WO2004088403A1

WO2004088403A1 - 空間光変調装置、この空間光変調装置を有するプロジェクタ、この空間光変調装置に用いる微細構造素子の製造方法、この方法により製造された微細構造素子

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Publication number: WO2004088403A1
Application number: PCT/JP2004/002770
Authority: WO
Inventors: Shunji Kamijima; Masatoshi Yonekubo
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2004-10-14
Also published as: US7242444B2; EP1533651A4; KR20050014889A; EP1533651A1; US7401926B2; KR20060115403A; US20040239822A1; US20070236670A1; KR100744892B1; KR100805519B1

Abstract

観察者がブラックマトリックス等の遮光部を認識することなく、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ために、入射光を画像信号に応じて変調して射出する空間光変調装置（１１０Ｒ）と、空間光変調装置（１１０Ｒ）の射出側に設けられているプリズム群（２１０）とを有し、空間光変調装置（１１０Ｒ）は行列状に配列されている複数の画素部である開口部（２３０）と、その間に設けられているブラックマトリックス部（２２０）とを有する。プリズム群（２１０）は、少なくとも屈折面（２１２）を備えるプリズム素子（２１１）からなる。一の開口部（２３０）からの光は、少なくとも一部のプリズム群（２１０）に入射する。そして、プリズム群（２１０）から所定距離Ｌだけ離れたスクリーン（１１６）において、開口部像（２３０Ｐ）をブラックマトリックス部像（２２０Ｐ）上へ導くような屈折面の向き、及び傾斜角度θを有する。

Description

空間光変調装置、この空間光変調装置を有するプロジェクタ、この空間光変調装置に用いる微細構造素子の製造方法、この方法により製造された微細構造素子技術分野

本発明は、空間光変調装置、この空間光変調装置に用いる微細構造素子の製造方法、この方法により製造された微細構造素子、及びこの空間光変調装置を有するプロジェクタ、特に、液晶空間光変調装置に関するものである。 ' 背景技術

画像表示装置として、液晶パネル（液晶表示装置）、 C R T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、例えば、特開平 8— 1 2 2 7 0 9号公報に提案されている。

ドットマトリックス画像表示装置にぉレ、ては、画素と画素との間に領域は、不要光を低減するためにブラックマトリッタ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つてきている。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、プ'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。ここで、観察者がブラックマトリックス等の遮光部を認識することがないように、画像表示装置からの光を、プリズム群へ入射させることが考えられる。プリズム群の平坦部は、画像表示装置からの光をそのまま透過させる。また、プリズム群の屈折面は、画像表示装置からの光を屈折させて透過させる。このような、プリズム群を透過した光は、平坦部を射出した後そのまま直進する光に加えて、プリズムの屈折面で光路を偏向された光も生ずる。光路を偏向された光により、画素像がブラックマトリックス上に形成される。これにより、ブラックマトリクスを認識することを低減できる。

上述のプリズム群を構成する各プリズム素子の形状はミク口ンオーダーの微細形状である。従来技術では、所定の領域内に切削加工を行うことにより、微細形状のプリズム素子を製造している。ここで、同一の加工データに基づいていても、所定の領域内に所望の形状のプリズム素子を繰り返して形成することは以下の 3 つの a由により困難である。第 1の理由は、切肖 U加工を行う加工機械の繰り返し位置決め精度が不足していることである。繰り返し位置決め精度が不足していると、所望の位置に微細形状を形成することが困難となり問題である。また、第 2 の理由は、加工機械の位置決め制御を行うサーボ機構が、温度、気圧、振動等の外乱の影響を受けやすいことである。第 3の理由は、加工機の加工バイトと加工対象ワークとの位置関係をサブミク口ン精度で合わせることは困難である一方、加工機単体内の相対位置はナノレベルで制御でき高精度の加工が可能であることである。

例えば、従来技術により平行平板に微細な V字溝を形成した断面構成図を図 3 9に示す。平行平板 1 3 0 0の位置 Aから加工を開始して、位置 Bで終了する。このとき、上述したように、加工機械のサーボ機構が温度、気圧、振動等の外乱の影響を受けると、加工側の面は点線 1 3 0 1で示すように直線とならずに、例えば凹形状面となってしまう。このように、サーボ機構が外部環境（外乱）の影響を受けると、所望の形状を十分な精度で形成することが困難となるので問題である。これらの問題は、単一な形状ではなく、不規則な形状の微細形状素子を製造する場合にさらに顕著になる。さらに、微細形状素子を製造する時、被加工物の同一部分に複数回の加工処理を行うことは困難であり問題である。

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、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。

加えて、本発明は、外部環境に関わらず、所望の微細形状素子を正確に製造することができる微細構造素子の製造方法、この方法により製造された微細構造素子、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。発明の開示 '

本発明によれば、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屈折部とを有する空間光変調装置であって、前記変調部は、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、前記屈折部は、少なくとも屈折面を備えるプリズム素子からなるプリズム群を有し、前記複数の画素部のうち一の前記画素部からの光は、前記複数のプリズム群のうちの少なくとも一部の前記プリズム群に入射し、前記屈折面は、'前記屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、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、及ぴ前記屈折面と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、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。これにより、一の画素部からの光はプリズム群に入射する。プリズム群に入射した光は、プリズム素子の屈折面で屈折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、及び屈折面と基準面とのなす角度に応じて、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、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム群のうちの一の前記プリズム素子が占める面積を単位面積としたとき、前記屈折面の面積と前記単位面積との比は、前期画素部の前記投影像の光強度に対応することが望ましい。一の画素部からの光は、例えば、円錐形状の発散光となつて複数のプリズム素子からなるプリズム群に入射する。ここで、円錐形状の発散光のうち、一のプリズム素子へ入射する光を考える。一のプリズム素子の領域面積を基準となる単位面積とす 'る。特定の屈折面の面積を単位面積で除した値、即ち面積比は、単位面積の入射した光量と、特定の屈折面で屈折された光量との比に対応する。これにより、屈折面の面積を適宜設定することにより、屈折面で屈折される光量を制御できる。また、本発明の好ましい態様によれば、前記画素部ば略矩形形状であり、前記 • 遮光部は所定幅の帯状部が格子状に配列された形状であり、前記屈折部の前記プリズム群は、多角錐形状のプリズム素子から構成されていることが望ましい。一般のドットマトリックス画像表示装置では、矩形形状の画素部が縦横の行列状に配置されている。そして、隣接する画素部どうしの間の領域にブラックマトリツクス部等の遮光部が設けられている。ここで、プリズム素子を多角錐形状とすると、屈折面の向きを様々な向きにすることができる。このため、画素部の投影像を様々な方向へ形成することができる。また、屈折面の角度、面積も任意に設定できる。この結果、画素部の投影像の位置、光量も制御できる。なお、「多角錐形状」とは、底面が多角形をなす錐体形状に加えて、錐体の頂角部近傍に平面部を有する形状等も含むものをいう。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記屈折部の前記プリズム群は、略四角錐形状のプリズム素子から構成されていることが望ましい。プリズム素子を四角錐形状とすることで、画素部の投影像をプリズム素子の底辺に対して直交する方向へ形成することができる。このため、画素部が矩形形状の場合に、より効率 ' 的に遮光部の投影像に対して画素部の投影像を重畳的に形成できる。また、本発明の好ましい態様によれば、画素部は略矩形形状であり、遮光部は所定幅の帯状部が格子状に配列された形状であり、屈折部の前記プリズム群は、第 1の方向における断面形状が略台形形状であり、第 1の方向に略直交する第 2 の方向に長手方向を有する 2組のプリズム素子からなり、 2組のプリズム素子は、それぞれの長手方向どうしが略直交するように設けられ、台形形状の斜面は屈折面に対応していることが望ましい。プリズム素子の第 1の方向における断面形状は略台形形状である。台形形状の斜面は、屈折面として作用する。このため、斜面で屈折した光による画素部の投影像を、プリズム素子の長手方向に対して直交する方向へ形成することができる。本態様では、さらに 2組のプリズム素子の長手方向どうしが略直交するように構成されている。これにより、画素部が矩形形状の場合に、より効率的に画素部の周辺の遮光部の投影像に対して画素部の投影像を重畳的に形成できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記屈折部は、前記画素部が形成されている面に略平行な平坦部をさらに有し、前記画素部からの光のうち前記平坦部を透過又は反射した光は、略直進して前記投影像を形成することが望ましい。画素部からの光のうち、プリズム素子の屈折面に入射した光は、屈折面の向き、角度、及び面積に応じて屈折される。ここで、屈折面の一部が画素部が形成されている面に略丰行な平坦部の場合、'平坦部に入射した光は、屈折されることなく、そのまま直進して透過する。以下、適宜本明細書において、平坦部を直進、透過した光で形成された画素部の投影像を「直接透過像」とし、プリズムを透過し屈折した光で形成された画素部の投映像を「屈折透過像 J という。画素部の直接透過像を形成することで、本来の画素部の投影像に加えて、光路を屈折された画素部の投影像を形成できる。

ここでプリズム素子の大きさは、空間変調素子上に配置された遮光部のある点から光の進行方向の前方において照明光、又は投射レンズの Fナンバーで定義される呑み込み角内に一つ以上の面積比に割り振られたプリズム素子を配置することにより、直接透過像と屈折透過像の面積で割り振られた光量比で構成された画素が得られる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム素子は、前記前記格子状に配列された前記遮光部像の中心線の交点と、前記画素部の前記投影像の一の角部とが略一致するような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することが望ましい。これにより、遮光部の投影像の全ての領域において、画素部の投影像を重畳的に形成できる。このため、スムーズな画質の画像を得ることができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム素子は、前記遮光部の投影像上において、 P舞接する前記画素部の前記投影像どうしの少なくとも一部が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することが望ましい。これにより、隣接する画素部どうし、例えば第 1の画素部と第 1の画素部' に隣接する第 2の画素部との投影像が重複して形成される領域では、第 1の画素部と第 2の画素部との画像情報に基づレ、て新たな第 3の画素部の投影像を形成で .きる。この結果、投影する画素数の密度を向上できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記プリズム素子は、前記遮光部の投影像上において、隣接する前記画素部の前記投影像どうしの略全体の領域が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することが望ましレ、。これにより、隣接する画素部どうし、例えば第 1の画素部と第 1の画素部に隣接する第 2の画素部との投影像が略一致し、重複して形成される。この結果、さらに効率的に、第 1の画素部と第 2の画素部との画像情報に甚づいて新たな第 3の画素部の投影像を形成できる。この結果、投影する画素数の密度を向上できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、投影面における平坦部からの光の強度の総和を PW O、投影面における前記屈折面を経由した光の強度の総和を PW 1 とそれぞれしたとき、

PW 0≥PW 1

を満足することが望ましい。直接透過像の光強度の総和は、平坦部の面積に対応する。また、屈折透過像の光強度の総和は、屈折面の面積に対応する。投影面において、屈折透過像は、直接透過像の周辺に形成される。ここで、 1つの画素部に着目したとき、屈折透過像の光強度の総和が、直接透過像の光強度の総和よりも大きくなつてしまうと、観察者は、例えばゴーストのような二重の画像のように認識してしまうことがある。このため、投写像の画質が劣化してしまう。これに対して、本態様では、 PW O ^ PW lを満足するように構成されている。このため、観察者は、本来の画素部の投影像である直接透過像の周辺に遮光部を認識するこ'となく、かつシームレス、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、本態様では、好ましくは、 PW 0 > PW 1を満足することが望ましい。さらに好ましくは、 PW 0 > 0 . 9 X PW 1を満足することが望ましレ、。これにより、さらにシームレスでざらつき感を低減できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、投影面において、平坦部からの光により形成される画素部の投影像の強度分布の第 1のピーク値は、屈折面を経由した光により形成される画素部の投影像の強度分布の第 2のピーク値よりも大きく、第 1のピーク値と第 2のピーク値との間の領域は所定の強度分布曲線に応じた光強度であることが望ましい。これにより、観察者は、直接透過像と隣接する直接透過像との間の領域に適度な光強度分布を認識する。このため、観察者は、遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感が低減され、かつ見かけ上高解像な像を観察できる。

また、本発明によれば、第 1色光、第 2色光、及び第 3色光を含む光を供給する光源部と、前記第 1色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と、前記第 2色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と、前記第 3色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と、前記第 1色光用空間光変調装置、前記第 2色光用空間光変調装置、及び前記第 3色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第 1色光と、前記第 2色光と、前記第 3色光とを合成する色合成光学系と、前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写レンズとを有し、第 1色光用空間光変調装置と、第 2色光用空¹間光変調装置と、前記第 3色光用空間光変調装置とは、上述の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタを提供できる。ここで、後述する色分離光学系を有していない場合は、光源部として、第 1色光、第 2色光、第 3色光をそれぞれ供給する発光ダイオード、半導体レーザ等の固体発光素子を用いることができる。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。 .

また、本発明の好ましい態様によれば、第 1色光用空間光変調装置と、第 2色光用空間光変調装置と、前記第 3色光用空間光変調装置とが、それぞれ前記屈折部を有していることが望ましい。 '光が屈折面で屈折する角度は、光の波長に依存している。例えば、同一の屈折面に異なる波長領域の複数の光が入射すると、波長領域ごとに屈折する角度が異なる。本態様では、第 1色光用空間光変調装置と、第 2色光用空間光変調装置と、前記第 3色光用空間光変調装置とが、それぞれ'前記屈折部を有している。これにより、各色光の波長に適した屈折面の角度を設定できる。この結果、画素部の投写像を、所定の位置に正確に形成できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記色合成光学系の入射側又は射出側に前記屈折部が設けられていることが望ましい。各色光用空間光変調装置ごとに屈折部を設ける代わりに、クロスダイクロイックプリズム等の色合成光学系の入射側又は射出側に一つの屈折部を設けることもできる。これにより、屈折部が 1 つで済むため、構成が簡単になり、製造費用も低減できる。以上プリズム素子の配置位置について 2例を示したが、ブラックマトリックス形成層位置から結像スクリーンまたは、直視者の視覚結像点の間に配置することで同様な効果を得られる事を確認している。

また、本発明の好ましい態様によれば、さらに前記光源部から供給される光を前記第 1色光と、前記第 2色光と、前記第 3色光とに分離する色分離光学系を有することが好ましい。例えば、光源部は、超高圧水銀ランプ等のように、第 1色光と第 2色光と第 3色光とすべての波長領域の光を供給する場合がある。本態様では、この場合において、色分離光学系で光源部からの光を、第 1色光と、第 2 色光と、第 3色光とに分離して各色光を画像信号に応じて変調できる。

また、本発明では、加工領域を 5つ以上のサブ領域に分割する分割工程と、いずれか一の前記サブ領域に第 1の形状を形成する第 1形状形成工程と、一のサブ領域を基準として、一のサブ領域に隣接するサブ領域よりも遠レヽ位置のサブ領域に第 2の形状を形成する第 2形状形成工程と、第 2の形状が形成されたサブ領域を新たな基準として、第 2形状形成工程を繰り返して行う繰り返し工程と、を含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法を提供できる。

従来技術の製造方法では、加工領域において、加工を開始した位置から連続的に加工位置を移動させて、順次切削等の加工を行う。このような製造方法では、外乱の影響がそのまま加工結果に反映されてしまう。これに対して、第 1の発明では、まず、加工領域を 5つ以上の複数のサブ加工領域に分割する。次に、任意の一つのサブ領域に第 1の形状を形成する。第 1の形状が形成された後、第 1の形状が形成されたサブ領域に隣接しないで、少なくともサブ領域一つ分だけ離れた位置のサブ領域に第 2の形状を形成する。さらに、第 2の形状が形成された後、第 2の形状が形成されたサブ領域に隣接しないで、少なくともサブ領域一つ分だけ離れた位置のさらに別のサブ領域に第 2の形状を形成する。このような工程を、全てのサブ領域に形状加工が行われるまで繰り返す。 _これにより、外部環境（外 '乱）の影響に起因する加工位置の変動を分散させることができる。この結果、外部環境に関わらず、所望の微細形状素子を正確に製造することができる。

また、発明の好ましい態様によれば、第 1の形状と第 2の形状とは略同一の形状であることが望ましい。これにより、所望の単一形状を十分な精度で形成することができる。

また、本発明の好ましレ、態様によれば、第 1の形状と第 2の形状とは異なる形状であることが望ましい。これにより、不規則な形状であっても、所望の微細形状を十分な精度で形成することができる。また、本発明の好ましい態様によれば、加工領域とは異なる試し加工領域に対して、加工データに基づいて第 1の形状を形成する試し加工工程と、試し加工ェ程で形成された第 1の形状を測定する形状測定工程と、形状測定工程で得られた測定データと加工データとの差分を、加工データへフィ一ドバックして加工データを補正するフィードバック工程と、補正された加工データに基づいて、第 1形状形成工程と繰り返し工程とを行うことが望ましい。微細形状素子は、加工データに基づいて形成される。そして、外乱、加工バイトと加工ワークとの相対位置の設定不良などの影響で、加工データどおりに形状が形成されないことで所望の加工精度が得られない現象が生ずる。本態様では、予め試し加工領域において、加工した第 1の形状を実際に測定する。微細形状の測定には、原子間力顕微鏡やレーザ顕微鏡を用いることが望ましい。そして、測定された微細形状素子の測定データと、元の加工データとを比較して、両データの差分を演算する。演算された差分は、加工データへフィードバックされる。次に、差分量だけ補正された加ェデータに基づいて、第 1形状形成工程と繰り返し工程とを行う。これにより、外乱等の影響が低減された形状加工を行うことができる。

また、本発明の好ましレ、態様によれば、試し加工工程と、第 1形状形成工程と、繰り返し工程とは、同一位置に 2回以上の形状加工を行う工程を含むことが望ましい。これにより、例えば、同一位置で切削バイトの角度を振って微細形状を加ェする場合でも、所望の微細形状を得ることができる。 ' ' また、本発明の好ましい態様によれば、形状測定工程では、第 1の形状のピッチ、角度、深さ、及び平坦面粗さの少なくとも一つを測定することが望ましい。これにより、微細構造素子のピッチ、角度、深さ、及び平坦面粗さを正確に形成することができる。

また、本発明によれば、上述の微細構造素子の製造方法により製造された微細構造素子を提供できる。これにより、単一形状又は不規則な形状の微細構造素子、例えば複数のマイクロプリズム素子からなるプリズム群を製造することができる。また、本発明によれば、上述の微細構造素子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。例えば、マイクロレンズ素子からなるプリズム群を有する透過型の液晶型空間光変調装置を得ることができる。所望の形状が形成されたプリズム群を光が透過することで射出光の方向を正確に所定方向へ屈折させて偏向できる。このため、空間光変調装置の画素間のブラックマトリックス部の投写像上へ、画素からの光を屈折させて導くことができる。この結果、ブラックマトリックス部を認識することなく、高品質な画像を得ることができる。

また、本発明によれば、照明光を供給する光源と、照明光を画像信号に応じて変調する上述の空間光変調装置と、変調された光を投写する投写レンズと、を有することを特徴とするプロジェクタを提供できる。本発明では、上述の空間光変調装置を備えているので、高品質の投写像を得ることができる。図面の簡単な説明 .

第 1図は、本発明の実施例 1に係るプロジェクタの概略構成図であり、第 2図は、実施例 1の液晶パネルの概略構成図であり、

第 3図は、実施例 1のブラックマトリックス部の概略図であり、

第 4図は、実施例 1 ブラックマトリックス部像の概略図であり、

第 5図は、実施例 1の液晶パネルの断面図であり、 .

第 6 A図は、実施例 1の開口部の配図であり、 .

第 6 B図は、実施例 1のプリズム群の配置図であり、

第 6 C図は、実施例 1のプリズムの^状を示す図であり、

第 7図は、実施例 1のプリズム素子における屈折を説明する図であり、第 8 A図は、実施例 1の投写像を説明する図であり、

第 8 B図は、実施例 1の投写像を説明する他の図であり、

第 8 C図は、実施例 1の投写像を説明するさらに他の図であり、

第 8 D図は、実施例 1の投写像を説明する図であり、

第 9図は、実施例 1の投写像を説明する他の図であり、

第 1 0図は、実施例 1'の超高圧水銀ランプの輝線スぺクトルの概略図であり、第 1 1図は、本発明の実施例 2に係るプロジェグタの概略構成図であり、第 1 2図は、実施例 2のプリズム群の概略構成図であり、

第 1 3図は、実施例 2のプリズム群の概略断面構成図であり、

第 1 4図は、実施例 3の投影像の概略図であり、

第 1 5図は、実施例 4の投影像の概略図であり、 '

第 1 6 A図は、プリズム群のバリエーションの断面構成図であり、

第 1 6 B図は、プリズム群のバリエーションの他の断面構成図であり、第 1 6 C図は、プリズム群のバリエーションのさらに他の断面構成図であり、第 1 6 D図は、プリズム群のバリエーションの断面構成図であり、

第 1 7 A図は、実施例 5の開口部の配置図であり、

第 1 7 B図は、実施例 5のプリズム群の配置図であり、

第 1 7 C図は、実施例 5のプリズムの形状を示す図であり、

第 1 8図は、実施例 5の投影像の概略図であり、

第 1 9 A図は、実施例 6の開口部の配置図であり、

第 1 9 B図は、実施例 6のプリズム群の配置図であり、

第 1 9 C図は、実施例 6'のプリズムの形状を^す図であり、

第 2 0図は、実施例 6の投影像の概略図であり、

第 2 1図は、実施例 7のプリズム群の概略図であり、

第 2 2図は、実施例 7の投影像の概略図であり、

第 2 3図は、プリズム群の変形例の概略図であり、

第 2 4図は、実施例 8の液晶パネルの概略構成図であり、

第 2 5図は、実施例 8のプリズム群の概略構成図であり.、

第 2 6図は、屈折による光線の分岐を説明する図であり、

第 2 7図は、屈折された投影像の概略図であり、

第 2 8 A図は、投影像の光強度分布を示す図であり、

第 2 8 B図は、投影像の他の光強度分布を示す図であり、

第 2 8 C図は、投影像のさらに他の光強度分布を示す図であり、第 2 8 D図は、投影像の光強度分布を示す図であり、'

第 2 9図は、実施例 9のプリズム群の概略図であり、

第 3 0図は、実施例 1 0のプリズム群の概略図であり、

第 3 1 A図は、プリズム群の製造方法の説明図であり、

第 3 1 B図は、プリズム群の製造方法の他の説明図であり、

第 3 2図は、実施例 1 1のプリズム群の製造方法のフローチャートであり、第 3 3 A図、第 3 3 B図はプリズム群の製造方法の説明図であり、

第 3 4 A図、第 3 4 B図、第 3 4 C図は、実施例 1 2の V字溝の製造方法の説明図であり、

第 3 5図は、実施例 1 3のプリズム群の製造方法のフローチャートであり、第 3 6 A図、第 3 6 B図は、実施例 1 4のプリズム群の製造方法の説明図であり、第 3 7 A図、第 3 7 B図は、実施例 1 4のプリズム群の製造方法の説明図であり、第 3 8図は、実施例 1 5の空間光変調装置の斜視構成図であり、

第 3 9図は、従来技術のプリズム群の構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

(実施例 1 )

(プロジェクタ全体説明）

初めに第 1図を参照して、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、第 2図以降を参照して、本実施例の特徴的な構成を説明する。まず、第 1図において、光源部である超高圧水銀ランプ 1 0 1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。ィンテグレータ 1 0 4は、超高圧水銀ランプ 1 0 1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 1 0 5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光透過ダイクロイツクミラー 106 Rに入射する。以下、 R光について説明する。 R光透過ダイクロイツクミラー 106 Rは、 R光を透過し、 G光、 B光を反射する。 R光透過ダイクロイツクミラー 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 1 1 ORに入射する。第 1 色光用空間光変調装置 1 10R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、ダイクロイツ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 1 1 ORに入射する R光は、 s偏光光のままの状態である。

第 1色光用空間光変調装置 11 ORは、 L/2位相差板 123R、ガラス板 12 4R、第 1偏光板 121 R、液晶パネル 120 R、及ぴ第 2偏光板 122 Rを有する。液晶パネル 12 ORの詳細な構成については後述する。 λ/2位相差板 12 3R及ぴ第 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 12 4 R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； 1/2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 122 Rは独立して設けられているが、液晶パネル 120 Rの射出面や、クロスダイクロイツクプリズム 1 12の入射面に接する状態で配置しても良い。

第 1色光用空間光変調装置 1 10 Rに入射した s偏光光は、 XI 2位相差板 12

3 Rにより ρ偏光光に変換される。 ρ偏光光に変換された' R光は、ガラス板 12

4 R及び第 1偏光板 121 Rをそのまま透過し、液晶パネル 120 Rに入射する。液晶パネル 12 ORに入射した ρ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 120 R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 11 OR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 1 12に入射する。次に、 G光について説明する。 R光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Rで反射された、 G光と B光とは光路を 9 0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光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Gに入射する。 B光透過ダイク口イツクミラー 1 0 6 Gは、 G光を反射し、 B光を透過する。 B光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 G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 1 1 O Gに入射する。第 2色光用空間光変調装置 1 1 O G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 1 1 O Gは、液晶パネル 1 2 0 G、第 1偏光板 1 2 1 G及ぴ第 2偏光板 1 2 2 Gを有する。液晶パネル 1 2 0 Gの詳細に関しては後述する。

第 2色光用空間光変調装置 1 1 O G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 1 1 O Gに入射しだ s偏光光は、第 1偏光板 1 , 2 1 Gをそのまま透過し、液晶パネル 1 2 0 Gに入射する。液晶パネル 1 2 0 G 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 1 2 0 Gの変調により、 p偏光光に変換された G光が、第 2偏光板 1 2 2 G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 1 1 0 G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ツクプリズム 1 1 2に入射する。

次に、 B光について説明する。 B光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Gを透過した B光は、 2枚のリレーレンズ 1 0 8と、 2枚の反射ミラー 1 0.7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 1 1 O Bに入射する。第 3色光用空間光変調装置 1 1 O Bは、 B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。

なお、 B光にリレーレンズ 1 0 8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 1 0 8を用いることにより、 B光透過ダイクロイツクミラー 1 0 6 Gを透過した B光を、そのまま第 3色光用空間光変調装置 1 1 0 Bに導くことができる。第 3色光用空間光変調装置 11 OBは、 λ/2位相差板 123Β、ガラス板 124Β、第 1偏光板 121 Β 、液晶パネル 120 Β、及び第 2偏光板 122 Βを有する。なお、第 3色光用空間光変調装置 1 10 Βの構成は、上述した第 1色光用空間光変調装置 110尺の構成と同様なので、詳細な説明は省略する。

第 3色光用空間光変調装置 110Βに入射する Β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 110Βに入射した s偏光光は、； L / 2位相差板 123 Βにより ρ偏光光に変換される。 ρ偏光光に変換された Β光は、ガラス板 124 Β及び第 1偏光板 121 Βをそのまま透過し、液晶パネル 120 Βに入射する。液晶パネル 120 Βに入射した ρ偏光光は、画像信号に応じた変調により、 Β光が s偏光光に変換される。液晶パネル 120 Βの変調により、 s偏光光に変換された Β光が、第 2偏光板 122Βから射出される。第 3色光用空間光変調装置 110 Βで変調された Β光は、色合成光学系であるクロスダイクロイツクプリズム 112に入射する。このように、色分離光学系を構成する R光透過ダイク口イツクミラー 106Rと Β光透過ダイクロイツクミラー 106 G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 Β光とに分離する。 ' . 色合成光学系であるクロスダイクロイツクプリズム 1 12は、 2つのダイク口イツク膜 1 12 a'、 1 12 bを X字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイツク膜 112 aは、 B光を反射し、 R光、. G光を透過する。ダイクロイツク膜 112 bは、 R光を反射し、 B光、 G光を透過する。このように、クロスダィクロイツクフ。リズム i 12は、第 1色光用空間光変調装置 1, 10 R、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 1 14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 1 16上でフルカラー画像を得ることができる。

なお、上述のように、第 1色光用空間光変調装置 11 OR及び第 3色光用空間光変調装置 11 OBからクロスダイクロイツクプリズム 1 12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 1 1 O Gからクロスダイクロイックプリズム 1 1 2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 1 1 2に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイツクプリズム 1 1 2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。ダイクロイツク膜 1 1 2 a、 1 1 2 b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 1 1 2 a、 1 1 2 bで反射される R光及ぴ B光を s偏光光とし、ダィクロイツク膜 1 1 2 a、 1 1 2 bを透過する G光を p偏光光としている。

(液晶パネルの構成）

次に、第 2図を用いて液晶パネルの詳細について説明する。第 1図で説明したプロジェクタ 1 0 0では、 3つの液晶パネル 1 2 0 R、 1 2 O G, 1 2 O Bを備えている.。これら 3つの液晶パネル 1 2 0 R、 1 2 0 G , 1 2 O B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 1 2 0 Rを代表例にして以後の説明を行う。

第 2図は液晶パネル 1 2 O Rの斜視断面図である。超高圧水銀ランプ 1 0 1からの R光は、第 2図の下側から液晶パネル 1 2 O Rに入射し、上側からスクリーン 1 1 6の方向へ射出する。入射側防塵透明プレート 2. 0 1の内側には、透明電極等を有する対向基板 2 0 2が形成されている。また、射出側防塵透明プレート 2 0 6の内側には T F T (薄膜トランジスタ）や透明電極等を有する T F T基板 2 0 5が形成されている。そして、対向基板 2.0 2と T F T基板 2 0 5とを対向させて、入射側防塵透明プレート 2 0 1と射出側防塵透明プレート 2 0 6とを貼り合わせる。対向基板 2 0 2と T F T基板 2 0 5との間には、画像表示のための液晶層 2 0 4が封入されている。また、液晶層 2 0 4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 2 0 3が設けられている。

射出側防塵透明プレート 2 0 6の射出側表面には複数のプリズム素子 2 1 1からなるプリズム群 2 1 0が形成されている。プリズム群 2 1 0の構成及ぴ作用の詳細については後述する。なお、第 1図で示した構成では、第 1偏光板 1 2 1 R、第 2偏光板 1 2 2 Rを、液晶パネル 1 2 O Rに対して別体に設けている。しかし、これに代えて、入射側防塵用透明プレート 2 0 1と対向基板 2 0 2との間、射出側防塵透明プレート 2 0 6と T F T基板 2 0 5との間などにも偏光板を設けることもできる。さらに、プリズム群 2 1 0は、第 2偏光板 1 2 2 Rに形成すること、又はクロスダイクロイツクプリズム 1 1 2の R光の入射面に形成することの何れでもよい。

(画素部に対応する開口部の構成）

第 3図は、ブラックマトリックス形成層 2 0 3の平面図である。遮光部であるブラックマトリックス部 2 2 0は、超高圧水銀ランプ 1 0 1から入射した R光を遮光することにより、スクリーン 1 1 6側へ射出しない。ブラックマトリックス部 2 2 0は、所定幅 W 1、W 2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 2 2 0に囲まれている矩形状の領域は開口部 2 3 0を形成する。開口部 2 3 0は、超高圧水銀ランプ 1 0 1からの R光を通過させる。開口部 2 3 0を透過する R光は、第 2図に示したように対向基板 2 0 2と、液晶層 2 0 4と、 T F T基板 2 0 5とを透過する。そして、 R光は画像信号に応じて液晶層 2 0 4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 2 3 Όと、液晶層 2 0 4と、 T F T基板 2 0 5とを透過して変調を受けた光である。この光は、開口部 2 3 0を透過する光であるので、開口部 2 3 0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 2 2 0の中心線 C Lを —点鎖線で示す。以下、説明の便宜のため、中心線 C Lで囲まれた図中太線で示す領域を周期領域 2 4 0という。図からも明らかなように、隣接する周期領域 2 4 0は、隙間なく周期的に繰り返して配列している。

(開口部の投写像）

第 4図は、従来技術のプロジヱクタによりスクリーン 1 1 6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 2 2 0に囲まれて開口部像 2 3 0 Pが投写されている。また、周期領域 2 4 0に対応して、第⁴図において太線で囲まれている周期領域像 2 4 0 Pが投写される。さらに、中心線像 C L Pどうしが交わる位置を交点 C Pとする。なお、本実施例を含めて以下全ての実施例の説明において、投写レンズ 1 1 4によりスクリーン 1 1 6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 1 1 O R自体を取り出して考えた場合は、投写レンズ 1 1 4は介在しない。この場合は、屈折部であるプリズム群 2 1 0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 1 0 0による投写像と、第 1色光用空間光変調装置 1 1 O R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 1 1 6に投写された投写像を例に説明を行う。

(プリズム群と開口部との位置関係）

第 5図は、ブラックマトリックス形成層 2 0 3と、屈折部であるプリズム群 2 1 0との関係を示す断面図である。ここで、理を容易にするため、ブラックマトリックス形成層 2 0 3と、プリズム群 2 1 0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 2 3 0を透過した R光は、円錐形状の発散光となって進行する。そして、この R光は、プリズム群 2 1 0のうち、少なくとも一部のプリズム群 2 1◦に入射する。，プリズム群 2 1 0は、少なくとも屈折面 2 1 2と、平坦部 2 1 3とを備えるプリズム素子 2 1 1から構成されている。平坦部 2 1 3は、画素部に対応する開口部 2 3 0が形成されている面 2 3 0 aに略平行な面である。複数のプリズム素子 2 1. 1が一定周期で規則的に配列されてプリズム群 2 1 0を構成する。

第 6 A図、第 6 B図、第 6 C図は、開口部 2 3 0とプリズム群 2 1 0との位置関係を示す平面図である。各プリズム素子 2 1 1は、第 6 C図に示すように、略正方形状をしている。そして、第 6 A図で示すブラックマトリックス形成層 2 0 3の中心線 C Lの方向に対し、第 6 B図に示すように各プリズム素子 2 1 1の辺部 2 1 1 aに沿った方向とが略 4 5 ° をなすように構成されている。上述したように、一の開口部 2 3 0を透過した光は、複数のプリズム素子 2 1 1からなる —部のプリズム群 2 1 0へ入射する。

(屈折角度、屈折方向の説明）

次に、上記構成により-, 開口部 2 3 0を透過した光が、屈折される角度量について第 7図を参照して説明する。第 7図は、屈折部であるプリズム群 2 1 0近傍を拡大して示す図である。プリズム群 2 1 0とスクリーン 1 1 6との間の媒質 ( 例えば空気）は屈折率 n 1、プリズム群 2 1 0を構成する部材は屈折率 n 2を有する場合を考える。また、屈折面 2 1 2は、平坦部 2 1 3を延長した基準面 2 1 3 aに対して角度 0となるように形成されている。以下、角度 0を傾斜角度という。 '

簡単のため、開口部 2 3 0からの光のうち平行光について説明する。平坦部 2

1 3に入射する光線は、平坦部 2 1 3に対して垂直に入射する。このため、平坦部 2 1 3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 1 1 6上に投写像を形成する。これに対して、屈折面 2 1 2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。

n l · s i n j3 = n 2 · s ΐ η α

ここで、角度 α;は屈折面 2 1 2の法線 Νを基準とする入射角度、角度は射出角度である。

また、プリズム群 2 1 0と距離 Lだけ離れたスクリーン 1 1 6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 X Δ J3

このように、屈折面 2 1 2のプリズム傾斜角度 Θを制御することで、スクリーン 1 1 6における開口部像 2 3 0 Ρ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、第 7図から明らかなように、光線 L L 2が屈折される方向は屈折面 2 1 2の向きに依存している。換言すると、開口部 2 3 0に対して屈折面 2 1 2の向きを制御することで、スクリーン 1 1 6において開口部像² 3 0 Ρを形成する方向を任意に設定できる。

(屈折面の面積比）

第 6 C図に戻って、正方形のプリズム素子 211の一辺は長さ L a、平坦部 2 13の一辺は長さ L bを有するものとする。プリズム群 210のうち一のプリズム素子 211が占める面積 L a XL aを単位面積とする。平坦部 213は面積 F S = L b X L bを有する。また、 4つの屈折面 21 2 a、 21 2 b、 21 2 c、 212 dは各々面積 P I、 P 2、 P3、 P 4を有する。ここで、平坦部 213を透過して直進した光の光量は、単位面積に占める平坦部 213の面積 FSに対応する。同様に、 4つの屈折面 212 a、 212 b、 212 c、 212 dで屈折される光の総光量は、単位面積に占める屈折面 212 a、 212 b、 212 c、 2 12 dの総面積 P 1+P 2 + P 3 + P4に対応する。ここで、 4つの屈折面 21 2 a、 212 b、 212 c, 212 dの面積 P I、 P 2、 P3、 P 4はそれぞれ P各等しい大きさとすると、総面積？ 1+ ? 2 + !> 3 + ?4 = 4 ？ 1となる。換言すると、平坦部 213又は屈折面 212の面積を制御することで、スクリーン 1 16においてプリズム素子 210を直進又は屈折した光の光量を任意に設定でさる。

スクリーン 116での光量を考慮すると、平坦部 213を透過して直進した投写像（直接透過像）の光量と、屈折面 212で屈折された投写像の光量とが等しいことが望ましい。例えば、長さ L a = 1. 0、長さ Lb = 0. 707とすると、プリズム素子 21 1の単位面積は 1. 0 (=1. 0 X 1. 0) 、平坦部 213の面積 FSは 0. 5 (=0. 707X 0. 707) となる。また、それぞれ等しレ、 ' 面積を有する 4つの屈折面 212 a、 212 b、 212 c、 212 dを合計した総面積（4XP 1) は 0. 5 (-1. 0-0. 5) である。このようして、平坦部 213を透過して直進した光の光量と、 4つの屈折面 212 a、 212 b、 2 12 c、 212 dで屈折した光の総光量とを等しくすることができる。

(投写像の内容）

上述した構成の液晶パネル 120 Rを用いた場合に、スクリーン 1 16に投写される R光による投写像について第 8 A図〜第 8 D図を参照して説明する。第 8 A図は、スクリーン 1 16における一つの周期領域像 240 Pを示す。プリズム素子 211の平坦部 213に略垂直入射した光は、平坦部 213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 240 Pの中央部に開口部像（直接透過像） 230 Pを形成する。

次に、プリズム素子 210の屈折面 212 aに入射した光を考える。屈折面 2 12 aに入射した光は、屈折面 212 aの向き、傾斜角度 0、面積 P 1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。上述のように、プリズム素子 21 1の辺部 211 aに沿った方向とブラックマトリックス形成層 2.03の中心線 CLの方向が略 45° をなすように構成されている。このため、例えば、屈折面 212 aで屈折された光は、第 8 A図で示すように、開口部像（直接透過像） 230 Pから矢印方向に上述した距離 Sだけ離れた位置に開口部像 230 P a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 1 16に投写された画像も、スクリーン 1 16の背面側から超高圧水銀ランプ 101を見る方向（光が向力'つて来る方向）から観察するものとする。

同様に、屈折面 212 bで屈折された光は、第 8 B図で示す位置に開口部像 2 30 Pbを形成する。屈折面 212 cで屈折された光は、第 8 C図で示す位置に開口部像 230 P cを形成する。屈折面 212 dで屈折された光は、第 8 D図で示す位置に開口部像 23 OP dを形成する。第 8 A図〜第 8D図は、同一の周領域像 240 Pについて、各開口部像 230 P a、 230Pb、 230 P c、 23 0 P dを分けて説明したものである。

実際は、これら 4つの開口部像 230 P a、 230 P bヽ 230P c、 230 P dが重なって、第 9図に示すように投写される。このように、屈折面 212は、屈折部であるプリズム群 210から所定距離 Lだけ離れた投写（投影）面であるスクリーン 1 1 6において、画素部に対応する開口部 2 3 0の開口部像 2 3 0 P a、 2 3 0 P b、 2 3 0 P c、 2 3 0 P dを遮光部であるブラックマトリックス部 2 2 0の投写像であるブラックマトリックス部像 2 2 0 P上へ導くような屈折面 2 1 2の向き、及び傾斜角度 Θを有する。この結果、スクリーン 1 1 6におレヽて、ブラックマトリックス部像 2 2 0 Pの領域に重畳的に開口部像 2 3 0 P a、 2 3 0 P b、 2 3 0 P c、 2 3 0 P dが形成される。従って、スクリーン 1 1 6 にお！/、て、観察者がブラックマトリックス部像 2 2 0 Pを認識することがない。特に、本実施例では、周期領域像 2 4 0 P内を隙間なく開口部像 2 3 0 P a、 2 3 0 P b、 2 3 0 P c、 2 3 0 P dで埋めている。このように、プリズム素子 2 1 1は、格子状に配列された遮光部像であるブラックマトリックス部像 2 2 0 Pの中心泉像 C L Pの交点 C P a、 C P b、 C P c、 C P dと、画素部である開口部 2 3 0の開口部像（直接透過像） 2 3 0 P一の角部とが略一致するような、屈折面 2 1 2の向き、及び屈折面 2 1 2の傾斜角度 0を有する。このため、画素部間で滲みが少なく、いわゆるシームレスな画像、スムーズでざらつき感の低減された画像を得ることができる。

(プリズム群の製造方法）

'次に、第 2図に戻ってプリズム群 2 1 0の製造方法を説明する。プリズム群 2 1 0は、射出側防塵透明プレート 2 0 6の射出 ffiに一体的に形成されている。射出側防塵透明プレート 2 0 6は、透明な平行平板硝子である。平行平板硝子の一方の面にプリズム群 2 1 0をフォトリソグラフィ技により形成する。具体的には、 .フォトレジスト層を平行平板硝子上に、グレースケール法を用いて所望のプ Vズム形状、例えば四角錐形状となるようにパターユングしてマスクを形成する。そして、 C H F 3等のフッ素系ガスを用いた R I E (リアクティブ'イオン'エツチング）法によりプリズム群 2 1 0を形成する。また、プリズム群 2 1 0は、フッ酸を用いるウエットエッチング法によっても形成することができる。このように、一方の面にプリズム群 2 1 0が形成された平行平板硝子である射出側防塵透明プレート 2 0 6は、液晶パネル 1 2 0 Rの製造工程において、最も射出側に組み込ま^ Lる。

さらに、プリズム群 2 1 0の他の製造方法を説明する。平行平板硝子の一方の面に光学エポキシ樹脂を塗布する。次に、所望のプリズム形状とは凹凸が反転しているパターンを有する金型を準備する。そして、この金型をエポキシ樹脂に押圧することで型転写する。最後に、紫外線を光学エポキシ樹脂に照射して硬化させて、プリズム群 2 1 0を形成する。

また、型転写する場合に他の方法を採用することもできる。平行平板硝子を加熱して型転写に必要な程度に軟化させる。そして、軟化した平行平板硝子の一方の表面に、上述の金型を押圧させて型転写する。これによつても、平行平板硝子にプリズム群 2 1 0を形成できる。

なお、プリズム群 2 1 0は、射出側防塵透明プレート 2 0 6に一体的に形成する場合に限られない。えば、所望のプリズム形状のプリズム群 2 1 0をホットプレス法で別途パターンシートとして製造しておく。そして、パターンシートを必要な大きさに裁断する。次に、裁断されたパターンシートを平行平板硝子の射出面側に光学的に透明な接着剤を用いて貼付する。これによつても、平行平板硝子にプリズム群 2 1 0を形成できる。

さらに好ましくは、プリズム群 2 1 0の表面に塵等が付着することを防止することが望ましい。このために、プリズム群 2 1 0の射出側面に対して低屈折率の透明樹脂等からなるコーティング層を形成する。例えば、プリズム群 2 1 0は屈折率 n = 1 . 5 6の光学エポキシ高屈折率樹脂で形成する。コーティング層は、例えば屈折率 n = l . 3 8の光学エポキシ低屈折率樹 '脂で形成する。また、プリズム群 2 1 0を構成する部材の屈折率と、コーティング層の屈折率とを略一致させることもできる。これにより、屈折面 2 1 2の製造誤差のばらつき等に起因する屈折された光のスクリーン 1 1 6上での位置ずれを低減できる。

ここで第' 2図を参照し配置するプリズム素子の大きさについて説明する。プリズム素子 2 1 1 aの大きさは、空間変調素子 1 2 O R中に配置されだ遮光部であるブラックマトリックス形成層 2 0 3のある点から光の進行方向の前方において照明光、又は投射レンズの Fナンバーで定義される呑み込み角内すなわち、投射レンズの Fナンバーを f 、呑み込み角度を θ、ブラックマトリックス形成層力らプリズム郡 2 1 0間での距離を Lとした場合、最大プリズムの大きさの直径 Φは次の式で示される大きさ以下であることが望ましい。

Φ = 2 X L (A s i n ( 1 / 2 f ) )

従って、面積比に配分されたプリズム素子 2 1 1 aの大きさは、直径 Φ內に略収まり、直径 Φ内において平坦部面積と各々のプリズム角度投影面積の比を設計値に略合わせることにより、直接透過像と屈折透過像の面積で割り振られた光量比で構成された画素が得られる。

また、更に望ましくはスクリーン 1 1 6上で得られる画像の均一性を向上させるには、直径 Φ内にプリズム素子 2 1 1 aが 1 0個以上配置される構成にする事が望ましい。

(波長とプリズム素子形状との関係）

上記説明では、 R光を代表例に説明している。 G光に関する第 2色光用空間光変調装置 1 1 O Gの液晶パネル 1 2 0 G、 B光に関する第 3色光用空間光変調装置 1 1 O Bの液晶パネル 1 2 0 Bについても基本的な構成は、 R光の場合と同一である。具体的には、第 1色光用空間光変調装置 1 1 O Rと、第 2色光用空間光変調装置 1 1 0 Gと、第 3色光用空間光変調装置 1 1 0 Bとが、それぞれ屈折部であるプリズム群 2 1 0を有している。

ここで、屈折面 2 1 2で屈折する角度は、光の波長により異なる。このため、スクリーン 1 1 6において、屈折して投写される像の位置を正確に制御する場合は、屈折される光の波長を考慮することが望ましい。例えば、光源部である超高圧水銀ランプ 1 0 1は、第 1 0図に示すような発光スぺクトル分布を有する。第 1 0図の横軸は波長、縦軸は任意の強度単位である。そして、輝線スぺクトルのピーク波長が略 4 4 0 n m近傍の光を Β光、略 5 5 0 n m近傍の光を G光として用いる。また、光量積分値の中央波長である略 6 5 0 n m近傍の光を R光として用いる。これらの波長の光が、屈折面 2 1 2で屈折されたときに、スクリーン 1 16上で所定の投写像を形成するように、屈折面 212の傾斜角度 0等を制御する。これにより、スクリーン 116上で、色ずれの少ない高品質な画像を得ることができる。

(数値例）

具体的には、図 5で示すプリズム素子 21 1のピッチ PTを 1 mmとした場合最適高さ（深さ） Hは、略 45. 5 111である。

さらに、液晶パネル 120R、 120G、 120 Bの射出側面、例えば石英基板面上にそれぞれプリズム群 210を形成した場合、プリズム素子 2 Γ1の傾斜角度 0について数値例を掲げる。例えば、スクリーン 1 16上における移動量である距離 S = 8. 5/ mとする。この時、 R光、 G光、 B光における各プリズム素子 211の傾斜角度 Θは、それぞれ 0. 31° 、 0. 31° 、 0. 30° である。各色で傾斜角度が異なるのは、上述したように、プリズム群 210を構成する部材の屈折率は、波長に依して異なるためである。また、各色用のプリズム群 210を、クロスダイクロイツクプリズム 1 12の各色光の入射面に設ける場合は、 R光、 G光、 B光における各プリズム素子 211の傾斜角度 0は、それぞれ 0. 10° 、 0. 10° 、 0. 099° である。

このように、傾斜角度 Θは小さい値であるため、例えば切削加工でプリズム群 210を形成する場合は困難なことがある。そこで、プリズム群 210の界面にプリズム群 210を構成する部材の屈折率と近い屈折率を有する材料をモールドで形成する。これにより、傾斜角度 Θを大きくして、プリズム群 210を製造容易にすることができる。例えば、プリズム群 210を構成する部材とモールドする材料との屈折率差を 0. 3とする。この時、液晶パネル 120R、 120G、 120 Bの射出側面上にそれぞれプリズム群 210を形成した場合、スクリーン 1 16上における移動量が距離 S = 8. 5 μιηとして、 R光、 G光、 Β光におけるその傾斜角度 Θは、それぞれ 1. 16。、 1. 17° 、 1. 18。である。また、この場合に、各色用のプリズム群 21'0を、クロスダイクロイツクプリズム 112の各色光の入射面に設ける場合は、 R光、 G光、 Β光における各プリズム素子 211の傾斜角度 6は、それぞれ 0. 31° 、 0. 31。、 0. 31。である。

(実施例 2)

第 1 1図は、本発明の実施例 2に係るプロジェクタ 1 100の概略構成を示す。上記実施例 1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例では、プリズム群 1 1 10が、色合成光学系であるクロスダイクロイツクプリズム 112の射出側面に屈折部であるプリズム群 11 10が設けられている。第 12図は、クロスダイクロイックプリズム 1 12を拡大して示す斜視図である。クロスダイクロイツクプリズム 112のスクリーン 1 16への射出側面には、後述する構造のプリズム群 1 110が上述した製造方法のいずれかを用いて形成きれている。これにより、プリズム群 1110が 1つで済むため、構成が簡単になり、製造費用も低減できる。なお、プリズム群 11 10は、クロスダイクロイックプリズム 1 12の入射側面に設けても良い。これにより各波長に対応した屈折角度の設定を行なえるので、屈折像の最適化が図れる。

(プリズム素子の製造方法）

第 1 3図は、プリズム群 1 110を第 12図の AA断面から見た図である。プリズム群 1110は、第 1屈折層 1120と、第 1屈折層の射出側に設けられている第 2屈折層 1130とから構成される。第 1屈折層 1 120と第 2屈折層 1 130とのそれぞれには、プリズム素子 1140、 1 150が形成されている。なお、第 2屈折層 1130に形成されているプリズム素子 1150は、その長手方向に沿つた断面を見ているため、屈折面の形状は図示されていない。

次に、プリズム素子 1 140、 1 150の製造方法を説明する。まず、クロスダイクロイツクプリズム 1 1 2の射出側面に屈折率 n= 1. 56を有する光学ェポキシ樹 '脂を適量塗布する。そして、スキージを用いて紙面に略垂直な方向に沿つて、プリズム素子 1140の形状に対応する略正弦波状の凹凸部を形成する。次に、紫外線を照射して光学エポキシ樹脂を硬化させることで下側高屈折率層 1 120 aを形成する。さらに、下側高屈折率層 1120 aの上に屈折率 n = 1. 38を有する光学エポキシ樹脂を適量塗布する。平坦スキージを用いて、塗布した光学エポキシ樹脂の表面を平坦化する。その後、紫外線を照射して光学ェポキシ榭脂を硬化させて下側低屈折率層 1120 bを形成する。次に、下側低屈折率層 1 120 bの上に高屈折率を有する光学エポキシ樹脂を適量塗布する。同様にスキージを用いて紙面横方向に延在するプリズム素子 1 150の形状に対応する略正弦波状の凹凸部を形成する。そして、紫外光を照射して光学エポキシ樹'脂を硬化させて上側高屈折率層 1130 aを形成する。上側高屈折率層 1130 aの上側にさらに低屈折率を有する光学エポキシ樹脂を適量塗布する。平坦スキージを用いて、塗布した光学エポキシ樹脂の表面を平坦化する。その後、紫外線を照射して光学エポキシ樹脂を硬化させて上側低屈折率層 1 130 bを形成する。ここで、好ましくは、高屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、所定のプリズム素子の凹凸形状を維持できる程度の粘度を有することが望ましい。例えば、高屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、 7〜25 P a ' s (= 7000〜 25000 c p s) 程度の粘度が望ましい。また、低屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、平坦化するために低粘度であることが望ましい。例えば、低屈折率を有する光学エポキシ樹脂は、 0. 3〜6 P a ' s (=300〜6000 c p s) 程度の粘度が望ましい。なお、下側低屈折率層 1 120 b, 及び上側低屈折率層 1 130 b は、スピンコート、スプレーコート等によっても形成できる。

また、プリズム群 11 10は、上記実施例 1におけるプリズム群 210と同様の構成とすることもできる。この構成の場合、プリズム素子の形状に応じたパターンをホットプレート法等でパターンシートに予め形成しておく。そして、パタ一ンシートを適宜必要な大きさに裁断する。裁断されたパターンシートを、クロスダイクロイツクプリズム 1 12の射出面側に光学的に透明な接着剤により固着する。

(数値例)

本実施例においても、スクリーン 1 16上において、第 9図で示すような投写像を得ることができる。特に、プリズム素子 1 140は、略正弦波状の形状を有しているため、屈折されずに直進する光の光量と、屈折される光の光暈とを 1対 1の比率、即ち等しくすることができる。また、具体的な数値例として、プリズム素子 1 140の最適高さ（深さ） =45. 5 ιιιとすることができる。これにより、上記実施例 1と同様に、画素部間で滲みが少なく、いわゆるシームレスな画像、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、スクリーン 1 16上における移動量である距離 S = 8. 5μπιのとき、傾斜角度 0 = 0. O l d e gである。このように、傾斜角度 Θは小さレ、値であるため、例えば切削加工でプリズム群 1 1 10を形成する場合は困難なことがある。そこで、プリズム群 1110の界面にプリズム群 1 110を構成する部材の屈折率と近い屈折率を有する材料をモールドで形成する。これにより、傾斜角度 0を大きくして、プリズム群 110を製造容易にすることができる。例えば、プリズム群 210を構成する部材とモールドする材料との屈折率差を 0. 3とする。この時、スクリーン 116上における移動量が距離 S = 8. として、ィ頃斜角度 Θは、 0. 07° である。

(実施例 3 )

第 14図は、実施例 3に係るプロジェクタのスクリーン 116における投写像を示す図である。本実施例以降の説明においては、プロジェクタの構成は上記実施例 1又は実施例 2で説明した構成と同一であるため、重複する説明は省略する。上記実施例 1又は実施例 2と異なるのは、プリズム素子 211、 1140、 1 1 50の屈折面の向き、傾斜角度 0、面積比である。このように、本実施例以降の実施例では、屈折面の向き、傾斜角度 0、面積比との様々な組合せを中心に説明を進める。

第 14図に示すように、本実施例の投写像は、プリズム素子 1140、 1 15 0の平坦部により屈折されずに直進した光による開口部像 1400 P (直接透過像）と、開口部像 1400 Pに対して、矢印で示す 45 ° 方向に距離 Sだけ離れた位置に開口部像 1400 P a、 1400 Pb、 1400P c、 1400 P dが形成される。これにより、周期領域像 240 P内を開口部像で隙間なく埋めることができる。さらに、本実施例で特徴的なことは、 4つの隣接する開口部像 14 O O P a、 1400 P b、 1400 P c、 1400 P dどうしの少なくとも一部が、ブラックマトリックス部像 220 Pにおいて重なって新たな開口部像 14 1 0 Pを形成している点である。

これにより、隣接する画素部像 1400 Pどうしが重複して形成される領域である新たな開口部像 1410 Pは、少なくとも隣接する第 1の開口部像 1400 P aと第 2の開口部像 1400 P bとの画像情報に基づいて新たな第 3の開口部像を形成できる。この結果、投写する画素数の密度を向上できる。

(実施例 4)

第 1 5図は、実施例 4に係るプロジェクタのスクリーン 1 1 6における投写像を示す図である。第 1 5図に示すように、本実施例の投写像は、例えば、プリズム素子 1 140、 1 1 50の平坦部により屈折されずに直進した光による開口部像（直接透過像） 1 500 Pと、開口部像 1 500 Pに対して、矢印で示す 45 ° 方向に距離 Sだけ離れた位置に開口部像 1 500 P a、 1 500 P dが形成される。これにより、周期領域像 240 P内を開口部像で隙間なく埋めることができる。さらに、本実施例で特徴的なことは、 2つの隣接する開口部像 1 500 P a、 1 500 P dどうしの略全体の領域が、ブラックマトリックス部像 220 P において重なって新たな開口部像 1 5 1 0 Pを形成している点である。 'これにより、隣接する第 1の開口部像 1 500 P aと第 2の開口部像 1 500 P dとの画像情報に基づいて新たな第 3の開口部像を形成できる。この結果、投写する画素数の密度を向上できる。

(プリズム形状のバリエーション）

第 1 6 A図〜第 1 6D図は、プリズム素子の形状の様々なバリエーションの例を示す図である。例えば、第 1 6 A図は、屈折面 1 6 1 0 aと平坦部 1 6 1 0 b とを有する台形型のプリズム群 1 6 1 0を示す。第 1 6 B図は、屈折面 1 6 20 aと平坦部 1 620 bとを有する三形型のプリズム群 1 6 20を示す。第 1 6 C 図は、屈折面 1 6 30 aと平坦部 1 6 30 bとを有する三形型のプリズム群 1 6 30を示す。第 16D図は、屈折面 1640 aのみからなるブレーズ型のプリズム群 1640を示す。このように、屈折面の向き、傾斜角度、面積をパラメ^ "タとして様々なバリエーションをとることができる。

(実施例 5)

第 17 A図、第 17B図、第 17C図は、開口部 1700とプリズム群 171 0との位置関係を示す平面図である。第 17 A図で示すブラックマトリックス形成層 203の中心線 C Lの方向に対して、第 17 B図に示すように各プリズム素子 171 1の辺部 1711 aに沿った方向とが略 45° をなすように構成されている。上述したように、一の開口部 1700を透過した光は、複数のプリズム素子 171 1からなる一部のプリズム群 171.0へ入射する。

各プリズム素子 1711は、第 17 C図に示すように、略正方形状をしている。プリズム素子 171 1は、多角錐形状のプリズム素子、例えば四角錐形状の屈折面 1712 a、 1712 b、 1712 c、 1712 dを有する。また、屈折面 1 712 a、 1712 b、 1712 c、 1712 dの周囲には、平坦部 1713が設けられている。

• 次に、本実施例におけるスクリーン 1 16での投写像を第 18図に基づいて説明する。プリズム素子 171 1の平坦部 1713を透過した光により、開口部像 (直接透過像） 1700 Pが形成される。そして、各屈折面 1712 a, 171 2 b、 1712 c, 1712 dにより、中心線像 C L Pに対して 45° 方向へ投写像である開口部像 1720 Pが形成される。本実施例では、各屈折面 1712 a、 1712 b、 1712 c、 1712 dの傾斜角度は、 4つの隣接する開口部 1700からの 4つの投写像が、 4つの隣接する開口部像 1700 Pの中央の交点 CPを中心とした位置に重畳して新しい開口部像 1720 Pとして形成される。このように、新たな開口部像 1720 Pが形成されることで、擬似的に見かけ上の解像度を 1. 25倍に向上できる。

また、プリズム素子 171 1は単位面積 Tを有する。そして、各屈.折面 171 2 a、 1712 b、 1712 c、 1712 dは、それぞれ面積 TZ 8を、平坦部 1713は面積 4TZ8を有する。この場合、スクリーン 116において、開口部像 (直接透過像) 1 700 Pの光量は 4 T/ 8 = TZ 2に比例する。さらに、新しい開口部像 1 720 Pを形成する光の光量は 4 X (T/8) =T,Z2に比例する。このように、プリズム素子 171 1の各面の面積を制御することで、各投写像の明るさを任意に、例えば本実施例のように略同一にすることができる。これにより、スムーズで滑らかな画像を得ることができる。

(実施例 6)

第 19 Α図、第 19B図、第 19 C図は、開口部 1900とプリズム群 191 0との位置関係を示す平面図である。第 19 A図で示すブラックマトリックス形成層 203の中心線 CLの方向に対して、第 19 B図に示すように各プリズム素子 1911の辺部 191 1 aに沿った方向とが略 45° をなすように構成されている。上述したように、一の開口部 1900を透過した光は、'複数のプリズム素子 191 1からなる一部のプリズム群 1910へ入射する。

各プリズム素子 191 1は、第 19 C図に示すように、略正方形状をしている。プリズム素子 1911は、多角錐形状のプリズム素子、例えば四角錐形状の屈折面 1912 a、 1912 b、 1912 c、 1912 dを有する。なお、平坦部は形成されていない。

次に、本実施例におけるスクリーン 1 16での投写像を第 20図に基づいて説明する。各屈折面 1912 a、 1912 b、 1912 c、 1912 dにより、中心線像 CLPに対して 45° 方向へ投写像が形成される。本実施例では、各屈折面 1712 a、 1712 b、 1712 c、 1712 dの傾斜角度は、開口部 19 00からの 4つの投写像である開口部像 1912 P a、 1912Pb、 1912 P c、 1912 P d力周期領域像 240 P内に重複することなく投写される。この時、プリズム素子 191 1は平坦部を有していない。このため、プリズム素子 191 1を直接透過する成分による投写像（第 20図で点線で示す）は形成されない。このように、ブラックマトリックス部像が全く存在せず、シームレスでスムーズな画像を得ることができる。また、プリズム素子 191 1は単位面積 Tを有する。そして、各屈折面 191 2 a、 1912 b、 1912 c、 1912 dは、それぞれ面積 T/ 4を有する。この場合、スクリーン 1 16において、開口部像 191 2 P a、 1912 P b、 1912P c、 1912 P dをそれぞれ等しく、面積 T/4に比例する光量とすることができる。これにより、スムーズで滑らかな画像を得ることができる。 (実施例 7)

第 21図は、実施例 7におけるプリズム群 2100の一部を拡大した概略構成を示す。プリズム群 2100は、四角錐形状の第 1のプリズム素子 2110と、四角錐形状の第 2のプリズム素子 2120とから構成されている。第 1のプリズム素子 2110は、その一辺が中心線 CLに略 45° をなすように形成されている。第 2のプリズム素子 2120は、その一辺が中心/線 CLに略平行となるように形成されている。さらに、第 1のプリズム素子 21 10と、第 2のプリズム素子 2120との周囲には平坦部 2130が設けられている。

次に、本実施例におけるスクリーン 1 16での投写像を第 22図に基づいて説明する。平坦部 2130を透過した光により、開口部像（直接透過像） 2200 Ρが形成される。そして、第 1のプリズム素子 21 10の屈折面 2111により、中心線像 C LPに対して 45° 方向へ開口部像 21 1 1 Pが形成される。第 2のプリズム素子 2120の屈折面 2121により、中心線像 C L Pに平行な方向へ開口部像 2121 Pが形成される。そして、これらの投写像がブラックマトリツクス部像を隙間なく埋めるように屈折面の向き、傾斜角度を設定する。これにより、スムーズで滑らかな画像を得ることができる。また、倍密度表示を行うこともできる。

屈折面の面積比は、単位面積 Tに対して、屈折面 21 1 1の面積 T/16、屈折面 2121の面積 2 T/ 16、平坦部 2130の面積 4 TZ 16とそれぞれ設定する。これにより、投写像のそれぞれの光量を略等しくすることができる。また、本実施例と同様の屈折作用を生じさせるプリズム群の形状は様々な変形をとることができる。例えば、第 23図に示すような屈折面 2310と平坦部 232 0とを有するプリズム群 2300を用いることもできる。

(実施例 8) . ,

第 24図は、実施例 8に係る空間光変調装置の液晶パネル 120 Rの斜視断面図である。本実施例は、プリズム群 2400の構成が実施例 1の構成と異なる。上記実施例 1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。プリズム群 2400は、入射側は接着層 2401を介して T F T基板 205に固着されている。また、プリズム群 24.00は、射出側は接着層 2402を介して力バー硝子 2403に固着されている。

本実施例のプリズム群 2400の構成を第 25図に示す。屈折部のプリズム群 2400は、 2組のプリズム素子 2410 a、 2410 bとから構成されている。プリズム素子 2410 aは、第 1の方向である y軸方向における断面形状が略台形形状である。また、プリズム素子 2410 aは、第 1の方向である y軸方向に略直交する第 2の方向である X軸方向に長手方向を有している。プリズム素子 2 410 aの y軸方向における断面形状の台形形状のうち、 2つの斜面 Y 1、. Y 2 は屈折面として機能する。また、プリズム素子 2410 aの y軸方向における断面形状のうち、上面 Y0は平坦部として機能する。このため、斜面 Y1又は斜面 Y 2に入射した光は、斜面の角度に対応する方向へ屈折する。屈折した光により屈折透過像が形成される。また、上面 Y0'に入射した光は、そのまま透過する。そのまま透過した光により直接透過像が形成される。

プリズム素子 2410 bは、プリズム素子 2410 aと同様の構成である。プリズム素子 2410 bの X軸方向における断面形状のうち、 2つの斜面 XI、 X 2は屈折面として機能する。また、プリズム素子 2410 bの X軸方向における断面形状のうち、上面 X0は平坦部として機能する。そして、 2組のプリズム素子 2410 a、 2410 bは、それぞれの長手方向どうしが略直交するように設けられている。

さらに、本実施例では、プリズム素子 2410 aの平面側と、プリズム素子 2 410 bの平面側とを向かい合わせて固着している。し力し、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) プリズム素子 2410 aの斜面 Y 1、 Y 2等が形成されている面と、プリズム素子 24 1 0 bの斜面 X 1、 X 2等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。

(2) プリズム素子 241 0 aの斜面 Yl、 Ύ 2等が形成されている面と、プリズム素子 24 1 0 bの平面側とを向かい合わせて固着する構成。

(3)プリズム素子 2410 aの平面側と、プリズム素子 241 0 bの斜面 X 1、 X 2等が形成されている面とを向かい合わせて固着する構成。

なお、第 24図、第 25図ではプリズム面が接する構成で説明しているが、両面が空気と接する構成でもよい。

第 26図は、プリズム群 2400による入射光の分岐を示す。第 26図において、向かって左側から右側へ向かって入射光 XYが進行する。なお、第 26図の一部では、説明の便宜上、斜面 Y 0、 Y 1、 Y 2の符号を用いて光線を特定する。入射光 XYは、点線で示すプリズム素子 241 0 aにより、斜面で屈折する光線 Υ 1、 Y2と、上面をそのまま透過する光線 Υ0との 3つの光線に分岐される。分岐された 3つの光線 Υ0、 Yl、 Υ2は、さらにプリズム素子 24 10 bにより、それぞれ 3つの光線に分岐される。この結果、入射光 XYは、 9つの光線 Y 1 X 1、 Υ 1 ΧΟ、 Υ 1 Χ2、 Υ0Χ 1、 Υ0Χ0、 Υ0Χ2、 Υ2Χ 1、 Υ 2 Χ0、 ·Υ 2X2に分岐される。

次に、分岐された 9つの光線の投影面における位置を第 27図を用いて説明する。光線 Υ 0X0による直接透過像の領域を太い枠で囲って示す。屈折した光による画素部の投影像は、プリズム素子 24 1 0 a、 241 0 bの長手方向に対してそれぞれ直交する方向へ形成することができる。本実施例では、 2組のプリズム素子 24 1 0 a、 2410 bの長手方向どうしが略直交するように構成されている。これにより、光線 Y0X0による直接透過像の領域の周辺に、 8つの光線 Y 1 X 1、 Y 1 X 0、 Y 1 X 2、 Y0X 1、 Y 0 X 2、 Y 2 X 1、 Y 2X0、 Y 2X2による屈折透過像の領域が形成される。第 27図では、それぞれの領域に光線の符号を付して示す。また、光 Y0X0による直接透過像は、第 3図 _sで示したような複数の開口部 230の位置に対応して周期的に隣接して形成される。本実施例では、プリズム素子 2410 a、 2410 bにより、光線 Y 0 X 0による直接透過像どうしの間の領域に屈折透過像を形成する。これにより、観察者は遮光部であるブラックマトリックス部像 220 P (第 4図) を認識することがなレ、。

また、本実施例では、スクリーン 116 (第 1図）における平坦部であるプリズム素子 2410 aの上面 YOとプリズム素子 2410 bの上面 X 0とからの光強度の総和を PW0、屈折面である斜面 Yl、 Υ2、 XI、 X 2を経由した光強度の総和を P W 1とそれぞれしたとき、

PW0≥PW1

を満足している。

光線 Y 0 X 0による直接透過像の光強度の総和は、平坦部である上面 Y 0、 X 0の面積に対応する。また、光線 Y 1X1、 Υ1Χ0、 Υ1Χ2、 Υ0Χ1、 Υ 0Χ2、 Υ2Χ1、 Υ.2Χ0、 Υ 2 X 2による屈折透過像の光強度の総和は、屈折面である斜面 Yl、 Υ2、 XI、 X 2の面積に対応する。ここで、光線 Y1X 1、 Υ1ΧΟ、 Ϋ1Χ2、 Υ0Χ1、 Υ0Χ2、 Υ 2 X 1、 ' Υ 2 X 0、 Υ 2 X 2 による屈折透過像の光強度の総和 P W 1力直接透過像の光強度の総和 P W 0よりも大きくなってしまうと、観察者は、例えばゴーストのような二重の画像のように認識してしまう。このため、投写像の画質が劣化してしまう。

本実施例では、 PWO≥PWlを満足するように構成されている。このため、観察者は、本来の画素部の投影像である直接透過像の周辺に遮光部を認識することなく、かつシームレス、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。さらに、観察者は、二重像等の劣化した画像を認識することもない。また、好ましくは、 PWO>PWlを満足することが望ましい。さらに好ましくは、 PWO >0. 9 XPW1を満足することが望ましい。これにより、さらにシームレスでざらつき感を低減できる。さらに本実施例の投影面であるスクリーン 1 1 6 (第 1図）における一断面の光強度分布について説明する。第 2 8 A図は、スクリーン 1 1 6における投写像の光強度分布を示す。第 2 8 A図の横軸はスクリーン 1 1 6上の位置座標、縦軸は任意の強度単位をそれぞれ示す。説明の簡単のため、第 2 7図に示す直接透過像の領域 Iと、隣接する直接透過像の領域 Kと、これらの領域の間の領域 Jとの 3つの領域の略中心を通る B B断面について説明する。即ち、第 2 8 A図の横軸の符号 Iで示す部分は第 2 7図の領域 Iに相当し、符号 Jで示す部分は第 2 7図の領域 Jに相当し、符号 Kで示す部分は第 2 7図の領域 Kに相当する。

第 2 8 A図に示すように、スクリーン 1 1 6において、平坦部である上面 Y 0、 X 0からの光により形成される画素部の投影像の領域 I、領域 Κの強度分布の第 1のピーク値 P aは、屈折面である斜面 Y l、 Υ 2、 X I、 X 2を経由した光により形成される画素部の投影像の領域 Jの強度分布の第 2のピーク値 P bよりも大きい。例えば、 .第 2のピーク値 P bは、'第 1のピーク値 P aの略半分のパワー配分に設定する。この光強度のパワー配分は、プリズム素子 2 4 1 0 a , 2 4 1 0 13の上面丫0、 X 0と、斜面 Y l、 Υ 2、 X I、 X 2との面積比に応じて制御できる。

さらに、第 1のピーク値 P aと第 2のピーク値 P bとの間領域では所定の強度分布曲線 C Vに応じた光強度である。'これにより、観察者は、直接透過像と隣接する直接透過像との間の領域に適度な光強度分布を認識する。このため、隣接する画素像間に適度な光強度の強弱が生ずることで、見かけ上高解像な像を得られる。このため、観察者は、遮光部を認識することなく、スムーズでざらつき感が低減され、かつシャープな投写像を観察できる。

光強度分布の変形例を第 2 8 B図、第 2 8 C図、第 2 8 D図にそれぞれ示す。第 2 8 B図において、領域 I、領域 Kの光強度分布のそれぞれ 2つの第 1のピーク値 P cは、領域 Jの第 2のピーク値 P cよりも大きい。第 2 8 C図において、領域 I、領域 Kの光強度分布の第 1のピーク値 P eは、領域 Jの²つの第 2のピーク値 P f よりも大きい。第 2 8 D図において、領域 I、領域 Kの光強度分布のそれぞれの第 1のピーク値 P gは、領域 Jの第 2のピーク値 P gと略同じ大きさである。これらのパワー配分のとき、ブラックマトリックス部像 2 2 0 P (第 4 図）の認識が低減でき、シームレス、かつ自然な投写像を得られる。さらに、光強度分布を所望の分布曲線となるように上面 Y 0、 X 0と、斜面 Y 1、 Y 2、 X 1、 X 2との面積比を変えることで、例えば、引き締まったシャープな印象の投写像を得ることもできる。本実施例の液晶パネル 1 2 0 R等を備えるプロジェクタを用いて、例えば、写真画像と、文字やグラフ等のテキスト画像との両方を投写するとき、観察者は、両者の画像を良好な画質で観察できる。

(実施例 9 )

次に、実施例 9に係る微細構造素子め製造方法を説明する。微細構造素子として、上記実施例 1のプリズム群 2 1 0を製造する例を用いる。なお、液晶パネルの基本的な構成は上記実施例 1と同一であるため、同一部分には同一の符号を付 'し、重複する説明は省略する。第 2 9図は、プリズム群 2 1 0を製造する際、中間過程の状態のプリズム群 3 1 0を斜視方向から見た構成を示す。なお、以下全ての説明において便宜のため、第 2図で示したプリズム群 2· 1 0とは、凹凸が反対の形状を用いて説明を行う。凹凸が反対の形状のプリズム群でも、光学的な作用効果は第 2図で示すプリズム群と基本的に同一である。

射出側防塵透明プレート 2 0 6は、長方形形状の平行平板硝子である。そして、平行平板硝子の一方の面に、後述する方法でプリズム素子 2 1 1を形成する。まず、加工手順を説明する。加工領域である射出側防塵透明プレート 2 0 6の一方の面を 6つの短冊状のサブ領域 S B 1、 S B 2、 S B 3、 S B 4 , S B 4、 S B 5、 S B 6に分割する。なお、分割数は 5つ以上であれば良い。

いずれか一のサブ領域 S B 1に第 1の形状である平坦部 3 1 1 aと屈折面 3 1 1 bとを形成する。 2つの屈折面 3 1 1 bで V字形状の溝を形成する。次に、一のサブ領域 S B 1を基準として、一のサブ領域 S B 1に隣接するサブ領域 S B 2 よりも遠い位置のサブ領域 S B 3に第 2の形状である平坦部 3 1 3 aと屈折面 3 1 3 bとを形成する。続いて、第 2の形状が形成されたサブ領域 S B 3を基準として、第 2の形状が形成されたサブ領域 S B '3に隣接するサブ領域 S B 4よりも遠い位置のサブ領域 S B 5に第 2の形状である平坦部 3 1 5 aと屈折面 3 1 5 b とを形成する。そして、同様の手順を繰り返して、順番に、サブ領域 S B 2と、サブ領域 S B 4と、サブ領域 S B 6とに対して、平坦部と屈折面とからなる V字形状の溝を形成する。

これにより、外部環境（外乱）の影響に起因する加工位置の変動を分散させることができる。この結果、外乱に関わらず、所望の微細形状素子であるプリズム素子 2 1 1を正確に製造することができる。そして、 V字形状の溝の長手方向に略直交する方向に、上述と同様の手順の加工を行う。この結果、略直交する格子状に配列された複数のプリズム素子 2 1 1からなるプリズム群 2 1 0を製造することができる。

また、平坦部 3 1 1 aと、，屈折面 3 1 1 bとを連続して形成する。そして、平坦部 3 1 1 aと、屈折面 3 1 1 bとを 1つのュニット形状として扱う。このように、本実施形態では、第 1の形状と第 2の形状とが同一である。上述の工程では、複数のュニット形状を、隣接する加工が連続しないように離散的にランダムな位置に ί敷細形状を形成している。このように、平坦部 3 1 1 aと屈折面 3 1 1 bとを 1'つのュニット形状とすることで、 V字形状の溝の斜面に対応する屈折面 3 1 1 bの面積を相対的に一定にすることができる。

さらに好ましくは、常に所定間隔だけ離れた位置のサブ領域に微細形状を加工' することが望ましい。例えば、加工領域を 2 5個めサフ'領域 S B 1〜S B 2 5に分割する。そして、サブ領域 S B 1を起点として加工した後、 4つのサブ領域分離れた位置のサブ領域 S B 6を加工する。以後同様に、順番にサブ領域 S B 1 1、サブ領域 S B 1 6、サブ領域 S B 2 1に加工を行う。次に、サブ領域 S B 2に戻つて、ここを起点として加工を行う。次に、 4つのサブ領域分離れた位置のサブ領域 S B 7を加工する。以後同様に、順番にサブ領域 S B 1 2、サブ領域 S B 1 7、サブ領域 S B 2 2に加工を行う。再ぴ、サブ領域 S B 3に戻って、加工を行う。この手順を 2 5個の全てのサブ領域に加工が行われるまで繰り返す。これにより、外乱等の影響を加工面にわたって均等に分散させるこ:'とができる。

(実施例 1 0 )

第 3 0図は、本発明の実施例 1 0に係るプリズム群 4 1 0の断面構成を示す。上記実施例 9では、 V字形状の溝は、略同一のピッチで、略同一の深さを有している。このような構成の場合、プリズム群の構造の周期性に起因して、回折光が生じてしまう場合がある。回折光は、投写像の品質を劣化させてしまう。

本実施形態において、第 1の形状と第 2の形状とを異ならせる。そして、微細形状の加工手順は、ある V字形状の溝を切削加工した後に、乱数を用いて、上記実施例 9と同様に近隣を連続して加工しないようにデータを設定する。設定されたデータに基づいて順次 V字形状の溝を切削加工する。所定の方向に平行な直線に沿った V字形状の溝の切削加工が終了した後、所定の方向に略直交する方向に対して V字形状の溝を同様に形成する。そして、直交する 2方向において V字形状の溝の加工が終了した場合、次に平坦部 4 1 1 aの切削加工を行う。 1つの平坦部 4 1 1 aの加工が終了したら、予め設定されている位置の他の平坦部の加工を行う。このように、ランダムな順番で切削加工を行うことで、外乱の影響が所定の領域に集中することを防止できる。このため、均一な精度ですベての領域にわたって、微細構造素子であるプリズム群 4 1 0を形成できる。また、プリズム群 4 1 0をランダムな微細形状で構成することで、回折光を低減できる。この結果、観察者は高品質な投写像を観察できる。

また、第 1図で示したインテグレータ 1 0 4の Fナンパ一と、投写レンズ 1 1 4の Fナンバーとに基づいて、有効にスクリーン 1 1 6に投写される液晶パネル 1 2 O R上の単位面積が定まる。具体的には、インテグレータ 1 0 4の Fナンパ一と、投写レンズ 1 1 4の Fナンバーとが異なる場合には、小さいほうの Fナンバーで単位面積が規定される。さらに、インテグレータ 1 0 4の Fナンバーと、投写レンズ 1 1 4の Fナンバーとが同一の場合には、同一の Fナンバーで単位面積が規定される。

液晶パネル 1 2 O Rは、インテグレ一タ 1 0 4により重畳的に照明されている。このため、液晶パネル 1 2 O Rの単位面積における平坦部と屈折面との面積比力平坦面からの透過光と屈折面からの屈折光との光量比に対応する。本実施形態では、液晶パネル 1 2 0 R上の各単位面積あたりにおける、所定の方向を向いている屈折面の面積和、及び平坦部の面積和は同一となるように構成されている。これにより、液晶パネル 1 2 0 R上の各単位面積からの屈折光と直接透過光との光量を略同一にできる。この結果、観察者は、ブラックマトリックス形成層 2 0 3 のブラックマトリックス部を認識することなく、高品質な投写像を観察できる。 (V字溝の製造方法）

次に、 V字形状の溝の製造方法を第 3 1 A図、第 3 1 B図に基づいて説明する。 2つの屈折面 3 1 1 bで V字形状の溝を構成する。 V字形状の溝を形成するときは、第 3 1 A図に示すように、角度 0 Vを有するバイト 5 0 0を用いて、射出側防塵透明プレート 2 0 6に対して略垂直方向から加工する。このとき、切削する深さは、本来プリズム素子 2 1 1が必要とする深さ d 0よりも大きい深さ d 1とする。本来必要とする深さ d 0に対して、.加工機械の外乱の影響による加工変動量を切削深さに加える。これにより、加工機械が外乱の影響を受けた場合でも、未加工エリアの発生を低減できる。また、平坦部 3 1 1 aを形成するときは、第 3 1 B図に示すように、バイト 5 0 0を射出側防塵透明プレート 2 0 6に対して角度 Θ v / 2だけ傾けて切削加工を行う。

(実施例 1 1 )

(製造方法のフローチャート）

本発明の実施例 1 1に係る V字形状の溝の製造手順を第 3 2図を参照して説明する。まず、ステップ S 6 0 1において、オペレータは、所望の微細形状を形成するための、加工位置、加工角度、加工深さ、バイト回転数、加工速度等の加工データを加工機械の制御部に入力する。そして、必要な形状のバイトを加工機械のバイトホルダに取り付ける。ステップ S 6 0 2において、被加工物であるヮークを加工機械のホルダにセットする。ワークは、例えば平行平板硝子である。ステツプ S 6 0 3において、平行平板硝子のプリズム群を形成する領域と異なるテスト加工領域に、第 1の形状である、例えば V字形状の溝の試し加工を行う。テスト加工領域は、平行平板硝子の周辺領域等を用いることができる。

ステップ S 6 0 4において、平行平板硝子をワークホルダから外さずに、そのままの状態で、レーザ顕微鏡や原子間力顕微鏡 (A t o m i c F o r c e M i c r o s c p o e ) を用いて、試し加工された V字形状の溝の微細形状を測定する。測定データのパラメータは、ピッチ、角度、深さ、及び平坦面粗さの少なくとも一つであることが望ましい。

ステップ S 6 0 5において、測定データと加工データとの差分を、加工データへフィードバックする。ステップ S 6 0 6において、フィードバックされた差分値に基づいて、加工データを補正する。具体的には、バイトの加工角度、切削深 - さ、ピッチ、平坦面加工用のパラメータ等を捕正する。例えば、加工角度、切削深さ、溝ピッチ、平坦面加工用のパラメタの補正は、それぞれパイトの角度捕正、バイトの深さ補正、送りピッチ補正、送りピッチ補正により行う。ここまでで、試し加工の工程を終える。次に、補正されたデータに基づいて、ステップ S 6 0 7において、第 3 1 B図に示したように、バイト 5 0 0を角度 0 v Z 2だけ傾けて、平坦部 3 1 1 aを形成する。ステップ S 6 0 8において、第 3 1 A図に' 示したように、屈折面 3 1 1 bからなる V字形状の溝を形成する。

ステップ S 6 0 9において、 V字形状の溝の加工が終了した力否かを判断する。判断結果が偽の場合、ステップ 6 1 0において、バイト 5 0 0が保持されている加工へッドの位置を上述した手順で移動する。そして、ステップ S 6 0 7、 S 6 0 8の加工を繰り返して行う。ステップ S 6 0 9の判断結果が真の場合、加工を終了する。 '

上述したように、外乱、加工バイトと加工ワークとの相対位置設定不良などの影響で、加工データどおりに形状が形成されないことで所望の加工精度が得られない現象が生ずる。本実施形態の製造方法では、予め試し加工領域において、加ェした第 1の形状を実際に測定する。そして、測定された微細形状素子の測定データと、元の加工データとを比較して、両データの差分を演算する。演算された差分は、加工データへフィードバックされる。次に、差分量だけ補正された加工データに基づいて、第 1形状形成工程と繰り返し工程とを行う。これにより、外乱等の影響が低減された形状加工を行うことができる。

なお、射出側防塵透明プレートを構成する平行平板は硝子部材に限られず、例えば、アクリル等の透明樹脂でも良い。さらに、微細形状を形成した平行平板にメツキ処理を行い金型を製造することもできる。また、直接、金型を製造するために、ヘビーァロイ（商品名）等の硬質部材を上述の方法で加工しても良い。そして、加工された硬質部材を金型として転写工程よりプリズ Λ群 2 1 0を製造する。転写による複製によつて形成されたプリズム群でも、金型上の単位面積と、転写されたプリズム群とにおける、単位面積あたりの平坦部の面積、屈折面の面積は同一である。このため、形状の凹凸が逆となっても、光学素子としての機能は同じである。

(実施例 1 2 ) ,| .,

本発明の実施例 1 2に係る微細構造素子の V字形状の溝の製造方法を第 3 3 A 図、第 3 3 B図を参照して説明する。バイト 7 0 0は、角度 θ νの開き角度を有する。第 3 3 Α図に示すように、バイト 7 0 0の V字部を用いて、 V字形状の溝を切削加工する。これは、いわゆるヘール加工と呼ばれる方法である。次、第 3 4 Α図、第 3 4 B図、第 3 4 C図を用いて、 V字形状の溝を切削加工する手順をさらに説明する。例えば、 2回の切削加工で V字形状の溝を形成する場合を考える。第 3 4 A図において、バイト 7 0 0を用いて、第 1の位置 8 0 0 aの状態で一度切削加工する。次に、 V字の頂点位置 C aを中心として、バイト 7 0 0力 S 第 2の位置 8 0 0 bとなるように移動させる。さらに詳しく説明すると、第 3 4 B図に示すように、頂点位置 C bの状態で第 1回目の切削加工を行う。このとき、平行平板である射出側防塵透明プレート 2 0 6に略直交する中心軸 A Xと、バイト 7 0 0の一方の屈折面 7 1 1 bとは角度 0 bをなす。次に、第 3 4 C図に示すように、頂点位置 C cの状態で第 2回目の切削加工を行う。この状態では、中心軸 A Xと他方の屈折面 7 1 1 bとは角度 Θ cをなす。そして、頂点位置 C bと頂点位置 C cとが、頂点位置 C aと一致するようにバイト 7 0 0を制御する。さらに、 V字形状の溝の頂点角度 θ Vは、角度 0 bと角度 Θ cとの和となるようにバィ 1、 7 0 0を制御する。 2つの屈折面 7 1 1 bからなる V字形状の溝を切削加工した後、第 3 3 B図に示すように、平坦部 7 1 1 aを加工する。平坦部 7 1 1 a の加工は、バイト先端部を送りピッチをミクロンオーダーとする。これにより、 R z 3 / 1 0 0マイクロメ一トル程度の R z平坦度を達成できる。

V字形状の溝を形成する手順は、まず、試し加工工程において、同一位置 C a に、第 3 4 B図、第 3 4 C図で示したような 2回以上の形状加工を行う工程を含む点が上記実施例 1 1と異なる。上記実施例 1 1と同一の手順は重複するので省略する。本実施形態では、まず、第' 1の位置 8 0 0 aでの試し切削加工後に、レ一ザ顕微鏡や A F Mで角度 Θ bを測定する。次に、第 2の位置 8 0 0 bでの試し切削加工後に、角度 0 cを測定する。これより、 V字形状の溝の斜面を形成する角度 0 v (第 3 4 A図）は、次式で算出できる。

0 ν = Θ b H- Θ c

'また、 2回の試し切削加工において、頂点位置 Θ bと頂点位置 Θ cとを測定し、これらの位置が頂点位置 0 aで一致するように加工データを補正する。さらに、平坦部 7 1 1 aに関しては、平坦面粗さを測定する。加えて、測定データのパラメータは、ピッチ、角度、深さの少なくとも一つであることが望ましい。このように本実施形態では、加工角度、頂点位置、平坦面粗さの補正は、それぞれバイト角度補正、バイトの仮想頂点位置の補正、送りピッチの補正により行う。これにより'、同一位置で切削バイトの角度を振って微細形状を加工する場合でも、所望の微細形状を得ることができる。

(実施例 1 3 )

次に、実施例 1 3に係る微細構造素子の製造手順を第 3 5図を参照して説明する。本実施形態では、 V字形状の溝をランダムな位置に加工した後、平坦部、を加工する点が上記各実施形態と異なる。まず、ステップ S 9 0 1において、ォペレータは、所望の微細形状を形成するための、加工位置、加工角度、加工深さ、バイト回転数、加工速度等の加工データを加工機械の制御部に入力する。そして、必要な形状のバイトを加工機械のバイトホルダに取り付ける。ステップ S 9 0 2 において、 ¾ ^ェ物であるワークを加工機械のホルダにセットする。ワークは.，例えば平行平板硝子である。ステップ S 9 0 3において、平行平板硝子のプリズム群を形成する領域と異なるテスト加工領域に、第 1の形状である、例えば V字形状の溝を構成する屈折面 7 1 1 bと、平坦部 7 1 1 aとの試し加工を行う。テス卜加工領域は、平行平板硝子の周辺領域等を用レ、ることができる。ステップ S 9 0 4において、ワークを加工機械から外さずに、そのままの状態で上記各実施形態と同様の測定を行う。

ステップ 9 0 5において、測定データと加工データとの差分を、加工データへフィードバックする。ステップ 9 0 6において、フィードバックされた差分値に基づいて、加工データを補正する。具体的には、パイトの頂点位置、加工角度、 '切削深さ、ピッチ、平坦面加工用のパラメータ等を補正する。次に、試し加工を終えて、プリズ Λ群の加工を行う。ステップ S 9 0 7において、フィードバックで補正された加工データに基づいて、 V字形状の溝の切削加工を行う。例えば、 V字形状の溝の深さは、加工装置の誤差量を上乗せした深さで切削加工する。次に、スッテプ S 9 0 8において、加工ヘッドをランダムな位置へ移動する。ステップ S 9 0 9で V字形状の溝の切削加工が終了した力否かを判断する。ステップ S 9 0 9の判断結果が偽の場合、さらに V字形状の溝を切削加工する。例えば、第 1の直線に沿って V字形状の溝を形成した後、加工へッドを移動して第 1の直線に平行で、かつ隣接しない第 2の直線に沿って V字形状の溝を形成する。そして、一方の方向の V字形状の溝の加工が全て終了したら、一方の方向に略直交する方向に対して同様の手順を繰り返してランダムに V字形状の溝を形成する。このように、ランダムな位置で V字形状の溝を形成することで、切削深さのばらつき、即ち V字斜面の面積のばらつきを平行平板上において均一に分散させることができる。

' S 9 0 9の判断結果が真の場合、ステップ S 9 1 0において平坦部 7 1 1 aを切削加工する。. そして、テップ S 9 1 1において、すべて平坦部 7 1 1 aの切削加工が終了したか否かを判断する。ステップ S 9 1 1の判断結果が偽の場合、ステップ S 9 1 2において、バイト 7 0 0を保持している加工へッドを予めランダムに設定された位置へ移動する。そして、ステップ S 9 1 0の切削加ェを繰り返す。ステップ S 9 1 1の判断結果が真の場合、加工を終了する。

(実施例 1 4 )

第 3 6 A図は、本発明の実施例 1 4に係る微細構造素子の製造方法を示す。加ェ砥石 1 0 0 0の先端部は、 2つの屈折面 1 O i l bからなる V字形状の溝の頂点角度 0 Vと同一の角度 θ Vを有する。そして、加工砥石 1 0 0 0は軸 AX 1を中心に回転しながら、平行平板である射出側防塵透明プレート 2 0 6の z方向に対して所定の深さを形成する。所定の深さは、上述したように、 V字形上の溝の深さに対して、加工機械の精度の振れ幅分を加えた深さである。

第 3 6 B図は、加工砥石 1 0 0 0で平坦部 1 0 1 1 aを形成する方法を示す。加工砥石 1 0 0 0を回転させた状態で z方向に所定量だけ移動する。そして、平坦部 1 0 1 1 aの位置で停止させ、 y方向に沿って平坦部 1 0 1 1 aを切削加工する。このように、第 3 7 A図に示すように、まず、 V字形状の溝を構成する屈折面 1 0 1 1 bを上記実施例 9で述べたような手順で繰り返し形成する。次に、同様の手順で平坦部 1 0 1 1 aを形成する。第 3 7 B図は、本実施形態により製造された微細構造素子であるプリズム群 3 7 1 0の断面構成を示す。上記各実施形態と同様に、屈折面 1 0 1 1 bからなる V字形状の溝と、平坦部 1 0 1 1 aとが所望の精度で切削加工できる。

また、上記各実施形態に係る製造方法で得られた微細形状素子に対して、無電解メツキを用いて N i型を製造することもできる。そして、 N i型により転写による副生物を形成すると、安価な微細構造素子を容易に製造できる。

(実施例 1 5 )

第 3 8図は、本発明の実施例 1 5に係る空間光変調装置 1 2 0 0の斜視断面を示す。空間光変調装置 1 2 0 0は、透過型の液晶型空間光変調装置である。なお、第 3 8図は主要な構成のみを示し、偏光板などの図示は省略する。対向基板 1 2 0 1に、無機の垂直配向層である上述の V溝群 1 2 0 2が光学的透明接着剤で固着される。 V溝群 1 2 0 2の V字形状の溝部には、 I T O膜等の透明電極]. 2 0 3が形成されている。 T F T¾¾ 1 2 0 8にも同様に、 V溝群 1 2 0 6が光学的透明接着剤で固着されている、そして、 V字溝部は、透明電極 1 2 0 5が形成されている。また、 T F T基板 1 2 0 8には、薄膜トランジスタ (T F T) 部 1 2 0 7が形成されている。対向基板 1 2 0 1と、 T F T ¾ 1 2 0 8との間には、液晶 1 2 0 4が封入されている。

透明電極間に電圧が印加されていない状態では、液晶分子は、配向膜である V 字形状の溝に沿って配列する。これに対して、透明電極間に電圧を印加すると、電圧に比例して液晶分子は、第 3 8図に示すように垂直な方向に揃うように配列する。これにより、印加電圧に応じて透過光量を制御できる。

また、本発明に係る微細構造素子は、例えば、リア 'プロジェクタのスクリーンに適用できる。リア ·プロジェクタのスクリーンは、観察者の方向へ有効に光を導くために、フレネルレンズの機能を有するとともに、光の拡散機能を必要とする。このため、本発明に係る微細構造素子をスクリーン面上に形成することで、入射光を拡散させて観察者の方向へ射出できる。このように、本発明は、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。 ' 産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る空間光変調装置は、特に、液晶空間光変調装置に有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 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屈折部とを有する空間光変調装置であって、

前記変調部は、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、

前記屈折部は、少なくとも屈折面を備えるプリズム素子からなるプリズム群を有し、

前記複数の画素部のうち一の前記画素部からの光は、前記複数のプリズム群のうちの少なくとも一部の前記プリズム群に入射し、

前記屈折面は、前記屈折部から所定距離だけ離れた投影面において、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、及び前記屈折面と光軸に対し略垂直方向に形成される基準面とのなす角度、を有することを特徴とする空間光変調装置。

2 . 前記プリズム群のうちの一の前記プリズム素子が占める面積を単位面積としたとき、前記屈折面の面積と前記単位面積との比は、前記画素部の前記投影像の光強度に対応することを特徴とする請求の範囲 1に記載の空間光変調装置。

3 . 前記画素部は略矩形形状であり、

前記遮光部は所定幅の帯状部が格子状に配列された形状であり、

前記屈折部の前記プリズム群は、多角錐形状のプリズム素子から構成されていることを特徴とする請求の範囲 1又は 2に記載の空間光変調装置。

4 . 前記屈折部の前記プリズム群は、略四角錐形状のプリズム素子から構成されていることを特徵とする請求の範囲 3に記載の空間光変調装置。

5 . 前記画素部は略矩形形状であり、

前記屈折部の前記プリズム群は、第 1の方向における断面形状が略台形形状であり、前記第 1の方向に略直交する第 2の方向に長手方向を有する 2組のプリズム素子からなり、

前記 2組のプリズム素子は、それぞれ前記長手方向どうしが略直交するように設けられ、

前記台形形状の斜面は前記屈折面に対応することを特徴とする請求の範囲 1又は 2に記載の空間光変調装置。

6 . 前記屈折部は、前記画素部が形成されている面に略平行な平坦部をさらに有し、

前記画素部からの光のうち前記平坦部を透過又は反射した光は、略直進して前記投影像を形成することを特徴とする請求の範囲 1に記載の空間光変調装置。

7 . 前記プリズム素子は、前記格子状に配列された前記遮光部の投影像の中心線の交点と、前記画素部の前記投影像の一の角部とが略一致するような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することを特徴とする請求の範囲 1 に記載の空間光変調装置。

8 . 前記プリズム素子は、前記遮光部の前記投影像上において、 P粦接する前記画素部の前記投影像どうしの少なくとも一部が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することを特徴とする請求の範囲 1に記載の空間光変調装置。

9 . 前記プリズム素子は、前記遮光部の前記投影像上において、隣接する前記 2004/088403

50

画素部の前記投影像どうしの略全体の領域が重なるような、前記屈折面の向き、及び前記屈折面の前記角度を有することを特徴とする請求の範囲 1に記載の空間光変調装置。

1 0 . 前記投影面における前記平坦部からの光の強度の総和を PW 0、前記投影面における前記屈折面を経由した光の強度の総和を PW 1とそれぞれしたとき、

PW 0≥PW 1

を満足することを特徴とする請求の範囲 6に記載の空間光変調装置。

1 1 . 前記投影面において、前記平坦部からの光により形成される前記画素部の投影像の強度分布の第 1のピーク値は、前記屈折面を経由した光により形成される前記画素部の投影像の強度分布の第 2のピーク値よりも大きく、第 1のピーク値と第 2のピーク値との間の領域は所定の強度分布曲線に応じた光強度であることを特徴とする請求の範囲 1 0に記載の空間光変調装置。

1 2 . 第 1色光、第 2色光、及び第 3色光を含む光を供給する光源部と、前記第 1色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と、前記第 2色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と、前記第 3色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と、前記第 1色光用空間光変調装置、前記第 2色光用空間光変調装置、及び前記第

3色光用空間光変調装置でそれぞれ変調された前記第 1色光と、前記第 2色光と、前記第 3色光とを合成する色合成光学系と、

前記色合成光学系にて合成された光を投写する投写レンズとを有し、前記第 1色光用空間光変調装置と、前記第 2色光用空間光変調装置と、前記第

3色光用空間光変調装置とは、請求の範囲 1に記載の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタ。

1 3 . 前記第 1色光用空間光変調装置と、前記第 2色光用空間光変調装置と、前記第 3色光用空間光変調装置とが、それぞれ前記屈折部を有していることを特徴とする請求の範囲 1 2に記載のプロジェクタ。

1 4 . 前記色合成光学系の入射側又は射出側に前記屈折部が設けられていることを特徴とする請求の範囲 1 2に記載のプロジェクタ。

1 5 . さらに、前記光源部から供給される光を前記第 1色光と、前記第 2色光と、前記第 3色光とに分離する色分離光学系を有することを特徴とする請求の範囲 1 2に記載のプロジェクタ。

1 6 . 加工領域を 5つ以上のサブ領域に分割する分割工程と、

いずれか一の前記サブ領域に第 1の形状を形成する第 1形状形成工程と、前記一のサブ領域を基準として、前記一のサブ領域に隣接するサブ領域よりも遠レ、位置のサブ領域に第 2の形状を形成する第 2形状形成工程と、

前記第 2の形状が形成された前記サブ領域を新たな基準として、前記第 2形状形成工程を繰り返して行う繰り返し工程と、を含むことを特徴とする微細構造素子の製造方法。

1 7 . 前記第 1の形状と前記第 2の形状とは略同一の形状であることを特 ί敷とする請求の範囲 1 6に記載の微細構造素子の製造方法。

1 8 . 前記第 1の形状と前記第 2の形状とは異なる形状であることを特徴とする請求の範囲 1 6に記載の微細構造素子の製造方法。

1 9 . 前記加工領域とは異なる試しカ卩ェ領域に対して、加工データに基づいて前記第 1の形状を形成する試し加工工程と、

前記試し加工工程で形成された前記第 1の形状を測定する形状測定工程と、前記形状測定工程で得られた測定データと前記加工データとの差分を、前記カロェデータへフィードパックして前記加工データを補正するフィードバック工程と、補正された前記加工データに基づいて、前記第 1形状形成工程と前記繰り返し工程とを行うことを特徴とする請求の範囲 1 6に記載の微細構造素子の製造方法。

2 0 . 前記試し加工工程と、前記第 1形状形成工程と、前記繰り返し工程とは、同一位置に 2回以上の形状加工を行う工程を含むことを特徴とする請求の範囲 1 9に記載の微細構造素子の製造方法。

2 1 . 前記形状測定工程では、前記第 1の形状のピッチ、角度、深さ、及び平坦面粗さの少なくとも一つを測定することを特徴とする請求の範囲 1 9又は 2 0 に記載の微細構造素子の製造方法。 .

2 2 . 請求の範囲 1 6に記載の微細構造素子の製造方法により製造された微細

2 3 . 請求の範囲 2 2に記載の微細構造素子を有することを特徴とする空間光

2 4 . 照明光を供給する光源と、

前記照明光を画像信号に応じて変調する請求の範囲 2 3に記載の空間光変調装置と、

変調された光を投写する投写レンズと、を有することを特徴とするプロジェクタ。