JP2022155645A - Optical modulator and projector - Google Patents

Abstract

To provide an optical modulator that can reduce loss of light without increasing its size.SOLUTION: An optical modulator of the present invention is an optical modulator that has a display area in which a plurality of pixels are arranged, and the optical modulator comprises: a first substrate; a second substrate that is arranged opposite to the first substrate with a liquid crystal layer therebetween; and a diffraction optical element that is arranged on a light emission side of the liquid crystal layer and diffracts light incident from the liquid crystal layer. The diffraction optical element has a diffraction structure in which a phase difference changes along a predetermined direction, and the length of the minimum period in the diffraction structure is larger than the width of one pixel along the arrangement direction of the plurality of pixels.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、光変調装置及びプロジェクターに関する。 The present invention relates to an optical modulation device and a projector.

近年、プロジェクター等の画像表示装置には、水銀ランプや発光ダイオード（ＬＥＤ）に比べて単色性に優れ且つ長寿命なレーザー光源が用いられている。レーザー光源を用いた画像表示装置では、レーザー光源から射出される光の干渉性が従来の光源よりも高いことによるスペックルノイズが発生する。例えば、特許文献１に開示されているプロジェクターでは、光路の途中に拡散板が配置され、当該拡散板を光軸を中心として周方向に回転させることによってスペックルパターンを時間的に平均化し、スペックルノイズを抑えることができる。また、スペックルノイズを低減するための別の方法として、特許文献２には、投射レンズの射出瞳面において光軸中心部の光強度よりも周辺部の光強度が強くなるように照明光学系を設計配置する方式が提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, image display devices such as projectors use laser light sources that are superior in monochromaticity and have a longer life than mercury lamps and light emitting diodes (LEDs). In an image display device using a laser light source, speckle noise occurs due to the coherence of light emitted from the laser light source being higher than that of a conventional light source. For example, in the projector disclosed in Patent Document 1, a diffusion plate is arranged in the middle of the optical path, and the speckle pattern is temporally averaged by rotating the diffusion plate around the optical axis in the circumferential direction. noise can be suppressed. In addition, as another method for reducing speckle noise, Patent Document 2 describes an illumination optical system in which the light intensity in the peripheral portion of the exit pupil plane of a projection lens is stronger than the light intensity in the central portion of the optical axis. has been proposed.

特開２００８－１２２８２３号公報JP 2008-122823 A 特開２０１４－１７００３４号公報JP 2014-170034 A

特許文献１に開示されている従来の画像表示装置では、スペックルノイズを低減させるための装置が大型化する虞がある。特許文献２に開示されている従来の画像表示装置では、射出瞳面における周辺部に多くの光が照射されると、空間光変調器等で生じる回折光の大部分が光軸中心よりも外側に逸れてしまい、光の損失が大きくなる虞がある。 In the conventional image display device disclosed in Patent Document 1, there is a possibility that the size of the device for reducing speckle noise will increase. In the conventional image display device disclosed in Patent Document 2, when a large amount of light is applied to the periphery of the exit pupil plane, most of the diffracted light generated by the spatial light modulator or the like is outside the center of the optical axis. There is a risk that the light will deviate from the light, resulting in a large loss of light.

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光変調装置は、複数の画素が配置された表示領域を有する光変調装置であって、第１基板と、液晶層を介して第１基板と対向して配置された第２基板と、液晶層の光射出側に配置され、液晶層から入射した光を回折する回折光学素子と、を備える。回折光学素子は、所定の方向に沿って位相差が変化する回折構造を有する。回折構造における最小周期の長さは、複数の画素の配列方向に沿う１つの画素の幅よりも大きい。 In order to solve the above problems, a light modulating device according to one aspect of the present invention is a light modulating device having a display area in which a plurality of pixels are arranged, wherein a first substrate and a liquid crystal layer are interposed between a first substrate and a first substrate. A second substrate arranged to face the first substrate, and a diffractive optical element arranged on the light exit side of the liquid crystal layer and diffracting light incident from the liquid crystal layer are provided. A diffractive optical element has a diffractive structure whose phase difference changes along a predetermined direction. The length of the minimum period in the diffractive structure is greater than the width of one pixel along the array direction of the plurality of pixels.

一実施形態のプロジェクターの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to one embodiment; FIG. 図１のプロジェクターが備える光源装置の概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram of a light source device provided in the projector of FIG. 1; FIG. 一実施形態の光変調装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an optical modulation device according to one embodiment; FIG. 図３に示す光変調装置をｚ方向に沿って見たときの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the optical modulator shown in FIG. 3 when viewed along the z-direction; 図３に示す光変調装置の回折光学層の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a diffractive optical layer of the optical modulator shown in FIG. 3; 図５に示す回折光学層をＩ－Ｉ線で矢視した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the diffractive optical layer shown in FIG. 5 taken along the line II. 従来の光変調装置の光射出側に十分離れた位置での光強度分布について数値計算した結果を示すグラフと分布図である。FIG. 10 is a graph and a distribution diagram showing the result of numerical calculation of the light intensity distribution at a position sufficiently distant from the light exit side of the conventional light modulation device; 一実施形態の光変調装置の光射出側に十分離れた位置での光強度分布について数値計算した結果を示すグラフと分布図である。4A and 4B are graphs and distribution diagrams showing results of numerical calculations of the light intensity distribution at a position sufficiently distant from the light exit side of the light modulation device of one embodiment; 図５に示す光変調装置の回折光学層の変形例の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a modification of the diffractive optical layer of the light modulator shown in FIG. 5; 別の実施形態の光変調装置の平面図である。It is a top view of the optical modulation device of another embodiment. 図１０に示す光変調素子の１画素分の断面図である。11 is a cross-sectional view of one pixel of the light modulation element shown in FIG. 10; FIG. 図１０に示す光変調装置をＩＩ－ＩＩ線で矢視した断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical modulation device shown in FIG. 10 taken along line II-II.

以下、本発明の一実施形態について、図１～図９を用いて説明する。
図１は、本実施形態のプロジェクター１の構成を示す概略図である。プロジェクター１は、光変調装置として液晶パネルを用いたプロジェクターである。以下の各図面では、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を変えている場合がある。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9. FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a projector 1 according to this embodiment. The projector 1 is a projector using a liquid crystal panel as an optical modulation device. In each of the drawings below, the scale of the dimensions may be changed depending on the component in order to make each component easier to see.

（プロジェクター）
始めに、プロジェクター１の構成について説明する。
図１に示すように、プロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置３０と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６と、を備える。照明装置３０は、照明光ＷＬを射出する。色分離光学系３は、照明装置３０から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢに分離する。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂは各々、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを画像情報に応じて変調され、各色の画像光を形成する。合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂから射出された各色の画像光を合成する。投射光学系６は、合成光学系５によって合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向かって投射する。図１以降の各図において、Ｘ方向は、照明装置３０の光軸ＡＸ１と平行な一方向である。Ｙ方向及びＺ方向は、Ｚ方向に直交し、且つ互いに直交する二方向である。 (projector)
First, the configuration of the projector 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the projector 1 is a projection type image display device that displays a color image on a screen SCR. The projector 1 includes an illumination device 30 , a color separation optical system 3 , an optical modulator 4 R, an optical modulator 4 G and an optical modulator 4 B, a synthesizing optical system 5 , and a projection optical system 6 . The illumination device 30 emits illumination light WL. The color separation optical system 3 separates the illumination light WL emitted from the illumination device 30 into red light LR, green light LG and blue light LB. The light modulating device 4R, the light modulating device 4G, and the light modulating device 4B respectively modulate the red light LR, the green light LG, and the blue light LB according to image information to form image light of each color. The synthesizing optical system 5 synthesizes the image light of each color emitted from the light modulating device 4R, the light modulating device 4G, and the light modulating device 4B. The projection optical system 6 projects the image light combined by the combining optical system 5 toward the screen SCR. 1 and subsequent drawings, the X direction is one direction parallel to the optical axis AX1 of the illumination device 30. In FIG. The Y direction and the Z direction are two directions that are perpendicular to the Z direction and perpendicular to each other.

照明装置３０は、光源装置２０と、照明均一光学系９０と、を備える。図２は、光源装置２０の概略構成図である。図２に示すように、光源装置２０は、青色レーザー装置１１、緑色レーザー装置１４、赤色レーザー装置１７、ダイクロイックミラー２１、２２、集光レンズ２４、拡散板２５及びコリメートレンズ２６を備える。 The illumination device 30 includes a light source device 20 and a uniform illumination optical system 90 . FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the light source device 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the light source device 20 includes a blue laser device 11, a green laser device 14, a red laser device 17, dichroic mirrors 21 and 22, a condenser lens 24, a diffuser plate 25 and a collimator lens .

青色レーザー装置１１は、青色レーザー光ＢＬを発する青色レーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ；ＬＤ）１２と、青色ＬＤ１２から射出された青色レーザー光ＢＬを平行光に変換するコリメートレンズ１３と、を有する。緑色レーザー装置１４は、緑色レーザー光ＧＬを発する緑色ＬＤ１５と、緑色ＬＤ１５から射出された緑色レーザー光ＧＬを平行光に変換するコリメートレンズ１６と、を有する。緑色ＬＤ１５から射出された緑色レーザー光ＧＬの光軸ＡＸ２は、青色ＬＤ１２から射出された青色レーザー光ＢＬの光軸ＡＸ１に対して略直交している。 The blue laser device 11 has a blue laser diode (LD) 12 that emits blue laser light BL, and a collimating lens 13 that converts the blue laser light BL emitted from the blue LD 12 into parallel light. The green laser device 14 has a green LD 15 that emits green laser light GL, and a collimator lens 16 that converts the green laser light GL emitted from the green LD 15 into parallel light. The optical axis AX2 of the green laser light GL emitted from the green LD 15 is substantially orthogonal to the optical axis AX1 of the blue laser light BL emitted from the blue LD 12.

ダイクロイックミラー２１は、青色レーザー光ＢＬを透過するとともに、緑色レーザー光ＧＬを反射する。緑色レーザー光ＧＬは、ダイクロイックミラー２１の反射面２１ａによって、ダイクロイックミラー２１を透過する青色レーザー光ＢＬの進行方向と平行な方向且つ同じ向きに反射される。 The dichroic mirror 21 transmits the blue laser light BL and reflects the green laser light GL. The green laser light GL is reflected by the reflecting surface 21 a of the dichroic mirror 21 in a direction parallel to and in the same direction as the traveling direction of the blue laser light BL passing through the dichroic mirror 21 .

赤色レーザー装置１７は、赤色レーザー光ＲＬを発する赤色ＬＤ１８と、赤色ＬＤ１８から射出された赤色レーザー光ＲＬを平行光に変換するコリメートレンズ１９と、を有する。ダイクロイックミラー２２は、青色レーザー光ＢＬ及び緑色レーザー光ＬＧを透過するとともに、赤色レーザー光ＲＬを反射する。赤色レーザー光ＲＬは、ダイクロイックミラー２２の反射面２２ａによって、ダイクロイックミラー２１を透過する青色レーザー光ＢＬ及び緑色レーザー光ＧＬの進行方向と平行な方向且つ同じ向きに反射される。 The red laser device 17 has a red LD 18 that emits red laser light RL and a collimating lens 19 that converts the red laser light RL emitted from the red LD 18 into parallel light. The dichroic mirror 22 transmits the blue laser beam BL and the green laser beam LG, and reflects the red laser beam RL. The red laser beam RL is reflected by the reflective surface 22a of the dichroic mirror 22 in a direction parallel to and in the same direction as the traveling directions of the blue laser beam BL and the green laser beam GL passing through the dichroic mirror 21 .

ダイクロイックミラー２１を透過した青色レーザー光ＢＬ及び緑色レーザー光ＧＬと、ダイクロイックミラー２１で反射された赤色レーザー光ＲＬは各々、コリメートされた状態でまとめて集光レンズ２４に入射する。拡散板２５は、光軸ＡＸ１において集光レンズ２４及びコリメートレンズ２６の各々の焦点面近傍に配置されている。集光レンズ２４は、入射した青色レーザー光ＢＬ、緑色レーザー光ＧＬ及び赤色レーザー光ＲＬを拡散板２５に集光する。拡散板２５では、集光された青色レーザー光ＢＬ、緑色レーザー光ＧＬ及び赤色レーザー光ＲＬが拡散しつつ、白色光ＬＷが合成される。コリメートレンズ２６は、入射した白色光ＬＷを平行光に変換し、図１に示す照明均一光学系９０に射出する。 The blue laser light BL and green laser light GL transmitted through the dichroic mirror 21 and the red laser light RL reflected by the dichroic mirror 21 enter the condenser lens 24 collectively in a collimated state. The diffusion plate 25 is arranged near the focal planes of the condenser lens 24 and the collimator lens 26 on the optical axis AX1. The condensing lens 24 converges the incident blue laser light BL, green laser light GL, and red laser light RL on the diffuser plate 25 . The diffusion plate 25 synthesizes white light LW while diffusing the condensed blue laser light BL, green laser light GL, and red laser light RL. The collimating lens 26 converts the incident white light LW into parallel light and emits it to the uniform illumination optical system 90 shown in FIG.

光源装置２０から射出された白色光ＬＷは、照明均一光学系９０に入射する。照明均一光学系９０は、インテグレーター光学系４１と、偏光変換素子４２と、重畳レンズ４３と、を含む。 The white light LW emitted from the light source device 20 enters the uniform illumination optical system 90 . The uniform illumination optical system 90 includes an integrator optical system 41 , a polarization conversion element 42 and a superimposing lens 43 .

インテグレーター光学系４１は、例えば、レンズアレイ４１Ａ、レンズアレイ４１Ｂから構成されている。レンズアレイ４１Ａは、複数のマイクロレンズ４５を備える。複数のマイクロレンズ４５は、光源装置２０からの白色光ＬＷを複数の部分光束に分割する。複数のマイクロレンズ４５は、光軸ＡＸ１と直交するＹＺ平面に平行な面内にマトリクス状に配列されている。マイクロレンズ４５の形状は、光変調装置４Ｒ、４Ｇの画像形成領域の形状と略相似形の矩形状である。このことによって、レンズアレイ４１Ａから射出された部分光束の各々は、光変調装置４Ｒ、４Ｇの画像形成領域にそれぞれ効率良く入射する。 The integrator optical system 41 is composed of, for example, a lens array 41A and a lens array 41B. The lens array 41A includes multiple microlenses 45 . A plurality of microlenses 45 split the white light LW from the light source device 20 into a plurality of partial luminous fluxes. A plurality of microlenses 45 are arranged in a matrix in a plane parallel to the YZ plane perpendicular to the optical axis AX1. The shape of the microlens 45 is a rectangular shape that is substantially similar to the shape of the image forming regions of the light modulators 4R and 4G. As a result, each of the partial light beams emitted from the lens array 41A efficiently enters the image forming regions of the light modulators 4R and 4G.

レンズアレイ４１Ｂは、レンズアレイ４１Ａの複数のマイクロレンズ４５に対応する複数のマイクロレンズ４６を有する。レンズアレイ４１Ｂは、重畳レンズ４３とともに、レンズアレイ４１Ａの各マイクロレンズ４５の像を光変調装置４Ｒ、４Ｇの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。複数のマイクロレンズ４６は、ＹＺ平面に平行な面内にマトリクス状に配列されている。 The lens array 41B has a plurality of microlenses 46 corresponding to the plurality of microlenses 45 of the lens array 41A. The lens array 41B, together with the superimposing lens 43, forms an image of each microlens 45 of the lens array 41A in the vicinity of the image forming area of each of the light modulators 4R and 4G. A plurality of microlenses 46 are arranged in a matrix in a plane parallel to the YZ plane.

インテグレーター光学系４１を透過した白色光ＬＷは、偏光変換素子４２に入射する。偏光変換素子４２は、インテグレーター光学系４１から射出される光の偏光方向を変換する。具体的に、偏光変換素子４２は、レンズアレイ４１Ａで分割され、レンズアレイ４１Ｂから射出された各部分光束を直線偏光に変換する。偏光変換素子４２は、偏光分離層と、反射層と、位相差板と、を有する。偏光分離層は、白色光ＬＷに含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに、他方の直線偏光成分を光軸に垂直な方向に反射する。反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を光軸に平行な方向に反射する。位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。 The white light LW that has passed through the integrator optical system 41 enters the polarization conversion element 42 . The polarization conversion element 42 converts the polarization direction of light emitted from the integrator optical system 41 . Specifically, the polarization conversion element 42 converts each partial light flux split by the lens array 41A and emitted from the lens array 41B into linearly polarized light. The polarization conversion element 42 has a polarization separation layer, a reflection layer, and a retardation plate. The polarization splitting layer transmits one of the linearly polarized components included in the white light LW as it is, and reflects the other linearly polarized component in a direction perpendicular to the optical axis. The reflective layer reflects the other linearly polarized light component reflected by the polarization separation layer in a direction parallel to the optical axis. The retardation plate converts the other linearly polarized component reflected by the reflective layer into one linearly polarized component.

偏光変換素子４２を透過した白色光ＬＷは、重畳レンズ４３に入射する。重畳レンズ４３は、インテグレーター光学系４１と協働して、白色光ＬＷの強度分布を、被照明領域である光変調装置４Ｒ、４Ｇのそれぞれにおいて均一化する均一照明光学系を構成する。 The white light LW that has passed through the polarization conversion element 42 enters the superimposing lens 43 . The superimposing lens 43 cooperates with the integrator optical system 41 to form a uniform illumination optical system that uniformizes the intensity distribution of the white light LW in each of the light modulation devices 4R and 4G, which are areas to be illuminated.

色分離光学系３は、白色光ＬＷを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢに分離する。第１ダイクロイックミラー７と、第２ダイクロイックミラー８ｂと、第１反射ミラー８ａと、第２反射ミラー８ｃと、第３反射ミラー８ｄと、を備える。第１ダイクロイックミラー７は、照明装置３０から射出された白色光ＬＷを、赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢが混合された光と、に分離する。そのため、第１ダイクロイックミラー７は、赤色光ＬＲを透過するとともに、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを反射する。第２ダイクロイックミラー８ｂは、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが混合された光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。そのため、第２ダイクロイックミラー８ｂは、緑色光ＬＧを光変調装置４Ｇに向けて反射するとともに、青色光ＬＢを透過する。 The color separation optical system 3 separates the white light LW into red light LR, green light LG, and blue light LB. A first dichroic mirror 7, a second dichroic mirror 8b, a first reflecting mirror 8a, a second reflecting mirror 8c, and a third reflecting mirror 8d are provided. The first dichroic mirror 7 separates the white light LW emitted from the illumination device 30 into red light LR and mixed light of green light LG and blue light LB. Therefore, the first dichroic mirror 7 transmits the red light LR and reflects the green light LG and blue light LB. The second dichroic mirror 8b separates the mixed light of green light LG and blue light LB into green light LG and blue light LB. Therefore, the second dichroic mirror 8b reflects the green light LG toward the light modulator 4G and transmits the blue light LB.

第１反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置され、第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２反射ミラー８ｃ及び第３反射ミラー８ｄは、青色光ＬＢの光路中に配置され、第２ダイクロイックミラー８ｂを透過した青色光ＬＢを反射し、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。 The first reflecting mirror 8a is arranged in the optical path of the red light LR, and reflects the red light LR transmitted through the first dichroic mirror 7 toward the light modulation device 4R. The second reflecting mirror 8c and the third reflecting mirror 8d are arranged in the optical path of the blue light LB, reflect the blue light LB transmitted through the second dichroic mirror 8b, and guide the blue light LB to the light modulator 4B.

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。 The light modulator 4R modulates the red light LR according to image information to form image light corresponding to the red light LR. The light modulator 4G modulates the green light LG according to image information to form image light corresponding to the green light LG. The light modulation device 4B modulates the blue light LB according to image information to form image light corresponding to the blue light LB.

光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、及び光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側には、偏光板（図示せず）がそれぞれ配置されている。液晶パネルは、特定の方向の直線偏光のみを通過させる構成を備える。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、及び光変調装置４Ｂの構成については後述する。 Transmissive liquid crystal panels, for example, are used for the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B. Further, polarizing plates (not shown) are arranged on the incident side and the exit side of the liquid crystal panel, respectively. The liquid crystal panel has a configuration that allows only linearly polarized light in a specific direction to pass through. The configurations of the optical modulator 4R, the optical modulator 4G, and the optical modulator 4B will be described later.

光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、及び光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ、フィールドレンズ１０Ｇ、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ、フィールドレンズ１０Ｇ、及びフィールドレンズ１０Ｂは、それぞれの光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、光変調装置４Ｂに入射する赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの主光線をコリメートする。 A field lens 10R, a field lens 10G, and a field lens 10B are arranged on the incident sides of the light modulator 4R, the light modulator 4G, and the light modulator 4B, respectively. The field lens 10R, the field lens 10G, and the field lens 10B collimate the chief rays of the red light LR, the green light LG, and the blue light LB incident on the light modulator 4R, the light modulator 4G, and the light modulator 4B, respectively. .

合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、及び光変調装置４Ｂから射出された画像光が入射することにより、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、合成された照明光ＷＬを投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。 The image light emitted from the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B is incident on the synthesizing optical system 5, thereby generating image light corresponding to the red light LR, the green light LG, and the blue light LB. The combined illumination light WL is emitted toward the projection optical system 6 . A cross dichroic prism, for example, is used for the synthesizing optical system 5 .

投射光学系６は、複数のレンズから構成されている。投射光学系６は、合成光学系５によって合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。スクリーンＳＣＲ上には、画像が表示される。 The projection optical system 6 is composed of a plurality of lenses. The projection optical system 6 enlarges and projects the image light synthesized by the synthesis optical system 5 toward the screen SCR. An image is displayed on the screen SCR.

（光変調装置）
次に、光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの構成について説明する。
図３は、光変調装置４Ｒの平面図である。図４は、光変調装置４Ｒの一部をＺ方向から見た断面図である。図３に示すように、光変調装置４Ｒは、複数の画素１００が配置された表示領域１０２を有する光変調装置であり、本実施形態では所謂、液晶表示装置である。複数の画素１００は、表示領域１０２内でＸ方向（配列方向）及びＺ方向（配列方向）に互いに所定の間隔をあけて配列されている。 (optical modulator)
Next, configurations of the optical modulators 4R, 4G, and 4B will be described.
FIG. 3 is a plan view of the optical modulator 4R. FIG. 4 is a cross-sectional view of part of the optical modulation device 4R viewed from the Z direction. As shown in FIG. 3, the light modulation device 4R is a light modulation device having a display area 102 in which a plurality of pixels 100 are arranged, and is a so-called liquid crystal display device in this embodiment. A plurality of pixels 100 are arranged in the display area 102 at predetermined intervals in the X direction (arrangement direction) and the Z direction (arrangement direction).

図３及び図４に示すように、光変調装置４Ｒは、第１基板１１１と、第２基板１１２と、液晶層１２０と、配向層１３０と、回折光学層（回折光学素子）１５０と、を備える。第１基板１１１は、光変調装置４Ｒにおいて最も光射出側、すなわちＹ方向の手前側に配置され、例えば赤色光ＬＲに対して透光性を有する光学ガラス、石英等からなる絶縁基板から構成されている。第１基板１１１は、所謂、対向基板である。 As shown in FIGS. 3 and 4, the optical modulator 4R includes a first substrate 111, a second substrate 112, a liquid crystal layer 120, an alignment layer 130, and a diffractive optical layer (diffractive optical element) 150. Prepare. The first substrate 111 is disposed closest to the light exit side in the light modulation device 4R, that is, on the front side in the Y direction, and is composed of an insulating substrate made of optical glass, quartz, or the like, which is translucent to the red light LR, for example. ing. The first substrate 111 is a so-called counter substrate.

第２基板１１２は、光変調装置４Ｒにおいて最も光入射側、すなわちＹ方向の奥側に配置され、Ｙ方向で液晶層１２０を介して第１基板１１１と対向している。第１基板１１１及び第２基板１１２は、光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲに対して透光性を有する。第１基板１１１と第２基板１１２とは、Ｙ方向で所定の間隔をおいて対向して配置されている。第２基板１１２は、例えば赤色光ＬＲに対して透光性を有する半導体基板から構成されている。 The second substrate 112 is arranged on the most light incident side, that is, on the back side in the Y direction in the light modulation device 4R, and faces the first substrate 111 with the liquid crystal layer 120 interposed therebetween in the Y direction. The first substrate 111 and the second substrate 112 have translucency with respect to the red light LR incident on the light modulator 4R. The first substrate 111 and the second substrate 112 are arranged facing each other with a predetermined gap in the Y direction. The second substrate 112 is composed of, for example, a semiconductor substrate that transmits red light LR.

第２基板１１２は、所謂、素子側基板である。図示していないが、第２基板１１２の第１基板１１１と対向する表面１１２ａには、少なくとも、不図示の複数の走査線と、複数のデータ線と、複数のｎチャネル型のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、画素電極が設けられている。複数の走査線は、Ｘ方向又はＺ方向に平行に形成されている。複数のデータ線は、Ｚ方向又はＸ方向に平行に形成され、各走査線とは互いに電気的に絶縁された状態で設けられている。 The second substrate 112 is a so-called element-side substrate. Although not shown, on the surface 112a of the second substrate 112 facing the first substrate 111, at least a plurality of scanning lines (not shown), a plurality of data lines, and a plurality of n-channel TFTs (Thin Films) are formed. Transistor) and a pixel electrode are provided. A plurality of scanning lines are formed parallel to the X direction or the Z direction. A plurality of data lines are formed parallel to the Z direction or the X direction, and are provided in a state of being electrically insulated from each scanning line.

画素電極は、赤色光ＬＲに対して透光性を有する。ＴＦＴ及び画素電極は、走査線とデータ線との交差領域のそれぞれに対応して設けられている。ＴＦＴのゲート電極は、走査線に接続されている。ＴＦＴのソース電極は、データ線に接続されている。ＴＦＴのドレイン電極は、画素電極に接続されている。 The pixel electrode has translucency with respect to red light LR. TFTs and pixel electrodes are provided corresponding to respective intersection regions between scanning lines and data lines. A gate electrode of the TFT is connected to a scanning line. A source electrode of the TFT is connected to a data line. A drain electrode of the TFT is connected to a pixel electrode.

第２基板１１２と対向する第１基板１１１の表面１１１ｂには、赤色光ＬＲに対して透光性を有する不図示の共通電極が全面にわたって設けられている。共通電極には、不図示の駆動回路によって所定の電圧が印加される。 The surface 111b of the first substrate 111 facing the second substrate 112 is provided with a common electrode (not shown) that is translucent to the red light LR. A predetermined voltage is applied to the common electrode by a drive circuit (not shown).

液晶層１２０は、例えば無電界状態で液晶分子が第２基板１１２の表面１１２ａ及び第１基板１１１の表面１１１ｂに対して垂直な方向すなわちＹ方向に配向するＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型の液晶から構成されている。配向層１３０は、液晶層１２０の液晶をある一定の方向に全体的に並べるために設けられ、例えば高分子膜から構成されている。配向層１３０には、液晶層１２０の液晶に所定の電圧を印加するための透明電極として不図示のＩＴＯ（ＩＮ－ＳＮ－Ｏ）膜が設けられている。 The liquid crystal layer 120 is composed of a VA (Vertical Alignment) type liquid crystal in which liquid crystal molecules are aligned in a direction perpendicular to the surface 112a of the second substrate 112 and the surface 111b of the first substrate 111, that is, in the Y direction in the absence of an electric field, for example. It is The alignment layer 130 is provided for aligning the liquid crystals of the liquid crystal layer 120 in a certain direction as a whole, and is composed of, for example, a polymer film. The orientation layer 130 is provided with an ITO (IN-SN-O) film (not shown) as a transparent electrode for applying a predetermined voltage to the liquid crystal of the liquid crystal layer 120 .

回折光学層１５０は、液晶層１２０の出射側に配置され、図４に示す構成例では配向層１３０と第２基板１１２との間に配置されている。回折光学層１５０は、液晶層１２０から入射した赤色光（光）ＬＲを回折する。詳しくは、回折光学層１５０は、液晶層１２０から射出された赤色光ＬＲからなる赤色画像光の０次光成分を、光変調装置４Ｒの射出面すなわち第２基板１１２の表面１１２ｂから光軸上で遠く離れた投射光学系６の射出瞳面付近で光軸近傍から減じるとともに、赤色画像光の高次光成分を、光軸近傍に集めるために設けられる。なお、回折光学層１５０は、液晶層１２０に接しない位置に設けられ、液晶層１２０の出射側で赤色光ＬＲを回折可能な位置に設けられればよく、例えば第２基板１１２の表面１１２ｂ、すなわち第２基板１１２の光射出側に配置されてもよい。 The diffractive optical layer 150 is arranged on the output side of the liquid crystal layer 120, and is arranged between the alignment layer 130 and the second substrate 112 in the configuration example shown in FIG. The diffractive optical layer 150 diffracts red light (light) LR incident from the liquid crystal layer 120 . Specifically, the diffractive optical layer 150 directs the 0-order light component of the red image light composed of the red light LR emitted from the liquid crystal layer 120 from the emission surface of the light modulation device 4R, that is, the surface 112b of the second substrate 112 onto the optical axis. is provided in the vicinity of the exit pupil plane of the projection optical system 6 which is far away from the vicinity of the optical axis and collects high-order light components of the red image light in the vicinity of the optical axis. The diffractive optical layer 150 is provided at a position not in contact with the liquid crystal layer 120, and may be provided at a position where the red light LR can be diffracted on the output side of the liquid crystal layer 120. For example, the surface 112b of the second substrate 112, that is, It may be arranged on the light exit side of the second substrate 112 .

図５は、回折光学層１５０の平面図である。図６は、回折光学層１５０を図５に示すＩ－Ｉ線で矢視した断面図である。回折光学層１５０は、Ｘ方向（所定の方向）及びＹ方向（所定の方向）に沿って位相差が変化する回折構造１５２を有する。本実施形態の回折構造１５２は、回折格子１５４である。回折格子１５４は、均一な屈折率の透光性基板１６０で形成され、Ｘ方向及びＹ方向で一定の周期Λごとに隣接して形成された複数の凹凸構造１５６を備える。透光性基板１６０は、例えば赤色光ＬＲに対して透光性を有する光学ガラス、石英等からなる絶縁基板である。つまり、回折格子１５４は、屈折率の異なる領域が周期的に形成された位相型の回折格子である。 FIG. 5 is a plan view of the diffractive optical layer 150. FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the diffractive optical layer 150 taken along line II shown in FIG. The diffractive optical layer 150 has a diffractive structure 152 whose phase difference changes along the X direction (predetermined direction) and the Y direction (predetermined direction). The diffraction structure 152 of this embodiment is a diffraction grating 154 . The diffraction grating 154 is formed of a translucent substrate 160 with a uniform refractive index, and has a plurality of uneven structures 156 formed adjacent to each other at regular intervals Λ in the X and Y directions. The translucent substrate 160 is, for example, an insulating substrate made of optical glass, quartz, or the like, which is translucent to the red light LR. That is, the diffraction grating 154 is a phase-type diffraction grating in which regions with different refractive indices are periodically formed.

回折構造１５２における最小周期は、回折構造１５２が配列している方向における最小の周期を意味し、前述のように回折構造１５２として回折格子１５４が用いられた場合、周期Λである。各々の凹凸構造１５６は、凸部１６１と、凹部１６２と、を有する。すなわち、本実施形態において、回折構造１５２における最小周期である周期Λは、１つの凸部１６１と、当該１つの凸部１６１に隣接する１つの凹部１６２とで構成される。凸部１６１と凹部１６２とは、Ｘ方向及びＺ方向で互いに等しい長さを有する。凸部１６１における透光性基板１６０のＹ方向の寸法は、凹部１６２における透光性基板１６０のＹ方向の寸法よりも大きい。すなわち、凸部１６１における透光性基板１６０の高さは、凹部１６２における透光性基板１６０よりも高い。したがって、凹凸構造１５６を通る赤色光ＬＲにとって、凸部１６１と凹部１６２との間に、凸部１６１と凹部１６２との透光性基板１６０の高低差、及び赤色光ＬＲに対する透光性基板１６０の屈折率に応じた位相差が生じる。 The minimum period in the diffraction structure 152 means the minimum period in the direction in which the diffraction structure 152 is arranged, and is the period Λ when the diffraction grating 154 is used as the diffraction structure 152 as described above. Each relief structure 156 has a protrusion 161 and a recess 162 . That is, in the present embodiment, the minimum period Λ of the diffraction structure 152 is composed of one convex portion 161 and one concave portion 162 adjacent to the one convex portion 161 . The convex portion 161 and the concave portion 162 have the same length in the X direction and the Z direction. The Y-direction dimension of the translucent substrate 160 in the convex portion 161 is larger than the Y-direction dimension of the translucent substrate 160 in the concave portion 162 . That is, the height of the light-transmitting substrate 160 in the convex portion 161 is higher than the height of the light-transmitting substrate 160 in the concave portion 162 . Therefore, for the red light LR passing through the concave-convex structure 156, between the convex portion 161 and the concave portion 162, the height difference of the translucent substrate 160 between the convex portion 161 and the concave portion 162, and the translucent substrate 160 for the red light LR A phase difference occurs according to the refractive index of .

回折格子１５４の周期（回折構造１５２における最小周期）Λの長さは、光変調装置４Ｒの複数の画素１００の配列方向（Ｘ方向及びＺ方向）に沿う１つの画素１００の寸法（幅）ｗよりも大きい。周期Λの長さは、例えば画素１００の寸法ｗの略２倍であり、画素１００の寸法ｗの略整数倍であることが好ましい。本実施形態において、回折格子１５４の周期Λの長さは、図６に示すように、画素１００の寸法ｗの２倍である長さ２ｗである。換言すると、本実施形態において、Ｘ方向に沿う凸部１６１の寸法及びＸ方向に沿う凹部１６２の寸法は、ともに画素１００の寸法ｗと同じである。 The length of the period (minimum period in the diffraction structure 152) Λ of the diffraction grating 154 is the dimension (width) w of one pixel 100 along the arrangement direction (X direction and Z direction) of the plurality of pixels 100 of the light modulation device 4R. bigger than The length of the period Λ is, for example, approximately twice the dimension w of the pixel 100 and preferably approximately an integer multiple of the dimension w of the pixel 100 . In this embodiment, the period Λ of the diffraction grating 154 has a length 2w which is twice the dimension w of the pixel 100, as shown in FIG. In other words, in the present embodiment, both the dimension of the protrusion 161 along the X direction and the dimension of the recess 162 along the X direction are the same as the dimension w of the pixel 100 .

Ｘ方向及びＹ方向における回折格子１５４の周期Λの長さが画素１００の寸法ｗよりも大きくなる程、赤色光ＬＲの１次よりも高次の回折光成分の光軸に対する回折角が小さくなる。赤色光ＬＲの高次回折光成分の回折角を、赤色光ＬＲの高次回折光成分が投射光学系６の射出瞳面で光軸近傍に適度に分布するように、設定することが好ましい。したがって、回折格子１５４の周期Λの長さは、赤色光ＬＲの高次回折光成分の回折角に応じて適宜設定されることが好ましく、例えば画素１００の寸法ｗの２倍から５倍であることが好ましく、画素１００の寸法ｗの２倍から３倍であることがより好ましい。なお、回折格子１５４の周期Λの長さが画素１００の寸法ｗ以下になると、赤色光ＬＲの高次回折光成分の回折角が過度に大きくなり、赤色光ＬＲの高次回折光成分が投射光学系６の射出瞳面で光軸から離れて分布し、図１に示すプロジェクター１のスクリーンＳＣＲにおいてスペックルノイズが低減されない虞がある。 As the length of the period Λ of the diffraction grating 154 in the X direction and the Y direction becomes larger than the dimension w of the pixel 100, the diffraction angle with respect to the optical axis of the diffracted light components of higher orders than the first order of the red light LR becomes smaller. . It is preferable to set the diffraction angles of the high-order diffracted light components of the red light LR so that the high-order diffracted light components of the red light LR are appropriately distributed in the vicinity of the optical axis on the exit pupil plane of the projection optical system 6 . Therefore, the length of the period Λ of the diffraction grating 154 is preferably set appropriately according to the diffraction angle of the high-order diffracted light components of the red light LR. and more preferably two to three times the dimension w of the pixel 100 . If the length of the period Λ of the diffraction grating 154 is equal to or less than the dimension w of the pixel 100, the diffraction angle of the high-order diffracted light components of the red light LR becomes excessively large, and the high-order diffracted light components of the red light LR are projected onto the projection optical system. The speckle noise is distributed away from the optical axis on the exit pupil plane 6, and the speckle noise may not be reduced in the screen SCR of the projector 1 shown in FIG.

光変調装置４Ｇ、４Ｂの各々では、赤色光ＬＲに替えて緑色光ＬＧ、青色光ＬＢが入射すること以外は、光変調装置４Ｒと同様の構成を備え、光変調装置４Ｒと同様に動作する。光変調装置４Ｇでは、緑色光成分の画像が形成される。光変調装置４Ｂでは、青色光成分の画像が形成される。 Each of the light modulation devices 4G and 4B has the same configuration as the light modulation device 4R except that the green light LG and the blue light LB are incident instead of the red light LR, and operates in the same manner as the light modulation device 4R. . The image of the green light component is formed in the light modulation device 4G. The light modulation device 4B forms an image of the blue light component.

以上説明した本実施形態の光変調装置４Ｒは、複数の画素１００が配置された表示領域１０２を有する光変調装置であって、第１基板１１１と、液晶層１２０を介して第１基板１１１と対向して配置され、且つＴＦＴ及び当該ＴＦＴの駆動に必要な構成要素が設けられた第２基板１１２と、透明電極が設けられた配向層１３０と、を備える。 The light modulation device 4R of the present embodiment described above is a light modulation device having a display area 102 in which a plurality of pixels 100 are arranged, and is a first substrate 111 and a liquid crystal layer 120 interposed between the first substrate 111 and the first substrate 111. It comprises a second substrate 112 facing each other and provided with TFTs and components necessary for driving the TFTs, and an alignment layer 130 provided with transparent electrodes.

本実施形態の光変調装置４Ｒの構成において、任意の走査線が走査信号等によって選択されると、当該選択された走査線上に位置する画素電極に、当該画素電極に対応するデータ線によって、データ信号の電圧が印加される。走査線の選択が解除されても、印加された電圧は画素容量によって保持される。液晶層１２０におけるノーマリーブラックモードの場合、保持された電圧がゼロ又はゼロの近傍であれば、液晶分子が第１基板１１１の表面１１１ｂ及び第２基板１１２の表面１１２ａに対して略垂直方向に配向するため、入射した赤色光ＬＲは、偏光子（図示略）によって略遮断されて暗状態となる。一方、保持された電圧がゼロから徐々に増加するにつれて、液晶分子が第１基板１１１の表面１１１ｂ及び第２基板１１２の表面１１２ａに対して傾斜して配向するため、偏光子を通過する射出光量が徐々に多くなり、明状態となる。 In the configuration of the light modulation device 4R of the present embodiment, when an arbitrary scanning line is selected by a scanning signal or the like, data is transferred to the pixel electrode located on the selected scanning line by the data line corresponding to the pixel electrode. A signal voltage is applied. Even if the scanning line is deselected, the applied voltage is retained by the pixel capacitance. In the case of the normally black mode in the liquid crystal layer 120, when the voltage held is zero or near zero, the liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicularly to the surface 111b of the first substrate 111 and the surface 112a of the second substrate 112. Due to the orientation, the incident red light LR is substantially blocked by a polarizer (not shown), resulting in a dark state. On the other hand, as the voltage held gradually increases from zero, the liquid crystal molecules are oriented obliquely with respect to the surface 111b of the first substrate 111 and the surface 112a of the second substrate 112, so that the amount of emitted light passing through the polarizer is gradually increases and becomes a bright state.

光変調装置４Ｒでは、画素電極と共通電極とにより保持される電圧が、走査信号及びデータ信号により画素１００毎に書き込まれ、赤色光ＬＲからなる赤色光成分の画像光が形成される。また、赤色光成分の画像光の高次成分は、液晶層１２０の出射側で回折光学層１５０によって回折される。 In the light modulation device 4R, the voltage held by the pixel electrode and the common electrode is written to each pixel 100 by the scanning signal and the data signal, and the image light of the red light component composed of the red light LR is formed. Higher-order components of the image light of the red light component are diffracted by the diffractive optical layer 150 on the output side of the liquid crystal layer 120 .

本実施形態の光変調装置４Ｒは、回折光学層１５０をさらに備える。回折光学層１５０は、液晶層１２０の光出射側に配置され、液晶層１２０から射出されて回折光学層１５０に入射した赤色光ＬＲを回折する。回折光学層１５０は、Ｘ方向及びＺ方向に沿って位相差が変化する回折構造１５２を有する。回折構造１５２における周期（最小周期）Λの長さは、画素１００のＸ方向及びＺ方向での寸法ｗよりも大きい。本実施形態の光変調装置４Ｒでは、内部に設けた回折光学層１５０によって、液晶層１２０から入射した赤色光ＬＲの高次回折光成分を適当な回折角で回折させ、投射光学系６の射出瞳面での光強度分布を拡げ、且つ光強度分布における増減の繰り返しを低減して連続的な光強度分布を形成することができる。したがって、本実施形態の光変調装置４Ｒによれば、スペックルノイズを低減させるための装置が大型化することなく、且つ画素１００によって赤色光ＬＲが回折される場合に比べて、射出瞳面における周辺部に多くの回折光が照射されることもなく、赤色光ＬＲの高次回折光を光軸上の０次回折光の近傍に照射し、従来の光変調装置に比べて光の損失を低減することができる。 The light modulation device 4R of this embodiment further includes a diffractive optical layer 150. As shown in FIG. The diffractive optical layer 150 is arranged on the light emitting side of the liquid crystal layer 120 and diffracts the red light LR emitted from the liquid crystal layer 120 and incident on the diffractive optical layer 150 . The diffractive optical layer 150 has diffractive structures 152 with varying phase differences along the X and Z directions. The length of the period (minimum period) Λ in the diffractive structure 152 is greater than the dimension w of the pixel 100 in the X and Z directions. In the light modulation device 4R of this embodiment, the diffractive optical layer 150 provided inside diffracts the high-order diffracted light component of the red light LR incident from the liquid crystal layer 120 at an appropriate diffraction angle. A continuous light intensity distribution can be formed by expanding the light intensity distribution on the surface and reducing repetition of increase and decrease in the light intensity distribution. Therefore, according to the light modulation device 4R of the present embodiment, the size of the device for reducing speckle noise does not increase, and compared to the case where the red light LR is diffracted by the pixel 100, the light modulation device 4R in the exit pupil plane The high-order diffracted light of the red light LR is applied to the vicinity of the 0th-order diffracted light on the optical axis without irradiating a large amount of diffracted light on the peripheral portion, thereby reducing the loss of light compared to the conventional optical modulation device. be able to.

上述した本実施形態の光変調装置４Ｒの作用効果を確認するために数値計算を行った。図７は、従来の光変調装置と同様に回折光学層１５０を備えない光変調装置に関し、第２基板１１２の表面１１２ｂから十分に遠く離れた位置、すなわちファーフィールド領域の適切な位置でのＸ方向及びＺ方向の各々での２次元光強度分布と、Ｘ方向及びＺ方向の３次元光強度分布の計算結果である。図８は、回折光学層１５０を備える光変調素子に関し、第２基板１１２の表面１１２ｂから十分に遠く離れた位置でのＸ方向及びＺ方向の各々での２次元光強度分布と、Ｘ方向及びＺ方向の３次元光強度分布の計算結果である。本数値計算では、画素１００のピッチを７μｍとし、赤色光ＬＲのピーク波長を６３０ｎｍとし、光変調装置の内部にマイクロレンズ等が設けられていないことを想定した。 Numerical calculations were performed in order to confirm the effects of the optical modulation device 4R of the present embodiment described above. FIG. 7 shows a light modulator without the diffractive optical layer 150, as in the conventional light modulator, at a position sufficiently far from the surface 112b of the second substrate 112, i.e., at an appropriate position in the far-field region. These are the calculation results of the two-dimensional light intensity distribution in each of the directions and the Z direction, and the three-dimensional light intensity distribution in the X direction and the Z direction. FIG. 8 shows a two-dimensional light intensity distribution in each of the X and Z directions at a position sufficiently far from the surface 112b of the second substrate 112, and It is the calculation result of the three-dimensional light intensity distribution in the Z direction. In this numerical calculation, it is assumed that the pitch of the pixels 100 is 7 μm, the peak wavelength of the red light LR is 630 nm, and no microlens or the like is provided inside the light modulation device.

図７に示すように、従来の光変調装置では、赤色光ＬＲの高次回折光成分が光軸に対して互いに異なる角度で離散的に射出され、投射光学系６の射出瞳面を想定したファーフィールド領域の適切な位置でのＸ方向及びＹ方向の赤色光ＬＲの強度分布は離散的な分布となった。このような離散的な強度分布を有する赤色画像光は、スクリーンＳＣＲに対しても離散的な角度で入射し、スペックルノイズのコントラストを高くする。 As shown in FIG. 7, in the conventional light modulation device, the high-order diffracted light components of the red light LR are discretely emitted at different angles with respect to the optical axis, and are projected onto the exit pupil plane of the projection optical system 6 . The intensity distribution of the red light LR in the X direction and Y direction at appropriate positions in the field region was a discrete distribution. The red image light having such a discrete intensity distribution also enters the screen SCR at discrete angles, increasing the contrast of speckle noise.

一方、図８に示すように、本実施形態の光変調装置４Ｒが例えば画素１００の寸法ｗの約２倍の周期Λの長さを有する回折光学層１５０を備えることによって、図７のように回折光学層１５０を備えない場合に比べて、Ｘ方向及びＹ方向での光強度分布が連続的になる。したがって、連続的な強度分布を有する赤色画像光は、スクリーンＳＣＲに対しても連続的な角度で入射し、スペックルノイズのコントラストを低くする。光変調装置４Ｒの液晶層１２０の光射出側に上述の周期Λと寸法ｗとの条件を満たす回折構造１５２が設けられることによって、回折構造１５２が設けられない場合に比べて光軸に対して多種類の回折角をなして高次回折光が射出瞳面に入射し、干渉パターンがより複雑で細かくなる結果、連続的な光強度分布が得られ、時間的に平均化された場合のスクリーンＳＣＲ上でのスペックルノイズの影響が低減される。 On the other hand, as shown in FIG. 8, the optical modulation device 4R of the present embodiment is provided with a diffractive optical layer 150 having a period .LAMBDA. The light intensity distribution in the X and Y directions becomes continuous compared to the case where the diffractive optical layer 150 is not provided. Therefore, the red image light having a continuous intensity distribution is also incident on the screen SCR at continuous angles, thereby lowering the contrast of speckle noise. By providing the diffraction structure 152 that satisfies the conditions of the above-described period Λ and dimension w on the light exit side of the liquid crystal layer 120 of the light modulation device 4R, compared to the case where the diffraction structure 152 is not provided with respect to the optical axis, the diffraction structure 152 is provided. Screen SCR when high-order diffracted light enters the exit pupil plane at various diffraction angles, and as a result, the interference pattern becomes more complicated and finer, resulting in a continuous light intensity distribution, which is averaged over time. The effect of speckle noise on the image is reduced.

図７及び図８に示す数値計算結果からわかるように、本実施形態の光変調装置４Ｒによれば、赤色光ＬＲの高次回折光を適度に回折させて射出瞳面の光軸上の近傍に照射し、従来の光変調装置に比べてスペックルノイズ及び光の損失を低減することができる。 As can be seen from the numerical calculation results shown in FIGS. 7 and 8, according to the light modulation device 4R of the present embodiment, the high-order diffracted light of the red light LR is moderately diffracted so that it is placed near the exit pupil plane on the optical axis. Illumination can reduce speckle noise and light loss compared to conventional light modulation devices.

上述の光変調装置４Ｒでは、回折構造１５２の周期Λの長さは、画素１００の寸法ｗの略整数倍であることによって、画素１００の寸法ｗを基準として回折光学層１５０の凹凸構造１５６を設計及び製造することができるため、設計のしやすさ及び製造容易性が高まる。 In the light modulation device 4R described above, the length of the period Λ of the diffraction structure 152 is approximately an integral multiple of the dimension w of the pixel 100, so that the uneven structure 156 of the diffraction optical layer 150 is determined with the dimension w of the pixel 100 as a reference. It can be designed and manufactured, thus increasing designability and manufacturability.

上述の光変調装置４Ｒでは、回折構造１５２の配列方向と画素１００の配列方向とが互いに異なっていてもよい。すなわち、回折構造１５２の配列方向は、複数の画素１００の配列方向に交差する構成としてもよい。図９は、図５に示す回折格子１５４の変形例の回折格子１５５の平面図である。図９に示すように、回折格子１５５の回折構造１５２、すなわち凹凸構造１５６は、Ｙ方向に沿って見たときに、Ｘ方向及びＺ方向に対して傾斜し、且つ互いに直交する二方向に沿って形成されていてもよい。回折格子１５５を用いた場合においても、液晶層１２０から入射する赤色光ＬＲに対して液晶層１２０で生じる１次以上の高次回折光とは異なる回折角の高次回折光を発生させることができる。そのことによって、射出瞳面状での光強度分布の連続性を高め、スクリーンＳＣＲへの赤色画像光の入射角度分布を拡げ、スクリーンＳＣＲ上でのスペックルノイズを低減することができる。 In the light modulation device 4R described above, the arrangement direction of the diffraction structures 152 and the arrangement direction of the pixels 100 may be different from each other. That is, the arrangement direction of the diffraction structures 152 may intersect the arrangement direction of the plurality of pixels 100 . FIG. 9 is a plan view of a diffraction grating 155 that is a modification of the diffraction grating 154 shown in FIG. As shown in FIG. 9, the diffraction structure 152 of the diffraction grating 155, that is, the concave-convex structure 156, when viewed along the Y direction, is inclined with respect to the X direction and the Z direction and along two directions orthogonal to each other. may be formed by Even when the diffraction grating 155 is used, it is possible to generate high-order diffracted light with a diffraction angle different from the first-order or higher-order diffracted light generated in the liquid crystal layer 120 for the red light LR incident from the liquid crystal layer 120 . As a result, the continuity of the light intensity distribution on the exit pupil plane can be enhanced, the incident angle distribution of the red image light to the screen SCR can be widened, and the speckle noise on the screen SCR can be reduced.

［その他の実施形態］
次いで、本発明の他の実施形態の光変調装置について、図１０～図１２を用いて説明する。
例えば、第１実施形態の光変調装置４Ｒの変形例として、図１０及び図１１に示す回折部１８０を備える光変調装置１４Ｒが挙げられる。図１０は、光変調装置１４Ｒの平面図である。図１１は、光変調装置１４Ｒの１画素分の断面図である。
なお、前述の実施形態の変形例において、前述の実施形態と共通する構成には、前述の実施形態の当該構成と同じ符号を付し、その説明を省略する。 [Other embodiments]
Next, optical modulators according to other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12. FIG.
For example, as a modification of the light modulation device 4R of the first embodiment, there is a light modulation device 14R including a diffraction section 180 shown in FIGS. 10 and 11. FIG. FIG. 10 is a plan view of the optical modulator 14R. FIG. 11 is a cross-sectional view of one pixel of the light modulation device 14R.
In addition, in the modification of the above embodiment, the same code|symbol as the said structure of the above embodiment is attached|subjected to the structure which is common in the above embodiment, and the description is abbreviate|omitted.

図１０及び図１１に示すように、本実施形態の変形例の光変調装置１４Ｒは、画像光の赤色光ＬＲを回折させる構造として、例えば、基板１８２と、複数の金属層２００と、複数のミラー２２０と、回折部１８０と、を備える。光変調装置１４Ｒは、主に複数のミラー２２０によって構成されるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を備えた装置である。 As shown in FIGS. 10 and 11, the light modulation device 14R of the modified example of the present embodiment includes, for example, a substrate 182, a plurality of metal layers 200, and a plurality of A mirror 220 and a diffraction section 180 are provided. The optical modulator 14R is a device including a DMD (Digital Micromirror Device) mainly composed of a plurality of mirrors 220 .

光変調装置１４Ｒでは、シリコン基板等からなる基板１８２の表面（板面）１８２ａに複数のミラー２２０がマトリクス状に配置されている。ミラー２２０は、例えば１辺の長さが例えば１０～３０μｍの平面視での大きさを有するマイクロミラーである。１つのミラー２２０が光変調装置１４Ｒの１つの画素１００を構成している。ミラー２２０の表面２２０ａ側には、Ａｌ等のように赤色光ＬＲを反射可能な金属からなる反射層２２４が設けられている。 In the optical modulator 14R, a plurality of mirrors 220 are arranged in a matrix on a surface (plate surface) 182a of a substrate 182 made of a silicon substrate or the like. The mirror 220 is, for example, a micromirror having a side length of 10 to 30 μm in plan view. One mirror 220 constitutes one pixel 100 of the light modulator 14R. A reflecting layer 224 made of a metal such as Al that can reflect the red light LR is provided on the surface 220a side of the mirror 220 .

光変調装置１４Ｒは、基板１８２の表面１８２ａに形成された不図示の基板側バイアス電極、基板側アドレス電極等を含む第１部分２３０Ａと、不図示の高架アドレス及びねじれヒンジ１８４と、第２支持部１８５とを含む第２部分２３０Ｂと、ミラー２２０を含む第３部分２３０Ｃと、を備える。第１部分２３０Ａには、複数のミラー２２０の各々の動作を選択的に制御するための不図示のメモリセル、ワード線、ビット線の配線等が設けられている。 The optical modulator 14R includes a first portion 230A including substrate-side bias electrodes, substrate-side address electrodes, etc. (not shown) formed on the surface 182a of the substrate 182, an elevated address and torsion hinge 184 (not shown), and a second support electrode. a second portion 230B including the portion 185 and a third portion 230C including the mirror 220; The first portion 230A is provided with wiring of memory cells, word lines, bit lines, etc. (not shown) for selectively controlling the operation of each of the plurality of mirrors 220 .

複数の金属層２００の各々は、基板１８２の表面（一方の面）１８２ａ側で基板１８２に向けて突出し基板１８２に支持された第１支持部１８３、及びねじれヒンジ１８４を有する。複数のミラー２２０の各々には、基板１８２とは反対側に向く凹部２３２が形成されている。凹部２３２の内部は、例えば光硬化性樹脂等からなる樹脂２３５で埋められている。ミラー２２０は、ねじれヒンジ１８４から基板１８２とは反対側に突出した第２支持部１８５を有する。また、ミラー２２０は、第２支持部１８５において基板１８２とは反対側に位置する端部から延びて基板１８２と対向する平板部２３４を有する。 Each of the plurality of metal layers 200 has a first support portion 183 that protrudes toward the substrate 182 from the surface (one surface) 182 a side of the substrate 182 and is supported by the substrate 182 , and a torsion hinge 184 . Each of the plurality of mirrors 220 is formed with a concave portion 232 facing away from the substrate 182 . The interior of the recess 232 is filled with a resin 235 made of, for example, a photocurable resin. The mirror 220 has a second support 185 protruding from the torsion hinge 184 on the side opposite to the substrate 182 . The mirror 220 also has a flat plate portion 234 that extends from the end of the second support portion 185 opposite to the substrate 182 and faces the substrate 182 .

図１２は、光変調装置１４Ｒを図１０に示すＩＩ－ＩＩ線で矢視した断面図である。図１２に示すように、回折部１８０は、複数のミラー２２０のうち、所定数のミラー２２０に対して基板１８２側とは反対側に配置され、具体的には所定数のミラー２２０の表面２２０ａ設けられている。図１２では、樹脂２３５等は省略され、上述の構成のうち、主要な構成が示されている。 FIG. 12 is a cross-sectional view of the light modulation device 14R taken along line II-II shown in FIG. As shown in FIG. 12, the diffraction section 180 is arranged on the side opposite to the substrate 182 side with respect to the predetermined number of mirrors 220 among the plurality of mirrors 220. Specifically, the surface 220a of the predetermined number of mirrors 220 is provided. In FIG. 12, the resin 235 and the like are omitted, and main components of the above-described components are shown.

図１０及び図１２に示すように、光変調装置１４Ｒの回折部１８０は、複数のミラー２２０のうち、所定数のミラー２２０の表面２２０ａに設けられた誘電体層２４０によって構成されている。所定数のミラー２２０は、基板１８２の表面１８２ａ上で複数のミラー２２０が配列されている第１方向（配列方向）及び第２方向（配列方向）において、所定の枚数毎にとばしたときに該当する複数のミラー２２０である。図１０では、所定の周期数が２である場合を例示している。すなわち、第１方向及び第２方向の各々において、２枚ずつ飛ばしで、２枚のミラー２２０の表面２２０ａに誘電体層２４０が設けられている。誘電体層２４０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で構成されている。 As shown in FIGS. 10 and 12, the diffraction section 180 of the light modulator 14R is composed of dielectric layers 240 provided on the surfaces 220a of a predetermined number of mirrors 220 among the plurality of mirrors 220. As shown in FIG. The predetermined number of mirrors 220 corresponds to when a predetermined number of mirrors 220 are skipped in the first direction (arrangement direction) and the second direction (arrangement direction) in which the plurality of mirrors 220 are arranged on the surface 182a of the substrate 182. a plurality of mirrors 220 that FIG. 10 illustrates a case where the predetermined number of cycles is two. That is, the dielectric layers 240 are provided on the surfaces 220a of the two mirrors 220 with two mirrors alternate in each of the first direction and the second direction. The dielectric layer 240 is composed of silicon oxide (SiO ₂ ), for example.

複数のミラー２２０に対して不図示の赤色光ＬＲが入射したときに、赤色光ＬＲは複数のミラー２２０の各々で反射されるが、所定数のミラー２２０の誘電体層２４０を通って反射層２２４で反射された赤色光ＬＲと反射された赤色光ＬＲと、複数のミラー２２０のうち、所定数のミラー２２０以外のミラー２２０の反射層２２４によって反射された赤色光ＬＲとの間には、位相差が生じる。当該位相差は、赤色光ＬＲの波長と、誘電体層２４０の屈折率つまり誘電率、厚みに応じて決まる。言い換えれば、誘電体層２４０が設けられたミラー２２１と誘電体層２４０が設けられていないミラー２２２から反射する赤色光ＬＲ同士の位相差が所定値になるように、誘電体層２４０の誘電率に応じて誘電体層２４０の厚みが設計されている。 When the red light LR (not shown) is incident on the plurality of mirrors 220, the red light LR is reflected by each of the plurality of mirrors 220. Between the red light LR reflected by 224, the red light LR reflected, and the red light LR reflected by the reflective layers 224 of the mirrors 220 other than the predetermined number of mirrors 220 among the plurality of mirrors 220, A phase difference occurs. The phase difference is determined according to the wavelength of the red light LR, the refractive index, that is, the dielectric constant, and the thickness of the dielectric layer 240 . In other words, the dielectric constant of the dielectric layer 240 is adjusted so that the phase difference between the red light LR reflected from the mirror 221 provided with the dielectric layer 240 and the mirror 222 not provided with the dielectric layer 240 is a predetermined value. The thickness of the dielectric layer 240 is designed accordingly.

回折部１８０は、必ずしも誘電体層２４０で構成されなくてもよく、誘電体層２４０を設けたミラー２２０に入射した後に反射した赤色光ＬＲに対して表面２２０ａに何ら設けられていないミラー２２０に入射した後に反射した赤色光ＬＲとの位相差を生じることができる材料で構成されてもよい。 The diffraction section 180 does not necessarily have to be composed of the dielectric layer 240, and the red light LR reflected after being incident on the mirror 220 provided with the dielectric layer 240 is detected by the mirror 220 having no surface 220a. It may be made of a material that can produce a phase difference with the red light LR that is reflected after being incident.

上述のように、第１方向及び第２方向において所定枚数ずつとばして所定枚数のミラー２２０に誘電体層２４０が設けられると、図１０に示すように、複数のミラー２２０の全体が位相型の回折構造１５２を構成する。つまり、回折部１８０は、複数のミラー２２０の配列方向に沿って位相差が変化する回折構造１５２を有する。回折構造１５２における周期（最小周期）Λの長さは、少なくとも光変調装置１４Ｒの複数の画素１００すなわち複数のミラー２２０の配列方向（第１方向及び第２方向）に沿う１つのミラー２２０の寸法（幅）ｗよりも大きい。第１実施形態と同様に、周期Λの長さは、例えば画素１００の寸法ｗの略２倍であり、画素１００の寸法ｗの略整数倍であることが好ましい。 As described above, when the dielectric layers 240 are provided on the predetermined number of mirrors 220 by extending the predetermined number in the first direction and the second direction, as shown in FIG. A diffractive structure 152 is constructed. In other words, the diffraction section 180 has the diffraction structure 152 whose phase difference changes along the direction in which the mirrors 220 are arranged. The length of the period (minimum period) Λ in the diffraction structure 152 is at least the dimension of one mirror 220 along the arrangement direction (first direction and second direction) of the plurality of pixels 100 of the light modulation device 14R, that is, the plurality of mirrors 220. (Width) greater than w. As in the first embodiment, the length of the period Λ is, for example, approximately twice the dimension w of the pixel 100, and preferably approximately an integer multiple of the dimension w of the pixel 100. FIG.

光変調装置１４Ｒにおいて、ミラー２２０が基板側アドレス電極及び高架アドレス電極の一方の側に傾くと、不図示の赤色光ＬＲがミラー２２０によって図１に示す投射光学系６に向けて反射され、ＯＮ状態になる。一方でミラー２２０が基板側アドレス電極及び高架アドレス電極の他方の側に傾くと、赤色光ＬＲが不図示の光吸収装置等に向けて反射され、ＯＦＦ状態になる。ＯＦＦ状態では、赤色光ＬＲは投射光学系６に向けて照射されない。赤色画像光に応じて複数のミラー２２０の各々のＯＮ状態及びＯＦＦ状態が互いに独立に切り替えられる結果、光変調装置１４Ｒに入射した赤色光ＬＲは、複数のミラー２２０によって赤色画像光に変調され、投射光学系６からスクリーンＳＣＲに投射される。 In the optical modulator 14R, when the mirror 220 is tilted to one side of the substrate-side address electrode and the elevated address electrode, the red light LR (not shown) is reflected by the mirror 220 toward the projection optical system 6 shown in FIG. become a state. On the other hand, when the mirror 220 tilts toward the other side of the substrate-side address electrode and the elevated address electrode, the red light LR is reflected toward a light absorbing device (not shown) or the like, and is turned off. In the OFF state, the projection optical system 6 is not irradiated with the red light LR. The ON state and the OFF state of each of the plurality of mirrors 220 are switched independently of each other according to the red image light, and as a result, the red light LR incident on the light modulation device 14R is modulated into red image light by the plurality of mirrors 220, The light is projected from the projection optical system 6 onto the screen SCR.

上述の光変調装置１４Ｒは、複数のミラー２２０のうち、所定数のミラー（複数のミラー）２２０に対して基板側とは反対側に配置され、入射した赤色光ＬＲの回折する回折部１８０を備える。回折部１８０は、複数のミラー２２０の配列方向に沿って位相差が変化する回折構造１５２を有する。回折構造１５２における周期Λの長さはミラー２２０の配列方向での寸法（幅）ｗよりも大きい。このことによって、光変調装置１４Ｒによれば、内部に設置可能な回折部１８０によって、入射した赤色光ＬＲの高次回折光成分を適当な回折角で回折させ、投射光学系６の射出瞳面での光強度分布を拡げ、且つ光強度分布における増減の繰り返しを低減して連続的な光強度分布を形成することができる。したがって、上述の光変調装置１４Ｒによれば、スペックルノイズを低減させるための装置が大型化することなく、且つ射出瞳面における周辺部に多くの回折光が照射されることもなく、従来の光変調装置に比べて光の損失を低減することができる。 The above-described light modulation device 14R includes a diffraction section 180 that is arranged on the side opposite to the substrate side with respect to a predetermined number of mirrors (a plurality of mirrors) 220 among the plurality of mirrors 220, and that diffracts the incident red light LR. Prepare. The diffraction section 180 has a diffraction structure 152 whose phase difference changes along the direction in which the mirrors 220 are arranged. The length of the period Λ in the diffractive structure 152 is greater than the dimension (width) w of the mirrors 220 in the arrangement direction. As a result, according to the light modulation device 14R, the high-order diffracted light component of the incident red light LR is diffracted at an appropriate diffraction angle by the diffraction section 180 that can be installed inside, and is It is possible to widen the light intensity distribution and reduce repetition of increase and decrease in the light intensity distribution to form a continuous light intensity distribution. Therefore, according to the light modulation device 14R described above, the size of the device for reducing speckle noise is not increased, and the periphery of the exit pupil plane is not irradiated with much diffracted light. Light loss can be reduced compared to an optical modulator.

なお、上述の光変調装置１４Ｒでは、光変調装置４Ｒと同様に、回折構造１５２の配列方向とミラー２２０の配列方向とが互いに異なっていてもよい。 It should be noted that, in the optical modulator 14R described above, the arrangement direction of the diffraction structure 152 and the arrangement direction of the mirror 220 may be different from each other, similarly to the optical modulator 4R.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、複数の実施形態の構成要素は適宜組み合わせ可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the scope of the claims. Transformation and change are possible. In addition, the constituent elements of multiple embodiments can be combined as appropriate.

例えば、上述の各実施形態では、回折光学層１５０及び回折部１８０が有する回折構造１５２の周期Λは略一律であるが、必ずしも一律ではなくてもよい。例えば、投射光学系６の瞳射出面上で形成する所望の光強度分布に応じて、回折光学層１５０の凹凸構造１５６がＹ方向に沿って平面視したときにフレネルゾーンプレート（回折光学素子、Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ；ＤＯＥ）のように周期が徐々に変化するように形成されていてもよく、ランダムパターンをなすように不均一の周期Λを有していてもよい。その場合、最小フィーチャーサイズ或いは最小周期が画素１００の寸法ｗよりも大きい。 For example, in each of the above-described embodiments, the period Λ of the diffraction structures 152 of the diffractive optical layer 150 and the diffraction section 180 is substantially uniform, but may not necessarily be uniform. For example, depending on the desired light intensity distribution formed on the exit surface of the pupil of the projection optical system 6, the concave-convex structure 156 of the diffractive optical layer 150 is a Fresnel zone plate (diffractive optical element, It may be formed so that the period gradually changes like a diffractive optical element (DOE), or it may have a non-uniform period Λ so as to form a random pattern. In that case, the minimum feature size or minimum period is greater than the dimension w of pixel 100 .

上述の各実施形態では、液晶層１２０を備えた光変調装置４Ｒ、及びミラー２２０を備えた光変調装置１４Ｒについて説明した。本発明の光変調装置において、液晶層１２０がＶＡ型以外の液晶を有してもよく、例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型又はＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型の液晶を有してもよい。また、回折光学素子を備えれば、光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの各々に公知の構成が追加されてもよく、公知の構成に変更されてもよい。回折部を備えれば、光変調装置１４Ｒに公知の構成が追加されてもよく、公知の構成に変更されてもよい。 In each of the above-described embodiments, the light modulation device 4R including the liquid crystal layer 120 and the light modulation device 14R including the mirror 220 have been described. In the light modulation device of the present invention, the liquid crystal layer 120 may have a liquid crystal other than the VA type, for example, a TN (Twisted Nematic) type or an IPS (In-Plane Switching) type liquid crystal. Also, if a diffractive optical element is provided, a known configuration may be added to each of the optical modulators 4R, 4G, and 4B, or the known configuration may be changed. If the diffractive section is provided, a known configuration may be added to the optical modulation device 14R, or the known configuration may be changed.

本発明の態様の光変調装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の光変調装置は、複数の画素が配置された表示領域を有する光変調装置であって、第１基板と、液晶層を介して第１基板と対向して配置された第２基板と、液晶層の光射出側に配置され、液晶層から入射した光を回折する回折光学素子と、を備え、回折光学素子は、所定の方向に沿って位相差が変化する回折構造を有し、回折構造における最小周期の長さは、複数の画素の配列方向に沿う１つの画素の幅よりも大きい。 The optical modulation device of the aspect of the present invention may have the following configuration.
A light modulation device according to one aspect of the present invention is a light modulation device having a display region in which a plurality of pixels are arranged, and is arranged to face a first substrate and a liquid crystal layer via a liquid crystal layer. A second substrate and a diffractive optical element disposed on the light exit side of the liquid crystal layer and diffracting light incident from the liquid crystal layer, the diffractive optical element having a diffractive structure in which the phase difference changes along a predetermined direction. and the length of the minimum period in the diffractive structure is greater than the width of one pixel along the array direction of the plurality of pixels.

本発明の一つの態様の光変調装置において、回折構造の最小周期の長さは、画素の幅の略整数倍であってもよい。 In the light modulation device of one aspect of the present invention, the length of the minimum period of the diffractive structure may be approximately an integral multiple of the width of the pixel.

本発明の一つの態様の光変調装置において、回折構造の配列方向と画素の配列方向とが互いに異なってもよい。 In the optical modulation device of one aspect of the present invention, the arranging direction of the diffraction structures and the arranging direction of the pixels may be different from each other.

本発明の一つの態様の光変調装置において、回折光学素子は液晶層と第２基板との間に配置されていてもよい。 In one aspect of the optical modulation device of the present invention, the diffractive optical element may be arranged between the liquid crystal layer and the second substrate.

本発明の一つの態様の光変調装置において、回折光学素子は第２基板の光射出側に配置されていてもよい。 In one aspect of the optical modulation device of the present invention, the diffractive optical element may be arranged on the light exit side of the second substrate.

本発明の一つの態様の光変調装置は、基板と、基板の一方の板面から突出し基板に支持された第１支持部、及びねじれヒンジを有する複数の金属層と、凹部が基板とは反対側に向けられ、ねじれヒンジから基板とは反対側に突出した第２支持部、及び基板とは反対側に位置する第２支持部の端部から延びて基板と対向する平板部を有する複数のミラーと、複数のミラーに対して基板側とは反対側に配置され、入射した光を回折する回折部と、を備え、回折部は、複数のミラーの配列方向に沿って位相差が変化する回折構造を有し、回折構造における最小周期の長さは、複数のミラーの配列方向に沿う１つのミラーの幅よりも大きい。 An optical modulation device according to one aspect of the present invention includes a substrate, a first supporting portion protruding from one plate surface of the substrate and supported by the substrate, a plurality of metal layers having torsion hinges, and a concave portion opposite to the substrate. a second support facing the side and protruding from the torsion hinge on the side opposite to the substrate; a mirror, and a diffraction section disposed on the side opposite to the substrate side with respect to the plurality of mirrors and diffracting incident light, and the diffraction section changes the phase difference along the arrangement direction of the plurality of mirrors. It has a diffractive structure, and the length of the minimum period in the diffractive structure is greater than the width of one mirror along the array direction of the plurality of mirrors.

本発明の一つの態様の光変調装置において、回折構造の最小周期の長さは、画素の幅の略整数倍であってもよい。 In the light modulation device of one aspect of the present invention, the length of the minimum period of the diffractive structure may be approximately an integral multiple of the width of the pixel.

本発明の一つの態様の光変調装置において、回折部はミラーの表面上に配置されていてもよい。 In one aspect of the optical modulation device of the present invention, the diffraction section may be arranged on the surface of the mirror.

本発明の一つの態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、光源装置と、光源装置からの光を画像情報に応じて変調する、本発明の上記態様の光変調装置と、光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備える。 A projector according to one aspect of the present invention may have the following configuration.
A projector according to one aspect of the present invention includes a light source device, a light modulation device according to the above aspect of the present invention that modulates light from the light source device according to image information, and projects light modulated by the light modulation device. and a projection optical system.

１…プロジェクター、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ、１４Ｒ…光変調装置、１００…画素、１１１…第１基板、１１２…第２基板、１５０…回折光学層（回折光学素子）、１５２…回折構造、２２０…ミラー、Λ…周期（最小周期）。 REFERENCE SIGNS LIST 1 projector, 4R, 4G, 4B, 14R light modulator 100 pixel 111 first substrate 112 second substrate 150 diffractive optical layer (diffractive optical element) 152 diffractive structure 220 Mirror, Λ... period (minimum period).

Claims (9)

複数の画素が配置された表示領域を有する光変調装置であって、
第１基板と、
液晶層を介して前記第１基板と対向して配置された第２基板と、
前記液晶層の光射出側に配置され、前記液晶層から入射した光を回折する回折光学素子と、を備え、
前記回折光学素子は、所定の方向に沿って位相差が変化する回折構造を有し、
前記回折構造における最小周期の長さは、前記複数の画素の配列方向に沿う１つの前記画素の幅よりも大きい、
光変調装置。 A light modulation device having a display area in which a plurality of pixels are arranged,
a first substrate;
a second substrate arranged to face the first substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween;
a diffractive optical element arranged on the light exit side of the liquid crystal layer and diffracting light incident from the liquid crystal layer;
The diffractive optical element has a diffractive structure in which the phase difference changes along a predetermined direction,
the length of the minimum period in the diffraction structure is greater than the width of one pixel along the array direction of the plurality of pixels;
Light modulator. 前記回折構造の最小周期の長さは、前記幅の略整数倍である、
請求項１に記載の光変調装置。 the minimum period length of the diffractive structure is approximately an integer multiple of the width;
The optical modulation device according to claim 1. 前記回折構造の配列方向と前記画素の前記配列方向とが互いに異なる、
請求項１又は請求項２に記載の光変調装置。 the arranging direction of the diffraction structure and the arranging direction of the pixels are different from each other,
3. The optical modulation device according to claim 1 or 2. 前記回折光学素子は、前記液晶層と前記第２基板との間に配置されている、
請求項１から請求項３の何れかに記載の光変調装置。 The diffractive optical element is arranged between the liquid crystal layer and the second substrate,
The optical modulation device according to any one of claims 1 to 3. 前記回折光学素子は、前記第２基板の光射出側に配置されている、
請求項１から請求項３の何れかに記載の光変調装置。 The diffractive optical element is arranged on the light exit side of the second substrate,
The optical modulation device according to any one of claims 1 to 3. 基板と、
前記基板の一方の板面から突出し前記基板に支持された第１支持部、及びねじれヒンジを有する複数の金属層と、
凹部が前記基板とは反対側に向けられ、前記ねじれヒンジから前記基板とは反対側に突出した第２支持部、及び前記基板とは反対側に位置する前記第２支持部の端部から延びて前記基板と対向する平板部を有する複数のミラーと、
前記複数のミラーに対して基板側とは反対側に配置され、入射した光を回折する回折部と、を備え、
前記回折部は、前記複数のミラーの配列方向に沿って位相差が変化する回折構造を有し、
前記回折構造における最小周期の長さは、前記複数のミラーの前記配列方向に沿う１つのミラーの幅よりも大きい、
光変調装置。 a substrate;
a plurality of metal layers having a first support portion protruding from one plate surface of the substrate and supported by the substrate, and a torsion hinge;
A recess faces away from the substrate and extends from a second support projecting from the torsion hinge on the side opposite to the substrate and an end of the second support located on the opposite side to the substrate. a plurality of mirrors each having a flat plate portion facing the substrate;
a diffraction unit disposed on the side opposite to the substrate side with respect to the plurality of mirrors and diffracting incident light;
the diffraction section has a diffraction structure in which the phase difference changes along the direction in which the plurality of mirrors are arranged;
the length of the minimum period in the diffractive structure is greater than the width of one mirror along the arrangement direction of the plurality of mirrors;
Light modulator. 前記回折構造の最小周期の長さは、前記幅の略整数倍である、
請求項６に記載の光変調装置。 the minimum period length of the diffractive structure is approximately an integer multiple of the width;
7. The optical modulation device according to claim 6. 前記回折部は、前記ミラーの表面上に配置されている、
請求項６又は請求項７に記載の光変調装置。 The diffraction section is arranged on the surface of the mirror,
The optical modulation device according to claim 6 or 7. 光源装置と、
前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する、請求項１から請求項８の何れかに記載の光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、
を備える、
プロジェクター。 a light source device;
The light modulation device according to any one of claims 1 to 8, which modulates light from the light source device according to image information;
a projection optical system for projecting light modulated by the light modulation device;
comprising
projector.

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