JPH11311746A - 光スイッチングデバイスおよび画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の利用効率の高い、明るく鮮明なカラー画
像を表示できるコンパクトな画像表示装置を実現可能な
光スイッチングデバイスを提供する。 【解決手段】 複数のマイクロミラー素子５２を有する
光スイッチング素子アレイ５０に、複数のマイクロレン
ズユニット４３を有するマイクロレンズアレイ４０を積
層し、マイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂ
が１つのマイクロレンズユニット４３に対応するように
配置する。入射側のマイクロレンズユニット４１に入射
した、３原色毎に若干角度の異なる光束８０は、対応す
るマイクロミラー素子５２にそれぞれ集光され、出射側
のマイクロレンズユニット４２に向かって出射光８２が
出射される。従って、単板で色分解された光を制御する
ことが可能となり、カラーフィルタによる光ロス、時分
割する際の時間的な光ロスをなくし、明るいカラー画像
を表示できる光スイッチングデバイスを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像を扱う
ための光スイッチング素子、および画像表示装置に関す
るものであり、特に、画像データやビデオ信号を表示す
るのに好適な光スイッチングデバイス素子および画像表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像表示装置の１つとして、マイ
クロミラーを静電力で駆動するマイクロミラー素子をス
イッチング素子として用いたものがある。このスイッチ
ング素子は、１０数ミクロン四方程度の大きさのマイク
ロミラーが中央でポストによって支持された状態で基板
上に形成されており、静電界作用によってマイクロミラ
ーが所定の角度に回転するようになっているものであ
る。そして、このスイッチング素子を数ミクロン程度の
間隔でアレイ状に配置することによりピクセル単位で光
を制御し画像を形成できるマイクロミラーデバイスが得
られる。

【０００３】このようなマイクロミラーデバイスを用い
たプロジェクターの例を図１２に示してある。このプロ
ジェクター９０は、光源部９２と、この光源部９２から
照射される白色光を３色分割フィルター９４ａを用いて
時分割する分光器９４と、時分割された光を平行光束の
入射光１００とするコンデンサーレンズ９６とを備えて
おり、上述したマイクロミラー素子を備えたマイクロミ
ラーデバイス９８に対し３原色の光１００が周期的に照
射されるようになっている。マイクロミラーデバイス９
８においては、時分割された各色毎のタイミングでアレ
イ状に配列された個々のマイクロミラーの角度が制御さ
れ、各画素（ピクセル）が表現される。そして、マイク
ロミラーデバイス９８によって反射された光（出射光）
１０２が投射レンズ２を通ってスクリーン９に投射され
てカラー画像が形成される。マイクロミラーデバイス９
８は、マイクロミラー素子アレイ９８ａとマイクロミラ
ー素子の角度を個々に制御する制御用のＩＣチップ９８
ｂとが積層された構造となっている。また、分光器９４
としては、図１３に示すように円盤状で円周に沿って配
置された赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの３原色のフィルター
９４ａが用いられており、分光器９４では、このフィル
タ９４ａがモータ９４ｂによって回転され、マイクロミ
ラーデバイス９８に対し周期的に各色の光１００が照射
される。マイクロミラーデバイス９８においては、各ピ
クセルに対応したマイクロミラー素子が赤色Ｒ、緑色
Ｇ、および青色Ｂのタイミングで順番に角度が制御さ
れ、そのピクセルを構成する色の光が投射レンズ２に向
かって反射されてカラー表示が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】マイクロミラーデバイ
スは、１０マイクロ秒程度と非常に高速に回転動作可能
であり、タイミングをずらして入射された各色の光をミ
ラー全体で反射して画像を形成するために明るく精度の
高いフルカラー画像を投射することができる。また、フ
レームタイム（フレームレート）内の各色の制御時間内
で、各色の光を反射するオンオフ時間を制御することに
より多階調表示も可能となる。

【０００５】しかしながら、色分割フィルターにより白
色光を時分割して利用しているために、1フレームタイ
ム当たり３原色の内、特定の色の光を制御できる時間は
その１／３になる。例えば、赤色Ｒを例とすると、１フ
レームタイムの間に赤色Ｒを制御できる時間は１／３フ
レームタイムであり、他の２／３フレームタイムは赤色
Ｒが回転型カラーフィルター９４ａを透過しないので時
間的な光のロスが発生する。また、赤色Ｒがカラーフィ
ルタを通過するときは、他の緑色Ｇおよび青色Ｂの光は
カラーフィルタを通過しないので、カラーフィルタによ
る光のロスが発生する。したがって、光の利用効率は低
く、１つの色毎に最大で光源９２から出射されたトータ
ルの光量の１／３程度になってしまう。このため、明る
い画像を得るためには高出力の光源が必要とされる。ま
た、１フレームタイムにおける色毎の制御時間は１／３
フレームタイムであり、この時間を制御して中間調を表
示するためには、高速動作できるスイッチング素子が必
要とされる。また、処理速度が速く分解能も高い制御回
路も必要とされる。さらに、色分解用の回転型カラーフ
ィルター９４ａはサイズが大きくなり、機械的に動かす
必要があるのでモータなどの設置スペースも必要とな
る。

【０００６】一方、ダイクロイックミラーなどを用いて
白色光を波長（色）で３分割した後、それぞれの色の光
を専用のスイッチングデバイスに照射し、それらのスイ
ッチングデバイスから得られた色毎の画像を合成して投
射する、いわゆる３板式のプロジェクターもある。この
方式では、白色光が波長で分割され、色毎にフレームタ
イムをフルに用いて中間調の制御ができる。したがっ
て、フィルターによるロスあるいは時分割するための時
間的なロスが発生しないので、明るい画像を形成でき、
また、高階調度の鮮明な画像を比較的容易に得ることが
できる。しかしながら、スイッチングデバイスも含めて
光学系が３つ（各色毎）必要となり装置が大型化するの
で、画像表示装置のコストが高くなる。

【０００７】そこで、本発明においては、小型化できる
とともに、光の利用効率が高く、多階調表示に更に適し
た光スイッチングデバイス、および、それを備えた画像
表示装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の光ス
イッチングデバイスにおいては、マイクロミラーアレイ
のような光スイッチング素子アレイに対しマイクロレン
ズアレイを組合せることにより、１枚のスイッチング素
子アレイの内の少なくとも３つの光スイッチング素子に
より１画素を表示できるようにしている。すなわち、本
発明の光スイッチングデバイスは、複数のマイクロレン
ズユニットを備えた第１および第２のマイクロレンズア
レイと、入射光に対し出射光の光量または角度を制御可
能な複数の光スイッチング素子を備えた光スイッチング
素子アレイとを有しており、これら第１および第２のマ
イクロレンズアレイ、および光スイッチング素子アレイ
は、第１のマイクロレンズアレイのマイクロレンズユニ
ットから入射された光が光スイッチング素子アレイの少
なくとも３つの光スイッチング素子のいずれかに集光さ
れ、これらの光スイッチング素子により制御された光が
第２のマイクロレンズアレイのマイクロレンズユニット
から出射されるように配置されていることを特徴として
いる。

【０００９】本発明の光スイッチングデバイスは、第１
のマイクロレンズアレイのマイクロレンズユニットに色
毎に角度を多少変えた光を入射すると、マイクロレンズ
ユニットによって、マイクロレンズユニットに対応する
少なくとも３つの光スイッチング素子の内、特定の色の
光束が、それに対応する光スイッチング素子に集光され
制御される。したがって、３原色の光（赤色Ｒ、緑色Ｇ
および青色Ｂ）を色毎に角度がわずかに変化した光を供
給可能な光供給装置を設け、この光供給装置からの光を
光スイッチングデバイスの第１のマイクロレンズアレイ
に入射することにより、１画素を形成する赤色Ｒ、緑色
Ｇおよび青色Ｂの光束を個別の光スイッチング素子で制
御できる。このため、光スイッチング素子アレイに隣接
して配置された３つの光スイッチング素子を用いて１画
素の各色を個別に多階調制御することが可能となる。そ
して、これらの光スイッチング素子によって制御された
色毎の出射光は第２のマイクロレンズアレイのマイクロ
レンズユニットによって画素毎に合成され１つの画素を
形成する光として出射されるので、投射レンズによって
スクリーンなどに投射し、フルカラー画像を得ることが
できる。

【００１０】このように、本発明の光スイッチングデバ
イスにおいては、１つの光スイッチングデバイス内に、
光の強度あるいは反射角度を制御可能な光スイッチング
素子を各画素の各色毎に設けることができるので、白色
光が３原色に時分割された入射光ではなく、白色光がダ
イクロイックミラーなどによって３原色に波長（色）で
分割された入射光を用い、単板（１枚）の光スイッチン
グデバイスでカラー画像を形成できる。このため、本発
明の光スイッチングデバイスと、第１のマイクロレンズ
アレイに対し少なくとも３原色毎に角度がわずかに変化
した光を供給可能な光供給装置と、第２のマイクロレン
ズアレイから出射された光を投射可能な投射レンズとを
有することを特徴とする画像表示装置は、カラー画像を
表示可能な画像表示装置であり、１枚の光スイッチング
デバイスを用いた単板式の構成で、３枚の光スイッチン
グデバイスを用いた３板式と同様に、低パワーの光源で
明るい画像が得られる画像表示装置となる。

【００１１】すなわち、本発明の画像表示装置は、１枚
の光スイッチング素子アレイを用いてマルチカラーの画
像を表示できる小型でコンパクトな画像表示装置であ
り、さらに、単板でありながら、各画素の各色を独立し
た光スイッチング素子で制御できる。このため、本発明
の光スイッチングデバイスでは、各色の光をほぼ１フレ
ームタイムにわたり制御できる。したがって、大型で機
械的に動作する色分割フィルターが不要であり、小型化
できる。また、本発明の画像表示装置においては、色分
割フィルターにより白色光を時分割する必要がなくなる
ので、カラーフィルタによる光の損失、および時間的な
損失も防止でき、光の利用効率が高く、明るい画像を表
示できる。

【００１２】また、本発明の光スイッチングデバイス
は、各色の光束を独立した光スイッチング素子で制御で
きるので、時間的なロスを防止できる。このため、色毎
の制御時間は１フレームタイム程度まで長くなり、多階
調表示のために要求される光スイッチング素子あるいは
制御回路の処理速度を下げることができる。逆に、スイ
ッチング素子あるいは制御回路の処理速度を上げずに、
解像度の高い中間調表示を行うことができ、中間調の奇
麗な画像表示装置を提供できる。したがって、本発明の
光スイッチングデバイスを用いることにより、明るく、
奇麗なカラー画像を表示できるコンパクトな画像表示装
置を低コストで提供できる。

【００１３】本発明の光スイッチングデバイスでは、各
画素の各色を制御する複数のスイッチング素子に対し
て、第１のマイクロレンズアレイのマイクロレンズユニ
ットから色毎に角度が僅かに変化した光が集光される。
したがって、各スイッチング素子からの出射光を第２の
マイクロレンズアレイのマイクロレンズユニットに効率
良く供給し、第２のマイクロレンズアレイから画素毎に
合成された光が出射されるようにするには、画素を構成
する各光スイッチング素子における光の出射方向をそれ
ぞれ異ならせることが望ましい。

【００１４】本発明の光スイッチング素子は液晶などを
用いた透過型でも良いが、反射型の光スイッチング素子
を採用することにより、光スイッチング素子の吸収によ
る損失を防止できる。また、第１および第２のマイクロ
レンズアレイを兼ねたマイクロレンズアレイを設け、光
供給装置と投射レンズを光スイッチングデバイスに対し
同じ側に配置して、さらにコンパクトな画像表示装置を
提供できる。このような反射型の光スイッチング素子ア
レイを用いた画像表示装置においては、光スイッチング
素子に対し入射側となるマイクロレンズユニットと出射
側となるマイクロレンズユニットが異なるように配置す
ることにより、入射側の光学系（光供給装置）と出射側
の光学系（投射レンズ）の配置が容易になる。

【００１５】このような反射型の光スイッチング素子と
しては、反射角度を制御可能なマイクロミラーを備えた
光スイッチング素子、または、エバネセント光を制御可
能なマイクロプリズムを備えた光スイッチング素子を採
用することができる。

【００１６】マイクロレンズアレイとして円盤状のマイ
クロレンズを採用することも可能であるが、シリンドリ
カルレンズを採用することによりマイクロレンズアレイ
の形状が簡単で製造しやすく低コストで供給できる。ま
た、円盤状のマイクロレンズと比較し、シンドリカルレ
ンズでは光スイッチング素子に対し入射光がレンズの軸
方向に長く集光する。このため、光スイッチング素子を
配置可能な面積が広くなり、各光スイッチング素子アレ
イの寸法精度をそれほど高くしなくても確実に色毎の光
を制御可能な光スイッチングデバイスを提供することが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下に図面
を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に、本
発明に係る画像表示装置１０の概略構成を示してある。
本例の画像表示装置１０は、光スイッチングデバイス３
０に光源からの光を照射し、光スイッチングデバイス３
０から反射された光（出射光）８２を投射レンズ２でス
クリーン９に投射してカラー画像を表示できるものであ
る。本例の画像表示装置１０は、光供給装置２０とし
て、白色光７９を出射する光源部２２と、この白色光７
９をダイクロイックミラーなどを用いて３原色の光（赤
色Ｒ、緑色Ｇおよび青色Ｂ）に色分割して入射光８０と
する分光器２４とを備えており、色毎に分割された入射
光８０が継続して光スイッチングデバイス３０に照射さ
れるようになっている。

【００１８】本例の光スイッチングデバイス３０は、入
射光８０を画素毎にカラー制御する光スイッチング素子
として、先に説明したマイクロミラー素子が採用されて
いる。このため、スイッチングデバイス３０は、複数の
マイクロミラー素子がアレイ状に配置された光スイッチ
ング素子アレイ５０と、それらのマイクロミラー素子を
制御するためのＩＣチップ３５とが積層された構成とな
っている。さらに、本例の光スイッチングデバイス３０
は、マイクロレンズユニットがアレイ状に配置されたマ
イクレンズアレイ４０が光スイッチング素子アレイ５０
に重ねて積層されており、マイクロレンズユニットあた
り、すなわち、１画素当たり３つのマイクロミラー素子
が割り当てられ、これら３つのマイクロミラー素子によ
り１画素をカラー表示できるようになっている。

【００１９】図２に、光スイッチングデバイス３０の構
成を説明するために、その断面の一部を拡大し模式的に
示してある。また、図３に、本例の光スイッチングデバ
イス３０を上方（マイクロレンズアレイの側）から見た
様子を模式的に示してある。本例の光スイッチングデバ
イス３０は、複数のマイクロレンズユニット４３を備え
たマイクロレンズアレイ４０と、入射光８０に対し出射
光８２の角度を制御可能な光スイッチング素子（本例で
はマイクロミラー素子）５２がアレイ状に形成された光
スイッチング素子アレイ５０が積層された構成となって
おり、マイクロレンズアレイ４０を介して入射光８０が
光スイッチングアレイ５０に供給され、光スイッチング
素子アレイ５０で反射された出射光８２がマイクロレン
ズアレイ４０を介して出射されるようになっている。本
例のマイクロレンズアレイ４０は、複数のシリンドリカ
ルレンズ４９が画素ピッチで並列に形成されたシリンド
リカルレンズアレイであり、それぞれのシリンドリカル
レンズ４９が画素ピッチで分割された領域が１画素に対
応したマイクロレンズユニット４３となっている。

【００２０】光スイッチング素子アレイ５０には、シリ
ンドリカルレンズ４９の軸方向に沿って延びたミラー部
５１ｍと、これを支持するポスト５１ｐとを備えた複数
のマイクロミラー素子５２がアレイ状に隣接して配置さ
れており、各マイクロレンズユニット４３に対応した領
域（区画）、すなわち、１画素に対応する区画１１に３
つのマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂが
位置している。したがって、個々の画素に対応した区画
１１には、３つのマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇお
よび５２ｂが、シリンドリカルレンズ４９の軸と垂直な
方向にミラー部５１ｍ同士がほぼ隣接した状態で並んで
配置されている。

【００２１】図２に示すように、本例の光スイッチング
デバイス３０は、光スイッチング素子アレイ５０の、あ
る画素を表示するための区画１１ａに配置された３つの
マイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂに対
し、その区画１１ａの上方に位置するマイクロレンズユ
ニット４３がマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび
５２ｂによって反射方向が制御された出射光８２が出射
される出射側のマイクロレンズアレイ、すなわち、上記
にて説明した第２のマイクロレンズアレイのマイクロレ
ンズユニット４２である。また、このマイクロレンズユ
ニット４２に隣接する図面上左側のマイクロレンズユニ
ット４３が区画１１ａのマイクロミラー素子５２ｒ、５
２ｇおよび５２ｂに対し、赤色Ｒ、緑色Ｇおよび青色Ｂ
の各色を含み、各色の光線８０ｒ、８０ｇおよび８０ｂ
によって若干角度が変化した入射光８０を導く入射側の
マイクロレンズアレイ、すなわち、第１のマイクロレン
ズアレイのマクロレンズユニット４１となっている。同
様に、区画１１ａに隣接する別の画素を表示するための
区画１１ｂに対しては、区画１１ａの上方に位置するマ
イクロレンズユニット４３が入射側のマイクロレンズア
レイのマイクロレンズユニットとなり、また、区画１１
ｂの上方に位置するマイクロレンズユニット４３が出射
側のマイクロレンズアレイのマイクロレンズアレイとな
る。

【００２２】本例の光スイッチングデバイス３０におい
ては、マイクロレンズユニット４３の屈折力、マイクロ
レンズユニット４３と光スイッチング素子アレイ５０の
各素子、すなわち、マイクロミラー素子５２との距離な
どの光学的な条件は、各区画、例えば区画１１ａのマク
ロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂに対し、マイ
クロレンズユニット４１に照射された入射光８０の赤色
光束８０ｒ、緑色光束８０ｇおよび青色光束８０ｂがそ
れぞれ集光するように設定されている。また、このよう
な光スイッチングデバイス３０の光学的な条件に合致す
るように、入射光８０の赤色光束８０ｒ、緑色光束８０
ｇおよび青色光束８０ｂの入射角度が設定されている。
したがって、各入射光束８０ｒ、８０ｇおよび８０ｂ
は、マイクロレンズユニット４１により、それぞれのマ
イクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂに集光さ
れ、その反射角度が制御される。そして、その区画１１
ａに対応する画素の色を表すために必要な光束は出射側
のマイクロレンズユニット４２に向かって反射される。

【００２３】例えば、区画１１ａにおいては、マイクロ
ミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂによって出射光
束８２ｒ、８２ｇおよび８２ｂが出射側のマイクロレン
ズユニット４２に向けて反射されており、白色の画素が
スクリーン上に形成される。一方、区画１１ｂにおいて
は、マクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂによ
って出射光束８２ｒ、８２ｇおよび８２ｂが出射側のマ
イクロレンズユニット４２とは異なった、光軸から大き
く外れた方向に向けて反射されており、出射側のマイク
ロレンズユニット４２からは画素を構成する光束が出射
されない。したがって、黒色の画素がスクリーン上に形
成される。同様に、赤色の画素を表示するためには、マ
イクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂを制御し
て、赤色光束８２ｒのみが出射側のマイクロレンズユニ
ット４２に向けて反射されるようにすれば良い。緑色お
よび青色の画素を表示する場合も同様である。さらに、
これらの中間色あるいは明度、彩度あるいは色相などの
色調の異なる色は、各色毎のマイクロミラー素子５２
ｒ、５２ｇおよび５２ｂにより、出射光束８２ｒ、８２
ｇおよび８２ｂが出射側のマイクロレンズユニット４２
に向かって出射される時間の比率、すなわち、フレーム
レートあるいはフレームタイム中に個々の色の出射光８
２ｒ、８２ｇおよび８２ｂの出射される時間比率を制御
することにより自由に選択することができる。

【００２４】入射側のマイクロレンズユニット４１によ
って各色の入射光束８０ｒ、８０ｇおよび８０ｂがマイ
クロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂに対しそれ
ぞれの集光されるように、各々の入射光束８０ｒ、８０
ｇおよび８０ｂの角度は異なっている。このため、各色
のマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂのオ
ン状態の反射角度は、出射光束８２ｒ、８２ｇおよび８
２ｂが出射側のマイクロレンズユニット４２に向けて出
射されるように若干異なっている。そして、若干異なっ
た角度で出射側のマイクロレンズユニット４２に入った
これらの出射光束８２ｒ、８２ｇおよび８２ｂは光スイ
ッチングデバイス３０に略垂直な方向に向いた平行光束
に合成され、図１に示した投射レンズ２に入ってスクリ
ーン９に投射される。

【００２５】図４に本例の画像表示装置１０の光供給装
置２０に採用することができる波長選択性の分光器２４
を示してある。この分光器２４は、ダイクロイックミラ
ーを用いて波長毎（色毎）に白色の光源７９を分光する
ものであり、青色Ｂを選択的に反射するダイクロイック
ミラー２６ｂと、緑色Ｇを選択的に反射するダイクロイ
ックミラー２６ｇと、通常のミラー２６ｒをこの順番で
若干角度を変えて設けてある。したがって、分光器２４
を通すことにより、白色光７９が３原色毎に角度がわず
かに変化するように分離された赤色光８０ｒ、緑色光８
０ｇおよび青色光８０ｂを備えた入射光８０となって光
スイッチングデバイス３０に供給される。

【００２６】分光器２４は、ダイクロイックミラーを用
いたものに限定されることはなく、他の方式であっても
もちろん良い。図５（ａ）に示すように、プリズム２７
を用いて分光することも可能である。プリズム２７を形
成する材料の波長分散特性により色毎に屈折角が異なる
ので、平行光束にした白色光７９をプリズム２７に入射
することにより、図４に示したダイクロイックミラーを
用いた分光器と同様に、３原色毎に僅かに角度が変わっ
た入射光８０を得ることができる。また、図５（ｂ）に
示すように、ホログラム２８を用いて分光することも可
能である。ホログラム２８の格子ピッチにより発生する
回折角に波長依存性があるので、これを利用して上記と
同様に３原色毎に若干入射角度が異なる入射光８０を得
ることができる。

【００２７】上述した分光器２４は、いずれも白色光７
９を波長選択性の分光器２４により分離して角度の若干
異なる３原色の光束８０ｒ、８０ｇおよび８０ｂを備え
た入射光８０とするものであり、色分解フィルターを用
いて白色光を各色に時間分割する方式と異なり各色の光
に分割する際に白色光の一部が吸収されることにより光
のロスは少ない。したがって、光源２２から発せられた
白色光７９を効率よく利用することができる。また、波
長で分割する上述したような分光器２４は、機械的な回
転動作等を必要としないため駆動用のモータ等が不要で
あり、コンパクトに構成することができる。したがっ
て、画像表示装置１０全体をコンパクトに纏め、また、
低コストで供給するためにも有効である。

【００２８】以上に説明したように、本例の光スイッチ
ングデバイス３０は、光スイッチング素子アレイ５０に
マイクロレンズアレイ４０が積層された構成となってお
り、マイクロレンズアレイ４０の個々のマイクレンズユ
ニット４３に対し、光スイッチング素子アレイ５０の３
つのマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂが
対応するように配置されている。そして、マイクロレン
ズアレイ４０の入射側のマイクレンズユニット４１を介
して入射された光は、マイクロレンズユニット４１によ
って３つのマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５
２ｂのいずれかの素子に集光され、その素子によって反
射された光は出力側のマイクロレンズユニット４２を通
って画像を投射する投射レンズなどの方向に導き出され
るようになっている。

【００２９】したがって、本例の光スイッチングデバイ
ス３０に対し、３原色毎に角度が若干異なるように分光
された入射光８０を照射すると、１画素に対応したマイ
クロレンズユニット４３毎に、赤色光束８０ｒはマイク
ロミラー素子５２ｒで制御され、緑色光束８０ｇはマイ
クロミラー素子５２ｇで制御され、さらに、青色光束８
０ｂはマイクロミラー素子５２ｂで制御される。これら
のマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂで反
射された各色の出射光８２ｒ、８２ｇおよび８２ｂは、
さらに、出射側のマイクロレンズユニット４２で合成さ
れて投射レンズ２を介してスクリーンなどにカラー画像
を構成する画素として映し出される。このため、本例の
光スイッチングデバイス３０は、単板あるいは１枚で３
色に分光された入射光８０を制御可能であり、白色光を
各色に時分割するのではなく、色毎に分割した光を継続
的に照射してカラー表示を行うことができる。したがっ
て、本例の光スイッチングデバイス３０を用いた画像表
示装置１０においては、カラーフィルタによる光の吸収
ロス、および回転フィルタによる時間的なロスが生じな
いので、光の利用効率が高くでき、明るいカラー画像を
表示することができる。

【００３０】また、本例の光スイッチングデバイス３０
は、光スイッチング素子であるマイクロミラー素子５２
に入射光を集光するためにマイクロレンズを採用してい
るので、開口率を８０％程度あるいはそれ以上にするこ
とが可能である。さらに、反射型の素子であるマイクロ
ミラー素子５２を採用しているので、液晶などの透過型
のスイッチング素子と比較し光の吸収による損失を少な
くできるので、透過率を８０％あるいはそれ以上にする
ことができる。したがって、光スイッチングデバイスと
して液晶を用い、回転型カラーフィルタで色毎に時分割
した入射光を照射する従来型のプロジェクタに対し、本
例の光スイッチングデバイスを用いた画像表示装置１０
では、２倍から３倍程度明るいカラー画像を表示するこ
とができる。

【００３１】さらに、本例の光スイッチングデバイス３
０においては、上述したように単板で３原色に色分割さ
れた光を制御することができる。したがって、本例の光
スイッチングデバイス３０を採用することにより、単板
で、従来の３板式と同等の機能を備えた画像表示装置を
構成することが可能となる。このため、光の経路などの
設備が３板式の１／３程度で同等の性能が得られるの
で、プロジェクタなどの画像表示装置を非常に小型化お
よび軽量化することができ、低コストで供給することが
できる。

【００３２】また、本例の光スイッチングデバイス３０
は、単板で３原色のそれぞれを継続的に、時間分割され
ずに制御できるので、時間的なロスがなく、各色の制御
時間をほぼ１フレームタイム（フレームレート）にする
ことができる。したがって、単板式でありながら階調制
御のための時間を長く確保できるので、より多階調の制
御が可能となり、中間調の奇麗な解像度の高い画像を表
示することができる。あるいは、同じ程度の階調制御を
行うのであれば、スイッチング素子および制御回路の動
作周波数を下げることができるので、コストの削減が可
能であり、また、消費電力を低減することも可能とな
る。

【００３３】さらに、本例の光スイッチングデバイス３
０においては、１画素を表示する３つのマイクロミラー
素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂのオン状態の反射角度
がそれぞれ別個に設定されており、入射側のマイクロレ
ンズユニット４１に対応する３つの光スイッチング素子
５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂに到達する入射光８０の角
度の差、出射側のマイクロレンズユニット４２に対する
光スイッチング素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂの位置
の差などを補正し、入射側のマイクロレンズユニット４
１からの入射光８０を出射側のマイクロレンズユニット
４２に最も効率良く導き、光の損失を抑えることができ
るようにしている。例えば、マイクロミラー素子５２ｂ
がオン状態でもっとも大きな角度となり、マイクロミラ
ー素子５２ｇが中間の角度、マイクロミラー素子５２ｒ
が最も角度が小さくなるように設定されている。これに
より、色毎に若干角度が異なった状態で光スイッチング
デバイス３０に入射された入射光８０は効率良く出射光
８２となって光スイッチングデバイス３０から出射さ
れ、さらに明るいカラー画像を得ることができる。

【００３４】また、本例の光スイッチングデバイス３０
ではマイクロレンズアレイ４０として形状が簡単なシン
ドリカルレンズアレイを用いて低コスト化を図ってい
る。さらに、シリンドリカルレンズアレイを採用するこ
とにより、入射光８０は光スイッチング素子アレイ５０
にシリンドリカルレンズ４９の軸方向に長く集光する。
したがって、色毎に若干角度の異なる入射光８０をシリ
ンドリカルレンズ４９の軸に垂直な方向から照射するこ
とにより、色毎に軸に垂直な方向に並列に集光させるこ
とができる。このため、シリンドリカルレンズ４９の軸
方向に長いマイクロミラー素子５２を並べて配置するこ
とにより、色毎にそのマイクロミラー素子５２の上に確
実に集光されるので、信頼性の高い光スイッチングデバ
イス３０を提供することができる。シリンドリカルレン
ズに代わり、ディスク状（凸レンズ状）のマイクロレン
ズを並べたマイクロレンズアレイを採用することも可能
であるが、高価であり、また、集光スポットが小さくな
るので、光学系の調整も難しく、高い開口率を確実に得
るのが難しい。これに対し、シリンドリカルレンズ４９
を採用することにより、低コストで開口率の高い光スイ
ッチングデバイスを提供することが可能である。

【００３５】［第２の実施の形態］図６に、本発明の第
２の実施の形態に係る光スイッチングデバイス３０の概
略構成を断面を用いて示してある。本例の光スイッチン
グデバイス３０も、光スイッチング素子アレイ５０の上
方にマイクロレンズアレイ４０が積層され、光スイッチ
ング素子アレイ５０の下方に各々の光スイッチング素子
を制御する制御用ＩＣ３５が積層された構成であり、第
１の実施の形態と共通する部分には同じ符号を付して説
明を省略する。本例では、光スイッチング素子アレイ５
０を構成する光スイッチング素子６０として、マイクロ
レンズアレイ４０の光スイッチング素子アレイ５０に対
峙した面４８を全反射面として用い、この全反射面４８
から漏出するエバネセント波を制御するエバネセント光
スイッチング素子６０が採用されている。各々のエバネ
セント光スイッチング素子６０は、全反射により光が伝
達される全反射面４８に対し、接近あるいは接触させる
ことによりエバネセント光を抽出できる出射体６１を備
えており、静電力または電歪力などと薄膜６４のバネ弾
性力などとを組み合わせた動力を利用して出射体６１を
駆動できるようになっている。本例では逆三角形の断面
を備えたマイクロプリズムが出射体６１として採用され
ており、出射体６１の上面６２が全反射面４８に薄膜６
４の弾性力によって接触あるいは接近すると、上面６２
が抽出面となり、入射側のマイクロレンズユニット４１
を通して全反射面４８に到達した入射光８０のエバネセ
ント光が出射体６１に抽出される。抽出された入射光８
０は反射面６３によって上方に反射され、全反射面４８
を透過し、出射光８２として出射側のマイクロレンズユ
ニット４２を通って投射レンズなどに供給される。一
方、静電気力などによって出射体６１が薄膜６４の弾性
力に逆らって全反射面４８から離れると、全反射面４８
に到達した入射光８０は全反射面４８によって出射側の
マイクロレンズユニット４２とは光軸方向が異なる方向
に全反射される。

【００３６】このように、本例のエバネセント光スイッ
チング素子６０により、上述したマイクロミラー素子と
同様に入射光を制御することが可能である。したがっ
て、複数のエバネセント光スイッチング素子６０をアレ
イ状に配置した光スイッチング素子アレイ５０を用いる
ことにより、上記の実施の形態で説明した光スイッチン
グデバイスと同等の機能を備えた光スイッチングデバイ
ス３０を実現することが可能である。また、本実施の形
態の光スイッチングデバイス３０を上述した画像表示装
置１０の光スイッチングデバイスとして用いることもも
ちろん可能であり、上記と同様の効果を得ることができ
る。

【００３７】さらに、エバネセント光スイッチング素子
６０は、出射体６１を波長あるいはそれ以下の単位で動
かすだけでスイッチングが可能なので高速動作が可能で
あり、多階調制御をさらに容易に行うことができる。本
例の光スイッチングデバイス３０は、上述したように単
板で、ダイクロイックミラーなどで色分割された入射光
を制御できるために色毎の制御時間が長くできる。した
がって、エバネセント光スイッチング素子アレイ５０を
用いた光スイッチングデバイス３０により色分解能の非
常に高い映像デバイスを実現することが可能であり、マ
ルチカラー表示に適したスイッチングデバイスおよび画
像表示装置を提供することができる。また、エバネセン
ト光スイッチング素子６０は、出射体６１を全反射面４
８に対し前後に動かすだけでスイッチングができるの
で、回転動作を伴うマイクロミラー素子よりも構成が簡
易であり、低コストで信頼性の高い光スイッチングデバ
イス３０を提供することが可能となる。

【００３８】さらに本例の光スイッチングデバイス３０
について説明する。本例の光スイッチングデバイス３０
は、上述した光スイッチングデバイスと同様にマイクロ
レンズアレイ３０としてシリンドリカルレンズ４９が画
素ピッチで並列に配置されたシリンドリカルレンズアレ
イが採用されており、そのシリンドリカルレンズ４９を
画素ピッチで区切ったマイクロレンズユニット４３に、
光スイッチング素子アレイ５０の３つのエバネセント光
スイッチング素子６０ｒ、６０ｇおよび６０ｂが対応す
るようにアレンジされている。したがって、本例の光ス
イッチングデバイス３０を上方から見た様子は、先に図
３に基づき説明したものと同様である。本例の光スイッ
チングデバイス３０においても、マイクロレンズユニッ
ト４３によってマイクロレンズユニット４３に照射され
た入射光は個々のスイッチング素子６０ｒ、６０ｇおよ
び６０ｂのいずれかに集光されるようになっている。こ
のため、高い開口率を確保できると共に、３原色毎に角
度が若干ことなった光束８０ｒ、８０ｇおよび８０ｂを
備えた入射光８０が照射されるとそれぞれの色の光束を
対応するスイッチング素子６０ｒ、６０ｇおよび６０ｂ
で個別に制御することができる。したがって、本例の光
スイッチングデバイス３０を画像表示装置に採用するこ
とにより、単板で３板式と同じくカラーフィルタによる
ロスと、時分割による時間的なロスを防止できるので、
３板式と同等の明るく、中間調の奇麗なカラー画像を表
示することができる。

【００３９】本例の光スイッチングデバイス３０におい
ては、エバネセント光スイッチング素子６０を採用して
いるので、全反射面４８において入射光８０が全反射す
る角度となるように入射側のマイクロレンズユニット４
１を選択し、光学系をデザインする必要がある。このた
め、マイクロレンズユニット４１の焦点距離は比較的長
くする必要があり、また、マイクロレンズユニット４１
の集光に有効に作用する面積も限られてしまう可能性が
ある。そこで、本例の光スイッチングデバイス３０にお
いては、マイクロレンズユニット３０を、高屈折率材料
層４４と低屈折率材料層４５を組合わせ、その境界面４
６に曲率を持たせることにより構成しており、これらの
材料層４４および４５の屈折力と境界面４６の曲率とい
った調整要素を増やすことにより、エバネセント光スイ
ッチング素子６０を用いた光スイッチング素子アレイ５
０に適した光学系を実現できるようにしている。

【００４０】本例の光スイッチングデバイス３０におい
ても、各色毎に若干角度の異なった入射光８０が供給さ
れるので、これらを上方の出射側のマイクロレンズユニ
ット４２に効率良く反射するために３つの光スイッチン
グ素子６０ｒ、６０ｇおよび６０ｂの反射角度は異なっ
ている。本例の光スイッチング素子６０においては出射
体のプリズムのＶ字型の反射面６３の角度を調整してあ
り、青色光束８０ｂ用のスイッチング素子６０ｂが最も
浅いＶ字型の反射面６３を備え、緑色光束８０ｇ用のス
イッチング素子６０ｇが中間の深さのＶ字型の反射面６
３を備えており、さらに、赤色光束８０ｒ用のスイッチ
ング素子６０ｒが最も深いＶ字型の反射面６３を備えて
いる。

【００４１】［第３の実施の形態］図７に、本発明の第
３の実施の形態に係る光スイッチングデバイス３０の概
略構成を断面を用いて示してある。本例の光スイッチン
グデバイス３０も、光スイッチング素子アレイ５０の上
方にマイクロレンズアレイ４０が積層され、光スイッチ
ング素子アレイ５０の下方に各々の光スイッチング素子
を制御する制御用ＩＣ３５が積層された構成であり、上
述した各実施の形態と共通する部分には同じ符号を付し
て説明を省略する。本例の光スイッチング素子アレイ５
０は、液晶パネル５５とマイクロミラーアレイ５４とが
積層された構成となっており、液晶素子５７とマイクロ
ミラー５６との組み合わせで１単位のスイッチング素子
が構成されている。そして、液晶素子５７がオン状態と
なって液晶素子５７を透過した入射光８０がマイクロミ
ラー５６によって出射側のマイクロレンズユニット４２
に向かって反射され、出射光８２となって出力されるよ
うになっている。

【００４２】本例の光スイッチングデバイス３０におい
ても、上記の光スイッチングデバイスと同様にマイクロ
レンズユニット４３に対応した区画１１に３つの液晶素
子５７ｒ、５７ｇおよび５７ｂと、これらに重ねてマイ
クロミラー５６ｒ、５６ｇおよび５６ｂが配置されてお
り、光スイッチングデバイス３０を上方から見た様子
は、図３に基づき説明したものと同様となる。したがっ
て、入射側のマイクロレンズユニット４１から入射され
た３原色毎に若干角度の異なる入射光８０は、色毎にそ
れぞれの液晶素子５７ｒ、５７ｇおよび５７ｂに集光さ
れる。そして、これらの液晶素子５７ｒ、５７ｇおよび
５７ｂがオン状態で透過した光は、マイクロミラー５６
ｒ、５６ｇおよび５６ｂによって各々が適当な角度で出
射側のマイクロレンズユニット４２に向かって反射さ
れ、合成されて出射光８２となって出射される。一方、
液晶素子５７ｒ、５７ｇあるいは５７ｂがオフ状態の場
合は、入射光８０は透過しないので出射側のマイクロレ
ンズユニット４２に向かって出射されない。

【００４３】このように、液晶パネル５５とマイクロミ
ラーアレイ５４とを組み合わせたスイッチング素子アレ
イ５０を用いた本例の光スイッチングデバイス３０にお
いても、上述した光スイッチングデバイスと同様に、入
射側のマイクロレンズユニット４１を通って入射光を色
毎にスイッチングして出射側のマイクロレンズユニット
４２から出射することができる。したがって、光源とし
てダイクロイックミラーなどを用いて波長分割した光を
用いてカラー画像を表示することが可能である。このた
め、本例の光スイッチングデバイス３０を用いて上記に
て説明したような単板式で、３板式と同等の明るく中間
調の奇麗な画像を表示できる画像表示装置を提供するこ
とができる。

【００４４】本例の光スイッチングデバイス３０は、液
晶パネル５５を採用しているので、液晶あるいは偏光板
などによる透過吸収があり、上記の各実施の形態で説明
した光スイッチングデバイスと比較すると若干開口率が
低下する可能性がある。しかしながら、液晶パネルとい
う現状でも光スイッチングデバイスとして多用されてい
るスイッチング素子を用いて、本発明に係る、単板で３
原色を独立して制御できる画像表示用のデバイスを実現
できるので、信頼性が高く、低コストの光スイッチング
デバイスを提供できるというメリットがある。

【００４５】［第４の実施の形態］図８に、本発明の第
４の実施の形態に係る画像表示装置１０の概略構成を示
してある。上述した各実施の形態においては、光スイッ
チングデバイス３０からの出射光８２はデバイスから略
垂直に出射され、出射光８２をスクリーン９に投射する
投射レンズ２がデバイス３０に対し垂直な方向に配置さ
れていたのに対し、本例の画像表示装置１０において
は、出射側の光学系である投射レンズ２が、入射側の光
学系である光供給装置２０に対し、光スイッチングデバ
イス３０を中心にほぼ対称な位置に配置されている。こ
のように、光スイッチングデバイス３０に対する入射光
８０の方向および出射光８２の方向は、入射側の光学系
および出射側の光学系の設計にあわせて自由に設定する
ことが可能である。本例の画像表示装置１０において
は、投射レンズ２と光供給装置２０とを光スイッチング
デバイス３０を中心に略対称な位置に配置できるので、
投射レンズ２および光供給装置２０との配置上の干渉を
避けることができ、画像表示装置１０全体をよりコンパ
クトに纏めることができる。

【００４６】図９に、本例の画像表示装置１０に採用さ
れている光スイッチングデバイス３０の概要構成を模式
的に示してある。本例の光スイッチングデバイス３０
は、先の第１の実施の形態で説明した、マイクロミラー
素子５２がアレイ状に配置されたスイッチング素子アレ
イ５０を用いた光スイッチングデバイス３０であり、詳
細な説明は以下では省略する。本例の光スイッチングデ
バイス３０においては、入射側のマイクロレンズユニッ
ト４１から入射された入射光８０をそれぞれの色に対応
するマイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂに
よって略対称な方向（角度）に反射しており、これらの
マイクロミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂが位置
する区画１１ａに対し、入射側のマイクロレンズユニッ
ト４１と対称な位置にある出射側のマイクロレンズユニ
ット４２から出射光８２として出射される。このような
入射光８０に対し出射光８２の角度は、各々のマイクロ
ミラー素子５２ｒ、５２ｇおよび５２ｂのオン状態の反
射角度を個別に制御することにより自由に設定すること
ができる。もちろん、本例に示したマイクロミラー素子
を用いた光スイッチングデバイスに限らず、入射光に対
する出射光の角度の調整は、エバネセント光スイッチン
グ素子を用いた光スイッチングデバイスにおいては出射
体の反射面の角度を変えることによって同様に可能であ
り、また、液晶素子を用いた光スイッチングデバイスに
おいては液晶素子に重ねて配置されるマイクロミラーの
角度を変えることによって可能である。

【００４７】［第５の実施の形態］図１０に、本発明の
第５の実施の形態に係る透過型の光スイッチングデバイ
ス３０を用いた画像表示装置１０の概略構成を示してあ
る。本発明の画像表示装置１０は、入射側の光学系であ
る光供給装置２０と、光スイッチングデバイス３０と、
出射側の光学系である投射レンズ２が略直線状に配置さ
れており、光スイッチングデバイス３０に入射された入
射光８０が光スイッチングデバイス３０を透過して出射
光８２として出射され、投射レンズ２によってスクリー
ンにカラー画像が投射されるようになっている。このた
め、本例の光スイッチングデバイス３０は、入射側のマ
イクロレンズユニットがアレイ状に配列された入射側の
マイクロレンズアレイ４０ａと、後述する液晶を用いた
光スイッチング素子アレイ５０と、出射側のマイクロレ
ンズユニットがアレイ状に配列されたマイクロレンズア
レイ４０ｂが積層された構成になっている。

【００４８】図１１に、本例の光スイッチングデバイス
３０の概略構成を拡大して示してある。上述したよう
に、本例の光スイッチングデバイス３０は、下側から順
番に入射側のマイクロレンズユニット４１を備えたマイ
クロレンズアレイ４０ａ、光スイッチング素子アレイ５
０、出射側のマイクロレンズユニット４２を備えたマイ
クロレンズアレイ４０ｂとが積層された構成になってい
る。それぞれのマイクロレンズアレイ４０ａおよび４０
ｂとしては、上述した光スイッチングデバイスと同様に
シリンドリカルレンズ４９が画素ピッチで配列されたシ
リンドリカルレンズアレイが採用されている。本例の光
スイッチング素子アレイ５０は、複数のマイクロプリズ
ム５８がアレイ状に配置された、あるいはシリンドリカ
ルレンズ４９に沿って延びたプリズムがレンズの軸に直
角な方向に配置されたマイクロプリズムアレイ５９と、
液晶パネル５５とが積層された構成となっており、それ
ぞれのシリンドリカルレンズ４９を画素ピッチで区切っ
た１画素の区画１１に３つの液晶素子５７ｒ、５７ｇお
よび５７ｂが位置するようになっている。このため、入
射側あるいは出射側のマイクロレンズアレイ４０ａある
いは４０ｂの方向から本例の光スイッチングデバイス３
０を見た様子は、先に図３に基づき説明したものと同様
となる。

【００４９】本例の光スイッチングデバイス３０におい
ても、入射側のマイクロレンズユニット４１に入射した
３原色毎に若干角度の異なる入射光８０は、マイクロレ
ンズユニット４１によって、それぞれの色の光束８０
ｒ、８０ｇおよび８０ｂに対応する液晶素子５７ｒ、５
７ｇおよび５７ｂに集光される。そして、液晶素子５７
ｒ、５７ｇおよび５７ｂがオン状態のときは、液晶素子
５７を透過した光がマイクロプリズム５８ｒ、５８ｇお
よび５８ｂによって屈折され、出射側のマイクロレンズ
ユニット４２に向かって出射光８２として出射される。
そして、出射側のマイクロレンズユニット４２で画素毎
に合成され、投射レンズを通ってカラー画像として表示
される。一方、液晶素子５７がオフ状態のときは、入射
光８０が液晶素子５７を通過しないので、出射側のマイ
クロレンズユニット４２には出射されない。

【００５０】このように、本例の光スイッチングデバイ
ス３０は、反射型と透過型との違いはあるが、上記の各
実施の形態で説明したものと同様に単板で３板式と同様
にダイクロイックミラーなどによって色分割された入射
光を制御してカラー表示を行うことができるものであ
る。したがって、本例の光スイッチングデバイス３０を
用いることにより、色フィルターによるロス、あるいは
時分割したときの時間的な光のロスのない、明るく、ま
た、中間調表示の奇麗なカラー画像を得ることができ
る。

【００５１】本例の光スイッチングデバイス３０では、
液晶素子５７を透過した光を出射しているために、液晶
およびその前後の偏光板などにより吸収ロスが発生し、
上述した反射型の光スイッチングデバイスよりも若干開
口率が低下する可能性がある。しかしながら、液晶とい
う従来型の光スイッチング素子を用いて本発明に係る光
スイッチングデバイスおよび画像表示装置を実現できる
ので、低コストで信頼性の高いものを提供できる。ま
た、前述したような反射型の光スイッチングデバイスで
あれば、光スイッチングデバイス３０の一方の側に入射
側および出射側の光学系を配置できるので、コンパクト
にできるといったメリットがあった。これに対し、本例
の光スイッチングデバイス３０は透過型なので、入射光
８０と出射光８２の光路が互いに干渉することがなく画
像表示装置の設計が容易となり、また、入射側の光学系
（光供給装置２０）と出射側の光学系（投射レンズ２）
を接近して配置することができる。

【００５２】なお、以上に説明した光スイッチングデバ
イスにおいては、１つのマイクロレンズユニットに対し
３つの光スイッチング素子が対応するようにしている
が、４つ以上の光スイッチング素子が対応するように配
置しても良いことはもちろんである。そして、３原色に
加え、あるいは３原色に変わって中間の色相の光束をマ
イクロレンズユニットでそれぞれの光スイッチング素子
に集光させて制御することも可能であり、単板の光スイ
ッチングデバイスを用いて、より中間調の奇麗なカラー
画像を表示することができる。また、透過型の光スイッ
チング素子として液晶素子を例に説明しているが、電解
質溶液を用いたＥＣＤなど、その他の受光型のスイッチ
ング素子を用いることももちろん可能である。

【００５３】さらに、上記ではプロジェクタのような投
射型の画像表示装置に本発明の光スイッチングデバイス
が採用された例を説明しているが、投射型に限らず、直
視型の画像表示装置、あるいは、感光性の印刷用紙を用
いたプリンタなど、さまざまなカラー画像を取り扱う機
器に本発明の光スイッチングデバイスは利用することが
できる。

【００５４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光スイ
ッチングデバイスは、マイクロミラーアレイのような光
スイッチング素子アレイにマイクロレンズアレイを重
ね、１つのマイクロレンズユニットに入射した色毎に若
干角度の異なる入射光束のそれぞれを少なくとも３つの
光スイッチング素子に集光して制御できるようにしてい
る。したがって、１枚の光スイッチングデバイスによ
り、ダイクロイックミラーなどで色分解した光を制御
し、合成したカラー表示用の出射光を得ることができる
ので、カラーフィルタによるロスおよび時分割するため
の時間的なロスをなくすことができる。このため、本発
明の光スイッチングデバイスを用いることにより、単板
式で３板式と同等の明るく、解像度の高い多階調表示可
能なカラー画像を出力可能な画像表示装置を提供するこ
とが可能である。そして、本発明に係る画像表示装置
は、３板式と比較し光路が少なくて済むなど構成が簡易
なので、コンパクトにでき、低コストで提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置
の概略構成を示す図である。

【図２】図１に示した光スイッチングデバイスの概略構
成を示す断面図であり、光スイッチング素子としてマイ
クロミラー素子を用いた例を示す図である。

【図３】図１に示した光スイッチングデバイスをマイク
ロレンズアレイの方向から見た様子を示す図である。

【図４】図１に示した分光器の構成例を模式的に示す図
である。

【図５】図４に示した分光器の異なる構成例を模式的に
示す図である。（ａ）はプリズムを用いて分光する構成
例である。（ｂ）はホログラムを用いて分光する構成例
である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光スイッチン
グデバイスの概略構成を示す断面図であり、光スイッチ
ング素子としてエバネセント波を制御するエバネセント
光スイッチング素子を用いた例を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る光スイッチン
グデバイスの概略構成を示す断面図であり、光スイッチ
ング素子として液晶素子を用いた例を示す図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係る画像表示装置
の概略構成を示す図である。

【図９】図７に示した光スイッチングデバイスの概略構
成を示す断面図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る透過型の光
スイッチングデバイスを用いた画像表示装置の概略構成
を示す図である。

【図１１】図１０に示した光スイッチングデバイスの概
略構成を示す断面図であり、透過型の光スイッチング素
子として液晶素子を用いた例を示す図である。

【図１２】従来の分光器に色フィルターを用いた画像表
示装置の概略構成を示す図である。

【図１３】図１２に示した色フィルターを模式的に示す
図である。

【符号の説明】

２・・投射レンズ ９・・スクリーン １０・・画像表示装置 １１・・マイクロレンズユニット（１画素）に対応する
区画 ２０・・光供給装置 ２２・・光源 ２４・・分光器 ２６・・ダイクロイックミラー ２７・・プリズム ２８・・ホログラム ３０・・光スイッチングデバイス ３５・・ＩＣチップ ４０・・マイクロレンズアレイ ４０ａ・・入射側のマイクロレンズアレイ（第１のマイ
クロレンズアレイ） ４０ｂ・・出射側のマイクロレンズアレイ（第２のマイ
クロレンズアレイ） ４１・・入射側のマイクロレンズユニット ４２・・出射側のマイクロレンズユニット ４３・・マイクロレンズユニット ４４・・高屈折率材料のマイクロレンズアレイ ４５・・低屈折率材料のマイクロレンズアレイ ４６・・境界面 ４８・・全反射面 ４９・・シリンドリカルレンズ ５０・・光スイッチング素子アレイ ５２・・マイクロミラー素子 ５５・・液晶パネル ５６・・液晶素子 ５７・・マイクロミラー ５８・・マイクロプリズム ６０・・エバネセント光スイッチング素子 ６１・・出射体 ６２・・抽出面 ６４・・駆動部 ７９・・白色光 ８０・・入射光 ８２・・出射光 ９０・・画像表示装置 ９２・・光源部 ９４・・分光器 ９４ａ・・色フィルター ９６・・コンデンサーレンズ ９８・・ミラーデバイス ９８ａ・・マイクロミラー ９８ｂ・・ＩＣチップ １００・・入射光 １０２・・出射光

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のマイクロレンズユニットを備えた
   第１および第２のマイクロレンズアレイと、入射光に対
   し出射光の光量または角度を制御可能な複数の光スイッ
   チング素子を備えた光スイッチング素子アレイとを有
   し、 これら第１および第２のマイクロレンズアレイ、および
   光スイッチング素子アレイが、前記第１のマイクロレン
   ズアレイのマイクロレンズユニットから入射された光が
   前記光スイッチング素子アレイの少なくとも３つの光ス
   イッチング素子のいずれか１つに集光され、これらの光
   スイッチング素子により制御された光が前記第２のマイ
   クロレンズアレイのマイクロレンズユニットから出射さ
   れるように配置されていることを特徴とする光スイッチ
   ングデバイス。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記マイクロレンズ
   アレイはシンドリカルレンズアレイであることを特徴と
   する光スイッチングデバイス。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記光スイッチング
   素子は光反射型のスイッチング素子であり、前記第１お
   よび第２のマイクロレンズアレイを兼ねたマイクロレン
   ズアレイを有し、前記光スイッチング素子に対し入射側
   となるマイクロレンズユニットと出射側となるマイクロ
   レンズユニットが異なることを特徴とする光スイッチン
   グデバイス。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記マイクロレンズ
   ユニットに対応する少なくとも３つの前記光スイッチン
   グ素子は、光の出射方向がそれぞれ異なることを特徴と
   する光スイッチングデバイス。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記光スイッチング
   素子は、反射角度を制御可能なマイクロミラーを備えた
   光スイッチング素子、または、エバネセント光を制御可
   能なマイクロプリズムを備えた光スイッチング素子であ
   ることを特徴とする光スイッチングデバイス。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の光スイッチングデバイ
   スと、前記第１のマイクロレンズアレイに対し少なくと
   も３原色毎に角度がわずかに変化した光を供給可能な光
   供給装置と、前記第２のマイクロレンズアレイから出射
   された光を投射可能な投射レンズとを有することを特徴
   とする画像表示装置。