば、グレースクール等のフォトリソグラフィ方法、紫外線硬化型樹脂により型転写方法、ガラスプレス方法、又は機械加工による直接切削方法等を挙げることができる。   For example, in FIG. 13, the area ratio of the flat surfaces 212, the first inclined surfaces 211, and the second inclined surfaces 213 of the first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b within the unit area aφ. Is 1/2: 1/4: 1/4. In this case, the ratio of the amount of light of each projection image on the screen 116 is distributed as shown in FIG. The adjacent periodic region images 240P are formed such that the black matrix portion images 220P (FIG. 6) that are projection images of the black matrix portion 220 overlap each other. For this reason, the light quantity of the image finally projected on the screen 116 is all ¼ in the periodic area image 240P. In addition, the projection image by each refracting part is a sum of light from adjacent direct transmission images, so that a new pixel having a halftone between adjacent direct projection images is formed. Therefore, on the screen 116, an observer can observe an image with uniform brightness, smoothness, and reduced roughness, without the observer recognizing the black matrix portion 220. In the present embodiment, even when the inclination angle θ is small, the inclined surface can be easily formed because it is inclined along the longitudinal direction of the strip. The manufacturing method of the first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b is, for example, a photolithography method such as gray school, a mold transfer method using an ultraviolet curable resin, a glass press method, or direct cutting by machining. The method etc. can be mentioned.

また、射出側防塵透明プレートに第1の屈折光学素子210aと第2の屈折光学素子210bとの一方の屈折光学素子を作りこんでおいても良い。次に、他方の屈折光学素子は射出側防塵プレートとは別体で製造する。そして、他方の屈折光学素子を、表面に一方の屈折光学素子が形成されている射出側防塵透明プレートに光学的透明接着剤で固着する。この構成によっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。   Further, one refractive optical element of the first refractive optical element 210a and the second refractive optical element 210b may be formed on the exit-side dustproof transparent plate. Next, the other refractive optical element is manufactured separately from the exit side dustproof plate. Then, the other refractive optical element is fixed to the exit-side dust-proof transparent plate having one refractive optical element formed on the surface with an optical transparent adhesive. Also with this configuration, the same effect as in the present embodiment can be obtained.

さらに、本実施例では、第1の屈折光学素子210aの一方の面214(平面側)と、第2の屈折光学素子210bの第1の傾斜面211等が形成されている面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)のいずれかの構成でも良い。
(1)第1の屈折光学素子210aの第1の傾斜面211等が形成されている面と、第2の屈折光学素子210bの第1の傾斜面211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)第1の屈折光学素子210aの第1の傾斜面211等が形成されている面と、第2の屈折光学素子210bの一方の面214(平面側)とを向かい合わせて固着する構成。
(3)第1の屈折光学素子210aの一方の面214(平面側)と、第2の屈折光学素子210bの一方の面214(平面側)とを向かい合わせて固着する構成。
Furthermore, in this embodiment, one surface 214 (planar side) of the first refractive optical element 210a and the surface on which the first inclined surface 211 and the like of the second refractive optical element 210b are formed face each other. It is stuck. However, the present invention is not limited to this, and any one of the following configurations (1) to (3) may be used.
(1) The surface on which the first inclined surface 211 or the like of the first refractive optical element 210a is formed faces the surface on which the first inclined surface 211 or the like of the second refractive optical element 210b is formed. A configuration that adheres together.
(2) Configuration in which the surface on which the first inclined surface 211 or the like of the first refractive optical element 210a is formed and one surface 214 (planar side) of the second refractive optical element 210b face each other and are fixed. .
(3) A configuration in which one surface 214 (planar side) of the first refractive optical element 210a and one surface 214 (planar side) of the second refractive optical element 210b are fixed facing each other.

図15−1は、実施例2の空間光変調装置の正面構成を示す。屈折光学素子1310以外の構成は上記実施例1で述べた空間光変調装置と同一なので重複する説明は省略する。本実施例では、一つの短冊状領域内のうち、中心CT近傍から一方の領域に第1の傾斜面1311(左下がりの斜線を付す)が形成されている。また、中心CT近傍から他方の領域に第2の傾斜面1313(右下がりの斜線を付す)が形成されている。第1の傾斜面1311と、第2の傾斜面1313とは短冊状の長手方向(x軸方向)に沿って、それぞれ反対の方向へ傾斜している。さらに、第1の傾斜面1311と第2の傾斜面1313とに隣接して平坦面1312が形成されている。そして、これらの構成が繰り返して形成されている。屈折光学素子1310の断面構成を図15−2に示す。第1の傾斜面1311と第2の傾斜面1313とで、平坦面1312に対して中心CT近傍で窪んだ谷状の形状をなしている。このような構成により、傾斜面の傾斜する方向の長さは十分に長いため、製造加工に十分な深さdpを得ることができる。   FIG. 15A illustrates a front configuration of the spatial light modulation device according to the second embodiment. Since the configuration other than the refractive optical element 1310 is the same as that of the spatial light modulation device described in the first embodiment, a duplicate description is omitted. In the present embodiment, a first inclined surface 1311 (with a slanting line on the lower left) is formed in one region from the vicinity of the center CT in one strip-shaped region. In addition, a second inclined surface 1313 (with a downward slanting diagonal line) is formed in the other region from the vicinity of the center CT. The first inclined surface 1311 and the second inclined surface 1313 are inclined in opposite directions along the strip-like longitudinal direction (x-axis direction). Further, a flat surface 1312 is formed adjacent to the first inclined surface 1311 and the second inclined surface 1313. These configurations are formed repeatedly. A cross-sectional configuration of the refractive optical element 1310 is shown in FIG. The first inclined surface 1311 and the second inclined surface 1313 form a valley shape that is recessed in the vicinity of the center CT with respect to the flat surface 1312. With such a configuration, since the length of the inclined surface in the inclined direction is sufficiently long, a depth dp sufficient for manufacturing can be obtained.

図16−1は、実施例3の空間光変調装置の正面構成を示す。屈折光学素子1410以外の構成は上記実施例1で述べた空間光変調装置と同一なので重複する説明は省略する。本実施例では、一つの短冊状領域内のうち、中心CT近傍から一方の領域に第1の傾斜面1411(左下がりの斜線を付す)が形成されている。また、中心CT近傍から他方の領域に第2の傾斜面1413(右下がりの斜線を付す)が形成されている。第1の傾斜面1411と、第2の傾斜面1413とは短冊状の長手方向(x軸方向)に沿って、それぞれ反対の方向へ傾斜している。さらに、第1の傾斜面1411と第2の傾斜面1413とに隣接して平坦面1412が形成されている。そして、これらの構成が繰り返して形成されている。屈折光学素子1410の断面構成を図16−2に示す。第1の傾斜面1411と第2の傾斜面1413とで、平坦面1412に対して中心CT近傍で凸となる山状の形状をなしている。このような構成により、傾斜面の傾斜する方向の長さは十分に長いため、製造加工に十分な高さhtを得ることができる。   FIG. 16A illustrates a front configuration of the spatial light modulation device according to the third embodiment. Since the configuration other than the refractive optical element 1410 is the same as that of the spatial light modulation device described in the first embodiment, a duplicate description is omitted. In this embodiment, a first inclined surface 1411 (with a slanting line on the lower left) is formed in one area from the vicinity of the center CT in one strip-shaped area. In addition, a second inclined surface 1413 (with a downward slanting diagonal line) is formed in the other region from the vicinity of the center CT. The first inclined surface 1411 and the second inclined surface 1413 are inclined in opposite directions along the strip-like longitudinal direction (x-axis direction). Further, a flat surface 1412 is formed adjacent to the first inclined surface 1411 and the second inclined surface 1413. These configurations are formed repeatedly. A cross-sectional configuration of the refractive optical element 1410 is shown in FIG. The first inclined surface 1411 and the second inclined surface 1413 form a mountain shape that is convex in the vicinity of the center CT with respect to the flat surface 1412. With such a configuration, since the length of the inclined surface in the direction of inclination is sufficiently long, a height ht sufficient for manufacturing processing can be obtained.

図17−1は、実施例4の空間光変調装置の正面構成の一部を示す。本実施例では、上述した単位面積aφにおける面積比を所望の値に設定する手順を説明する。図17−1に示すように、短冊状の第1の傾斜面1511と、短冊状の平坦面1512と、短冊状の第2の傾斜面1513との面積はそれぞれ等しい。そして、2つの平坦面1512と、第1の傾斜面1511と、第2の傾斜面1513とを組み合わせてユニットU1とする。ユニットU1の面積を1とする場合、平坦面1512と第1の傾斜面1511と第2の傾斜面1513との面積比は、1/2:1/4:1/4となる。このため、図17−2に示すように、ユニットU1を繰り返し配列して屈折光学素子1510を構成すれば、屈折光学素子1510において、平坦面1512の総面積と、第1の傾斜面1511の総面積と、第2の傾斜面1513の総面積との比は、1/2:1/4:1/4となる。このように、ユニットU1を構成する短冊状の平坦面1512の数量と、第1の傾斜面1511の数量と、第2の傾斜面1513の数量とを変更することで、面積比を所望の値に設定できる。この結果、スクリーン116における光量比を容易に制御することができる。   FIG. 17A illustrates a part of the front configuration of the spatial light modulation device according to the fourth embodiment. In the present embodiment, a procedure for setting the area ratio in the unit area aφ to a desired value will be described. As illustrated in FIG. 17A, the strip-shaped first inclined surface 1511, the strip-shaped flat surface 1512, and the strip-shaped second inclined surface 1513 are equal to each other. The two flat surfaces 1512, the first inclined surface 1511, and the second inclined surface 1513 are combined to form a unit U1. When the area of the unit U1 is 1, the area ratio of the flat surface 1512, the first inclined surface 1511, and the second inclined surface 1513 is 1/2: 1/4: 1/4. For this reason, as shown in FIG. 17-2, if the refractive optical element 1510 is configured by repeatedly arranging the units U1, the total area of the flat surface 1512 and the total of the first inclined surface 1511 in the refractive optical element 1510. The ratio of the area and the total area of the second inclined surface 1513 is 1/2: 1/4: 1/4. Thus, the area ratio is set to a desired value by changing the quantity of the strip-like flat surfaces 1512 constituting the unit U1, the quantity of the first inclined surfaces 1511, and the quantity of the second inclined surfaces 1513. Can be set. As a result, the light quantity ratio on the screen 116 can be easily controlled.

この場合、実施例1と同様にスクリーン116上での各投写像の光量の比率は図14に示すように分布する。そして、隣接する周期領域像240Pは、ブラックマトリックス部220の投影像であるブラックマトリックス部像220P(図6)が相互に重なるように形成されている。このため、最終的にスクリーン116に投写される画像の光量は、周期領域像240Pにおいて全て1/4となる。従って、スクリーン116において、観察者がブラックマトリックス部220を認識することなく、均一な明るさで、かつスムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。   In this case, as in the first embodiment, the ratio of the amount of light of each projection image on the screen 116 is distributed as shown in FIG. The adjacent periodic region images 240P are formed such that the black matrix portion images 220P (FIG. 6) that are projection images of the black matrix portion 220 overlap each other. For this reason, the light quantity of the image finally projected on the screen 116 is all ¼ in the periodic area image 240P. Therefore, on the screen 116, an observer can observe an image with uniform brightness, smoothness, and reduced roughness, without the observer recognizing the black matrix portion 220.

図18−1は、実施例5の空間光変調装置の正面構成の一部を示す。本実施例では、上述した単位面積aφにおける面積比を所望の値に設定する他の手順を説明する。図18−1に示すように、1つの短冊状の平坦面1612と、1つの短冊状の第2の傾斜面1613との面積はそれぞれ等しい。これに対して、1つの短冊状の平坦面1612の面積は、第1の傾斜面1611の2倍の面積である。そして、1つの平坦面1612と、1つの第1の傾斜面1611と、1つの第2の傾斜面1613とを組み合わせてユニットU2とする。ユニットU2の面積を1とする場合、平坦面1612と、第1の傾斜面1611と、第2の傾斜面1613との面積比は、1/2:1/4:1/4となる。このため、図18−2に示すように、ユニットU2を繰り返し配列して屈折光学素子1610を構成すれば、屈折光学素子1610において、平坦面1612の総面積と、第1の傾斜面1611の総面積と、第2の傾斜面1613の総面積との比は、1/2:1/4:1/4となる。このように、ユニットU2を構成する短冊状の平坦面1512の面積と、第1の傾斜面1511の面積と、第2の傾斜面1513の面積とを変更することで、面積比を所望の値に設定できる。この結果、スクリーン116における光量比を容易に制御することができる。   FIG. 18A illustrates a part of the front configuration of the spatial light modulation device according to the fifth embodiment. In this embodiment, another procedure for setting the area ratio in the unit area aφ to a desired value will be described. As shown in FIG. 18A, the area of one strip-shaped flat surface 1612 and one strip-shaped second inclined surface 1613 are equal. On the other hand, the area of one strip-shaped flat surface 1612 is twice the area of the first inclined surface 1611. One flat surface 1612, one first inclined surface 1611, and one second inclined surface 1613 are combined to form a unit U2. When the area of the unit U2 is 1, the area ratio of the flat surface 1612, the first inclined surface 1611, and the second inclined surface 1613 is 1/2: 1/4: 1/4. Therefore, as shown in FIG. 18B, when the refractive optical element 1610 is configured by repeatedly arranging the units U2, the total area of the flat surface 1612 and the total of the first inclined surface 1611 in the refractive optical element 1610. The ratio of the area and the total area of the second inclined surface 1613 is 1/2: 1/4: 1/4. Thus, the area ratio is changed to a desired value by changing the area of the strip-shaped flat surface 1512 constituting the unit U2, the area of the first inclined surface 1511, and the area of the second inclined surface 1513. Can be set. As a result, the light quantity ratio on the screen 116 can be easily controlled.

本実施例の場合、実施例4と同様にスクリーン116上での各投写像の光量の比率は図14に示すように分布する。そして、隣接する周期領域像240Pは、ブラックマトリックス部220の投影像であるブラックマトリックス部像220P(図6)が相互に重なるように形成されている。このため、最終的にスクリーン116に投写される画像の光量は、周期領域像240Pにおいて全て1/4となる。また、各屈折部による投影像は隣接する直接透過像からの光の足し合わせとなるため、隣接する直接投影像間の中間調となる新しい画素を形成するような状態になる。従って、スクリーン116において、観察者がブラックマトリックス部220を認識することなく、均一な明るさで、かつスムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。   In the case of the present embodiment, as in the fourth embodiment, the ratio of the amount of light of each projected image on the screen 116 is distributed as shown in FIG. The adjacent periodic region images 240P are formed such that the black matrix portion images 220P (FIG. 6) that are projection images of the black matrix portion 220 overlap each other. For this reason, the light quantity of the image finally projected on the screen 116 is all ¼ in the periodic area image 240P. In addition, the projection image by each refracting part is a sum of light from adjacent direct transmission images, so that a new pixel having a halftone between adjacent direct projection images is formed. Therefore, on the screen 116, an observer can observe an image with uniform brightness, smoothness, and reduced roughness, without the observer recognizing the black matrix portion 220.

以上説明したように、本発明によれば、観察者がブラックマトリックス部220を認識することなく、均一な明るさで、かつスムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。また、屈折光学素子の傾斜面は、短冊状の長手方向に傾斜しているので、微小な傾斜角度の場合でも、傾斜面の高さ又は深さを十分に確保することができる。この結果、小さな傾斜角度の傾斜面を容易に製造できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to observe an image with uniform brightness, smoothness, and reduced roughness, without the observer recognizing the black matrix portion 220. In addition, since the inclined surface of the refractive optical element is inclined in the longitudinal direction of the strip shape, the height or depth of the inclined surface can be sufficiently secured even in the case of a minute inclination angle. As a result, an inclined surface with a small inclination angle can be easily manufactured.

以上のように、本発明に係る空間光変調装置は、ブラックマトリックス等の遮光部を有する空間光変調装置に有用であり、特に、液晶型の空間光変調装置に適している。   As described above, the spatial light modulation device according to the present invention is useful for a spatial light modulation device having a light blocking portion such as a black matrix, and is particularly suitable for a liquid crystal type spatial light modulation device.

実施例1のプロジェクタの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to Embodiment 1. FIG. 実施例1のプロジェクタの空間光変調装置の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of the spatial light modulation device for the projector according to the first embodiment. 第1の屈折光学素子の斜視図。The perspective view of a 1st refractive optical element. 第2の屈折光学素子の斜視図。The perspective view of the 2nd refractive optical element. 第1の屈折光学素子の上面図。The top view of the 1st refractive optical element. 第1の傾斜面の説明図。Explanatory drawing of a 1st inclined surface. 第2の傾斜面の説明図。Explanatory drawing of a 2nd inclined surface. 平坦面の説明図。Explanatory drawing of a flat surface. 第1の屈折光学素子の断面図。Sectional drawing of a 1st refractive optical element. ブラックマトリックス形成層の平面図。The top view of a black matrix formation layer. 第1の屈折光学素子の投写像の図。The figure of the projection image of the 1st refractive optical element. 傾斜面と開口部との位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of an inclined surface and an opening part. 屈折角度の説明図。Explanatory drawing of a refraction angle. 投写像の平面図。The top view of a projection image. 第2の屈折光学素子の上面図。The top view of the 2nd refractive optical element. 第2の屈折光学素子による投写像の図。The figure of the projection image by the 2nd refractive optical element. 第1と第2の屈折光学素子の投写像の図。The figure of the projection image of the 1st and 2nd refractive optical element. 単位面積を説明する図。The figure explaining a unit area. 単位面積における傾斜面の上面図。The top view of the inclined surface in a unit area. 投写像の光量分布図。The light quantity distribution figure of a projection image. 実施例2の屈折光学素子の上面図。FIG. 6 is a top view of the refractive optical element of Example 2. 実施例2の屈折光学素子の断面図。Sectional drawing of the refractive optical element of Example 2. FIG. 実施例3の屈折光学素子の上面図。FIG. 6 is a top view of a refractive optical element according to Example 3. 実施例3の屈折光学素子の断面図。Sectional drawing of the refractive optical element of Example 3. FIG. 実施例4の屈折光学素子の上面図。FIG. 6 is a top view of a refractive optical element according to Example 4. 実施例4の屈折光学素子の断面図。Sectional drawing of the refractive optical element of Example 4. FIG. 実施例5の屈折光学素子の上面図。FIG. 6 is a top view of a refractive optical element according to Example 5. 実施例5の屈折光学素子の断面図。Sectional drawing of the refractive optical element of Example 5. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100 プロジェクタ、101 超高圧水銀ランプ、104 インテグレータ、105 偏光変換素子、106R R光透過ダイクロイックミラー、106G G光透過ダイクロイックミラー、107 反射ミラー、108 リレーレンズ、110R R光用空間光変調装置、110G G色光用空間光変調装置、110B B色光用空間光変調装置、112 クロスダイクロイックプリズム、112a ダイクロイック膜、112b ダイクロイック膜、114 投写レンズ、116 スクリーン、120R 液晶パネル、120G 液晶パネル、120B 液晶パネル、121R 第1偏光板、121G 第1偏光板、121B 第1偏光板、122R 第2偏光板、122G 第2偏光板、122B 第2偏光板、123R λ/2位相差板、123B λ/2位相差板、124R ガラス板、124B ガラス板、201 入射側防塵透明プレート、202 対向基板、203 ブラックマトリックス形成層、204 液晶層、205 TFT基板、210a 第1の屈折光学素子、210b 第2の屈折光学素子、211 第1の傾斜面、212 平坦面、212a 面、213 第2の傾斜面、214 他方の面、220 ブラックマトリックス部、220P ブラックマトリックス部像、230 開口部、230P 開口部像、230Pa 開口部像、230Pb 開口部像、240 周期領域、240P 周期領域像、1310 屈折光学素子、1311 第1の傾斜面、1312 平坦面、1313 第2の傾斜面、1410 屈折光学素子、1411 第1の傾斜面、1412 平坦面、1413 第2の傾斜面、1510 屈折光学素子、1511 第1の傾斜面、1512 平坦面、1513 第2の傾斜面、1610 屈折光学素子、1611 第1の傾斜面、1612 平坦面、1613 第2の傾斜面、aφ 単位面積、CL 中心線、CLP 中心線像、CP 交点、CT 中心、ILL 照明系、PL 投写系

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Projector, 101 Super high pressure mercury lamp, 104 Integrator, 105 Polarization conversion element, 106R R light transmission dichroic mirror, 106G G light transmission dichroic mirror, 107 Reflection mirror, 108 Relay lens, 110R R light spatial light modulation device, 110G G Spatial light modulator for color light, 110B Spatial light modulator for B light, 112 cross dichroic prism, 112a dichroic film, 112b dichroic film, 114 projection lens, 116 screen, 120R liquid crystal panel, 120G liquid crystal panel, 120B liquid crystal panel, 121R 1 polarizing plate, 121G first polarizing plate, 121B first polarizing plate, 122R second polarizing plate, 122G second polarizing plate, 122B second polarizing plate, 123R λ / 2 phase difference plate, 123B λ / 2 phase difference plate, 124 Glass plate, 124B glass plate, 201 incident-side dustproof transparent plate, 202 counter substrate, 203 black matrix forming layer, 204 liquid crystal layer, 205 TFT substrate, 210a first refractive optical element, 210b second refractive optical element, 211 first 1 inclined surface, 212 flat surface, 212a surface, 213 second inclined surface, 214 other surface, 220 black matrix portion, 220P black matrix portion image, 230 opening portion, 230P opening portion image, 230Pa opening portion image, 230Pb Aperture image, 240 periodic region, 240P periodic region image, 1310 refractive optical element, 1311 first inclined surface, 1312 flat surface, 1313 second inclined surface, 1410 refractive optical element, 1411 first inclined surface, 1412 flat Surface, 1413 second inclined surface, 1510 refractive optical element, 1511 1st inclined surface, 1512 flat surface, 1513 2nd inclined surface, 1610 refractive optical element, 1611 1st inclined surface, 1612 flat surface, 1613 2nd inclined surface, aφ unit area, CL center line, CLP center Line image, CP intersection, CT center, ILL illumination system, PL projection system

Claims (5)

投影面に画像を投写するプロジェクタであって、
行列状に配列されている複数の画素部と、前記複数の画素部どうしの間に設けられている遮光部とを有し、入射光を画像信号に応じて変調して射出する変調部と
前記変調部の射出側に設けられ、前記変調部からの光を屈折する短冊状の屈折部と、前記変調部からの光を透過する平坦面とを有する屈折光学素子と、を有し、
前記屈折部は、短冊状の長手方向に沿って傾斜する屈折面を有し、
前記屈折面は、前記屈折部から前記投影面までの距離に対応した、前記画素部の投影像を前記遮光部の投影像上へ導くような前記屈折面の向きと、前記屈折面と前記平坦面とのなす角度と、を有することを特徴とするプロジェクタ
A projector that projects an image on a projection surface,
A modulation unit that has a plurality of pixel units arranged in a matrix and a light shielding unit provided between the plurality of pixel units , and modulates and emits incident light according to an image signal ;
Provided on the exit side of the modulating unit includes a strip-shaped bent portion for refracting the light from the modulating unit, and a refractive optical element having a flat surface that spend translucent light from the modulation unit,
The refracting portion has a refracting surface inclined along the longitudinal direction of the strip shape,
The refractive surface is corresponding to the distance from the refracting unit to the projection plane, and the direction of the refracting surface as the projected images guided onto a projection image of the light shielding portion of the pixel portion, the flat and the refractive surface projector, characterized in that it comprises the angle between the surface and.
前記屈折部は、前記短冊状の長手方向に沿って第1の方向へ傾斜する第1の傾斜面と、前記第1の方向とは反対の第2の方向へ傾斜する第2の傾斜面とを有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 refracting portion includes a first inclined surface that is inclined in a first direction along the strip-shaped longitudinal direction, and a second inclined surface that is inclined in a second direction opposite to the first direction. The projector according to claim 1, further comprising: 前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面とを有する前記屈折部を、略直交する方向に2つ設けることを特徴とする請求項2に記載のプロジェクタ3. The projector according to claim 2, wherein two refracting portions each having the first inclined surface and the second inclined surface are provided in a substantially orthogonal direction. 前記変調部へ入射光を供給する照明光学系と、
前記変調部からの変調された射出光が入射する投写光学系と、をさらに有し、
記照明光学系の開口数と、前記投写光学系の開口数とにより定まる前記屈折光学素子上の単位面積において、前記平坦面の面積と前記屈折面の面積との比は、いずれの単位面積においても同一であり、
前記単位面積は、前記照明光学系の開口数と前記投写光学系の開口数とが異なる場合は小さいほうの開口数、あるいは前記照明光学系の開口数と前記投写光学系の開口数とが等しい場合はいずれかの開口数、をFとしたときに、
1/(2F)=sinθa
で定まる空間的な拡がり角度θaで、前記変調部の所定の位置から射出する光によって照射される前記屈折光学素子上の円形領域の面積であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプロジェクタ
An illumination optical system for supplying incident light to the modulator;
A projection optical system on which the modulated emission light from the modulation unit enters, and
And the numerical aperture of the front KiTeru Meiko science-based, in the unit area on the refractive optical element before determined by the numerical aperture of the Kito shooting optical system, the ratio between the area and the area of the flat surface wherein the refractive surface are both Is the same in the unit area of
When the numerical aperture of the illumination optical system is different from the numerical aperture of the projection optical system, the unit area is the smaller numerical aperture, or the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system are equal. If any numerical aperture is F,
1 / (2F) = sin θa
The area of a circular region on the refractive optical element irradiated with light emitted from a predetermined position of the modulation unit at a spatial expansion angle θa determined by The projector according to one item.
光を供給する光源をさらに有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 1 , further comprising a light source that supplies light.
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