專利名稱：空間光調(diào)制裝置、具有該空間光調(diào)制裝置的投影機、該空間光調(diào)制裝置所使用的微細(xì)結(jié)構(gòu) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間光調(diào)制裝置、該空間光調(diào)制裝置所使用的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法、利用該方法制造的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件和具有該空間光調(diào)制裝置的投影機，特別是涉及液晶空間光調(diào)制裝置。
背景技術(shù)：
作為圖像顯示裝置，多是使用液晶面板(液晶顯示裝置)、CRT顯示裝置、等離子體顯示裝置等的點矩陣圖像顯示裝置。點矩陣圖像顯示裝置通過二維的周期性地排列的多個像素表現(xiàn)圖像。在這種情況下，由于這種周期性的排列結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生所謂的采樣噪聲，從而產(chǎn)生圖像質(zhì)量劣化(圖像看起來粗糙)的現(xiàn)象。另外，作為減小圖像質(zhì)量劣化現(xiàn)象的方法已在例如特開平8-122709號公報中提出。
在點矩陣圖像顯示裝置中，在像素與像素之間的區(qū)域，為了減少不需要的光而設(shè)置了稱為黑色矩陣的遮光部。近年來，作為圖像顯示裝置的使用方式，在比較近的距離處觀看大畫面的情況正在增多。因此，觀看者有時會識別出黑色矩陣的像。因而，現(xiàn)有的點矩陣圖像顯示裝置，由于黑色矩陣的像的原因而存在如圖像缺乏光滑性或圖像具有粗糙感等圖像質(zhì)量劣化的問題。但上述專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)難以減小由于黑色矩陣的像引起的圖像質(zhì)量的劣化。
這里，可以考慮使來自圖像顯示裝置的光向棱鏡組入射從而使觀察者識別不出黑色矩陣等的遮光部。棱鏡組的平坦部使來自圖像顯示裝置的光直接地透過。另外，棱鏡組的折射面使來自圖像顯示裝置的光折射而透過。透過這樣的棱鏡組的光除了從平坦部射出后仍然直線傳播的光外，還產(chǎn)生由棱鏡的折射面使其光路偏轉(zhuǎn)的光。通過光路偏轉(zhuǎn)的光在黑色矩陣上形成像素像。由此，可以減少識別出黑色矩陣的現(xiàn)象。
構(gòu)成上述棱鏡組的各棱鏡元件的形狀呈微米數(shù)量級的微細(xì)形狀。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過在指定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行切削加工來制造微細(xì)形狀的棱鏡元件。在此，即使根據(jù)相同的加工數(shù)據(jù)，由于以下的3個理由也難以在指定的區(qū)域內(nèi)重復(fù)形成所期望的形狀的棱鏡元件。第1個理由是進(jìn)行切削加工的加工機械的重復(fù)定位精度不夠。當(dāng)重復(fù)定位精度不夠時，就難以在所期望的位置形成微細(xì)形狀。另外，第2個理由是進(jìn)行加工機械的定位控制的伺服機構(gòu)容易受溫度、氣壓、振動等外界干擾的影響。第3個理由是難以按亞微米的精度使加工機的加工刀具與加工對象工件的位置關(guān)系對準(zhǔn)，而另一方面加工機單體內(nèi)(加工設(shè)備本身內(nèi))的相對位置可以按毫微米水平控制從而可以進(jìn)行高精度的加工。
例如，圖39所示的利用現(xiàn)有技術(shù)在平行平板上形成微細(xì)的V形溝的剖面結(jié)構(gòu)。從平行平板1300的位置A開始進(jìn)行加工，在位置B結(jié)束。這時，如上所述，當(dāng)加工機械的伺服機構(gòu)受到溫度、氣壓、振動等外界干擾的影響時，加工側(cè)的面就如虛線1301所示的那樣不是直線而成為例如凹形面。這樣，當(dāng)伺服機構(gòu)受到外部環(huán)境(外界干擾)的影響時，就難以按足夠的精度形成所期望的形狀。這些問題不僅是單一形狀，在制造不規(guī)則形狀的微細(xì)形狀元件時變得尤為顯著。此外，在制造微細(xì)形狀元件時，難以對被加工物的同一部分進(jìn)行多次的加工處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供不會使觀察者識別出黑色矩陣等的遮光部的像的可以獲得光滑的圖像質(zhì)量的空間光調(diào)制裝置和投影機。
此外，本發(fā)明的目的在于提供不受外部環(huán)境影響而可以準(zhǔn)確地制造所期望的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法、利用該方法制造的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件、空間光調(diào)制裝置和投影機。
本發(fā)明提供的空間光調(diào)制裝置是具有根據(jù)圖像信號調(diào)制并射出入射光的調(diào)制部和設(shè)置在上述調(diào)制部的射出側(cè)的使來自上述調(diào)制部的光折射的折射部的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述調(diào)制部具有排列成矩陣狀的多個像素部和設(shè)置在上述多個像素部彼此之間的遮光部；上述折射部具有由至少包括折射面的棱鏡元件構(gòu)成的棱鏡組；來自上述多個像素部中的1個上述像素部的光入射到上述多個棱鏡組中的至少一部分的上述棱鏡組上；上述折射面具有在距離上述折射部指定距離的投影面上將上述像素部的投影像引導(dǎo)到上述遮光部的投影像上的上述折射面的朝向和上述折射面與相對于光軸在大致垂直方向上形成的基準(zhǔn)面所成的角度。
這樣，來自1個像素部的光入射到棱鏡組上。入射到棱鏡組上的光在棱鏡元件的折射面上折射使光路向指定方向折轉(zhuǎn)。這時，可以根據(jù)折射面的朝向和折射面與基準(zhǔn)面所成的角度控制光路折轉(zhuǎn)的方向和其大小(折射角)。在本發(fā)明中，構(gòu)成為在距離折射部指定距離的投影面上，將折射的光形成的像素部的投影像引導(dǎo)到遮光部的投影像上。結(jié)果，在距離折射部指定距離的投影面上，在遮光部的投影像的區(qū)域重疊地形成像素部的投影像。因此，在投影面上，觀察者不會識別出遮光部，從而可以觀察到光滑的粗糙感減小的圖像。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地當(dāng)以上述棱鏡組中的1個上述棱鏡元件所占的面積為單位面積時，上述折射面的面積與上述單位面積之比與上述像素部的上述投影像的光強度對應(yīng)。來自1個像素部的光成為例如圓錐狀的發(fā)散光入射到由多個棱鏡元件構(gòu)成的棱鏡組上。這里，考慮圓錐狀的發(fā)散光中向1個棱鏡元件入射的光。以1個棱鏡元件的區(qū)域面積作為基準(zhǔn)的單位面積。用單位面積除特定的折射面的面積而獲得的值、即面積比與單位面積的入射的光量和在特定的折射面折射的光量之比對應(yīng)。這樣，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定折射面的面積可以控制折射面折射的光量。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地上述像素部具有矩形形狀；上述遮光部具有指定寬度的帶狀部排列成格子狀的形狀；上述折射部的上述棱鏡組由多角錐形的棱鏡元件構(gòu)成。在一般的點矩陣圖像顯示裝置中，矩形形狀的像素部配置成縱橫的矩陣狀。并且，在相鄰的像素部彼此之間的區(qū)域設(shè)置了黑色矩陣部等的遮光部。在此，當(dāng)將棱鏡元件采用多角錐形狀時，可以使折射面的朝向成為各種各樣的朝向。因此，可以將像素部的投影像向各種各樣的方向形成。另外，折射面的角度、面積也可以任意設(shè)定。結(jié)果，也可以控制像素部的投影像的位置和光量。另外，所謂“多角錐形狀”，除了底面形成多邊形的錐體形狀外，也包含在錐體的頂角部附近具有平面部的形狀等。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地上述折射部的上述棱鏡組由四角錐形的棱鏡元件構(gòu)成。通過將棱鏡元件采用四角錐形，可以將像素部的投影像向與棱鏡元件的底邊正交的方向形成。因此，在像素部為矩形形狀時，可以更有效地使像素部的投影像與遮光部的投影像重疊地形成。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地像素部具有大致矩形形狀；遮光部具有指定寬度的帶狀部排列成格子狀的形狀；折射部的上述棱鏡組由第1方向的剖面形狀為梯形的、在與第1方向正交的第2方向具有長度方向的2組棱鏡元件構(gòu)成；2組棱鏡元件設(shè)置成其各自的長度方向彼此相互正交；梯形的斜面與折射面對應(yīng)。棱鏡元件的第1方向的剖面形狀為大致梯形形狀。梯形的斜面起折射面的作用。因此，可以將由斜面折射的光形成的像素部的投影像向與棱鏡元件的長度方向正交的方向形成。在本方式中，進(jìn)一步構(gòu)成為2組棱鏡元件的長度方向相互正交。這樣，當(dāng)像素部為矩形形狀時，可以更有效地使像素部的投影像與像素部的周邊的遮光部的投影像重疊地形成。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地上述折射部進(jìn)一步具有與形成了上述像素部的面大致平行的平坦部；來自上述像素部的光中從上述平坦部透過或反射的光大致直線傳播而形成上述投影像。來自像素部的光中入射到棱鏡元件的折射面上的光根據(jù)折射面的朝向、角度和面積而折射。在此，當(dāng)折射面的一部分是與形成了像素部的面大致平行的平坦部時，入射到平坦部上的光不折射，仍然直線傳播而透過。下面，在本說明書中將由在平坦部直線傳播而透過的光形成的像素部的投影像稱為“直接透過像”，將由透過棱鏡而折射的光形成的像素部的投影像稱為“折射透過像”。通過形成像素部的直接透過像，除了本來的像素部的投影像外，還可以形成光路折轉(zhuǎn)的像素部的投影像。
其中，棱鏡元件的大小被設(shè)置為，通過在從配置在空間調(diào)制元件上的遮光部的某一點開始的光的傳播方向的前方由照明光或投射透鏡的F值(f-number)定義的光發(fā)散角(呑み込み角)內(nèi)配置1個或1個以上的按面積比分配的棱鏡元件，可以獲得由按直接透過像和折射透過像的面積分配的光量比構(gòu)成的像素。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地上述棱鏡元件具有使排列成上述格子狀的上述遮光部像的中心線的交點與上述像素部的上述投影像的1個角部大致一致的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。這樣，在遮光部的投影像的所有的區(qū)域中，可以重疊地形成像素部的投影像。因此，可以獲得具有光滑的圖像質(zhì)量的圖像。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地上述棱鏡元件具有使在上述遮光部的投影像上相鄰的上述像素部的上述投影像彼此至少一部分重疊的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。這樣，對于相鄰的像素部彼此來說，例如在第1像素部和與第1像素部相鄰的第2像素部的投影像重復(fù)形成的區(qū)域中，可以根據(jù)第1像素部和第2像素部的圖像信息形成新的第3像素部的投影像。結(jié)果，可以提高投影的像素數(shù)的密度。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地上述棱鏡元件具有使在上述遮光部的投影像上相鄰的上述像素部的上述投影像彼此大致全體的區(qū)域重疊的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。這樣，對于相鄰的像素部彼此來說，例如使第1像素部和與第1像素部相鄰的第2像素部的投影像大致一致并重復(fù)地形成。結(jié)果，可以更有效地根據(jù)第1像素部和第2像素部的圖像信息形成新的第3像素部的投影像。結(jié)果，可以提高投影的像素數(shù)的密度。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，當(dāng)分別地設(shè)來自投影面的平坦部的光的強度的總和為PW0、經(jīng)由投影面的上述折射面的光的強度的總和為PW1時，則滿足，PW0≥PW1。
直接透過像的光強度的總和與平坦部的面積對應(yīng)。另外，折射透過像的光強度的總和與折射面的面積對應(yīng)。在投影面上，折射透過像在直接透過像的周邊形成。這里，當(dāng)著眼于1個像素部時，當(dāng)折射透過像的光強度的總和大于直接透過像的光強度的總和時，有時觀察者會看到例如重影那樣的雙重圖像。因此，投影像的圖像質(zhì)量劣化。對此，在本實施例中，構(gòu)成為滿足PW0≥PW1。因此，觀察者不會在作為本來的像素部的投影像的直接透過像的周邊識別出遮光部，而可以觀察到無縫隙的光滑的粗糙感減小的圖像。另外，在本實施例中，優(yōu)選滿足PW0＞PW1。進(jìn)一步優(yōu)選滿足PW0＞0.9×PW1。這樣，可以進(jìn)一步地實現(xiàn)無縫隙的減小粗糙感的圖像。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地在投影面上，由來自平坦部的光形成的像素部的投影像的強度分布的第1峰值大于由經(jīng)由折射面的光形成的像素部的投影像的強度分布的第2峰值，第1峰值與第2峰值間的區(qū)域具有與指定的強度分布曲線對應(yīng)的光強度。這樣，觀察者在直接透過像與相鄰的直接透過像之間的區(qū)域便看到適度的光強度分布。因此，觀察者不會識別出遮光部，而可以觀察到光滑的粗糙感減小的而且表觀上高析像度的像。
另外，本發(fā)明提供的投影機，其特征在于，具有供給包括第1色光、第2色光和第3色光的光的光源部；根據(jù)圖像信號調(diào)制上述第1色光的第1色光用空間光調(diào)制裝置；根據(jù)圖像信號調(diào)制上述第2色光的第2色光用空間光調(diào)制裝置；根據(jù)圖像信號調(diào)制上述第3色光的第3色光用空間光調(diào)制裝置；將由上述第1色光用空間光調(diào)制裝置、上述第2色光用空間光調(diào)制裝置和上述第3色光用空間光調(diào)制裝置分別調(diào)制的上述第1色光、上述第2色光和上述第3色光合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)合成的光的投影透鏡；其中，上述第1色光用空間光調(diào)制裝置、上述第2色光用空間光調(diào)制裝置和上述第3色光用空間光調(diào)制裝置是上述的空間光調(diào)制裝置。這里，當(dāng)不具有后面所述的色分離光學(xué)系統(tǒng)時，作為光源部，可以使用分別供給第1色光、第2色光和第3色光的發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器等的固體發(fā)光元件。
這樣，在投影到屏幕上的圖像中，與遮光部的投影像的區(qū)域重疊地形成像素部的投影像。因此，在屏幕上，觀察者不會識別出遮光部的像，而可以觀察到光滑的粗糙感減小的圖像。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地第1色光用空間光調(diào)制裝置、第2色光用空間光調(diào)制裝置和上述第3色光用空間光調(diào)制裝置分別具有上述折射部。光在折射面上折射的角度取決于光的波長。例如，當(dāng)不同的波長區(qū)域的多個光入射到同一折射面上時，根據(jù)各個波長區(qū)域折射的角度不同。在本方式中，第1色光用空間光調(diào)制裝置、第2色光用空間光調(diào)制裝置和上述第3色光用空間光調(diào)制裝置分別具有上述折射部。這樣，就可以設(shè)定適合于各色光的波長的折射面的角度。結(jié)果，可以將像素部的投影像準(zhǔn)確地形成在指定的位置上。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地在上述色合成光學(xué)系統(tǒng)的入射側(cè)或射出側(cè)設(shè)置上述折射部。也可以在十字分色棱鏡等的色合成光學(xué)系統(tǒng)的入射側(cè)或射出側(cè)設(shè)置1個折射部來代替在每種色光用空間光調(diào)制裝置設(shè)置折射部。這樣，由于使用1個折射部即可，所以結(jié)構(gòu)變得簡單，也可以降低制造費用。雖然以上對棱鏡元件的配置位置舉出了2個例子，但經(jīng)驗證通過配置在從黑色矩陣形成層位置到成像屏幕或觀察者的視覺成像點之間也可以獲得同樣的效果。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地進(jìn)一步具有將從上述光源部供給的光分離為上述第1色光、上述第2色光和上述第3色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)。例如，光源部有時如超高壓水銀燈等那樣供給第1色光、第2色光、第3色光和所有的波長區(qū)域的光。在本實施例中，這時可以由色分離光學(xué)系統(tǒng)將來自光源部的光分離為第1色光、第2色光和第3色光并根據(jù)圖像信號調(diào)制各色光。
另外，本發(fā)明提供的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于，包括將加工區(qū)域分割為5個或5個以上的子區(qū)域的分割工序；在任意1個上述子區(qū)域形成第1形狀的第1形狀形成工序；以1個子區(qū)域為基準(zhǔn)，在比與1個子區(qū)域相鄰的子區(qū)域遠(yuǎn)的位置上的子區(qū)域形成第2形狀的第2形狀形成工序；以形成了第2形狀的子區(qū)域為新的基準(zhǔn)，反復(fù)地進(jìn)行第2形狀形成工序的反復(fù)工序。
在現(xiàn)有技術(shù)的制造方法中，在加工區(qū)域中，使加工位置從開始進(jìn)行加工的位置連續(xù)地移動，順序地進(jìn)行切削等加工。在這樣的制造方法中，外界干擾的影響將直接反映到加工結(jié)果中。對此，在本發(fā)明中，首先將加工區(qū)域分割為5個或5個以上的多個子加工區(qū)域。其次，在任意的1個子區(qū)域形成第1形狀。在形成第1形狀之后，在與形成了第1形狀的子區(qū)域不相鄰的至少隔開1個子區(qū)域位置上的子區(qū)域形成第2形狀。此外，在形成第2形狀之后，進(jìn)而在與形成了第2形狀不相鄰的至少隔開1個子區(qū)域的其它的子區(qū)域形成第2形狀。反復(fù)地進(jìn)行這樣的工序直至在全部的子區(qū)域進(jìn)行了形狀加工。這樣，就可以使由于外部環(huán)境(外界干擾)的影響引起的加工位置的變化分散。結(jié)果，不論外部環(huán)境如何都可以準(zhǔn)確地制造所期望的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選第1形狀和第2形狀是相同的形狀。這樣，可以用足夠高的精度形成所期望的單一形狀。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選第1形狀和第2形狀是不同的形狀。這樣，即使是不規(guī)則的形狀，也可以用足夠高的精度形成所期望的微細(xì)形狀。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于，包括對與加工區(qū)域不同的試加工區(qū)域根據(jù)加工數(shù)據(jù)形成第1形狀的試加工工序；測定由試加工工序形成的第1形狀的形狀測定工序；以及將由形狀測定工序獲得的測定數(shù)據(jù)與加工數(shù)據(jù)的差反饋給加工數(shù)據(jù)而修正加工數(shù)據(jù)的反饋工序；并且根據(jù)修正的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行第1形狀形成工序和反復(fù)工序。微細(xì)形狀元件根據(jù)加工數(shù)據(jù)而形成。并且，由于外界干擾、加工刀具與加工工件的相對位置的設(shè)定不良等的影響，將不能按照加工數(shù)據(jù)形成形狀，從而發(fā)生不能獲得所期望的加工精度的現(xiàn)象。在本方式中，預(yù)先在試加工區(qū)域?qū)嶋H地測定加工的第1形狀。優(yōu)選地微細(xì)形狀的測定使用原子力顯微鏡或激光顯微鏡。并且，將測定的微細(xì)形狀元件的測定數(shù)據(jù)與原來的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行比較而計算兩個數(shù)據(jù)之差。計算出的差值反饋給加工數(shù)據(jù)。其次，根據(jù)修正了差值量的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行第1形狀形成工序和反復(fù)工序。由此，可以進(jìn)行減小了外界干擾等影響的形狀加工。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地試加工工序、第1形狀形成工序和反復(fù)工序包括在同一位置進(jìn)行2次或2次以上的形狀加工的工序。這樣，例如即使在同一位置切削刀具的角度擺動而加工微細(xì)形狀時，也可以獲得所期望的微細(xì)形狀。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，優(yōu)選地在形狀測定工序中，測定第1形狀的間距、角度、深度和平坦面粗糙度中的至少1個數(shù)據(jù)。這樣，可以準(zhǔn)確地形成微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的間距、角度、深度和平坦面粗糙度。
另外，按照本發(fā)明，可以提供利用上述微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法制造的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件。這樣，就可以制造單一形狀或不規(guī)則形狀的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件，例如由多個微型棱鏡元件構(gòu)成的棱鏡組。
另外，按照本發(fā)明，可以提供具有上述微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的空間光調(diào)制裝置。例如，可以獲得具有由微透鏡元件構(gòu)成的棱鏡組的透過型的液晶型空間光調(diào)制裝置。通過光透過形成了所期望的形狀的棱鏡組，可以使射出光的方向準(zhǔn)確地向指定方向折射而偏轉(zhuǎn)。因此，可以使來自像素的光折射而將其引導(dǎo)到空間光調(diào)制裝置的像素間的黑色矩陣部的投影像上。結(jié)果，不會識別出黑色矩陣部，從而可以獲得高質(zhì)量的圖像。
另外，按照本發(fā)明提供的投影機，其特征在于，具有供給照明光的光源；根據(jù)圖像信號調(diào)制照明光的上述的空間光調(diào)制裝置；投影調(diào)制的光的投影透鏡。在本發(fā)明中，由于具有上述的空間光調(diào)制裝置，所以可以獲得高質(zhì)量的投影像。


圖1是本發(fā)明實施例1的投影機的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖2是實施例1的液晶面板的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖3是實施例1的黑色矩陣部的概要圖。
圖4是實施例1的黑色矩陣部像的概要圖。
圖5是實施例1的液晶面板的剖面圖。
圖6A是實施例1的開口部的配置圖。
圖6B是實施例1的棱鏡組的配置圖。
圖6C是表示實施例1的棱鏡的形狀的圖。
圖7是說明實施例1的棱鏡元件的折射的圖。
圖8A是說明實施例1的投影像的圖。
圖8B是說明實施例1的投影像的另一幅圖。
圖8C是說明實施例1的投影像的再另一幅圖。
圖8D是說明實施例1的投影像的圖。
圖9是說明實施例1的投影像的另一幅圖。
圖10是實施例1的超高壓水銀燈的輝線光譜的概要圖。
圖11是本發(fā)明實施例2的投影機的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖12是實施例2的棱鏡組的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖13是實施例2的棱鏡組的概要剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖14是實施例3的投影像的概要圖。
圖15是實施例4的投影像的概要圖。
圖16A是棱鏡組的變化的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖16B是棱鏡組的變化的另一剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖16C是棱鏡組的變化的再另一剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖16D是棱鏡組的變化的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖17A是實施例5的開口部的配置圖。
圖17B是實施例5的棱鏡組的配置圖。
圖17C是表示實施例5的棱鏡的形狀的圖。
圖18是實施例5的投影像的概要圖。
圖19A是實施例6的開口部的配置圖。
圖19B是實施例6的棱鏡組的配置圖。
圖19C是表示實施例6的棱鏡的形狀的圖。
圖20是實施例6的投影像的概要圖。
圖21是實施例7的棱鏡組的概要圖。
圖22是實施例7的投影像的概要圖。
圖23是棱鏡組的變形例的概要圖。
圖24是實施例8的液晶面板的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖25是實施例8的棱鏡組的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖26是說明由于折射引起光線分支的圖。
圖27是折射的投影像的概要圖。
圖28A是表示投影像的光強度分布的圖。
圖28B是表示投影像的其它的光強度分布的圖。
圖28C是表示投影像的其它的光強度分布的圖。
圖28D是表示投影像的光強度分布的圖。
圖29是實施例9的棱鏡組的概要圖。
圖30是實施例10的棱鏡組的概要圖。
圖31A是棱鏡組的制造方法的說明圖。
圖31B是棱鏡組的制造方法的另一說明圖。
圖32是實施例11的棱鏡組的制造方法的流程圖。
圖33A、圖33B是棱鏡組的制造方法的說明圖。
圖34A、圖34B、圖34C是實施例12的V形溝的制造方法的說明圖。
圖35是實施例13的棱鏡組的制造方法的流程圖。
圖36A、圖36B是實施例14的棱鏡組的制造方法的說明圖。
圖37A、圖37B是實施例14的棱鏡組的制造方法的說明圖。
圖38是實施例15的空間光調(diào)制裝置的立體結(jié)構(gòu)圖。
圖39是現(xiàn)有技術(shù)的棱鏡組的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的最佳的實施例。
實施例1.
投影機的整體說明。
首先，參照圖1說明本發(fā)明的實施例1的投影機的概要結(jié)構(gòu)。其次，參照圖2以后的圖說明本實施例的特征結(jié)構(gòu)。首先，在圖1中，作為光源部的超高壓水銀燈101供給包含作為第1色光的紅色光(以下稱為“R光”)、作為第2色光的綠色光(以下稱為“G光”)和作為第3色光的藍(lán)色光(以下稱為“B光”)的光。積分器104使來自超高壓水銀燈101的光的照度分布均勻化。照度分布被均勻化的光由偏振變換元件105變換為具有特定的振動方向的偏振光例如s偏振光。變換為s偏振光的光入射到構(gòu)成色分離光學(xué)系統(tǒng)的R光透過分色鏡106R上。下面，對R光進(jìn)行說明。R光透過分色鏡106R透過R光而反射G光和B光。透過R光透過分色鏡106R的R光入射到反射鏡107上。反射鏡107使R光的光路折轉(zhuǎn)90度。光路折轉(zhuǎn)后的R光入射到根據(jù)圖像信號調(diào)制作為第1色光的R光的第1色光用空間光調(diào)制裝置110R上。第1色光用空間光調(diào)制裝置110R是根據(jù)圖像信號調(diào)制R光的透過型的液晶顯示裝置。另外，由于即使透過分色鏡，光的偏振方向也不變化，所以入射到第1色光用空間光調(diào)制裝置110R上的R光仍然保持s偏振光的狀態(tài)。
第1色光用空間光調(diào)制裝置110R具有λ/2相位差片123R、玻璃板124R、第1偏振片121R、液晶面板120R和第2偏振片122R。關(guān)于液晶面板120R的詳細(xì)結(jié)構(gòu)在后面說明。λ/2相位差片123R和第1偏振片121R以與不使偏振方向變化的透光性的玻璃板124R接觸的狀態(tài)配置。由此，第1偏振片121R和λ/2相位差片123R就可以避免由于發(fā)熱而引起變形的問題。另外，在圖1中，雖然第2偏振片122R獨立地設(shè)置，但也可以以與液晶面板120R的射出面或十字分色棱鏡112的入射面接觸的狀態(tài)配置。
入射到第1色光用空間光調(diào)制裝置110R上的s偏振光由λ/2相位差片123R變換為p偏振光。變換為p偏振光的R光直接地透過玻璃板124R和第1偏振片121R，入射到液晶面板120R上。入射到液晶面板120R上的p偏振光通過根據(jù)圖像信號的調(diào)制，R光變換為s偏振光。通過液晶面板120R的調(diào)制變換為s偏振光的R光從第2偏振片122R射出。這樣，由第1色光用空間光調(diào)制裝置110R調(diào)制的R光入射到作為色合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡112上。
下面，對G光進(jìn)行說明。由R光透過分色鏡106R反射的G光和B光的光路折轉(zhuǎn)90度。光路折轉(zhuǎn)了90度的G光和B光入射到B光透過分色鏡106G上。B光透過分色鏡106G反射G光而透過B光。由B光透過分色鏡106G反射的G光入射到根據(jù)圖像信號調(diào)制作為第2色光的G光的第2色光用空間光調(diào)制裝置110G上。第2色光用空間光調(diào)制裝置110G是根據(jù)圖像信號調(diào)制G光的透過型的液晶顯示裝置。第2色光用空間光調(diào)制裝置110G具有液晶面板120G、第1偏振片121G和第2偏振片122G。關(guān)于液晶面板120G的詳細(xì)情況在后面說明。
入射到第2色光用空間光調(diào)制裝置110G上的G光已變換為s偏振光。入射到第2色光用空間光調(diào)制裝置110G上的s偏振光直接地透過第1偏振片121G入射到液晶面板120G上。入射到液晶面板120G上的s偏振光通過根據(jù)圖像信號的調(diào)制G光變換為p偏振光。通過液晶面板120G的調(diào)制變換為p偏振光的G光從第2偏振片122G射出。這樣，由第2色光用空間光調(diào)制裝置110G調(diào)制的G光入射到作為色合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡112上。
下面，對B光進(jìn)行說明。透過B光透過分色鏡106G的B光經(jīng)由2個中繼透鏡108和2個反射鏡107入射到根據(jù)圖像信號調(diào)制作為第3色光的B光的第3色光用空間光調(diào)制裝置110B上。第3色光用空間光調(diào)制裝置110B是根據(jù)圖像信號調(diào)制B光的透過型的液晶顯示裝置。
另外，使B光經(jīng)由中繼透鏡108的原因是B光的光路長度比R光和G光的光路長度長。通過使用中繼透鏡108可以將透過B光透過分色鏡106G的B光直接地引導(dǎo)到第3色光用空間光調(diào)制裝置110B上。第3色光用空間光調(diào)制裝置110B具有λ/2相位差片123B、玻璃板124B、第1偏振片121B、液晶面板120B和第2偏振片122B。另外，由于第3色光用空間光調(diào)制裝置110B的結(jié)構(gòu)與上述第1色光用空間光調(diào)制裝置110R的結(jié)構(gòu)一樣，所以省略詳細(xì)的說明。
入射到第3色光用空間光調(diào)制裝置110B上的B光已變換為s偏振光。入射到第3色光用空間光調(diào)制裝置110B上的s偏振光由λ/2相位差片123B變換為p偏振光。變換為p偏振光的B光直接地透過玻璃板124B和第1偏振片121B而入射到液晶面板120B上。入射到液晶面板120B上的p偏振光通過根據(jù)圖像信號的調(diào)制，B光變換為s偏振光。通過液晶面板120B的調(diào)制，變換為s偏振光的B光從第2偏振片122B射出。由第3色光用空間光調(diào)制裝置110B調(diào)制的B光入射到作為色合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡112上。這樣，構(gòu)成色分離光學(xué)系統(tǒng)的R光透過分色鏡106R和B光透過分色鏡106G將從超高壓水銀燈101供給的光分離為作為第1色光的R光、作為第2色光的G光和作為第3色光的B光。
作為色合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡112是由將2個分色膜112a、112b以X形正交地配置而構(gòu)成。分色膜112a反射B光而透過R光和G光。分色膜112b反射R光而透過B光和G光。這樣，十字分色棱鏡112將由第1色光用空間光調(diào)制裝置110R、第2色光用空間光調(diào)制裝置110G和第3色光用空間光調(diào)制裝置110B分別調(diào)制的R光、G光和B光合成。投影透鏡114將由十字分色棱鏡112合成的光投影到屏幕116上。這樣，在屏幕116上便可獲得全彩色圖像。
另外，如上所述，從第1色光用空間光調(diào)制裝置110R和第3色光用空間光調(diào)制裝置110B入射到十字分色棱鏡112上的光被設(shè)定成為s偏振光。另外，從第2色光用空間光調(diào)制裝置110G入射到十字分色棱鏡112上的光設(shè)定成為p偏振光。這樣，通過使入射到十字分色棱鏡112上的光的偏振方向不同，在十字分色棱鏡112中可將從各個色光用空間光調(diào)制裝置射出的光有效地合成。分色膜112a、112b通常對s偏振光的反射特性優(yōu)異。因此，將由分色膜112a、112b反射的R光和B光采用s偏振光，將透過分色膜112a、112b的G光采用p偏振光。
液晶面板的結(jié)構(gòu)。
下面，使用圖2對液晶面板進(jìn)行詳細(xì)的說明。用圖1說明的投影機100具有3個液晶面板120R、120G、120B。這3個液晶面板120R、120G、120B只是調(diào)制的光的波長區(qū)域不同，而基本的結(jié)構(gòu)是相同的。因此，在下面以液晶面板120R為代表例進(jìn)行說明。
圖2是液晶面板120R的立體剖面圖。來自超高壓水銀燈101的R光從圖2的下側(cè)入射到液晶面板120R上，從上側(cè)向屏幕116的方向射出。在入射側(cè)防塵透明板201的內(nèi)側(cè)形成了具有透明電極等的對置基板202。另外，在射出側(cè)防塵透明板206的內(nèi)側(cè)形成了具有TFT(薄膜晶體管)或透明電極等的TFT基板205。并且，使對置基板202與TFT基板205相對地將入射側(cè)防塵透明板201和射出側(cè)防塵透明板206粘合。在對置基板202與TFT基板205之間封入了用于圖像顯示的液晶層204。另外，在液晶層204的入射光側(cè)設(shè)置了用于遮光的黑色矩陣形成層203。
在射出側(cè)防塵透明板206的射出側(cè)表面上形成了由多個棱鏡元件211構(gòu)成的棱鏡組210。棱鏡組210的結(jié)構(gòu)和作用的詳細(xì)情況在后面說明。另外，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，將第1偏振片121R、第2偏振片122R相對于液晶面板120R分體設(shè)置。但是，代替此也可以將偏振片設(shè)置在入射側(cè)防塵透明板201與對置基板202之間和射出側(cè)防塵透明板206與TFT基板205之間。此外，棱鏡組210也可以在第2偏振片122R上形成或在十字分色棱鏡112的R光的入射面上形成。
與像素部對應(yīng)的開口部的結(jié)構(gòu)。
圖3是黑色矩陣形成層203的平面圖。作為遮光部的黑色矩陣部220將從超高壓水銀燈101入射的R光遮擋使之不向屏幕116側(cè)射出。黑色矩陣部220具有指定寬度W1、W2，在正交方向上形成格子狀。另外，由黑色矩陣部220包圍的矩形區(qū)域形成開口部230。開口部230使來自超高壓水銀燈101的R光通過。透過開口部230的R光如圖2所示，透過對置基板202、液晶層204和TFT基板205。并且，R光在液晶層204中根據(jù)圖像信號偏振成分被調(diào)制。這樣，形成投影的圖像的像素部的是透過開口部230、液晶層204和TFT基板205而受到調(diào)制的光。由于該光是透過開口部230的光，所以開口部230的位置、大小與像素部的位置、大小分別對應(yīng)。另外，用點劃線表示帶狀的黑色矩陣部220的中心線CL。下面，為了便于說明，將由中心線CL包圍的圖中用粗線表示的區(qū)域稱為周期區(qū)域240。由圖可知，相鄰的周期區(qū)域240無間隙地周期地重復(fù)排列。
開口部的投影像。
圖4是將由現(xiàn)有技術(shù)的投影機投影到屏幕116上的圖像放大表示的圖。投影由帶狀的黑色矩陣部像220包圍的開口部像230P。另外，與周期區(qū)域240對應(yīng)地投影在圖4中由粗線包圍的周期區(qū)域像240P。此外，設(shè)中心線像CLP彼此相交的位置為交點CP。另外，包括本實施例在內(nèi)，在以下所有的實施例的說明中，使用由投影透鏡114投影到屏幕116上的像進(jìn)行說明。在此，當(dāng)將第1色光用空間光調(diào)制裝置110R本身取出考慮時，不存在投影透鏡114。這時，可以看作投影到距離作為折射部的棱鏡組210指定距離的虛擬的投影面上的投影像來處理。投影機100的投影像與第1色光用空間光調(diào)制裝置110R單體的投影像只是像的倍率不同，實質(zhì)上是相同的。因此，下面，以投影到屏幕116上的投影像為例進(jìn)行說明。
棱鏡組與開口部的位置關(guān)系。
圖5是表示黑色矩陣形成層203與作為折射部的棱鏡組210的關(guān)系的剖面圖。這里，為了容易理解，除了黑色矩陣形成層203和棱鏡組210外，省略其它結(jié)構(gòu)部的圖示。透過與1個像素部對應(yīng)的開口部230的R光成為圓錐形的發(fā)散光進(jìn)行傳播。并且，該R光入射到棱鏡組210中的至少一部分的棱鏡組210上。棱鏡組210由至少具有折射面212和平坦部213的棱鏡元件211構(gòu)成。平坦部213是與形成與像素部對應(yīng)的開口部230的面230a大致平行的面。多個棱鏡元件211按一定周期有規(guī)則地排列而構(gòu)成棱鏡組210。
圖6A、圖6B、圖6C是表示開口部230與棱鏡組210的位置關(guān)系的平面圖。如圖6C所示，各棱鏡元件211大致呈正方形。并且，如圖6B所示，相對于圖6A所示的黑色矩陣形成層203的中心線CL的方向，沿各棱鏡元件211的邊部211a的方向成約45°角。如上所述，透過1個開口部230的光入射到由多個棱鏡元件211構(gòu)成的一部分的棱鏡組210上。
折射角度、折射方向的說明。
下面，參照圖7說明按上述結(jié)構(gòu)透過開口部230的光折射的角度量。圖7是將作為折射部的棱鏡組210附近放大表示的圖。在此考慮棱鏡組210與屏幕116之間的介質(zhì)(例如空氣)具有折射率n1、構(gòu)成棱鏡組210的部件具有折射率n2的情況。另外，折射面212相對于將平坦部213延長的基準(zhǔn)面213a成角度θ。下面，將角度θ稱為傾斜角度。
為了簡單，對來自開口部230的光之中的平行光進(jìn)行說明。入射到平坦部213上的光線相對于平坦部213垂直地入射。因此，在平坦部213不會受到折射作用而直接地傳播，在屏幕116上形成投影像。對此，入射到折射面212上的光滿足以下所示的條件式而被折射。
n1·sinβ＝n2·sinα其中，角度α是以折射面212的法線N為基準(zhǔn)的入射角度，角度β是射出角度。
另外，在距離棱鏡組210的距離為L的屏幕116上，直線傳播的光的位置與折射的光的位置以及距離S可以用下式表示。
S＝L×ΔβΔβ＝β-α這樣，通過控制折射面212的棱鏡傾斜角度θ，可以任意地設(shè)定屏幕116上作為開口部像230P的移動量的距離S。
此外，由圖7可知，光線LL2折射的方向取決于折射面212的朝向。換言之，通過控制相對于開口部230的折射面212的朝向，可以在屏幕116上任意地設(shè)定形成開口部像230P的方向折射面的面積比。
返回到圖6C，設(shè)正方形的棱鏡元件211的一邊的長度為La、平坦部213的一邊的長度為Lb。設(shè)棱鏡組210中的1個棱鏡元件211所占的面積La×La為單位面積。平坦部213具有面積FS＝Lb×Lb。另外，4個折射面212a、212b、212c、212d分別具有面積P1、P2、P3、P4。在此，透過平坦部213直線傳播的光的光量與按單位面積所占的平坦部213的面積FS對應(yīng)。同樣，由4個折射面212a、212b、212c、212d折射的光的總光量與按單位面積所占的折射面212a、212b、212c、212d的總面積P1+P2+P3+P4對應(yīng)。在此，當(dāng)設(shè)4個折射面212a、212b、212c、212d的面積P1、P2、P3、P4大致相等時，則總面積P1+P2+P3+P4＝4×P1。換言之，通過控制平坦部213或折射面212的面積，可以在屏幕116上任意地設(shè)定通過棱鏡元件210直線傳播或折射的光的光量。
當(dāng)考慮屏幕116的光量時，期望透過平坦部213直線傳播的投影像(直接透過像)的光量與折射面212折射的投影像的光量相等。例如，設(shè)長度La＝1.0、長度Lb＝0.707時，棱鏡元件211的單位面積為1.0(＝1.0×1.0)、平坦部213的面積FS為0.5(＝0.707×0.707)。另外，分別具有相等面積的4個折射面212a、212b、212c、212d的合計總面積(4×P1)為0.5(＝1.0-0.5)。這樣，可以使透過平坦部213直線傳播的光的光量與由4個折射面212a、212b、212c、212d折射的光的總光量相等。
投影像的內(nèi)容.
下面，參照圖8A～圖8D說明使用上述結(jié)構(gòu)的液晶面板120R時投影到屏幕116上的R光的投影像。圖8A表示屏幕116上的1個周期區(qū)域像240P。大致垂直地入射到棱鏡元件211的平坦部213上的光，在平坦部213不受到折射作用而直線傳播。直線傳播的光在屏幕116上在周期區(qū)域240P的中央部形成開口部像(直接透過像)230P。
下面，考慮入射到棱鏡元件210的折射面212a上的光。入射到折射面212a上的光以與折射面212a的朝向、傾斜角度θ、面積P1分別對應(yīng)的折射方向、折射量、折射光量受到折射作用。如上所述，沿棱鏡元件211的邊部211a的方向與黑色矩陣形成層203的中心線CL的方向形成約45°角。因此，如圖8A所示，例如由折射面212a折射的光在沿箭頭方向距離開口部像(直接透過像)230P為上述距離S的位置形成開口部像230Pa。另外，在以下的所有的說明中，為了簡單設(shè)不存在投影透鏡114的成像作用引起的像的上下左右的顛倒。另外，設(shè)觀察者總是從觀察作為光源部的超高壓水銀燈101的方向進(jìn)行觀察。例如，設(shè)投影到屏幕116上的圖像也是從屏幕116的背面?zhèn)瓤闯邏核y燈101的方向(光照射來的方向)進(jìn)行觀察。
同樣，由折射面212b折射的光也在圖8B所示的位置形成開口部像230Pb。由折射面212c折射的光在圖8C所示的位置形成開口部像230Pc。由折射面212d折射的光在圖8D所示的位置形成開口部像230Pd。圖8A～圖8D是對同一周期區(qū)域240P分開說明各開口部像230Pa、230Pb、230Pc、230Pd的圖。
實際上，4個開口部像230Pa、230Pb、230Pc、230Pd相互重疊如圖9所示的那樣投影。這樣，折射面212在距離作為折射部的棱鏡組210為指定距離L的作為投影面的屏幕116上具有將與像素部對應(yīng)的開口部230的開口部像230Pa、230Pb、230Pc、230Pd引導(dǎo)到作為遮光部的黑色矩陣部220的投影像的黑色矩陣部像220P上的折射面212的朝向和傾斜角度θ。結(jié)果，在屏幕116上，在黑色矩陣部像220P的區(qū)域重疊地形成開口部像230Pa、230Pb、230Pc、230Pd。因此，在屏幕116上，觀察者不會識別出黑色矩陣部像220P。
特別是，在本實施例中，由開口部像230Pa、230Pb、230Pc、230Pd無間隙地填充到周期區(qū)域像240P內(nèi)。這樣，棱鏡元件211具有使排列成格子狀的作為遮光部像的黑色矩陣部像220P的中心線像CLP的交點CPa、CPb、CPc、CPd與作為像素部的開口部230的開口部像(直接透過像)230P的1個角部大致一致的折射面212的朝向和折射面212的傾斜角度θ。因此，可以獲得像素部間滲透少的所謂的無縫隙的圖像和光滑的粗糙感降低的圖像。
棱鏡組的制造方法.
下面，返回到圖2說明棱鏡組210的制造方法。棱鏡組210與射出側(cè)防塵透明板206的射出面形成為一體。射出側(cè)防塵透明板206是透明的平行平板玻璃。在平行平板玻璃的一方的面上利用光刻技術(shù)形成棱鏡組210。具體而言，在平行平板玻璃上使用灰色標(biāo)度法使光敏抗蝕劑層成為所期望的棱鏡形狀、例如四角錐形狀地進(jìn)行圖形化而形成掩模。然后，利用使用了CHF3等的氟類氣體的RIE(活性離子蝕刻)法形成棱鏡組210。另外，棱鏡組210也可以利用使用氫氟酸的濕蝕刻法形成。這樣，在一方的面上形成了棱鏡組210的作為平行平板玻璃的射出側(cè)防塵透明板206在液晶面板120R的制造工序中組裝到射出側(cè)的最外側(cè)。
此外，說明棱鏡組210的其它制造方法。在平行平板玻璃的一方的面上涂布光學(xué)環(huán)氧樹脂。其次，準(zhǔn)備具有凹凸與所期望的棱鏡形狀顛倒的圖形的模具。然后，通過使該模具擠壓環(huán)氧樹脂而進(jìn)行模型復(fù)制。最后，向光學(xué)環(huán)氧樹脂照射紫外線使之硬化，從而形成棱鏡組210。
另外，在進(jìn)行模型復(fù)制時也可以采用其它方法。將平行平板玻璃加熱，使之軟化到模型復(fù)制所需要的程度。然后，使上述模具擠壓軟化的平行平板玻璃的一方的表面而進(jìn)行模型復(fù)制。由此，也可以在平行平板玻璃上形成棱鏡組210。
另外，棱鏡組210不限于與射出側(cè)防塵透明板206一體地形成的情況。例如，預(yù)先用熱壓法另外作為圖形片制造所期望的棱鏡形狀的棱鏡組210。然后，將圖形片裁剪成所需要的大小。其次，使用光學(xué)透明的粘接劑將裁剪的圖形片粘貼到平行平板玻璃的射出面?zhèn)取Ｓ纱?，也可以在平行平板玻璃上形成棱鏡組210。
此外，優(yōu)選地防止塵埃等附著到棱鏡組210的表面。為此，在棱鏡組210的射出側(cè)面上形成由折射率低的透明樹脂等構(gòu)成的涂層。例如，棱鏡組210由折射率n＝1.56的光學(xué)環(huán)氧高折射率樹脂形成。涂層由例如折射率＝1.38的光學(xué)環(huán)氧低折射率樹脂形成。另外，也可以使構(gòu)成棱鏡組210的部件的折射率與涂層的折射率大致一致。這樣，可以減少由于折射面212的制造誤差的偏差等引起的折射的光在屏幕116上的位置偏移。
下面，參照圖2說明配置的棱鏡元件的大小。關(guān)于棱鏡元件211a的大小，優(yōu)選地在從配置在空間調(diào)制元件120R中的作為遮光部的黑色矩陣形成層203的某一點開始的光的傳播方向的前方的由照明光或投影透鏡的F值定義的光發(fā)散角內(nèi)，即當(dāng)設(shè)投影透鏡的F值為f、光發(fā)散角度為θ、從黑色矩陣形成層到棱鏡組210之間的距離為L時，最大棱鏡的大小的直徑Φ小于等于下式所示的尺寸。
Φ＝2×L(Asin(1/2f))因此，按面積比分配的棱鏡元件211a的大小被限制在直徑Φ范圍內(nèi)，在直徑Φ范圍內(nèi)，通過使平坦部面積和各個棱鏡角度投影面積之比與設(shè)計值大致一致，可以獲得按直接透過像和折射透過像的面積分配的光量比構(gòu)成的像素。
另外，進(jìn)而優(yōu)選地為了提高在屏幕116上獲得的圖像的均勻性而采用在直徑Φ范圍內(nèi)配置10個或10個以上的棱鏡元件211a的結(jié)構(gòu)。
波長與棱鏡元件形狀的關(guān)系。
在上述說明中，以R光為代表例進(jìn)行了說明。而對于G光的第2色光用空間光調(diào)制裝置110G的液晶面板120G和對于B光的第3色光用空間光調(diào)制裝置110B的液晶面板120B的基本結(jié)構(gòu)也與R光的相同。具體而言，第1色光用空間光調(diào)制裝置110R、第2色光用空間光調(diào)制裝置110G、第3色光用空間光調(diào)制裝置110B分別具有作為折射部的棱鏡組210。
這里，由折射面212折射的角度隨光的波長而不同。因此，在屏幕116上，優(yōu)選地當(dāng)準(zhǔn)確地控制折射而投影的像的位置時，考慮折射的光的波長。例如，作為光源部的超高壓水銀燈101具有圖10所示的發(fā)光光譜分布。圖10的橫軸為波長，縱軸為任意的強度單位。并且，將輝線光譜的峰值波長約為440nm附近的光作為B光使用，將約550nm附近的光作為G光使用。另外，將光量積分值的中央波長的約650nm附近的光作為R光使用。當(dāng)這些波長的光在折射面212折射時，控制折射面212的傾斜角度θ等以使在屏幕116上形成指定的投影像。由此，在屏幕116上可以獲得色偏差少的高質(zhì)量的圖像。
數(shù)值例.
具體而言，當(dāng)設(shè)圖5所示的棱鏡元件211的間距PT為1mm時，最佳高度(深度)H約為45.5μm。
此外，在液晶面板120R、120G、120B的射出側(cè)面、例如當(dāng)在石英基板面上分別形成棱鏡組210時，舉出棱鏡元件211的傾斜角度θ的數(shù)值例。例如，設(shè)作為屏幕116上的移動量的距離S＝8.5μm。這時，R光、G光、B光的各個棱鏡元件211的傾斜角度θ分別為0.31°、0.31°、0.30°。各色的傾斜角度之所以不同，如上所述，是由于構(gòu)成棱鏡組210的部件的折射率隨波長而不同的原因。另外，當(dāng)將各色用的棱鏡組210設(shè)置在十字分色棱鏡112的各色光的入射面上時，R光、G光、B光的各棱鏡元件211的傾斜角度θ分別為0.10°、0.10°、0.099°。
這樣，由于傾斜角度θ是很小的值，所以難以通過例如切削加工而形成棱鏡組210。因此，在棱鏡組210的界面上，用模具形成具有與構(gòu)成棱鏡組210的部件的折射率相近的折射率的材料。由此，可以使傾斜角度θ增大而容易地制造棱鏡組210。例如，設(shè)構(gòu)成棱鏡組210的部件與用模具形成的材料的折射率差為0.3。這時，當(dāng)在液晶面板120R、120G、120B的射出側(cè)面上分別形成棱鏡組210時，設(shè)屏幕116上的移動量為距離S＝8.5μm，則R光、G光、B光的傾斜角度θ分別為1.16°、1.17°、1.18°。另外，在這種情況下，當(dāng)將各色用的棱鏡組210設(shè)置在十字分色棱鏡112的各色光的入射面上時，則R光、G光、B光的各棱鏡元件211的傾斜角度θ分別為0.31°、0.31°、0.31°。
實施例2.
圖11表示本發(fā)明實施例2的投影機1100的概要結(jié)構(gòu)。另外，對于與上述實施例1相同的部分標(biāo)以相同的符號并省略重復(fù)的說明。在本實施例中，作為折射部的棱鏡組1110設(shè)置在作為色合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡112的射出側(cè)面上。
圖12是將十字分色棱鏡112放大表示的立體圖。在十字分色棱鏡112向屏幕116的射出側(cè)面上，使用上述的制造方法中的任意一種制造方法形成后面所述的結(jié)構(gòu)的棱鏡組1110。這樣，由于只要1個棱鏡組即可，所以結(jié)構(gòu)變得簡單而也可以降低制造費用。另外，棱鏡組1110也可以設(shè)置在十字分色棱鏡112的入射側(cè)面上。這樣，由于可以進(jìn)行與各波長對應(yīng)的折射角度的設(shè)定，所以可以實現(xiàn)折射像的最佳化。
棱鏡元件的制造方法。
圖13是從圖12的AA剖面看到的棱鏡組1110的圖。棱鏡組1110由第1折射層1120和設(shè)置在第1折射層的射出側(cè)的第2折射層1130構(gòu)成。在第1折射層1120和第2折射層1130上分別形成了棱鏡元件1140和1150。另外，第2折射層1130上形成的棱鏡元件1150，由于看到的是沿其長度方向的剖面，所以折射面的形狀未表示出。
下面，說明棱鏡元件1140、1150的制造方法。首先，在十字分色棱鏡112的射出側(cè)面上適量地涂布具有折射率n＝1.56的光學(xué)環(huán)氧樹脂。并且，使用橡皮滾子沿與圖面大致垂直的方向形成與棱鏡元件1140的形狀對應(yīng)的大致正弦波狀的凹凸部。然后，通過照射紫外線使光學(xué)環(huán)氧樹脂硬化而形成下側(cè)高折射率層1120a。進(jìn)而，在下側(cè)高折射率層1120a上適量地涂布具有折射率n＝1.38的光學(xué)環(huán)氧樹脂。使用平坦橡皮刮板使涂布的光學(xué)環(huán)氧樹脂的表面平坦化。然后，照射紫外線使光學(xué)環(huán)氧樹脂硬化而形成下側(cè)低折射率層1120b。其次，在下側(cè)低折射率層1120b上適量地涂布具有高折射率的光學(xué)環(huán)氧樹脂。同樣，使用橡皮滾子形成與在圖面橫向延伸的棱鏡元件1150的形狀對應(yīng)的大致正弦波狀的凹凸部。然后，照射紫外線使光學(xué)環(huán)氧樹脂硬化而形成上側(cè)高折射率層1130a。在上側(cè)高折射率層1130a的上側(cè)進(jìn)而適量地涂布具有低折射率的光學(xué)環(huán)氧樹脂。使用平坦橡皮刮板使涂布的光學(xué)環(huán)氧樹脂的表面平坦化。然后，照射紫外線使光學(xué)環(huán)氧樹脂硬化而形成上側(cè)低折射率層1130b。
在此，優(yōu)選具有高折射率的光學(xué)環(huán)氧樹脂具有可以維持指定的棱鏡元件的凹凸形狀的粘度。例如，優(yōu)選具有高折射率的光學(xué)環(huán)氧樹脂具有約7～25Pa·s(等于7000～25000cps)左右的粘度。另外，為了進(jìn)行平坦化，優(yōu)選具有低折射率的光學(xué)環(huán)氧樹脂是低粘度的樹脂。例如，優(yōu)選具有低折射率的光學(xué)環(huán)氧樹脂的粘度約為0.3～6Pa·s(等于300～6000cps)左右。另外，下側(cè)低折射率層1120b和上側(cè)低折射率層1130b也可以通過旋涂、噴涂等形成。
另外，棱鏡組1110也可以采用與上述實施例1的棱鏡組210相同的結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)時，利用加熱板法等預(yù)先將與棱鏡元件的形狀對應(yīng)的圖形形成圖形片。然后，將圖形片適當(dāng)?shù)夭眉舫伤枰拇笮?。利用光學(xué)透明的粘接劑將裁剪的圖形片粘合到十字分色棱鏡112的射出面?zhèn)取?br> 數(shù)值例.
在本實施例中，在屏幕116上也可以獲得圖9所示的投影像。特別是由于棱鏡元件1140具有正弦波狀的形狀，所以可以使不折射而直線傳播的光的光量與折射的光的光量為1比1的比率，即相等。另外，作為具體的數(shù)值例，可以設(shè)棱鏡元件1140的最佳高度(深度)＝45.5μm。這樣，與上述實施例1一樣，可以觀察到像素部間滲透少的所謂的無縫隙的圖像和光滑的減小了粗糙感的圖像。
另外，當(dāng)作為屏幕116上的移動量的距離S＝8.5μm時，傾斜角度θ＝0.01deg。這樣，由于傾斜角度θ是很小的值，所以難以通過例如切削加工而形成棱鏡組1110。因此，在棱鏡組1110的界面用模具形成具有與構(gòu)成棱鏡組1110的部件的折射率相近的折射率的材料。這樣，可以使傾斜角度θ增大而容易制造棱鏡組110。例如，設(shè)構(gòu)成棱鏡組210的部件與用模具形成的材料的折射率差為0.3。這時，設(shè)屏幕116上的移動量為距離S＝8.5μm，則傾斜角度θ為0.07°。
實施例3.
圖14是表示實施例3的投影機的屏幕116上的投影像的圖。在本實施例以后的說明中，由于投影機的結(jié)構(gòu)與在上述實施例1或?qū)嵤├?中說明的結(jié)構(gòu)相同，所以省略重復(fù)的說明。本實施例與上述實施例1或?qū)嵤├?不同的地方是棱鏡元件211、1140、1150的折射面的朝向、傾斜角度θ和面積比。這樣，在本實施例以后的實施例中，以折射面的朝向、傾斜角度θ、面積比的各種各樣的組合為中心進(jìn)行說明。
如圖14所示，本實施例的投影像形成為，由在棱鏡元件1140、1150的平坦部沒有折射而直線傳播的光形成的開口部像1400P(直接透過像)和相對于開口部像1400P在箭頭所示的45°方向上離開距離S的位置上形成的開口部像1400Pa、1400Pb、1400Pc、1400Pd。由此，可以由開口部像無間隙地填充周期區(qū)域像240P的內(nèi)部。此外，本實施例的特征是4個相鄰的開口部像1400Pa、1400Pb、1400Pc、1400Pd彼此至少一部分在黑色矩陣部像220P上重疊而形成新的開口部像1410P。
這樣，在相鄰的像素部像1400P彼此重復(fù)地形成的區(qū)域某一新的開口部像1410P至少可以根據(jù)相鄰的第1開口部像1400Pa和第2開口部像1400Pb的圖像信息形成新的第3開口部像。結(jié)果，可以提高投影的像素數(shù)的密度。
實施例4.
圖15是表示實施例4的投影機的屏幕116上的投影像的圖。如圖15所示，本實施例的投影像形成為，例如由在棱鏡元件1140、1150的平坦部沒有折射而直線傳播的光形成的開口部像(直接透過像)1500P和相對于開口部像1500P在箭頭所示的45°方向上離開距離S的位置上形成的開口部像1500Pa、1500Pb。這樣，可以由開口部像無間隙地填充周期區(qū)域像240P的內(nèi)部。此外，本實施例的特征是2個相鄰的開口部像1500Pa、1500Pb彼此大致整個區(qū)域在黑色矩陣部像220P上重疊而形成新的開口部像1510P。這樣，可以根據(jù)相鄰的第1開口部像1500Pa和第2開口部像1500Pb的圖像信息形成新的第3開口部像。結(jié)果，可以提高投影的像素數(shù)的密度。
棱鏡形狀的變化。
圖16A～圖16D是表示棱鏡元件的形狀的各種各樣的變化的例子的圖。例如，圖16A表示具有折射面1610a和平坦部1610b的梯形的棱鏡組1610。圖16B表示具有折射面1620a和平坦部1620b的三角形的棱鏡組1620。圖16C表示具有折射面1630a和平坦部1630b的三角形的棱鏡組1630。圖16D表示僅由折射面1640a構(gòu)成的火焰型的棱鏡組1640。這樣，可以將折射面的朝向、傾斜角度、面積作為參數(shù)進(jìn)行各種各樣的變化。
實施例5.
圖17A、圖17B、圖17C是表示開口部1700與棱鏡組1710的位置關(guān)系的平面圖。如圖17B所示，沿各棱鏡元件1711的邊部1711a的方向與圖17A所示的黑色矩陣形成層203的中心線CL的方向構(gòu)成約45°角。如上所述，透過1個開口部1700的光入射到由多個棱鏡元件1711構(gòu)成的一部分的棱鏡組1710上。
如圖17C所示，各棱鏡元件1711大致呈正方形。棱鏡元件1711是多角錐形的棱鏡元件，具有例如四角錐形的折射面1712a、1712b、1712c、1712d。另外，在折射面1712a、1712b、1712c、1712d的周圍設(shè)置了平坦部1713。
下面，根據(jù)圖18說明本實施例的屏幕116上的投影像。通過透過棱鏡元件1711的平坦部1713的光形成開口部像(直接透過像)。并且，通過各折射面1712a、1712b、11712c、1712d向相對于中心線像CLP呈45°角方向形成作為投影像的開口部像1720P。在本實施例中，各折射面1712a、1712b、1712c、1712d的傾斜角度使來自4個相鄰的開口部1700的4個投影像在以4個相鄰的開口部像1700P的中央的交點CP為中心的位置上重疊而形成新的開口部像1720P。這樣，通過形成新的開口部像1720P，可以虛擬地將表觀上的析像度提高到1.25倍。
另外，棱鏡元件1711具有單位面積T。并且，各折射面1712a、1712b、1712c、1712d分別具有面積T/8，平坦部1713具有面積4T/8。這時，在屏幕116上，開口部像(直接透過像)1700P的光量與4T/8＝T/2成比例。此外，形成新的開口部像1720P的光的光量與4×(T/8)＝T/2成比例。這樣，通過控制棱鏡元件1711的各面的面積，可以任意地設(shè)定各投影像的亮度，例如本實施例可以使各投影像的亮度大致相同。由此，可以獲得光滑的圖像。
實施例6.
圖19A、圖19B、圖19C是表示開口部1900與棱鏡組1910的位置關(guān)系的平面圖。如圖19B所示，沿各棱鏡元件1911的邊部1911a的方向與圖19A所示的黑色矩陣形成層203的中心線CL的方向成約45°角。如上所述，透過1個開口部1900的光入射到由多個棱鏡元件1911構(gòu)成的一部分的棱鏡組1910上。
如圖19C所示，各棱鏡元件1911大致呈正方形。棱鏡元件1911是多角錐形的棱鏡元件，例如具有四角錐形的折射面1912a、1912b、1912c、1912d。另外，沒有形成平坦部。
下面，根據(jù)圖20說明本實施例的屏幕116上的投影像。通過各折射面1912a、1912b、1912c、1912d向相對于中心線像CLP為45°方向形成投影像。在本實施例中，各折射面1712a、1712b、1712c、1712d的傾斜角度使作為來自開口部1900的4個投影像的開口部像1912Pa、1912Pb、1912Pc、1912Pd不重復(fù)而投影在周期區(qū)域像240P內(nèi)。這時，棱鏡元件1911不具有平坦部。因此，沒有形成由于直接透過棱鏡元件1911的成分產(chǎn)生的投影像(在圖20中用虛線表示)。這樣，黑色矩陣部像完全不存在，從而可以獲得無縫隙的光滑的圖像。
另外，棱鏡元件1911具有單位面積T。并且，各折射面1912a、1912b、1912c、1912d分別具有面積T/4。這時，在屏幕116上，開口部像1912Pa、1912Pb、1912Pc、1912Pd分別相等，從而可以采用與面積T/4成比例的光量。這樣，可以獲得光滑的圖像。
實施例7.
圖21是將實施例7的棱鏡組2100的一部分放大表示的概要結(jié)構(gòu)。棱鏡組2100由四角錐形的第1棱鏡元件2110和四角錐形的第2棱鏡元件2120構(gòu)成。第1棱鏡元件2110形成為其一邊與中心線CL成約45°角。第2棱鏡元件2120形成為其一邊與中心線CL大致平行。此外，在第1棱鏡元件2110和第2棱鏡元件2120的周圍設(shè)置了平坦部2130。
下面，根據(jù)圖22說明本實施例的屏幕116上的投影像。通過透過平坦部2130的光形成開口部像(直接透過像)2200P。并且，通過第1棱鏡元件2110的折射面2111向相對于中心線像CLP為45°的方向形成開口部像2111P。通過第2棱鏡元件2120的折射面2121向與中心線像C LP平行的方向形成開口部像2121P。并且，設(shè)定折射面的朝向和傾斜角度以使這些投影像無間隙地掩蓋黑色矩陣部像。由此，可以獲得光滑的圖像。另外，可以進(jìn)行成倍密度的顯示。
相對于單位面積T，折射面的面積比分別設(shè)定為折射面2111的面積T/16、折射面2121的面積2T/16、平坦部的面積4T/16。由此，可以使投影像的各自的光量大致相等。另外，產(chǎn)生與本實施例相同的折射作用的棱鏡組的形狀可以進(jìn)行各種各樣的變形。例如，也可以使用具有圖23所示的折射面2310和平坦部2320的棱鏡組2300。
實施例8.
圖24是實施例8的空間光調(diào)制裝置的液晶面板120R的立體剖面圖。本實施例的棱鏡組2400的結(jié)構(gòu)與實施例1的結(jié)構(gòu)不同。對于與上述實施例1相同的部分標(biāo)以相同的符號并省略重復(fù)的說明。棱鏡組2400的入射側(cè)通過粘接層2401粘合在TFT基板205上。另外，棱鏡組2400的射出側(cè)通過粘接層2402粘合在蓋板玻璃2403上。
圖25表示本實施例的棱鏡組2400的結(jié)構(gòu)。折射部的棱鏡組2400由2組的棱鏡元件2410a、2410b構(gòu)成。棱鏡元件2410a在作為第1方向的y軸方向的剖面形狀大致呈梯形形狀。另外，棱鏡元件2410a在作為與第1方向的y軸方向正交的第2方向的x軸方向具有長度方向。棱鏡元件2410a的y軸方向的剖面形狀的梯形形狀中的2個斜面Y1、Y2作為折射面發(fā)揮作用。另外，棱鏡元件2410a的y軸方向的剖面形狀中的上面Y0作為平坦部發(fā)揮作用。因此，入射到斜面Y1或斜面Y2上的光向與斜面的角度對應(yīng)的方向折射。通過折射的光形成折射透過像。另外，入射到上面Y0上的光直接地透過。由直接地透過的光形成直接透過像。
棱鏡元件2410b的結(jié)構(gòu)與棱鏡元件2410a相同。棱鏡元件2410b的x軸方向的剖面形狀中的2個斜面X1、X2作為折射面發(fā)揮作用。另外，棱鏡元件2410b的x軸方向的剖面形狀中的上面X0作為平坦部發(fā)揮作用。并且，2組的棱鏡元件2410a、2410b被設(shè)定為各自的長度方向彼此正交。
此外，在本實施例中，使棱鏡元件2410a的平面?zhèn)扰c棱鏡元件2410b的平面?zhèn)认嗷ハ鄬Φ卣澈?。但是，不限于此種情況，也可以采用以下的(1)～(3)中的任意的結(jié)構(gòu)。
(1)使形成棱鏡元件2410a的斜面Y1、Y2等的面與形成棱鏡元件2410b的斜面X1、X2等的面相互相對地粘合的結(jié)構(gòu)；(2)使形成棱鏡元件2410a的斜面Y1、Y2等的面與棱鏡元件2410b的平面?zhèn)认嗷ハ鄬Φ卣澈系慕Y(jié)構(gòu)；(3)使棱鏡元件2410a的平面?zhèn)扰c形成棱鏡元件2410b的斜面X1、X2等的面相互相對地粘合的結(jié)構(gòu)。
另外，圖24、圖25是以棱鏡面接觸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但也可以是兩面與空氣接觸的結(jié)構(gòu)。
圖26表示由于棱鏡組2400引起入射光的分支。在圖26中，入射光XY從對著的左側(cè)向右側(cè)傳播。另外，在圖26的一部分，為了便于說明，使用斜面Y0、Y1、Y2的符號特定光線。入射光XY通過用虛線表示的棱鏡元件2410a分支成由斜面折射的光線Y1、Y2和直接地透過上面的光線Y0的3條光線。分支的3條光線Y0、Y1、Y2進(jìn)而通過棱鏡元件2410b各自地分支成3條光線。結(jié)果，入射光XY分支成9條光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X0、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2。
下面，使用圖27說明分支的9條光線在投影面上的位置。以粗框包圍來表示由光線Y0X0形成的直接透過像的區(qū)域。由折射的光形成的像素部的投影像可以分別向與棱鏡元件2410a、2410b的長度方向正交的方向形成。在本實施例中，構(gòu)成為2組的棱鏡元件2410a、2410b的長度方向彼此大致正交。由此，在由光線Y0X0形成的直接透過像的區(qū)域的周邊形成由8條光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2產(chǎn)生的折射透過像的區(qū)域。在圖27中，對各個區(qū)域標(biāo)以光線的符號進(jìn)行表示。另外，由光線Y0X0形成的直接透過像，與圖3所示的那樣的多個開口部230的位置對應(yīng)地周期地相鄰而形成。在本實施例中，通過棱鏡元件2410a、2410b在由光線Y0X0形成的直接透過像之間的區(qū)域形成折射透過像。由此，觀察者不會識別出作為遮光部的黑色矩陣部像220P(圖4)。
另外，在本實施例中，當(dāng)分別設(shè)屏幕116(圖1)上的來自作為平坦部的棱鏡元件2410a的上面Y0和棱鏡元件2410b的上面X0的光強度的總和為PW0、經(jīng)由作為折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的光強度的總和為PW1時，則滿足PW0≥PW1。
由光線Y0X0形成的直接透過像的光強度的總和與作為平坦部的上面Y0、X0的面積對應(yīng)。另外，由光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2形成的折射透過像的光強度的總和與作為折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的面積對應(yīng)。其中，當(dāng)由光線Y1X1、Y1X0、Y1X2、Y0X 1、Y0X2、Y2X1、Y2X0、Y2X2形成的折射透過像的光強度的總和PW1大于直接透過像的光強度的總和PW0時，觀察者將看到例如重影那樣的雙重的圖像。因此，投影像的圖像質(zhì)量劣化。
在本實施例中，構(gòu)成為滿足PW0≥PW1。因此，觀察者不會在作為本來的像素部的投影像的直接透過像的周邊識別出遮光部，而可以觀察到無縫隙、光滑的粗糙感減小的圖像。此外，觀察者也不會看到重影像等的劣化的圖像。另外，優(yōu)選地滿足PW0＞PW1。進(jìn)而優(yōu)選地滿足PW0＞0.9×PW1。由此，可以進(jìn)一步地實現(xiàn)無縫隙并且減小粗糙感。
下面，說明本實施例的作為投影面的屏幕116(圖1)上的1個剖面的光強度分布。圖28A表示屏幕116上的投影像的光強度分布。圖28A的橫軸表示屏幕116上的位置坐標(biāo)，縱軸表示任意的強度單位。為了說明簡單，對通過圖27所示的直接透過像的區(qū)域I、相鄰的直接透過像的區(qū)域K和上述兩個區(qū)域之間的區(qū)域J的3個區(qū)域的大致中心的BB剖面進(jìn)行說明。即，由圖28A的橫軸的符號I表示的部分與圖27的區(qū)域I相當(dāng)，由符號J表示的部分與圖27的區(qū)域J相當(dāng)，由符號K表示的部分與圖27的區(qū)域K相當(dāng)。
如圖28A所示，在屏幕116上，由來自作為平坦部的上面Y0、X0的光形成的像素部的投影像的區(qū)域I、區(qū)域K的強度分布的第1峰值Pa大于由經(jīng)由作為折射面的斜面Y1、Y2、X1、X2的光形成的像素部的投影像的區(qū)域J的強度分布的第2峰值Pb。例如，第2峰值Pb設(shè)定為第1峰值Pa的約一半的功率分配。該光強度的功率分配可以根據(jù)棱鏡元件2410a、2410b的上面Y0、X0與斜面Y1、Y2、X1、X2的面積比進(jìn)行控制。
此外，第1峰值Pa與第2峰值Pb之間的區(qū)域是與指定的強度分布曲線CV對應(yīng)的光強度。由此，觀察者在直接透過像與相鄰的直接透過像之間的區(qū)域就看到適度的光強度分布。因此，通過在相鄰的像素像間產(chǎn)生適度的光強度的強弱，可以獲得表觀上高析像度的像。因此，觀察者不會識別出遮光部，而可以觀察到光滑的、減小粗糙感的、具有銳度的投影像。
圖28B、圖28C、圖28D分別表示光強度分布的變形例。在圖28B中，區(qū)域I、區(qū)域K的光強度分布的2個第1峰值Pc大于區(qū)域J的第2峰值Pc。在圖28C中，區(qū)域I、區(qū)域K的光強度分布的第1峰值Pe大于區(qū)域J的2個第2峰值Pf。在圖28D中，區(qū)域I、區(qū)域K的光強度分布的第1峰值Pg與區(qū)域J的第2峰值Pg大小大致相同。當(dāng)進(jìn)行這些的功率分配時，可以減小黑色矩陣部像220P(圖4)的識別程度，從而可以獲得無縫隙且自然的投影像。此外，通過改變上面Y0、X0與斜面Y1、Y2、X1、X2的面積比使光強度分布成為所期望的分布曲線，例如，也可以獲得具有緊湊的銳利感的投影像。當(dāng)使用具有本實施例的液晶面板120R等的投影機投影例如照片圖像、文字或曲線等文本圖像兩種圖像時，觀察者可以以良好的圖像質(zhì)量觀察這兩種圖像。
實施例9.
下面，說明實施例9的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法。在此使用作為微細(xì)結(jié)構(gòu)元件制造上述實施例1的棱鏡組210的例子。另外，由于液晶面板的基本的結(jié)構(gòu)與上述實施例1相同，所以對于相同的部分標(biāo)以相同的符號并省略重復(fù)的說明。圖29表示制造棱鏡組210時從斜視方向看到的中間過程狀態(tài)的棱鏡組210的結(jié)構(gòu)。另外，在以下所有的說明中為了簡便，使用與圖2所示的棱鏡組210凹凸相反的形狀進(jìn)行說明。即使是凹凸相反的形狀的棱鏡組，其光學(xué)的作用效果與圖2所示的棱鏡組也是基本上相同的。
射出側(cè)防塵透明板206是長方形的平行平板玻璃。并且，在平行平板玻璃的一方的面上，用后面所述的方法形成棱鏡元件211。首先，說明加工步驟。將作為加工區(qū)域的射出側(cè)防塵透明板206的一方的面分割為6個條狀的子區(qū)域SB1、SB2、SB3、SB4、SB4、SB5、SB6。另外，分割數(shù)只要大于等于5個即可。
在任意一個子區(qū)域SB1形成作為第1形狀的平坦部311a和折射面311b。由2個折射面311b形成V形溝。其次，以1個子區(qū)域SB1為基準(zhǔn)，在比與1個子區(qū)域SB1相鄰的子區(qū)域SB2遠(yuǎn)的位置上的子區(qū)域SB3形成作為第2形狀的平坦部313a和折射面313b。接著，以形成了第2形狀的子區(qū)域SB3為基準(zhǔn)，在比與形成了第2形狀的子區(qū)域SB3相鄰的子區(qū)域SB4遠(yuǎn)的位置上的子區(qū)域SB5形成作為第2形狀的平坦部315a和折射面315b。然后，反復(fù)地進(jìn)行同樣的步驟，依次地在子區(qū)域SB2、子區(qū)域SB4、子區(qū)域SB6形成由平坦部和折射面構(gòu)成的V形溝。
由此，可以使由于外部環(huán)境(外界干擾)的影響引起的加工位置的變化分散。其結(jié)果，不論外界干擾如何，都可以正確地制造所期望的作為微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的棱鏡元件211。然后，在與V形溝的長度方向正交的方向進(jìn)行與上述相同的步驟的加工。其結(jié)果，可以制造由排列成大致正交的格子狀的多個棱鏡元件211構(gòu)成的棱鏡組210。
另外，連續(xù)地形成平坦部311a和折射面311b。并且，將平坦部311a和折射面311b作為1個單元形狀來處理。這樣，在本實施例中，第1形狀和第2形狀相同。在上述工序中，將多個單元形狀以相鄰的加工不連續(xù)的方式在離散的隨機的位置上形成微細(xì)形狀。這樣，通過將平坦部311a和折射面311b作為1個單元形狀，可以使與V形溝的斜面對應(yīng)的折射面311b的面積相對固定。
此外，優(yōu)選地總是在隔開指定間隔的位置的子區(qū)域加工微細(xì)形狀。例如，將加工區(qū)域分割為25個子區(qū)域SB1～SB25。并且，當(dāng)以子區(qū)域SB1為起點進(jìn)行加工后，加工隔開4個子區(qū)域的位置上的子區(qū)域SB6。以后同樣，依次地對子區(qū)域SB11、子區(qū)域SB16、子區(qū)域SB21進(jìn)行加工。接下來，返回到子區(qū)域SB2，以此處為起點進(jìn)行加工。接著，加工隔開4個子區(qū)域的位置上的子區(qū)域SB7。以后同樣，依次地對子區(qū)域SB12、子區(qū)域SB17、子區(qū)域SB22進(jìn)行加工。再返回到子區(qū)域SB3進(jìn)行加工。反復(fù)地進(jìn)行該步驟，直至對所有25個子區(qū)域進(jìn)行加工為止。這樣，可以使外界干擾等的影響均等地分散到加工面上。
實施例10.
圖30表示本發(fā)明實施例10的棱鏡組410的剖面結(jié)構(gòu)。在上述實施例9中，V形溝具有大致相同的間距和大致相同的深度。當(dāng)采用這樣的結(jié)構(gòu)時，有時由于棱鏡組的結(jié)構(gòu)的周期性引起衍射光的產(chǎn)生。而衍射光將使投影像的質(zhì)量劣化。
在本實施例中，使第1形狀與第2形狀不同。并且，微細(xì)形狀的加工步驟是在切削加工某一V形溝之后，使用隨機數(shù)設(shè)定數(shù)據(jù)使得與上述實施例9一樣不對相鄰的子區(qū)域連續(xù)地進(jìn)行加工。根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)依次地切削加工V形溝。在沿與指定的方向平行的直線的V形溝的切削加工結(jié)束之后，在與指定的方向大致正交的方向上同樣地形成V形溝。并且，在正交的2個方向上的V形溝的加工結(jié)束之后，接著進(jìn)行平坦部411a的切削加工。當(dāng)1個平坦部411a的加工結(jié)束后，進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的位置上的其它平坦部的加工。這樣，通過按隨機的順序進(jìn)行切削加工，可以防止外界干擾的影響集中到指定的區(qū)域。因此，可以按均勻的精度在所有的區(qū)域形成作為微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的棱鏡組410。另外，通過用隨機的微細(xì)形狀構(gòu)成棱鏡組410，可以減少衍射光。其結(jié)果，觀察者可以觀察到高質(zhì)量的投影像。
另外，根據(jù)圖1所示的積分器104的F值和投影透鏡114的F值決定有效地投影到屏幕116上的液晶面板120R上的單位面積。具體而言，當(dāng)積分器104的F值與投影透鏡114的F值不同時，用小的F值規(guī)定單位面積。此外，當(dāng)積分器104的F值與投影透鏡114的F值相同時，就用相同的F值規(guī)定單位面積。
液晶面板120R由積分器104重疊地照明。因此，液晶面板120R的單位面積的平坦部與折射面的面積比與來自平坦面的透過光與來自折射面的折射光的光量比對應(yīng)。在本實施例中，構(gòu)成為液晶面板120R上的各單位面積的朝向指定方向的折射面的面積和與平坦部的面積和相同。由此，可以使來自液晶面板120R上的各單位面積的折射光與直接透過光的光量相同。其結(jié)果，觀察者不會識別出黑色矩陣形成層203的黑色矩陣部，從而可以觀察到高質(zhì)量的投影像。
V形溝的制造方法.
下面，根據(jù)圖31A、圖31B說明V形溝的制造方法。由2個折射面311b構(gòu)成V形溝。在形成V形溝時，如圖31A所示，使用具有角度θv的刀具500對于射出側(cè)防塵透明板206從大致垂直的方向進(jìn)行加工。這時，切削的深度采用比本來棱鏡元件211所需要的深度d0大的深度d1。對于本來所需要的深度d0將加工機械由于外界干擾的影響產(chǎn)生的加工變化量加到切削深度上。這樣，當(dāng)加工機械受到外界干擾的影響時，也可以減少產(chǎn)生未加工的區(qū)域。另外，在形成平坦部311a時，如圖31B所示，使刀具500相對射出側(cè)防塵透明板206傾斜角度θv/2進(jìn)行切削加工。
實施例11.
制造方法的流程圖.
下面，參照圖32說明本發(fā)明的實施例11的V形溝的制造步驟。首先，在步驟S601中，操作人員將用于形成所期望的微細(xì)形狀的加工位置、加工角度、加工深度、刀具轉(zhuǎn)數(shù)、加工速度等加工數(shù)據(jù)輸入加工機械的控制部。然后，將所需要的形狀的刀具安裝到加工機械的刀架上。在步驟S602中，將作為被加工物的工件設(shè)置到加工機械的支架上。工件是例如平行平板玻璃。在步驟S603中，對平行平板玻璃的與形成棱鏡組的區(qū)域不同的試加工區(qū)域進(jìn)行作為第1形狀的例如V形溝的試加工。試加工區(qū)域可以使用平行平板玻璃的周邊區(qū)域等。
在步驟S604中，不將平行平板玻璃從工件支架上取下，在該狀態(tài)下使用激光顯微鏡或原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)測定試加工的V形溝的微細(xì)形狀。優(yōu)選測定數(shù)據(jù)的參數(shù)為間距、角度、深度和平坦面粗糙度中的至少1個。
在步驟S605中，將測定數(shù)據(jù)與加工數(shù)據(jù)的差反饋給加工數(shù)據(jù)。在步驟S606中，根據(jù)反饋的差值修正加工數(shù)據(jù)。具體而言，修正刀具的加工角度、切削深度、間距、平坦面加工用的參數(shù)等。例如，加工角度、切削深度、溝間距、平坦面加工用的參數(shù)的修正分別通過刀具的角度修正、刀具的深度修正、進(jìn)給間距修正、進(jìn)給間距修正而進(jìn)行。至此，試加工的工序結(jié)束。接下來，如圖31B所示，根據(jù)修正的數(shù)據(jù)在步驟S607中使刀具500傾斜θv/2角度而形成平坦部311a。如圖31A所示，在步驟S608中形成由折射面311b構(gòu)成的V形溝。
在步驟S609中，判斷V形溝的加工是否已結(jié)束。當(dāng)判斷結(jié)果是偽時，在步驟S610中按上述步驟移動保持刀具500的加工頭的位置。然后，反復(fù)地進(jìn)行步驟S607、S608的加工。當(dāng)步驟S609的判斷結(jié)果為真時，結(jié)束加工。
如上所述，由于外界干擾、加工刀具與加工工件的相對位置設(shè)定不良等的影響，會發(fā)生不能形成加工數(shù)據(jù)要求的形狀而不能獲得所期望的加工精度的現(xiàn)象。在本實施例的制造方法中，實際地測定預(yù)先在試加工區(qū)域加工的第1形狀。并且，將測定的微細(xì)形狀元件的測定數(shù)據(jù)與原來的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行比較而計算兩個數(shù)據(jù)的差。計算出的差值被反饋給加工數(shù)據(jù)。接著，根據(jù)修正了差值量的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行第1形狀形成工序和反復(fù)工序。由此，可以進(jìn)行減小了外界干擾等的影響的形狀加工。
構(gòu)成射出側(cè)防塵透明板的平行平板不限于玻璃部件，例如也可以是丙烯酸等的透明樹脂。此外，也可以對形成了微細(xì)形狀的平行平板進(jìn)行電鍍處理而制造模具。為了直接地制造模具，也可以用上述方法加工重合金(高密度合金heavy alloy)(商品名)等的硬質(zhì)部件。然后，將加工的硬質(zhì)部件作為模具通過復(fù)制工序制造棱鏡組210。在通過復(fù)制而形成的棱鏡組中，模具上的單位面積和復(fù)制的棱鏡組的每單位面積的平坦部的面積、折射面的面積相同。因此，即使形狀的凹凸相反，作為光學(xué)元件的作用也是相同的。
實施例12.
下面，參照圖33A、圖33B說明本發(fā)明的實施例12的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的V形溝的制造方法。刀具700具有角度θv的開角度。如圖33A所示，使用刀具700的V形部切削加工V形溝。這就是所謂的稱為彈性(heal)加工的方法。下面，使用圖34A、圖34B、圖34C說明切削加工V形溝的步驟。例如，考慮通過2次切削加工形成V形溝的情況。在圖34A中，使用刀具700在第1位置800a的狀態(tài)下進(jìn)行1次切削加工。接著，以V形的頂點位置Ca為中心使刀具700移動到第2位置800b。更詳細(xì)地說明，如圖34B所示，在頂點位置Cb的狀態(tài)下進(jìn)行第1次的切削加工。這時，與作為平行平板的射出側(cè)防塵透明板206大致正交的中心軸AX與刀具700的一方的折射面711b成角度θb。接著，如圖34C所示，在頂點位置Cc的狀態(tài)下進(jìn)行第2次的切削加工。在該狀態(tài)下，中心軸AX與另一方的折射面711b成角度θc。并且，控制刀具700使頂點位置Cb、頂點位置Cc和頂點位置Ca一致。此外，控制刀具700使V形溝的頂點角度θv等于角度θb與角度θc之和。在切削加工由2個折射面711b構(gòu)成的V形溝之后，如圖33B所示，加工平坦部711a。平坦部711a的加工，是將刀具尖端部的進(jìn)給間距設(shè)定為微米數(shù)量級。這樣，可以達(dá)到約Rz3/100微米左右的Rz平坦度。
形成V形溝的步驟與上述實施例11不同的地方是，在試加工工序中包括對同一位置Ca進(jìn)行圖34B、圖34C所示的2次或2次以上的形狀加工的工序。與上述實施例11相同的步驟由于重復(fù)所以省略。在本實施例中，首先，在第1位置800a的試切削加工之后，用激光顯微鏡或AFM測定角度θb。接著，在第2位置800b的試切削加工之后測定角度θc。這樣，便可按下式計算形成V形溝的斜面的角度θv(圖34A)。
θv＝θb+θc另外，在2次試切削加工中，測定頂點位置θb和頂點位置θc，修正加工數(shù)據(jù)使這些位置與頂點位置θa一致。此外，對于平坦部711a測定平坦面粗糙度。另外，優(yōu)選測定數(shù)據(jù)的參數(shù)是間距、角度、深度中的至少1個。這樣，在本實施例中，加工角度、頂點位置、平坦面粗糙度的修正分別通過刀具角度修正、刀具的虛擬頂點位置的修正、進(jìn)給間距的修正來進(jìn)行。這樣，即使在同一位置切削刀具的角度發(fā)生擺動而加工微細(xì)形狀時，也可以獲得所期望的微細(xì)形狀。
實施例13.
下面，參照圖35說明實施例13的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造步驟。在本實施例中，與上述各實施例不同的地方是，在隨機的位置加工V形溝之后加工平坦部。首先，在步驟S901中，操作人員向加工機械的控制部輸入用于形成所期望的微細(xì)形狀的加工位置、加工角度、加工深度、刀具的轉(zhuǎn)數(shù)、加工速度等加工數(shù)據(jù)。然后，將所需形狀的刀具安裝到加工機械的刀架上。在步驟S902中，將作為被加工物的工件設(shè)置到加工機械的支架上。工件是例如平行平板玻璃。在步驟S903中，在與形成平行平板玻璃的棱鏡組的區(qū)域不同的試加工區(qū)域進(jìn)行構(gòu)成作為第1形狀的例如V形溝的折射面711b和平坦部711a的試加工。試加工區(qū)域可以使用平行平板玻璃的周邊區(qū)域等。在步驟S904中，不將工件從加工機械上取下，在該狀態(tài)下進(jìn)行與上述各實施例相同的測定。
在步驟S905中，將測定數(shù)據(jù)與加工數(shù)據(jù)的差反饋給加工數(shù)據(jù)。在步驟S906中，根據(jù)反饋的差值修正加工數(shù)據(jù)。具體而言，修正刀具的頂點位置、加工角度、切削深度、間距、平坦面加工用的參數(shù)等。其次，結(jié)束試加工進(jìn)行棱鏡組的加工。在步驟S907中，根據(jù)由反饋而修正的加工數(shù)據(jù)進(jìn)行V形溝的切削加工。例如，V形溝的深度用附加上加工裝置的誤差量的深度進(jìn)行切削加工。接著，在步驟S908中，將加工頭向隨機的位置移動。在步驟S909中，判斷V形溝的切削加工是否已結(jié)束。當(dāng)步驟S909的判斷結(jié)果為偽時，進(jìn)而切削加工V形溝。例如，在沿第1直線形成V形溝之后，移動加工頭沿與第1直線平行且不相鄰的第2直線形成V形溝。并且，如果一個方向的V形溝的加工全部結(jié)束，就對與該一個方向大致正交的方向重復(fù)進(jìn)行同樣的步驟而隨機地形成V形溝。這樣，通過在隨機的位置形成V形溝，可以使切削深度的偏差、即V形斜面的面積的偏差在平行平板上均勻地分散。
當(dāng)步驟S909的判斷結(jié)果為真時，在步驟S910中切削加工平坦部711a。然后，在步驟S911中，判斷所有的平坦部711a的切削加工是否已結(jié)束。當(dāng)步驟S911的判斷結(jié)果為偽時，在步驟S912中使保持刀具700的加工頭向預(yù)先隨機地設(shè)定的位置移動。并且，重復(fù)地進(jìn)行步驟S910的切削加工。當(dāng)步驟S911的判斷結(jié)果為真時結(jié)束加工。
實施例14.
圖36A表示本發(fā)明的實施例14的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法。加工磨具1000的尖端部具有與由2個折射面1011構(gòu)成的V形溝的頂點角度θv相同的角度θv。并且，加工磨具1000一邊以軸AX1為中心旋轉(zhuǎn)，一邊在作為平行平板的射出側(cè)防塵透明板206的z方向上形成指定的深度。如上所述，指定的深度是在V形溝的深度上附加了加工機械的精度的偏差幅度的深度。
圖36B表示用加工磨具1000形成平坦部1011a的方法。在使加工磨具1000旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下向z方向移動指定量。然后，使其在平坦部1011a的位置停止并沿y方向切削加工平坦部1011a。這樣，如圖37A所示，首先，按上述實施例9所述的步驟反復(fù)地形成構(gòu)成V形溝的折射面1011b。接著，按同樣的步驟形成平坦部1011a。圖37B表示作為由本實施例制造的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的棱鏡組3710的剖面結(jié)構(gòu)。與上述各實施例一樣，可以按所期望的精度切削加工由折射面1011b構(gòu)成的V形溝和平坦部1011a。
另外，對按上述各實施例的制造方法獲得的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件，也可以使用非電解電鍍制造Ni模具。然后，利用Ni模具形成復(fù)制的副產(chǎn)品，可以很容易地制造廉價的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件。
實施例15.
圖38表示本發(fā)明的實施例15的空間光調(diào)制裝置1200的立體剖面?？臻g光調(diào)制裝置1200是透過型的液晶型空間光調(diào)制裝置。另外，圖38僅表示出了主要的結(jié)構(gòu)，省略了偏振片等的圖示。作為無機的垂直取向?qū)拥纳鲜鯲形溝組1202用光學(xué)的透明粘接劑粘合在對置基板1201上。在V形溝組1202的V形的溝部形成了ITO膜等的透明電極1203。同樣，V形溝組1206也通過光學(xué)的透明粘接劑粘合在TFT基板1208上，并且，V形溝部形成透明電極1205。另外，在TFT基板1208上形成了薄膜晶體管(TFJ)部1207。在對置基板1201與TFT基板1208之間封入液晶1204。
在透明電極間未施加電壓的狀態(tài)下，液晶分子沿作為取向膜的V形溝排列。對此，當(dāng)將電壓施加到透明電極間時，如圖38所示，液晶分子與電壓成比例地一致地排列在垂直的方向上。由此，可以根據(jù)施加電壓控制透過光量。
另外，本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件可以應(yīng)用于例如背投式的投影機的屏幕。為了將光有效地導(dǎo)向觀察者的方向，背投式的投影機的屏幕需要具有菲涅耳透鏡的功能以及光的散射功能。因此，通過在屏幕面上形成本發(fā)明的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件，可以使入射光散射而向觀察者的方向射出。這樣，本發(fā)明不局限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以采用各種各樣的變形例。
如上所述，本發(fā)明的空間光調(diào)制裝置、特別是對液晶空間光調(diào)制裝置是非常有用的。
權(quán)利要求
1.一種空間光調(diào)制裝置，該空間光調(diào)制裝置具有根據(jù)圖像信號調(diào)制并射出入射光的調(diào)制部和設(shè)置在上述調(diào)制部的射出側(cè)的使來自上述調(diào)制部的光折射的折射部，其特征在于上述調(diào)制部具有排列成矩陣狀的多個像素部和設(shè)置在上述多個像素部之間的遮光部；上述折射部具有由至少包括折射面的棱鏡元件構(gòu)成的棱鏡組；來自上述多個像素部中的1個上述像素部的光入射到上述多個棱鏡組中的至少一部分的上述棱鏡組上；上述折射面具有在距離上述折射部指定距離的投影面上將上述像素部的投影像引導(dǎo)到上述遮光部的投影像上的上述折射面的朝向和上述折射面與相對于光軸在大致垂直方向上形成的基準(zhǔn)面所成的角度。
2.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于當(dāng)以上述棱鏡組中的1個上述棱鏡元件所占的面積為單位面積時，上述折射面的面積與上述單位面積之比與上述像素部的上述投影像的光強度對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述像素部是大致矩形形狀；上述遮光部是指定寬度的帶狀部排列成格子狀的形狀；上述折射部的上述棱鏡組由多角錐形的棱鏡元件構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述折射部的上述棱鏡組由大致四角錐形的棱鏡元件構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1或2所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述像素部是大致矩形形狀；上述遮光部是指定寬度的帶狀部排列成格子狀的形狀；上述折射部的上述棱鏡組由第1方向的剖面形狀為梯形的、在與上述第1方向大致正交的第2方向具有長度方向的2組棱鏡元件構(gòu)成；上述2組棱鏡元件被設(shè)置成其各自的上述長度方向彼此相互大致正交；上述梯形的斜面與上述折射面對應(yīng)。
6.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述折射部進(jìn)一步具有與形成了上述像素部的面大致平行的平坦部；來自上述像素部的光中在上述平坦部透過或反射的光大致直線前進(jìn)而形成上述投影像。
7.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述棱鏡元件具有使排列成上述格子狀的上述遮光部的投影像的中心線的交點與上述像素部的上述投影像的1個角部大致一致的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。
8.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述棱鏡元件具有使在上述遮光部的上述投影像上相鄰的上述像素部的上述投影像彼此至少一部分重疊的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。
9.如權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于上述棱鏡元件具有使在上述遮光部的投影像上相鄰的上述像素部的上述投影像彼此大致全體區(qū)域重疊的上述折射面的朝向和上述折射面的上述角度。
10.如權(quán)利要求6所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于當(dāng)將上述投影面的來自上述平坦部的光的強度的總和設(shè)為PW0、將上述投影面上的經(jīng)由上述折射面的光的強度的總和設(shè)為PW1時，則滿足，PW0≥PW1。
11.如權(quán)利要求10所述的空間光調(diào)制裝置，其特征在于在上述投影面上，由來自上述平坦部的光形成的上述像素部的投影像的強度分布的第1峰值大于由經(jīng)由上述折射面的光形成的上述像素部的投影像的強度分布的第2峰值，第1峰值與第2峰值之間的區(qū)域具有與指定的強度分布曲線對應(yīng)的光強度。
12.一種投影機，其特征在于，具有供給包括第1色光、第2色光和第3色光的光的光源部；根據(jù)圖像信號調(diào)制上述第1色光的第1色光用空間光調(diào)制裝置；根據(jù)圖像信號調(diào)制上述第2色光的第2色光用空間光調(diào)制裝置；根據(jù)圖像信號調(diào)制上述第3色光的第3色光用空間光調(diào)制裝置；將由上述第1色光用空間光調(diào)制裝置、上述第2色光用空間光調(diào)制裝置和上述第3色光用空間光調(diào)制裝置分別調(diào)制的上述第1色光、上述第2色光和上述第3色光合成的色合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投影由上述色合成光學(xué)系統(tǒng)合成的光的投影透鏡；其中，上述第1色光用空間光調(diào)制裝置、上述第2色光用空間光調(diào)制裝置和上述第3色光用空間光調(diào)制裝置是權(quán)利要求1所述的空間光調(diào)制裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的投影機，其特征在于上述第1色光用空間光調(diào)制裝置、上述第2色光用空間光調(diào)制裝置和上述第3色光用空間光調(diào)制裝置分別具有上述折射部。
14.如權(quán)利要求12所述的投影機，其特征在于在上述色合成光學(xué)系統(tǒng)的入射側(cè)或射出側(cè)設(shè)置上述折射部。
15.如權(quán)利要求12所述的投影機，其特征在于進(jìn)一步具有將從上述光源部供給的光分離為上述第1色光、上述第2色光和上述第3色光的色分離光學(xué)系統(tǒng)。
16.一種微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于，包括將加工區(qū)域分割為5個或5個以上的子區(qū)域的分割工序；在任意1個上述子區(qū)域形成第1形狀的第1形狀形成工序；以上述1個子區(qū)域為基準(zhǔn)，在比與上述1個子區(qū)域相鄰的子區(qū)域遠(yuǎn)的位置上的子區(qū)域形成第2形狀的第2形狀形成工序；以及以形成了上述第2形狀的上述子區(qū)域為新的基準(zhǔn)，反復(fù)地進(jìn)行上述第2形狀形成工序的反復(fù)工序。
17.如權(quán)利要求16所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于上述第1形狀和上述第2形狀是大致相同的形狀。
18.如權(quán)利要求16所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于上述第1形狀和上述第2形狀是不同的形狀。
19.如權(quán)利要求16所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于，包括對與上述加工區(qū)域不同的試加工區(qū)域根據(jù)加工數(shù)據(jù)形成上述第1形狀的試加工工序；測定由上述試加工工序形成的上述第1形狀的形狀測定工序；以及將由上述形狀測定工序獲得的測定數(shù)據(jù)與上述加工數(shù)據(jù)的差反饋給上述加工數(shù)據(jù)而修正上述加工數(shù)據(jù)的反饋工序；并且根據(jù)修正的上述加工數(shù)據(jù)進(jìn)行上述第1形狀形成工序和上述反復(fù)工序。
20.如權(quán)利要求19所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于上述試加工工序、上述第1形狀形成工序和上述反復(fù)工序包括在同一位置進(jìn)行2次或2次以上的形狀加工的工序。
21.如權(quán)利要求19或20所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法，其特征在于在上述形狀測定工序中，測定上述第1形狀的間距、角度、深度和平坦面粗糙度中的至少1個數(shù)據(jù)。
22.一種微細(xì)結(jié)構(gòu)元件，是利用權(quán)利要求16所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件的制造方法制造的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件。
23.一種空間光調(diào)制裝置，其特征在于具有權(quán)利要求22所述的微細(xì)結(jié)構(gòu)元件。
24.一種投影機，其特征在于，具有供給照明光的光源；根據(jù)圖像信號調(diào)制上述照明光的權(quán)利要求23所述的空間光調(diào)制裝置；投影調(diào)制的光的投影透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供觀察者不會識別出黑色矩陣等的遮光部的可以獲得光滑的圖像質(zhì)量的空間光調(diào)制裝置和投影機，其中包括根據(jù)圖像信號調(diào)制并射出入射光的空間光調(diào)制裝置(110R)和設(shè)置在空間光調(diào)制裝置(110R)的射出側(cè)的棱鏡組(210)，空間光調(diào)制裝置(110R)具有排列成矩陣狀的多個作為像素部的開口部(230)和設(shè)置在其間的黑色矩陣部(220)。棱鏡組(210)由至少具有折射面(212)的棱鏡元件(211)構(gòu)成。來自1個開口部(230)的光至少入射到一部分的棱鏡組(210)上。并且，具有在距離棱鏡組(210)指定距離(L)的屏幕(116)上將開口部像(230P)引導(dǎo)到黑色矩陣部像(220P)上的折射面的朝向和傾斜角度(θ)。
文檔編號G02F1/13GK1698000SQ20048000041
公開日2005年11月16日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者上島俊司, 米窪政敏 申請人:精工愛普生株式會社